[发明专利]包括传感增强层的磁性传感器件

说明书

本申请是申请日为“2006年12月15日”、申请号为“200610168967.6”、题为“包括传感增强层的磁性传感器件”的分案申请。

技术领域

本发明涉及磁性传感器。本发明尤其涉及包括隧道阻挡和层以改善传感器灵敏度的磁性传感器。

背景技术

在电子数据存储和检索系统中，磁性记录头通常包括带有传感器以检索存储在磁盘上的磁性编码信息的读取器部分。来自盘表面的磁通量引起传感器的一个或多个传感层的磁化矢量旋转，这又会引起传感器电特性的变化。传感层通常可被称为自由层，因为传感层的磁化矢量可以响应于外部磁通量而自由旋转。传感器电特性的变化可通过让电流流经传感器并测量该传感器两端的电压来检测。取决于器件的几何结构，传感电流可以在器件的各层所在平面（CIP）中通过，或与器件的各层所在的平面（CPP）垂直地通过。外部电路随后将电压信息转换成恰当格式并在必要时处理该信息以恢复在磁盘上编码的信息。

现代读取头内的本质结构是含有呈现出某种类型的磁阻（MR），诸如隧穿磁阻（TMR）的铁磁材料的薄膜多层结构。典型的TMR传感器构造包括由放置在合成反铁磁（SAF）和铁磁自由层之间，或放置在两层铁磁自由层之间的绝缘薄膜或阻挡层形成的多层结构。阻挡层薄到足以允许电子在各磁性层之间隧穿。从一个磁性层入射到阻挡层的电子隧穿的可能性取决于电子波函数的特性以及相对于另一磁性层内磁化方向的电子自旋。结果，TMR传感器的电阻取决于磁性层磁化的相对方位，从而对其中各磁性层的磁化平行的构造呈现出最小值，而对其中各磁性层的磁化反平行的构造呈现最大值。

某些TMR传感器结合有包括氧化镁（MgO）在内的阻挡层，这允许在TMR传感器的电阻-面积（RA）积较高（即，大于10Ω·μm²）时接近200％的磁阻比。为了实现高磁阻比，有时可以结合高温退火（即，高于300℃）使用紧接绝缘薄膜的CoFeB基单层自由层。然而，此种器件会导致高正磁致伸缩、高RA积、以及高退火温度，所有这些都会导致器件性能降低或使该器件加工困难。为了降低器件的磁致伸缩，CoFeB自由层可以被层叠或用具有负磁致伸缩的材料来共同溅射。虽然这样能的大具有低磁致伸缩的传感器，但是该传感器的磁阻比却会大幅下降。

发明内容

本发明是一种包括传感器叠层的磁性传感器，该传感器叠层具有第一磁性部分、第二磁性部分、以及在第一磁性部分和第二磁性部分之间的阻挡层。第一磁性部分和第二磁性部分中的至少一个包括多层结构，该结构具有与阻挡层毗邻并带有正磁致伸缩的第一磁性层、第二磁性层、以及在第一磁性层和第二磁性层之间的中间层。该磁性传感器在该磁性传感器具有约1.0Ω·μm²的电阻-面积（RA）积时具有至少约80％的MR比。

附图说明

图1是包括带传感增强层的多层自由层的磁性传感器的层示意图。

图2是包括带传感增强层的多层基准层的磁性传感器的层示意图。

图3是包括带传感增强层的多层自由层的以及带传感增强层的多层基准层的磁性传感器的层示意图。

图4是图3的磁性传感器与不带传感增强层的磁性传感器相比较的磁阻（MR）比与电阻-面积（RA）积之间的关系的图表。

具体实施方式

图1是磁性传感器10的层示意图，其中包括自由层14、阻挡层16、基准层18、耦合层19、被销住层20和销住层21。自由层14包括第一铁磁层22、传感增强层24和第二铁磁层26。在一个实施例中，磁性传感器10被放置在磁性记录头内的两个电极或屏蔽之间。磁性传感器10还可以包括附加层，诸如促进磁性传感器10中后继层的生长的籽晶层、以及改变磁性传感器10的例如电阻-面积（RA）积和磁阻（MR）比之类的性质的覆盖层。应该注意到，磁性传感器10的构造仅是示意性的，并且可以依据本发明使用关于磁性传感器10的其他层构造。例如，可以用基准层18代替第二自由层以形成三层型的磁性传感器。此外，尽管图1中描绘了底部型传感器构造，但磁性传感器10的各层也可用顶部型传感器构造来构造。

在操作中，传感电流通过磁性传感器10。传感电流垂直于磁性传感器10各层所在的平面流动并经历一电阻，该电阻与在自由层磁化方向和基准层磁化方向之间，或是在两层自由层的磁化方向之间（在三层磁性传感器中）形成的角度的余弦呈正比。随后测量磁性传感器10两端的电压以确定电阻的变化，并使用所得信号例如从磁性介质中恢复编码信息。