(57)【要約】【課題】底部シールド安定化磁気シード層を有するデータリーダを提供する。【解決手段】磁気シード層の上に自由磁化構造１３４および固定磁化構造１３０を有する磁気スタック１２２と、上部シールド１２６と反対側で磁気スタック１２２に隣接する底部シールド１２４とを備える。底部シールド１２４は、既定の磁気配向に対して設定された固定ピン磁化１２８を含む。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気シード層の上に自由磁化構造と、固定磁化構造とを備える磁気スタックと、
上部シールドと反対側で前記磁気スタックに接触して隣接する底部シールドとを備え、前記底部シールドは、既定の磁気配向に対して設定された固定ピン磁化を備える、
装置。
【請求項２】
前記磁気スタックの前記固定磁化構造が、合成反強磁性体（ＳＡＦ）を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
反強磁性体（ＡＦＭ）が、前記磁気スタックの前記磁気シードと前記固定磁化構造との間に配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
前記固定ピン磁化が、前記底部シールド内の合成反強磁性体（ＳＡＦ）によって設定される、請求項１に記載の装置。
【請求項５】
反強磁性体（ＡＦＭ）が、前記底部シールド内の前記ＳＡＦとシールドシード層との間に配置される、請求項４に記載の装置。
【請求項６】
前記シールドシード層が、前記既定の磁気配向に対応する既定のテクスチャを有する、請求項５に記載の装置。
【請求項７】
前記底部シールドの空気軸受面（ＡＢＳ）での幅が、前記磁気スタックの平均幅よりも広い、請求項１に記載の装置。
【請求項８】
前記既定の磁気配向が、空気軸受面（ＡＢＳ）に平行である、請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記磁気スタックが、サイドシールドの間に配置される、請求項１に記載の装置。
【請求項１０】
前記各サイドシールドが、絶縁層によって、前記磁気スタックから離間する、請求項９に記載の装置。
【請求項１１】
各絶縁層が、前記底部シールドから前記サイドシールドを離間するように、連続的に延在する、請求項１０に記載の装置。
【請求項１２】
各サイドシールドが、前記磁気スタックの前記自由磁化構造から前記上部シールドまで連続的に延在する、請求項９に記載の装置。
【請求項１３】
磁気シード層の上に自由磁化構造と、固定磁化構造とを備える磁気スタックと、
上部シールドと反対側で前記磁気スタックに接触して隣接し、結合された底部シールドとを備え、前記底部シールドは、既定の磁気配向に対して設定された固定ピン磁化を備える、
データリーダー。
【請求項１４】
前記底部シールドが、前記磁気スタックの前記磁気シード層に結合される、請求項１３に記載のデータリーダー。
【請求項１５】
前記既定の磁気配向が、前記磁気スタックの前記固定磁化構造の固定磁化配向に一致する、請求項１３に記載のデータリーダー。
【請求項１６】
前記磁気スタックの前記磁気シードが、前記底部層の第１の強磁性層に接触し、前記第１の強磁性層が、合成反強磁性体（ＳＡＦ）の一部として非磁性スペーサ層によって、第２の強磁性層から離間する、請求項１３に記載のデータリーダー。
【請求項１７】
磁気シード層の上に自由磁化構造と、固定磁化構造とを備える磁気スタックを成形することと、
前記磁気スタックを上部シールドの反対側の底部シールドに接触させることと、を含み、
前記底部シールドが、既定の磁気配向に対して設定された固定ピン磁化を備える、
方法。
【請求項１８】
前記磁気スタックが、第１のアニーリング作業だけを受ける、請求項１７に記載の方法。
【請求項１９】
前記既定の磁気配向が、前記第１のアニーリング作業の後に、前記底部シールドおよび磁気スタック上で実施される第２のアニーリング作業によって提供される、請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記第１および第２のアニーリング作業は、前記固定ピン磁化を、異なる直交配向に構成する、請求項１９に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は概して、少なくとも回転式データ記憶媒体からデータビットを読み取ることができるトランスデューシング素子に関する。
【発明の概要】
【０００２】
いくつかの実施形態に従い、磁気スタックは、磁気シード層の上に自由および固定磁化構造を有してもよい。底部シールドは、上部シールドと反対側に磁気スタックに隣接して接触して位置決めされてもよく、底部シールドは、既定の磁気配向に対する固定ピン磁化設定を有する。
