(57)【要約】【課題】読取器センサ積層体を提供する。【解決手段】読取器センサは、センサ積層体を含む。読取器センサ積層体は、ＡＦＭ層と、ピンド安定化層と、ピンド層とを備える。ピンド安定化層は、ピンド層よりもＡＦＭ層に近い位置に設けられている。読取器センサ積層体は、ピンド安定化層とピンド層との間に設けられ、ピンド安定化層およびピンド層と当接する非磁性スペーサ層をさらに備える。ピンド安定化層とピンド層との間の磁気結合は、ピンド安定化層とＡＦＭ層との間の磁気結合の５０％以下である。【選択図】図１
2016062638.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
読取器センサ積層体であって、
ＡＦＭ層と、
ピンド安定化層と、
ピンド層とを備え、
前記ピンド安定化層は、前記ピンド層よりも前記ＡＦＭ層に近い位置に設けられ、
前記ピンド安定化層と前記ピンド層との間に設けられ、前記ピンド安定化層および前記ピンド層と当接する非磁性スペーサ層と、
基準層とを備え、
前記ピンド安定化層と前記ピンド層との間の磁気結合は、前記ピンド安定化層と前記ＡＦＭ層との間の磁気結合の５０％以下である、読取器センサ積層体。
【請求項２】
前記ピンド安定化層と前記ピンド層との間の磁気結合は、前記ピンド安定化層と前記ＡＦＭ層との間の磁気結合の３５％以下である、請求項１に記載の読取器センサ積層体。
【請求項３】
前記ピンド安定化層は、前記ＡＦＭ層に隣接かつ当接している、請求項１に記載の読取器センサ積層体。
【請求項４】
前記非磁性スペーサは、ＲＫＫＹ結合を可能にする、請求項１に記載の読取器センサ積層体。
【請求項５】
前記非磁性スペーサは、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、またはＴａを含む、請求項１に記載の読取器センサ積層体。
【請求項６】
前記ピンド安定化層は、２ｎｍ以下の厚さを有する、請求項１に記載の読取器センサ積層体。
【請求項７】
前記ピンド安定化層は、０．５〜１．５ｎｍの範囲の厚さを有する、請求項１に記載の読取器センサ積層体。
【請求項８】
前記ピンド安定化層は、１ｎｍ以下の厚さを有する、請求項１に記載の読取器センサ積層体。
【請求項９】
前記ＡＦＭ層とピンド安定化層とは、凹設される、請求項１に記載の読取器センサ積層体。
【請求項１０】
読取器センサ積層体であって、
ＡＦＭ層と、
２ｎｍ以下の厚さを有するピンド安定化層と、
ピンド層とを備え、
前記ピンド安定化層は、前記ピンド層よりも前記ＡＦＭ層に近い位置に設けられ、
前記ピンド安定化層と前記ピンド層との間に設けられ、前記ピンド安定化層および前記ピンド層と当接する非磁性スペーサ層を備え、
前記スペーサ層は、前記ピンド安定化層と前記ピンド層との間に０．１５ｅｒｇ／ｃｍ２の磁気結合を形成する、読取器センサ積層体。
【請求項１１】
前記ピンド安定化層は、前記ＡＦＭ層に隣接かつ当接している、請求項１０に記載の読取器センサ積層体。
【請求項１２】
前記非磁性スペーサは、ＲＫＫＹ結合特性を有する、請求項１０に記載の読取器センサ積層体。
【請求項１３】
前記スペーサは、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、またはＴａを含む、請求項１０に記載の読取器センサ積層体。
【請求項１４】
前記ピンド安定化層は、１．５ｎｍ以下の厚さを有する、請求項１０に記載の読取器センサ積層体。
【請求項１５】
前記ピンド安定化層は、０．５〜１．５ｎｍの範囲の厚さを有する、請求項１０に記載の読取器センサ積層体。
【請求項１６】
前記ピンド安定化層は、１ｎｍ以下の厚さを有する、請求項１０に記載の読取器センサ積層体。
【請求項１７】
読取器センサ積層体であって、
ＡＦＭ層と、
ピンド安定化層と、
ピンド層とを備え、
前記ピンド安定化層は、前記ＡＦＭ層と前記ピンド層との間に設けられ、
前記ピンド安定化層と前記ピンド層との間に設けられ、前記ピンド安定化層および前記ピンド層と当接する非磁性スペーサ層を備え、
前記ピンド安定化層は、１．５ｎｍ以下の厚さを有する、読取器センサ積層体。
【請求項１８】
前記ピンド安定化層は、１ｎｍ以下の厚さを有する、請求項１７に記載の読取器センサ積層体。
【請求項１９】
前記非磁性スペーサは、ＲＫＫＹ結合を可能にする、請求項１７に記載の読取器センサ積層体。
【請求項２０】
前記スペーサは、Ｒｕ、Ｉｒ、またはＲｈを含む、請求項１９の読取器センサ積層体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
