專利名稱：Cpp結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)設(shè)備和磁頭滑塊的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種使用磁阻薄膜例如自旋閥薄膜、隧道接合薄膜或者類似物的磁阻元件。特別是，本發(fā)明涉及一種電流垂直平面(CPP)結(jié)構(gòu)的磁阻元件，該磁阻元件允許感測(cè)電流(sensing current)具有垂直于容納磁阻薄膜的基層表面的分量。
背景技術(shù)：
眾所周知，磁阻薄膜從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面或者空氣軸承面(ABS)上的前端向后延伸一個(gè)預(yù)定的長(zhǎng)度。磁阻薄膜置于一對(duì)由硬磁性材料制成的磁區(qū)控制薄膜之間。磁區(qū)控制薄膜用來(lái)在預(yù)定方向上建立穿過(guò)磁阻薄膜的偏磁場(chǎng)。在偏磁場(chǎng)作用的基礎(chǔ)上可以以預(yù)定的方向在磁阻薄膜上的自由鐵磁層上獲得單域特性。
感測(cè)電流的流動(dòng)在自由鐵磁層上引起環(huán)形磁場(chǎng)。更大電流值的感測(cè)電流使得環(huán)形磁場(chǎng)更強(qiáng)。更強(qiáng)的環(huán)形磁場(chǎng)趨向于在自由鐵磁層中形成環(huán)形磁化。這會(huì)阻礙單域特性在自由鐵磁層上的建立。認(rèn)為巴克豪森噪聲的影響在磁阻薄膜的信號(hào)中出現(xiàn)。
另一方面，更強(qiáng)的偏磁場(chǎng)可以用來(lái)在自由鐵磁層上可靠地實(shí)現(xiàn)單域特性，即使在感測(cè)電流的電流水平被設(shè)置得更高時(shí)亦是如此。偏磁場(chǎng)與環(huán)形磁場(chǎng)的某些部分相對(duì)，這樣偏磁場(chǎng)克服了環(huán)形磁場(chǎng)。然而，偏磁場(chǎng)和環(huán)形磁場(chǎng)的某些部分在相同的方向起作用。磁場(chǎng)在該方向上對(duì)自由鐵磁層有過(guò)多的作用。這阻礙了鐵磁層上磁化的轉(zhuǎn)動(dòng)。磁阻薄膜的靈敏度變差。

發(fā)明內(nèi)容
因此本發(fā)明的一個(gè)目的是提供一種電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件，該磁阻元件允許具有更高電流水平的感測(cè)電流的流而不會(huì)降低磁阻薄膜的靈敏度。
按照本發(fā)明的第一方面，提供一種電流垂直平面(CPP)結(jié)構(gòu)的磁阻元件，其包括一個(gè)從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面上的前端向后延伸的磁阻薄膜；以及分別從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面上的前端向后延伸的磁區(qū)控制薄膜，所述磁阻薄膜置于磁區(qū)控制薄膜之間，其中磁區(qū)控制薄膜分別包括設(shè)計(jì)為建立第一偏磁場(chǎng)的第一區(qū)域，該第一偏磁場(chǎng)具有沿著磁阻薄膜的前端穿過(guò)該磁阻薄膜的第一強(qiáng)度；和設(shè)計(jì)為建立第二偏磁場(chǎng)的第二區(qū)域，該第二偏磁場(chǎng)具有沿著磁阻薄膜的后端穿過(guò)該磁阻薄膜的大于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度。
該CPP結(jié)構(gòu)的磁阻元件允許第二偏磁場(chǎng)在靠近磁阻薄膜后端的位置處與電流磁場(chǎng)(current field)相對(duì)。第二偏磁場(chǎng)克服該電流磁場(chǎng)，這樣沿著相對(duì)介質(zhì)的表面的方向在磁阻薄膜上建立了單域特性。在另一方面，在靠近磁阻薄膜前端的位置上，第一偏磁場(chǎng)在與電流磁場(chǎng)相同的方向上起作用。允許磁化相應(yīng)于記錄介質(zhì)作用在磁阻薄膜上的磁通量的倒轉(zhuǎn)而在磁阻薄膜上可靠地轉(zhuǎn)動(dòng)。在磁阻薄膜內(nèi)的磁化的轉(zhuǎn)動(dòng)引起磁阻薄膜電阻的大的變化。這導(dǎo)致向磁阻薄膜提供的感測(cè)電流的電壓水平的變化。這個(gè)電壓水平的變化被用來(lái)區(qū)別二進(jìn)制數(shù)據(jù)。特別是，CPP結(jié)構(gòu)的磁阻元件使得能夠向磁阻薄膜提供具有更大電流值的感測(cè)電流。再者，磁阻薄膜允許保持足夠的靈敏度。
磁區(qū)控制薄膜的第二區(qū)域的厚度可以大于磁區(qū)控制薄膜的第一區(qū)域的厚度。這使得能夠在第二區(qū)域的基礎(chǔ)上建立大于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度。
第一區(qū)域可以由第一成分的材料制成，該第一成分的材料具有第一剩余磁通密度，而第二區(qū)域可以由第二成分的材料制成，該第二成分的材料具有大于第一剩余磁通密度的第二剩余磁通密度。這同樣使得能夠在第二區(qū)域的基礎(chǔ)上建立大于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度。
CPP結(jié)構(gòu)的磁阻元件可以進(jìn)一步包括容納磁區(qū)控制薄膜的第一區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)第一底層，所述一個(gè)或多個(gè)第一底層設(shè)計(jì)為控制第一區(qū)域上晶粒的尺寸；和容納磁區(qū)控制薄膜的第二區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)第二底層，所述一個(gè)或多個(gè)第二底層設(shè)計(jì)為控制第二區(qū)域上晶粒的尺寸。底層用于在磁區(qū)控制薄膜的第一和第二區(qū)域上控制剩余磁通密度。因此第二強(qiáng)度可以設(shè)置為大于第一強(qiáng)度。
另外，磁區(qū)控制薄膜的后端可以位于從磁阻薄膜的后端向后的位置上。這同樣使得能夠沿著磁阻薄膜的后端建立大于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度。
按照本發(fā)明的第二方面，提供一種電流垂直平面(CPP)結(jié)構(gòu)的磁阻元件，其包括一個(gè)從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面上的前端向后延伸的磁阻薄膜；以及分別從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面上的前端向后延伸的磁區(qū)控制薄膜，所述磁阻薄膜置于磁區(qū)控制薄膜之間，其中所述磁區(qū)控制薄膜分別包括設(shè)計(jì)為建立第一偏磁場(chǎng)的第一區(qū)域，該第一偏磁場(chǎng)具有沿著磁阻薄膜的前端穿過(guò)該磁阻薄膜的第一強(qiáng)度；和設(shè)計(jì)為建立第二偏磁場(chǎng)的第二區(qū)域，該第二偏磁場(chǎng)具有沿著磁阻薄膜的后端穿過(guò)該磁阻薄膜的小于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度。
