專利名稱：磁頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁頭及其制造方法，具體地，涉及包括磁阻效應(yīng)裝置作為再現(xiàn)裝置的磁頭及其制造方法。
背景技術(shù)：
磁性記錄和再現(xiàn)裝置通過介質(zhì)的磁化方向來記錄信息并將信息再現(xiàn)為電壓。該裝置包括用于存儲磁化信息的介質(zhì)；用于生成磁場以記錄信息的記錄磁頭；用于從磁化的介質(zhì)上讀取信息的再現(xiàn)磁頭；用于驅(qū)動這些磁頭和介質(zhì)的機(jī)械裝置；用于控制這些的記錄和再現(xiàn)操作控制電路；等等。磁頭被設(shè)計為在其運行期間以固定的高度在介質(zhì)上方浮動。具有兩個或更多磁層并從它們之間的相對磁化角度獲得輸出電壓的所謂“旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)”廣泛用于再現(xiàn)磁頭。
伴隨著磁性記錄裝置的密度的增加，用于記錄信息的最小單元，亦即，記錄比特的尺寸變得越來越小。為了減少記錄比特的數(shù)目，必須減少比特長度和磁道寬度。為了在讀取信息時從精確記錄的比特再現(xiàn)信息，期望來自感興趣的比特的磁通量應(yīng)當(dāng)被再現(xiàn)磁頭高度靈敏地檢測到，反之，來自導(dǎo)致噪聲的其他部分的磁通量應(yīng)當(dāng)盡可能地不被檢測到。因此，在大多數(shù)情況下，在比特長度方向上在再現(xiàn)磁頭的上面和下面形成由例如鎳鐵合金的軟磁體組成的上層屏蔽和下層屏蔽。上層屏蔽和下層屏蔽吸收來自不必要區(qū)域的磁通量，以有利于減少關(guān)于被再現(xiàn)的記錄比特的比特長度方向的傳感器部分的影響。這樣一來就知道由軟磁體組成的屏蔽在比特長度方向上具有影響。
近年來，在垂直于膜平面應(yīng)用傳感電流的CPP(垂直于平面的電流)系統(tǒng)吸引了很多注意。根據(jù)這種系統(tǒng)，與在平面方向上應(yīng)用傳感電流的傳統(tǒng)CIP(平面中的電流)系統(tǒng)相比，在上層屏蔽和下層屏蔽之間沒有必要形成絕緣層，從而使得減少上層屏蔽和下層屏蔽之間的距離成為可能。因此，認(rèn)為CPP系統(tǒng)能夠在比特長度方向上改善分辨率。
在所謂的“旋轉(zhuǎn)閥類型”的再現(xiàn)磁頭中，必須在磁道寬度方向上應(yīng)用所謂“縱向偏移”的磁場以抑制自由層造成的噪聲。通常使用由布置在傳感器的右邊和左邊的鐵磁體生成縱向偏移磁場的所謂的“硬偏移系統(tǒng)”。由于用于硬偏移的磁體在同樣的方向上理想地生成磁場而沒有被外部磁場干擾，所以使用硬磁體。同時，希望屏蔽具有軟磁性。由于硬偏移和屏蔽在需要的磁性方面彼此不同，當(dāng)結(jié)合使用硬偏移系統(tǒng)時，很難在傳感器的右邊和左邊布置軟磁體而且不能在磁道寬度方向上獲得磁屏蔽效果。因此，在再現(xiàn)磁道寬度方向上發(fā)生了從鄰近或附近磁道讀取信息的所謂的“側(cè)讀”的現(xiàn)象。
作為向自由層提供縱向偏移磁場的方法，提議利用來自在傳感器的上面或下面形成的縱向偏移層的磁相互作用的系統(tǒng)，而不是布置在傳感器的右邊和左邊的鐵磁體。例如，應(yīng)用物理雜志第93卷第10期第7310-7312頁顯示包括軟磁體和反鐵磁體的結(jié)構(gòu)被用作縱向偏移層。除了包括軟磁體和反鐵磁體的結(jié)構(gòu)之外，在應(yīng)用物理雜志第89卷第11期第7359-7631頁中也顯示了使用反鐵磁體的系統(tǒng)。
