雙讀取器結構的制作方法
【專利摘要】本申請公開了雙讀取器結構。本文所描述和主張的實施方案提供了具有下傳感器疊層和上傳感器疊層的層疊式雙讀取器，其中所述下傳感器疊層和上傳感器疊層沿著下磁道方向成鏡像。
【專利說明】雙讀取器結構

【背景技術】
[0001]在磁數(shù)據存儲和取回系統(tǒng)中，磁讀/寫頭通常包括讀取器部分，讀取器部分具有磁阻(MR)傳感器，用于取回存儲在磁盤上的磁編碼信息。來自磁盤表面的磁通使得MR傳感器的傳感層的磁化矢量旋轉，這依次引起MR傳感器的電阻率的變化。通過使電流流過MR傳感器且測量MR傳感器兩端的電壓，能夠檢測到MR傳感器的電阻率的變化。然后，外部電路系統(tǒng)將電壓信息轉換成適當?shù)母袷讲⑶腋鶕枰倏v該信息以恢復在磁盤上編碼的信息。
[0002]發(fā)明概述
[0003]本文所描述和主張的實現(xiàn)方式提供了具有下傳感器疊層和上傳感器疊層的層疊式雙讀取器，其中所述下傳感器疊層和所述上傳感器疊層沿下磁道方向成鏡像。
[0004]提供該概述是以簡化形式引入構思的選擇，下面將在詳細說明中進一步描述這些構思。該概述不意在鑒定權利要求主題的關鍵特征或必要特征，也不意在用于限制權利要求主題的范圍。這些以及各種其他特征和優(yōu)點將通過閱讀下面的詳細說明而更明晰。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0005]通過描述了結合附圖閱讀的各個實現(xiàn)方式的以下發(fā)明詳述中最佳地理解所描述的技術。
[0006]圖1示出了圖示出在執(zhí)行器組件的端部實現(xiàn)的實施例的讀傳感器結構的實施例框圖。
[0007]圖2示出了根據本文所公開的實現(xiàn)方式的層疊式雙讀取器的實施例框圖。
[0008]圖3示出了根據本文所公開的可選實現(xiàn)方式的層疊式雙讀取器的局部框圖。
[0009]圖4示出了用于制成根據本文所公開的實現(xiàn)方式的層疊式雙讀取器的實施例操作。
[0010]發(fā)明詳述
[0011]在磁數(shù)據存儲和取回系統(tǒng)中，磁記錄頭通常包括讀取器部分，讀取器部分具有磁阻(MR)傳感器，其用于取回存儲在磁盤上的磁編碼信息。來自磁盤表面的磁通引起MR傳感器的一個或多個傳感層的磁化矢量的旋轉，這依次引起MR傳感器的電阻率的變化。傳感層通常稱為“自由”層，因為傳感層的磁化矢量響應于外部磁通而自由旋轉。通過使電流流經MR傳感器并且測量MR傳感器兩端的電壓，能夠檢測到MR傳感器的電阻率的變化。然后，外部電路系統(tǒng)將電壓信號轉換成適當?shù)母袷讲⑶腋鶕枰倏v該信息以恢復在磁盤上編碼的息。
[0012]已經開發(fā)出MR傳感器，其特征在于三種普通類型:(I)非均質磁阻(AMR)傳感器，⑵巨磁阻(GMR)傳感器，包括自旋閥傳感器和多層GMR傳感器，以及(3)隧道巨磁阻(TGMR)傳感器。
[0013]隧道GMR(TGMR)傳感器具有一系列交替的磁性層和非磁性層，類似于GMR傳感器，除了傳感器的磁性層由足夠薄以允許磁性層之間的電子隧道的絕緣膜隔開之外。TGMR傳感器的電阻取決于磁性層的磁化的相對取向，對于磁性層的磁化平行的構造展現(xiàn)出最小值且對于磁性層的磁化反向平行的構造展現(xiàn)出最大值。