磁気データ記憶および再生システムにおいて、磁気読取／書込ヘッドは、磁気ディスク上に記憶された磁気的に符号化された情報を再生するための磁気抵抗（ＭＲ）センサを備えた読取部を含む。ディスクの表面からの磁束は、ＭＲセンサの検知層の磁化ベクトルを回転させ、その結果、ＭＲセンサの電気抵抗を変化させる。ＭＲセンサの電気抵抗の変化は、ＭＲセンサに電流を流して、ＭＲセンサの両端の電圧を測定することによって検出されることができる。その後、外部回路は、電圧情報を適切な形式に変換し、その情報を用いて、ディスク上に符号化された情報を回復する。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００２】
概要
本明細書に記載の１つの特定の実現例の読取器センサ積層体は、ＡＦＭ層と、ピンド安定化層と、ピンド層とを備え、ピンド安定化層は、ピンド層よりもＡＦＭ層に近い位置に設けられ、ピンド安定化層とピンド層との間に設けられ、ピンド安定化層およびピンド層と当接する非磁性スペーサ層と、基準層とを備える。ピンド安定化層とピンド層との間の磁気結合は、ピンド安定化層とＡＦＭ層との間の磁気結合の５０％以下である。
【０００３】
別の特定の実現例の読取器センサ積層体は、ＡＦＭ層と、２ｎｍ以下の厚さを有するピンド安定化層と、ピンド層とを備え、ピンド安定化層は、ピンド層よりもＡＦＭ層に近い位置に設けられ、ピンド安定化層とピンド層との間に設けられ、ピンド安定化層およびピンド層と当接する非磁性スペーサ層を備える。スペーサ層は、ピンド安定化層とピンド層との間に０．１５ｅｒｇ／ｃｍ２の磁気結合を形成する。
【０００４】
さらに別の特定の実現例の読取器センサ積層体は、ＡＦＭ層と、ピンド安定化層と、ピンド層とを備え、ピンド安定化層は、ＡＦＭ層とピンド層との間に設けられ、ピンド安定化層とピンド層との間に設けられ、ピンド安定化層およびピンド層と当接する非磁性スペーサ層を備える。ピンド安定化層は、１．５ｎｍ以下の厚さを有する。
【０００５】
この概要は、以下の詳細な説明にさらに記載される思想の一部を簡略した形で紹介するために提供される。この概要は、請求される主題の本質的な特徴を特定する意図をしておらず、特許請求される主題の範囲を決定または制限する意図もしていない。これらの特徴および利点およびさまざまな他の特徴および利点は、以下の詳細な説明から明らかになるであろう。
【０００６】
記載された技術は、添付の図面に関連して理解されるまさまざまな実現例を説明する以下の詳細な説明から最もよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】本明細書に開示されたセンサ構造を有する読取器を用いた例示的な記録装置を示す斜視図である。
【図２Ａ】例示的な読取器センサ構造の空気軸受面（ＡＢＳ）を示す概略図である。
【図２Ｂ】例示的な読取器センサ構造のＡＢＳと直交する断面を示す概略図である。
【図３】別の例示的な読取器センサ構造のＡＢＳと直交する断面を示す概略図である。
【図４Ａ】例示的な読取器センサ構造のＡＢＳを示す代替的な概略図である。
【図４Ｂ】例示的な読取器センサ構造のＡＢＳを示す別の代替的な概略図である。
【図５】例示的な読取器センサ構造を形成する方法の一例を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
高密度のデータおよび磁気媒体からデータを読取る高感度センサに対する需要が高まっている。巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）センサが、一般的に、３つの磁気層から構成される。３つの磁気層のうち、１つの軟質磁石からなる層が、銅などからなる薄い導電性のある非磁性スペーサ層によって他の磁性層から離間されている。トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）センサが、ＧＭＲの拡張である。ＴＭＲセンサにおいて、電子が薄い絶縁性トンネル障壁を越えて層に対して垂直に移動する。
【０００９】
一般的に、これらの磁気抵抗（ＭＲ）センサには、第１磁性層の回転を防止するために、反強磁性材料（ＡＦＭ）層（しばしば「ピン止め層」とも呼ばれる）は、第１磁性層に隣接して配置される。この性質を示すＡＦＭ材料は、「ピン止め材」と呼ばれる。第１層は、その回転がＡＦＭ層により抑制されるため、「ピンド層」（ＰＬ層）と呼ばれている。軟磁性層は、外部磁界に応じて自由に回転するため、「自由層」（ＦＬ）と呼ばれている。ＰＬ層と第３磁性層、すなわち基準層（ＲＬ）との間の結合スペーサ層は、それらの間に反強磁性結合（たとえば、ＲＫＫＹ結合）を形成し、よって、合成反強磁性（ＳＡＦ）構造を形成する。ＭＲセンサは、他の層（たとえば、非磁性層）を含むことができる。