當(dāng)使用這種偏移系統(tǒng)時，不必要在傳感器的右邊和左邊布置鐵磁體，因此，可以在傳感器的右邊和左邊布置軟磁體來代替鐵磁體。例如，JP-A 2003-264324(如這里使用的術(shù)語“JP-A”表示“未審已
公開日本專利申請”)顯示了通過在傳感器的右邊和左邊布置軟磁體來減少有效磁道寬度的效果(所謂的“側(cè)面屏蔽效果”)。然而，這些文件并沒有提及在傳感器的右邊和左邊布置的軟磁體(側(cè)面屏蔽)的形狀和傳感器自己的形狀。
側(cè)面屏蔽必須有效地吸收從介質(zhì)上的鄰近磁道等生成的除了感興趣的信號之外的磁通量。同時，磁通量一定不能從側(cè)面屏蔽泄漏到傳感器側(cè)面。然而，如在下文中所述，根據(jù)本發(fā)明的發(fā)明者進(jìn)行的計算機(jī)模擬，發(fā)現(xiàn)根據(jù)側(cè)面屏蔽的形狀在鄰接側(cè)面屏蔽的傳感器的側(cè)面上生成了磁極。當(dāng)這個磁極由于側(cè)面屏蔽中的磁化的移動而改變時，它能夠成為造成再現(xiàn)信號的噪聲的原因。即使當(dāng)生成的磁極不改變時，也可能會阻礙自由層中的磁化旋轉(zhuǎn)。
JP-A 264324/2003披露了這樣的示圖，該圖顯示了作為該發(fā)明的實施例的由傳感器的膜平面和側(cè)面屏蔽形成的角大約為65°。同樣顯示了由傳感器自己的側(cè)面和傳感器的膜平面形成的角也大約為65°。亦即，在該發(fā)明中，側(cè)面屏蔽的平面和傳感器的側(cè)面相互平行，而且沒有考慮控制夾在它們中間的絕緣體的形狀。類似地，美國專利6,680,832披露了這樣的例子，在該例子中，傳感器的膜平面和側(cè)面屏蔽形成的角為90°，但是沒有提及其形狀的控制。美國專利6,680,829披露了這樣的結(jié)構(gòu)，其中，在傳感器的右邊和左邊布置了軟磁體，但是傳感器的兩端都由導(dǎo)體組成，而且傳感器具有CIP結(jié)構(gòu)。這個發(fā)明的特征在于，布置作為側(cè)面屏蔽的軟磁體也作為電極，而且側(cè)面屏蔽跟上層屏蔽和下層屏蔽隔離。在這個發(fā)明中沒有提及通過改變側(cè)面屏蔽的形狀來改善特征性能。
專利文件1JP-A 264324/200專利文件2美國專利6,680,8專利文件3美國專利6,680,829非專利文件1應(yīng)用物理雜志，第93卷第10期第7310-7312頁非專利文件2應(yīng)用物理雜志，第89卷第11期第7359-7631頁發(fā)明內(nèi)容盡管側(cè)面屏蔽具有縮小有效磁道寬度的效果，但是其增加了噪聲并減少了靈敏度。
本發(fā)明的目的是提供能夠通過側(cè)面屏蔽來有效地縮小再現(xiàn)磁道寬度的磁頭并減少側(cè)面屏蔽造成的噪聲。
發(fā)現(xiàn)當(dāng)通過最優(yōu)化側(cè)面屏蔽的形狀來消除這些問題時，能夠縮小有效磁道寬度。最優(yōu)化的側(cè)面屏蔽具有這樣的形狀，其中，當(dāng)從再現(xiàn)裝置的膜厚度方向來看時，由鄰近側(cè)面屏蔽的絕緣體和側(cè)面屏蔽之間的界面和再現(xiàn)裝置的膜平面形成的角度α改變成兩個或多個值。
具有上述形狀的側(cè)面屏蔽能夠通過下面的方法來制造通過改變離子束的入射方向用抗蝕圖做為掩膜在兩個階段中用離子束打磨再現(xiàn)裝置；形成絕緣層；移走抗蝕圖；以及在絕緣層上形成用于側(cè)面屏蔽的軟磁體。用這樣的離子束執(zhí)行兩階段打磨，該離子束的入射方向基本對準(zhǔn)膜平面的法線方向，直到自由層的打磨結(jié)束為止，然后用這樣的離子束，該離子束的入射方向關(guān)于膜平面的法線方向傾斜。
根據(jù)本發(fā)明，側(cè)面屏蔽能夠有效地縮小再現(xiàn)磁道寬度，抑制側(cè)面屏蔽造成的噪聲，而且能夠高度準(zhǔn)確地形成幾何磁道寬度。


