專(zhuān)利名稱(chēng)：旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器和帶有這種旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及信息的磁性存儲(chǔ)，具體地說(shuō)，涉及一種旋轉(zhuǎn)閥(spin-valve)磁阻傳感器和一種帶有這種旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁頭。
目前，各向異性磁阻(AMR)傳感器廣泛用于硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)(HDD)設(shè)備的磁頭。由于增加磁記錄設(shè)備的記錄密度的趨勢(shì)，對(duì)帶有旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁頭增長(zhǎng)需要，該傳感器提供優(yōu)于AMR傳感器的靈敏度。


圖1是包括有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100的組合磁頭130的部分剖開(kāi)立體圖。組合磁頭130包括旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100，用作硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的一個(gè)讀(復(fù)制)磁頭，并且還包括一個(gè)寫(xiě)(記錄)磁頭。圖1還表示一個(gè)硬盤(pán)27，用作一種記錄介質(zhì)。在該圖中，把硬盤(pán)27布置成相對(duì)著組合磁頭130。組合磁頭130的基本結(jié)構(gòu)大體上與本發(fā)明的組合磁頭30的結(jié)構(gòu)相同。因此，這里省去進(jìn)一步的詳細(xì)描述。當(dāng)通過(guò)用有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100代替旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭10而閱讀圖8的詳細(xì)描述時(shí)，能理解有關(guān)技術(shù)的組合磁頭130的結(jié)構(gòu)。
圖2是部分剖開(kāi)立體圖，表示使用有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100。而且，圖3是表示圖2的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100的側(cè)視圖。在下面，將參照?qǐng)D2和3詳細(xì)描述旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100。
旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100包括一個(gè)最下面的鉭(Ta)基層111和一個(gè)最上面的也是Ta的蓋層116，并且一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器插入在基層111與蓋層116之間。旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器(或膜)包括一個(gè)鐵磁性材料的自由層112、一個(gè)諸如銅(Cu)之類(lèi)的非導(dǎo)磁性材料的非磁性層113、一個(gè)諸如鈷-鐵-硼(CoFeB)合金之類(lèi)的鐵磁性材料的被栓接磁性層114、及一個(gè)反鐵磁性材料栓接層115，栓接層115可以由鈀-鉑-錳(PdptMn)制作的有序合金形成，其狀態(tài)是層112-115依次疊置在基層111上。自由層112一般包括一個(gè)提供在基層111上的鎳-鐵(NiFe)第一鐵磁性層112a和一個(gè)提供在第一鐵磁性層112a上的鈷-鐵-硼(CoFeB)合金第二鐵磁性層112b。
在這方面，當(dāng)初始形成為反鐵磁性材料層115時(shí)，用于栓接層115的有序合金理解為不呈現(xiàn)磁性的反鐵磁性合金。另一方面，當(dāng)作為在適當(dāng)條件下進(jìn)行的磁化過(guò)程的結(jié)果而調(diào)整有序合金的磁化時(shí)，有序合金呈現(xiàn)穩(wěn)定的磁化。
通過(guò)首先提供基層并且然后按圖2和3中所示的順序提供上述的其他層，制造上述旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭。然后，摹制包括旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的所有層以形成一個(gè)矩形體，并且把諸如金(Au)之類(lèi)的金屬電極終端117a、117b以彼此離開(kāi)的相互間隔的方式提供在最上面的蓋層116上。
在圖3的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100中，在電極117a與117b之間且指定為S的區(qū)域，用作旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的信號(hào)檢測(cè)區(qū)域。在下文中，按如下定義X-、Y-、和Z-方向，以進(jìn)行例如旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁化方向的清楚解釋。因而，把Z-方向定義為旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的厚度方向。把Y-方向定義為垂直于Z-方向的方向。應(yīng)該注意，以上電極117a和117b提供在矩形體的各個(gè)相對(duì)末端，在Y-方向取出的剖視圖中該矩形體形成旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器。X-方向(高度)是垂直于Y-Z平面的方向。
在下文中，假定在沒(méi)有施加到自由層112上的外部磁場(chǎng)的狀態(tài)下，自由層112的磁化方向指向Y-方向。換句話說(shuō)，自由層112具有指向Y-方向的易磁化軸。而且，術(shù)語(yǔ)“取向”被理解為指向預(yù)定方向，該預(yù)定方向在圖中可以由一個(gè)箭頭表示。術(shù)語(yǔ)“方向”的意思可以是具有正和負(fù)符號(hào)的兩個(gè)相反取向。
在有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100的操作期間，使檢測(cè)電流Is流經(jīng)在兩個(gè)電極終端117a、117b之間的信號(hào)檢測(cè)區(qū)域S，并且使旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100在諸如磁盤(pán)之類(lèi)的磁記錄介質(zhì)(未表示)上方掃描。然后，旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁阻響應(yīng)從磁性記錄介質(zhì)產(chǎn)生的在X-方向的信號(hào)磁場(chǎng)Hsig而變化。因而，按照在電極117a和117b兩端出現(xiàn)的電壓變化，能檢測(cè)磁性記錄介質(zhì)的信號(hào)磁場(chǎng)。