【００１０】
ドメイン壁の移動が電気的なノイズを引起し、データの回復を困難にするため、ＭＲセンサを適切に動作させるために、好ましくは、エッジドメインの形成に対してセンサを安定化させる。安定化を達成するための一般的な方法としては、永久磁石をジャンクションに当接する設計である。この方法において、高保磁力を有する永久磁石（すなわち、硬質磁石）は、センサの各端部に配置される。永久磁石からの磁場は、センサを安定化し、エッジ領域の形成を防止するとともに、適切なバイアスを提供する。自由層のバイアスを提供する別の一般的な方法としては、永久磁石の代わりに、安定化された軟磁性層を使用することである。ＡＦＭの使用は、ＳＡＦ構造の一貫性および予測可能な方向性を可能にする。さらに、ＡＦＭ層によって安定化されたＳＡＦ構造の使用は、ＭＲセンサを用いた読取器に高振幅の線形応答を与えることができる。
【００１１】
ＭＲセンサの動作中に、個々のＡＦＭ粒子は、その磁化配向を「反転」する可能性があり、その結果、読取器の安定性を低下し、読取器の誤差を引起す可能性がある。センサの極性が維持される限り、ＡＦＭ粒子の反転効果を低減することによってＡＦＭ／ＰＬ界面における交換結合を低減すると、読取器の安定性を高めることができる。ＡＦＭ／ＰＬ界面における結合の低減は、ＡＦＭ誘発不安定性およびＡＦＭ層に本来的に存在する磁気分散効果に対する読取器の感度を低下する。しかしながら、高温設定アニール処理中に、ＡＦＭ粒子の整列は、界面交換に依存する。堆積された後、ＡＦＭ層における個々の粒子は、薄膜の面内にランダムに配向される。アニール処理中に、ＡＦＭ粒子は、処理中に印加された外部磁界に応じて、隣接ＰＬ層によって与えられたトルクによって磁気的に配向される。しかしながら、ＡＦＭ層とＰＬ層との間の交換が弱くなると、粒子を配向するためのエネルギー障壁を増加し、その結果、ＡＦＭの高分散を引起す。ＡＦＭの高分散は、ＳＡＦ／ＡＦＭの不安定性を誘発し、特定の場合に、反対の極性を有する部分をもたらす可能性がある。
【００１２】
本明細書に開示された例示的なセンサ組立体は、ＳＡＦ構造に弱い結合を提供しつつ、優れたＡＦＭ粒子の設定を組合わせたセンサ積層体設計を提供する。ＳＡＦ構造との結合の強さは、制御可能であり、所望の（たとえば、最適の）センサ動作点を達成するように調整されることができる。このセンサ積層体の設計は、ＡＦＭ誘起の不安定性（たとえば、粒子の磁化向きの反転）に対する感受性を低下することに加えて、これらの発生率を低減し、その後の熱アニールに対するピン止め安定性を向上させる。
【００１３】
具体的には、センサ組立体は、ＡＦＭ層に隣接しかつ結合されたピンド安定化層およびピンド安定化層とＰＬ層との間に設けられた非磁性スペーサを有する読取器「積層体」を含む。スペーサは、ピンド安定化層とＰＬ層との間の結合を制御する。また、スペーサは、ＡＦＭ層とＰＬ層との間の有効結合を低減するためのメカニズムを提供し、ひいてはＡＦＭ層からＰＬ層へ不安定性を転嫁する可能性、結果的にはＡＦＭ層からＰＬ層に不安定性を転嫁する可能性を低減する。
【００１４】
留意すべきことは、ピンド安定化層を有しない構造において、通常、磁化を固定するＡＦＭ層に直接隣接する層を「ピンド層」またはＰＬ層と呼ぶことである。しかしながら、本開示において、ＳＡＦ構造のうち、ＡＦＭに最も近い磁性層は、（ピンド安定化層を介して）ＡＦＭ層に弱く結合されていることにも関わらず、「ピンド層」またはＰＬ層と呼ばれる。
【００１５】
以下の説明は、添付の図面を参照して行われる。添付の図面は、本明細書の一部を構成する。添付の図面において、少なくとも１つの具体的な実現例は、例示として示される。以下の説明は、追加の具体的な実現例を提供する。理解すべきことは、他の実現例も考えられ、本開示の範囲または精神から逸脱することなく実施できることである。したがって、以下の詳細な説明は、限定的な意味で解釈されるべきではない。このように、本開示は限定されておらず、本開示のさまざまな局面に対する理解は、以下に提供される実施例に対する検討を通じて得られるであろう。
【００１６】
図１は、本明細書に開示されたセンサ構造を有する読取器を使用した例示記録装置１００（たとえば、ディスクドライブ組立体１００）を示す斜視図である。記録装置１００は、動作中にディスクの中心軸または回転軸１０４を中心に回転するディスク１０２を含む。ディスク１０２は、内径１０６と外径１０８とを含む。内径１０６と外径１０８との間に、円形の破線によって示された複数の同心データトラック１１０が位置している。データトラック１１０は、実質的に円形であり、規則的に離間されたパターン化ビット１１２から構成される。これらのパターン化ビット１１２は、ディスク１０２上で点または楕円として示される。しかしながら、理解すべきことは、記載された技術は、パターン化された磁気媒体および離散トラック（ＤＴ）媒体などの他の種類の記憶媒体と共に使用されてもよいことである。
