[发明专利]具有提高了的面积分辨率的磁性元件

说明书

发明内容

本发明的各个实施例通常涉及能够检测磁性状态变化的存储元件。

根据各个实施例，自由层具有对磁场敏感的第一面积延伸，并且合成反铁磁性(SAF)层毗邻该自由层并具有第二面积延伸，第二面积延伸大于第一面积延伸。在一些实施例中，SAF的至少一部分被设计指向一难磁化方向，它由响应于遇到低于预定阈值的磁化场的形状各向异性来保持。

通过参阅下列详细说明和附图可以理解本发明各个实施例的这些以及其他的特征和优点。

附图说明

图1一般性地图示了示范性磁性元件。

图2A和2B显示图1的示范性磁性元件的一部分，其根据本发明各个实施例来构造和操作。

图3A-3C显示图1的磁性元件的一部分，其根据本发明各个实施例来操作。

图4显示图1的磁性元件的一部分，其根据本发明各个实施例来操作。

图5提供示范性磁性元件，其根据本发明各个实施例来构造。

图6A显示示范性元件的制造流程图，其按照本发明各个实施例的程序来执行。

图6B一般性地图示图6A的示范性元件的制造程序。

具体实施方式

本发明通常涉及能够检测磁场波动的磁性元件。随着电子装置变得越来越复杂，对于更高的数据容量和提高的数据传输速率的需求加大了读写数据的元件的物理尺寸。由于大部分的数据存储是通过使用磁存储器来进行的，因此对于磁场波动变化敏感的磁性元件的尺寸扮演了日益重要的角色。

因此，磁性元件可以具有缩小的物理尺寸，其带有对磁场敏感的自由层和设计指向难磁化方向并通过形状各向异性而维持在难磁化方向的SAF层，形状各向异性对应于相较于自由层而言SAF层的更大面积延伸。也就是说，SAF层更大的面积延伸通过形状各向异性提供了磁稳定性，这样消除了磁性元件中对用于稳定SAF层的次生层(诸如反铁磁性(AFM)层)的需求。结果是，磁性元件可以具有提高了的分辨率，能够从越来越小的数据存储介质中读取数据。

在磁存储器中，可以通过减少至少一个传感磁性元件的操作宽度来实现保持数据传感器的正确定位的同时减少数据轨道的宽度。这样，磁装置可以通过引入具有减少了的操作宽度的传感元件而具有增大的容量，减少了的操作宽度对应于更好的面积分辨率。

图1显示能够用于磁存储器的磁性后件130的示范性方框图。元件130可以构造为具有对外部磁场敏感的铁磁性自由层132。也就是说，自由层132具有与所遇到的外部磁场相对应的磁化。在一些实施例中，自由层132可以经由无磁性的分隔层136耦合到多层的合成反铁磁性(SAF)层134，无磁性的分隔层136比如MgO、Al₂O₃、TiO_x的氧化物。

在各个实施例中，SAF层134的至少一部分被设置指向难磁化设计方向，使得SAF层134对低于预定的设计阈值的外部磁场不响应。例如，SAF层134可被设置指向具有高磁化强度的难磁化设计方向，从而对低于该高磁化强度的磁场不敏感。

没有外磁体确保SAF层134至少一部分的磁化强度时，会发生致使SAF层134对低强度磁场进行响应的磁性扰动。因此，SAF层134可以被扩大到使其面积延伸比自由层132的面积延伸更大。由于SAF层134中的形状各向异性和反铁磁性相互作用，这样的配置可以对SAF层134产生难磁化的和易磁化的设计方向并产生稳定的磁化强度。

如图所示，磁性元件130可具有覆盖层138，其接触地接合于自由层132并提供默认磁化强度。也就是说，覆盖层138可以是具有预定磁化强度的硬磁体，该预定磁化强度大到足够影响自由层132达到预定的磁化强度、但没有大到足够阻止自由层132对外部磁场敏感。应该注意到覆盖层138不是必须存在的或不是必须被限于特定尺寸和磁化强度的并且可以为各种材料。

在一些实施例中，可以通过邻接接头为自由层132设定默认磁化强度，邻接接头被形成为沿着与自由层132磁化强度轴相垂直的轴与自由层132的每一侧相邻近。也就是说，磁性材料可以被定位为诸如沿着图1示出的″z″轴而邻接自由层132，而不增加磁性元件130的操作范围。包含邻接接头可以允许覆盖层138为无磁性的分隔，分隔可以是减小的尺寸并使得用于磁性元件130的操作范围D1更小。