就這樣一種旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100而論，最好是旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁阻相對(duì)于信號(hào)磁場(chǎng)Hsig的方向線性地變化，從而當(dāng)信號(hào)磁場(chǎng)Hsig具有第一取向時(shí)磁阻增大，并且從而當(dāng)信號(hào)磁場(chǎng)Hsig具有相反的第二取向時(shí)磁阻減小。應(yīng)該注意，當(dāng)自由層112的磁化Mf和被栓接磁性層114的磁化Mp平行時(shí)，旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁阻成為最小，而當(dāng)層112的磁化Mf和層114的磁化Mp反向平行時(shí)，該磁阻成為最大。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，通過(guò)在被栓接磁性層114與反鐵磁性材料層115之間建立交換耦合，把被栓接磁性層114的磁化方向Mp固定在X-方向。然后，當(dāng)信號(hào)磁場(chǎng)Hsig為零時(shí)，自由層112的磁化方向Mf如以上所述指向Y-方向。
現(xiàn)在，由于在諸如硬盤(pán)之類(lèi)的記錄介質(zhì)上記錄的記錄信息密度的增大，有在磁盤(pán)上形成的各磁性點(diǎn)的尺寸變得越來(lái)越小的趨勢(shì)，并且因?yàn)檫@個(gè)原因，設(shè)想旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100要傳感的信號(hào)磁場(chǎng)Hsig傾向于變得非常弱。為了補(bǔ)償信號(hào)磁場(chǎng)Hsig的減弱，必須增大磁阻比值(MR-比值)Δρ/ρ，以得到較大信號(hào)或S/N比值。為了實(shí)現(xiàn)這點(diǎn)，不得不減小旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的傳感器厚度(Z-方向)或高度(X-方向)。
首先，考慮減小厚度(Z-方向)的過(guò)程。在旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器中具有最大厚度的層是反鐵磁性材料層115，層115一般要求大于200埃。如果反鐵磁性材料層115的厚度小于100埃，則用來(lái)固定被栓接磁性層114的磁化取向Mp的交換耦合磁場(chǎng)幾乎不起作用。因而，有磁化方向Mp可能易于受諸如外部施加的熱的干擾而反向的風(fēng)險(xiǎn)。而且，鑒于保持旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器必需的磁性，被栓接磁性層114和自由層112必須具有足夠的厚度。因此，有減小被栓接磁性層114的厚度或自由層112的厚度的限制。
第二，考慮減小傳感器(X-方向)的高度的過(guò)程。在技術(shù)上，有可能減小層的高度。然而當(dāng)傳感器的高度變得太小時(shí)，在延伸在Y-方向的被栓接磁性層114的諸側(cè)邊緣之間的距離變得如此之小，以致于使所謂的反作用磁場(chǎng)的效應(yīng)變得突出。然后，被栓接磁性層114的磁性狀態(tài)變得不穩(wěn)定，并且出現(xiàn)磁場(chǎng)的檢測(cè)變得不穩(wěn)定的問(wèn)題。
最近，為了解決與反作用磁場(chǎng)有關(guān)的問(wèn)題，提出了一種旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，其中被栓接磁性層包括一個(gè)第一被栓接磁性層、一個(gè)第二被栓接磁性層、及一個(gè)在第一與第二被栓接磁性層之間提供的中間層。然而，就這樣一種結(jié)構(gòu)而論，把例如NiO的無(wú)序金屬用作反鐵磁性層。因此，在被栓接磁性層疊置在反鐵磁性層上的一剎那間，反鐵磁性層已經(jīng)呈現(xiàn)出磁性。因而，在保持在被栓接磁性層與自由層之間的上述最佳關(guān)系的同時(shí)，在制造旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器中有許多問(wèn)題。
如已經(jīng)描述的那樣，有多個(gè)與旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的開(kāi)發(fā)有關(guān)的問(wèn)題。本發(fā)明與其中減小傳感器的高度(X-方向)的一種方法有關(guān)。更準(zhǔn)確地說(shuō)，本發(fā)明涉及一種包括被栓接磁性層的結(jié)構(gòu)，該被栓接磁性層帶有一個(gè)第一被栓接磁性層、一個(gè)第二被栓接磁性層、及在第一與第二被栓接磁性層之間提供的一個(gè)中間層。而且，當(dāng)初始作為反鐵磁性層生產(chǎn)時(shí)，用于本發(fā)明中的反鐵磁性層的合金不呈現(xiàn)磁性，但是當(dāng)根據(jù)一定條件下的磁化過(guò)程調(diào)準(zhǔn)其結(jié)構(gòu)時(shí)，將呈現(xiàn)磁性。
在旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的產(chǎn)生之后，用于反鐵磁性層的有序合金不會(huì)直接呈現(xiàn)出磁性。在完成在磁場(chǎng)中的熱處理之后，反鐵磁性化(調(diào)準(zhǔn))合金。因而，能固定被栓接磁性層的磁化。由于金屬晶體將在預(yù)定方向調(diào)準(zhǔn)，并因而經(jīng)歷從面心立方結(jié)構(gòu)(fcc)向面心四方結(jié)構(gòu)(fct)的相變的事實(shí)有序合金會(huì)呈現(xiàn)這樣一種性質(zhì)。
就有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器而論，由于在已經(jīng)產(chǎn)生諸層之后，固定被栓接磁性層的磁化，所以當(dāng)在X-方向施加超過(guò)2500Oe的磁場(chǎng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)熱處理。然后，為了強(qiáng)化自由層的磁各向異性，在Y-方向施加預(yù)定磁場(chǎng)的同時(shí)，實(shí)現(xiàn)熱處理。
然而，當(dāng)在帶有包括一個(gè)第一被栓接磁性層、一個(gè)第二被栓接磁性層、及在第一與第二被栓接磁性層之間提供的一個(gè)中間層的被栓接磁性層的結(jié)構(gòu)上，實(shí)現(xiàn)類(lèi)似于有關(guān)技術(shù)的磁化過(guò)程時(shí)，出現(xiàn)被栓接磁性層的磁化取向偏離X-方向、并且偏向Y-方向的問(wèn)題。被栓接磁性層的磁化取向和自由磁化層的磁化取向理想地相互垂直，但離開(kāi)直角±20度的傾斜是允許的。然而，就超過(guò)±20度的傾斜而論，不能根據(jù)外部信號(hào)磁場(chǎng)Hsig的輸入實(shí)現(xiàn)線性輸出響應(yīng)。因而，有輸出電壓的復(fù)制波形的失真問(wèn)題。
因而，本發(fā)明的一般目的在于，提供一種能解決上述問(wèn)題的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器。
本發(fā)明的另一個(gè)且更具體的目的在于，提供一種能控制與反磁場(chǎng)有關(guān)的問(wèn)題、且能解決有關(guān)技術(shù)的問(wèn)題的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器。
為了實(shí)現(xiàn)根據(jù)本發(fā)明的以上目的，一種旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器包括一個(gè)一種鐵磁性材料的自由層；一個(gè)非磁性層，提供在自由層上；一個(gè)被栓接層，提供在非磁性層上；及一個(gè)一種反鐵磁性材料的栓接層，提供在被栓接層上，反鐵磁性材料是含錳的有序合金。
被栓接層包括一個(gè)一種鐵磁性材料的第一被栓接層；一個(gè)一種鐵磁性材料的第二被栓接層，提供在第一被栓接層上；及一個(gè)中間層，插入在第一與第二被栓接層之間，從而第一和第二被栓接層以反向平行方式建立超交換相互作用。
第二被栓接層具有比第一被栓接層的磁矩小的磁矩。