【００１７】
情報は、ディスク１０２上の異なるデータトラック１１０のビット１１２に書込むことができ、そこから読取ることができる。変換器ヘッド１２４は、アクチュエータ回転軸１２２に対してアクチュエータ組立体１２０の遠位端に取付けられている。ディスク動作中に、変換器ヘッド１２４は、ディスク１０２表面の上方に近接して浮上する。シーク動作中に、アクチュエータ組立体１２０は、ディスク１０２に隣接して配置されたアクチュエータ回転軸１２２を中心に回転する。シーク動作により、変換器ヘッド１２４は、データトラック１１０の目標データトラックの上方に位置付けられる。
【００１８】
分解図１４０は、変換器ヘッド１２４の一部の拡大図を示している。分解図において、読取器センサ１５０を示す概略ブロック図は、読取器センサ１５０の空気軸受面（ＡＢＳ）を示している。すなわち、分解図１４０は、ディスクドライブ組立体１００が使用中に、ディスク１０２のＡＢＳに面する変換器ヘッド１２４の一部を示している。よって、分解図１４０に示した読取器センサ１５０は、変換器ヘッド１２４に動作可能に取付けられるときに、軸（たとえばＺ軸）を中心に約１８０度回転されることができる。留意すべきことは、分解図１４０に示された読取器センサ１５０は、必ずしも正確な寸法および／またはすべての要素を有するように示されておらず、むしろ、本開示に関連する読取器センサ１５０の適切な特徴が示されている。
【００１９】
図示された実現例において、読取器センサ１５０は、上部シールド構造１５２と、下部シールド１５４と、読取器センサ１５０のダウントラック方向に沿って上部シールド構造１５２と下部シールド１５４との間に介在するセンサ積層体１５６とを含むように示されている。上部シールド構造１５２と下部シールド１５４とは、ディスク１０２上に隣接するデータトラック１１０からの磁束から、センサ積層体１５６を保護する。上部シールド構造１５２は、側方シールド１５８に安定性を与える。側方シールド１５８は、上部シールド構造１５２と下部シールド１５４との間に配置され、クロストラック方向に沿ってセンサ積層体１５６を囲む。
【００２０】
分解図１４０に詳細に示されておらず、相対的な寸法も示されていないが、センサ積層体１５６は、磁気配向を切替えできる自由層１６０を備える複数の層を含む。また、センサ積層体１５６は、合成反強磁性（ＳＡＦ）構造１６２と、ピンド安定化層１６４と、ＳＡＦ構造１６２およびピンド安定化層１６４の間に介在する非磁性スペーサ層１６６とを含む。下部シールド１５４とピンド安定化層１６４との間には、反強磁性層（ＡＦＭ）１６８が設けられている。図示されていないが、下部シールド１５４とＡＦＭ層１６８との間にシード層を設けてもよい。
【００２１】
分解図１４０に示されていないが、ＳＡＦ構造１６２は、少なくとも基準層と、ピンド層と、両者の間に介在するスペーサ層とを含む。ピンド層は、スペーサ層１６６に隣接している。したがって、センサ積層体１５６は、２つのピンド層、すなわち、ＡＦＭ層１６８に隣接するピンド安定化層１６４およびＳＡＦ構造１６２に含まれるピンド層を含む。この２つのピンド層は、非磁性スペーサ層１６６を挟持している。
【００２２】
ピンド安定化層１６４は、固定磁化を有する薄層（すなわち、厚さが５ｎｍ未満）である。ピンド安定化層１６４は、磁気ＡＦＭ層１６８に物理的に当接しており、磁気的に結合している。ＡＦＭ層１６８とピンド安定化層１６４との界面に存在する高交換結合は、読取器センサ１５０を形成する際に使用されたアニール処理中、ＡＦＭ層１６８を構成する材料の粒子の適切な磁気設定を可能にする。
【００２３】
図２Ａは、別のピンド層とＡＦＭ層との間に介在するピンド安定化層を有するセンサ構造の実現例のＡＢＳ面を示す図である。図２Ｂは、図２ＡのＡＢＳ面と直交する図である。図２Ａおよび図２Ｂにおいて、読取器２００は、複数の層を有するセンサ積層体２１０の（ダウントラック方向に沿った）両側に位置する上部シールド構造２０２と下部バルクシールド２０４とを含む。この図に示されておらず図１に見られるが、側方シールドは、クロストラックまたは横方向に沿って上部シールド構造２０２と下部シールド２０４との間に存在し、センサ積層体２１０を囲む。示されている実現例において、側方シールドは、センサ積層体２１０の全ての層を囲み、他の実現例において、たとえば、側方シールドは、１つまたは複数の層を囲まなくてもよい。
【００２４】