[0014]對于所有類型的MR傳感器，響應于來自磁盤的磁通而發(fā)生磁化旋轉。隨著磁盤的記錄密度持續(xù)增加，磁道的寬度以及磁盤上的位數(shù)必須減小。這使得越來越小的MR傳感器以及越來越窄的屏蔽件間距(SSS)成為必然。傳感器的SSS確定了相對于較低信噪比(SNR)具有較高SSS的SNR。因此，SSS的減小導致PW50的值減小，因此，導致記錄系統(tǒng)的SNR的值增加。
[0015]層疊式雙讀取器有望顯著提高磁道密度能力求和數(shù)據率。在層疊式雙讀取器中，兩個傳感器疊層沿下磁道方向堆疊在上屏蔽件和下屏蔽件之間。兩個傳感器疊層由中屏蔽件沿著下磁道方向隔開。此外，傳感器疊層沿交叉磁道方向定位在側屏蔽件之間。上屏蔽件和中屏蔽件之間的距離以及中屏蔽件與下屏蔽件之間的距離分別確定了上讀取器和下讀取器中的PW50的值。兩個傳感器疊層之間的距離還確定了存在不齊量的情況下層疊式雙讀取器的性能，兩個傳感器之間的較小距離使得在存在不齊量的情況下有更佳的性能。
[0016]層疊式雙讀取器還包括沿下磁道方向位于兩個傳感器疊層之間的中屏蔽件。中屏蔽件連接到讀取跨傳感器疊層的電壓的引線。如果跨兩個傳感器疊層在引線中流動的電流沿相同的方向，也即，沿下磁道方向從層疊式雙讀取器的上部到下部或者沿下磁道方向從層疊式雙讀取器的下部到上部，在兩電流沿有利于自旋力矩傳遞(SMT)的方向上流動時，在層疊式雙讀取器工作過程中，層疊式雙讀取器展現(xiàn)出較高的穩(wěn)定性和較低的噪聲。因此，在層疊式雙讀取器的一種實現(xiàn)方式中，連接到中屏蔽件的兩個引線具有相反的極性。
[0017]然而，這種相反的極性增加了跨兩個中屏蔽件泄漏的可能性并且因此需要在中屏蔽件之間有厚的絕緣體。反過來，這種增加的絕緣體的厚度增加了兩個傳感器之間的距離，使得在存在不齊量的情況下層疊式雙讀取器的性能差。此外，增加的絕緣體厚度還增加了上屏蔽件與中屏蔽件之間的距離以及中屏蔽件與下屏蔽件之間的距離，從而使得分別在上讀取器和下讀取器中具有較高的PW50值。
[0018]通過使兩個傳感器疊層沿下磁道方向成鏡像而使得兩個傳感器疊層的自由層(FL)彼此更加靠近，本文公開的層疊式雙讀取器的實現(xiàn)方式減小了上屏蔽件與下屏蔽件之間的SSS以及兩個傳感器之間沿下磁道方向的距離。換言之，在本文公開的實現(xiàn)方式中，與兩個傳感器疊層的合成反向鐵磁(SAF)層相比，兩個傳感器疊層中的每一個的FL更靠近隔開兩個傳感器的中屏蔽件。層疊式雙讀取器的實現(xiàn)方式提供了附接到中屏蔽件而具有相同極性的引線。
[0019]圖1示出了圖示出在執(zhí)行器組件100的端部上實現(xiàn)的實施例的讀傳感器結構的實施例框圖。具體地，圖1示出了磁盤102的實現(xiàn)方式的平面圖，換能器頭104位于執(zhí)行器組件106的端部上。磁盤102在運行過程中繞磁盤旋轉軸線108旋轉。此外，磁盤102包括外徑110和內徑112，在外徑與內徑之間有多個數(shù)據磁道114，其通過環(huán)形虛線表示出。數(shù)據磁道114大致為環(huán)形的，并且由規(guī)則分隔開的模式位構成。
