CN1271600C - 自旋阀磁电阻头,复合型磁头以及使用其的磁记录介质驱动器 - Google Patents

自旋阀磁电阻头,复合型磁头以及使用其的磁记录介质驱动器 Download PDF

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Abstract

一种自旋阀磁电阻效应磁头，其中自由磁层的端部对外磁场不灵敏，从而提高了灵敏度。自旋阀磁电阻效应磁头具有多层结构，包括至少在端侧的第一反铁磁层，软磁层，反平行耦合中间层和第一自由磁层。

Description

自旋阀磁电阻头，复合型磁头 以及使用其的磁记录介质驱动器
技术领域
本发明涉及自旋阀磁电阻头，尤其涉及在端面具有施加偏磁场到自由磁层的叠层的自旋阀磁电阻头和复合型磁头以及使用上述磁头的驱动器。
背景技术
目前，在安装在诸如HDD(硬盘驱动器)的磁记录介质记录/再现装置中的磁头中广泛应用AMR(各向异性磁电阻)器件。然而，随着记录密度的增加，已开始了趋于使用更加敏感的SVMR(自旋阀磁电阻)薄膜的自旋阀磁电阻磁头(以下称为SVMR磁头)实际应用的全面行动，并且已开始了SVMR磁头的商业生产。
普通的SVMR磁头包括如图1所示的基本叠层。器件部分由SVMR薄膜形成，该薄膜是通过在衬底101上以描述的顺序层叠反铁磁层102，受钉扎(pinned)磁层103，非磁层104和自由磁层而形成的。器件部分的宽度C用作磁敏部分S，它用于探测来自诸如硬盘的磁记录介质的信号磁场Hsig。在宽度C的方向上SVMR磁头在器件部分的两个端部具有端部部分T1A和T1B。在端部分T1A和T1B中，例如，导电电极端106A和106B被提供在硬铁磁层107A和107B上。硬铁磁层107A和107B为偏磁化装置，用于从端部分T1A和T1B以箭头的方向(容易磁化的轴的方向)磁化自由磁层105。
图2示出了另一种类型的SVMR磁头200。该SVMR磁头200是称为末端覆盖类型的。基本结构等于图1示出的SVMR磁头100的结构。SVMR器件部分是通过在衬底201上以描述的顺序层叠反铁磁层202，受钉扎磁层203，非磁层204和自由磁层205而形成的。硬铁磁层207A和207B被提供在末端部分T2A和T2B这两侧上。然而，端部分T2A和T2B的电极端子206A和206B被形成在器件部分的两端以便覆盖其一部分。由于末端部分T2A和T2B覆盖的宽度，覆盖型SVMR磁头200具有的磁敏部分S比器件宽度C窄。因此，设计覆盖型的SVMR磁头200，使得即使磁记录介质的磁道宽度随着磁记录密度增加而变窄也可执行读取和再现。
图3示出了另一类型的SVMR磁头300。通过在衬底301上以描述的顺序层叠反铁磁层302，受钉扎磁层303，非磁层304和自由磁层305而形成SVMR薄膜。通过铁磁层307A和307B和末端电极306A和306B覆盖SVMR薄膜的两个端部形成末端部分T3A和T3B。对于铁磁层307A和307B，使用单层硬铁磁层或单层反铁磁层。如果铁磁层307A和307B为单层硬铁磁层，在箭头的方向上设置自由磁层磁化方向的偏磁场通过静磁场施加，并且如果铁磁层307A和307B为单层反铁磁层，通过交换耦合磁场施加。
不象图1和图2示出的上述SVMR磁头100和200，在图3示出的SVMR磁头300中，由反铁磁层302，受钉扎磁层303，非磁层304和自由磁层305形成的SVMR薄膜从末端部分T3A侧延伸到另一末端T3B侧。然而，作为SVMR磁头300与外部磁场起作用的部分是末端部分T3A和T3B之间的部分。因此，在本说明书中，其包括SVMR薄膜并磁感应信号磁场Hsig的SVMR磁头的一部分称作器件部分。此外，其包括导电电极端子和在一些情况下形成在电极端子下面的叠层部分的器件部分的两侧的部分可称作末端部分。
SVMR磁头100将偏磁场从末端部分面上的硬铁磁层107A和107B施加到自由磁层105上。因此，进入不稳定的状态，该状态为来自硬铁磁层107A和107B的偏磁场在自由磁层105的两端是强的并在其中心部分是弱的。因此，难以使自由磁层105用作单磁畴，因此，在一些情况下，阻止了以足够的灵敏度检测来自磁记录介质的信号磁场Hsig。
此外，来自硬铁磁层107A和107B的漏磁场延伸直到受钉扎磁层103。因此，存在受钉扎磁层103的磁化方向的倾斜问题，该磁化方向应该平行于信号磁场Hsig。
