具有高讀回解析度的頭的製作方法
2023-11-11 17:30:02 2
專利名稱：具有高讀回解析度的頭的製作方法
具有高讀回解析度的頭
背景技術：
在磁數據存儲和提取系統中，磁記錄頭通常包括讀取器部分(即，讀取頭)，讀取器部分具有磁阻(MR)傳感器，用於提取存儲在磁性介質(諸如磁碟)上的磁性編碼信息。 為了確保MR傳感器僅僅讀取位於其正下方的在磁碟的特定軌道上的信息，在讀取頭上放
置磁屏障。隨著不斷增加的信息被存儲在磁性介質上，MR傳感器將難以單獨讀取所存儲的信息而不讀取到來自鄰近存儲信息的噪聲。因此，隨著同一區域的密度增加，需要MR傳感器的靈敏度和解析度有著對應的增加。本文多個實施例解決了上述問題，並提供了相對於現有技術而言的其他優勢。
發明內容
在一個實施例中，一裝置包括第一讀取屏障和第二讀取屏障，並且在第一和第二讀取屏障之間提供讀取器疊層。在該實施例中，第一和第二讀取屏障各自包括最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層以及低磁導率層，以控制讀取器疊層的自由層中的磁場通量線。在另一個實施例中，裝置包括第一讀取屏障和第二讀取屏障，並且在第一和第二讀取屏障之間提供讀取器疊層。在該實施例中，第一和第二讀取屏障各自包括在空氣承載表面上的幾何特徵，以控制讀取器疊層的自由層中的磁場通量線。在還有一個實施例中，裝置包括第一讀取屏障和第二讀取屏障，並且在第一和第二讀取屏障之間提供讀取器疊層。在該實施例中，第一和第二讀取屏障各自包括最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層和低磁導率層，第一和第二讀取屏障各自進一步包括在空氣承載表面上的幾何特徵。這些和各種其他特徵和優點將在閱讀如下詳細描述並查看相關附圖時變得更為清楚易懂。附圖簡述
圖1是沿著與磁性讀取頭的空氣承載表面(ABQ的面基本垂直的平面所截取的磁性讀取頭和磁性盤的橫截面視圖。圖2示出具有磁阻(MR)疊層的MR傳感器的ABS視圖。圖3是磁性讀取頭的橫截面視圖。圖4是根據一個實施例的磁性讀取頭的橫截面視圖。圖fe、6a、7a是沿著與磁性讀取頭的ABS平面基本垂直的平面所截取的不同磁性讀取頭的橫截面視圖。圖^3、6b、7b分別是圖fe、6a、7a的讀取頭的ABS視圖。
具體實施例方式圖1是沿著與磁性讀取頭100的空氣承載表面(ABQ的平面基本垂直的平面所截取的磁性讀取頭100和磁性盤101的橫截面視圖。如將在下文中進一步描述，所提出的實施例在諸如100之類的磁性讀取頭中有用。磁性盤101可以是垂直或縱向記錄介質，且磁性讀取頭100與其對應。磁性讀取頭100加載在滑動塊主體(襯底)102上，並以間隔104 與其分隔開。磁性讀取頭100包括第一磁屏障106、磁阻(MR)傳感器108、絕緣層110、以及第二磁屏障112。MR傳感器108和絕緣層110位於底部和頂部屏障106和112之間，且MR 傳感器108鄰近於磁性頭100的ABS。在圖1的實施例中，為了向MR傳感器108提供電流，第一和第二磁屏障106和112 起到磁屏障和電極的雙重功用。因此，第一和第二磁屏障106和112起到了向MR傳感器 108提供電連接並且提供對雜散磁場的磁屏障的雙重功能。如以下將結合圖2所討論的，在圖1的實施例中，感測電流以垂直於讀取元件108平面的方向流過。圖2示出包括MR疊層200的MR傳感器的ABS視圖，其是MR傳感器108的一特殊實施例。MR疊層200包括金屬蓋層202、自由層(FL) 204、屏蔽層(BL) 205、合成反鐵磁(SAF) 層209、反鐵磁(AFM)釘扎層210和種子層211。SAF層209包括由釕(Ru)或其他所構成的層207所分隔開的基準層206和釘扎層(PL) 208。MR疊層200位於第一屏障106和第二屏障112之間。