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CN1352791A - 自旋阀磁阻效应磁头和使用该磁头的复合磁头及磁记录介质驱动装置 - Google Patents

自旋阀磁阻效应磁头和使用该磁头的复合磁头及磁记录介质驱动装置 Download PDF

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CN1352791A
CN1352791A CN99816769A CN99816769A CN1352791A CN 1352791 A CN1352791 A CN 1352791A CN 99816769 A CN99816769 A CN 99816769A CN 99816769 A CN99816769 A CN 99816769A CN 1352791 A CN1352791 A CN 1352791A
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野间贤二
金井均
兼淳一
青岛贤一
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Abstract

本发明提供一种使用硬铁磁层的自旋阀磁阻磁头和使用所述磁头的磁记录介质驱动装置。所述自旋阀磁阻磁头包括至少一自由磁层,一非磁的金属层,一被钉扎磁层,一反平行的耦合中间层和一硬铁磁层,其中所述被钉扎磁层的磁方向和所述硬铁磁层的磁方向通过所述反平行耦合中间层作到基本上反平行。所述磁记录介质驱动装置使用这种磁头。

Description

自旋阀磁阻效应磁头和使用该磁头 的复合磁头及磁记录介质驱动装置
技术领域
本发明涉及一种自旋阀磁阻型磁头，更准确地说，涉及使用硬铁磁层固定被钉扎的磁层的磁方向的自旋阀磁阻磁头，并涉及一种磁记录介质驱动装置，其具有安装在其上的这种自旋阀磁阻磁头。
背景技术
当前，各向异性的磁阻(AMR)元件最经常地安装在磁记录介质驱动装置上，例如硬盘驱动器(HDD)。不过，随着记录密度的增加，使得使用更灵敏的自旋阀磁阻(SVMR)元件的自旋阀磁阻型的磁头(随后称之为SVMR磁头)付诸使用的运动已经全面展开，并且SVMR磁头已经开始作为产品制造。
按照一般的分类，常规具有两种SVMR磁头，即，一种是使用反铁磁层，从而提供被通常广泛使用的被钉扎磁层的单向非均质性的磁头；另一种使用硬铁磁层代替反铁磁层。
首先，使用反铁磁层的SVMR磁头100被构成，如图1所示。在图1中，反铁磁层102，被钉扎磁层103，非磁层104，以及自由磁层105被按照所述顺序层叠到衬底101上，使得形成SVMR元件部分。SVMR元件部分被这样形成，使得检测来自磁记录介质例如硬盘的信号磁场Hsing的检测区域S相应于磁记录介质的一个轨迹的宽度。在这些轨迹宽度方向，在SVMR元件部分的两端提供端接部分。所述端接部分例如通过分别在硬铁磁层107A，107B的上侧之上层叠导电的电极端子106A，106B形成。
在上述SVMR磁头100的操作期间，在两个电极端子106A，106B之间的检测区域S中提供检测电流IS。在这种状态下，当SVMR磁头100沿着作为磁记录介质的硬盘(图中未示出)附近运动时，自由磁层105的磁方向相应于来自硬盘的信号磁场Hsing转动，使得SVMR磁头100的电阻相继地改变。因而，在硬盘上记录的磁数据，可以作为电极端子106A，106B之间的电压改变被检测。
图2表示使用硬铁磁层的另一种SVMR磁头200。这种SVMR磁头200借助于使底层202，硬铁磁层203，被钉扎磁层204，非磁层205，和自由磁层206按照所述顺序层叠在衬底201上，从而形成SVMR元件部分被构成。在其两侧的端接部分，分别在硬铁磁层208A，208B的上侧上，形成电极端子207A，207B，如同在图1所示的SVMR磁头100那样。所述SVMR磁头200也被这样构成，使得检测来自磁记录介质例如硬盘的信号磁场Hsig的检测区域S相应于磁记录介质的轨迹的宽度。