【図面の簡単な説明】
【０００３】
【図１】いくつかの実施形態に従い、構成され、操作される、データ記憶装置の例示的部分の平面ブロック図である。
【図２】図１のデータ記憶装置において使用することができる例示的なトランスデューシング素子の一部の断面ブロック図を示す。
【図３】多様な実施形態に従い構築された例示的なデータリーダーの一部の空気軸受視野のブロック図を示す。
【図４】いくつかの実施形態に従い構成された例示的なトランスデューシング素子の空気軸受部分のブロック図を示す。
【図５Ａ】多様な実施形態に従い実行される例示的なデータリーダー製造過程を図示するフローチャートである。
【図５Ｂ】多様な実施形態に従い実行される例示的なデータリーダー製造過程を図示する断面ブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【０００４】
フォームファクタが削減されたデータ記憶装置内でデータアクセスが高速化され、データ容量が増大したために、データトランスデューシング構成要素は微細規模で成形されている。データ読取素子における磁気層およびシールドが小型化されたことで、磁気性能を低下させる可能性があるノイズの生成を招きかねない。シールドおよびデータ感知層の別々の磁気作用を維持しながら、磁性積層の物理的寸法の削減をさらに重視したため、磁気的安定性が不安定になり、信頼性が高いデータの読み取りが危うくなっている。このため、業界は引き続き、作用中に生成されるノイズを抑制して、磁気的に安定する物理的にさらに小さいデータ読み取り積層を求めている。
【０００５】
したがって、データリーダーは、磁気シード層の上に自由および固定磁化構造を有する磁気スタックを少なくとも備えて構成されてもよく、底部シールドは、上部シールドの反対側で磁気スタックに接触して隣接し、底部シールドは、既定の磁気配向に対する固定ピン磁化設定で構成される。固定ピン磁化を調整する能力によって、磁気スタックの磁気シードの安定化が可能になる。このような安定化は、浮遊磁場がノイズを生成し、自由磁化構造作用に影響する可能性が少なくなるので、最適化された磁気スタックの性能につなげることができる。
【０００６】
調整された底部シールドおよび安定化された磁気シード層は、無限の多様なデータ記憶環境において利用されてもよいが、図１は、いくつかの実施形態に従い構成された例示的なデータ記憶装置１００の環境の平面ブロック図を示す。限定または要件ではないが、データ記憶装置１００は、記憶されたデータビット１０８が既定のデータトラック１００上に位置する、磁気記憶媒体１０６上の多様な場所にわたってトランスデューシングヘッド１０４を位置決めすることができる作動組立部１０２を有する。各データトラック１１０は、媒体１０６の記憶容量を決定する面密度に対応する幅１１２を備えて構成されてもよい。
【０００７】
記憶媒体１０６の運動は、作動組立部１０２のスライダ部分１１６が、媒体１０６の既定の部分にわたって、トランスデューシングヘッド１０４を含む、ヘッドジンバル部（ＨＧＡ）１１８を位置決めするために進む空気軸受面（ＡＢＳ）を生じるように使用中に回転する、１つ以上のスピンドルモータ１１４への付設を通じて促進することができる。トランスデューシングヘッド１０４は、記憶媒体１０６の選択されたデータトラック１１０をそれぞれ、プログラム、そこからデータを読み取るように動作する、磁気ライター、磁気的に応答するリーダー、および磁気シールド等、１つ以上のトランスデューシング素子を備えて構成することができる。このように、作動組立部１０２の制御された運動とは、データを書き込む、読み取る、書き換えるために、記憶媒体表面上に定義されたデータトラック１１０とトランスデューサを整合することである。
【０００８】
図２は、図１のデータ記憶装置１００において使用することができる例示的なトランスデューシング素子１２０の断面ブロック図を示す。トランスデューシング素子１２０は、ＡＢＳ上の底部磁気シールド１２４と上部磁気シールド１２６との間に配置された磁気スタック１２２を有する。磁気スタック１２２は、磁気的自由構造１３４からは非磁性障壁層１３２の反対側にある固定磁化基準構造１３０に接する固定磁化ピン層１２８の存在に起因して、スピンバルブとして特徴づけることができ、構造１３０および１３４は各々、可能性として単一層、ならびに磁性副層および非磁性副層の積層である。非磁性障壁層１３２は、ＭｇＯおよびアルミナのような酸化障壁として成形されてもよく、または代替として、ＣｕまたはＡｇ等、非磁性材料のスペーサ層として構築されてもよい。
