用于减少SOT差分读取器的基线漂移的设计和方法与流程

用于减少sot差分读取器的基线漂移的设计和方法
1.相关申请的交叉引用
2.本技术要求于2020年9月23日提交的美国申请17/029,826的优先权，该美国申请要求于2020年7月9日提交的美国临时专利申请序列号63/050,016的权益，该两个申请均以引用方式整体并入本文。


背景技术：
技术领域
3.本公开的实施方案总体涉及数据存储设备的读磁头。
4.相关领域的描述
5.计算机的功能和能力的核心是将数据存储和写入到数据存储设备(诸如硬盘驱动器(hdd))。计算机所处理的数据量在迅速增加。需要磁记录介质的更高记录密度来提高计算机的功能和能力。
6.为了实现磁记录介质的更高记录密度(诸如超过2太比特/英寸2的记录密度)，使写磁道的宽度和间距变窄，因此每个写磁道中编码的对应磁记录位变窄。已经提出了利用具有由高饱和磁化材料构成的自由层的磁阻传感器来实现读磁头的高级窄间隙读取器传感器实现更高记录密度的读取的日益增加的要求的尝试。
7.典型的读磁头包括夹在两个屏蔽件之间的读传感器。两个屏蔽件的屏蔽件-屏蔽件间距在读传感器的分辨率中起关键作用。然而，常规读传感器已经最小化到约25nm，并且不能在大小上进一步减小以减小屏蔽件-屏蔽件间距。
8.因此，本领域需要改进的磁读磁头。


技术实现要素：

9.本公开总体涉及自旋轨道扭矩(sot)差分读取器设计。该sot差分读取器是多端子设备，该多端子设备包括第一屏蔽件、第一自旋霍尔层、第一自由层、间隙层、第二自旋霍尔层、第二自由层和第二屏蔽件。该间隙层用作电极并且设置在该第一自旋霍尔层与该第二自旋霍尔层之间。电引线连接位于该第一自旋霍尔层、该第二自旋霍尔层、该间隙层、该第一屏蔽件和/或该第二屏蔽件周围。这些电引线连接有利于电流从负极引线流动到正极引线和/或从该负极引线到该正极引线的电压。这些电引线连接的定位和这些sot差分层的定位提高了读取器分辨率，而不会减小屏蔽件-屏蔽件间距(即，读取间隙)。
10.在一个实施方案中，磁记录头包括第一屏蔽件、第二屏蔽件、第一偏置层、第二偏置层和自旋轨道扭矩(sot)差分读取器，该sot差分读取器设置在第一屏蔽件与第二屏蔽件之间并且在第一偏置层与第二偏置层之间。sot差分读取器包括：第一自由层；第二自由层；间隙层，该间隙层被配置为充当第一电引线；第一自旋霍尔层；第二自旋霍尔层，该第二自旋霍尔层与第一偏置层和第二偏置层接触；和两个或更多个绝缘层，该两个或更多个绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，该第一绝缘层设置在第一自旋霍尔层与第一偏置层之
间，并且该第二绝缘层设置在第一自旋霍尔层与第二偏置层之间。第一自由层和第二自由层被配置为独立受控。
11.在另一个实施方案中，磁记录头包括第一屏蔽件、第二屏蔽件和sot差分读取器，该sot差分读取器设置在第一屏蔽件与第二屏蔽件之间面向介质的表面处。sot差分读取器包括第一自由层、第二自由层、被配置为充当第一电引线的间隙层、第一自旋霍尔层和第二自旋霍尔层。第一自旋霍尔层的正端子电连接到第二自旋霍尔层的正端子。从sot差分读取器读出的信号基于跨第一自旋霍尔层的负端子到第二自旋霍尔层的负端子的电压差。sot差分读取器还包括电引线，该电引线从面向介质的表面凹入，该电引线与间隙层和第二屏蔽件接触，其中第一自由层、第二自由层、间隙层、第一自旋霍尔层和第二自旋霍尔层设置在面向介质的表面处。
12.在另一个实施方案中，公开了一种形成自旋轨道扭矩(sot)差分读取器的方法。该方法包括：在第一屏蔽件上沉积第一自由层，在第一自由层上沉积第一自旋霍尔层，并且在第一自旋霍尔层上沉积间隙层，以形成第一堆叠，其中第一屏蔽件具有从面向介质的表面延伸到与面向介质的表面相对的表面的第一宽度；移除第一自由层的一部分、第一自旋霍尔层的一部分和间隙层的一部分以限定第一堆叠的第一磁道宽度，第一堆叠的第一磁道宽度小于第一屏蔽件的第一宽度；以及沉积第一绝缘体层，该第一绝缘体层与第一堆叠的第一表面接触，该第一堆叠的该第一表面设置成与面向介质的表面相对。该方法还包括：在间隙层上沉积第二自由层，在第二自由层上沉积第二自旋霍尔层，并且在第二自旋霍尔层上沉积第二绝缘体层，以在第一堆叠上形成第二堆叠；以及移除第二绝缘体层的中心部分、第二自旋霍尔层的中心部分和第二自由层的中心部分以限定第二堆叠的第二磁道宽度并且形成设置在间隙层上的电引线，其中电引线从面向介质的表面凹入。沉积第二屏蔽层，该第二屏蔽层与电引线接触。
附图说明
13.因此，通过参考实施方案，可以获得详细理解本公开的上述特征的方式、本公开的更具体描述、上述简要概述，所述实施方案中的一些在附图中示出。然而，应当注意的是，附图仅示出了本公开的典型实施方案并且因此不应视为限制其范围，因为本公开可以允许其他同等有效的实施方案。
14.图1示出了体现本公开的磁盘驱动器。
15.图2为根据一个实施方案的通过面向磁介质的读/写头的中心的分段横截面侧视图。
16.图3a至图3d示出了根据各种实施方案的sot差分读取器。
17.图4a至图4h示出了根据一个实施方案的形成并限定图3c的sot差分读取器的磁道宽度的方法。
18.图5a至图5h示出了根据一个实施方案的形成并限定图3c的sot差分读取器的磁道宽度的方法。
19.图6a至图6h示出了根据一个实施方案的形成并限定图3d的sot差分读取器的条高度的方法。
20.为了有助于理解，在可能的情况下，使用相同的参考标号来表示附图中共有的相
同元件。可以设想是，在一个实施方案中公开的元件可以有利地用于其他实施方案而无需具体叙述。
具体实施方式