顺便说明，在上述的SVMR磁头100和200中，最好是使SVMR元件的电阻相对于来自磁记录介质的信号磁场Hsig的变化是线性的。因此，在图1和图2中，被钉扎磁层103和204的磁方向被固定于朝向前方X的方向(垂直于图面的方向)，如箭头符号所示。此外，当来自磁记录介质的信号磁场Hsig是0时，设置自由磁层105和206导电磁方向沿Y方向(和图面平行的方向)。这是因为，最佳的状态是被钉扎磁层103和204的磁方向和自由磁层105，206的磁方向基本上相互垂直。如果可以在被钉扎磁层和自由磁层之间维持这种关系，自由磁层的磁方向相对于来自外部磁记录介质的信号磁场Hsig旋转，从而线性地改变SVMR元件的电阻。注意，Y方向是自由磁层105和206容易磁化的轴线的方向。
其中，上述两类磁头SVMR100和200之间的基本区别在于，其一是通过在SVMR元件中使用反铁磁层的交换组合磁场固定被钉扎磁层的磁方向，而另一个是通过在SVMR元件中使用硬铁磁层的交换磁场固定被钉扎磁层的磁方向。
注意，在本说明书中，术语“所示方向”或“所示几个方向”在某个方向由箭头等指示时使用，而词“方向”或“几个方向”在所述的方向不是前后方向时使用。
附带说明，关于上述的反铁磁层型的SVMR磁头100有两种情况，一种是具有高的尼耳温度的规整(regular)锰(Mn)合金用作元件部分的反铁磁层材料，另一种是具有低的尼耳温度的非规整锰合金或氧化物例如氧化镍(NiO)用作元件部分的反铁磁层材料。在这一点上，具有的优点是，使用规整锰合金的SVMR磁头具有几百奥斯特(Oe)的高的交换组合磁场和高的热阻率。不过，需要层厚等于或大于200_，以便可靠地固定被钉扎磁层的磁方向。然而，为了增加记录密度，必须把SVMR元件制成薄膜的形式，因而，具有不能满足呈较厚的膜的形式这个要求的缺点。
此外，使用非规整锰合金或氧化物的SVMR磁头，即使在元件部分的反铁磁层大约是50_的薄层时，也可以获得所需的反铁磁性，不过，这种SVMR磁头具有热阻率低和具有小的组合磁场的缺点。
另一方面，上述的硬铁磁层型的SVMR磁头200具有即使在元件部分的硬铁磁层的层厚为50_时也具有几百奥斯特(Oe)的组合磁场和高的热阻率的优点。这就是说，这意味着关于上述反铁磁层型的SVMR磁头的所有缺点都被克服了。因此，已经发明了一种通过使硬铁磁层形成单层或双层固定被钉扎磁层的磁方向的SVMR磁头。不过，因为硬铁磁层型的SVMR磁头使用具有高的矫顽力的硬铁磁材料，硬铁磁层型的SVMR磁头具有以下和反铁磁层型的SVMR磁头不同的3个问题。
即，第一，具有这样一种情况：来自硬铁磁层的静磁场泄漏对在磁记录介质上记录的磁数据具有不良的影响。第二，具有这样的情况：来自硬铁磁层的静磁场泄漏也对自由磁层施加影响，使得再现的波形失去对称性。此外，第三，具有这样的情况：硬铁磁层本身的磁方向是倾斜的，这是由于来自磁记录介质的大约100-200Oe的信号磁场Hsig的影响，因此，被钉扎磁层的磁方向是倾斜的。
发明内容
本发明的一般目的在于提供一种能解决硬铁磁层型的常规的SVMR磁头所具有的3个问题的自旋阀磁阻磁头，以及使用所述磁头的磁记录介质驱动装置。
上述目的是通过自旋阀磁阻磁头实现的，其包括至少一自由磁层，一非磁的金属层，一被钉扎磁层，一硬铁磁层，用于对所述被钉扎磁层施加一偏磁场，从而固定所述被钉扎磁层的磁方向；以及一反平行的耦合中间层，其被提供在所述被钉扎磁层和所述硬铁磁层之间，从而使来自所述硬铁磁层的所述偏磁场的磁方向基本上反平行于所述硬铁磁层的磁方向，并且把所述偏磁场的磁方向施加于所述被钉扎磁层，如权利要求1所述。
在权利要求1限定的发明中，当在硬铁磁层和被钉扎磁层之间提供该反平行的耦合中间层时，该反平行耦合中间层具有使来自硬铁磁层的偏磁场的磁方向平行且相反(下文称为反平行)的功能，并且把偏磁场的磁方向施加于被钉扎磁层。因此，被钉扎磁层和硬铁磁层在反平行状态下被磁耦合，反平行的耦合中间层被夹在其间。因为硬铁磁层的磁方向和硬铁磁层的磁方向彼此相反，磁回路闭合，使得被钉扎磁层和硬铁磁层紧密地进行磁耦合。因此，来自硬铁磁层的磁场的外部泄漏被限制，从而减少对外部的不良影响。此外，当被钉扎磁层和硬铁磁层遭受外部磁场的影响时，也能保持磁方向不发生倾斜。
此外，如果需要，也可以在上述的自旋阀磁阻磁头中增加保护层，绝缘层，间隙层等。
此外，如权利要求2所述，在权利要求1限定的自旋阀磁阻磁头中，所述硬铁磁层本身最好具有等于或大于至少600Oe的矫顽力Hc。具有至少600Oe的矫顽力Hc能够阻止由于来自外部磁场的影响而使硬铁磁层的磁方向倾斜。
此外，如权利要求3所述，在权利要求2限定的自旋阀磁阻磁头中，最好是所述硬铁磁层和所述被钉扎磁层由不同的材料制成，并且所述硬铁磁层被设置成具有大于所述被钉扎磁层的矫顽力Hc和等于或大于所述被钉扎磁层的磁矩tBr。