就上述旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器而論，通過(guò)把含錳的有序合金用作反鐵磁性層，能容易地實(shí)現(xiàn)在上述被栓接磁性層與自由層之間的最佳關(guān)系。因而，就多層被栓接的磁性層而論，能進(jìn)一步使旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器小型化，并因而能實(shí)現(xiàn)減小厚度的薄膜結(jié)構(gòu)。
本發(fā)明的又一個(gè)目的在于，提供一種制造上述類(lèi)型的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的方法。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，一種制造旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的方法包括步驟a)以自由層、非磁性層、第一被栓接層、中間層、第二被栓接層、及反鐵磁性層的順序形成一個(gè)多層體；b)在一個(gè)用來(lái)調(diào)節(jié)栓接層的磁性狀態(tài)和用來(lái)固定第一與第二被被栓接層的磁化取向的磁場(chǎng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一種第一熱處理；c)在同磁場(chǎng)內(nèi)的第一熱處理相比具有較低溫度和較弱磁場(chǎng)的環(huán)境中，在用來(lái)調(diào)節(jié)自由層的磁各向異性的一個(gè)磁場(chǎng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一種第二熱處理。
本發(fā)明的再一個(gè)目的在于，提供一種旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，其中能把與雙層被栓接層類(lèi)似的磁場(chǎng)中的熱處理用于有關(guān)技術(shù)的一種單層被栓接層。
為了實(shí)現(xiàn)以上目的，一種帶有一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁頭包括一個(gè)自由層，提供在非磁性層上；一個(gè)非磁性層，提供在自由層上；一個(gè)被栓接層，提供在非磁性層上；及一個(gè)一種反鐵磁性材料的栓接層，提供在被栓接層上，反鐵磁性材料是含錳的有序合金；被栓接磁性層的磁化方向和自由層的易磁化軸成直角或者在直角的±20度的范圍內(nèi)。被栓接層具有大于或等于約600Oe數(shù)值的有效各向異性磁場(chǎng)Hua。
就上述結(jié)構(gòu)而論，根據(jù)來(lái)自外部磁性記錄介質(zhì)的信號(hào)磁場(chǎng)Hsig，轉(zhuǎn)動(dòng)自由層的磁化取向Mf。因而，能線性改變旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁阻。
本發(fā)明進(jìn)一步涉及一種帶有上述旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁頭、和一種帶有裝有旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁頭的磁性記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
當(dāng)結(jié)合附圖閱讀時(shí)，由如下詳細(xì)描述能明白本發(fā)明的其他目的和進(jìn)一步的特征。
圖1是包括有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的組合磁頭的部分剖開(kāi)立體圖。
圖2是部分剖開(kāi)立體圖，表示使用有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭。
圖3是側(cè)視圖，表示圖2中所示的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭。
圖4是部分剖開(kāi)立體圖，表示使用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭。
圖5是側(cè)視圖，表示圖4的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭。
圖6表示在把第二被栓接磁性層4a的厚度固定為25埃的情況下，磁化角θpin和有效各向異性磁場(chǎng)Hua相對(duì)于第一被栓接磁性層4c的厚度的曲線。
圖7A到7C表示在第一被栓接磁性層4c與第二被栓接磁性層4a之間的關(guān)系圖表。
圖8是包括本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的組合磁頭的部分剖開(kāi)立體圖。
圖9是從相對(duì)記錄介質(zhì)的一側(cè)看到的讀磁頭的示意圖。
圖10是平面圖，表示帶有包括本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的讀磁頭的磁性記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備。
圖11是方塊圖，表示組合磁頭的一種制造過(guò)程。
圖12是表示用于圖11中所示制造過(guò)程的每個(gè)步驟的處理溫度的圖表。
圖13A和13B是曲線圖，表示當(dāng)固定被栓接磁性層的磁化方向時(shí)在磁場(chǎng)數(shù)值與磁化角之間的關(guān)系，圖13B表示圖13A一部分的放大曲線。
圖14是曲線圖，表示在磁場(chǎng)數(shù)值與磁化角之間的關(guān)系，用于在磁場(chǎng)中在230℃下的第二熱處理以便得到自由層的各向異性效果。
圖15A和15B是曲線圖，表示用于有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器制造過(guò)程的磁場(chǎng)內(nèi)的熱處理曲線，圖15A表示強(qiáng)磁場(chǎng)的情形，而圖15B表示弱磁場(chǎng)的情形。
在下面，參照附圖將描述本發(fā)明的原理和實(shí)施例。
圖4和5是表示使用本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭10的圖。旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭10具有包括一個(gè)基層1、一個(gè)蓋層6及一個(gè)插入在基層1與蓋層6之間的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器(膜)的基本結(jié)構(gòu)。
基層1由諸如具有約50埃厚度的鉭(Ta)之類(lèi)的材料制成。一個(gè)包括一個(gè)第一自由層2b和一個(gè)第二自由層2a的自由層2提供在基層1上。第二自由層2a提供在基層1上，而第一自由層2b提供在第二自由層2a上。第二自由層2a由諸如具有例如20埃厚度的鎳-鐵(NiFe)合金之類(lèi)的材料制成。第一自由層2b由具有例如15埃厚度的鈷-鐵(CoFe)合金、或具有例如15埃厚度的鈷-鐵-硼(CoFeB)合金之類(lèi)的材料制成。第一和第二自由層2b和2a整體形成自由層2。
用來(lái)提供這樣一種雙層自由層2的原因在于，防止Ni和Cu引起在NiFe層2a與Cu的非磁性金屬層3之間的相互擴(kuò)散，這將在以后描述。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)，與Cu不溶的一個(gè)CoFe層或一個(gè)CoFeB層插入在第一與第二自由層之間。而且，一個(gè)具有較小矯頑力的足夠厚的NiFe層2a可以提供在具有較大矯頑力的CoFe或CoFeB層2b下面，從而能容易地改變自由層2的磁化方向。因而，自由層2能實(shí)現(xiàn)其預(yù)定功能。