該CPP結(jié)構(gòu)的磁阻元件允許第一偏磁場(chǎng)在靠近磁阻薄膜前端的位置處與電流磁場(chǎng)相對(duì)。第一偏磁場(chǎng)克服該電流磁場(chǎng)，這樣沿著相對(duì)介質(zhì)表面的方向在磁阻薄膜上建立了單域特性。在另一方面，在靠近磁阻薄膜后端的位置上，第二偏磁場(chǎng)與電流磁場(chǎng)在相同的方向上起作用。允許磁化對(duì)應(yīng)于從記錄介質(zhì)處作用在磁阻薄膜上的磁通量倒轉(zhuǎn)而在磁阻薄膜上可靠地轉(zhuǎn)動(dòng)。磁阻薄膜內(nèi)的磁化的轉(zhuǎn)動(dòng)引起磁阻薄膜電阻的大的變化。這導(dǎo)致向磁阻薄膜提供的感測(cè)電流的電壓水平的變化。這個(gè)電壓水平的變化被用來(lái)區(qū)別二進(jìn)制數(shù)據(jù)。特別是，CPP結(jié)構(gòu)的磁阻元件使得能夠向磁阻薄膜提供具有更大電流值的感測(cè)電流。然而，磁阻薄膜允許保持足夠的靈敏度。
磁區(qū)控制薄膜的第二區(qū)域可以具有比磁區(qū)控制薄膜的第一區(qū)域的厚度小的厚度。另外，第一區(qū)域可以由第一成分的材料制成，該第一成分的材料具有第一剩余磁通密度，而第二區(qū)域可以由第二成分的材料制成，該第二成分的材料具有大于第一剩余磁通密度的第二剩余磁通密度。進(jìn)一步地，CPP結(jié)構(gòu)的磁阻元件可以進(jìn)一步包括容納磁區(qū)控制薄膜的第一區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)第一底層，所述一個(gè)或多個(gè)第一底層設(shè)計(jì)為控制第一區(qū)域上晶粒的尺寸；和容納磁區(qū)控制薄膜的第二區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)第二底層，所述一個(gè)或多個(gè)第二底層設(shè)計(jì)為控制第二區(qū)域上晶粒的尺寸。
上面提到的電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件可以安裝在磁頭滑塊上，該磁頭滑塊通常用在磁記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器例如硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器中。


圖1是一個(gè)平面圖，該平面圖示意性地圖示一個(gè)作為磁記錄介質(zhì)驅(qū)動(dòng)器的一個(gè)特定例子的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器(HDD)的結(jié)構(gòu)。
圖2是一個(gè)放大立體圖，該立體圖示意性地圖示按照一種特定例子的浮動(dòng)磁頭滑塊的結(jié)構(gòu)。
圖3是一個(gè)主視圖，該主視圖示意性地圖示一個(gè)暴露在浮動(dòng)磁頭滑塊底面上的讀/寫(xiě)電磁變換器。
圖4是一個(gè)放大的主視圖，該主視圖示意性地圖示一個(gè)電流垂直平面(CPP)結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的結(jié)構(gòu)。
圖5是沿圖3中線5-5剖開(kāi)的放大局部剖視圖。
圖6是沿圖3中線6-6剖開(kāi)的放大局部水平剖視圖。
圖7是一個(gè)示意圖，該示意圖示意性地圖示在自由磁性層的感測(cè)電流的基礎(chǔ)上引起的磁化的方向。
圖8是一個(gè)示意圖，該示意示在自由磁性層上偏磁場(chǎng)的基礎(chǔ)上進(jìn)行控制的磁化的方向。
圖9是一個(gè)曲線圖，該曲線圖示出了磁區(qū)控制薄膜和偏磁場(chǎng)強(qiáng)度之間厚度的關(guān)系。
圖10是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照修改的第一實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖11是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照本發(fā)明第二實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖12是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照修改的第二實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖13是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照本發(fā)明第三實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖14是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照本發(fā)明第四實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖15是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照修改的第四實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖16是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照本發(fā)明第五實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖17是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖6的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照第五實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖18是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照本發(fā)明第六實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖19是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖6的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照第六實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖20是示意性視圖，該視示在自由磁性層上的感測(cè)電流的基礎(chǔ)上引起的磁化的方向。
圖21是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照修改的第六實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖22是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照本發(fā)明第七實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖23是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照修改的第七實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖24是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照本發(fā)明第八實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖25是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照本發(fā)明第九實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