设置硬铁磁层具有大的磁矩可以增加被钉扎磁层的有效的各向异性的磁场Hua。
下面对这点给予详细说明。为了使具有上述结构的层叠用作本发明的自旋阀磁阻磁头，最好是硬铁磁层处于相对于信号磁场Hsig尽可能固定的状态。因此，首先，硬铁磁层最好具有至少600Oe的矫顽力Hc。另一方面，被钉扎磁层最好具有小于硬铁磁层的矫顽力Hc的矫顽力Hc，例如，等于或小于10Oe。
该自旋阀磁阻磁头的制造包括一极化步骤，其中通过施加一外部磁场，使硬铁磁层的磁方向对准在和信号磁场Hsig相同的方向。在这个过程中，因为从被钉扎磁层接收的交换组合磁场大约是2到6kOe，除非施加超过该值的外部磁场，硬铁磁层不能被固定在所需的方向。在进行所述极化时，如果被钉扎磁层具有大的矫顽力，则被钉扎磁层和硬铁磁层将基本上不指向反平行方向，即使在极化之后使外部磁场为0。
图3是一层叠体的B-H回线，其中以钌作为反平行耦合中间层被提供在具有相等的磁矩(B)和矫顽力(H)的两个钴铂(PtCo)之间。在上述的极化步骤中，在(1)，施加一超过交换组合磁场例如12kOe的外磁场，此后，在(2)，恢复0磁场。不过，因为CoPt膜具有高的矫顽力，即使交换组合磁场不能使钴铂膜反平行，并且两个钴铂膜被沿极化方向倾斜地固定。这不能达到最佳的效果。
图4(A)-(C)是在NiFe膜被用作被钉扎磁层和CoPt膜被用作硬铁磁层情况下的B-H回线。(A)表示CoPt膜的磁矩大于NiFe的情况，(B)表示CoPt膜的磁矩和NiFe膜相同的情况，(C)表示CoPt膜的磁矩小于NiFe膜的情况。
在和上述相同的极化步骤中，在(1)极化之后，在(2)的状态下，两个磁化被指向反平行。在(A)和(B)的情况下，其中CoPt膜的磁矩等于或大于NiFe膜的磁矩，简单地提供±200Oe作为信号磁场Hsig不能使被钉扎磁层和硬铁磁层的磁方向从(2)改变。另一方面，在(C)的情况下，其中CoPt膜的磁矩小于NiFe膜的磁矩，在极化之后，被钉扎磁层和硬铁磁层的磁方向处于(2)的状态下。不过，和(A)、(B)相比，用于使硬铁磁层反向的磁场Hc*变得相当低，而且用于保持被钉扎磁层的力变弱。这是因为被钉扎磁层对外部磁化的反应增强到使被钉扎磁层的磁矩变得较大的程度。因此，被钉扎磁层的磁化变成为更可能旋转的。结果，被提供给硬铁磁层的交换组合磁场变得相当强，从而更可能反向。
由上述可以理解，最好设置硬铁磁层使之具有大于被钉扎磁层的矫顽力Hc，并且具有等于或大于被钉扎磁层的磁矩tBr。
此外，如权利要求4所述，在权利要求3限定的自旋阀磁阻磁头中，所述的被钉扎磁层可以包括一具有钴铁(CoFe)或钴铁硼(CoFeB)的层，所述硬铁磁层可以包括一具有从由钴(Co)，钴铬(CoCr)，钴铂(CoPt)，钴铬钽(CoCrTa)，钴铬铂(CoCrPt)，钴铬钽铂(CoCrTaPt)，钐钴(SmCo)，以及钴铁氧化物(Co-Fe-氧化物)构成的组中选择的一种物质的层，并且所述反平行耦合中间层可以包括具有钌(Ru)的层。
此外，如权利要求5所述，在权利要求1到4之一限定的自旋阀磁阻磁头中，最好是所述被钉扎磁层的有效的各向异性磁场等于或大于600Oe，并且在外磁场是0的情况下，所述被钉扎磁层的磁方向和所述自由磁层的磁方向被设置为彼此成直角或在所述直角的前或后20°之内。
当所述被钉扎磁层的有效各向异性磁场等于或大于600Oe时，可以阻止被钉扎磁层的磁方向由于外部磁场的影响而倾斜。当被钉扎磁层的磁方向和自由磁层的易磁化轴线相互成直角或在所述直角之前或之后20°之内时，自由磁层的磁方向可以相对于来自磁记录介质的信号磁场Hsig灵敏地旋转，从而可以线性地改变SVMR元件的磁阻。
此外，如权利要求6所述，在权利要求3限定的自旋阀磁阻磁头中，在元件部分的两端沿轨迹宽度方向可以提供端接部分，所述端接部分包括一由至少一导电层和一反铁磁层构成的层叠。在这种情况下，来自端接部分的反铁磁层的交换组合磁场，沿着易磁化轴线的方向磁化自由磁层。
此外，如权利要求7所述，在权利要求6限定的自旋阀磁阻磁头中，所述元件部分的被钉扎磁层可以包括一具有钴铁或钴铁硼的层；所述硬铁磁层可以包括一具有从由钴，钴铬，钴铂，钴铬钽，钴铬铂，钴铬钽铂，钐钴，和钴铁氧化物构成的组中选择的一种物质的层；所述反平行耦合中间层可以包括具有钌的层；并且所述端接部分的反铁磁层可以包括具有从由钯铂锰(PaPtMn)，铂锰(PtMn)，钯锰(PdMn)，镍锰(NiMn)，铬锰(CrMn)和镍的氧化物(NiO)构成的组中选择的一种物质的层。