21.在下文中，参考本公开的实施方案。然而，应当理解的是，本公开不限于具体描述的实施方案。相反，思考以下特征和元件的任何组合(无论是否与不同实施方案相关)以实现和实践本公开。此外，尽管本公开的实施方案可以实现优于其他可能解决方案和/或优于现有技术的优点，但是否通过给定实施方案来实现特定优点不是对本公开的限制。因此，以下方面、特征、实施方案和优点仅是说明性的，并且不被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。同样地，对“本公开”的引用不应当被解释为本文公开的任何发明主题的概括，并且不应当被认为是所附权利要求书的要素或限制，除非在权利要求书中明确地叙述。
22.本公开总体涉及自旋轨道扭矩(sot)差分读取器设计。该sot差分读取器是多端子设备，该多端子设备包括第一屏蔽件、第一自旋霍尔层、第一自由层、间隙层、第二自旋霍尔层、第二自由层和第二屏蔽件。该间隙层用作电极并且设置在该第一自旋霍尔层与该第二自旋霍尔层之间。电引线连接位于该第一自旋霍尔层、该第二自旋霍尔层、该间隙层、该第一屏蔽件和/或该第二屏蔽件周围。这些电引线连接有利于电流从负极引线流动到正极引线和/或从该负极引线到该正极引线的电压。这些电引线连接的定位和这些sot差分层的定位提高了读取器分辨率，而不会减小屏蔽件-屏蔽件间距(即，读取间隙)。
23.图1示出了体现本公开的磁盘驱动器100。如图所示，至少一个可旋转磁介质112承载在主轴114上，并且通过磁盘驱动马达118旋转。每个磁盘上的磁记录呈数据磁道的任何合适图案的形式，诸如磁介质112上同心数据磁道(未示出)的环形图案。
24.至少一个滑块113定位在磁介质112附近，每个滑块113支撑一个或多个磁头组件121。当磁介质旋转时，滑块113在介质表面122上方径向地移入和移出，使得磁头组件121可访问磁介质112的写入期望数据的不同磁道。每个滑块113通过悬架115附接到致动器臂119。悬架115提供轻微的弹簧力，该弹簧力朝向介质表面122偏置滑块113。每个致动器臂119附接到致动器装置127。如图1所示的致动器构件127可以是音圈马达(vcm)。vcm包括能够在固定磁场内移动的线圈，线圈移动的方向和速度通过由控制单元129供应的马达电流信号来控制。
25.在磁盘驱动器100的操作期间，磁介质112的旋转在滑块113与介质表面122之间产生空气轴承，该空气轴承在滑块113上施加向上的力或升力。因此，在正常操作期间，空气轴承抗衡悬架115的轻微弹簧力，并以小的、基本上恒定的间距支撑滑块113离开并稍微高于磁介质112表面。
26.磁盘驱动器100的各种部件在操作中由控制单元129所产生的控制信号(诸如访问控制信号和内部时钟信号)来控制。通常，控制单元129包括逻辑控制电路、存储装置和微处理器。控制单元129产生控制各种系统操作的控制信号，诸如线123上的驱动马达控制信号以及线128上的磁头位置和寻道控制信号。线128上的控制信号提供期望的电流分布，以最佳地将滑块113移动和定位到磁介质112上的期望数据磁道。写入信号和读取信号通过记录通道125传送到磁头组件121上的写入和读取头和从该写入和读取头传送。
27.典型的磁盘存储系统的以上描述和图1的随附说明仅出于表示目的。应当显而易见的是，磁盘存储系统可包含大量磁盘和致动器，并且每个致动器可支撑多个滑块。
28.图2为根据一个实施方案的通过面向磁介质112的读/写头200的中心的分段横截面侧视图。读/写头200可对应于图1中所述的磁头组件121。读/写头200包括面向介质的表面(mfs)212，诸如空气轴承表面(abs)、磁写头210和磁读取头211，并且被安装成使得mfs 212面向磁介质112。在图2中，磁介质112沿箭头232所示的方向移动经过写入头210，并且读/写头200沿箭头234所示的方向移动。
29.在一些实施方案中，磁读取头211是磁阻(mr)读取头，其包括位于mr屏蔽件s1和s2之间的mr传感元件204。在其他实施方案中，磁读取头211是包括位于mr屏蔽件s1和s2之间的mtj传感元件204的磁隧道结(mtj)读取头。磁介质112中的相邻磁化区域的磁场可由mr(或mtj)传感元件204检测为记录位。
30.写入头210包括返回极206、主极220、后屏蔽件240和激发主极220的线圈218。线圈218可具有“薄烤饼”结构，而不是图2所示的“螺旋”结构，该“薄烤饼”结构卷绕在主极220和返回极206之间的背触头周围。后间隙(未示出)和前间隙(未示出)可与主极接触，并且前屏蔽件(未示出)可与前间隙接触。从主极220产生记录磁场，并且后屏蔽件240有助于使主极220的磁场梯度陡峭。主极220可以为磁性材料，诸如feco合金。主极220可包括后表面222，该后表面可平行于后屏蔽件240的前表面236。主极220可为具有后缘锥形(tet)构型的锥形写入极(twp)。在一个实施方案中，主极220具有2.4t的饱和磁化强度(ms)和约300纳米(nm)的厚度。主极220可包括铁磁材料，通常为co、fe和ni中的一者或多者的合金。后屏蔽件240可以为磁性材料，诸如nife合金。在一个实施方案中，后屏蔽件240具有约1.2t至约1.6t的ms。
31.图3a至图3e示出了根据各种实施方案的sot差分读取器。图3a和图3b示出了sot差分读取器300a、300b，其中图3a和图3b中的每一者具有：(1)读取器的顶部堆叠构型视图，和(2)底部抽象视图，示出了当记录头处于介质上方时自由层相对于该磁介质的定位，其中省略了堆叠构型中的其他层。sot差分读取器300a、300b可以是位于图2的两个屏蔽件s1和s2之间的sot差分读取器204。sot差分读取器300a、300b具有相同的电连接配置。然而，第一sot差分读取器330a和第二sot差分读取器300b可垂直于磁介质312的不同区域定位。sot差分读取器300a、300b围绕磁介质312的定位可改变第一自旋霍尔层302a、302b和第二自旋霍尔层304a、304b的感应电压极性。
