[发明专利]传感器结构及磁读头

说明书

公开的实施例总地涉及磁记录头中的读头。读头利用以下传感器结构，该传感器结构具有：从介质面对的表面凹进的被钉扎磁结构；以及读取器间隙结构。读取器间隙结构具有：从介质面对的表面凹进且布置在被钉扎磁结构的上面的间隔层；部分地从介质面对的表面凹进且布置在间隔层的上面的凹进的第一自由层；延伸至介质面对的表面且布置在第一自由层的上面的第二自由层；以及延伸至介质面对的表面布置在第二自由层的顶上的盖层。被钉扎磁结构、间隔层和第一自由层具有公共面，该公共面在相对于介质面对的表面的一角度上。

技术领域

本文公开的多个实施例总体上涉及用于硬盘驱动器中的使用的磁读头。

背景技术

磁硬盘驱动器(HDD)处于计算机的关键地位，其通常包括旋转的磁盘、具有读头和写头的滑块、在旋转的磁盘上方的悬臂、以及使悬臂摆动以将读头和/或写头定位在旋转的磁盘上的选定环形轨道上方的致动器臂。当磁盘不在旋转时，悬臂将滑块向磁盘的表面偏置，但是当磁盘旋转时，在诸如滑块的空气轴承面(ABS)的介质面对的表面(media facingsurface，MFS)附近空气被旋转的磁盘旋动，导致滑块骑在空气轴承上距离旋转的磁盘的表面微小的距离。当滑块骑在空气轴承上时，写头和读头被使用，以写入与主机数据对应的磁转变。读头和写头被连接至信号处理电路，该信号处理电路根据计算机程序操作以实现写和读功能。

现代HDD使用隧道磁致电阻(TMR)读头。TMR读头使用磁隧道结以检测HDD上的磁性地写入的数据。铁磁“自由层”的磁化的方向能被外部磁场翻转。如果该磁化处于与第二被钉扎铁磁膜平行的取向，则与如果它们处于反平行取向相比，电子将更可能隧穿穿过分隔它们的绝缘膜。因此，这样的结能在两种电阻状态(具有低电阻的一种状态和具有非常高的电阻的一种状态)之间转换。

对不断增大的数据密度的需求正促使研究者们开发能读和记录越来越小的位长度的数据记录系统以增大记录在磁介质上的数据的密度。读头中读取器间隙厚度的尺寸与读头能检测的位长度的尺寸有关。这已导致减小读头的读取器间隙厚度的持续的努力。然而，读取器间隙厚度能被减小的量已被传感器的物理限制所限制，并且也被当前可用的制造方法的限制所限制。

未来用于高密度介质的读头需要非常窄的读取器间隙(reader gap)。简单地通过减薄读头的功能层，传统TMR/CPP读头的读取器间隙不能满足未来高密度介质的要求。近来，诸如凹陷的被钉扎层和剪式传感器(scissor sensor)的替代读头结构，已经成为为了使读头的读取器间隙变窄的开发的焦点。

已经用从MFS向后凹陷的被钉扎层的各种配置研究了使用凹陷的被钉扎层的传统读头。结果，读取器间隙的尺寸能被缩小约7nm至约18nm。然而，除了制造的挑战之外，对于使用凹陷的被钉扎层的读头，MFS处被钉扎层的钉扎能量和稳定性的降低也仍然成问题。

使用剪式传感器结构的读头已经被开发多年。使用此技术，读取器间隙能被减少约10nm至约14nm。然而，与产量和传感器稳定性有关的巨大挑战仍然存在。

因此，需要在仍然保持磁读头传感器的稳定性和可靠性的同时，进一步减小读取器间隙。

发明内容

本文公开的多个实施例涉及传感器结构，其具有从介质面对的表面凹进的被钉扎磁结构和读取器间隙结构。读取器间隙结构具有：从介质面对的表面充分凹进且布置在被钉扎磁结构的上面的间隔层；部分地从介质面对的表面凹进且布置在间隔层的上面的第一部分自由层；延伸至介质面对的表面且布置在凹进的第一自由层的上面的第二部分自由层；以及延伸至介质面对的表面布置在第二部分自由层的顶上的盖层。籽层、被钉扎磁结构、间隔层和第一自由层具有公共面，该公共面在相对于介质面对的表面的一角度上。