而且，在其生产过程中，SVMR磁头100具有SVMR薄膜，该薄膜是通过在衬底101上以描述的顺序层叠反铁磁层102，受钉扎磁层103，非磁层104和自由磁层105而形成的，并且，通常此后被蚀刻以具有特定尺寸的器件部分。通过此蚀刻，具有无序晶体状态以致失去磁性的非磁部分N被形成在器件部分的两端。非磁部分N也形成在自由磁层105的两端与信号磁场Hsig作用。这就导致了用于磁感应的器件部分的宽度变得比设计的要窄的问题和产生噪声的问题。
图2示出的覆盖型SVMR磁头200具有通过如图1的磁头100那样蚀刻形成的器件部分。如果形成电极端子206A和206B以正好覆盖上述的非磁部分N，那么可形成SVMR磁头200以维持其灵敏度并具有较窄的器件宽度。然而，在生产过程中难以将电极端子206A和206B精确定位在非磁部分N上。此外，其端部被电极端子206A和206B覆盖的自由磁层205的两端仍然起自由磁层的作用。因此，自由磁层205的两端与信号磁场Hsig起作用，这就导致了噪声的产生。此外，在读取具有窄磁道宽度的硬盘的情况下，这些部分读取邻近的磁道，因此导致所谓的串音产生。
此外，覆盖型的SVMR磁头300具有平坦地接触自由磁层305的铁磁层307A和307B，以从末端部施加强的偏磁场到自由磁层。然而，如果铁磁层307A和307B为单层硬铁磁层，难以在端部获得足够的厚度。这就阻止了控制自由磁层305磁化方向所需的偏磁场的应用，因此阻碍了器件部分对于信号磁场Hsig的灵敏。
另一方面，如果铁磁层307A和307B为单层反铁磁层，偏磁场通过交换耦合磁场从反铁磁层施加到自由磁层305上。通常，偏磁场处于近似100至400Oe的范围内，并且由来自磁记录介质的信号磁场Hsig引起，以旋转存在于末端部分中的自由磁层305，因此导致噪声的产生。
将在下面给出详细的描述。
在本说明书中，使用术语“取向”意味着利用箭头等指出的特定方向，使用术语“方向”意味着在不考虑取向时的方向和与此方向相反的方向。
本发明的公开内容
因此，本发明的目的在于提供一种消除了上述缺点的自旋阀磁电阻头(SVMR磁头)和具有安装在其中的上述磁头的磁记录介质。
本发明的上述目的是通过一种自旋阀磁电阻头实现的，该磁电阻头具有器件部分和提供在器件部分两端的末端部分，该自旋阀磁电阻头包括从一个末端部分到另一个末端部分形成的第一自由磁层和第一自由磁层上末端部分中的叠层，该叠层包括反平行耦合中间层，软磁层，和第一反铁磁层，该反平行耦合中间层具有使接触反平行耦合中间层的磁层的前和后磁化取向基本上反平行的功能，第一反铁磁层将基本垂直于要被检测的外磁场方向的偏磁场施加到软磁层上。
本发明中，第一反铁磁层施加偏磁场到末端部分中的软磁层上。由偏磁场引起的磁化方向基本上垂直于来自磁记录介质的信号磁场Hsig的方向。在此，基本垂直意味着垂直或关于垂直状态在近似±10度之内倾斜。
此外，软磁层和第一自由磁层相互对立，末端部分中反平行耦合中间层***其中。反平行耦合中间层使软磁层和第一自由磁层的磁化取向基本反平行。在此，基本平行意味着平行或关于相反的磁化取向与平行状态在±10度之内倾斜。
软磁层和第一自由磁层越过反平行耦合中间层相互磁耦合到一起。也就是说，软磁层和第一自由磁层的磁场共同构制成一个闭合的回路。另一方面，软磁层和第一自由磁层相互帮助抵抗外磁场，以阻止它们的磁化方向被倾斜。
在本发明的SVMR磁头中，当外磁场为零时，第一自由磁层的磁化方向在器件部分和在末端部分中是相同的。另一方面，当受到信号磁场Hsig时，第一自由磁层的磁化方向只在器件部分中旋转。此时，如先前描述的，由于被软磁层和反平行耦合中间层固定，第一自由磁层的磁化方向在末端部分中是不灵敏的。因此，相对于末端部分中的信号磁场Hsig，阻止了第一自由磁层的磁化旋转。
可按照需要将保护层，绝缘层，和/或间隙层增加到上述的SVMR磁头上。
然后，在上述自旋阀磁电阻头中，反平行耦合中间层可穿过器件部分从一个端部形成到另一个端部，并且非磁层，受钉扎磁层和第二反铁磁层可以描述的顺序从第一自由层的一端提供在第一自由磁层的下面。
此外，在上述自旋阀磁电阻头中，反平行耦合中间层和软磁层可穿过器件部分从一个端部形成到另一个端部，软磁层可用作第二自由磁层，并且非磁层，受钉扎磁层，和第二反铁磁层可以描述的顺序从第一自由铁磁层的一端提供在第一自由磁层的下面。