32.如图3a和图3b的顶部堆叠构型视图所示，第一自由层(fl)306设置在第一自旋霍尔效应(she)层302a、302b(统称为第一she层302)上方，间隙层(gl)310设置在第一fl 306上方，第二fl 308设置在gl 310上方，并且第二she层304a、304b(统称为第二she层304)设置在第二fl 308上方。在本文的描述中，出于示例性目的，多个she层可被称为多个自旋霍尔层(shl)。sot差分读取器300a、300b可各自在z方向上具有介于约100埃至约400埃之间的条高度。
33.在图3a和图3b的底部视图中，第一fl 306和第二fl 308被示出为从上方的堆叠构型视图旋转了90度，并且垂直地定位在磁介质312上方，其中磁介质312可以是图1的磁介质112。第一fl 306和第二fl 308与磁介质312的磁场方向平行。磁介质312包括第一磁场方向(由位314a和314c中向上指向的第一箭头指示)和第二磁场方向(由位314b和314d中向下指
向的第二箭头指示)。磁介质312还包括具有第一磁场方向的第一位314a、具有第二磁场方向的第二位314b、具有第一磁场方向的第三位314c和具有第二磁场方向的第四位314d。虽然示出了四个位314a-314d，但是磁介质可具有任何数量的位。
34.在图3a的顶部堆叠构型视图中，第一shl 302a的正端或极305b电连接到第二shl 304a的正端或极305b，并且第一shl 302a的负端或极305a电连接到第二shl 304a的负端或极305a。第一shl 302a和第二shl 304a(即，正端或极305b和负端或极305a)的电压极性取决于第一fl 306和第二fl 308围绕磁介质的定位，如下所述。在另一个实施方案中，第一shl 302a和/或第二shl 304a的电压极性可被反转。第一shl 302a和第二shl 304a的所列出电压极性并非旨在限制，而是提供可能的实施方案的示例。参考图3a的底部抽象视图，当第一fl 306和第二fl 308均垂直定位在磁介质312的多个位314a-314d中的单个位(诸如第三位314c)上方时，第三位314c的磁场对第一fl 306和第二fl 308施加磁力。由于施加在第一fl 306和第二fl 308上的磁力，所以第一fl 306和第二fl 308的磁矩均处于与第三位314c的磁场相同的方向上。
35.在图3b的顶部堆叠构型视图中，第一shl 302b的正端或极309b电连接到第二shl 304b的负端或极307a，并且第一shl 302b的负端或极309a电连接到第二shl 304b的正端或极307b。第一shl 302b和第二shl 304b(即，正端或极307b、309b和负端或极307a、309)的电压极性取决于第一fl 306和第二fl 308围绕磁介质的定位，如下所述。在另一个实施方案中，第一shl 302b和/或第二shl 304b的电压极性可被反转。第一shl 302b和第二shl 304b的所列出电压极性并非旨在限制，而是提供可能的实施方案的示例。在本文的描述中，所提及的shl的负端或极和正端或极的位置可被反转。因此，设想了未列出的实施方案并且这些实施方案与当前描述相关。参考图3b的底部抽象视图，当第一fl 306和第二fl 308各自定位在磁介质312的多个位314a-314d中的相邻位(诸如第三位314c和第四位314d)上方时，第二位314b的磁场对第一fl 306施加磁力，并且第三位314c对第二fl 308施加磁力，该磁力与施加在第一fl 306上的磁力相反。由于施加在第一fl 306和第二fl 308上的磁力，所以第一fl 306的磁矩处于与第二位314b的磁场相同的方向上，并且第二fl 308的磁矩处于与第三位314c的磁场相同的方向上。在图3b中，因为第一fl 306和第二fl 308位于磁介质312的多个位314a-314d中的相邻位上方，所以第一fl 306具有与第二fl 308磁场方向相反的磁场方向。
36.在图3a和图3b中，第一shl层302a、302b和第二shl 304a、304b各自包括相同的材料并且在y方向上具有相同的厚度。第一shl 302a、302b和第二shl 304a、304b可由非磁性重金属材料形成，该非磁性重金属材料选自包括ta、pt、w、hf、bi及它们的合金的组。另外，应当理解，虽然ta、pt、w、hf、bi及它们的合金已被例示为第一shl302a和第二shl 304a的材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不受限制。例如，bisb和bise可用作第一shl 302和第二shl 304的材料。第一shl 302和第二shl 304可在x方向上具有比第一fl层306和第二fl层308以及gl 310更大的宽度。在一个实施方案中，第一shl 302和第二shl 304在x方向上具有相同的宽度。在另一个实施方案中，第一shl 302和第二shl 304在x方向上具有不同的宽度。
37.在图3a中，第一shl 302a和第二shl 304a各自生成每个相应第一shl 302a和第二shl 304a内部的横向电压信号(即，she信号)。所生成的横向电压信号可能是由于自旋霍尔
效应。横向电压信号极性可取决于第一fl 306和第二fl 308的电子流流动方向和磁性取向。例如，在图3a的底部视图中，第一fl 306和第二fl 308各自垂直地定位在相同位(诸如第三位314c)上方。第一shl 302a和第二shl 304a具有相同的she电压极性，其中负x方向上的侧是负端305a，并且正x方向上的侧是正端305b。
38.此外，第一shl 302a和第二shl 304a的负端305a连接起来，使得第一shl 302a和第二shl 304a的负端305a共享相等的电压电位。读取器信号输出可以由第一shl 302a和第二shl 304a的正端305b之间的电压差或差分电压311(其可以是sot差分读取器信号输出)确定。因为第一shl 302a和第二shl 304a各自包括相同的材料和相同的电流流动方向，所以由第一shl 302a感应的she电压可在极性和量值两者上等于由第二shl 304a感应的she电压。两个正端305b之间的差分电压311可被抵消或减小。差分电压311可以是约为零的净差分输出。