圖26是一個(gè)對(duì)應(yīng)于圖5的放大的局部剖視圖，用來(lái)圖示按照修改的第九實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件的一部分。
具體實(shí)施例方式
圖1示意性地圖示作為磁性記錄設(shè)備或者存儲(chǔ)系統(tǒng)的一個(gè)例子的硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器11(HDD)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)。硬盤(pán)驅(qū)動(dòng)器11包括一個(gè)盒形主外殼12，該盒形主外殼12限定了一個(gè)例如扁平的平行六面體的內(nèi)部空間。至少一個(gè)作為記錄介質(zhì)的磁性記錄盤(pán)13放入主外殼12的內(nèi)部空間中。一個(gè)或多個(gè)磁性記錄盤(pán)13安裝在主軸電動(dòng)機(jī)14的驅(qū)動(dòng)軸上。允許主軸電動(dòng)機(jī)14驅(qū)動(dòng)一個(gè)或多個(gè)磁性記錄盤(pán)13以較高的旋轉(zhuǎn)速度例如每分鐘7200轉(zhuǎn)、每分鐘10000轉(zhuǎn)或者類似的速度轉(zhuǎn)動(dòng)。在主外殼12上連接一個(gè)蓋子，圖中未示出，以便在主外殼及蓋子之間限定一個(gè)封閉的內(nèi)部空間。
在主外殼12的內(nèi)部空間還裝入一個(gè)磁頭驅(qū)動(dòng)器15。磁頭驅(qū)動(dòng)器15連接在垂直支撐軸16上以便相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。磁頭驅(qū)動(dòng)器15包括在水平方向上從垂直支撐軸16延伸的剛性驅(qū)動(dòng)器臂17。一個(gè)磁頭懸掛組件18連接在單個(gè)驅(qū)動(dòng)器臂17的尖端或者前端。磁頭懸掛組件18從驅(qū)動(dòng)器臂17的前端向前延伸。驅(qū)動(dòng)器臂17連接在磁性記錄盤(pán)13的前表面和后表面上。
磁頭懸掛組件18包括一個(gè)承載梁19。該承載梁19通過(guò)一個(gè)所謂的彈性變形部分連接在驅(qū)動(dòng)器臂17的前端上。彈性變形部分用于朝向磁性記錄盤(pán)13的表面推動(dòng)承載梁19的前端。浮動(dòng)磁頭滑塊21支撐在承載梁19的前端上。浮動(dòng)磁頭滑塊21放置在一個(gè)常平架上，該常平架在圖中未示出，其固定在承載梁19上，這樣浮動(dòng)磁頭滑塊21可以改變狀態(tài)。
當(dāng)磁性記錄盤(pán)13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，允許浮動(dòng)磁頭滑塊21接收沿著轉(zhuǎn)動(dòng)的磁性記錄盤(pán)13產(chǎn)生的氣流。該氣流用于在浮動(dòng)磁頭滑塊21上產(chǎn)生升力或者正壓力和負(fù)壓力，如下文所述。因此允許浮動(dòng)磁頭滑塊21在磁性記錄盤(pán)13以較高的穩(wěn)定性轉(zhuǎn)動(dòng)的過(guò)程中保持浮動(dòng)在磁性記錄盤(pán)13的表面上，該穩(wěn)定性是通過(guò)磁頭懸掛組件19的推力和升力與負(fù)壓力的合力之間的平衡建立的。
動(dòng)力源22例如音圈電機(jī)(VCM)連接在驅(qū)動(dòng)器臂17上。電源22驅(qū)動(dòng)驅(qū)動(dòng)器臂17以使其繞支撐軸16轉(zhuǎn)動(dòng)。驅(qū)動(dòng)器臂17的轉(zhuǎn)動(dòng)導(dǎo)致磁頭懸掛組件19的轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)驅(qū)動(dòng)器臂17在浮動(dòng)磁頭滑塊21浮動(dòng)的過(guò)程中受到驅(qū)動(dòng)繞支撐軸16擺動(dòng)時(shí)，允許浮動(dòng)磁頭滑塊21橫過(guò)在磁性記錄盤(pán)13的徑向上限定的磁性記錄盤(pán)13的記錄磁道。該徑向運(yùn)動(dòng)用于將浮動(dòng)磁頭滑塊21正確定位在磁性記錄盤(pán)13上的目標(biāo)記錄磁道上。
圖2圖示浮動(dòng)磁頭滑塊21的一個(gè)特定例子。該浮動(dòng)磁頭滑塊21包括一個(gè)形式為扁平平行六面體的滑動(dòng)體23。該滑動(dòng)體23限定一個(gè)與相對(duì)介質(zhì)的表面或者與磁性記錄盤(pán)13相對(duì)的底面24。在底面24上限定一個(gè)扁平底部或者參考表面。當(dāng)磁性記錄盤(pán)13轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，氣流25沿著底面24從滑動(dòng)體23的前端或始端向后端或終端流動(dòng)。滑動(dòng)體23可以包括一個(gè)由Al2O3-TiC制成的底部23a，和一個(gè)由覆蓋在底部23a上前端或者始端上的Al2O3制成的磁頭保護(hù)薄膜23b。
前部導(dǎo)軌26和后部導(dǎo)軌27在滑動(dòng)體23的底面24上形成。前部導(dǎo)軌26設(shè)計(jì)成在靠近滑動(dòng)體23的始端或者流入端的底部平面上延伸。后部導(dǎo)軌27的位置靠近滑動(dòng)體23的終端或流出端?？諝廨S承面(ABS)28、29分別限定在前部和后部導(dǎo)軌26、27的頂面上?？諝廨S承面28、29的流入端分別通過(guò)臺(tái)階31、32連接在前部和后部導(dǎo)軌26、27的頂面上。
沿著轉(zhuǎn)動(dòng)的磁性記錄盤(pán)13的表面產(chǎn)生的氣流25容納在底面24上。臺(tái)階31、32用來(lái)在空氣軸承面28、29上產(chǎn)生更大的升力或者正壓力。在前部導(dǎo)軌26后面產(chǎn)生更大的負(fù)壓力。升力和負(fù)壓力的聯(lián)合用于穩(wěn)定浮動(dòng)磁頭滑塊21的狀態(tài)。
讀/寫(xiě)電磁變換器33安裝在滑動(dòng)體23上。讀/寫(xiě)電磁變換器33嵌入滑動(dòng)體23的氧化鋁薄膜23b中。在后部導(dǎo)軌27的空氣軸承面29上讀/寫(xiě)電磁變換器33暴露出讀取間隙和寫(xiě)入間隙。應(yīng)當(dāng)注意讀/寫(xiě)電磁變換器33的前端可以覆蓋著由類金剛石碳(DLC)制成的保護(hù)層，該保護(hù)層在空氣軸承面29上延伸。讀/寫(xiě)電磁變換器33將在下文中進(jìn)行詳細(xì)描述。浮動(dòng)磁頭滑塊21可以采取不同于前述浮動(dòng)的磁頭滑塊的任何形狀或者形式。