[0020]可以通過執(zhí)行器組件106的使用而將信息寫入到數(shù)據磁道114上的模式位上以及從數(shù)據磁道114上的模式位讀取，在數(shù)據磁道114尋求繞著鄰近磁盤102定位的執(zhí)行器旋轉軸線116運行的過程中，執(zhí)行器組件106旋轉。在磁盤操作過程中，在執(zhí)行器旋轉軸線116的遠側的端處安裝到執(zhí)行器組件106上的換能器頭104緊靠近磁盤102的表面上方飛過。換能器頭104包括記錄頭，記錄頭包括讀傳感器和寫入極，讀傳感器用于從磁道114讀取數(shù)據，寫入極用于將數(shù)據寫入磁道114。
[0021]為了從磁盤102讀取數(shù)據，在磁盤102的磁道114上的過渡部產生了磁場。隨著讀取器傳感器經過過渡部，過渡部的磁場調制讀傳感器的電阻。通過使傳感電流經過讀傳感器且然后測量跨讀傳感器的電壓變化，來檢測讀傳感器的電阻變化。所得到的基于電阻的電壓信號用于恢復在磁盤102的磁道上編碼的數(shù)據。
[0022]圖1還圖示出讀傳感器130的部分剖面構造的擴展的氣浮表面(ABS)視圖，其中讀傳感器可定位在換能器頭104上。具體地，讀傳感器130是層疊式雙傳感器，包括沿下磁道方向位于上屏蔽件136與下屏蔽件138之間的下傳感器疊層132和上傳感器疊層134。下傳感器疊層132和上傳感器疊層134中的每一個都包括FL、SAF和AFM0此外，上傳感器疊層134布置在上方側屏蔽件142與144之間，而下傳感器疊層132布置在下方側屏蔽件146與148之間。
[0023]在圖示的實現(xiàn)方式中，下傳感器疊層132和上傳感器疊層134具有沿下磁道方向的相反布置的各層。因此，例如，雖然下傳感器疊層132包括布置成使得AFM更靠近下屏蔽件138的FL、SAF和AFM，上傳感器疊層134包括布置成使得AFM更靠近上屏蔽件136的FL、SAF和AFM。換言之，沿著下磁道方向，下傳感器疊層132中的各層的次序與上傳感器疊層134中的各層的次序相反。
[0024]上傳感器132和下傳感器134借助中上屏蔽件152和中下屏蔽件154而沿下磁道方向彼此隔開。中屏蔽件152和154中的每一個可由坡莫合金材料制成。在一種實現(xiàn)方式中，AFM層156沿下磁道方向將中上屏蔽件152與中下屏蔽件154隔開。此外，AFM層156通過絕緣層160與中上屏蔽件152絕緣。
[0025]以圖1所示的方式布置下傳感器132和上傳感器134使得下傳感器132的FL與上傳感器134的FL之間的距離較小。由于在從磁介質讀取磁信息方面利用FL的磁化，兩個FL之間的距離較小使得在存在不齊量的情況下層疊式雙讀取器的性能更佳。在一種實現(xiàn)方式中，上傳感器134的自由層與下傳感器132的自由層之間的下磁道距離近似在1nm至40nm的范圍內。
[0026]在上傳感器疊層和下傳感器疊層兩者中的層的順序相同的層疊式雙讀取器的實現(xiàn)方式中(未披露)，存在兩種可能性:(1)在絕緣層的兩側的電流極性相反。SMT產生的噪聲和不穩(wěn)定性的視角看這是有利的情況，但是其對薄的絕緣層產生了應力。(2)可選地，在絕緣層的兩側上的電流極性相同。這減少了絕緣層上的應力，但是會由于SMT而產生噪聲和不穩(wěn)定性。
[0027]與此相比，在圖1所示的實現(xiàn)方式中，在同一設計中實現(xiàn)了降低噪聲和不穩(wěn)定性以及減小絕緣層上的應力的有益效果。在絕緣層160的兩側的電流極性相同，這樣減小了絕緣層160上的應力。此外，電流的極性能夠選擇而使得在兩個讀取器中其基本降低了來自于可能由于層順序與附接到層的電極極性之間的失配而產生的自旋力矩傳遞(SMT)De噪聲和不穩(wěn)定性。