在操作中，感測電流IS通過電流垂直於平面(CPP) MR疊層200。感測電流Is垂直於MR讀取傳感器的多個層的平面而流過，並經歷與自由層的磁化方向之間的夾角的餘弦成比例的阻抗。隨後測量跨越CPP MR疊層的電壓以確定阻抗的變化，並且結果信號被用於復原來自磁性介質的編碼信息。應注意到，CPP MR疊層配置200是僅僅示例性的，且可使用CPP MR疊層200的其他多種層配置方式。應注意到，本文多個實施例也可用於電流在平面內(CIP)讀取頭(沒有示出)，其中感測電流在讀取疊層的平面內流動。CIP讀取頭通常包括在讀取傳感器和讀取屏障之間的額外的金屬接觸層、間隔層、等等。如之前所認識到的，需要增強頭的讀回解析度。讀回解析度，其是比特每英寸 (BPI)容量的「信道度量」，通常以PW50來測量，其可被定義為在半高度脈衝寬度上測量的隔離介質遷躍的差分讀回信號的寬度。PW50值越低，讀回解析度就越高。以往，通過減小讀取頭-介質間隔和/或減小讀取器屏障至屏障間隔來獲得PW50的減小。在以下進一步描述的多個實施例通過經由合適的讀取屏障磁性特性的選擇，或合適的讀取屏障的幾何改變來控制讀取傳感器附近的場通量線來減小PW50。在描述這些實施例之前，參考圖3描述常規的磁性讀取頭。圖3是沿著與磁性讀取頭300的ABS平面基本垂直的平面所截取的常規磁性讀取頭300和磁碟301的橫截面視圖。讀取頭300包括第一讀取屏障302、讀取傳感器304、以及第二讀取屏障306。從圖3可以看到，盤301包括記錄層308和軟底層(SUL)310。第一和第二磁化區域312和314分別示出在記錄層308之上。區域312和314的磁化表徵了所存儲的信息。從圖3可看到，區域312的磁化方向與區域314中的磁化方向基本相反。虛線316標出了從區域312向區域314的磁化方向的轉變。為了更好地示出讀取頭300中的通量線，屏障302和306被示出為與讀取傳感器304相分離。在圖3中，示出了向上方向的通量線313和向下方向的通量線315。在常規的諸如300之類的磁性讀取頭中，在讀取屏障302和306的不同區域中的磁導率基本沒有變化。在這樣的讀取頭中，當諸如304之類的讀取傳感器位於如圖3所示的諸如312之類的區域之上時，除了與讀取傳感器304發生交互作用的通量線313，讀取傳感器304也與來自諸如314之類的鄰近磁化區域的一部分通量線315發生交互作用，而這是不期望的。以下結合圖4到7b描述這種不期望的交互的原因，以及解決該問題的多個實施例。圖4是沿著與磁性讀取頭400的ABS基本垂直的平面截取的磁性讀取頭400和磁碟301的橫截面視圖。讀取頭400包括第一讀取屏障402、讀取傳感器304以及第二讀取屏障406。在圖4的實施例中，第一讀取屏障402和第二讀取屏障406各自包括最靠近讀取器疊層(即，讀取傳感器304)的薄型相對高磁導率層418、420，以及相對低磁導率層422、 424，用於控制讀取疊層304的自由層(在圖4中沒有示出)中的磁場通量線。通量在可用的最高磁導率區域中結束，並且因此在讀取傳感器304附近的通量線315在薄型高磁導率層418中結束而不與傳感器304進行交互。因此，僅僅只有通量線313到達讀取傳感器 304，由此避免了來自鄰近存儲的信息的噪聲。在一些實施例中，屏障402和406的至少一個可進一步包括第二高磁導率層426。 在一些實施例中，最靠近讀取器疊層304的薄型高磁導率層418、420是由具有高飽和力矩和在張力強度下的低磁彈性的材料所構成的。在一個實施例中，薄型高磁導率層418、420 包括鈷(Co)、鎳(Ni)和鐵(Fe)的合金。Co、Ni和！^的合金可包括質量百分比70至80之間的Co、質量百分比8至18之間的Ni以及質量百分比7至17之間的狗。在一個特定實施例中，Co、Ni和!^e的合金包括質量百分比75的Co、質量百分比13的Ni以及質量百分比 12的Fe。