圖1是顯示根據(jù)本發(fā)明的側(cè)面屏蔽結(jié)構(gòu)的示圖；圖2是顯示側(cè)面屏蔽結(jié)構(gòu)的生產(chǎn)過程的示圖；圖3是顯示側(cè)面屏蔽結(jié)構(gòu)的效果的示圖；圖4是顯示側(cè)面屏蔽結(jié)構(gòu)的效果的示圖；圖5是用于解釋具有側(cè)面屏蔽結(jié)構(gòu)的硬盤驅(qū)動器的示圖；圖6是顯示側(cè)面屏蔽結(jié)構(gòu)的效果的示圖。
具體實施例方式
下面參考附圖來描述本發(fā)明的優(yōu)選實施例。
圖1是顯示本發(fā)明的特性特征的再現(xiàn)磁頭的空氣承載表面的示意圖。在由軟磁體制成的下層屏蔽101上形成傳感器層，其包括用于改善結(jié)晶度的底層102；由反鐵磁體制成的銷連接層103；固定層104；中間層105；由軟磁體制成的自由層106；用于在自由層中穩(wěn)定磁化方向的縱向偏移層107；以及頂層108。在本實施例中，中間層105由0.9納米的Al-O制成，但是它可以由例如Al-N或Si-O的絕緣體、例如銅的導(dǎo)體或者它們組成的多層膜制成。當(dāng)絕緣體被用作中間層105時，得到TMR(隧道磁阻)磁頭；當(dāng)使用導(dǎo)體時，得到CPP-GMR(CPP-巨磁阻)磁頭。在本實施例中，縱向偏移層107是由Ru、Cu、CoFe和MnPt層以此順序組成的多層膜。當(dāng)需要時可以使用另外的非磁性金屬代替Ru或Cu、另外的軟磁性金屬代替CoFe或另外的反鐵磁體代替MnPt?？梢允褂描F磁體代替這種結(jié)構(gòu)，如應(yīng)用物理雜志第89卷第11期第7359-7631頁所示。頂層108用于在生產(chǎn)過程期間保護(hù)傳感器膜，且在本實施例中由Ta制成。
在本實施例中，使用在示圖中的垂直方向上應(yīng)用傳感器電流的CPP結(jié)構(gòu)。因此，在本實施例中下層屏蔽101和上層屏蔽109也作為用于對裝置施加電流的電極。因此，下層屏蔽101和上層屏蔽109必須在除了裝置部分之外的地方電隔離。為了這個目標(biāo)，在除了裝置部分之外的地方用絕緣體110來隔離下層屏蔽101和上層屏蔽109。在本實施例中，由Al2O3和Al2O3-SiO2層組成的多層膜被用作絕緣層110，但是也可以使用能夠隔離上層屏蔽109和下層屏蔽101的其他物質(zhì)。在傳感器的右邊和左邊形成絕緣層110之后，就形成了具有電極和屏蔽功能的上層屏蔽109。為了達(dá)到上述兩個目的，上層屏蔽109是優(yōu)選是具有軟磁特性的導(dǎo)體。例如，在本實施例中使用坡莫合金。
在再現(xiàn)信號時來自再現(xiàn)磁頭中的介質(zhì)的磁場使自由層106中的磁化轉(zhuǎn)向。固定層104的磁化方向被銷連接層103固定以防止自由旋轉(zhuǎn)。因此，來自介質(zhì)的磁場改變了固定層104和自由層106的相對磁化方向。當(dāng)利用相對磁化角度的變化改變電阻的現(xiàn)象時，就能夠檢測到外部磁場，亦即介質(zhì)上的磁化方向造成的磁場。這個系統(tǒng)就是所謂的“旋轉(zhuǎn)閥結(jié)構(gòu)”。
除了感興趣的再現(xiàn)磁道或再現(xiàn)比特之外的磁道或比特造成的外部磁場在再現(xiàn)信號時變成了噪聲。在本發(fā)明中，為了對自由層106中的磁化屏蔽外部磁場，在自由層的周圍布置軟磁體作為磁性屏蔽。亦即，確定傳感器的截面形狀、膜的厚度和絕緣體110的生長條件，以便作為上層屏蔽109一部分的軟磁體在自由層的膜平面方向上的延長線111上存在。上面的在自由層106的膜平面方向上的延長線111上裝置附近布置軟磁體的結(jié)構(gòu)被稱作“側(cè)面屏蔽”。給出這個名字是因為軟磁體屏蔽了自由層的側(cè)面。側(cè)面屏蔽可以如圖1所示的那樣磁性結(jié)合上層屏蔽109，或者跟上層屏蔽109相分離。