[0028]雖然層疊式雙讀取器130的實現(xiàn)方式包括了中下屏蔽件154、AFM層156和中上屏蔽件152，但是在可選的實現(xiàn)方式中，僅可設置中下屏蔽件154和AFM層156。這種具有單個中屏蔽件的實現(xiàn)方式進一步減小了下傳感器132的FL與上傳感器134的FL之間的距離，在存在不齊量的情況下進一步提高了層疊式雙讀取器130的性能。而且，具有單個中屏蔽件的實現(xiàn)方式還免除了對于中屏蔽件的AFM層156與中上屏蔽件152之間的絕緣體層之間的需要。
[0029]圖2圖示出根據本文公開的實現(xiàn)方式的層疊式雙讀取器200的實施例框圖。層疊式雙讀取器200包括下傳感器疊層202和上傳感器疊層204，其沿著下磁道方向布置在下屏蔽件206與上屏蔽件208之間。下傳感器磁道202布置在下屏蔽件206與中下屏蔽件210之間，而上傳感器磁道204布置在上屏蔽件208與中上屏蔽件212之間。此外，上傳感器疊層204沿交叉磁道方向布置在上方側屏蔽件220和222之間。下傳感器疊層202布置在下方側屏蔽件224與226之間。下傳感器疊層202和上傳感器疊層204中的每一個包括自由層(FL)、SAF層和AFM層。
[0030]下屏蔽件206和上屏蔽件208中的每一個可配置成合成反向鐵磁(SAF)結構。因此，上屏蔽件208包括基準層(RL)和釘扎層(PL)，通過諸如釕(Ru)薄層的非磁性材料隔開RL和PL以提供RL與PL之間的RKKY耦合。類似地，下屏蔽件206還包括基準層(RL)和釘扎層(PL)，通過諸如釕(Ru)薄層的非磁性材料隔開RL和PL以提供RL與PL之間的RKKY耦合。上屏蔽件208和下屏蔽件206中的RL層與PL層中的磁化方向彼此反向平行。
[0031]層疊式雙讀取器200還包括與中下屏蔽件212鄰近的中屏蔽件AFM層214和沿下磁道方向在中屏蔽件AFM層214與中上屏蔽件210之間的絕緣層216。在一種實現(xiàn)方式中，中屏蔽件210和212可由坡莫合金材料制成。
[0032]利用附接到下屏蔽件206和中下屏蔽件212的下方電引線240來讀取下傳感器疊層202所產生的信號。另一方面，利用附接到上屏蔽件208和中上屏蔽件210的上方電引線242來讀取上傳感器疊層204所產生的信號。因為與上傳感器疊層204相比下傳感器疊層202中的成鏡像的層順序，在兩個傳感器疊層中產生的電流的方向也沿下磁道方向相反。結果，絕緣層216的兩側的兩層，即中上屏蔽件210和中下屏蔽件212具有相同的極性(在圖示的實現(xiàn)方式中為正)。這減少可能在絕緣層216上產生的應力，并且因此，可以在層疊式雙讀取器200中使用較薄的絕緣層216。此外，由于能夠附接到層疊式雙讀取器的層的電極的極性有利于兩個疊層，所以能夠在兩個讀取器中減弱與SMT有關的性能降級。
[0033]此外，由于傳感器疊層的鏡像布置，上傳感器疊層204的FL與下傳感器疊層202的FL彼此更加靠近，實際上減小了兩個FL之間的距離250。距離250的減小使得在存在不齊量的情況下層疊式雙讀取器200的性能更佳。