要注意，在圖中，第一自由層表示為一個(gè)上部層，而第二自由層表示為一個(gè)下部層。然而，以疊置諸層的順序，即從下部層開(kāi)始，進(jìn)行解釋。因此，解釋的順序與標(biāo)號(hào)的順序是相反的。這也適用于以后將描述的被栓接磁性層4。
如圖4中所示，非磁性金屬層3提供在自由層2上。非磁性金屬層3由諸如具有約30埃厚度的Cu膜之類(lèi)的材料制成。被栓接磁性層4提供在非磁性金屬層3上。被栓接磁性層4具有一種包括從底部開(kāi)始的一個(gè)第二被栓接磁性層4a、一個(gè)中間層4b及一個(gè)第一被栓接磁性層4c的三層結(jié)構(gòu)。提供中間層4b，以便建立一種超交換作用，并由此把第一被栓接磁性層4c和第二被栓接磁性層4a以反平行方式耦合。
第二被栓接磁性層4a由諸如具有例如25埃厚度的鈷-鐵(CoFe)合金、或鈷-鐵-硼(CoFeB)合金之類(lèi)的材料制成。中間層4b由諸如釕(Ru)之類(lèi)的材料制成。第一被栓接磁性層4c由諸如具有例如15埃厚度的鈷-鐵-硼(CoFeB)合金之類(lèi)的材料制成。這三個(gè)層整體形成一個(gè)被栓接磁性層4。
用來(lái)提供這樣一種三層被栓接磁性層4的原因在于，要為高密度記錄而減小X-方向?qū)挾?，即減小傳感器的高度。小于0.5μm的傳感器的高度減小將引起在被栓接磁性層4內(nèi)產(chǎn)生的反作用磁場(chǎng)的增大，被栓接磁性層4通常在高度方向磁化。因此，在被栓接磁性層4內(nèi)可能出現(xiàn)磁化的反轉(zhuǎn)。而且，將影響在自由層2末端邊緣處的磁化，導(dǎo)致復(fù)制輸出的失真。
被栓接磁性層4作為帶有第二被栓接磁性層4a、第一被栓接磁性層4c及插入在第一與第二層4c和4a之間的中間層4b的分層結(jié)構(gòu)而提供。這樣一種結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)較強(qiáng)的被栓接磁性層。這就是說(shuō)，通過(guò)提供在第二被栓接磁性層4a與第一被栓接磁性層4c之間的中間層4b，將使第二和第一被栓接磁性層4a和4c的磁化方向相互反向平行。這里，術(shù)語(yǔ)“反向平行”應(yīng)理解為是指磁化方向以相反方向相互平行。反向平行狀態(tài)可以由靜電超交換耦合效應(yīng)引起。
如此得到的結(jié)合力遠(yuǎn)大于在以后描述的一個(gè)反鐵磁性層5與三層被栓接磁性層4之間的交換耦合力。因此，在第一與第二靜磁性層之間的結(jié)合力能以穩(wěn)定的方式克服幾千奧斯特(Oe)的磁場(chǎng)而保持反向平行狀態(tài)。因此，就中間層4b而論，作為整體的被栓接磁性層4靜磁化變得較小。因而，有較小的反向磁化，因?yàn)榉醋饔么艌?chǎng)減小，并因而對(duì)自由層2的影響減小。結(jié)果，改進(jìn)作為整體的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的復(fù)制特性。
而且，本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器如此建造，從而第一被栓接磁性層4c的磁矩小于第二被栓接磁性層4a的磁矩。當(dāng)?shù)谝缓偷诙凰ń哟判詫踊旧嫌上嗤拇判圆牧现瞥蓵r(shí)，將使第一被栓接磁性層4c的厚度小于第二被栓接磁性層4a的厚度。如果第二被栓接磁性層4a的厚度是25埃，則第一被栓接磁性層4c的厚度小于25埃，例如為15埃。在本實(shí)施例中，第二被栓接磁性層4a由諸如約25埃的鈷-鐵(CoFe)合金、或鈷-鐵-硼(CoFeB)合金之類(lèi)的材料制成，而第一被栓接磁性層4c由諸如約15埃的鈷-鐵-硼(CoFeB)合金之類(lèi)的材料制成。
參照?qǐng)D6中所示的曲線，將詳細(xì)描述第一與第二被栓接磁性層4c、4a之間的關(guān)系。
圖6中的曲線表示其中第二被栓接磁性層4a具有固定在25埃的厚度的情形。在第一被栓接磁性層4c的厚度tpin(埃)沿水平軸的情況下，磁化角θpin沿左邊豎直軸記錄，而有效各向異性磁場(chǎng)Hua(Oe)沿右豎直軸記錄。在圖6中所示的曲線中，第一被栓接磁性層4c的厚度tpin(埃)取15、20、25的值。
磁化角θpin是被栓接磁性層4的磁化取向的方向與表示自由層2的各向異性的易磁化軸的方向，即Y-方向，之間形成的一個(gè)角。如上面已經(jīng)描述的那樣，當(dāng)沒(méi)有外部磁場(chǎng)時(shí)，磁化角θpin理想地為90度，即直角。在使用中，偏離直角的±20度傾斜是允許的。就是說(shuō)，要求磁化角θpin大于70度。
有效各向異性磁場(chǎng)Hua代表靜態(tài)磁場(chǎng)的磁穩(wěn)定性，并且要求具有大于或等于約600Oe的值。本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器滿足上述要求。
如圖6中所示，磁化角θpin隨著第一被栓接磁性層4c的厚度減小而增加。當(dāng)厚度tpin等于15埃(tpin＝15埃)時(shí)，磁化角θpin處于其理想值，即90度。相反，當(dāng)減小第一被栓接磁性層4c的厚度Xpin時(shí)，有效各向異性磁場(chǎng)Hua會(huì)減小。因此，存在可能反向磁化的問(wèn)題。因此，當(dāng)?shù)诙凰ń哟判詫?a的厚度固定在25埃時(shí)，允許第一被栓接磁性層4c的厚度tpin在10至20埃之間。而且，能看出厚度差最好為5至10埃。
參照?qǐng)D7A至7C，將描述第一被栓接磁性層4c與第二被栓接磁性層4a之間的關(guān)系。圖7A表示相對(duì)于磁化角θpin的這樣一種關(guān)系。圖7B表示相對(duì)于有效各向異性磁場(chǎng)Hua的這樣一種關(guān)系。圖7C表示相對(duì)于磁阻比值(MR-比值)的這樣一種關(guān)系。
在圖7A至7C中表示的圖表的每一張具有取第一被栓接磁性層4c的厚度值的行tpin1和取第二被栓接磁性層4a的厚度值的列tpin2。在圖7A至7C中，厚度tpin1取10、15、20(埃)的值，而厚度tpin2取15、20、25(埃)的值。要求磁化角θpin基本上為90度、有效各向異性磁場(chǎng)Hua大于600Oe、及磁阻比值(MR-比值)約為7％。為了滿足上述要求，參照?qǐng)D7A至7C，能看出在第一被栓接磁性層4c的厚度與第二被栓接磁性層4a的厚度之間的差應(yīng)大于5埃。
再參照?qǐng)D4和5，旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭10裝有涂敷在被栓接磁性層4上的有序合金反鐵磁性層5。蓋層6提供在反鐵磁性層5上。而且，一對(duì)電極終端7a、7b以彼此離開(kāi)的相互間隔的方式提供在蓋層6上。
提供反鐵磁性層5以便固定第一被栓接磁性層4c的磁化方向。而且，如上面已經(jīng)描述的那樣，經(jīng)鐵磁耦合中間層4b把第二被栓接磁性層4a固定在相對(duì)于第一被栓接磁性層4c的反平行方向。
反鐵磁性層5由具有較大交換耦合磁場(chǎng)、高阻塞溫度及良好耐蝕性的材料制成。這樣一種材料可以從包括例如鈀-鉑-錳(PdPtMn)、鉑-錳(PtMn)、鈀-錳(PdMn)、鎳-錳(NiMn)、及鉻-錳(CrMn)的一組有序合金中選擇。由這樣一種合金制成的膜有良好的耐蝕性，因?yàn)槭褂弥T如鈀和鉑之類(lèi)的鉑類(lèi)金屬。最好的有序合金是鈀-鉑-錳(PdPtMn)。而且，層的厚度是例如大于或等于約100埃，并且最好是約150埃。與有關(guān)技術(shù)的反鐵磁性層相比在減小厚度方面有很大成就。
而且，蓋層6由諸如鉭之類(lèi)的材料制成，并且具有約60埃的厚度。電極終端7a、7b由導(dǎo)電材料制成，可以是具有約1000埃厚度的金層。
