[发明专利]通过图案化的晶片退火改善读取头稳定性和写入头盖写性能的方法

说明书

技术领域

本发明一般涉及磁性读取头和写入头的制造，并具体地涉及通过图案化的晶片退火改善读取头稳定性和写入头盖写性能的方法。

背景技术

垂直磁记录技术(PMR)是一种在磁记录硬盘驱动器中实现超高记录密度的有前途的途径，其中被记录的位通常以大体垂直方向或者以面外取向存储于大体平的记录层中。

PMR写入磁头(写入头)和PMR读取磁头(读取头)通常被制成在空气轴承滑块上的集成读/写磁头。所述滑块通过悬挂被附着于致动器臂上并通过该悬挂被置于距磁盘表面很近之处。所述致动器移动滑块穿过磁盘表面以使得读/写磁头能够访问数据磁道。通常在磁盘驱动器中有一叠磁盘，其中滑块悬挂组件与这叠磁盘中的每一磁盘表面相关联。

在PMR写入头中，写电流流经过邻近于磁轭布置的写入头线圈以便在写入极感应出强写入磁场从而在记录介质中写入数据。记录层具有被垂直记录的磁化或磁化区域，所述区域形成数据磁道，其中数据磁道中邻近的区域具有相反的磁化方向。只要在写入极的写磁场足够强，那么被写入记录层中的数据就能够被擦除或者“盖写”。事实上，盖写操作是擦除磁记录硬盘驱动器中数据的通行办法。但是，如果感应磁场不是足够强，那么盖写或者擦除操作可能不在所有磁区域中完全执行，因而导致在随后记录中的数据错误。

在PMR读取头中，穿隧磁阻(TMR)传感器经常用在读取磁头上。TMR传感器包括图案化的TMR结构或者层叠，其具有两层被绝缘(例如，MgO)阻挡层分开的铁磁层。一层铁磁层(“被固定层或被钉定层”)被磁定向于固定的方向而另一铁磁层(“自由层”)响应外部磁场而旋转。TMR传感器还包括布置在TMR层叠的任一侧的硬偏置层。硬偏置层包含永磁材料，例如钴铂(CoPt)合金，并沿垂直于TMR层叠各层的方向提供偏置场。装置的阻抗取决于两铁磁层间的相对取向。在垂直磁记录(PMR)读取磁头中，感测电流垂直地流过TMR层叠的各层。在邻近的方向相反的磁化区域间的磁性转换造成TMR传感器所探测到的电阻变化。

PMR读取头的回读信号的幅度可以是不对称的。回读信号幅度不对称意味着源于在一个方向(例如，“正”向)上记录的磁化的脉冲的幅度不同于源于在其相对方向(例如，“负”向)上记录的磁化的脉冲的幅度。以百分比度量的幅度不对称性(AASY)能够被表示为[(S_P-S_N)/(S_P+S_N)]*100，其中S_P表示所测到的源于在一个方向上记录的磁化的脉冲幅度，而S_N表示所测到的源于在另一个方向上记录的磁化的脉冲幅度。高AASY值是不期望的，因为其通过在数据被读回时导致高误码率(BER)，从而对读取磁头的稳定性产生有害的影响。

在一定程度上，AASY是读取头构建过程的结果。但是，可确信从介质背景而来的杂散磁场和其它来源也有造成幅度不对称性。例如，快速增长的磁道密度要求减小读取头磁道宽度。随着读取头磁道宽度减小，来自于P1和P2层的去磁磁场(de-magnetic fields)快速增加，并且快速增加的去磁磁场然后通过增加AASY导致读取头稳定性下降。

用于改善读取头稳定性的传统方案是通过增加硬偏置层厚度来增强硬偏置场。但是，随着磁道密度增加，要求减小针对TMR传感器层叠的屏蔽到屏蔽的间隔。因此，增加硬偏置层厚度以改善ASSY既不是期望的也不是可行的。此外，硬偏置层厚度的增加导致了读取头幅度的显著减小，对于改善读取头稳定性来说这不是好的让步。

因此，需要用于改善读取头稳定性而不对现有读取磁头设计做改变(例如，增加硬偏置层厚度)的方案。此外，还需要通过在写入极增加写入磁场强度从而改善写入头盖写性能而不对现有写入磁头设计做改变的方案。

发明内容

本主题公开的不同实施例通过在限定(例如，图案化)TMR层叠后增加第二热退火工艺来解决前述对改善读取头稳定性的需求。此外，本主题公开的有些实施例通过在限定写入头后增加第三热退火工艺来解决前述对改善盖写性能的需求。

根据本主题公开的一个实施例，制造穿隧磁阻(TMR)读取头的方法被公开。所述方法可包括提供包括至少一个铁磁层和至少一个非磁性绝缘层的TMR结构。所述方法还可包括在TMR结构上进行第一热退火工艺。所述方法还可包括在TMR结构上进行读取头图案限定工艺以得到图案化的TMR读取头。所述方法还可包括在图案化的TMR读取头上进行第二热退火工艺。

应理解上述发明内容概述和下列详细说明是示例性的和说明性的，并且旨在为要求保护的发明提供进一步的解释。