此外，在上述自旋阀磁电阻头中，反平行耦合中间层和软磁层可从一个端部形成到另一个端部，软磁层可用作第二自由磁层，并且在器件部分中非磁层，受钉扎磁层和第二反铁磁层可以描述的顺序从第二自由磁层的一侧提供在第二自由磁层上。
此外，在上述自旋阀磁电阻头中，在器件部分中非磁层，受钉扎磁层，第二反铁磁层可以描述的顺序从第一自由磁层的一侧提供在第一磁层上。
此外，在上述自旋阀磁电阻头中，优选地，第一反铁磁层应该与软磁层或第二自由磁层具有100至400Oe的交换耦合磁场。如果交换耦合磁场落在100至400Oe的范围内，通过端部中的反平行耦合中间层第一自由磁层可被磁性固定在特定方向上，以便对于外磁场不灵敏。另一方面，当信号磁场Hsig被输入时，第一自由磁层可以作为要在器件部分中旋转的单磁畴。
此外，在上述自旋阀磁电阻头中，反平行耦合中间层应该优选包括钌。
此外，本发明包括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为自旋阀磁电阻头，其包括器件部分，提供在器件部分两端的末端部分，和叠层，该叠层包括从端部一端形成到另一端的第一自由磁层，在第一自由磁层上的末端部分中的反平行耦合中间层，软磁层，和第一反铁磁层，该反平行耦合中间层具有使接触反平行耦合中间层的磁层的前和后磁化取向基本反平行的功能，第一反铁磁层将基本垂直于要被检测的外磁场方向的偏磁场施加到软磁层上。
此外，本发明包括磁记录介质驱动器，该驱动器包括磁记录介质和用于记录和再现的复合型磁头，复合型磁头对立于磁记录介质的表面，磁记录介质驱动器包括作为复合型磁头的再现磁头部分的自旋阀磁电阻头，该自旋阀磁电阻头包括器件部分，提供在器件部分两端的末端部分，和叠层，其包括从一个端部形成到另一个端部的第一自由磁层，在第一自由磁层上的末端部分中的反平行耦合中间层，软磁层，和第一反铁磁层，该反平行耦合中间层具有使接触反平行耦合中间层的磁层的前和后磁化方向基本反平行的功能，第一反铁磁层将基本垂直于要被检测的外磁场方向的偏磁场施加到软磁层上。
附图简述
图1是示出常规SVMR磁头结构的示意图；
图2是示出另一常规覆盖型SVMR磁头的示意图；
图3是示出另一常规覆盖型SVMR磁头的示意图；
图4是第一实施方案的SVMR磁头基本部分的截面图；
图5是第二实施方案的SVMR磁头基本部分的截面图；
图6是第二实施方案的SVMR磁头的透视图，示出了其层结构；
图7是第三实施方案的SVMR磁头基本部分的截面图；
图8是第四实施方案的SVMR磁头基本部分的截面图；
图9是示出第一实施方案的SVMR磁头的生产流程图；
图10是示出第三实施方案的SVMR磁头的生产流程图；
图11是结合在硬盘驱动器中的第一实施方案的SVMR磁头的图；
图12是示出在复合型磁头中应用的SVMR磁头的生产流程图；
图13是示出磁记录介质驱动器基本部分的图，包括本发明的SVMR磁头的磁头被安装在磁记录介质中。
实施本发明的最佳模式
在图4的基础上，将在下面给出本发明第一实施方案的描述。图4为本发明第一实施方案的SVMR磁头A基本部分的截面图。该实施方案的SVMR磁头A为覆盖型的。示出的结构包括在末端部分TAA和TAB侧上的由第一反铁磁层19A和19B，软磁层18A和18B，反平行耦合中间层17和第一自由磁层16组成的叠层。
SVMR磁头A包括基本叠层，该叠层是通过在例如铝或陶瓷的绝缘衬底11上以描述的顺序从底部层叠基层12，第二反铁磁层13，受钉扎磁层14，非磁层15，第一自由磁层16，和反平行耦合中间层17而形成的。
软磁层18A和18B和第一反铁磁层19A和19B进一步以描述的顺序层叠在其为最上层的反平行耦合中间层17的末端部分TAA和TAB侧上。导电电极端20A和20B被提供在第一反铁磁层19A和19B上。