再參照?qǐng)D4，將描述具有上述旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭100的操作。如上面已經(jīng)描述的那樣，旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器基本上由四層制成。與反鐵磁性層5相鄰的第一被栓接磁性層4c的磁化取向固定在由箭頭Mp1表示的X-方向。第二被栓接磁性層4a的磁化取向固定在由箭頭Mp2表示的X-方向，Mp2與Mp1相反。第一被栓接磁性層4c與第二被栓接磁性層4a的磁化取向經(jīng)中間層4b以反向平行方式磁性耦合。因而，為了改變這些取向，需要相當(dāng)大的外部磁場(chǎng)。
相反，當(dāng)施加弱的外部磁場(chǎng)(例如信號(hào)磁場(chǎng)Hsig)時(shí)，能容易地轉(zhuǎn)動(dòng)自由層2的磁化取向Mf。當(dāng)沒(méi)有外部磁場(chǎng)時(shí)，由于自由層2本身的各向異性，磁化取向Mf將指向磁化的易磁化軸(Y-方向)。
自由層2的磁化取向響應(yīng)旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭10的外部磁場(chǎng)Hsig而轉(zhuǎn)動(dòng)。因此，在旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器內(nèi)的磁阻由于在第二被栓接磁性層4a與自由層2之間的磁化取向之間的差而變化。換句話說(shuō)，在電極終端7a、7b之間的磁阻變化與在第二被栓接磁性層4a與自由層2的磁化取向之間的角θ的余弦(cosθ)成比例。
當(dāng)?shù)诙凰ń哟判詫?a與自由層2的磁化取向相反時(shí)，即角θ等于180度時(shí)，得到最大磁阻。這是由于在自由層2、非磁性金屬層3、和第二被栓接磁性層4a的邊界表面處的散布的可能性增大。當(dāng)在第一磁性層2和第二被栓接磁性層4a之一中的電子運(yùn)動(dòng)到諸層的另一個(gè)上時(shí)，引起這種散布。相反，當(dāng)兩層的磁化取向都相同，即角θ等于0度時(shí)，得到最小磁阻，因?yàn)樵谶吔绫砻嫣幧⒉嫉目赡苄宰钚　?br> 圖8是包括本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的組合磁頭30的部分剖開(kāi)立體圖。組合磁頭30包括作為硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)設(shè)備的讀(復(fù)制)頭的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭10，并且還包括一個(gè)寫(xiě)(記錄)頭。圖8也表示作為一種記錄介質(zhì)的硬盤(pán)27。在該圖中，布置硬盤(pán)27，以便相對(duì)著組合磁頭30。
旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭10用作組合磁頭30的讀頭31。一般地說(shuō)，組合磁頭30包括讀頭31和寫(xiě)頭32。組合磁頭30具有其中讀頭31帶有上部屏蔽22的合并類(lèi)型，上部屏蔽22也用作寫(xiě)頭32的下部磁極(下部鐵心)。而且，組合磁頭30被建造成把寫(xiě)頭32添加到讀頭31的后部的集裝結(jié)構(gòu)。
這就是說(shuō)，如圖8中所示，讀頭31包括旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器10、和在旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器10上以彼此離開(kāi)相互間隔的方式提供的電極終端7a和7b。旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器10和電極終端7a、7b布置在讀頭31的下部屏蔽21與上部屏蔽22之間。
寫(xiě)頭32包括一個(gè)寫(xiě)線圈25和一個(gè)圍繞寫(xiě)線圈25的有機(jī)絕緣層24。有機(jī)絕緣層24和一個(gè)磁隙層23布置在寫(xiě)頭32的下部磁極22與上部磁極26之間。就是說(shuō)，讀頭31的上部屏蔽22也用作寫(xiě)頭32的下部磁極。寫(xiě)頭32的下部磁極22固定到與其相對(duì)著的寫(xiě)頭32的上部磁極26上，使有機(jī)絕緣層24與磁隙層23布置在下部與上部磁極22和26之間。寫(xiě)線圈25嵌在有機(jī)絕緣層24中。因而，讀頭31和寫(xiě)頭32集成為組合磁頭30。
圖9是從相對(duì)著記錄介質(zhì)的一側(cè)看到的讀頭的示意圖。一個(gè)間隙絕緣層20提供在讀頭31的下部和上部屏蔽21和22之間。間隙絕緣層20裝有一個(gè)其中可以容納本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的開(kāi)口。
圖10是平面圖，表示帶有包括本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器10的讀頭的磁性記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備50。圖10表示磁性記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備50的主要部分。一個(gè)硬盤(pán)51安裝在磁性記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備50中，用作一種磁性記錄介質(zhì)。硬盤(pán)能以旋轉(zhuǎn)方式驅(qū)動(dòng)。由帶有旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器10的一個(gè)組合磁頭40執(zhí)行磁性讀操作。貼著讀側(cè)保持組合磁頭40，使組合磁頭40與硬盤(pán)51的表面之間有一個(gè)預(yù)定間隙。而且，把組合磁頭40固定在提供在一個(gè)臂70的自由端處的滑塊71的前邊緣部分處。借助于帶有一個(gè)正常執(zhí)行器和一個(gè)電磁精密執(zhí)行器的兩級(jí)執(zhí)行器能實(shí)現(xiàn)組合磁頭40的定位。
現(xiàn)在，參照?qǐng)D11將描述組合磁頭30的制造過(guò)程。
首先，在步驟S40形成讀頭的下部屏蔽層21。下部屏蔽層21由諸如氮-鐵(N-Fe)之類(lèi)的材料制成。
在步驟S41形成讀頭的下部間隙絕緣層。讀頭的下部間隙絕緣層由諸如氧化鋁(Al2O3)之類(lèi)的材料制成。
在步驟S42，形成并且然后摹制表示在圖4中的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器10的諸層。然后，在旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器10的諸層上形成電極終端7a、7b。換句話說(shuō)，旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器10包括自由層2、非磁性金屬層3、多層被栓接磁性層4、反鐵磁性層5、及蓋層6，這些層通過(guò)濺射疊置在基層上。然后通過(guò)光刻法把旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器10摹制成平的矩形形狀。然后，在最上蓋層6上以彼此離開(kāi)的相互間隔的方式形成電極終端對(duì)7a、7b。
在步驟S43形成讀頭的一個(gè)上部間隙絕緣層。讀頭的上部間隙絕緣層由諸如氧化鋁(Al2O3)之類(lèi)的材料制成。
在步驟S44形成讀頭的上部屏蔽22。讀頭的上部屏蔽22由諸如鎳-鐵(NiFe)之類(lèi)的材料制成。
在步驟S45形成寫(xiě)頭的一個(gè)間隙層。在步驟S46形成記錄線圈25。在步驟S47形成上部記錄磁極26。在步驟S48形成一個(gè)保護(hù)層。