在本發(fā)明中，由絕緣體110和上層屏蔽109之間的界面和傳感器的膜平面形成的角度變化兩個或多個值。在本實施例中，在中間層的平面方向上的延長線上絕緣體110和上層屏蔽109之間的界面的傾角α2比該界面之上的界面的傾角α1小。為了制造這樣的結(jié)構(gòu)，在本實施例中，由自由層的末端面的延長線121和膜平面方向形成的角度β1，與由銷連接層103的末端面的切線和膜平面方向形成的角度β2，是不同的。因為自由層106和銷連接層103的側(cè)面并不總是平的，而是可以有彎曲，所以角度β1和β2分別通過在自由層106和銷連接層103的中心位置的側(cè)面的切線來定義。在下文中將描述形成這種形狀的過程。
如圖1所示，當(dāng)角度β2做得比角度β1小時，自由層106具有在其末端面附近跟膜平面方向成直角的側(cè)面。與角度β1較小的情況相比，能夠改善用于通過離子束蝕刻來形成幾何磁道寬度118的磁道寬度的精確性。在本實施例中，角度β1為85°，角度β2為45°。
考慮延長線111與絕緣體110之間的內(nèi)部交點112和延長線111與絕緣體110之間的外部交點113。由在點112處絕緣體110和裝置部分之間的界面和膜平面方向形成的角度用β1來表達(dá)；由在點113處絕緣體110和軟磁體之間的界面和膜平面方向形成的角度用α2來表達(dá)。當(dāng)絕緣體110和軟磁體之間的界面有彎曲時，由在點113處的切線和膜平面形成的角度可以用α2來表達(dá)。點112和點113之間水平方向上的距離被指示為117。
參考圖2來說明用來制造圖1中顯示的結(jié)構(gòu)的過程。在基片201上生長由軟磁體制成的下層屏蔽202(a)。通過濺射在真空室中的下層屏蔽202上沉積包括中間層203的傳感器膜204(b)。與圖1中一樣來組成傳感器膜204。例如，在本實施例中，由0.8納米氧化鋁制成的TMR結(jié)構(gòu)被用作中間層203?？梢允褂糜衫玢~的導(dǎo)電材料制成的CPP-GMR結(jié)構(gòu)。在本實施例中，這樣組成傳感器膜204在中間層203的上面形成縱向偏移層和自由層，在中間層203的下面形成固定層。通過旋轉(zhuǎn)涂覆向傳感器膜204施加電子束抗蝕劑205(c)?？刮g劑205的厚度為200納米。電子束爆光機(jī)施加已匯聚的電子束206于抗蝕劑205，以形成需要的磁道構(gòu)圖(d)。在爆光之后，進(jìn)行顯影，以得到對應(yīng)構(gòu)圖的抗蝕圖207(e)。在本實施例中，使用具有70千伏加速電壓的電子束，抗蝕劑的在磁道寬度方向上的尺寸為90納米?？刂瓶刮g劑的涂覆、爆光和顯影條件以達(dá)到大約±10納米或以下的尺寸誤差。
以抗蝕圖207作為掩膜用離子束蝕刻(IBE)打磨磁層。在本實施例中，氬被用作打磨氣體，但是可以使用另外的離子。在這個步驟中，以關(guān)于磁盤法線方向成角度θ1施加離子束208，直到蝕刻掉頂層、縱向偏移層、自由層和中間層為止。θ1保持在2°或以下，由此再現(xiàn)裝置的頂部能夠得到幾乎垂直的斷面。在蝕刻期間，用質(zhì)譜儀進(jìn)行次級離子的元素分析，以確認(rèn)直到中間層的蝕刻結(jié)束(f)。如果能夠確認(rèn)離子束208的均勻度和質(zhì)譜分析的靈敏度足夠高，并且在晶片的整個表面上完成自由層的蝕刻，那么可以在中間層的蝕刻期間終止IBE?？梢杂冒l(fā)射光譜儀代替質(zhì)譜儀來確認(rèn)蝕刻的終點。