提供基层12用于晶体取向或晶体结构控制，并且铬(Cr)可被用于基层12。第二反铁磁层13固定磁化，使得受钉扎磁层14的磁化方向平行于信号磁场Hsig或与其在±20度之内倾斜。关于第二反铁磁层13，优选使用其对受钉扎磁层14的交换耦合磁场为100Oe或更大的磁材料；耦合磁场优选在200和600Oe之间。此外，或者规则型或者非规则型可被用作磁材料，例如，其可从钯-铂-锰(PdPtMn)，铂-锰(PtMn)，钯-锰(PdMn)，镍-锰(NiMn)，铬-锰(CrMn)，镍氧化物(NiO)，和铱锰(IrMn)中选出。关于受钉扎磁层14，例如可使用包括钴-铁(CoFe)或钴-铁-硼(CoFeB)的层。关于非磁层15，例如可使用包括铜(Cu)的层。关于第一自由磁层16，例如可分别使用包括钴-铁(CoFe)和镍-铁(NiFe)的两层或包括钴-铁-硼(CoFeB)和镍-铁(NiFe)的两层。关于反平行耦合中间层17，例如可使用包括钌(Ru)的层。
此外，关于在末端部分TAA和TAB侧上的软磁层18A和18B，例如可使用包括镍-铁(NiFe)的层。关于第一反铁磁层19A和19B(其可变成第二自由磁层)，可使用或者规则或者不规则类型的磁材料。例如，磁材料可从钯-铂-锰(PdPtMn)，铂-锰(PtMn)，钯-锰(PdMn)，镍-锰(NiMn)，铬-锰(CrMn)，镍氧化物(NiO)，和铱锰(IrMn)中选出。
然而，在末端部分TAA和TAB面上，第一反铁磁层19A和19B施加偏磁场到软磁层18A和18B上，使得软磁层18A和18B的磁化方向被固定到基本垂直于信号磁场Hsig。为此，优选使用对于软磁层18A和18B交换耦合磁场落在100至400Oe范围中的磁材料。
关于上述每个层的薄膜厚度，每个第一反铁磁层具有0.005至0.05μm的薄膜厚度。例如，在使用PdPtMn的情况下薄膜厚度落在0.005至0.025μm的范围内，并在使用NiO的情况下近似为0.05μm。每个软磁层(或第二自由磁层)具有0.002至0.01μm的薄膜厚度。例如，在使用NiFe的情况下薄膜厚度落在0.002至0.005μm的范围内。例如在使用Ru的情况下反平行耦合中间层具有0.0006至0.0009μm的薄膜厚度。第一自由磁层具有0.0025至0.012μm的薄膜厚度。例如，在使用包括CoFe和NiFe的层的情况下，薄膜厚度落在0.0025至0.01μm的范围内，并在使用包括CoFeB和NiFe的层的情况下落在0.003至0.012μm的范围内。
此外，对于受钉扎磁层，可选择0.002至0.005μm的薄膜厚度，并且对于第二反铁磁层，例如可选择0.005至0.025μm的薄膜厚度。
关于电极端子20A和20B，例如可使用金(Au)，铂(Pt)或铜(Cu)。感应Is电流流经电极端子20A和20B之间，以检测来自磁记录介质中的信号磁场。
在第一实施方案中的SVMR磁头A中，第一反铁磁层19A和19B施加偏磁场到软磁层18A和18B上。偏磁场的磁化方向基本垂直于信号磁场Hsig(水平于图4中的薄层表面)。在该实施方案中，如图4中箭头示出的，软磁层18A和18B的磁化取向为向右。
此外，在端部TAA和TAB侧上，第一自由磁层16跨过反平行耦合中间层17磁耦合于软磁层18A和18B。第一自由磁层16的磁化取向(向左或)基本反平行于从末端部分TAA和TAB侧上的软磁层18A和18B施加的磁场方向，并且反平行耦合中间层17被介入到第一磁层16和软磁层18A和18B之间。
第一自由磁层16分别和末端部分TAA和TAB中的软磁层18A和18B形成闭合的磁场。因此，第一自由磁层16和软磁层18A和18B相互帮助以阻止倾斜于影响它们的磁化取向的外磁场。结果，当第一自由磁层16受到外磁场时，旋转被限制在末端部分TAA和TAB侧上的第一自由磁层16中。
另一方面，在信号磁场Hsig为零时，在末端部分TAA和TAB之间的器件部分中，随着两个末端部分TAA和TAB的磁化取向第一自由磁层16的磁化取向为向左。然而，在器件部分中限制第一自由磁层16磁化方向的磁化是弱的，使得磁化方向可响应外磁场旋转。
因此，在输入来自磁记录介质的信号磁场Hsig时，在器件部分中第一自由磁层16的磁化方向根据信号磁场Hsig旋转。这就在器件部分中产生了第一自由磁层16和受钉扎磁层14磁化方向之间的角度。与该角度余弦成正比的电阻变化表现为流经端子电极19A和19B的感应电流的变化。正是来自磁记录介质的信号磁场Hsig可被作为电压的变化探测。