圖3圖示了底面24的放大局部視圖。讀/寫(xiě)電磁變換器33包括一個(gè)薄膜磁頭34例如感應(yīng)磁性寫(xiě)入頭和一個(gè)電流垂直平面(CPP)結(jié)構(gòu)電磁變換器元件例如一個(gè)CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35。薄膜磁頭34設(shè)計(jì)成通過(guò)使用一個(gè)磁場(chǎng)而在磁性記錄盤(pán)13上寫(xiě)磁性位數(shù)據(jù)，該磁場(chǎng)是在例如圖中未示出的導(dǎo)電的渦旋形線圈模式(coil pattern)上引起的。該CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35設(shè)計(jì)為，通過(guò)利用從磁性記錄盤(pán)13產(chǎn)生的磁場(chǎng)的磁極性的倒轉(zhuǎn)而引起的電阻的變化來(lái)檢測(cè)磁性位數(shù)據(jù)。薄膜磁頭34和CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35置于作為磁頭保護(hù)膜23b或者外覆層的上半部的Al2O3(氧化鋁)層36和作為磁頭保護(hù)膜23b或者內(nèi)涂層的下半部的Al2O3(氧化鋁)層37之間。
薄膜磁頭34包括一個(gè)在空氣軸承面29上暴露出前端的上磁極層38和一個(gè)同樣在空氣軸承面29上暴露出前端的下磁極層39。上下磁極層38、39可以由例如FeN、NiFe或類似物制成。上下磁極層38、39的結(jié)合建立了薄膜磁頭34的磁心。
一個(gè)非磁性間隙層41置于上下磁極層38、39之間。非磁性間隙層41可以由例如Al2O3(氧化鋁)制成。當(dāng)在導(dǎo)電的渦旋形線圈模式上引起磁場(chǎng)時(shí)，在上和下磁極層38、39之間進(jìn)行磁通量交換。非磁性間隙層41允許交換的磁通量泄漏到底面24之外。因此泄漏的磁通量形成一個(gè)用于記錄的磁場(chǎng)，亦即，一個(gè)寫(xiě)入間隙磁場(chǎng)。
CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35包括一個(gè)在作為底部絕緣層的氧化鋁層37的上表面上展開(kāi)的下電極42。該下電極42不僅可以具有導(dǎo)電體的特性而且還具有軟磁性質(zhì)。如果下電極42由軟磁導(dǎo)電體制成，例如NiFe，下電極42還允許用作CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35的下屏蔽層。
在下電極42的上表面限定一個(gè)展平表面43。電磁變換器薄膜或者磁阻(MR)薄膜44覆蓋在該展平表面43上。磁阻薄膜44沿著下電極42的上表面從暴露在空氣軸承面29上的尖端或者前端上向后延伸。下電極42與磁阻薄膜44的下邊界44a至少在暴露在空氣軸承面29上的前端上接觸。因此在磁阻薄膜44和下電極42之間建立起電連接。磁阻薄膜44的結(jié)構(gòu)將在后面詳細(xì)描述。
同樣，一對(duì)由硬磁材料制成的磁區(qū)控制薄膜45覆蓋在展平表面43上。允許磁區(qū)控制薄膜45沿著空氣軸承面29延伸。磁阻薄膜44沿著空氣軸承面29置于展平表面43上的磁區(qū)控制薄膜45之間。磁區(qū)控制薄膜45可以由金屬材料例如CoPt、CoCrPt或類似物制成。磁區(qū)控制薄膜45用來(lái)建立穿過(guò)磁阻薄膜44且與空氣軸承面29平行的偏磁場(chǎng)。當(dāng)在磁區(qū)控制薄膜45的磁化的基礎(chǔ)上建立起偏磁場(chǎng)后，可以在磁阻薄膜44內(nèi)自由磁性層中控制磁化的方向。磁區(qū)控制薄膜45的結(jié)構(gòu)將在下文中詳細(xì)描述。
上部端子片46在磁阻薄膜44的上邊界44b上形成。該上部端子片46嵌入在展平表面43上延伸的覆蓋絕緣層47中。覆蓋絕緣層47覆蓋在下電極42上的磁區(qū)控制薄膜45上。覆蓋絕緣層47在靠近空氣軸承面29的位置上從覆蓋絕緣層47上暴露出來(lái)。
一個(gè)上電極48覆蓋在上部端子片46和覆蓋絕緣層47的表面上。至少在暴露在空氣軸承面29上的前端上允許上電極48與上部端子片46接觸。因此在磁阻薄膜44和上電極48之間建立起電連接。如果上電極48由軟磁導(dǎo)電體制成，例如NiFe，也允許上電極48用作CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35的上屏蔽層。
圖4圖示了磁阻薄膜44的一個(gè)例子。將磁阻薄膜44制成一個(gè)自旋閥薄膜。特別是，磁阻44包括一個(gè)鉭底部層51，一個(gè)阻塞層(pinninglayer)例如反鐵磁層52，一個(gè)固定磁性層53，一個(gè)導(dǎo)電中間層54，一個(gè)自由磁性層55以及一個(gè)導(dǎo)電覆蓋層56(cap layer)，這些層按此順序成層狀結(jié)構(gòu)。反鐵磁層52用來(lái)在固定磁性層53上以預(yù)定的方向固定磁化。此處，反鐵磁層52可以由一種反鐵磁合金材料例如IrMn、PdPtMn或者類似物制成。固定磁性層53可以由鐵磁材料例如CoFe制成。中間層54可以例如由銅層制成。自由磁性層55由包括覆蓋在中間層54的表面上的NiFe層55a和覆蓋在NiFe層55a的表面上的CoFe層55b的多層材料制成。覆蓋層56可以由Au(金)層、Pt(鉑)層或者類似物制成。
另外，隧道接合薄膜可以用來(lái)作為磁阻薄膜44。隧道接合薄膜包括一個(gè)置于固定磁性層53和自由磁性層55之間的中間絕緣層，以取代前文提到的導(dǎo)電中間層54。中間絕緣層可以由例如Al2O3層制成。
圖5示意性地圖示按照本發(fā)明第一實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻(MR)讀取元件35的結(jié)構(gòu)。該CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35允許在磁區(qū)控制薄膜45上分別建立第一和第二區(qū)域45a、45b。設(shè)置第二區(qū)域45b比第一區(qū)域45a厚。此處，例如，磁區(qū)控制薄膜45的厚度可以從前端到后端逐漸增加。特別是，可以在磁區(qū)控制薄膜45的表面上限定一個(gè)與展平表面43成一個(gè)傾角的傾斜表面。
如圖6所示，第一區(qū)域45a導(dǎo)致第一偏磁場(chǎng)58的建立，該第一偏磁場(chǎng)58具有沿著磁阻薄膜44的前端穿過(guò)磁阻薄膜44的磁通量的第一強(qiáng)度。第二區(qū)域45b導(dǎo)致第二偏磁場(chǎng)59的建立，該第二偏磁場(chǎng)59具有沿著磁阻薄膜44的后端穿過(guò)磁阻薄膜44的磁通量的第二強(qiáng)度。此處，第二強(qiáng)度設(shè)置為大于第一強(qiáng)度。在第一和第二區(qū)域45a、45b之間的位置上磁通量的強(qiáng)度可以設(shè)置為在偏磁場(chǎng)的第一和第二強(qiáng)度之間的一個(gè)水平。
現(xiàn)在，假定一個(gè)感測(cè)電流流過(guò)磁阻薄膜44。當(dāng)將該感測(cè)電流從下電極44提供給向磁阻薄膜44時(shí)，在自由磁性層55上引起一個(gè)環(huán)形磁場(chǎng)，亦即一個(gè)電流磁場(chǎng)。該電流磁場(chǎng)在垂直于感測(cè)電流的流的水平面內(nèi)繞該流的中心線循環(huán)。電流磁場(chǎng)在水平面內(nèi)距該流的中心線更遠(yuǎn)的位置具有更強(qiáng)的磁場(chǎng)。另外，感測(cè)電流的電流值越大，電流磁場(chǎng)變得越強(qiáng)。