[0034]圖3示出了根據本文公開的實現(xiàn)方式的層疊式雙讀取器300的實施例框圖。層疊式雙讀取器300包括下傳感器疊層302和上傳感器疊層304，它們沿下磁道方向布置在下屏蔽件306與上屏蔽件308之間。下傳感器疊層302布置在下屏蔽件306與中屏蔽件310之間，而上傳感器疊層304布置在上屏蔽件308與中屏蔽件310的AFM層312之間。此外，上傳感器疊層204沿交叉磁道方向布置在上方側屏蔽見320與322之間。下傳感器疊層302布置在下方側屏蔽件324與326之間。下傳感器疊層302與上傳感器疊層304中的每一個都包括自由層(FL)、SAF層和AFM層。
[0035]在上傳感器疊層304和下傳感器疊層302中層順序的顛倒(沿下磁道方向)允許使用單個中屏蔽層310，而在兩個傳感器疊層之間無任何絕緣層。結果，三引線前置放大器電路可以用來采集來自層疊式雙讀取器300的兩個傳感器的信號。利用三引線前置放大器電路340減少了連接到層疊式雙讀取器300的電極數(shù)量，從而降低了 SMT相關的噪聲。此夕卜，絕緣層的去除進一步減小兩個傳感器疊層的FL之間的距離350，從而在存在不齊量的情況下提高了層疊式雙讀取器的性能。在一種實現(xiàn)方式中，上傳感器疊層304的自由層與下傳感器疊層302的自由層之間的下磁道距離近似在1nm至40nm的范圍內。
[0036]圖4示出了根據本文公開的實現(xiàn)方式用于制成層疊式雙讀取器的實施例操作400。具體地，各操作402至424公開了本文形成所披露的層疊式雙讀取器的一種順序。雖然這些操作公開了一種順序，這些操作中的一個或多個可以按可選的次序執(zhí)行。操作402形成SAF下屏蔽件，其可以包括形成由諸如釕(Ru)的薄層的非磁性材料隔開的基準層(RL)和釘扎層(PL)。操作404-408形成下傳感器疊層，包括形成下傳感器疊層的AFM層(404)、下傳感器疊層的SAF層(406)，以及形成下傳感器疊層的FL(408)。注意的是，在可選實現(xiàn)方式中，下傳感器疊層還可以包括其他層，諸如在FL之上的覆蓋層，等等。
[0037]隨后，通過操作410，下讀取器的側屏蔽件形成在下傳感器疊層的兩側(沿交叉磁道方向)上。操作412和414分別形成第一中屏蔽件和中屏蔽件AFM。在可選的實施方式中，第二中屏蔽件還可以形成為鄰近中屏蔽件AFM。
[0038]操作416-420形成了上傳感器疊層，包括形成上傳感器疊層的FL(416)，上傳感器疊層的AFM層(418)以及上傳感器疊層的SAF層(420)。上傳感器疊層的各層的次序與形成下傳感器的各層的次序相比而言是相反的。此外，在可選的實現(xiàn)方式中，上傳感器疊層還可以包括其他層，諸如在FL之上(位于FL和中屏蔽層之間)的覆蓋層，等等。隨后，操作422將上讀取器的側屏蔽件形成在上傳感器疊層的兩側(沿交叉磁道方向)上，并且操作424形成SAF上屏蔽件。
[0039]上述的說明、實施例和數(shù)據提供了本發(fā)明的實施例實現(xiàn)方式的結構和使用的完整描述。因為能夠在不偏離本發(fā)明的精神和范圍的情況下實現(xiàn)本發(fā)明的多種實現(xiàn)方式，本發(fā)明在于下面隨附的權利要求書。此外，不同的實現(xiàn)方式的結構特征可以在另一實現(xiàn)方式中結合，而不偏離所記述的權利要求。上述的實現(xiàn)方式以及其他的實現(xiàn)方式都在隨附權利要求書的范圍之內。
【權利要求】
1.一種裝置，包括: 層疊的雙讀取器，其具有下傳感器疊層和上傳感器疊層，其中所述下傳感器疊層和所述上傳感器疊層沿下磁道方向成鏡像。