根据本发明第一实施方案的上述SVMR磁头，第一自由磁层16可以确定地对末端部分TAA和TAB侧上的外磁场不灵敏，并且可以作为器件部分侧上的单磁畴。因此，不象常规覆盖型SVMR磁头，不会导致由存在于末端部分中的自由磁层引起的噪声和串音问题。此外，由于SVMR磁头A为具有形成在SVMR薄膜两端的末端部分TAA和TAB的覆盖型，在器件部分周围不存在具有在处理SVMR薄膜中产生的破碎晶体的非磁部分。此外，由于施加到第一自由磁层16的偏磁场使用第一反磁层19A和19B，在使用硬铁磁层情况下导致问题出现的漏磁场不会产生。因此，来自第二反铁磁层13用于固定受钉扎磁层14的磁化方向的交换耦合磁场可设置得比常规的弱。
接下来，在图5和6的基础上，将给出本发明的第二实施方案的描述。图5是本发明第二实施方案的SVMR磁头B基本部分的截面图。图6是包括一侧上的末端部分TAB的SVMR磁头层结构的透视图。该实施方案的SVMR磁头B具有与上述第一实施方案的SVMR磁头A相似的层结构。示出了一种实例，其中其为SVMR磁头A中的软磁层18A和18B的磁层被连续地从末端部分TBA提供到末端部分TBB，作为第二自由磁层18X。
与第一实施方案SVMR磁头相同的那些部分用相同的号码标记。此外，如果不给出特殊的解释，诸如材料和磁化方向的情形等于第一实施方案情况中的那些情形。
在第二实施方案中，第一反铁磁层19A和19B，第二自由磁层18X，反平行耦合中间层17和第一自由磁层16的叠层也被包括在末端部分TBA和TBB侧上。
在SVMR磁头B的两个末端部分TBA和TBB侧上，第一反铁磁层19A和19B施加偏磁场到第二自由磁层18X上。此外，第二自由磁层18X的磁场提供反平行的磁场穿过反平行耦合中间层17到第一自由磁层16上。
如图5和6所示，如果器件部分中没有外磁场存在，第一自由磁层16和第二自由磁层18X的磁化取向处于反平行状态，并在如图6所示的输入信号磁场Hsig时磁化取向维持反平行状态而旋转。此时，第一自由磁层16和第二自由磁层18X在末端部分TBA和TBB侧上是处于非灵敏状态的，并且它们的磁化方向被来自第一反铁磁层19B和19B的偏磁场固定。
根据第二实施方案的SVMR磁头B，第一自由磁层16和第二自由磁层18X可以确定地对上TBA和TBB侧上的外磁场不灵敏，并且在器件部分侧上被用作单磁畴。因此，不象常规的覆盖型SVMR磁头，没有引起由存在于末端部分中的自由磁层产生的噪声和串音问题。此外，由于SVMR磁头B为具有形成在SVMR薄膜两端上的末端部分TBA和TBB的覆盖型，在器件部分周围不存在具有在处理SVMR薄膜中产生的破碎晶体的非磁部分。此外，由于施加到第一自由磁层16上的偏磁场使用第一反铁磁层19A和19B，在使用硬铁磁层情况下导致问题出现的漏磁场就不会产生。
第一实施方案的上述SVMR磁头A和第二实施方案的SVMR磁头B为覆盖型的。因此，在它们的生产过程中，可形成它们的末端部分而使它们的器件部分的宽度变窄。在这种情况下，通过增加记录密度使其磁道宽度变窄的磁记录介质的信号磁场Hsig可被以足够的灵敏度检测。将在后面描述上述SVMR磁头A和B的生产方法。
接下来，在图7的基础上将给出本发明第三实施方案的描述。图7是本发明第三实施方案的SVMR磁头C基本部分的截面图。不象上述第一和第二实施方案的SVMR磁头，该实施方案的SVMR磁头C不是覆盖型的，并具有提供在两端的末端部分TCA和TCB以具有与器件部分基本相同的高度。SVMR磁头C具有器件部分的相反的层结构，其中非磁层45，受钉扎磁层44和施加偏磁场到受钉扎磁层44的第二反铁磁层43被放置在上部。
SVMR磁头C也包括从底层部分的底部以描述顺序的第一自由磁层16，反平行耦合中间层17，和第二自由自由磁层18Y。这三层16，17和18Y从末端部分TCA延伸到另一末端部分TCB。在末端部分TCA和TCB中，第一反铁磁层19A和19B被形成在第二自由磁层18Y上。
因此，在第一反铁磁层19A和19B和三层16，17和18Y之间的关系中，第一反铁磁层19A和19B和三层16，17和18Y处于覆盖状态，其中第一反铁磁层19A和19B覆盖三层16，17和18Y。
因此，第三实施方案的SVMR磁头C也包括由在末端部分TCA和TCB侧上的第一反铁磁层19A和19B，第二自由磁层18Y，反平行耦合中间层17，和第一自由磁层16组成的叠层。
与第一和第二实施方案的上述SVMR磁头相同部分用相同的号码标记出。如果不给出特殊的解释，诸如材料和磁化方向的情形等于在第一实施方案情况中的那些情形。