在這種情況下，第二偏磁場(chǎng)59在靠近自由磁性層55的后端的位置上與電流磁場(chǎng)相對(duì)。第二偏磁場(chǎng)59克服電流磁場(chǎng)，這樣在沿空氣軸承面29的方向上在自由磁性層55上建立了單域特性，如圖8所示。另一方面，第一偏磁場(chǎng)58在與電流磁場(chǎng)相同的方向上在靠近前端的位置起作用。允許磁化在自由磁性層55內(nèi)對(duì)應(yīng)于從磁性記錄盤(pán)13作用在磁阻薄膜44上的磁通量的倒轉(zhuǎn)可靠地旋轉(zhuǎn)。磁化在自由磁性層55內(nèi)的轉(zhuǎn)動(dòng)引起磁阻薄膜44的電阻的改變。這導(dǎo)致由下電極42向磁阻薄膜44提供的感測(cè)電流電壓水平的改變。這個(gè)電壓水平的改變被用來(lái)區(qū)別二進(jìn)制數(shù)據(jù)。特別是，CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35使得向磁阻薄膜44提供具有更大電流值的感測(cè)電流。再者，允許磁阻薄膜44保持足夠的靈敏度。
接下來(lái)，將對(duì)制造CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35的一種方法進(jìn)行簡(jiǎn)要描述。在下電極42的表面上，亦即在展平表面43上形成一個(gè)厚度均勻的磁性薄膜。然后使用聚焦離子束(FIB)對(duì)該磁性薄膜進(jìn)行離子碾磨。聚焦離子束的掃描用于在磁性薄膜上形成一個(gè)傾斜表面。在離子碾磨過(guò)程中例如控制輻射量來(lái)形成傾斜表面。因此在下電極42上形成了磁區(qū)控制薄膜45。
本發(fā)明人研究了磁區(qū)控制薄膜厚度和偏磁場(chǎng)強(qiáng)度之間的關(guān)系。本發(fā)明人使用一種在計(jì)算機(jī)上執(zhí)行的磁場(chǎng)測(cè)量模擬軟件。磁區(qū)控制薄膜的厚度設(shè)置為范圍在20納米(nm)到50納米之間的一個(gè)恒定值。計(jì)算出磁阻薄膜的前端以及磁阻薄膜前端和后端之間的中間位置的偏磁場(chǎng)強(qiáng)度。如圖9所示，當(dāng)磁區(qū)控制薄膜的厚度變得更大時(shí)，偏磁場(chǎng)變得更強(qiáng)。在中間位置而不是磁阻薄膜的前端建立起更強(qiáng)的偏磁場(chǎng)。
如圖10所示，磁區(qū)控制薄膜45可以具有例如一個(gè)相對(duì)基準(zhǔn)面61對(duì)稱的形式，該基準(zhǔn)面61在CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35上平行于展平表面43延伸。磁區(qū)控制薄膜45可以容納在一個(gè)在展平表面43上延伸的非磁性層62上?？梢栽诜谴判詫?2的上表面上建立一個(gè)傾斜面。該傾斜面在離空氣軸承面29更遠(yuǎn)的位置上可以更加靠近展平表面43。
通常磁區(qū)控制薄膜45建立一個(gè)具有在平行于空氣軸承面29的平面內(nèi)的強(qiáng)度分布的偏磁場(chǎng)。該分布在分布的中心位置具有最大強(qiáng)度。由于磁區(qū)控制薄膜45相對(duì)于基準(zhǔn)面61對(duì)稱形成，分布的中心位置可以設(shè)置在基準(zhǔn)面61上。允許偏磁場(chǎng)在基準(zhǔn)面61上表現(xiàn)出最大強(qiáng)度。如果磁阻薄膜44的自由磁性層55與基準(zhǔn)面61對(duì)齊，則允許自由磁性層55具有偏磁場(chǎng)的最大強(qiáng)度。
在這種情況下例如以制造CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35的方法在下電極42的展平表面43上形成一個(gè)厚度均勻的非磁性薄膜。然后按照上面提到的方式使用聚焦離子束對(duì)非磁性薄膜的上表面進(jìn)行離子碾磨。因此可以在非磁性層62的上表面建立傾斜表面。隨后在非磁性層62上形成厚度均勻的磁性薄膜。使用聚焦離子束的離子碾磨按照上面描述的相同方式作用在磁性薄膜的上表面上，以便在磁性層上建立傾斜表面。磁區(qū)控制薄膜45以這種方式在下電極42上形成。
圖11示意性地圖示出按照本發(fā)明第二實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35a的結(jié)構(gòu)。該CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35a允許在磁區(qū)控制薄膜45上建立第一和第二區(qū)域45a、45b。第一區(qū)域45a具有第一厚度而第二區(qū)域45b具有大于第一厚度的第二厚度?？梢栽诘谝缓偷诙^(qū)域45a、45b的上表面之間限定一個(gè)臺(tái)階。該CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35a允許沿著磁阻薄膜44的前端建立第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)58。具有大于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)59在磁阻薄膜44的后端建立。
在下電極42的展平表面43上以制造CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35a的方法形成厚度均勻的磁性薄膜。在磁性薄膜的表面上形成一個(gè)保護(hù)膜。該保護(hù)膜限定一個(gè)對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域45a的形狀的空處。當(dāng)磁性薄膜進(jìn)行蝕刻工藝時(shí)，在空處內(nèi)磁性層被去掉。以這種方式形成第一區(qū)域45a。此后保護(hù)膜被去掉。作為選擇，可以使用利用聚焦離子束的離子碾磨來(lái)形成第一區(qū)域45a。
如圖12所示，CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35a可以允許形成磁區(qū)控制薄膜45，該磁區(qū)控制薄膜45相對(duì)于平行于展平表面43延伸的平面63對(duì)稱。此處，第一區(qū)域45a可以容納于在展平表面43上延伸的非磁性層64上。第二區(qū)域45b可以容納在展平表面43上。如果磁阻薄膜44的自由磁性層55放置在平面63上，則允許自由磁性層55容納具有最大強(qiáng)度的偏磁場(chǎng)。
在制造CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35a的一種方法中可以采用使用保護(hù)膜的濺射法。首先在下電極42上形成一個(gè)保護(hù)膜。在該保護(hù)膜上形成對(duì)應(yīng)于非磁性層64的形狀的空處。在該空處內(nèi)形成非磁性層64。隨后保護(hù)膜被去掉。在非磁性薄膜63和下電極42上形成厚度均勻的磁性薄膜。隨后可以在保護(hù)膜的基礎(chǔ)上以前面描述的相同方式對(duì)磁性薄膜進(jìn)行蝕刻工藝。
