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    TMR device with novel free layer structure
    2.
    发明授权
    TMR device with novel free layer structure 有权
    TMR器件具有新颖的自由层结构

    公开(公告)号：US09040178B2

    公开(公告)日：2015-05-26

    申请号：US12284409

    申请日：2008-09-22

    申请人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Yu-Chen Zhou ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    发明人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Yu-Chen Zhou ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    IPC分类号： G11B5/39 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G01R33/09

    CPC分类号： H01L43/12 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G01R33/098 ,  G11B5/3909 ,  G11B5/3929 ,  G11B2005/3996 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  Y10T428/1114 ,  Y10T428/1121 ,  Y10T428/1143

    摘要： A TMR sensor that includes a free layer having at least one B-containing (BC) layer made of CoFeB, CoFeBM, CoB, COBM, or CoBLM, and a plurality of non-B containing (NBC) layers made of CoFe, CoFeM, or CoFeLM is disclosed where L and M are one of Ni, Ta, Ti, W, Zr, Hf, Tb, or Nb. One embodiment is represented by (NBC/BC)n where n≧2. A second embodiment is represented by (NBC/BC)n/NBC where n≧1. In every embodiment, a NBC layer contacts the tunnel barrier and NBC layers each with a thickness from 2 to 8 Angstroms are formed in alternating fashion with one or more BC layers each 10 to 80 Angstroms thick. Total free layer thickness is

    摘要翻译： 一种TMR传感器，其包括具有由CoFeB，CoFeBM，CoB，COBM或CoBLM制成的至少一个含B（BC）层的自由层和由CoFe，CoFeM制成的多个不含B的（NBC） 或CoFeLM，其中L和M是Ni，Ta，Ti，W，Zr，Hf，Tb或Nb之一。 一个实施方案由（NBC / BC）n表示，其中n≥2。 第二实施例由（NBC / BC）n / NBC表示，其中n≥1。 在每个实施例中，NBC层接触隧道势垒，并且各自具有2至8埃厚度的NBC层以与10至80埃厚的BC层交替地形成。 总自由层厚度<100埃。 这里描述的自由层配置能够在实现高TMR比，低磁致伸缩，低RA和低Hc值的同时实现显着的降噪（SNR增强）。

    MR device with synthetic free layer structure
    3.
    发明授权
    MR device with synthetic free layer structure 有权
    具有合成自由层结构的MR器件

    公开(公告)号：US08653615B2

    公开(公告)日：2014-02-18

    申请号：US12313351

    申请日：2008-11-19

    申请人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Yu-Chen Zhou ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    发明人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Yu-Chen Zhou ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    IPC分类号： H01L29/82

    CPC分类号： H01L43/08 ,  B82Y25/00 ,  B82Y40/00 ,  G01R33/098 ,  G11B5/3906 ,  G11C11/16 ,  G11C11/161 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3272 ,  H01F10/3295 ,  H01F41/302 ,  H01L43/12

    摘要： A magneto-resistive device having a large output signal as well as a high signal-to-noise ratio is described along with a process for forming it. This improved performance was accomplished by expanding the free layer into a multilayer laminate comprising at least three ferromagnetic layers separated from one another by antiparallel coupling layers. The ferromagnetic layer closest to the transition layer must include CoFeB while the furthermost layer is required to have low Hc as well as a low and negative lambda value. One possibility for the central ferromagnetic layer is NiFe but this is not mandatory.

