[发明专利]磁阻传感器、磁头、磁头折片组合及硬盘驱动器

说明书

技术领域

本发明涉及信息记录磁盘驱动单元，尤其涉及一种磁阻(magnetoresistive，MR)传感器、磁头、磁头折片组合(head gimbal assembly，HGA)及硬盘驱动器。

背景技术

包含多个旋转磁盘的硬盘驱动器被普遍用来将数据存储在其磁盘表面的磁性媒介上，而包含读传感器的可移动磁头用作从磁盘表面的磁轨上读取数据。

当前，读传感器采用MR传感器，其相较薄膜诱导型磁头具有能够以更大磁轨和线性密度从磁盘表面上读取数据的能力，因而成为主流的读传感器。

目前，不同类型的MR传感器已接二连三被磁盘驱动器开发商有效投入使用。其中一种传统的MR传感器为各向异性磁阻(anisotropic magnetoresistive，AMR)，其会使磁化方向与流经MR元件的感应电流方向之间的夹角发生改变，继而使MR元件的电阻和感应电流或电压发生相应的变化。另一种典型类型为巨磁电阻(giant magnetoresistive，GMR)传感器，其表现为GMR效应。GMR效应是一种磁阻率在外部磁场下发生变化的现象。GMR传感器由两铁磁层和层压于该两铁磁层之间的非铁磁层组成。该非铁磁层的电阻会随两铁磁层的磁矩、载流电子及自旋相关散射而变化。再一种MR传感器类型为隧道磁电阻(tunnelmagnetoresistive，TMR)传感器。由于其磁阻率的变化比GMR显著得多，故此TMR传感器能够取代AMR和GMR而成为当前的主流技术。

如图1所示，具有一矩形MR元件的TMR传感器500包括两磁性层503，505、层压于该两磁性层503，504之间的隧道势垒层504，以及在衬底501上层压上述元件的两电极层502，506。当一电流施加到两磁性层503和505时，流经隧道势垒层504的隧道电流则会随两磁性层503和505磁化方向之间的夹角改变而改变。由于信号场使两磁性层之间的磁化方向发生改变，进而使TMR传感器的电阻产生变化，从而记录的数据则能从磁性媒介上被读取。

然而，高热噪声、低读取灵敏度等问题一直存在于上述的MR传感器中，并严重影响其工作性能。

为解决热噪声问题，公开号为JP2000-200404的日本专利揭露了一种改进型的MR传感器。如图2所示，该MR传感器的梯形MR元件10具有一较窄的顶边37和面向空气承载面21(air bearing surface，ABS)的一较宽的底边27。在MR元件10的两边分别放置有一对硬磁11，该硬磁11为MR元件10提供一个纵向偏压磁场，其具有一个磁方向12。为众所知，接近硬磁11的MR元件区域，其受到的纵向偏压要比远离硬磁11的区域强，而一个强的纵向偏压将有利于降低热噪声。如图2所示，梯形的MR元件10中的阴影部分表示为强纵向偏压区域，其余部分为弱纵向偏压区域。与传统的MR传感器的矩形MR元件对比，在相同底边宽度及相同MR元件高度的情况下，该梯形的MR元件10的弱纵向偏压区域面积减少了。因此，整个MR元件的热噪声降低，进而MR传感器的热噪声也降低。然而，由于面向ABS的底边27仍然较宽，因此很难获得一个较高的读取灵敏度。

为了解决该问题，请参考图3，公开号为JP6-215333的日本专利揭露了另一种MR传感器。如图3所示，MR传感的MR元件包括一梯形的磁轨限制层61，该磁轨限制层61具有一较宽边62以及面向ABS 65的一较窄底边63。对应感应区域来讲，其磁化方向大致与磁层的磁化方向平行，而信号磁场的强度随着与ABS的距离增大而减弱。与图2所示的梯形MR元件10相比，在相同的总感应面积的情况下，由于面向ABS的感应区域变窄，因此，当提供一个相同的电流时，穿过靠近ABS的感应区域的电流密度增大，从而获得一个较高的读取灵敏度。

众所周知，在磁头的制造处理中，研磨是一个重要的工艺。即，MR元件中面向ABS的边缘需被研磨至一个预定的MR高度，如图2中的底边27或图3中的底边63。然而，由于上述梯形的MR元件均具有一个较宽的研磨底边，这样使得底边的研磨工序变得难以控制，进而使得MR高度难以控制。