センサ積層体２１０は、下部バルクシールド２０４に近接するＡＦＭ層２１２を含む。図示されていないが、下部シールド２０４とＡＦＭ層２１２との間に、シード層を設けてもよい。センサ積層体２１０は、ＡＦＭ層２１２に隣接しかつ当接するピンド安定化層２１４、およびＳＡＦ構造２２０を含む。ＳＡＦ構造２２０は、ピンド層（ＰＬ）２２２と、基準層（ＲＬ）２２４と、ピンド層２２２と基準層２２４との間に介在するスペーサ層２２３とを含む。ＳＡＦ構造２２０は、ピンド層２２２が基準層２２４よりもピンド安定化層２１４に近いように、配置されている。スペーサ層２２５は、ピンド安定化層２１４とＳＡＦ構造２２０との間に存在しおよびピンド安定化層２１４およびＳＡＦ構造２２０両方に当接している。磁気配向を切替えできる自由層（ＦＬ）２２６は、ＳＡＦ構造２２０の基準層２２４に近接している。自由層２２６と基準層２２４との間に、バリア層２２８が設けられている。また、図面には、キャッピング層２３０および分離層２３２が示されている。
【００２５】
読取器センサ２００の具体的な構成の詳細は、読取器センサ２００のピンド安定化層２１４に特に関連するものではなく、本明細書において、読取器センサ２００の他の要素の詳細を説明しない。特に明記しない限り、読取器センサ２００のさまざまな層は、これらの要素の通用材料から作られる。
【００２６】
ＡＦＭ層２１２によって、ＳＡＦ構造２２０におけるピン止め層２２２の磁化がある程度しか安定化されないが、ピンド安定化層２１４およびスペーサ層２２５が存在しない場合に比べて、ピンド安定化層２１４およびスペーサ層２２５が存在する場合、結合が減少する。この結合の減少は、ＡＦＭ層２１２から不安定性をピンド層２２２に転嫁する可能性を低減する。
【００２７】
上述したように、ピンド安定化層２１４は、固定磁化を有する薄層（すなわち、厚さが５ｎｍ未満）である。いくつかの実現例において、ピンド安定化層２１４は、２ｎｍ以下の厚さを有する。他の実施形態では、ピンド安定化層２１４は、１．５ｎｍ以下の厚さを有する。さらに他の実施形態において、ピンド安定化層２１４は、１ｎｍ以下の厚さを有する。ピンド安定化層２１４の厚さの例示的な範囲は、０．５〜１．５ｎｍである。比較的には、ピンド層２２２は、典型的には約１．５〜４ｎｍの厚さを有する。ピンド安定化層２１４は、ピンド層２２２と同一材料または異なる材料から形成されてもよい。
【００２８】
ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間に介在するスペーサ層２２５は、ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間の磁気結合（強磁性結合または反強磁性結合）を可能にする。スペーサ層２２５は、非磁気的な導電性材料から形成される。
【００２９】
ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間の磁気結合は、ＡＦＭ層２１２とピンド安定化層２１４との間の磁気結合よりも小さく、ピンド層２２２と基準層２２４との間のＳＡＦ結合よりも小さい。多くの実現例において、ＡＦＭ層２１２とピンド安定化層２１４との間の（単位面積当たり）結合は、ＳＡＦ結合に匹敵する。ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間の磁気結合は、他の２つの結合（すなわち、ＡＦＭ層２１２とピンド安定化層２１４との間の結合およびピンド層２２２と基準層２２４との間の結合）のうち小さい方よりも１０倍〜２０倍小さくすることができる。ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間の磁気結合の役割は、主にセンサの形状異方性に依存して読取器２００のＳＡＦ構造２２０を安定化させるとともに、読取器の極性を維持することである。
【００３０】
いくつかの実現例において、ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間の磁気結合は、ピンド安定化層２１４とＡＦＭ層２１２との間の磁気結合の５０％以下である。いくつかの実現例において、ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間の磁気結合は、ピンド層２２２と基準層２２４との間の磁気結合の５０％以下である。換言すれば、スペーサ層２２５は、他の２つの磁気結合のうち一方を少なくとも半分に減少する。いくつかの実現例において、磁気結合は、少なくとも６５％、または少なくとも７５％、または少なくとも８０％、または少なくとも８５％、または少なくとも９０％、または９５％に減少される。このような減少により、ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間の磁気結合は、ピンド安定化層２１４およびＡＦＭ層２１２との間の磁気結合またはピンド層２２２と基準層２２４との間の磁気結合の３５％以下、または２５％以下、または２０％以下、または１５％以下、または１０以下、または５％以下に減少され、一般的にはこの２つの磁気結合のうちより小さい方の３５％以下、または２５％以下、または２０％以下、または１５％以下、または１０以下、または５％以下に減少される。