    摘要翻译： 描述具有大输出信号以及高信噪比的磁阻装置及其形成方法。 通过将自由层扩展成包括通过反平行耦合层彼此分离的至少三个铁磁层的多层层压体来实现这一改进的性能。 最接近过渡层的铁磁层必须包括CoFeB，而最外层需要具有低Hc以及低和负的λ值。 中心铁磁层的一种可能性是NiFe，但这不是强制性的。

    TMR device with novel free layer structure
    4.
    发明申请
    TMR device with novel free layer structure 有权
    TMR器件具有新颖的自由层结构

    公开(公告)号：US20100073827A1

    公开(公告)日：2010-03-25

    申请号：US12284409

    申请日：2008-09-22

    申请人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Yu-Chen Zhou ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    发明人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Yu-Chen Zhou ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    IPC分类号： G11B5/33

    CPC分类号： H01L43/12 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G01R33/098 ,  G11B5/3909 ,  G11B5/3929 ,  G11B2005/3996 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  Y10T428/1114 ,  Y10T428/1121 ,  Y10T428/1143

    摘要： A TMR sensor that includes a free layer having at least one B-containing (BC) layer made of CoFeB, CoFeBM, CoB, COBM, or CoBLM, and a plurality of non-B containing (NBC) layers made of CoFe, CoFeM, or CoFeLM is disclosed where L and M are one of Ni, Ta, Ti, W, Zr, Hf, Tb, or Nb. One embodiment is represented by (NBC/BC)n where n≧2. A second embodiment is represented by (NBC/BC)n/NBC where n≧1. In every embodiment, a NBC layer contacts the tunnel barrier and NBC layers each with a thickness from 2 to 8 Angstroms are formed in alternating fashion with one or more BC layers each 10 to 80 Angstroms thick. Total free layer thickness is

    摘要翻译： 一种TMR传感器，其包括具有由CoFeB，CoFeBM，CoB，COBM或CoBLM制成的至少一个含B（BC）层的自由层和由CoFe，CoFeM制成的多个不含B的（NBC） 或CoFeLM，其中L和M是Ni，Ta，Ti，W，Zr，Hf，Tb或Nb之一。 一个实施例由（NBC / BC）n表示，其中n≥2。 第二实施例由（NBC / BC）n / NBC表示，其中n≥1。 在每个实施例中，NBC层接触隧道势垒，并且各自具有2至8埃厚度的NBC层以与10至80埃厚的BC层交替地形成。 总自由层厚度<100埃。 这里描述的自由层配置能够在实现高TMR比，低磁致伸缩，低RA和低Hc值的同时实现显着的降噪（SNR增强）。

    TMR Device with Novel Free Layer Structure
    6.
    发明申请
    TMR Device with Novel Free Layer Structure 有权
    具有新型自由层结构的TMR器件

    公开(公告)号：US20130001189A1

    公开(公告)日：2013-01-03

    申请号：US13561206

    申请日：2012-07-30

    申请人： Tong Zhao ,  Hui Chuan Wang ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    发明人： Tong Zhao ,  Hui Chuan Wang ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    IPC分类号： G11B5/33

    CPC分类号： G11B5/3906 ,  G01R33/093 ,  G01R33/098 ,  G11B5/3163 ,  G11B2005/3996 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3272 ,  H01F41/303 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12 ,  Y10T29/49034 ,  Y10T29/49052

    摘要： A composite free layer having a FL1/insertion/FL2 configuration where a top surface of FL1 is treated with a weak plasma etch is disclosed for achieving enhanced dR/R while maintaining low RA, and low λ in TMR or GMR sensors. The weak plasma etch removes less than about 0.2 Angstroms of FL1 and is believed to modify surface structure and possibly increase surface energy. FL1 may be CoFe, CoFe/CoFeB, or alloys thereof having a (+) λ value. FL2 may be CoFe, NiFe, or alloys thereof having a (−) λ value. The thin insertion layer includes at least one magnetic element such as Co, Fe, and Ni, and at least one non-magnetic element. When CoFeBTa is selected as insertion layer, the CoFeB:Ta ratio is from 1:1 to 4:1.