此外，如权利要求8所述，在权利要求3限定的自旋阀磁阻磁头中，端接部分可以沿轨迹宽度方向被提供在元件部分的两端，且所述端接部分包括一由至少一导电层和一硬铁磁层构成的层叠。在这种情况下，来自端接部分的硬铁磁层的静磁场沿着易磁化轴线的方向磁化自由磁层。
此外，如权利要求9所述，在权利要求8限定的自旋阀磁阻磁头中，最好该自旋阀磁阻磁头的元件部分的硬铁磁层和端接部分的硬铁磁层由不同的材料制成。这有助于元件部分的硬铁磁层的磁方向和端接部分的硬铁磁层的磁方向以基本上垂直的状态被设置。
在这种情况下，如权利要求10所述，在权利要求9限定的自旋阀磁阻磁头中，所述元件部分的被钉扎磁层可以包括一具有钴铁或钴铁硼的层；所述硬铁磁层可以包括一具有从由钴，钴铬，钴铂，钴铂钽，钴铬铂，钴铬钽铂，钐钴和钴铁氧化物构成的组中选择的一种物质的层；所述反平行耦合中间层可以包括一具有钌的层；并且所述端接部分的硬铁磁层可以包括一具有从由钴，钴铬，钴铂，钴铬钽，钴铬铂，钴铬钽铂，钐钴和钴铁氧化物(CoFeO)构成的组中选择的一种物质的层。
此外，如权利要求11所述，本发明还包括一具有用于再现的磁头和用于记录的磁头的复合型磁头，其中用于再现的磁头是自旋阀磁阻磁头，其包括至少一自由磁层，一非磁金属层，一被钉扎磁层，一硬铁磁层，用于对所述被钉扎磁层施加一偏磁场，从而固定所述被钉扎磁层的磁方向；以及一反平行耦合中间层，其被提供在所述被钉扎磁层和所述硬铁磁层之间，从而使来自所述硬铁磁层的所述偏磁场的磁方向基本上反平行于所述硬铁磁层的磁方向，并且把所述偏磁场的磁方向施加于所述被钉扎磁层；所述硬铁磁层本身具有等于或大于至少600Oe的矫顽力Hc；所述硬铁磁层和所述被钉扎磁层由不同的材料制成，并且所述硬铁磁层被设置成具有大于所述被钉扎磁层的矫顽力Hc和等于或大于所述被钉扎磁层的磁矩tBr。
此外，如权利要求12所述，本发明还包括一种磁记录介质驱动装置，所述磁记录介质驱动装置包括一和磁记录介质的表面相对的复合型磁头，以及一记录介质，所述复合型磁头用于记录/再现，其中一自旋阀磁阻磁头被安装作为所述复合型磁头的再现磁头单元，所述自旋阀磁阻磁头包括至少一自由磁层，一非磁金属层，一被钉扎磁层，一硬铁磁层，用于对所述被钉扎磁层施加一偏磁场，从而固定所述被钉扎磁层的磁方向；以及一反平行耦合中间层，其被提供在所述被钉扎磁层和所述硬铁磁层之间，从而使来自所述硬铁磁层的所述偏磁场的磁方向基本上反平行于所述硬铁磁层的磁方向，并且把所述偏磁场的磁方向施加于所述被钉扎磁层；所述硬铁磁层本身具有等于或大于至少600Oe的矫顽力Hc；所述硬铁磁层和所述被钉扎磁层由不同的材料制成，并且所述硬铁磁层被设置成具有大于所述被钉扎磁层的矫顽力Hc和等于或大于所述被钉扎磁层的磁矩tBr。
附图说明
图1为表示使用反铁磁层的常规的SVMR磁头的结构的例子；
图2为表示使用硬铁磁层的常规的SVMR磁头的结构的例子；
图3表示一种层叠的B-H回线，其中作为反平行耦合中间层的钌被提供在具有相等的磁矩(B)和矫顽力(H)的两个钴铂(PtCo)膜之间；
图4表示在NiFe膜被用被钉扎磁层，CoPt膜被用作硬铁磁层的情况下的B-H回线，其中(A)表示CoPt膜的磁矩大于NiFe的磁矩的情况，(B)表示CoPt膜的磁矩和NiFe的磁矩相同的情况，(C)表示CoPt膜的磁矩小于NiFe的磁矩相同的情况；
图5是按照第一实施例的SVMR磁头的主要部分的截面图；
图6表示第一实施例的SVMR磁头被安装在硬盘驱动器中的情况；
图7表示被用作复合型磁头的SVMR磁头的制造流程图；
图8是表示第二实施例的SVMR磁头的主要部分的透视图；以及
图9一种磁记录介质驱动装置的主要部分，其上安装有包括本发明分SVMR磁头的磁头。
实施本发明的最好方式
下面参照图5说明本发明的第一实施例。图5是按照本发明第一实施例的SVMR磁头10的主要部分的截面图。本实施例提出一个在本发明的SVMR磁头的端接部分使用反铁磁层，从而通过来自所述反铁磁层的交换组合磁场产生自由磁层的磁化的例子。
形成SVMR磁头10的本体的SVMR元件部分，包括在绝缘铝或陶瓷衬底11上的底层12、硬铁磁层13、反平行耦合中间层14、被钉扎磁层15、非磁层16、以及自由磁层17。这些层按照所述顺序从底部开始层叠。
硬铁磁层13被这样提供，使得借助于对被钉扎磁层15施加一个偏磁场预先确定地固定被钉扎磁层15的磁方向。