圖13示意性地圖示了按照本發(fā)明第三實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35b的結(jié)構(gòu)。該CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35包括一個(gè)從空氣軸承面29向后延伸的前部薄膜65和一個(gè)從前部薄膜65的后端向后延伸的后部薄膜66。前部薄膜65由具有第一成分的材料制成，該第一成分的材料具有第一剩余磁通密度。前部薄膜65對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域45a。后部薄膜66由具有第二成分的材料制成，該第二成分的材料具有大于第一剩余磁通密度的第二剩余磁通密度。后部薄膜66對(duì)應(yīng)于第二區(qū)域45b。第一和第二成分的材料可以是包括從由鐵、鎳和鐵組成的組中選取的至少一種元素的磁性材料。此處，磁區(qū)控制薄膜45具有均勻厚度。由于第一區(qū)域45a由具有第一剩余磁通密度的第一成分的材料制成，沿著磁阻薄膜44的前端以前面提到的方式建立具有第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)58。由于第二區(qū)域45b由具有第二剩余磁通密度的第二成分的材料制成，沿著磁阻薄膜44的后端建立具有大于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)59。
在制造CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35b的一種方法中可以采用使用保護(hù)膜的濺射法。首先在下電極42上形成一個(gè)保護(hù)膜。在該保護(hù)膜上形成對(duì)應(yīng)于前部薄膜65的形狀的空處。然后在該空處內(nèi)形成前部薄膜65。隨后保護(hù)膜被去掉。在前部薄膜65上形成保護(hù)膜。然后在空處上形成后部薄膜66。隨后保護(hù)膜被去掉。允許磁區(qū)控制薄膜45以這種方式包括第一和第二區(qū)域58、61。
圖14示意性地圖示了按照本發(fā)明第四實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35c的結(jié)構(gòu)。該CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35c包括一個(gè)容納第一區(qū)域45a的第一底層67，和容納第二區(qū)域45b的第二底層68。第一和第二底層67、68可以是一個(gè)Cr(鉻)層、一個(gè)TaCr層或者類似物。第一底層67用于控制第一區(qū)域45a內(nèi)的晶粒的尺寸和方向?？梢栽诘谝坏讓?7的影響的基礎(chǔ)上控制第一區(qū)域45a內(nèi)的剩余磁通密度的強(qiáng)度。同樣，第二底層68用于控制第二區(qū)域45b內(nèi)的晶粒的尺寸和方向。可以在第二底層68的影響的基礎(chǔ)上控制第二區(qū)域45b內(nèi)的剩余磁通密度的強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)指出在第二區(qū)域45b上的晶粒的尺寸設(shè)置為小于第一區(qū)域45a上的晶粒的尺寸。因此，沿著磁阻薄膜44的前端建立了具有第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)58。沿著磁阻薄膜44的后端建立了具有大于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)59。
第一和第二底層67、68可以用制造CPP的磁阻讀取元件35c的方法在保護(hù)膜的基礎(chǔ)上形成。然后在第一和第二底層67、68上形成一個(gè)磁性薄膜。例如可以使用濺射法來(lái)形成磁性薄膜。晶粒在磁性薄膜上生長(zhǎng)，該磁性薄膜以晶粒在第一和第二底層67、68上的取向附生為基礎(chǔ)。剩余磁通密度取決于磁性薄膜上晶粒的尺寸。在第一和第二區(qū)域45a、45b上可以建立不同的剩余磁通密度。以這種方式形成磁區(qū)控制薄膜45。
如圖15所示，CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35c可以允許例如相對(duì)于平行于展平表面43延伸的平面69對(duì)稱的磁區(qū)控制薄膜45形成。這種類型的磁區(qū)控制薄膜45可以以前面提到的方式分別容納在第一和第二底層67、68上。可以在第一和第二底層67、68上形成傾斜面，這樣傾斜面在離空氣軸承面29更遠(yuǎn)的位置上更加靠近展平表面43。如果磁阻薄膜44的自由磁性層55位于平面69上，則允許自由磁性層55容納具有最大強(qiáng)度的偏磁場(chǎng)。
第一和第二底層67、68以按照與上面描述的相同方式制造CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35c的方法在保護(hù)膜的基礎(chǔ)上形成。然后第一和第二底層67、68受到使用聚焦離子束的離子碾磨。因此傾斜表面在第一和第二底層67、68上形成，使其相對(duì)于展平表面43傾斜。磁性薄膜在第一和第二底層67、68的表面上形成?？梢允褂脼R射法來(lái)以傳統(tǒng)方法形成磁性薄膜。晶粒在磁性薄膜上生長(zhǎng)，該磁性薄膜以晶粒在第一和第二底層67、68上的取向附生為基礎(chǔ)。隨后磁性薄膜按照與上面描述的相同方式進(jìn)行使用聚焦離子束的離子碾磨。磁區(qū)控制薄膜45按照這種方式形成。
圖16示意性地圖示了按照本發(fā)明第五實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35d的結(jié)構(gòu)。CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35d允許磁區(qū)控制薄膜45的后端配置在磁阻薄膜44后端向后的位置上。此處，磁阻薄膜44的后端和空氣軸承面29之間的距離近似為磁區(qū)控制薄膜45的后端和空氣軸承面29之間距離的一半。第二區(qū)域45b可以放置在垂直于空氣軸承面29的縱向上的中間位置。磁區(qū)控制薄膜45具有均勻厚度。磁阻薄膜44在縱向的中間位置比在空氣軸承面29處暴露的前端具有更強(qiáng)的偏磁場(chǎng)，如本發(fā)明人已經(jīng)證明的一樣。因此，具有大于第一區(qū)域45a的第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)可以在磁阻薄膜44的后端建立，如圖17所示。
圖18示意性地圖示了按照本發(fā)明第六實(shí)施例的CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35e的結(jié)構(gòu)。該CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35e允許在磁區(qū)控制薄膜45上建立第一和第二區(qū)域45c、45d。第二區(qū)域45d的厚度小于第一區(qū)域45c的厚度。此處，磁區(qū)控制薄膜45的厚度可以在靠近后端的位置上減小。特別是，傾斜表面可以相對(duì)于展平表面43在磁區(qū)控制薄膜45的表面上形成。