39.第一电流313从第一shl 302a行进到gl 310，并且第二电流315从gl 310行进到第二shl 304a。通过独立地控制第一电流313和第二电流315，上读取器(例如，sot差分读取器300a的与第二电流315接触的区段)和下读取器(例如，差分读取器300a的与第一电流313接触的区段)的差分电压(dvsh)的振幅可能匹配。此外，除尘层(未示出)可围绕下读取器设置，使得第一电流313可以被分流。因此，sot差分读取器300a是多端子设备。因为第一shl 302a和第二shl 304a具有相同的电压极性，所以可大大减小或基本上抵消信号输出。通过大大减小或基本上抵消信号输出，可减少基线漂移。
40.在图3b的底部视图中，第一fl 306和第二fl 308位于相邻位上方，诸如，第一fl 306垂直地定位在第二位314b上方并且第二fl垂直地定位在第三位314c上方。第一fl 306和第二fl 308具有不同且相反的磁化。例如，第一shl 302b具有第一she电压，其中负x方向上的侧是正端309b并且正x方向上的侧是负端309a。同样，第二shl 304b具有第二she电压，其中负x方向上的侧是负端307a并且正x方向上的侧是正端307b。
41.此外，第一shl 302b的正端309b和第二shl 304b的负端307a连接起来并且共享相等的电压电位。差分电压311由第二shl 304b的正端307b的电压与第一shl 302b的负端309a的电压之间的差确定，该差分电压可以是sot差分读取器信号输出。因为第一shl 302b和第二shl 304b的感应电压方向彼此相反，所以差分电压311可有效地使输出信号翻倍。第一电流313从第一shl 302b行进到gl 310，并且第二电流315从gl 310行进到第二shl 304b。因此，sot差分读取器300b是多端子设备。因为第一shl 302b和第二shl 304b具有相反的电压方向，所以信号输出可有效地翻倍或大大增加。因此，更大的信号输出可以有效地提高线性分辨率。
42.图3c示出了根据一个实施方案的sot差分读取器360的mfs视图。sot差分读取器360可以是图3a的sot差分读取器300a和/或图3b的sot差分读取器300b。此外，第一shl 302a、302b可以是第一slh 302，并且第二shl 304a、304b可以是第二shl 304。在本文的描述中，出于示例性目的，shl可被称为she层。
43.sot差分读取器360还包括设置在第一绝缘层330下方的第一屏蔽件322a，其中第一shl 302设置在第一绝缘层330上。此外，第二绝缘层332a沿着shl 302的左侧的顶部边缘(即，介于第一slh 302与第一偏置层324a之间)并且在第一fl 306、gl 310和第二fl 308的左侧上(即，与第一偏置层324a相邻)设置。第三绝缘层332b沿着shl 302的右侧的顶部边缘
(即，介于第一slh 302与第二偏置层324b之间)并且在第一fl 306、gl 310和第二fl 308的右侧上(即，与第二偏置层324b相邻)沉积。第一偏置层324a设置在第二绝缘层332a上。第二偏置层324b设置在第三绝缘层332b上。第四绝缘层320设置在第一偏置层324a和第二偏置层324b以及第二shl 304上方。第二屏蔽件322b设置在第四绝缘层320上。第一偏置层324a和第二偏置层324b可包括硬偏置材料或软偏置材料。
44.可将绝缘层330、332a、332b、320放置在sot差分读取器360中，使得可避免第一屏蔽件322a、第一shl 302、第一fl 306、gl 310、第二fl 308、第二shl 304、第二屏蔽件322、第一偏置层324a和第二偏置层324b之间的电短路。用于绝缘层330、332a、332b、320的合适材料包括介电材料，诸如氧化铝、氧化硅、氧化镁和氮化硅。绝缘层330、332a、332b、320可由熟知的沉积方法形成，熟知的沉积方法为诸如原子层沉积(ald)、物理气相沉积(pvd)、离子束沉积(ibd)或溅射。绝缘层330、332a、332b、320可具有介于约10埃至约100埃之间的厚度。
45.在一些实施方案中，第一fl 306和第二fl 308包括相同的材料并且在y方向上具有相同的厚度。第一fl 306和第二fl 308在y方向上具有比第一shl 302和第二shl 304更大的厚度。第一fl 306和第二fl 308各自包括cofe/cofeb/ta/nife多层堆叠。cofe层可具有介于约3埃至约10埃之间的厚度。cofeb层可具有介于约10埃至约20埃之间的厚度。ta层可具有介于约0.5埃至约2埃之间的厚度。nife层可具有介于约3埃至约100埃之间，诸如介于约3埃和约10埃之间或介于约10埃和约100埃之间的厚度。第一fl 306和第二fl 308可通过熟知的沉积方法(诸如溅射)形成。另外，应当理解，虽然cofe/cofeb/ta/nife已被例示为第一fl 306和第二fl 308的材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于用于第一fl 306和第二fl 308的cofe/cofeb/ta/nife。此外，先前提及的尺寸并非旨在进行限制，而是提供可能的实施方案的示例。