2.如權利要求1所述的裝置，其中所述下傳感器疊層布置在下屏蔽件與中下屏蔽件之間，下傳感器的自由層鄰近所述中下屏蔽件，并且其中所述上傳感器疊層布置在上屏蔽件與中上屏蔽件之間，所述上傳感器疊層的自由層鄰近所述中上屏蔽件。
3.如權利要求2所述的裝置，還包括在所述中下屏蔽件與所述中上屏蔽件之間的絕緣層。
4.如權利要求2所述的裝置，其中所述中下屏蔽件還包括反鐵磁(AFM)層。
5.如權利要求2所述的裝置，其中所述上屏蔽件是合成反鐵磁(SAF)屏蔽件，并且所述下屏蔽件是SAF屏蔽件。
6.如權利要求2所述的裝置，還包括上信號讀取器電路和下信號讀取器電路，所述上信號讀取器電路配置在所述中上屏蔽件與所述上屏蔽件之間，所述下信號讀取器電路配置在所述中下屏蔽件與所述下屏蔽件之間，其中所述上信號讀取器電路和所述下信號讀取器電路中的電流方向是反向平行的。
7.如權利要求6所述的裝置，其中所述上信號讀取器信號的連接到所述中上屏蔽件的端部的極性與所述下信號讀取器電路的連接到所述中下屏蔽件的端部的極性相同。
8.如權利要求2所述的裝置，其中所述上傳感器疊層的自由層與所述下傳感器疊層的自由層之間的下磁道距離近似在1nm至40nm的范圍內。
9.如權利要求2所述的裝置，其中所述中下屏蔽件的極性與所述中上屏蔽件的極性相同。
10.雙讀取器，包括: 通過單個中屏蔽件隔開的下傳感器疊層和上傳感器疊層。
11.如權利要求10所述的雙讀取器，其中所述下傳感器疊層和所述上傳感器疊層沿著下磁道方向成鏡像。
12.如權利要求11所述的雙讀取器，其中所述下傳感器疊層包括與下屏蔽件相接觸的AFM層，并且所述上傳感器疊層包括與上屏蔽件相接觸的AFM層。
13.如權利要求11所述的雙讀取器，其中在所述下傳感器疊層與所述上傳感器疊層之間不存在絕緣層。
14.如權利要求11所述的雙讀取器，其中所述上傳感器疊層的自由層與所述下傳感器疊層的自由層之間的所述下磁道距離近似在1nm至40nm的范圍內。
15.如權利要求12所述的雙讀取器，還包括配置為從所述雙讀取器讀取信號的三引線前置放大器電路。
16.如權利要求15所述的雙讀取器，其中所述三引線前置放大器電路的第一引線連接到所述上屏蔽件，所述三引線前置放大器電路的第二引線連接到所述中屏蔽件，并且所述三弓I線前置放大器電路的第三弓I線連接到所述下屏蔽件。
17.存儲設備，包括: 磁介質；以及 雙讀取器，其包括下傳感器疊層和上傳感器疊層，其中所述下傳感器疊層和所述上傳感器疊層中的每一個構造為從所述磁介質讀取數(shù)據，并且所述上傳感器疊層的下磁道極性與所述下傳感器疊層的下磁道極性相反。
18.如權利要求17所述的存儲設備，其中所述上傳感器疊層和所述下傳感器疊層由單個中屏蔽件隔開。
19.如權利要求17所述的存儲設備，其中所述下傳感器疊層產生的信號的下磁道極性與所述上傳感器磁道產生的信號的下磁道極性相反。
20.如權利要求17所述的存儲設備，其中通過三引線前置放大器電路來讀取所述雙讀取器所產生的信號。
【文檔編號】G11B5/39GK104424961SQ201410436160
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年8月29日 優(yōu)先權日:2013年8月30日
【發(fā)明者】V·B·薩波日尼科夫, H·埃德爾曼, M·S·U·帕特瓦瑞 申請人:希捷科技有限公司