讀取傳感器及其形成方法以及磁數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及磁頭，更具體地，本發(fā)明涉及一種具有凹陷的反鐵磁(AFM)釘扎層的磁頭。
【背景技術】
[0002]計算機的心臟是磁硬盤驅(qū)動器(HDD)，磁硬盤驅(qū)動器通常包括旋轉的磁盤、具有讀頭和寫頭的滑塊(slider)、位于旋轉的盤之上的懸臂、以及驅(qū)動臂，該驅(qū)動臂擺動該懸臂以將讀頭和/或?qū)戭^置于旋轉的盤上的選定的環(huán)形磁道上方。當盤不旋轉時，懸臂將滑塊偏置為與該盤的表面接觸，但是當該盤旋轉時，在滑塊的空氣軸承表面(ABS)附近，空氣被旋轉的盤旋動，使得滑塊行進在空氣軸承(air bearing)之上以小的距離離開旋轉的盤的表面。當滑塊在空氣軸承上行進時，寫頭和讀頭用于寫入磁印記(magnetic impress1n)到旋轉的盤以及從旋轉的盤讀取磁場信號。讀頭和寫頭連接到處理電路，該處理電路根據(jù)計算機程序操作以實現(xiàn)寫入和讀取功能。
[0003]在信息時代處理的信息量迅速增加。具體地，已經(jīng)期望HDD在其有限的面積和體積中存儲更多的信息。對于這種期望的一種技術途徑是通過增大HDD的記錄密度來增大容量。為了實現(xiàn)更高的記錄密度，記錄位(recording bit)的進一步小型化是有效的，這進而通常要求設計越來越小的部件。用于實現(xiàn)部件尺寸的這種減小的一種途徑是使用具有讀取傳感器的磁頭，該讀取傳感器具有與具有增大的記錄密度的磁介質(zhì)一起使用的更窄的磁道寬度。
[0004]然而，與設計和制造具有更窄的磁道寬度的讀取傳感器相關的問題之一是讀取間隙(read gap)的尺寸。傳統(tǒng)的讀取傳感器不能充分地減小讀取間隙而允許讀取傳感器具有更窄的磁道寬度，具有更窄的磁道寬度的讀取傳感器能夠如所需地有效地操作。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]在一個實施例中，一種讀取傳感器包括:反鐵磁(AFM)釘扎層，配置為以預定方式釘扎位于其上的一個或多個被釘扎層的磁取向，該AFM釘扎層在元件高度方向(elementheight direct1n)上從面對介質(zhì)的表面(media-facing surface)凹陷至第一高度；第一反平行被釘扎多層(API)，位于AFM釘扎層之上并延伸超過該第一高度到面對介質(zhì)的表面；第二反平行被釘扎層(AP2)，位于APl之上并延伸超過第一高度到該面對介質(zhì)的表面；以及自由層，配置為響應于存儲到磁介質(zhì)的磁信息，該自由層在AP2之上位于面對介質(zhì)的表面處并在元件高度方向上從面對介質(zhì)的表面延伸至第二高度，其中該元件高度方向垂直于面對介質(zhì)的表面，其中APl和AP2不從面對介質(zhì)的表面凹陷，并且其中AFM釘扎層、APl和AP2在元件高度方向上延伸超過自由層在第二高度之外(beyond the second height)。
[0006]在另一個實施例中，一種用于形成讀取傳感器的方法包括:形成AFM釘扎層，該AFM釘扎層配置為以預定方式釘扎位于其上的一個或多個被釘扎層的磁取向，該AFM釘扎層在元件高度方向上從面對介質(zhì)面的表面凹陷至第一高度；在AFM釘扎層之上形成AP1，該API延伸超過第一高度至面對介質(zhì)的表面；在該APl之上形成AP2，該AP2延伸超過第一高度至面對介質(zhì)的表面；以及形成自由層，該自由層配置為響應于存儲到磁介質(zhì)的磁信息，該自由層在AP2之上形成在面對介質(zhì)的表面處并在元件高度方向上從面對介質(zhì)的表面延伸至第二高度，其中元件高度方向垂直于面對介質(zhì)的表面，其中APl和AP2不從面對介質(zhì)的表面凹陷，并且其中AFM釘扎層、APl和AP2在元件高度方向上延伸超過自由層在第二高度之外。
[0007]這些實施例中的任一個可以在磁數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)諸如盤驅(qū)動器系統(tǒng)中實施，該磁數(shù)據(jù)存儲系統(tǒng)可以包括磁頭、用于使磁介質(zhì)(例如，硬盤)在磁頭上方經(jīng)過的驅(qū)動機構、以及電聯(lián)接到磁頭的控制器。
[0008]從以下的詳細描述，本發(fā)明的其它的方面和優(yōu)點將變得明顯，以下的詳細描述在與附圖結合時通過示例的方式示出本發(fā)明的原理。
【附圖說明】
[0009]為了更全面地理解本發(fā)明的本質(zhì)和優(yōu)點以及優(yōu)選的使用方式，應當參照以下結合附圖閱讀的詳細描述。
[0010]圖1是一種磁記錄盤驅(qū)動器系統(tǒng)的簡化圖。
[0011]圖2A是采用縱向記錄格式的記錄介質(zhì)的示意截面圖。
[0012]圖2B是用于如圖2A中的縱向記錄的傳統(tǒng)磁記錄頭和記錄介質(zhì)組合的示意圖。
[0013]圖2C是采用垂直記錄格式的磁記錄介質(zhì)。
[0014]圖2D是用于在一側垂直記錄的記錄頭和記錄介質(zhì)組合的示意圖。