【０００９】
基準構造１３０がピン層１２８との結合に起因して固定磁化を維持する一方、自由構造１３４が外部のデータビットに応答するので、外部のデータビットを論理状態として読み取ることができる。多様な調整された構成を通じて、磁気シード１３６は、ピン層１２８内に、既定の結晶粒成長、および異方性等の磁気特性を提供するように、スタック１２２の反対側に位置付けることができる。スピンバルブ磁気スタック１２２の構築は、物理的なシールドからシールドまでのスペーシング１３８、Ｐ５０測定を判定するために使用される磁気シールドからシールドまでのスペーシング１４０、および磁気スタック１２２および可能なデータトラック解像度の磁気範囲を決定する自由構造の厚さ１４２を有することができる。
【００１０】
磁気スタック１２２は、示されるように、磁気シールドとして機能し、トランスデューシング素子１２０の有効な磁気シールドからシールドまでのスペーシング１４０を削減することができる、磁気シード１３６を備えて構成されてもよい。しかしながら、磁気シード１３６を含めると、浮遊磁場が磁気シード１３６の磁化を想定外に変位させるので、磁気的不安定を誘発する場合があり、データビットが高密度に集積され、浮遊磁場が広がり相対的に強い可能性があるデータ記憶環境においては、問題となり得る。磁気シード１３６の想定外の磁区の移動、およびその結果、浮遊磁場が存在するために磁気スタック１２２性能を低下させ得るノイズによって、トランスデューシング素子１２０の磁気シールドからシールドまでのスペーシング１４０に追加することなく、磁気シード１３６を安定させる能力が重視された。このため、底部シールド１２４は、浮遊磁場に対する磁気シード１３６の感度を抑制することによって、磁気シード１３６を安定させ、磁気スタック１２２の磁気作用を最適化させるように構成することができる。
【００１１】
「スタック」という用語は、本開示において、磁気の読み取りが可能である、磁性物質および非磁性物質から構築された、１つ以上の垂直方向および水平方向に整合された層とすることができる、非限定用語であることに注意されたい。本明細書を通じて、「スタック」という用語は、外部のデータビットに応答するように構築される構成要素を意味すると理解される。例えば、磁気スタックは、複数のデータビット間を区別することができるデータリーダーであってもよいが、決して制限ではない。
【００１２】
図３は概して、そのような構成を備える例示的なデータリーダー１５０の空気軸受視野ブロック図を図示する。示されるように、データリーダー１５０は、側部サイドシールド１５４の間、および垂直方向に底部１５６と上部１５８のシールドの間に配置された磁気スタック１５２を有する。底部シールド１５６は、単一の強磁性層、または反強磁性体（ＡＦＭ）１６２によって固定される、磁性副層および非磁性副層の積層であってもよい、固定磁化構造１６０を有する。ＡＦＭ１６２および固定磁化構造１６０によって提供される固定磁化は、磁気スタック１５２の部分を安定させることができ、磁気スタックの基準構造の厚さを削減することができるので、削減されたシールドからシールドまでのスペーシングを可能にすることができる。
【００１３】
ＡＦＭ層１６２の調整された厚さ１６６は、固定磁化構造１６０および磁気スタック１５２の両方を安定させる一方、浮遊磁場を遮断するためのシールド機能を維持する底部シールド１５６のために固定磁化を提供することができる。多様な実施形態を通じて、ＡＦＭ層１６２は、磁気スタック１５２の外部のデータビットを正確に感知する能力と干渉することなく、底部シールド１５６および固定磁化構造１６０の磁化を設定するために、既定の磁気強度および配向を提供するように材料および飽和保持力に対してさらに調整することができる。
【００１４】
図４は、接触隣接物を介して磁気スタック１８８の磁気シード１８６を安定させる底部シールド１８４内の固定シールド磁化１８２を生成するために、多様な実施形態に従い構築された例示的なトランスデューシング素子１８０の一部の空気軸受視野のブロック図を示す。多様な実施形態は、ＡＦＭ１９２、第１および第２の強磁性ＳＡＦ層１９４、および自由層１９６等、磁気スタック１８８の他の部分を安定させるために、固定シールド磁化１８２の強度および配向を調整するように固定磁化構造１９０を構成してもよい。このような固定磁化１８２の調整は、ＡＢＳでの幅２０２を平均２０４および最大２０８のスタック幅より大きくして、非磁性スペーサ層２００によって離間された強磁性ＳＡＦ層１９８を含む、固定磁化構造１９０の寸法を決定することによって実施されてもよい。