在上述SVMR磁头C的两个末端部分TCA和TCB侧上，首先，第一反铁磁层19A和19B施加偏磁场到第二自由磁层18Y。此外，第二自由磁层18Y的磁场提供反平行磁场通过反平行耦合中间层17到第一自由磁层16上。
如果在器件部分中不存在外磁场，第一自由磁层16的磁化取向和第二自由磁层18Y的磁化方向处于反平行状态，并在输入信号磁场Hsig时保持反平行状态而旋转。此时，第一自由磁层16和第二自由磁层18Y在末端部分TCA和TCB侧上是不灵敏状态，并且它们的磁化方向被来自第一反铁磁层19A和19B的偏磁场固定。因此，根据第三实施方案的SVMR磁头C，第一自由磁层16和第二自由磁层18Y也是肯定在末端部分TCA和TCB侧上对外磁场不灵敏。因此，不象常规的覆盖型SVMR磁头，不引起由存在于末端部分中的自由磁层产生的噪声和串音问题。
如先前所述，在第三实施方案的SVMR磁头C中，第一反铁磁层19A和19B在末端部分TCA和TCB侧上覆盖第一自由磁层16，反平行耦合中间层17，和第二自由磁层18Y。因此，在第一自由磁层16和第二自由磁层18Y中的器件部分周围不存在具有在处理SVMR薄膜过程中产生的破碎晶体的非磁部分。也就是说，尽管不完全是覆盖型，SVMR磁头C具有与覆盖型相同的优点。此外，由于施加到第一自由磁层16的偏磁场使用第一反铁磁层19A和19B，在使用硬铁磁层情况下导致问题出现的漏磁场就不会产生。
接下来，在图8的基础上将给出本发明第四实施方案的描述。图8是本发明第四实施方案的SVMR磁头D基本部分的截面图。第四实施方案的SVMR磁头D具有与上述第三实施方案的SVMR磁头C相似的层结构。在第四实施方案的SVMR磁头D中，只有第一自由磁层16从末端部分TCA延伸到另一末端部分TCB。
在SVMR磁头D中，第一反铁磁层19A和19B，软磁层18A和18B，和反平行耦合中间层17A和17B在末端部分TCA和TCB侧上覆盖第一自由磁层16。
在第三实施方案中，第一反铁磁层19A和19B，软磁层18A和18B，反平行耦合中间层17A和17B和第一自由磁层16组成的叠层也被包括在末端部分TDA和TDB侧上。
与上述第一和第三实施方案的SVMR磁头相同的那些部分用相同的号码标记出。如果不给出特殊的解释，诸如材料和磁化方向的情形等于在上述实施方案情况中的那些情形。
在上述SVMR磁头D的末端部分TDA和TDB侧上，首先，第一反铁磁层19A和19B施加一个向右的偏磁场到软磁层18A和18B上。此外，软磁层18A和18B的磁场提供反平行(向左)磁场穿过反平行耦合中间层17A和17B到第一自由磁层16上的末端部分TDA和TDB侧上。
如果不存在外磁场，第一自由磁层16的磁化取向在器件部分中是向左，跟随着末端部分中的磁化取向。在输入信号磁场Hsig时磁化取向翻转。此时，第一自由磁层16在末端部分TDA和TDB侧上是不灵敏状态，并且它的磁化方向被来自第一反铁磁层19A和19B的偏磁场固定。
因此，第四实施方案的SVMR磁头D产生与上述实施方案的SVMR磁头相同的效果。
接下来，将给出本发明上述SVMR磁头生产方法的描述。
图9示出了在第一实施方案中描述的覆盖型SVMR磁头的生产过程流程图。
在图9(1)中，在形成由至少第二反铁磁层13，受钉扎磁层14，非磁层15，第一自由磁层16和反平行耦合中间层17组成的叠层SV后，该叠层被蚀刻成要被使用的磁头的器件形状，并且抗蚀剂R1被放置在上面。
在图9(2)中，除去上述的抗蚀剂R1。此时，在磁场T1中执行第一处理，使得受钉扎磁层14的磁化取向被固定基本平行于信号磁场Hsig。例如，第二反铁磁层13和受钉扎磁层14的交换耦合磁场被设置为100Oe或更大；优选在200和600Oe之间。按照常规，至少需要600Oe以固定受钉扎磁层，但在本发明中，由于自由磁层侧上的偏磁场由第一反铁磁层19A和19B产生，交换耦合磁场在受钉扎磁层14上可弱一些。
在图9(3)中，为了形成覆盖型末端部分，宽度窄于抗蚀剂R1的抗蚀剂R2被放置在叠层SV的区域上，该区域被形成器件部分。此时，叠层SV具有由在其两个端部蚀刻打破晶体结构而形成的非磁部分N。因此，可以以比常规情形较低的精确度放置抗蚀剂R2。通过变窄抗蚀剂R2的宽度，可设置器件宽度以对应于高记录密度的磁记录介质的窄-宽度磁道。