在一些實施例中，最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層418、420的厚度在大約40 納米(nm)。在一些實施例中，低磁導率層422、似4可以是150至500nm厚度之間。在一些實施例中，低磁導率層422、似4可由Co、鈮(Nb)和鉿(Hf)的合金構成。在其他實施例中， 低磁導率層422、似4可由CoJe和鈥(Ho)的合金構成。在一些實施例中，第二高磁導率層 326的厚度是在10到60nm之間。第二高磁導率層3 可由與薄型高磁導率層418、420相同的材料構成。圖fe和^3、6a和6b、7a和7b示出對屏障402和406進行幾何改變以幫助增強最靠近讀取傳感器304的屏障402和406的區域中的通量關閉的多個實施例。為了簡化起見， 在圖fe和^、6a和6b、7a和7b中不包括盤或存儲介質和磁場通量線。同樣，為了簡化起見，對於相同或類似的組件，在圖3和4中所使用的附圖標記將再次被使用在圖如和
和6b、7a和7b中。在圖和^3、6a和6b、7a和7b的每一個中，第一和第二讀取屏障402 和406各自包括在ABS上的幾何特徵，以控制讀取器疊層的自由層中的磁場通量線。幾何改變涉及對ABS上的低磁導率屏障層422、424的一部分的消除。對低磁導率層422、424的一部分的消除是在最靠近空氣承載表面上的薄型高磁導率層418、420處進行的。在圖如和釙中，頭500包括槽口 502、504，作為最接近於讀取傳感器304的幾何特徵。在圖5a和恥的實施例中，槽口 502、504是位於低磁導率屏障層422、似4中的。槽口 502、504的深度、寬度和長度可在不同實施例中有所改變。在一些實施例中，槽口 502、504 的深度506位於5nm和40nm之間，槽口 502、504的寬度508位於20nm和200nm之間，並且槽口 502、504的長度510位於30nm和IOOOnm之間。在特定實施例中，槽口 502、504的深度506是大約20nm，槽口 502、504的寬度508是大約lOOnm，並且槽口 502、504的長度510 是大約500nm。在圖6a和6b中，頭600包括部分間隔602、604，作為最接近於讀取傳感器604的幾何特徵。在圖6a和6b的實施例中，部分間隔602、604位於空氣承載表面上的第一和第二讀取屏障402和406的每一個中的高磁導率層418、420和低磁導率層422、似4之間。部分間隔602、604的深度、寬度和長度可在不同實施例中有所改變。在一些實施例中，部分間隔602、604的深度606位於20nm和500nm之間，部分間隔602、604的寬度608位於2nm和 60nm之間，並且部分間隔602、604的長度610位於IOOnm和IOOOnm之間。在特定實施例中，部分間隔602、604的深度606是大約lOOnm，部分間隔602、604的寬度608是大約20nm， 並且槽口部分間隔602、604的長度610是大約500nm。在圖7a和7b中，頭700包括凹進部分702、704，作為最接近於讀取傳感器304的幾何特徵。在圖7a和7b的實施例中，凹進部分702、704是位於低磁導率屏障層422、424 中的。凹進部分702、704的深度、寬度和長度可在不同實施例中有所改變。在一些實施例中，凹進部分702、704的深度706位於5nm和50nm之間，凹進部分702、704的寬度708位於200nm和IOOOnm之間，並且凹進部分702、704的長度710位於200nm和IOOOnm之間。在特定實施例中，凹進部分702、704的深度706是大約20nm，凹進部分702、704的寬度708是大約500nm，並且凹進部分702、704的長度710是大約500nm。還應當注意到，在附圖和^、6a和6b、7a和7b中示出的幾何特徵僅僅是多個示例，且可使用其他合適的幾何特徵。