46.gl 310在y方向上具有比第一shl 302和第二shl 304更小的厚度。gl 310可由非磁性导电材料(诸如cr)形成，其厚度介于约10埃至约50埃之间。在一些实施方案中，gl 310可具有约0埃至约20埃的厚度。应当理解，虽然cr被例示为gl 310，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于用于gl 310的cr。在一些实施方案中，绝缘材料可用于gl 310材料，诸如当gl 310具有小于约1nm的厚度时。在一个实施方案中，gl 310包括电极以允许独立调整第一shl 302和第二shl 304的自旋霍尔角特性。
47.第一屏蔽件322a和第二屏蔽件322b各自包括导电材料，该导电材料选自包括cu、w、ta、al、nife、cofe和它们的合金的组。屏蔽材料可包括nife合金、cofe合金，或者nife合金或cofe合金与cu、w、ta和al的组合。第一屏蔽件322a和第二屏蔽件322b中每一者的厚度可介于约20nm和约500nm之间。另外，应当理解，虽然nife、cofe、cu、w、ta、al和它们的合金已被例示为第一屏蔽件322a和第二屏蔽件322b材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于用于第一屏蔽件322a和第二屏蔽件322b的nife、cofe、cu、w、ta、al和它们的合金。
48.在一些实施方案中，第一偏置层324a和第二偏置层324b分别是第一硬偏置层和第二硬偏置层。第一硬偏置层和第二硬偏置层可包括多层结构，该多层结构包括种子层和主体层。在一个实施方案中，硬偏置层包括ta种子层、处于ta种子层上的cr或w种子层，以及设置在cr或w种子层上的copt主体层。在一些实施方案中，硬偏置层包括先前提及的材料的多层。另外，应当理解，虽然ta、w、cr和copt已被例示为第一硬偏置层和第二硬偏置层材料，但
也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于用于第一硬偏置层和第二硬偏置层的cu、ta、w、cr和copt。
49.在一些实施方案中，第一偏置层324a和第二偏置层324b分别是第一软偏置层和第二软偏置层。第一软偏置层和第二软偏置层可包括多层结构，该多层结构包括软磁性材料。在一个实施方案中，软偏置层包括选自包括nife、cofe、coni、cofeni、cofeb、co、它们的合金和/或它们的多层的组的材料。另外，应当理解，虽然nife、cofe、coni、cofeni、cofeb、co、它们的合金和/或它们的多层已被例示为软偏置层材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于用于软偏置层的nife、cofe、coni、cofeni、cofeb、co、它们的合金和/或它们的多层。
50.当sot差分读取器360包括软偏置层而不是硬偏置层时，在每个软偏置层与绝缘层320之间沉积反铁磁(afm)/封盖层(未示出)。afm/封盖层包括选自一组afm材料的材料，该组afm材料包括irmn、femn、ptmn和其他非磁性导电层。此外，afm/封盖层可包括一组afm材料和来自包括irmn、femn、ptmn、ta、ru或ti、其他非磁性材料和/或它们的多层的组的一种或多种材料。afm/封盖层可通过熟知的沉积方法(诸如溅射)形成。afm/封盖层可具有介于约40埃至约150埃之间的厚度。另外，应当理解，虽然irmn、femn、ptmn、ta、ru、ti和它们的多层已被例示为afm/封盖层材料，但还设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于用于afm/封盖层的irmn、femn、ptmn、ta、ru或ti或它们的多层。
51.电引线围绕第一shl 302、第二shl 304和gl 310放置。例如，第一shl 302包括第一负电压端子(v1-)、第一正电压端子(v1 )和第一正电流端子(i1 )。第二shl 304包括第二负电压端子(v2-)、第二正电压端子(v2 )和位于第二shl 304的任一侧上的第二负电流端子(i2-)。此外，gl 310包括第一负电流端子(i1-)和第二正电流端子(i2 )。应当理解，第一shl 302和第二shl 304的电压端子的所示极性是出于示例性目的，并且第一shl 302和第二shl 304的电压极性可取决于电流的方向以及第一fl 306和第二fl 308相对于磁介质312的位(诸如位314a-314d)的定位。此外，第一负电压端子(v1-)和第二负电压端子(v2-)可能一起电短路以提供公共电压端子。
52.第一shl 302的第一正电压端子(v1 )与第二shl 304的第二正电压端子(v2 )之间的差分电压(例如，差分电压311)是sot差分读取器信号输出。因为gl 310包括单独的电流端子，所以施加到第一fl 306和第二fl 308的电流可彼此独立地调整。因此，当第一fl 306和第二fl 308包括不同的特性(诸如不同的材料或厚度)时，第一fl 306和第二fl 308的磁性响应可能匹配。图3a的电流和电压方向可表示图3c的电流和电压方向。
53.第一shl 302具有基本上等于或小于第一屏蔽件322a的宽度的第一磁道宽度318，并且第二shl 304具有第二磁道宽度328，该第二磁道宽度基本上等于包括第一fl 306、gl 310和第二fl 308的堆叠的宽度。在一些实施方案中，第一磁道宽度318的宽度小于第一屏蔽件322a的宽度。第一磁道宽度318可为约200埃至约2000埃宽。第二磁道宽度328可为约100埃至约400埃宽。因为第一shl 302的第一磁道宽度318大于第二shl 304的第二磁道宽度328，所以下读取器(即，第一fl 306)的信号输出大于上读取器(即，第二fl 308)的信号输出。
54.下读取器和上读取器之间的不对称信号输出可能导致基线漂移(例如，信号输出未被抵消)。然而，通过独立地控制第一电流313和第二电流315(即，三个引线电路)，下读取