硬铁磁层13和被钉扎磁层15进行磁耦合，反平行耦合中间层14位于它们之间。借助于在其间设置反平行的耦合中间层，被钉扎磁层15的磁方向基本上反平行于由硬铁磁层13施加的偏磁的磁方向。因此，硬铁磁层13和被钉扎磁层15共同形成闭合的磁路，使得来自硬铁磁层13和被钉扎磁层15的外部磁场泄漏被限制。此外，硬铁磁层13和被钉扎磁层15成互相帮助反抗影响自身的磁方向的外部磁场的关系，因为它们彼此是磁耦合的。具体地说，当被钉扎磁层15受到可以使被钉扎磁层15的磁方向倾斜的外部磁场时，和硬铁磁层13的磁耦合的存在阻止被钉扎磁层15的磁方向发生倾斜。当硬铁磁层13受到外部磁场的作用时，类似的关系也阻止发生倾斜。
此外，硬铁磁层13的磁方向和被钉扎磁层15的磁方向，它们借助于上述的反平行耦合中间层14成为基本上反平行的，只要它们相互之间在10°角的误差范围保持反平行状态便足够了。例如，在图5中，每个箭头的方向表示：硬铁磁层13的磁方向朝向前方X方向，被钉扎磁层15的磁方向朝向后方的X方向。
其中可以使用铬(Cr)作为底层12。可以使用具有从由钴(Co)，钴铬(CoCr)，钴铂(CoPt)，钴铬钽(CoCrTa)，钴铬铂(CoCrPt)，钴铬钽铂(CoCrTaPt)，和钐钴(SmCo)构成的组中选择的一种物质的层作为硬铁磁层13。可以使用具有钌(Ru)的层作为所述反平行耦合中间层14。可以使用包括钴铁(CoFe)或钴铁硼(CoFeB)的层作为被钉扎磁层15。可以使用包括铜(Cu)的层作为非磁层16。可以使用包括镍铁(NiFe)，钴铁(CoFe)，和钴铁硼(CoFeB)的层作为自由磁层17。如果需要，可以增设保护层、绝缘层、间隙层等。
此外，，硬铁磁层13作为单层至少具有600Oe的高的矫顽力Hc或更高。设置硬铁磁层13的矫顽力Hc和磁矩tBr大于被钉扎磁层15的这些参数。此外，使被钉扎磁层15的有效的各向异性磁场Hua较小具有使外部泄漏磁场较小的效果。因而，考虑这些影响的平衡之后，硬铁磁层13的磁矩和被钉扎磁层15的磁矩便被确定。此外，通常使用不同的材料作为硬铁磁层13和被钉扎磁层15。例如，可以使用钴铂作为硬铁磁层13和钴铁硼作为被钉扎磁层15的组合。
在上述的SVMR磁头10的两端提供有端接部分。这些端接部分分别包括底层21A和21B，反铁磁层20A和20B，保护层19A和19B，以及导电的电极端子18A和18B，通过按照所述顺序从底部层叠这些层形成所述端接部分。如果需要，可以增加保护层、绝缘层等。
上述的反铁磁层20A，20B为自由磁层17提供基本上垂直于被钉扎磁层15的磁方向的交换组合磁场。可以使用包括从由钯铂锰(PaPtMn)，铂锰(PtMn)，钯锰(PdMn)，镍锰(NiMn)，铬锰(CrMn)和镍的氧化物(NiO)构成的组中选择的一种物质的层作为反铁磁层20。可以使用包括镍铁(NiFe)层作为此处的底层21。可以使用包括钽(Ta)的层作为保护层19。可以使用包括金(Au)的层作为电极端子18，并在这些电极端子18A，18B之间提供检测电流Is，从而检测来自磁记录介质的信号磁场Hsig。
按照所述第一实施例的SVMR磁头，硬铁磁层13和被钉扎磁层15的磁方向彼此进行磁耦合，使得它们基本上沿X方向反平行。因而，硬铁磁层13和被钉扎磁层15的磁方向基本上平行于或反平行于由磁记录介质沿X方向提供的信号磁场Hsig。此外，在外部磁场是0的状态下，自由磁层17的磁方向受到在两个端接部分提供的反铁磁层20的交换组合磁场的影响，从而保持在Y方向，即垂直于信号磁场Hsig的方向。
因此，当从外部施加信号磁场Hsig时，自由磁层17的磁方向沿信号磁场Hsig的方向旋转；不过，被钉扎磁层15的磁方向保持固定，使得在自由磁层17的磁方向和被钉扎磁层15的磁方向之间出现一个角度，并且和所述角度的余弦成比例的电阻的改变被表示为在端子电极中流过的检测电流的改变。即，来自磁记录介质的信号磁场Hsig可以作为电压变化被检测到。
顺便说明，关于在SVMR磁头的元件部分中使用反铁磁层的常规的反铁磁型，在钯铂锰(PdPtMn)作为反铁磁层，并且钴铁硼(CoFeB)作为被钉扎磁层的情况下，所有层的厚度总共大约430_，以便使被钉扎磁层的有效各向异性磁场Hua等于或大于600Oe。此外，在使用具有钌(Ru)的三层结构的被钉扎磁层的层叠型的铁膜作为中间层的情况下，层的总厚度大约为320_。