幾何特徵可由任何合適的當前已知的方法或在未來研究出的合適方法來形成。應當注意到，術語「低」和「高」在本公開文本中用作為比較術語。因此，例如，鄰近高磁導率層的低磁導率層不暗含表示低磁導率層和高磁導率層的特定磁導率值或磁導率範圍，但僅僅表示一個層相對於另一個層具有更低的磁導率。進一步的，在一些應用中， 圖如到7c所示出的實施例對層418、420、422、似4使用相同的材料，並由此，在這些實施例中，所有這些層將具有相同的磁導率值，並且結果是，在最靠近讀取器的屏障部分中的通量路徑將僅僅受到屏障中所包括的幾何特徵的實質影響。在此所描述的多個實施例的示出旨在提供對多種實施例的結構的一般理解。這些示出不旨在作為對使用在此描述的結構或方法的設備和系統的所有元件和特徵的完全描述。基於閱覽本公開文本，多種其他實施例對本領域技術人員將變得顯而易見。可從本公開文本中使用並導出其他實施例，由此可進行結構性的或邏輯性的替代和改變，而不背離本公開文本的範圍。此外，示圖僅僅是代表性的，且可能不是以比例繪製的。示圖中的特定比例可能是被誇大的，而其他比例可能是被減小的。相應地，本公開文本和附圖應被認為是說明性的而非限制性的。本公開文本的一個或多個實施例可在此被單獨和/或集合地以術語「發明」來引用，這僅僅出於便利目的，而不旨在將本申請的範圍限制到任何特定的發明或發明概念。此外，雖然在此示出並描述了特定多個實施例，但可以理解到被設計為獲得相同或類似功能的任何後續布置可被用於替代在此所示出的特定實施例。本公開文本旨在覆蓋多種實施例的任何和所有後續改變或變形。本領域熟練技術人員在閱讀了本說明書之後將熟知上述實施例的組合以及在此沒有特別描述的其他多個實施例。提供並提交本公開的摘要以符合37C. F. R. § 1.72(b)的規定，並且理解其不會被用於解讀或限制權利要求的範圍和含義。此外，在前述的詳細描述中，可對多種特徵進行分組或將其描述在單個實施例中，用於使本公開文本更為流暢。然而，本公開文本不應被解釋為反映所要求保護的實施例需要比在每一權利要求中明確表述的特徵更多的特徵的意圖。 相反，如下述權利要求所反映的，發明主題可少於所公開的實施例中任何一個的所有特徵。上述段落的章節和/或安排是僅僅是為了方便閱讀而提供的，並且諸如不限制在特定章節中涉及特定示例和/或實施例所描述的公開文本的一個或多個方面與在另一章節中描述的另一特定示例和/或實施例之間的組合、應用、和/或使用。一個或多個示例的組件、特徵和其他方面可與在此描述護的一個或多個另一示例的組件、特徵和其他方面進行組合和/或互換。以上公開的主題被認為是說明性而不是限制性的，而且所附權利要求旨在覆蓋落入本發明的真實精神和範圍中的所有這些修改、改進以及其它實施例。因此，為了獲得法律允許的最大範圍，本發明的範圍將由所附權利要求和/或所授權的權利要求以及其等價物所允許的最寬泛解釋來確定，而且不應當受以上詳細描述約束或限制。
權利要求
1.一種裝置，包括第一讀取屏障以及第二讀取屏障；讀取器疊層，位於第一和第二讀取屏障之間；所述第一和第二讀取屏障各自包括最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層以及低磁導率層，以控制讀取器疊層的自由層中的磁場通量線。
2.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，進一步包括在第一或第二讀取屏障的至少一個中的第二高磁導率層。
3.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層包括具有高飽和力矩和在張力強度下的低磁彈性的材料。
4.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層包括鈷(Co)、鎳(Ni)和鐵(Fe)的合金。