器和上读取器的信号输出可能匹配，从而降低基线漂移的可能性。除尘层(未示出)可围绕下读取器设置以结合分流设计，减小第一电流313的电子流。此外，通过为第二shl 304选择包括较大自旋偏振角的材料或适当厚度，从而产生较高的自旋霍尔角，也可以增大上读取器的信号输出。同样，可减小第二shl 304厚度，这可以增大上读取器的信号输出。
55.图3d示出了根据一个实施方案的sot差分读取器370的横截面侧视图。sot差分读取器370包括设置在第一屏蔽件322a上的第一绝缘层330、设置在第一绝缘层330上方的第一shl 302、设置在第一shl 302上方的第一fl 306、设置在第一fl 306上方的gl 310、设置在gl 310上方的第二fl 308和设置在第二fl 308上方的第二shl 304。在当前实施方案中，第二fl 308和第二shl 304包括两个单独的部分或区段，其中第一区段301与面向介质的表面(mfs)355相邻，并且第二区段303设置在z方向上与mfs 355相对的侧357上。gl 310从mfs 355延伸到与mfs 355相对的侧357并且与第二区段303接触。
56.第四绝缘层320设置在第二shl 304上方。此外，第五绝缘层326a设置在第一屏蔽件322a与gl 310之间。第六绝缘层326b设置在gl 310与第二屏蔽件322b之间，以及在第一区段301与第二区段303之间。第二屏蔽件322b设置在第四绝缘320和第二shl 304的第二区段上方。第二屏蔽件322b与第二shl 304的第二区段接触。
57.图4a至图4h示出了根据一个实施方案的形成并限定图3c的sot差分读取器360的磁道宽度的方法。虽然在图4a至图4h中可能使用不同的附图标记，但是形成sot差分读取器360的层的材料与上述图3c中描述的材料相同。图4a至图4h示出了在制造sot差分读取器360的过程中其mfs视图。
58.在图4a中，第一绝缘层430沉积在第一屏蔽件422a上，第一shl 402沉积在第一绝缘层430上，第一fl 406沉积在第一shl 402上，gl 410沉积在第一fl 406上，第二fl 408沉积在gl 410上，第二shl 404沉积在第二fl 408上，并且第二绝缘层420a沉积在第二shl 404上，以形成堆叠440。在一些实施方案中，gl 410包括电极以允许独立调整第一fl 406和第二fl 408的磁特性。
59.在图4b中，光致抗蚀剂或光电模版434沉积在堆叠440上方第二绝缘层420a上，以限定堆叠440的磁道宽度。然后，移除第二绝缘层420a、第二shl 404、第二fl 408、gl 410和第一fl 406各自的未被光电模版434覆盖的部分(即，堆叠440的外端)，以显露出设置在堆叠440后面的再填充层436a、436b。移除堆叠440的外端限定了堆叠440的磁道宽度或水平宽度。在图4b中，第一绝缘材料薄层432a和第二绝缘材料薄层432b沉积在第一shl 402的顶表面402a上并且在第一fl 406、gl 410和第二fl 408各自的任一侧上。第一绝缘层432a与再填充层436a相邻地设置，并且第二绝缘层432b与再填充层436b相邻地设置。在图4c中，附加绝缘材料薄层432沉积在第二shl 404、第二绝缘层420a和光电模版434各自的任一侧上(例如，与再填充层436a、436b接触的侧)。附加绝缘材料薄层432将第一绝缘层432a连接到第二绝缘层432b。
60.在图4d中，硬偏置层424a、424b沉积在第一shl 402上方(例如，在第一绝缘材料层432a和第二绝缘材料层432b上)以及第一fl 406、gl 410和第二fl 408各自的两侧。然后，移除(例如通过离子铣削)附加绝缘材料432和再填充层436a、436b的设置成与第二shl 404、第二绝缘层420a和光电模版434接触的部分。因此，第一绝缘层432a和第二绝缘层432b保持与第一shl 402、第一fl 406、gl 410和第二fl 408接触，使得第一绝缘层432a和第二
502、第一fl 506、gl 510和第二fl 508接触，使得第一绝缘层532a和第二绝缘层532b设置在第一shl 502、第一fl 506、gl 510和第二fl 508与侧屏蔽层524a、524b之间。换句话说，第一shl 502、第一fl 506、gl 510和第二fl 508不与侧屏蔽层524a、524b直接接触。
67.侧屏蔽层524a、524b可包括软偏置材料。在一个实施方案中，软偏置包括选自包括nife、cofe、coni、cofeni、cofeb、co、它们的合金和/或它们的多层的组的材料。另外，应当理解，虽然nife、cofe、coni、cofeni、cofeb、co、它们的合金和/或它们的多层已被例示为软偏置材料，但也设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于用于软偏置的nife、cofe、coni、cofeni、cofeb、co、它们的合金和/或它们的多层。
68.在图5e中，afm/封盖层542沉积在侧屏蔽层524a、524b上，以及第二shl 504、第二绝缘层520a和光电模版534周围并与其接触。afm/封盖层542包括选自一组afm材料的材料，该组afm材料包括irmn、femn、ptmn和其他非磁性导电层。此外，afm/封盖层542可包括一组afm材料和来自包括ta、ru或ti、其他非磁性材料、导电材料和它们的多层的组的一种或多种材料。afm/封盖层542可通过熟知的沉积方法(诸如溅射)形成。afm/封盖层542可具有介于约40埃至约150埃之间的厚度。另外，应当理解，虽然irmn、femn、ptmn、ta、ru、ti和它们的多层已被例示为afm/封盖层542材料，但还设想了其他材料，并且本文所讨论的实施方案不限于用于afm/封盖层542的irmn、femn、ptmn、ta、ru或ti或它们的多层。在图5f中，通过诸如cmp辅助剥离的工艺来移除光电模版534和afm/封盖层542的与光电模版534接触的一部分。