【００３１】
いくつかの実現例において、スペーサ層２２５は、ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間のＲＫＫＹ結合を支援する材料から形成される。ＲＫＫＹ結合を支援し、よってスペーサ層２２５に適するであろう材料の例は、ルテニウム（Ｒｕ）、イリジウム（Ｉｒ）およびロジウム（Ｒｈ）を含む。これらの材料および他の材料は、材料層の厚さの関数としての強磁性または反強磁性ＲＫＫＹ結合を提供することができる。他の実現例において、磁気結合は、粗度誘発の結合であってもよい。ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間の磁気結合は、強磁性結合であってもよく、反強磁性結合であってもよい。
【００３２】
ピンド層２２２は、非磁性スペーサ層２２５を介して、（強磁性結合または反強磁性結合によって）ピンド安定化層２１４に結合されている。上述したように、この結合は、ＲＫＫＹ結合であってもよく、粗度誘発の結合であってもよい。磁気結合の強度および極性（すなわち、正（強磁性）結合または負（反強磁性）結合）は、ピンド安定化層２１４、ピンド層２２２およびスペーサ層２２５の材料および厚さを選択することによって制御することができる。ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間の結合は、いくつかの実現例において０．１５ｅｒｇ／ｃｍ２以下であり、他の実現例において０．１ｅｒｇ／ｃｍ２以下であり、さらなる他実現例において０．０５ｅｒｇ／ｃｍ２以下である。いくつかの実現例において、ピンド安定化層２１４とピンド層２２２との間の結合は、０．０１〜０．１ｅｒｇ／ｃｍ２であり、他の実現例において０．０２〜０．０５ｅｒｇ／ｃｍ２である。
【００３３】
さまざまな理由で、非常に薄い（たとえば、１．５ｎｍ未満または１ｎｍ未満）ピンド安定化層２１４が望ましい。第一の理由として、各層の厚さがシールド間の正味間隔（ＳＳＳ）（すなわち、上部シールド２０２と下部シールド２０４との間の間隔）に寄与するため、読取器センサ２００の高線状密度性能を達成するためにＳＳＳを低く維持することが望まれるため、薄い層２１４が望ましい。第二の理由として、センサ２００の処理中に、高磁界設定アニールが非常に薄い安定化層２１４の磁化を飽和することができるが、その後のより低い磁界およびより低い温度のアニールが安定化層２１４の磁化を影響しない。このことは、積層体アニール（すなわち、高磁界設定アニール）時に達成されたＡＦＭ粒子の磁気配向の維持を支援し、その後のアニール処理の選択可能性を広げる。第三の理由として、ピンド安定化層２１４を設けることによって、ピンド安定化層を設けなかったピンド層に比べて、薄いピンド安定化層によって不安定トルクが減少されたため、ＡＦＭ粒子の安定性が増加される。厚いピンド層（通常１．５〜４ｎｍの厚さ）の場合、磁化が比較的均一であり、ピン止め方向に概ね垂直に配向されたＡＦＭ粒子に作用するトルクが高くなり、磁気配向を切替える障壁が低くなる。逆に、非常に薄いピンド層の磁化は、殆ど個別のＡＦＭ粒子の局所的な磁気秩序に従うため、ＡＦＭ粒子を不安定化させない。
【００３４】
センサ２００は、追加層を有しない他のセンサに比べて、２つの追加層（すなわち、ピンド安定化層２１４およびスペーサ層２２５）を含んでいるが、２つの追加層に起因するＳＳＳの増加を相殺するために、ＳＡＦ構造２２０の厚さを薄くすることができる。ＳＡＦ構造２２０がＡＦＭ層２１２と弱く結合されているため、ＳＡＦ構造２２０の厚さを薄くすることができる。２つの追加層（すなわち、ピンド安定化層２１４およびスペーサ層２２５）を有しないセンサにおいて、ＡＦＭ層２１２から由来する分散を抑制する必要があるため、ピンド層２２２および基準層２２４は、より厚く設けられる。
【００３５】
図３は、別のピンド層とＡＦＭ層との間に介在するピンド安定化層を有するセンサ構造の実現例のＡＢＳ面と直交する面の別の概略的なブロック図を示す。特に明記しない限り、図３の要素は、図２Ａおよび２Ｂの同様な要素と同一または類似である。
【００３６】