圖12是圖表，表示用于圖11中所示制造過(guò)程的每個(gè)步驟的處理溫度。在圖12中，制造過(guò)程的步驟沿水平軸指示，并且把處理溫度指示在豎直軸上。在形成旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器之后，實(shí)現(xiàn)一個(gè)包括具有高溫的熱處理步驟。熱處理可以影響旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁阻效應(yīng)的特性。包括熱處理的這樣一個(gè)步驟例如是在有機(jī)絕緣層上實(shí)現(xiàn)熱處理的步驟。有機(jī)絕緣層的熱處理的目的在于，例如熟化在記錄線圈25周?chē)畛涞挠袡C(jī)絕緣層。一般地說(shuō)，該步驟包括在250℃下熱處理三小時(shí)。
為了制造本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，必須把被栓接層4的第一和第二被栓接磁性層4c和4a的磁化取向以相反取向固定在X-方向。而且，第一和第二被栓接磁性層4c和4a的磁化取向應(yīng)該保持正交于自由層2的易磁化軸(Y-方向)。這將在下面描述。
在形成上面已經(jīng)描述的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的諸層之后，實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)內(nèi)的第一熱處理。第一熱處理的目的在于把第二和第一被栓接磁性層4a和4c的磁化取向固定在彼此相反的X-方向(“正X-方向”和“負(fù)X-方向”)。在磁場(chǎng)內(nèi)的第一熱處理期間，在借助于直流磁場(chǎng)產(chǎn)生源施加的負(fù)X-方向的約100Oe的磁場(chǎng)的情況下，使旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器(膜)在280℃下經(jīng)受三小時(shí)的熱處理。
而且，實(shí)現(xiàn)在磁場(chǎng)內(nèi)的一種第二熱處理，以便強(qiáng)化自由層2在Y-方向的磁各向異性。在磁場(chǎng)內(nèi)的第二熱處理期間，在借助于直流磁場(chǎng)產(chǎn)生源施加的Y-方向的小于100Oe的磁場(chǎng)的情況下，使旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器(膜)在230℃下經(jīng)受三小時(shí)的熱處理。
圖13A和13B是曲線圖，表示當(dāng)在磁場(chǎng)中在280℃下的上述熱處理中固定被栓接磁性層4的磁化方向時(shí)磁場(chǎng)Hpin的數(shù)值(Oe)與磁化角θpin之間的關(guān)系。在該例子中，第二被栓接磁性層4a具有25埃的厚度。第一被栓接磁性層4c具有15埃的厚度。反鐵磁性層5具有150埃的厚度。
這里，指示在豎直軸上的磁化角θpin是在包括被栓接磁性層4的磁化取向(4a和4c處于相反取向)的方向與指示自由層2的各向異性的易磁化軸的方向(Y-方向)之間形成的角。水平軸表示要施加的磁場(chǎng)Hpin的數(shù)值(Oe)。
在圖13A中，在100、1000、2500、6000、9000、12000(Oe)處得到磁化角θpin，并且由點(diǎn)指示。能看出，在低于100Oe的較弱磁場(chǎng)中磁化角θpin保持在約90度的角處。然而，在500至2500Oe之間的較強(qiáng)磁場(chǎng)中磁化角θpin向Y-方向傾斜。為了弄清楚這個(gè)方面，把在3000Oe的值內(nèi)的放大的曲線表示在圖13B中。
參照?qǐng)D13B，能看出，在超過(guò)100Oe之后，磁化角θpin陡峭地向Y-方向傾斜。因而，要理解，在100Oe以下的較弱磁場(chǎng)中，用來(lái)固定被栓接磁性層4的磁化取向的磁場(chǎng)中的第一熱處理是最好的。
而且，參照?qǐng)D13A的右部分，能看出，在大于9000Oe的較強(qiáng)磁場(chǎng)中的熱處理也是有效的。這意味著，通過(guò)施加具有超過(guò)在第一與第二被栓接磁性層4c和4a之間的反向平行結(jié)合磁場(chǎng)的強(qiáng)度的外部磁場(chǎng)，在對(duì)準(zhǔn)第一和第二被栓接磁性層4c和4a的磁化方向的條件下，能實(shí)現(xiàn)熱處理。特別是，當(dāng)減小反鐵磁性層5的厚度時(shí)，能保持磁阻的變化率，同時(shí)把磁化角θpin保持為約90度。
在圖13A和13B中，小三角形表示這樣一種情況的值，其中第二被栓接磁性層4a和第一被栓接磁性層4c每個(gè)具有25埃的厚度，并且反鐵磁性層5具有250埃的厚度。指示這些由小三角形表示的值，用作與由點(diǎn)表示的值的比較。能看出，具有相同厚度的第一和第二被栓接磁性層不會(huì)提供最佳結(jié)果。
圖14是曲線圖，表示用于在230℃下的磁場(chǎng)中的第二熱處理的在磁場(chǎng)數(shù)值Hfree(Oe)與磁化角θpin之間的關(guān)系。實(shí)現(xiàn)第二熱處理以便得到自由層2的各向同性效果。能看出，在較弱磁場(chǎng)中磁化角θpin保持為約90度，其中Hfree在10至500Oe之間。當(dāng)施加高于500Oe的磁場(chǎng)時(shí)，要理解，被栓接磁性層4的磁化方向?qū)⑾験-方向傾斜。而且，特別當(dāng)減小反鐵磁性層的厚度時(shí)，必須使Hfree最小。由以上結(jié)果，能看出，應(yīng)該在低于100Oe的較弱磁場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)磁場(chǎng)中的第二熱處理。
在用來(lái)強(qiáng)化自由層2的各向異性的磁場(chǎng)中的第二熱處理之后，最好在同方向的弱磁場(chǎng)中或沒(méi)有任何磁場(chǎng)的條件下，實(shí)現(xiàn)熱處理。例如，在磁場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)在磁場(chǎng)中的第一和第二熱處理之后，在磁場(chǎng)中對(duì)于有機(jī)隔離層進(jìn)行熱處理。因而，在第一和第二熱處理中，被栓接磁性層4的磁化角θpin能保持在最佳磁化狀態(tài)下。因此，就使用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭而論，能克服來(lái)自記錄介質(zhì)的信號(hào)磁場(chǎng)Hsig得到線性輸出特性。
而且，最好形成上述旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，同時(shí)在層表面中施加直流磁場(chǎng)，從而在自由層2和被栓接磁性層4中建立磁各向異性的最佳方向。施加的磁場(chǎng)數(shù)值最好約為100Oe。
本發(fā)明者也已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，應(yīng)用于本發(fā)明的多層被栓接磁性層4的制造過(guò)程的上述步驟，能同樣用于如圖2中所示的帶有單層被栓接磁性層的有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器。因而，對(duì)于有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器得到改進(jìn)的特性。
這就是說(shuō)，當(dāng)把用于本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的制造過(guò)程的步驟應(yīng)用于有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器時(shí)，得到一種旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，其中在被栓接磁性層的磁化方向與自由層的易磁化軸之間的角在直角的±20度的范圍內(nèi)，并且被栓接層的各向異性磁場(chǎng)數(shù)值Hua大于或等于約600Oe。