69.在图5g中，通过先前讨论的步骤限定了sot差分读取器的磁道宽度和条高度，然后第四绝缘层520b沉积在第二绝缘层520a和afm/封盖层542上并与其接触。在图5h中，第二屏蔽件522b沉积在第四绝缘层520b上并与其接触以形成sot差分读取器360。在一个实施方案中，第一屏蔽件522a和第二屏蔽件522b包括相同或类似的材料。在另一个实施方案中，第一屏蔽件522a和第二屏蔽件522b包括不同的材料。
70.图6a至图6e示出了根据一个实施方案的形成并限定图3d的sot差分读取器370的条高度的方法。图6a至图6e示出了sot差分读取器370的横截面侧视图。虽然在图6a至图6e中可能使用不同的附图标记，但是形成sot差分读取器370的层的材料与上述图3d中描述的材料相同。在图6a中，第一绝缘层630沉积在第一屏蔽件622a上，第一shl 602沉积在第一绝缘层630上，第一fl 606沉积在第一shl 602上，并且第一gl 610a沉积在第一fl 606上，以形成堆叠640的第一部分640a。
71.在图6b中，第一光致抗蚀剂或光电模版634a沉积在第一堆叠部分640a的第一gl 610a上的一部分上方，以限定第一堆叠部分640a的第一条高度636a(即，在z方向上)。然后，移除第一gl 610a、第一fl 606和第一shl 602各自的未被第一光电模版634a覆盖的部分(即，第一堆叠部分640a的从mfs 655凹入的后端)，以显露出设置在第一屏蔽件622a上方的第一绝缘层630。在图6c中，第二绝缘层626沉积在第一堆叠部分640a的背面表面641(即，第一堆叠部分640a的从mfs 655凹入的表面641)上在第一绝缘层630上，并且移除第一光电模版634a。第二绝缘层626沉积到第一堆叠部分640a的从mfs 655凹入的已移除部分。第二绝缘层626与第一shl 602、第一fl 606和第一gl 610a接触。
72.在图6d中，移除第二绝缘层626的与第一gl 610a对准的部分，并且第二gl 610b沉积在第二绝缘层626的剩余部分上，与第一gl 610a相邻并与其接触。第二gl 610b和第一gl 610a形成在y方向上具有均匀厚度的粘合gl 610。gl 610在z方向上具有等于第一屏蔽件
622a的长度或宽度的长度或宽度。在一些实施方案中，gl 610包括电极以允许独立调整第一shl 602和第二shl 604的自旋霍尔角特性。第二fl 608沉积在gl 610上，第二shl 604沉积在第二fl 608上，并且第三绝缘层620沉积在第二shl 604上。第二fl 608、第二shl 604和第三绝缘层620形成堆叠640的第二部分640b。第一堆叠部分640a和第二堆叠部分640b共同形成堆叠640，该堆叠设置在mfs 655处。
73.第二光致抗蚀剂或光电模版634b沉积在第三绝缘层620上，并且移除第二光电模版634b的中心部分644a，如图6d进一步所示。然后蚀刻并移除与第二光电模版634b的已移除中心部分644a对准的第二堆叠部分640b的中心部分646，以限定第二堆叠部分640b的第二条高度636b。第二条高度636b与第一条高度636a基本上相同，从而产生具有均匀条高度636的堆叠640。均匀条高度636可介于约10nm至约20nm之间。在一些实施方案中，可移除gl 610的与已移除中心部分644a、646对准的部分；然而，gl 610的大部分不被蚀刻或移除。
74.移除第二堆叠部分640b的中心部分646进一步形成从mfs 655凹入的电引线650(即，图3d的第二部分303形成电引线650)。电引线650包括gl 610、第二fl 608和第二shl 604各自的一部分。第三绝缘层620的一部分设置在电引线650上方。电引线650形成为与gl 610接触，并且因此允许gl 610充当电引线650。在一些实施方案中，电引线650具有比堆叠640的条高度636更大的条高度或宽度638。已移除中心部分646在z方向上具有比电引线650和堆叠640更大的宽度。
75.在图6e中，移除第二光电模版634b，并且第四绝缘层628设置在第二堆叠部分640b与电引线650之间、已移除中心部分646中。第四绝缘层628通过gl 610与第二绝缘层626间隔开。由于电引线650，第二绝缘层626在z方向上具有比第四绝缘层628更大的宽度。第四绝缘层628在z方向上具有比电引线650和堆叠640更大的宽度。第二绝缘层626、第三绝缘层620和第四绝缘层628可包括相同的材料。
76.在图6f中，第三光致抗蚀剂或光电模版634c沉积在第三绝缘层620和第四绝缘层628上。然后，移除设置在mfs 655处的第三光电模版634c的第二部分644b。第三光电模版634c的已移除第二部分644b与堆叠640对准，并且在z方向上具有等于堆叠640的宽度(即，等于堆叠640的条高度636的条高度或宽度)。然后，可限定堆叠640在x方向上的磁道宽度，诸如如上文在图4b至图4h和图5b至图5h中所述。一旦限定了堆叠640的磁道宽度，就移除第三光电模版634c。
77.在图6g中，第四光致抗蚀剂或光电模版634d沉积在第三绝缘层620和第四绝缘层628上。移除第四光电模版634d的第三部分644c，该第三部分与电引线650和第四绝缘层628两者至少部分地对准或重叠。第四光电模版634d的已移除第三部分644c在至少z方向上具有比第四绝缘层628更小的宽度或尺寸。第四光电模版634d的已移除第三部分644c可以在z方向上具有比电引线650的宽度638更小的宽度。然后，蚀刻(诸如通过氧化铝湿法蚀刻)并移除第三绝缘层620和第四绝缘层628各自的与第四光电模版634d的已移除第三部分644c对准的部分648，以开启一个或多个电引线连接。然后，移除第四光电模版634d。