【００１５】
磁気シード１８６と合成反強磁性（ＳＡＦ）固定磁化構造１９０の接触によって提供された交換結合は、強磁性交換結合が、磁気シード１８６内の磁区の移動を制限する一方、固定磁化構造１９０内に存在するＲＫＫＹ結合が底部シールド１８４内の磁区の移動を制限するので、底部シールド１８４のために単純で効率的な固定磁化１８２の生成を可能にすることができる。固定磁化１８２、より広い幅２０２、および積層構造にも関わらず、底部シールド１８４は、高い面データビット密度にも関わらず削減されたシールドからシールドまでのスペーシング２１０でシングルデータビットが感知されることを可能にする、自由層１９６の磁気範囲を定義するように、磁気スタック１８６の対向する側部に位置決めされたサイドシールド２０８と連携して動作することができる。
【００１６】
底部シールド１８４の固定磁化１８２を強度および配向に合わせて調整する能力は、多種多様なデータ記憶環境に対するトランスデューシング素子１８０の最適化を可能にする、広範な磁気スタック１８８シールドを提供することができる。例えば、底部シールド１８４は、示されるように、ＡＢＳおよびＺ軸に平行である固定磁化１８２を備えて構成することができ、自由層１９６の感度を低下させることなく、有効なシールド特性を提供することができる。いくつかの実施形態において、直交、またはＺ軸に対して約＋／−１０〜８０°の角度等の斜めに固定された磁化配向は、磁気スタック１８８のバイアス磁化を提供しながら、磁気シード１８６の安定性を調整するために利用することができる。
【００１７】
そのような固定磁化の調整は、任意の時点で、製造ステップの任意の組み合わせで発生することができる一方、図５Ａおよび５Ｂはそれぞれ、いくつかの実施形態に従い実行される例示的なデータリーダー製造過程２２０を図示する。図５Ａに示される実施形態において、ステップ２２２は、共に単一の底部シールド積層として機能することができる、シールド層およびＳＡＦ構造を蒸着することによって開始する。図５Ｂの例示的な薄膜積層２４２は、ステップ２２２に対応し、シールド層２６２が、ベースコート２６４の上に、ＳＡＦ積層２６８を含む絶縁層２６６と、シールド層２６２上部の側部絶縁層２６６にわたって連続的に広がる停止層２７０との間にどのように形成することができるかを示す。
【００１８】
図５Ａのステップ２２４は、図５Ｂの薄膜積層２４４によって示されるように、ＡＢＳで底部シールドと同じ幅であるようにＳＡＦ構造を形成するように進み、パターン２７２が停止層２７０の上のシールド層２６２と整合する。パターン２７２の位置決めによって、図５Ａのステップ２２６は、停止層２７０およびＳＡＦ構造２６８が、底部シールドと同じ寸法であるようにスライス加工することが可能になり、ＳＡＦ構造２６８が底部シールド内へさらに均一に組み入れられることを可能にすることができる。ステップ２２６の多様な実施形態はさらに、第１の絶縁層２６６と縦方向に整合する第２の絶縁層２７４によって、ＳＡＦ構造および停止層２７０の除去部分をＳＡＦ構造と置換する。
【００１９】
過程２２０は次いで、薄膜積層２４８によって示されるように、ステップ２２８において、パターン２７２の周囲に停止層２７６および絶縁体材料２７８を埋め戻す。示されるように、パターン２７２の周囲に材料を埋め戻すことによって、ノックオフパターン除去の代わりに、ステップ２３０で、リフトオフプロセスを実施することを可能にすることができる。このようなリフトオフプロセスは、ノックオフプロセスよりも少ないトポグラフィを用いてさらに簡単にすることができ、制御された化学機械的研磨（ＣＭＰ）が、アルミナよりも低い研磨速度、およびその下に塗布された絶縁材料を含まず、かつＳＡＦ構造を損傷することなく、円滑なＳＡＦ表面を保証するに十分長い期間等、既定のパラメータで実施されることを可能にすることができる。既定のパラメータは、１２ｎｍ結晶粒未満等、既定の寸法の結晶粒になる磁気スタックの結晶粒成長を提供するために、多様な実施形態に従い調整することができる。
【００２０】
既定のテクスチャを有するＳＡＦ構造２６８およびシールド層２６２によって、ステップ２３２は、図４の磁化等、それぞれの磁気構造２６２および２６８内の磁化配向を設定するアニーリング作業を実施してもよい。ステップ２３２のアニーリング作業は、既定の結晶粒寸法を提供するように、ＳＡＦ２６８表面の粗度を最適化するように行うことができる。ステップ２３４は、続いて、磁気スタックの予備エッチング作業中に停止層２７０をエッチングすることができ、これは、図５Ｂの薄膜積層２５４に対応する。ステップ２３４は、磁気スタック上のアニーリング作業と連携して、または独立して実施されてもよい。シールド層２６２に適用され、ＡＢＳに平行および直交する底部シールドの固定磁化配向を順次回転させてもよい、複数のアニーリング作業は、図４に図示されるようにＡＢＳに平行な配向等、既定の固定磁化配向が達成されるように計画することができる。