此外，当在磁头中使用硬铁磁层的常规的硬磁型的情况下，硬铁磁层的磁方向和被钉扎磁层的磁方向相同，因而需要把硬铁磁层作得较薄，从而使漏磁场尽可能小。不过，在使用钴铂(CoPt)作为被钉扎磁层的情况下，需要使层厚等于或大于100_，并且不能解决漏磁场的问题。
此外，不提供沿固有方向固定硬铁磁层的磁方向的材料。此时，因为在来自磁记录介质的信号磁场Hsig中存在和硬铁磁层的磁方向方向相反的磁化，所以硬铁磁层本身的磁方向由于信号磁场Hsig的影响而被倾斜。因此，被钉扎磁层的磁方向也被倾斜，使得再现波形失真。
然而，在本发明的SVMR磁头中，硬铁磁层13和被钉扎磁层15通过反平行的耦合中间层相互进行磁耦合，如上所述，使得硬铁磁层13和被钉扎磁层15的磁场形成一个闭合回路，从而尽可能多地限制漏磁场。此外，硬铁磁层13和被钉扎磁层15呈相互帮助反抗外磁场的关系，从而阻止磁方向倾斜。此外，硬铁磁层13和被钉扎磁层15被作得较薄。
在本实施例中，SVMR磁头利用50_的钴铂(CoPt)作为硬铁磁层13，22_的钴铁硼(CoFeB)作为被钉扎磁层15构成。虽然这种SVMR磁头是具有总厚度为230_的薄层，但是被钉扎磁层15的有效各向异性磁场可以达到600Oe。
上述第一实施例的SVMR磁头10适于用作再现的磁头，并且所述磁头通过被安装在作为磁记录驱动装置的硬盘驱动器上使用。下面说明本发明的SVMR磁头10的制造方法和结构。
图6表示一复合型磁头10的整体结构，其中包括图5所示的上述的SVMR磁头10作为硬盘驱动器的再现磁头，并且同时设置有用于磁记录的感应型磁头。图6还表示位于复合型磁头30的对面的作为磁记录介质的硬盘27。
SVMR磁头10在复合型磁头30中适于用作再现磁头31。按照广义地说，复合型磁头30包括再现磁头31和记录磁头32。复合型磁头30是一种合并型的磁头，其中还使用再现磁头31的再现上屏蔽22作为记录磁头32的记录下磁极(下磁芯)，并且具有背负式结构，其中记录磁头32被加在再现磁头31的背上。
这就是说，如图6所示，再现磁头31包括SVMR元件，并且由所述SVMR元件、被提供在所述元件两端的电极端子18A，18B，以及再现的下屏蔽28和被置于其两侧上的再现的上屏蔽22构成。
上述的磁记录磁头32包括磁记录线圈25，包围在所述线圈周围的有机绝缘层24，位于所述有机绝缘层24两侧的记录下磁极22和记录上磁极26，以及磁隙膜23。此时，再现下屏蔽22还被用作记录单元的记录下磁极。记录上磁极22通过有机绝缘层24和被提供在记录上磁极22和位于其对面的记录上磁极26之间的磁隙膜23固定。磁记录线圈25被嵌在有机绝缘层24内。如上所述，在所述的复合型磁头30中，再现磁头31和记录磁头32被整体地形成。
下面将根据表示上述复合型磁头30的制造流程图的图7说明所述复合型磁头的制造方法和本发明的SVMR磁头的制造方法。
首先，在步骤S40，形成该再现下屏蔽28的膜。所述再现下屏蔽28例如由氮铁族材料，一种Fe-N膜构成。
在步骤S41，形成一再现下间隙膜。所述再现下间隙膜例如由氧化铝(Al2O3)构成。
在步骤S42，形成并成形在图5所示的SVMR磁头10的元件部分中的每层，并在该元件部分的两端提供端接部分。
具体地说，由软质的硬磁材料构成的下屏蔽层和绝缘层被提供在陶瓷衬底11上。其上通过按照顺序层叠例如30_的铬(Cr)作为底层12，50_的钴铂(CoPt)作为硬铁磁层13，8_的钌(Ru)作为反平行耦合中间层14，22_的钴铁硼(CoFeB)作为被钉扎磁层15，30_的铜(Cu)作为非磁层16，15_的钴铁(CoFe)和20_的镍铁(NiFe)作为自由磁层17，以及钽(Ta)作为保护层形成SVMR磁头10的元件部分。这个层叠例如通过溅射形成。所形成的SVMR元件部分作为一个整体通过利用常规的光化学工艺(光刻)被成形为平面矩形。此后，同样地，在SVMR磁头10的端接部分，按照顺序层叠底层21A，21B，反铁磁层20A，20B，以及保护层19A，19B，最后，在保护层19A，19B上形成一对导电的电极端子18A，18B。其中，例如，可以使用20_的镍铁作为底层21，50_的钯铂锰作为反铁磁层20，使用钽作为保护层19，以及使用金(Au)作为电极端子18。
此外，在规整合金例如钯铂锰用作反铁磁层20的情况下，在形成端接部分之后，沿轨迹宽度方向施加一磁场，并在等于或大于该规整合金的规整温度下进行规整退火处理。通过这个处理，使自由磁层17的磁方向指向易磁化轴线的方向(Y方向)。其中，上述退火处理的处理温度和处理时间以及被施加的磁场的条件被这样设置，使得自由磁层17的磁方向对于被钉扎磁层15的磁方向成直角或在所述直角的前后20°的范围内。此后进行极化处理，使得对准在元件部分侧的硬铁磁层的磁方向，并且与此同时，被钉扎磁层15的磁方向被固定。