78.在图6h中，第二屏蔽件622b沉积在电引线650、第三绝缘层620和第四绝缘层628上并与其接触。通过移除第三绝缘层620和第四绝缘层628各自的部分648，第二屏蔽件622b能够接触电引线650。因此，第二屏蔽件622b可充当或用作电引线连接。第一屏蔽件622a和第二屏蔽件622b包括相同的材料。
79.通过包括从间隙层到sot差分读取器的这些shl中的每一层的电引线连接，可独立地调整sot差分读取器的每个自由层以便匹配每个自由层的磁特性。此外，可实现更好的读取器分辨率，同时维持屏蔽件-屏蔽件间距。因此，不需要减少夹住sot差分读取器的这些屏蔽件的屏蔽件-屏蔽件间距来提高读取器分辨率，因为sot差分读取器可允许更宽的屏蔽件-屏蔽件间距而不会降低分辨率。通过能够增大sot差分读取器的屏蔽件-屏蔽件间距，可增大通量，可独立地控制自由层，并且可增大sot差分读取器的层的条高度以减少磁噪声。
80.在一个实施方案中，磁记录头包括第一屏蔽件、第二屏蔽件、第一偏置层、第二偏置层和sot差分读取器，该sot差分读取器设置在第一屏蔽件与第二屏蔽件之间并且在第一偏置层与第二偏置层之间。sot差分读取器包括：第一自由层；第二自由层；间隙层，该间隙层被配置为充当第一电引线；第一自旋霍尔层；第二自旋霍尔层，其中该第二自旋霍尔层与第一偏置层和第二偏置层接触；和两个或更多个绝缘层，该两个或更多个绝缘层包括第一绝缘层和第二绝缘层，该第一绝缘层设置在第一自旋霍尔层与第一偏置层之间，并且该第二绝缘层设置在第一自旋霍尔层与第二偏置层之间。第一自由层和第二自由层被配置为独立受控。
81.第一自旋霍尔层设置在第一屏蔽件上，第一自由层设置在第一自旋霍尔层上，间隙层设置在第一自由层上，第二自由层设置在间隙层上，并且第二自旋霍尔层设置在第二自由层上。磁记录头被配置为接收注入第一自旋霍尔层中的电流并通过间隙层输出电流，并且接收注入间隙层中的电流并通过第二自旋霍尔层输出电流，其中通过第一自旋霍尔层感应第一自旋霍尔效应电压，并且通过第二自旋霍尔层感应第二自旋霍尔效应电压。第一自旋霍尔层包括第二电引线，并且第二自旋霍尔层包括第三电引线。使用第一电引线、第二电引线和第三电引线中的一者或多者来控制第二自由层的信号输出以匹配第一自由层的信号输出。
82.电极设置成与间隙层接触。第一自由层、第二自由层、间隙层、第一自旋霍尔层和第二自旋霍尔层设置在面向介质的表面处。电极从面向介质的表面凹入。电极进一步与第二屏蔽件接触。第一自旋霍尔层在面向介质的表面处具有第一磁道宽度，并且第二自旋霍尔层在面向介质的表面处具有小于第一磁道宽度的第二磁道宽度。第一自旋霍尔层的正端子电连接到第二自旋霍尔层的负端子，并且跨第一自旋霍尔层的负端子到第二自旋霍尔层的正端子的电压差是从sot差分读取器读出的信号。
83.在另一个实施方案中，磁记录头包括第一屏蔽件、第二屏蔽件和sot差分读取器，该sot差分读取器设置在第一屏蔽件与第二屏蔽件之间面向介质的表面处。sot差分读取器包括第一自由层、第二自由层、被配置为充当第一电引线的间隙层、第一自旋霍尔层和第二自旋霍尔层。第一自旋霍尔层的正端子电连接到第二自旋霍尔层的正端子。从sot差分读取器读出的信号基于跨第一自旋霍尔层的负端子到第二自旋霍尔层的负端子的电压差。sot差分读取器还包括电引线，该电引线从面向介质的表面凹入，该电引线与间隙层和第二屏蔽件接触，其中第一自由层、第二自由层、间隙层、第一自旋霍尔层和第二自旋霍尔层设置在面向介质的表面处。
84.第一自旋霍尔层设置在第一屏蔽件上，第一自由层设置在第一自旋霍尔层上，间隙层设置在第一自由层上，第二自由层设置在间隙层上，并且第二自旋霍尔层设置在第二自由层上。第一自旋霍尔层在面向介质的表面处具有比第二自旋霍尔层更长的长度。磁记
录头被配置为接收注入第一自旋霍尔层中的第一电流并通过间隙层输出第一电流，其中通过第一自旋霍尔层感应第一自旋霍尔效应电压。磁记录头还被配置为接收注入间隙层中的第二电流并通过第二自旋霍尔层输出第二电流，其中通过第二自旋霍尔层感应第二自旋霍尔效应电压。sot差分读取器还包括封盖层，该封盖层设置在第二自旋霍尔层上方。磁记录头被配置为独立地控制第一自由层和第二自由层。
85.第一电流和第一自旋霍尔效应电压产生第一自由层的第一信号输出，并且第二电流和第二自旋霍尔效应电压产生第二自由层的第二信号输出。第一自由层的第一信号输出和第二自由层的第二信号输出独立可控。sot差分读取器具有介于约10nm至约20nm之间的条高度。
86.在另一个实施方案中，公开了一种形成sot差分读取器的方法。该方法包括：在第一屏蔽件上沉积第一自由层，在第一自由层上沉积第一自旋霍尔层，并且在第一自旋霍尔层上沉积间隙层，以形成第一堆叠，其中第一屏蔽件具有从面向介质的表面延伸到与面向介质的表面相对的表面的第一宽度；移除第一自由层的一部分、第一自旋霍尔层的一部分和间隙层的一部分以限定第一堆叠的第一磁道宽度，第一堆叠的第一磁道宽度小于第一屏蔽件的第一宽度；以及沉积第一绝缘体层，该第一绝缘体层与第一堆叠的第一表面接触，该第一堆叠的该第一表面设置成与面向介质的表面相对。该方法还包括：在间隙层上沉积第二自由层，在第二自由层上沉积第二自旋霍尔层，并且在第二自旋霍尔层上沉积第二绝缘体层，以在第一堆叠上形成第二堆叠；以及移除第二绝缘体层的中心部分、第二自旋霍尔层的中心部分和第二自由层的中心部分以限定第二堆叠的第二磁道宽度并且形成设置在间隙层上的电引线，其中电引线从面向介质的表面凹入。沉积第二屏蔽层，该第二屏蔽层与电引线接触。
87.第一磁道宽度约等于第二磁道宽度，并且其中电引线从面向介质的表面凹入。第一自由层和第二自由层独立受控。
88.虽然前述内容针对本公开的实施方案，但是可以在不脱离本公开的基本范围的情况下设想本公开的其他和另外的实施方案，并且本公开的范围由所附权利要求书确定。