在图9(4)中，通过至少层叠软磁层18A和18B和第一反铁磁层19A和19B形成末端部分，使得叠层SV的两端部被覆盖。
此后，除去抗蚀剂R2，并且在磁场T2(在图中未示出)中执行第二处理，使得第一反铁磁层19A和19B施加基本垂直于信号磁场Hsig的偏磁场到软磁层18A和18B上。在这里，例如，交换耦合磁场被设置在100和400Oe之间。对于第一反铁磁层19A和19B和第二反铁磁层13可使用规则或非规则型的磁材料。在使用非规则的磁材料情况下，可忽略在磁场中的处理。在对于第一反铁磁层19A和19B和第二反铁磁层13使用规则型材料情况下，它们中的至少一个优选应具有300℃或更高的奈耳(Neel)温度。
也可根据图9生产第二实施方案中示出的SVMR磁头B。在这种情况下，第一叠层SV应该至少为第二反铁磁层13，受钉扎磁层14，非磁层15，第一自由磁层16，反平行耦合中间层17，和第二自由磁层，并且形成末端部分的覆盖部分至少包括第一反铁磁层19A和19B。
接下来，将给出第三实施方案的SVMR磁头C生产方法的描述。
在图10(1)中，叠层SV2应该至少包括第一自由磁层16，反平行耦合中间层17，第一自由磁层18Y，非磁层45，受钉扎磁层44，和第二反铁磁层。
在图10(2)中，在磁场中执行第一处理。情形等于上述图9(2)情况中的那些情形。
在图10(3)中，执行蚀刻，并且R3被放置在叠层SV2上，使得保存下来要被形成器件部分的区域。在暴露第二反铁磁层18Y时停止蚀刻。
在图10(4)中，至少第一反铁磁层19A和19B被形成在末端部分侧上。此后，除去抗蚀剂R3，并在磁场T4(在图中未示出)中执行第二处理，使得第一反铁磁层19A和19B施加偏磁场到第二自由磁层的端面上。
可根据图10相似地生产出第四实施方案示出的SVMR磁头D。在这种情况下，第一叠层SV2应至少为第一自由磁层16，非磁层45，受钉扎磁层44，和第二反铁磁层43，并且形成至少包括反平行耦合中间层17A和17B，软磁层18A和18B，和第一反磁层19A和19B的叠层。
本发明上述实施方案的SVMR磁头A，B，C和D可被用作再现磁头。通过安装在作为磁记录驱动器的硬盘驱动器中使用该磁头。
图11示出了复合型磁头30的整个结构，其中图4的SVMR磁头A被结合进去，作为一种实施例的硬盘驱动器的再现磁头连同磁记录的感应型磁头。并且示出了作为相对于复合型磁头30放置的磁记录介质的硬盘27。
SVMR磁头A被用于复合型磁头30中作为再现磁头31。主要由再现磁头31和记录磁头32组成的复合型磁头30为结合型，并且再现磁头31的再现上防护层22也作为记录磁头32的记录下电极(下磁芯)，并且磁头30具有背式结构，其中记录磁头32被附着在再现磁头31的背部。
换句话说，如图11所示，再现磁头31包括SVMR磁头A，其包括电极端子20A和20B。再现磁头31还包括再现下防护层28和再现上防护层22，它们被布置在SVMR磁头A的两侧。
上述磁记录磁头32包括磁记录线圈25，围绕记录线圈的有机绝缘层24，和被布置在有机绝缘层24两侧的记录下极22和记录上极26以及极间隙薄膜23。再现下防护层22也用作记录部分的记录下极。利用有机绝缘层24和介入在记录上极22和放置在其对面的记录上极26之间的极间隙薄膜23固定记录上极22。记录线圈25被埋进上述的有机绝缘层24。因此，再现磁头31和记录磁头32被完整地形成在复合型磁头30中。
接下来，根据上述复合型磁头30的生产流程将给出描述，该生产流程在图12中示出。
首先，在步骤S40中，形成再现下防护层28的薄膜。例如，再现下防护层28由Fe-N的基于氮化铁材料的薄膜做成。
在步骤S41中，形成再现下间隙薄膜。例如，再现下间隙薄膜由氧化铝(Al2O3)做成。
在步骤S42中，根据图9示出的方法形成图4示出的SVMR磁头A的叠层。
在步骤S43中，形成再现上间隙薄膜。例如，再现上间隙薄膜由氧化铝(Al2O3)做成。
在步骤S44中，形成再现上防护层22。例如，再现上防护层22由镍．铁(NiFe)做成。
在步骤S45中，形成记录间隙层。
在步骤S46中，形成记录线圈25。
在步骤S47中，形成上记录极26。
在步骤S48中，形成保护薄膜。