    摘要翻译： 公开了具有FL1 /插入/ FL2配置的复合自由层，其中用弱等离子体蚀刻处理FL1的顶表面，以实现增强的dR / R，同时保持低的RA和TMR或GMR传感器中的低λ。 弱等离子体蚀刻去除了小于约0.2埃的FL1，据信可以改变表面结构并可能增加表面能。 FL1可以是具有（+）λ值的CoFe，CoFe / CoFeB或其合金。 FL2可以是具有（ - ）λ值的CoFe，NiFe或其合金。 薄插入层包括至少一种诸如Co，Fe和Ni的磁性元件和至少一种非磁性元件。 当选择CoFeBTa作为插入层时，CoFeB：Ta的比例为1:1至4:1。

    TMR or CPP structure with improved exchange properties
    7.
    发明授权
    TMR or CPP structure with improved exchange properties 有权
    具有改进的交换性能的TMR或CPP结构

    公开(公告)号：US07978439B2

    公开(公告)日：2011-07-12

    申请号：US11820251

    申请日：2007-06-19

    申请人： Kunliang Zhang ,  Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li

    发明人： Kunliang Zhang ,  Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li

    IPC分类号： G11B5/39

    CPC分类号： G11B5/3909 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G01R33/093 ,  G11B5/3906 ,  H01L43/08 ,  Y10T428/1114

    摘要： An insertion layer is provided between an AFM layer and an AP2 pinned layer in a GMR or TMR element to improve exchange coupling properties by increasing Hex and the Hex/Hc ratio without degrading the MR ratio. The insertion layer may be a 1 to 15 Angstrom thick amorphous magnetic layer comprised of at least one element of Co, Fe, or Ni, and at least one element having an amorphous character selected from B, Zr, Hf, Nb, Ta, Si, or P, or a 1 to 5 Angstrom thick non-magnetic layer comprised of Cu, Ru, Mn, Hf, or Cr. Preferably, the content of the one or more amorphous elements in the amorphous magnetic layer is less than 40 atomic %. Optionally, the insertion layer may be formed within the AP2 pinned layer. Examples of an insertion layer are CoFeB, CoFeZr, CoFeNb, CoFeHf, CoFeNiZr, CoFeNiHf, and CoFeNiNbZr.

    摘要翻译： 在GMR或TMR元件中的AFM层和AP2钉扎层之间设置插入层，以通过增加Hex和Hex / Hc比来提高交换耦合性能，而不降低MR比。 插入层可以是由至少一种Co，Fe或Ni元素组成的1至15埃厚的非晶磁性层，以及至少一种具有选自B，Zr，Hf，Nb，Ta，Si ，或P，或由Cu，Ru，Mn，Hf或Cr组成的1〜5埃厚的非磁性层。 优选地，非晶磁性层中的一种或多种非晶质元素的含量小于40原子％。 可选地，插入层可以形成在AP2钉扎层内。 插入层的实例是CoFeB，CoFeZr，CoFeNb，CoFeHf，CoFeNiZr，CoFeNiHf和CoFeNiNbZr。

    TMR device with novel free layer stucture
    8.
    发明申请
    TMR device with novel free layer stucture 有权
    TMR器件具有新颖的自由层结构

    公开(公告)号：US20100177449A1

    公开(公告)日：2010-07-15

    申请号：US12319972

    申请日：2009-01-14

    申请人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    发明人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    IPC分类号： G11B5/33 ,  B05D5/12

    CPC分类号： G11B5/3909 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G01R33/098 ,  G11B5/3906 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12

    摘要： A composite free layer having a FL1/insertion/FL2 configuration is disclosed for achieving high dR/R, low RA, and low λ in TMR or GMR sensors. Ferromagnetic FL1 and FL2 layers have (+) λ and (−) λ values, respectively. FL1 may be CoFe, CoFeB, or alloys thereof with Ni, Ta, Mn, Ti, W, Zr, Hf, Tb, or Nb. FL2 may be CoFe, NiFe, or alloys thereof with Ni, Ta, Mn, Ti, W, Zr, Hf, Tb, Nb, or B. The thin insertion layer includes at least one magnetic element such as Co, Fe, and Ni, and at least one non-magnetic element selected from Ta, Ti, W, Zr, Hf, Nb, Mo, V, Cr, or B. In a TMR stack with a MgO tunnel barrier, dR/R>60%, λ˜1×10−6, and RA=1.2 ohm-um2 when FL1 is CoFe/CoFeB/CoFe, FL2 is CoFe/NiFe/CoFe, and the insertion layer is CoTa or CoFeBTa.