這將參照?qǐng)D2描述。在形成旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器層之后，作為第一步，提供在一個(gè)磁場(chǎng)內(nèi)的熱處理，以便把被栓接磁性層114的磁化方向固定在X-方向。在磁場(chǎng)中的該第一熱處理中，在借助于適當(dāng)磁場(chǎng)產(chǎn)生源施加X(jué)-方向的約3000Oe的磁場(chǎng)的情況下，使旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器層在280℃下經(jīng)受三小時(shí)的熱處理。
而且，提供在一個(gè)磁場(chǎng)內(nèi)的第二熱處理的一個(gè)步驟，以便強(qiáng)化自由層112在Y方向的磁各向異性。這在同磁場(chǎng)內(nèi)的第一熱處理相比具有較低溫度和較弱磁場(chǎng)的環(huán)境中實(shí)現(xiàn)。在磁場(chǎng)內(nèi)的第二熱處理的該步驟中，在借助于適當(dāng)磁場(chǎng)產(chǎn)生源施加Y-方向的小于100Oe的磁場(chǎng)的情況下，使旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器層在230℃下經(jīng)受三小時(shí)的熱處理。
圖15A和15B是曲線圖，表示在施加的磁場(chǎng)內(nèi)用于有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的制造過(guò)程的熱處理的曲線。圖15A表示其中用3000Oe的強(qiáng)磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)第二熱處理的情形。圖15B表示用小于100Oe的弱磁場(chǎng)實(shí)現(xiàn)第二熱處理的情形。
在圖15A和15B中，以與圖13A和13B類(lèi)似的方式，豎直軸指示磁化角θpin，并因而表示在Y-方向的傾斜狀態(tài)。磁化角θpin的最佳狀態(tài)是90度。參照?qǐng)D15A和15B，能看出，磁化角θpin在低于100Oe的弱磁場(chǎng)條件下將保持為超過(guò)80度的角度，而在3000Oe的強(qiáng)磁場(chǎng)條件下將在Y-方向傾斜。
能看出，把以上步驟應(yīng)用于帶有有關(guān)技術(shù)的單層被栓接磁性層114的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的制造過(guò)程是有效的。就是說(shuō)，在實(shí)現(xiàn)被栓接磁性層在磁場(chǎng)內(nèi)的熱處理之后，在低于100Oe的弱磁場(chǎng)條件下可以把磁各向異性提供給自由層。
而且，希望在同方向的弱磁場(chǎng)中或在沒(méi)有任何磁場(chǎng)的條件下，實(shí)現(xiàn)用來(lái)強(qiáng)化自由層112的各向異性的磁場(chǎng)內(nèi)的熱處理以后的諸步驟。例如，在一個(gè)磁場(chǎng)中實(shí)現(xiàn)在磁場(chǎng)中的第一和第二熱處理之后，在磁場(chǎng)中對(duì)于有機(jī)隔離層進(jìn)行熱處理。因而，在第一和第二熱處理中，如希望的那樣，被栓接磁性層4的磁化角θpin能保持在磁化狀態(tài)下。因此，就使用本發(fā)明的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的旋轉(zhuǎn)閥磁阻頭而論，能克服來(lái)自記錄介質(zhì)的信號(hào)磁場(chǎng)Hsig而得到線性輸出特性。
而且，為了把磁各向異性的最佳方向提供給自由層2和被栓接磁性層4，也最好形成有關(guān)技術(shù)的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，同時(shí)在層表面中施加一個(gè)直流磁場(chǎng)。要施加的磁場(chǎng)的數(shù)值最好約100Oe。
而且，本發(fā)明不限于這些實(shí)施例，而是可以進(jìn)行變更和改進(jìn)而不脫離本發(fā)明的范圍。
本申請(qǐng)基于在1999年3月26日提出的日本優(yōu)先權(quán)申請(qǐng)No.11-84592，在此編入其全部?jī)?nèi)容，供參考。
權(quán)利要求
1.一種旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，包括一個(gè)一種鐵磁性材料的自由層(2)；一個(gè)非磁性層(3)，提供在所述自由層(2)上；一個(gè)被栓接層(4)，提供在所述非磁性層(3)上；及一個(gè)一種反鐵磁性材料的栓接層(5)，提供在所述被栓接層(4)上，所述反鐵磁性材料是含錳的有序合金；其特征在于所述被栓接層(4)包括一個(gè)一種鐵磁性材料的第一被栓接層(4c)；一個(gè)一種鐵磁性材料的第二被栓接層(4a)，提供在所述第一被栓接層(4c)上；及一個(gè)中間層(4b)，插入在所述第一與第二被栓接層(4c、4a)之間，從而所述第一和第二被栓接層(4c、4a)以反向平行方式建立超交換相互作用。所述第二被栓接層(4a)具有比所述第一被栓接層(4c)的磁矩小的磁矩。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，其特征在于所述第一和第二被栓接層(4c、4a)具有基本上相同的材料，所述第一被栓接層(4c)的厚度小于所述第二被栓接層(4a)的厚度。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，其特征在于在所述第一被栓接層(4c)的厚度與所述第二被栓接層(4a)的厚度之間的差值等于或大于約5埃。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，其特征在于所述第一被栓接層(4c)的磁化取向與所述第二被栓接層(4a)的磁化取向相反，并且基本與之平行，在所述第二被栓接層(4a)的磁化方向與所述自由層(2)的易磁化軸之間形成的角為直角，或在所述直角的±20度的范圍內(nèi)，及包括所述第一和第二被栓接層(4c、4a)的所述被栓接層4，具有大于或等于約600Oe的有效各向異性磁場(chǎng)Hua。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，其特征在于所述栓接層(5)由從包括PdPtMn、PtMn、PdMn、NiMn及CrMn的組中選擇的材料制成。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，其特征在于所述中間層(4b)由Ru制成。
7.一種制造旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的方法，該傳感器包括一個(gè)一種鐵磁性材料的自由層(2)；一個(gè)非磁性層(3)，提供在所述自由層(2)上；一個(gè)被栓接層(4)，提供在所述非磁性層(3)上；及一個(gè)一種反鐵磁性材料的栓接層(5)，提供在所述被栓接層(4)上，所述反鐵磁性材料是含錳的有序合金；所述被栓接層(4)包括一個(gè)一種鐵磁性材料的第一被栓接層(4c)；一個(gè)一種鐵磁性材料的第二被栓接層(4a)，提供在所述第一被栓接層(4c)上；及一個(gè)中間層(4b)，插入在所述第一與第二被栓接層(4c、4a)之間，從而所述第一和第二被栓接層(4c、4a)以反向平行方式建立超交換相互作用；所述第二被栓接層(4a)具有比所述第一被栓接層(4c)的磁矩小的磁矩，其特征在于所述方法包括步驟a)以自由層(2)、非磁性層(3)、第一被栓接層(4c)、中間層(4b)、第二被栓接層(4a)、及反鐵磁性層的順序形成一個(gè)多層體；b)在一個(gè)用來(lái)調(diào)節(jié)所述栓接層(5)的磁性狀態(tài)和固定第一和第二被栓接層(4c、4a)的磁化取向的磁場(chǎng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一種第一熱處理；及c)在同磁場(chǎng)內(nèi)的所述第一熱處理相比具有較低溫度和較弱磁場(chǎng)的環(huán)境中，在用來(lái)調(diào)節(jié)所述自由層(2)的磁各向異性的一個(gè)磁場(chǎng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一種第二熱處理。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的方法，其特征在于所述步驟b)在小于或等于約500Oe或者大于或等于約7000Oe的磁場(chǎng)中在約280℃的溫度下實(shí)現(xiàn)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的方法，其特征在于所述步驟b)在約20與100Oe之間或者大于或等于約9000Oe的磁場(chǎng)中在約280℃的溫度下實(shí)現(xiàn)。