在步骤S43，形成一再现上间隙膜。该再现上间隙膜例如由氧化铝(Al2O3)构成。
在步骤S44，形成该再现上屏蔽22。所述再现上屏蔽22例如由镍铁(NiFe)构成。
在步骤S45，形成一记录间隙层。
在步骤S46，形成记录线圈25。
在步骤S47。形成上述的上记录磁极26。
在步骤S48，形成一保护膜。
下面参照图8说明本发明的第二实施例。图8是表示第二实施例的SVMR磁头的半边的透视图。图8表示一个例子，其中在SVMR磁头50的端接部分使用硬铁磁层，从而利用来自所述硬铁磁层的磁场进行自由磁层的磁化。
和图5中相同的元件用相同的标号表示。在本实施例中，因为SVMR磁头的元件部分和上述的第一实施例类似，所以省略重复的说明，只说明不同的部分。
所述第二实施例的SVMR磁头50具有被提供在两端的端接部分的不同的结构。具体地说，底层51B(A)、硬铁磁层52B(A)、保护层19B(A)和端接电极18B(A)被层叠在一起。其中从钴(Co)，钴铬(CoCr)，钴铂(CoPt)，钴铬钽(CoCrTa)，钴铬铂(CoCrPt)，钴铬钽铂(CoCrTaPt)，钐钴(SmCo)以及钴铁氧化物(Co-Fe-Oxide)中选择的一种物质可以用作端接部分的硬铁磁层52。例如，可以使用30_的铁(Fe)作为底层51，可以使用400_的钐钴(SmCo)作为硬铁磁层52。如同第一实施例一样，钽(Ta)和金(Au)可以分别用作保护层19和端接电极18。
本实施例的SVMR磁头的制造按照第一实施例中描述的方法进行。不过，本实施例使用硬铁磁层52，因此硬铁磁层被用在SVMR磁头50的元件部分和端接部分中。一方面，硬铁磁层13因而用于使被钉扎磁层15的磁方向基本上平行于信号磁场Hsig。另一方面，硬铁磁层52用于引导自由磁层17的磁方向基本上垂直于被钉扎磁层15的磁方向。
因此，在端接部分被形成之后，进行磁热处理(a magnetic heattreatment)，使得端接部分的硬铁磁层52的磁方向对准一个方向(Y方向)；此后，进行磁热处理，以便引导SVMR元件部分的硬铁磁层13的的磁方向朝向垂直于Y方向的X方向。不过，当朝向Y方向的第一极化处理和朝向X方向的较后的极化处理在同等条件下进行时，则由于后一处理的影响具有被设置为Y方向的端接部分一侧的硬铁磁层52的磁方向发生倾斜的危险。因此，一般地说，选择不同的材料用作上述的硬铁磁层13和硬铁磁层52，并且改变处理温度、处理时间、和施加的磁场，以使所设置的处理条件不会引起不便。注意，根据被选择用在端接部分和元件部分中的硬铁磁层，具有在极化时不需要加热的情况。
在本实施例中，使用50_的钴铂(CoPt)作为硬铁磁层13，使用400_的钐钴(SmCo)作为硬铁磁层52。于是，在对端接部分的硬铁磁层52进行极化处理之后，在对平行于信号磁场Hsig的SVMR元件部分的硬铁磁层13极化时，施加的磁场被设置为这样一个幅值，使得端接部分的硬铁磁层52的磁方向不会旋转。
所述第二实施例的SVMR磁头50，单独地或和记录磁头一道，以和上述第一实施例的SVMR元件10相同的方式，被用作用于磁记录介质再现的磁头。
最后，简要说明具有安装在其上的本发明的自旋阀磁阻磁头的磁记录介质驱动装置。图9表示磁记录介质驱动装置的主要部分。硬盘61作为磁记录介质被安装在磁记录介质驱动装置60上，并被设置为能够旋转。例如本发明的上述的复合型磁头30被设置在对着硬盘61的表面，其间具有一预定的距离，以便进行磁记录和磁再现操作。此外，复合型磁头30被固定在从臂123伸出的滑块122的前端。为了定位磁头30，可以使用通过组合一般的致动器和电磁振动震颤致动器而形成的两级致动器。
以上给出了本发明优选实施例的详细说明，不过，本发明并不局限于这些特定的实施例，不脱离下面给出的权利要求限定的本发明的构思，可以作出许多改变和改型。
显然，如上所详细说明的，按照本发明的SVMR磁头，因为硬铁磁层的磁方向和硬铁磁层的磁方向变成彼此相反，所以一个磁回路闭合使得被钉扎磁层和硬铁磁层紧密地进行磁耦合。因而，从硬铁磁层向外部泄漏的磁场被限制，从而很难对外部造成影响。此外，当被钉扎磁层和硬铁磁层受到外磁场的影响时，也可以保持磁方向不会倾斜。