    摘要翻译： 公开了具有FL1 /插入/ FL2配置的复合自由层，用于在TMR或GMR传感器中实现高dR / R，低RA和低λ。 铁磁FL1和FL2层分别具有（+）λ和（ - ）λ值。 FL1可以是CoFe，CoFeB或其与Ni，Ta，Mn，Ti，W，Zr，Hf，Tb或Nb的合金。 FL2可以是CoFe，NiFe或其与Ni，Ta，Mn，Ti，W，Zr，Hf，Tb，Nb或B的合金。薄插入层包括至少一种诸如Co，Fe和Ni 以及选自Ta，Ti，W，Zr，Hf，Nb，Mo，V，Cr或B中的至少一种非磁性元素。在具有MgO隧道势垒的TMR堆叠中，dR / R> 60％，λ 〜1×10-6，当FL1为CoFe / CoFeB / CoFe时，RA = 1.2ohm-um2，FL2为CoFe / NiFe / CoFe，插入层为CoTa或CoFeBTa。

    Process of manufacturing a TMR device
    10.
    发明授权
    Process of manufacturing a TMR device 有权
    制造TMR器件的过程

    公开(公告)号：US07497007B2

    公开(公告)日：2009-03-03

    申请号：US11181176

    申请日：2005-07-14

    申请人： Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    发明人： Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

    IPC分类号： G11B5/187

    CPC分类号： H01L43/08 ,  B82Y40/00 ,  G11C11/161 ,  H01F10/3204 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3272 ,  H01F10/3281 ,  H01F10/3295 ,  H01F41/303 ,  H01L43/12 ,  Y10T29/49032 ,  Y10T29/49034 ,  Y10T29/49041 ,  Y10T29/49046 ,  Y10T29/49048 ,  Y10T29/49052 ,  Y10T29/49067

    摘要： A high performance TMR element is fabricated by inserting an oxygen surfactant layer (OSL) between a pinned layer and AlOx tunnel barrier layer in a bottom spin valve configuration. The pinned layer preferably has a SyAP configuration with an outer pinned layer, a Ru coupling layer, and an inner pinned layer comprised of CoFeXBY/CoFeZ wherein x=0 to 70 atomic %, y=0 to 30 atomic %, and z=0 to 100 atomic %. The OSL is formed by treating the CoFez layer with oxygen plasma. The AlOx tunnel barrier has improved uniformity of about 2% across a 6 inch wafer and can be formed from an Al layer as thin as 5 Angstroms. As a result, the Hin value can be decreased by ⅓ to about 32 Oe. A dR/R of 25% and a RA of 3 ohm-cm2 have been achieved for TMR read head applications.

    摘要翻译： 通过在底部自旋阀配置中的钉扎层和AlOx隧道势垒层之间插入氧表面活性剂层（OSL）来制造高性能TMR元件。 钉扎层优选具有带外部被钉扎层，Ru耦合层和由CoFeXBY / CoFeZ组成的内部钉扎层的SyAP构型，其中x = 0至70原子％，y = 0至30原子％，z = 0 至100原子％。 通过用氧等离子体处理CoFez层形成OSL。 AlOx隧道势垒在6英寸晶片上提高了约2％的均匀性，并且可以由薄至5埃的Al层形成。 结果，Hin值可以减少1/3至约32Oe。 对于TMR读头应用，已经实现了25％的dR / R和3ohm-cm 2的RA。