読取器３００は、上部シールド構造３０２と、下部バルクシールド３０４とを含む。近位の下部バルクシールド３０４は、ＡＦＭ層３１２である。ＡＦＭ層３１２は、有効なＳＳＳに寄与しないように、ＡＢＳから凹設される。凹設されたＡＦＭ層３１２によって形成された凹部または領域は、フロントシールド３０５を有する。図示されていないが、下部シールド３０４とＡＦＭ層３１２との間に、シード層を設けることができる。ピンド安定化層３１４は、ＡＦＭ層３１２に隣接かつ当接している。同様に、ピンド安定化層３１４も、有効なＳＳＳに寄与しないように、ＡＢＳから凹設される。凹設されたＡＦＭ層３１２によって形成された凹部または領域は、フロントシールド３０５を有する。読取器３００は、ピンド層（ＰＬ）３２２と、基準層（ＲＬ）３２４と、ピンド層と基準層との間に介在するスペーサ層３２３とを備える。スペーサ層３２５は、ピンド安定化層３１４とピンド層３２２との間に介在し、ピンド安定化層３１４とピンド層３２２との両方に当接する。磁気配向を切り替え可能な自由層（ＦＬ）３２６が基準層３２４に近接するように設けられ、自由層３２６と基準層３２４との間には、バリア層３２８が介在している。また、図面には、キャッピング層３３０および絶縁層３３２が図示されている。
【００３７】
図４Ａおよび４Ｂは、別のピンド層とＡＦＭ層との間に介在するピンド安定化層を有するセンサ構造の実現例のＡＢＳ面を示す他の２つの概略ブロック図である。特に明記しない限り、図４Ａの要素は、図２Ａおよび２Ｂの同様な要素と同一または類似であり、図４Ｂの要素は、図３の同様な要素と同一または類似である。
【００３８】
図４Ａおよび４Ｂの両方において、読取器４００Ａおよび４００Ｂの各々は、複数の層を有するセンサ積層体の（ダウントラック方向に沿った）両側に、上部シールド構造４０２と下部バルクシールド４０４とを含む。読取器４００Ａ、４００Ｂは、上部シールド構造４０２と下部シールド４０４との間に介在する多層センサ積層体のクロストラック方向または横方向の各側面に設けた側面シールド４０６を含む。図示の実現例において、側面シールド４０６は、多層センサ積層体のすべての層を含まないが、そのうちいくつかの層を含む。接合分離層４０８は、側面シールド４０６をセンサ積層体の層から隔離する。
【００３９】
図４Ａにおいて、読取器４００Ａの場合、センサ積層体は、下部バルクシールド４０４に近接して、ＡＦＭ層４１２（ＡＦＭ  ４１２）と、下部シールド４０４とＡＦＭ層４１２との間に介在するシード層４１３とを含む。また、センサ積層体は、ＡＦＭ層４１２に隣接かつ当接するピンド安定化層４１４（ＰＳＬ  ４１４）を有する。
【００４０】
同様に、図４Ｂの読取器４００Ｂは、ＡＦＭ層と、下部シールド４０４とＡＦＭ層との間に介在するシード層とを含む。また、センサ積層体は、ＡＦＭ層に隣接かつ当接するピンド安定化層を有する。しかしながら、この実現例において、シード層、ＡＦＭ層およびピンド安定化層は、ＡＢＳから凹設され、フロントシールド４０５によってＡＢＳから隠され、さもなければＡＢＳから遮蔽される。
【００４１】
読取器４００Ａ、４００Ｂの両方は、ピンド層４２２（ＰＬ  ４２２）と、基準層４２４（ＲＬ  ４２４）と、ピンド層４２２と基準層４２４との間に介在するスペーサ層（図示せず）とをさらに有する。ピンド層４２２は、基準層４２４よりもピンド安定化層４１４に近い。スペーサ層４２５は、ピンド安定化層４１４とピンド層４２２との間に介在し、ピンド安定化層４１４とピンド層４２２との両方に当接する。磁気配向を切り替え可能な自由層４２６（ＦＬ  ４２６）が基準層４２４に近接するように設けられ、自由層４２６と基準層４２４との間には、バリア層４２８が介在している。また、図面には、キャッピング層４３０が図示されている。
【００４２】
ピンド層４２２は、非磁性スペーサ層４２５を介して、（強磁性結合または反強磁性結合によって）ピンド安定化層４１４に結合されている。ピンド安定化層４１４とピンド層４２２との間に介在するスペーサ層４２５は、ピンド安定化層４１４とピンド層４２２との間に磁気結合（強磁性結合または反強磁性結合）を提供する。磁気結合の強度および極性（すなわち、正（強磁性）結合または負（反強磁性）結合）は、ピンド安定化層４１４、ピンド層４２２およびスペーサ層４２５の材料および厚さを選択することによって制御することができる。
【００４３】
上述したすべての読取センサ、たとえば読取器１５０、２００、３００、４００Ａ、４００Ｂおよびその変形、ならびに上述したセンサ積層体、たとえば積層体１５６、２１０および変形は、めっき法、スパッタリング法、真空蒸着法、エッチング法、イオンミリング法および他の堆積技術および処理技術を含むさまざまな方法の組合わせによって作製されることができる。