如圖19所示，第一區(qū)域45c用來(lái)建立具有第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)71，該第一偏磁場(chǎng)71沿著磁阻薄膜44的前端穿過(guò)磁阻薄膜44。第二區(qū)域45d用來(lái)建立具有第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)72，該第二偏磁場(chǎng)72沿著磁阻薄膜44的后端穿過(guò)磁阻薄膜44。此處，第二強(qiáng)度設(shè)置為小于第一強(qiáng)度。在第一和第二區(qū)域45c、45d之間的位置上的偏磁場(chǎng)的強(qiáng)度可以設(shè)置為一個(gè)在第一和第二強(qiáng)度之間的范圍內(nèi)的預(yù)定水平。
現(xiàn)在，假定一個(gè)感測(cè)電流穿過(guò)磁阻薄膜44流動(dòng)。當(dāng)通過(guò)上電極48向磁阻薄膜44提供感測(cè)電流時(shí)，例如一個(gè)環(huán)形磁場(chǎng)，亦即在自由磁性層55上引起一個(gè)電流磁場(chǎng)，如圖20所示。該電流磁場(chǎng)在垂直于感測(cè)電流的流的水平面內(nèi)繞該流的中心線循環(huán)。電流磁場(chǎng)在水平面內(nèi)距離該流的中心線更遠(yuǎn)的位置處具有較強(qiáng)的磁場(chǎng)。另外，感測(cè)電流的電流值越大，電流磁場(chǎng)越強(qiáng)。
在這種情況下，第一偏磁場(chǎng)71在靠近自由磁性層55的前端的位置上與電流磁場(chǎng)相對(duì)。第一偏磁場(chǎng)71克服電流磁場(chǎng)，這樣在沿著空氣軸承面29的一個(gè)方向上在自由磁性層55內(nèi)建立了單域特性。另一方面，第二偏磁場(chǎng)72在靠近后端的位置上與電流磁場(chǎng)同樣的方向上起作用。允許磁化對(duì)應(yīng)于由磁性記錄盤(pán)13作用在磁阻薄膜44上的磁通量的倒轉(zhuǎn)在自由磁性層55內(nèi)可靠地轉(zhuǎn)動(dòng)。CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35使得向磁阻薄膜44提供具有更大電流值的感測(cè)電流。再者，允許磁阻薄膜44保持足夠的靈敏度。
如圖21所示，CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35e可以允許相對(duì)于平面61對(duì)稱的磁區(qū)控制薄膜45的形成，該平面61以與前面描述的相同方式平行于展平表面43延伸。磁區(qū)控制薄膜45可以容納于在展平表面43上延伸的非磁性層62上。
如圖22所示，CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35f允許例如在磁區(qū)控制薄膜45上建立第一和第二區(qū)域45c、45d。第一區(qū)域45c具有第一厚度而第二區(qū)域45d具有小于第一厚度的第二厚度。第一和第二區(qū)域45c、45d具有平行于展平表面43的表面。可以在第一和第二區(qū)域45c、45d的上表面之間限定一個(gè)臺(tái)階。
如圖23所示，例如，磁區(qū)控制薄膜45可以形成為相對(duì)平行于展平表面43延伸的平面63對(duì)稱。此處磁區(qū)控制薄膜45可以容納于在展平表面43上延伸的非磁性層64上。在第一和第二區(qū)域45c、45d的上表面之間限定一個(gè)臺(tái)階。
如圖24所示，CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35g包括一個(gè)從空氣軸承面29向后延伸的前部薄膜73和一個(gè)從前部薄膜71的后端向后延伸的后部薄膜74。前部薄膜73由具有第一成分的材料制成，該第一成分的材料具有第一剩余磁通密度。前部薄膜74對(duì)應(yīng)于第一區(qū)域45c。后部薄膜74由具有第二成分的材料制成，該第二成分的材料具有小于第一剩余磁通密度的第二剩余磁通密度。后部薄膜74對(duì)應(yīng)于第二區(qū)域45d。
如圖25所示，CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35h包括一個(gè)容納第一區(qū)域45c的第一底層75和一個(gè)容納第二區(qū)域45d的第二底層76。第一底層75用來(lái)控制第一區(qū)域45c上的晶粒的尺寸和方位?？梢栽诘谝坏讓?5的影響的基礎(chǔ)上在第一區(qū)域45c中控制剩余磁通密度的強(qiáng)度。同樣，第二底層76用來(lái)控制第二區(qū)域45b上的晶粒的尺寸和方位。可以在第二底層76的影響的基礎(chǔ)上在第二區(qū)域45d中控制剩余磁通密度的強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)注意第二區(qū)域45b上晶粒的尺寸設(shè)置為大于第一區(qū)域45a上晶粒的尺寸。
如圖26所示，例如，CPP結(jié)構(gòu)磁阻讀取元件35h可以允許相對(duì)于平面69對(duì)稱的磁區(qū)控制薄膜45的形成，該平面69平行于展平表面43延伸。這種類型的磁區(qū)控制薄膜45可以以前述方式分別容納在第一和第二底層75、76上。傾斜表面可以在第一和第二底層75、76上形成，這樣傾斜表面在離空氣軸承面29更遠(yuǎn)的位置上更加靠近展平表面43。
權(quán)利要求
1.一種電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件，其包括一個(gè)從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面處的前端向后延伸的磁阻薄膜；和分別從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面上的前端向后延伸的磁區(qū)控制薄膜，所述磁阻薄膜置于磁區(qū)控制薄膜之間，其中所述磁區(qū)控制薄膜分別包括設(shè)計(jì)用于建立第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)的第一區(qū)域，該第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)沿著磁阻薄膜的前端穿過(guò)該磁阻薄膜；和設(shè)計(jì)用于建立第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)的第二區(qū)域，該大于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)沿著磁阻薄膜的后端穿過(guò)該磁阻薄膜。
2.如權(quán)利要求1所述的電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件，其中，磁區(qū)控制薄膜的所述第二區(qū)域的厚度大于該磁區(qū)控制薄膜的第一區(qū)域的厚度。
3.如權(quán)利要求1所述的電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件，其中，所述第一區(qū)域由第一成分的材料制成，該第一成分的材料具有第一剩余磁通密度，而所述第二區(qū)域由第二成分的材料制成，該第二成分的材料具有大于第一剩余磁通密度的第二剩余磁通密度。