5.如權利要求4所述的裝置，其特徵在於，所述Co、附和狗的合金包括質量百分比 70至80之間的Co、質量百分比8至18之間的Ni以及質量百分比7至17之間的狗。
6.如權利要求5所述的裝置，其特徵在於，所述Co、Ni和狗的合金包括質量百分比 75的Co、質量百分比13的Ni以及質量百分比12的狗。
7.如權利要求1所述的裝置，其特徵在於，所述最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層的厚度是大約40納米。
8.一種裝置，包括第一讀取屏障以及第二讀取屏障；讀取器疊層，位於第一和第二讀取屏障之間；第一和第二讀取屏障各自包括在空氣承載表面上的幾何特徵，以控制讀取器疊層的自由層中的磁場通量線。
9.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述幾何特徵是在第一和第二讀取屏障的每一個中的凹進部分。
10.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述幾何特徵是所述空氣承載表面上的第一和第二讀取屏障的每一個中的高磁導率層和低磁導率層之間的部分間隔。
11.如權利要求8所述的裝置，其特徵在於，所述幾何特徵是在第一和第二讀取屏障的每一個中的在所述讀取器疊層附近的槽口。
12.一種裝置，包括第一讀取屏障以及第二讀取屏障；讀取器疊層，位於第一和第二讀取屏障之間；所述第一和第二讀取屏障各自包括最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層和低磁導率層，所述第一和第二讀取屏障各自進一步包括在空氣承載表面上的幾何特徵。
13.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，進一步包括在第一或第二讀取屏障的至少一個中的第二高磁導率層。
14.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層包括具有高飽和力矩和在張力強度下的低磁彈性的材料。
15.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層包括鈷(Co)、鎳(Ni)和鐵(Fe)的合金。
16.如權利要求15所述的裝置，其特徵在於，所述Co、Ni和狗的合金包括質量百分比70至80之間的Co、質量百分比8至18之間的Ni以及質量百分比7至17之間的狗。
17.如權利要求16所述的裝置，其特徵在於，所述Co、Ni和狗的合金包括質量百分比75的Co、質量百分比13的Ni以及質量百分比12的狗。
18.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述幾何特徵是在第一和第二讀取屏障的每一個中的凹進部分。
19.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述幾何特徵是所述空氣承載表面上的第一和第二讀取屏障的每一個中的高磁導率層和低磁導率層之間的部分間隔。
20.如權利要求12所述的裝置，其特徵在於，所述幾何特徵是在第一和第二讀取屏障的每一個中的在所述讀取器疊層附近的槽口。
全文摘要
描述了一種具有高讀回解析度的頭。一種設備包括第一讀取屏障和第二讀取屏障，並且在第一和第二讀取屏障之間提供讀取器疊層。所述第一和第二讀取屏障各自包括最靠近讀取器疊層的薄型高磁導率層以及低磁導率層和/或幾何特徵，以控制讀取器疊層的自由層中的磁場通量線。
文檔編號G11B5/11GK102354502SQ201110148968
公開日2012年2月15日 申請日期2011年5月3日 優先權日2010年4月30日
發明者D·麥卡恩, K·A·瑞弗欽, M·班納可利, V·B·薩波日尼科夫 申請人:希捷科技有限公司