【００４４】
図５を参照して、フローチャートは、別のピンド層とＡＦＭ層との間に介在するピンド安定化層と非磁性スペーサ層とを有するセンサ積層体を備える読取センサを形成するための例示的な方法５００を示す。方法は、基板上に下部シールド層を形成する動作５０２を含む。下部シールドと基板との間に介在材料／介在層が存在してもよいため、この動作において、下部シールドを基板上に直接形成する必要がない。動作５０４〜５１２において、積層体が下部シールド上に形成される。介在材料／介在層（たとえば、シード層）が下部シールドとセンサとの間に存在してもよいため、この動作において、積層体をシールド上に直接直接形成する必要がない。動作５０４において、反強磁性層（ＡＦＭ）が形成される。動作５０６にいて、５ｎｍ以下の厚さを有するピンド安定化層が、ＡＦＭ層上に直接形成され、ＡＦＭ層に当接する。動作５０８において、非磁性スペーサ層がピンド安定化層上に直接形成され、ピンド安定化層と当接する。動作５１０において、ピンド層が非磁性スペーサ層上に直接形成され、非磁性スペーサ層に当接する。センサ積層体の残りの層は、動作５１２に形成される。この動作は、基準層、自由層、１つ以上のスペーサ層またはバリア層、および他の層の形成を含む。動作５０４〜５１２のいずれかの動作またはすべての動作を単一の工程（たとえば、堆積工程）に行うことができ、または動作５０４〜５１２のうち任意の数の動作を組合わせることができ、任意の動作の間に別の動作を介在してもよい。たとえば、凹状のＡＦＭ層と凹状のピンド安定化層とを有するセンサ積層体を形成する場合、動作５０４および５０６を単一の工程として行うことができる。その後、フロントシールドを形成する。その後、動作５０８、５１０および５１２を単一の工程として行うことができる。
【００４５】
センサ積層体を形成した後、読取器センサは、磁場の下で高温アニールされることができる。
【００４６】
上記の記載および実施例は、本発明の例示的な実現例の構造および使用の完全な説明を提供する。上記の説明は、特定の実施を提供する。理解すべきことは、本開示の範囲または精神から逸脱することなく、他の実施も考えられ、行えることである。したがって、上記の詳細な説明は、限定的な意味で解釈すべきではない。本開示は、限定的なものではなく、提供された実施例を検討して、本開示のさまざまな局面を理解できるであろう。
【００４７】
理解すべきことは、特に明記しない限り、特徴サイズ、特徴量および物理的性質を表すすべての数字は、「約」によって修飾されることである。したがって、特に明記しない限り、記載された数値パラメータは、当業者が本明細書に開示された教示を利用して求められる所望の特性に応じて変化し得る近似値である。
【００４８】
特に明記しない限り、本明細書で使用された単数形の用語は、複数の対象を包含する実施を含む。特に明記しない限り、本明細書および添付の特許請求の範囲に使用され用語「または」は、一般的に「および／または」という意味で使用される。
【００４９】
「底部」、「下部」、「頂部」、「上部」、「真下」、「下」、「上」、「上に」を含むがこれらに限定されない空間位置に関連する用語は、本明細書に使用された場合、１つの要素が別の要素に対する空間的な関係の説明を容易にするために使用される。これらの空間位置に関連する用語は、図面に示されおよび本明細書に記載された特定の配向に加えて、装置の異なる配向を含む。たとえば、図面に示された構造をひっくり返しまたは裏返した場合、前述した他の要素の下または真下に位置する部分は、他の要素の上または真上に位置するだろう。
【００５０】
本発明の多くの実現例は、本発明の精神および範囲から逸脱することなく、実施することができる。本発明は、添付の特許請求の範囲に依存する。さらに、添付の特許請求の範囲から逸脱することなく、異なる実現例の構造的特徴をさらに別の実現例に組合わせることができる。
【図１】
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【図２Ａ】
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【図２Ｂ】
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【図３】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５】
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【外国語明細書】
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