【００２１】
多様なリトグラフィおよびアニーリング作業を通じてＳＡＦ２６８およびシールド層２６２を成形し、調整することは、図２のスピンバルブスタック１２２のような磁気スタック積層２８０、および準備されたＳＡＦ表面の上の上部磁気シールド２８２をそれぞれ蒸着し、成形する、ステップ２３６および２３８を通じて実現される。薄膜積層２５８は概して、このようなステップが、シールド層２６２に隣接し、その中に含まれるＳＡＦ２６８によって提供されるバイアス磁化を通じて安定化されるデータトランスデューシング素子をどのように生成することができるかを示す。過程２２０の多様なステップは、要件または限定ではない。例えば、ステップ２３６の磁気スタックの蒸着および成形の後に、ＳＡＦ２６８および磁気スタック２８０の部分の固定磁化配向を設定するために、追加のアニーリング作業が実施されてもよい。
【００２２】
底部シールドが既定の固定磁化強度および配向を有するように調整された設計および構築を通じて、磁気スタックの磁気作用を安定させることができる。アニーリング作業によって提供される多様な磁気配向を用いて固定磁化を備える底部シールドを構成する能力は、磁気スタックの磁気シールドおよびバイアスの幅広い適用を可能にすることができる。さらに、底部シールドの固定磁化構造の調整された寸法、材料、および位置によって達成される多種多様な磁気強度によって、磁気スタックの磁気シード部分からの磁気ノイズが抑制されるので、磁気スタックが、データビット密度の高いデータ記憶環境に対して高い信頼性で応答することを可能にする。
【００２３】
本明細書の実施形態は、磁気感知に関するが、上述の技術は、データ書き込みを含む、任意の数の他の用途に容易に利用できることが明らかであろう。本開示の多様な実施形態の多数の特徴は、多様な実施形態の構造および機能の詳細とともに上述したが、この詳細説明は例示に過ぎず、詳細部分、特に本技術の原則内の部分の構造および配置に関して、添付の請求項によって表現される用語の広義の一般的意味によって示される限り、変更を行ってもよいことを理解されたい。例えば、特定の要素は、本開示の精神および範囲を逸脱することなく、特定の用途に応じて変動してもよい。
【符号の説明】
【００２４】
１００，１１０  データ記憶装置、１０２  作動組立部、１０４  トランスデューサヘッド、１０６  磁気記憶媒体、１０８  データビット、１２０  トランスデューシング素子、１２２  磁気スタック、１２４  底部磁気シールド、１２６  上部磁気シールド、１２８  固定磁化ピン層、１３０  固定磁化基準構造、１３４  磁気的自由構造。
【図１】
2014182868.tif 000003
【図２】
2014182868.tif 000004
【図３】
2014182868.tif 000005
【図４】
2014182868.tif 000006
【図５Ａ】
2014182868.tif 000007
【図５Ｂ】
2014182868.tif 000008
【手続補正書】
【提出日】平成26年5月13日(2014.5.13)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気シード層の上に自由磁化構造と、固定磁化構造とを備える磁気スタックと、
上部シールドと反対側で前記磁気スタックに接触して隣接する底部シールドとを備え、前記底部シールドは、既定の磁気配向に対して設定された固定ピン磁化を備える、
装置。
【請求項２】
前記磁気スタックの前記固定磁化構造が、合成反強磁性体（ＳＡＦ）を備える、請求項１に記載の装置。
【請求項３】
反強磁性体（ＡＦＭ）が、前記磁気スタックの前記磁気シードと前記固定磁化構造との間に配置される、請求項２に記載の装置。
【請求項４】
磁気シード層の上に自由磁化構造と、固定磁化構造とを備える磁気スタックと、
上部シールドと反対側で前記磁気スタックに接触して隣接し、結合された底部シールドとを備え、
前記底部シールドは、既定の磁気配向に対して設定された固定ピン磁化を備える、データリーダー。
【請求項５】
磁気シード層の上に自由磁化構造と、固定磁化構造とを備える磁気スタックを成形することと、
前記磁気スタックを上部シールドの反対側の底部シールドに接触させることとを含み、
前記底部シールドが、既定の磁気配向に対して設定された固定ピン磁化を備える、
方法。