因此，通过使用本发明的SVMR磁头，自由磁层的磁方向相对于来自磁记录介质的信号磁场Hsig转动，从而线性地改变SVMR元件的磁阻。

Claims (12)

1.一种自旋阀磁阻磁头，包括至少一自由磁层，一非磁的金属层，一被钉扎磁层，硬铁磁层，用于对所述被钉扎磁层施加一偏磁场，从而固定所述被钉扎磁层的磁方向；以及一反平行的耦合中间层，其被提供在所述被钉扎磁层和所述硬铁磁层之间，以便使来自所述硬铁磁层的所述偏磁场的磁方向基本上反平行于所述硬铁磁层的磁方向，并且把所述偏磁场的磁方向施加于所述被钉扎磁层。
2.如权利要求1所述的自旋阀磁阻磁头，其中所述硬铁磁层本身具有等于或大于至少600Oe的矫顽力Hc。
3.如权利要求2所述的自旋阀磁阻磁头，其中所述硬铁磁层和所述被钉扎磁层由不同的材料制成，并且所述硬铁磁层被设置成具有大于所述被钉扎磁层的矫顽力Hc和等于或大于所述被钉扎磁层的磁矩tBr。
4.如权利要求3所述的自旋阀磁阻磁头，其中所述的被钉扎磁层包括一具有钴铁或钴铁硼的层，所述硬铁磁层可以包括一具有从由钴，钴铬，钴铂，钴铬钽，钴铬铂，钴铬钽铂，钐钴，以及钴铁氧化物构成的组中选择的一种物质的层，并且所述反平行耦合中间层包括一具有钌的层。
5.如权利要求1到4之一的自旋阀磁阻磁头，其中所述被钉扎磁层的有效的各向异性磁场等于或大于600Oe，并且在外磁场是0的情况下，所述被钉扎磁层的磁方向和所述自由磁层的磁方向被设置为彼此成直角或在所述直角的前或后20°之内。
6.如权利要求3所述的自旋阀磁阻磁头，其中在元件部分的两端沿轨迹宽度方向提供端接部分，所述端接部分包括一由至少一导电层和一反铁磁层构成的层叠。
7.如权利要求6所述的自旋阀磁阻磁头，其中所述元件部分的被钉扎磁层包括一具有钴铁或钴铁硼的层；所述硬铁磁层包括一具有从由钴，钴铬，钴铂，钴铬钽，钴铬铂，钴铬钽铂和钐钴构成的组中选择的一种物质的层；所述反平行耦合中间层包括具有钌的层；并且所述端接部分的反铁磁层包括具有从由钯铂锰，铂锰，钯锰，镍锰，铬锰和镍的氧化物构成的组中选择的一种物质的层。
8.如权利要求3所述的自旋阀磁阻磁头，其中端接部分沿轨迹宽度方向被提供在元件部分的两端，且所述端接部分包括一由至少一导电层和一硬铁磁层构成的层叠。
9.如权利要求8所述的自旋阀磁阻磁头，其中该自旋阀磁阻磁头的所述元件部分的所述硬铁磁层和所述端接部分的硬铁磁层由不同的材料制成。
10.如权利要求9所述的自旋阀磁阻磁头，其中所述元件部分的被钉扎磁层包括一具有钴铁或钴铁硼的层；所述硬铁磁层包括一具有从由钴，钴铬，钴铂，钴铂钽，钴铬铂，钴铬钽铂和钐钴构成的组中选择的一种物质的层；所述反平行耦合中间层包括一具有钌的层；并且所述端接部分的硬铁磁层包括一具有从由钴，钴铬，钴铂，钴铬钽，钴铬铂，钴铬钽铂，钐钴和钴铁氧化物构成的组中选择的一种物质的层。
11.一种具有用于再现的磁头和用于记录的磁头的复合型磁头，
其中用于再现的磁头是自旋阀磁阻磁头，其包括至少一自由磁层，一非磁金属层，一被钉扎磁层，一硬铁磁层，用于对所述被钉扎磁层施加一偏磁场，从而固定所述被钉扎磁层的磁方向；以及一反平行耦合中间层，其被提供在所述被钉扎磁层和所述硬铁磁层之间，从而使来自所述硬铁磁层的所述偏磁场的磁方向基本上反平行于所述硬铁磁层的磁方向，并且把所述偏磁场的磁方向施加于所述被钉扎磁层，所述硬铁磁层本身具有等于或大于至少600Oe的矫顽力Hc；所述硬铁磁层和所述被钉扎磁层由不同的材料制成，并且所述硬铁磁层被设置成具有大于所述被钉扎磁层的矫顽力Hc和等于或大于所述被钉扎磁层的磁矩tBr。
12.一种磁记录介质驱动装置，包括一和磁记录介质的表面相对的复合型磁头，以及一记录介质，所述复合型磁头用于记录/再现，
其中一自旋阀磁阻磁头被安装作为所述复合型磁头的再现磁头单元，所述自旋阀磁阻磁头包括至少一自由磁层，一非磁金属层，一被钉扎磁层，一硬铁磁层，用于对所述被钉扎磁层施加一偏磁场，从而固定所述被钉扎磁层的磁方向；以及一反平行耦合中间层，其被提供在所述被钉扎磁层和所述硬铁磁层之间，从而使来自所述硬铁磁层的所述偏磁场的磁方向基本上反平行于所述硬铁磁层的磁方向，并且把所述偏磁场的磁方向施加于所述被钉扎磁层；所述硬铁磁层本身具有等于或大于至少600Oe的矫顽力Hc；所述硬铁磁层和所述被钉扎磁层由不同的材料制成，并且所述硬铁磁层被设置成具有大于所述被钉扎磁层的矫顽力Hc和等于或大于所述被钉扎磁层的磁矩tBr。
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