10.根據(jù)權(quán)利要求7所述的制造旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的方法，其特征在于所述步驟c)在小于或等于約500Oe的磁場(chǎng)中在約230℃的溫度下實(shí)現(xiàn)。
11.一種帶有一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁頭(10)，該傳感器包括一個(gè)一種鐵磁性材料的自由層(2)；一個(gè)非磁性層(3)，提供在所述自由層(2)上；一個(gè)被栓接層(4)，提供在所述非磁性層(3)上；及一個(gè)一種反鐵磁性材料的栓接層(5)，提供在所述被栓接層(4)上，所述反鐵磁性材料是含錳的有序合金；其特征在于所述被栓接層(4)包括一個(gè)一種鐵磁性材料的第一被栓接層(4c)；一個(gè)一種鐵磁性材料的第二被栓接層(4a)，提供在所述第一被栓接層(4c)上；一個(gè)中間層(4b)，插入在所述第一與第二被栓接層(4c、4a)之間，從而所述第一和第二被栓接層(4c、4a)以反向平行方式建立超交換相互作用；所述第二被栓接層(4a)具有比所述第一被栓接層(4c)的磁矩小的磁矩。
12.一種帶有一個(gè)裝有一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁頭(10)的磁性記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備(50)，該傳感器包括一個(gè)一種鐵磁性材料的自由層(2)；一個(gè)非磁性層(3)，提供在所述自由層(2)上；一個(gè)被栓接層(4)，提供在所述非磁性層(3)上；及一個(gè)一種反鐵磁性材料的栓接層(5)，提供在所述被栓接層(4)上，所述反鐵磁性材料是含錳的有序合金；其特征在于所述被栓接層(4)包括一個(gè)一種鐵磁性材料的第一被栓接層(4c)；一個(gè)一種鐵磁性材料的第二被栓接層(4a)，提供在所述第一被栓接層(4c)上；一個(gè)中間層(4b)，插入在所述第一與第二被栓接層(4c、4a)之間，從而所述第一和第二被栓接層(4c、4a)以反向平行方式建立超交換相互作用；所述第二被栓接層(4a)具有比所述第一被栓接層(4c)的磁矩小的磁矩。
13.一種旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器，包括一個(gè)自由層(2)；一個(gè)非磁性層(3)，提供在所述自由層(2)上；一個(gè)被栓接層(4)，提供在所述非磁性層(3)上；及一個(gè)一種反鐵磁性材料的栓接層(5)，提供在所述被栓接層(4)上，所述反鐵磁性材料是含錳的有序合金；其特征在于所述被栓接層(4)的所述磁化方向和所述自由層(2)的易磁化軸成直角或者在所述直角的±20度的范圍內(nèi)，并且所述被栓接層(4)具有大于或等于約600Oe數(shù)值的有效各向異性磁場(chǎng)Hua。
14.一種制造旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的方法，該傳感器包括一個(gè)自由層(2)；一個(gè)非磁性層(3)，提供在所述自由層(2)上；一個(gè)被栓接層(4)，提供在所述非磁性層(3)上；及一個(gè)一種反鐵磁性材料的栓接層(5)，提供在所述被栓接層(4)上，所述反鐵磁性材料是含錳的有序合金；其特征在于所述方法包括步驟a)以自由層(2)、非磁性層(3)、被栓接層(4)、及栓接層(5)的順序形成一個(gè)多層體；b)在一個(gè)用來(lái)調(diào)節(jié)所述栓接層(5)的磁性狀態(tài)和固定被栓接層(4)的磁化取向的磁場(chǎng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一種第一熱處理；及c)在同磁場(chǎng)內(nèi)的所述第一熱處理相比具有較低溫度和較弱磁場(chǎng)的環(huán)境中，在用來(lái)調(diào)節(jié)所述自由層(2)的磁各向異性的一個(gè)磁場(chǎng)內(nèi)，實(shí)現(xiàn)一種第二熱處理。
15.一種帶有一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁頭(10)，該傳感器包括一個(gè)一種鐵磁性材料的自由層(2)；一個(gè)非磁性層(3)，提供在所述自由層(2)上；一個(gè)被栓接層(4)，提供在所述非磁性層(3)上；及一個(gè)一種反鐵磁性材料的栓接層(5)，提供在所述被栓接層(4)上，所述反鐵磁性材料是含錳的有序合金；其特征在于所述被栓接層(4)包括一個(gè)一種鐵磁性材料的第一被栓接層(4c)；一個(gè)一種鐵磁性材料的第二被栓接層(4a)，提供在所述第一被栓接層(4c)上；一個(gè)中間層(4b)，插入在所述第一與第二被栓接層(4c、4a)之間，從而所述第一和第二被栓接層(4c、4a)以反向平行方式建立超交換相互作用；所述第二被栓接層(4a)具有比所述第一被栓接層(4c)的磁矩小的磁矩。
16.一種帶有一個(gè)裝有一個(gè)旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器的磁頭(10)的磁性記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)設(shè)備(50)，該傳感器包括一個(gè)一種鐵磁性材料的自由層(2)；一個(gè)非磁性層(3)，提供在所述自由層(2)上；一個(gè)被栓接層(4)，提供在所述非磁性層(3)上；及一個(gè)一種反鐵磁性材料的栓接層(5)，提供在所述被栓接層(4)上，所述反鐵磁性材料是含錳的有序合金；其特征在于所述被栓接層(4)包括一個(gè)一種鐵磁性材料的第一被栓接層(4c)；一個(gè)一種鐵磁性材料的第二被栓接層(4a)，提供在所述第一被栓接層(4c)上；一個(gè)中間層(4b)，插入在所述第一與第二被栓接層(4c、4a)之間，從而所述第一和第二被栓接層(4c、4a)以反向平行方式建立超交換相互作用；所述第二被栓接層(4a)具有比所述第一被栓接層(4c)的磁矩小的磁矩。
全文摘要
一種旋轉(zhuǎn)閥磁阻傳感器,包括:自由層(2);被栓接層(4),提供在自由層(2)上;及栓接層(5),提供在被栓接層(4)上。被栓接層(4)包括:鐵磁性材料的第一被栓接層(4c);鐵磁性材料的第二被栓接層(4a),提供在第一被栓接層(4c)上;及中間層(4b),插入在第一與第二被栓接層(4c、4a)之間,從而第一和第二被栓接層(4c、4a)以反向平行方式建立超交換相互作用。第二被栓接層(4a)具有比所述第一被栓接層(4c)的磁矩小的磁矩。
文檔編號(hào)G11B5/012GK1268733SQ00101159
公開(kāi)日2000年10月4日 申請(qǐng)日期2000年1月26日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月26日
發(fā)明者野間賢二, 金井均, 兼淳一, 青島賢一 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社