最后，将给出磁记录介质驱动器的简述，该驱动器具有安装在那里的本发明SVMR磁头。图13示出了磁记录介质驱动器的基本部分。磁记录介质驱动器60具有安装在那里的硬盘61，该硬盘作为磁记录介质以便被旋转。布置本发明的上述复合型磁头30以给定的漂浮量与硬盘61的表面相对，使得执行磁记录和再现操作。复合型磁头被固定在从臂123延伸出来的滑动一头122的前端。在定位磁头30过程中，可使用其为正常致动器和电磁微动致动器组合的两阶段致动(actua)。
已经详细描述出本发明的优选实施方案。本发明并不局限于特殊的实施方案，在不脱离权利要求中描述的本发明本质意义范围基础上，可进行变化和修改。
从详细描述中可以明白，根据本发明的SVMR磁头，由至少第一自由磁层，反平行耦合中间层，软磁层(或第二自由磁层)和第一反铁磁层形成的叠层被包括在末端部分侧上，使得第一自由磁层(和第二自由磁层)的末端部分侧可对外磁场不灵敏。因此，第一自由磁层(和第二自由磁层)被变成器件部分中的信号磁畴。因此，用于探测信号磁场Hsig的器件部分的边缘部分和末端部分的边缘部分是区别的，使得控制巴克豪森效应噪声的产生。此外，可增加处理精度。而且，由于通过使用硬的硬反铁磁层限制自由磁层的磁化方向，可显著控制漏磁场的产生。
因此，在使用本发明的SVMR磁头的情况下，自由磁层的磁化方向相对于来自磁记录介质的信号磁场Hsig旋转，使得SVMR器件的电阻值可线性变化。

Claims (9)

1.具有器件部分和提供在器件部分两端的末端部分的自旋阀磁电阻头，该自旋阀磁电阻头包括：
从一个末端部分形成到另一末端部分的第一自由磁层；以及
在所述第一自由磁层上的末端部分中的叠层，该叠层包括反平行耦合中间层，软磁层，和第一反铁磁层，反平行耦合中间层具有使接触反平行耦合中间层的磁层的前和后磁化取向基本反平行的功能，第一反铁磁层将基本垂直于要被检测的外磁场方向的偏磁场施加到软磁层上。
2.如权利要求1的自旋阀磁电阻头，其中：
反平行耦合中间层穿过器件部分从一个末端部分到另一末端部分形成；以及
从所述第一自由磁层的一侧以描述的顺序将非磁层，受钉扎磁层和第二反铁磁层提供在它的下面。
3.如权利要求1的自旋阀磁电阻头，其中：
反平行耦合中间层和软磁层穿过器件部分从一个末端部分到另一末端部分形成；
软磁层用作第二自由磁层；以及
从所述第一自由磁层的一侧以描述的顺序将非磁层，受钉扎磁层和第二反铁磁层提供在它的下面。
4.如权利要求1的自旋阀磁电阻头，其中：
反平行耦合中间层和软磁层从一个末端部分到另一末端部分形成；
软磁层用作第二磁层；以及
在器件部分中从第二自由磁层的一侧以描述的顺序将非磁层，受钉扎磁层和第二反铁磁层提供在它的上面。
5.如权利要求1的自旋阀磁电阻头，其中在器件部分中从所述第一自由磁层的一侧以描述的顺序将非磁层，受钉扎磁层和第二反铁磁层提供在它的上面。
6.如权利要求1至5的任一项的自旋阀磁电阻头，其中第一反铁磁层具有与软磁层或第二自由磁层的100至400Oe的交换耦合磁场。
7.如权利要求1至5的任一项的自旋阀磁电阻头，其中反平行耦合中间层包括钌。
8.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：
用于再现的磁头为自旋阀磁电阻头，其包括器件部分，提供在器件部分两端的末端部分，和叠层，该叠层包括从一个末端部分到形成另一末端部分的第一自由磁层、在第一自由磁层上末端部分中的反平行耦合中间层、软磁层、和第一反铁磁层，反平行耦合中间层具有使接触反平行耦合中间层的磁层的前和后磁化取向基本反平行的功能，第一反铁磁层将基本垂直于要被检测的外磁场方向的偏磁场施加到软磁层上。
9.包括磁记录介质和用于记录和再现的复合型磁头的磁记录介质驱动器，该复合型磁头相对于磁记录介质的表面，磁记录介质驱动器包括：
作为复合型磁头的再现磁头部分的自旋阀磁电阻头，该自旋阀磁电阻头包括器件部分，提供到器件部分两端的末端部分，和叠层，该叠层包括从一个末端部分形成到另一末端部分的第一自由磁层、在第一自由磁层上末端部分中的反平行耦合中间层、软磁层、和第一反铁磁层，反平行耦合中间层具有使接触反平行耦合中间层的磁层的前和后磁化取向基本反平行的功能，第一反铁磁层将基本垂直于要被检测的外磁场方向的偏磁场施加到软磁层上。
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