[0015]圖2E是適于在介質(zhì)的兩側分開地記錄的記錄裝置的示意圖。
[0016]圖3A是具有螺旋線圈的垂直磁頭的一個特定實施例的截面圖。
[0017]圖3B是具有螺旋線圈的背負式(piggyback)磁頭的一個特定實施例的截面圖。
[0018]圖4A是具有環(huán)狀線圈的垂直磁頭的一個特定實施例的截面圖。
[0019]圖4B是具有環(huán)狀線圈的背負式磁頭的一個特定實施例的截面圖。
[0020]圖5示出根據(jù)一個實施例的當從讀取傳感器的面對介質(zhì)的表面或空氣軸承表面(ABS)觀看時的讀取傳感器。
[0021]圖6A-6D示出根據(jù)多個實施例的幾種讀取傳感器結構的從面對介質(zhì)的表面的等距視圖。
[0022]圖7示出讀取傳感器結構的測量。
[0023]圖8示出根據(jù)一個實施例的方法的流程圖。
【具體實施方式】
[0024]下面的描述是為了說明本發(fā)明的一般原理的目的而進行，而不意在限制這里要求保護的發(fā)明構思。此外，這里描述的特定特征可以與各種可能的組合和變換的每個中的其它描述的特征組合地使用，而不必被固定到一個特定實施例或方式。
[0025]除非這里另外明確地限定，否則所有術語應當被給予它們最寬的可能解釋，包括從說明書隱含的含義以及本領域技術人員理解的含義和/或在字典、手冊等中限定的含義。
[0026]還必須指出的是，如在說明書和權利要求書中使用的，單數(shù)形式“一”、“一個”和“該”包括復數(shù)形式，除非另外指定。
[0027]下面的描述公開了基于盤的存儲系統(tǒng)和/或相關的系統(tǒng)和方法以及其操作和/或部件的幾個優(yōu)選實施例。
[0028]根據(jù)一個實施例，一種用于磁頭中的讀取傳感器可以提供有從該讀取傳感器的面對介質(zhì)的表面凹陷的反鐵磁(AFM)釘扎層。與傳統(tǒng)結構相比，這種結構允許讀取間隙被減小至少約4納米，以及足夠幅度的讀回信號和良好的可靠性。
[0029]在一個一般性的實施例中，一種讀取傳感器包括:AFM釘扎層，配置為以預定方式釘扎位于其上的一個或多個被釘扎層的磁取向，該AFM釘扎層在元件高度方向上從面對介質(zhì)的表面凹陷至第一高度；第一反平行被釘扎多層(API)，位于AFM釘扎層之上并延伸超過第一高度至面對介質(zhì)的表面；第二反平行被釘扎層(AP2)，位于APl之上并延伸超過第一高度至面對介質(zhì)的表面；以及自由層，配置為響應于存儲到磁介質(zhì)的磁信息，該自由層在AP2之上設置在面對介質(zhì)的表面處并在元件高度方向上從面對介質(zhì)的表面延伸至第二高度，其中元件高度方向垂直于面對介質(zhì)的表面，其中APl和AP2不從面對介質(zhì)的表面凹陷，并且其中AFM、APl和AP2在元件高度方向上延伸超過該自由層在第二高度之外。
[0030]在另一個一般性的實施例中，一種用于形成讀取傳感器的方法包括:形成AFM釘扎層，該AFM釘扎層配置為以預定方式釘扎位于其上的一個或多個被釘扎層的磁取向，該AFM釘扎層在元件高度方向上從面對介質(zhì)的表面凹陷至第一高度；在APM釘扎層之上形成APl，該APl延伸超過第一高度到面對介質(zhì)的表面；在々?1之上形成AP2，該AP2延伸超過第一高度到面對介質(zhì)的表面；以及形成自由層，該自由層配置為響應于存儲到磁介質(zhì)的磁信息，該自由層在AP2之上形成在面對介質(zhì)的表面處并在元件高度方向上從面對介質(zhì)的表面延伸至第二高度，其中元件高度方向垂直于面對介質(zhì)的表面，其中APl和AP2不從面對介質(zhì)的表面凹陷，并且其中AFM、AP1和AP2在元件高度方向上延伸超過自由層在第二高度之外。
[0031]現(xiàn)在參照圖1，示出了根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的盤驅(qū)動器100。如圖1所示，至少一個可旋轉的磁盤112被支撐在心軸114上并被驅(qū)動機構旋轉，該驅(qū)動機構可以包括盤驅(qū)動電機118。每個盤上的磁記錄通常為盤112上的同心數(shù)據(jù)磁道的環(huán)狀圖案(未示出)的形式。
[0032]至少一個滑塊113位于盤112附近，每個滑塊113支撐一個或多個磁讀/寫頭121。當盤旋轉時，滑塊113在盤表面122上徑向地移入和移出，使得頭121可以存取該盤的不同磁道，期望的數(shù)據(jù)被記錄在和/或?qū)⒁粚懭朐谶@些磁道處。每個滑塊113通過懸掛件115附接到致動臂119。懸掛件115提供輕微的彈力，該彈力將滑塊113靠著盤表面122偏置。每個致動臂119附接到致動器127。如圖1所示的致動器127可以是音圈電機(VCM)。該VCM包括可在固定磁場內(nèi)移動的線圈，線圈運動的方向和速度由控制器129提供的電機電流信號來控制。
[0033]在盤存儲系統(tǒng)的運行期間，盤112的旋轉在滑塊113和盤表面122之間產(chǎn)生空氣軸承，該空氣軸承施加向上的力或升力(lift)在滑塊上。在正常運行期間，該空氣軸承因此抵消懸掛件115的輕微彈力并支撐滑塊113離開盤表面以小的基本上恒定的