4.如權(quán)利要求1所述的電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件，進(jìn)一步包括容納磁區(qū)控制薄膜的第一區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)第一底層，所述一個(gè)或多個(gè)第一底層設(shè)計(jì)為控制第一區(qū)域上晶粒的尺寸；以及容納磁區(qū)控制薄膜的第二區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)第二底層，所述一個(gè)或多個(gè)第二底層設(shè)計(jì)為控制第二區(qū)域上晶粒的尺寸。
5.如權(quán)利要求1所述的電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件，其中，磁區(qū)控制薄膜的后端位于從磁阻薄膜的后端向后的位置上。
6.一種電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件，其包括一個(gè)從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面的前端向后延伸的磁阻薄膜；和分別從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面上的前端向后延伸的磁區(qū)控制薄膜，所述磁阻薄膜置于磁區(qū)控制薄膜之間，其中所述磁區(qū)控制薄膜分別包括設(shè)計(jì)用于建立第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)的第一區(qū)域，該第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)沿著磁阻薄膜的前端穿過(guò)該磁阻薄膜；和設(shè)計(jì)用于建立第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)的第二區(qū)域，該小于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)沿著磁阻薄膜的后端穿過(guò)該磁阻薄膜。
7.如權(quán)利要求6所述的電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件，其中，磁區(qū)控制薄膜的所述第二區(qū)域的厚度小于該磁區(qū)控制薄膜的第一區(qū)域的厚度。
8.如權(quán)利要求6所述的電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件，其中，所述第一區(qū)域由第一成分的材料制成，該第一成分的材料具有第一剩余磁通密度，而所述第二區(qū)域由第二成分的材料制成，該第二成分的材料具有小于第一剩余磁通密度的第二剩余磁通密度。
9.如權(quán)利要求6所述的電流垂直平面結(jié)構(gòu)的磁阻元件，進(jìn)一步包括容納磁區(qū)控制薄膜的第一區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)第一底層，所述一個(gè)或多個(gè)第一底層設(shè)計(jì)為控制第一區(qū)域上晶粒的尺寸；以及容納磁區(qū)控制薄膜的第二區(qū)域的一個(gè)或多個(gè)第二底層，所述一個(gè)或多個(gè)第二底層設(shè)計(jì)為控制第二區(qū)域上晶粒的尺寸。
10.一種磁頭滑塊，其包括一個(gè)滑動(dòng)體，該滑動(dòng)體使相對(duì)介質(zhì)的表面與記錄介質(zhì)相對(duì)；一個(gè)磁阻薄膜，該磁阻薄膜從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面處的前端向后延伸；以及分別從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面處的前端向后延伸的磁區(qū)控制薄膜，所述磁阻薄膜置于磁區(qū)控制薄膜之間，其中所述磁區(qū)控制薄膜分別包括設(shè)計(jì)用于建立第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)的第一區(qū)域，該第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)沿著磁阻薄膜的前端穿過(guò)該磁阻薄膜；和設(shè)計(jì)用于建立第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)的第二區(qū)域，該大于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)沿著磁阻薄膜的后端穿過(guò)該磁阻薄膜。
11.一種磁頭滑塊，其包括一個(gè)滑動(dòng)體，該滑動(dòng)體使相對(duì)介質(zhì)的表面與記錄介質(zhì)相對(duì)；一個(gè)磁阻薄膜，該磁阻薄膜從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面處的前端向后延伸；以及分別從暴露在相對(duì)介質(zhì)的表面處的前端向后延伸的磁區(qū)控制薄膜，所述磁阻薄膜置于磁區(qū)控制薄膜之間，其中所述磁區(qū)控制薄膜分別包括設(shè)計(jì)用于建立第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)的第一區(qū)域，該第一強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)沿著磁阻薄膜的前端穿過(guò)該磁阻薄膜；和設(shè)計(jì)用于建立第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)的第二區(qū)域，該小于第一強(qiáng)度的第二強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)沿著磁阻薄膜的后端穿過(guò)該磁阻薄膜。
全文摘要
一種CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)設(shè)備(35)，其中沿著磁阻薄膜(44)前部邊緣橫過(guò)磁阻薄膜(44)的第一區(qū)域(45a)在磁區(qū)控制薄膜(45)上形成，具有第一磁場(chǎng)強(qiáng)度的第一偏磁場(chǎng)在第一區(qū)域(45a)建立，沿著磁阻薄膜(44)后部邊緣橫過(guò)磁阻薄膜(44)的第二磁場(chǎng)強(qiáng)度的第二區(qū)域(45b)形成，具有第二磁場(chǎng)強(qiáng)度的第二偏磁場(chǎng)在第二區(qū)域(45b)建立，該第二磁場(chǎng)強(qiáng)度大于第一磁場(chǎng)強(qiáng)度，并且第二區(qū)域(45b)的厚度大于第一區(qū)域(45a)的厚度，以便建立第一和第二磁場(chǎng)強(qiáng)度。在這樣一種CPP結(jié)構(gòu)磁阻效應(yīng)設(shè)備(35)中，具有大電流值的感測(cè)電流可以流過(guò)磁阻效應(yīng)薄膜(44)。進(jìn)一步，可以確保磁阻效應(yīng)薄膜(44)的足夠高的靈敏度。
文檔編號(hào)G11B5/33GK1685536SQ03822880
公開(kāi)日2005年10月19日 申請(qǐng)日期2003年3月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年3月27日
發(fā)明者大島弘敬 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社