離子束209的入射方向被設(shè)置為關(guān)于磁盤法線方向成角度θ2。通過銷連接層中途暫停離子束蝕刻，以便θ2變?yōu)?0°，剩余量119變?yōu)?5納米(g)。通過銷連接層中途不需要暫停20°的θ2的打磨，而且當(dāng)需要時可以一直打磨到下層屏蔽。如果θ1＜θ2的話，打磨的第二階段中離子入射角度θ2在需要時可以大于或小于20°。入射角度θ1期望地滿足0°≤θ1≤10°以制造具有垂直斷面的再現(xiàn)裝置。入射角度θ2滿足10°≤θ2≤30°，并且期望應(yīng)當(dāng)制造和緩的側(cè)面。不需要保持θ2為常值，可以隨著位置和時間改變。通過使用這種系統(tǒng)，能夠制造曲面光滑的界面。
隨后，生長絕緣體210。在本實施例中，通過濺射沉積三氧化二鋁作為絕緣體210(h)。其后，在裝置的表面沉積的不必要的部分和抗蝕劑一起被移走，以去除位于中間層之上的絕緣層210(i)。由于要在傳感器的頂部施加傳感電流，所以在需要時清潔傳感器膜204的頂部以確保導(dǎo)電性。當(dāng)能夠充分確保導(dǎo)電性時，就不需要執(zhí)行這一步中的清潔。通過步驟(h)和(i)，最終確定圖1中顯示的角度α1、α2、β1和β2。β1主要由θ1確定。因為磁道寬度實際上由自由層的寬度確定，所以β1優(yōu)選地接近于磁盤法線方向。更具體地，當(dāng)頂層108的表面和自由層之間的斷面的厚度用t1來表示時，頂層表面上的裝置的寬度和自由層的寬度之間的差用2t1×tanβ1表示。當(dāng)考慮具有25納米的t1、10°的β1和90納米的幾何磁道寬度的再現(xiàn)磁頭時，頂層表面上的裝置的寬度和自由層的寬度之間的差大約為8.8納米。這相當(dāng)于幾何磁道寬度118的幾乎10％和磁道寬度誤差的容許極限。亦即，β1期望地滿足0°≤β1≤10°。α1期望地幾乎與β1平行穿過絕緣體，亦即，滿足0°≤α1≤10°。
接著，從傳感器的頂部生長軟磁體211(j)。在本實施例中，用通過濺射和電鍍生長籽晶層的辦法來生長軟磁體。然而，它能夠僅僅通過濺射來生長。生長的軟磁體211也執(zhí)行側(cè)面屏蔽、上層屏蔽和上層電極的功能，從而完成側(cè)面屏蔽類型的再現(xiàn)磁頭。未顯示的是，在制造再現(xiàn)磁頭之后，在再現(xiàn)磁頭的頂部形成記錄磁頭。
在本實施例中，在再現(xiàn)磁頭的下面部分形成固定層104，在上面部分形成自由層106。與此相反，可以在再現(xiàn)磁頭的下面部分形成自由層106，在上面部分形成固定層104。在這種情況下，必須在自由層106的下面形成縱向偏移層107。以入射角θ1蝕刻從最上層到中間層的斷面，然后以入射角θ2蝕刻自由層之后的斷面。
用計算機(jī)模擬了當(dāng)如本實施例中一樣制造再現(xiàn)磁頭時得到的效果。圖3顯示了當(dāng)改變距離117時幾何磁道寬度118和有效磁道寬度之間的關(guān)系。在本實施例中，有效磁道寬度被定義為再現(xiàn)信號曲線(所謂的“微磁道輪廓”)的5％到95％寬度值，該再現(xiàn)信號曲線是當(dāng)磁頭在磁道上面發(fā)生運轉(zhuǎn)時得到的，信號以在磁道方向上比幾何磁道寬度118小得多的寬度記錄在該磁道上。在圖3中，水平軸顯示幾何磁道寬度118，垂直軸顯示有效磁道寬度。經(jīng)研究發(fā)現(xiàn)，當(dāng)在所有的幾何磁道寬度區(qū)域中距離117都變短時，側(cè)面屏蔽效果變得更大。
參考圖4來說明用于估計側(cè)面屏蔽角度α2的影響的計算。圖4顯示了表明α2和在絕緣體110和裝置之間的界面生成的側(cè)面屏蔽造成的在膜水平方向上的磁場值之間的關(guān)系的計算結(jié)果。距離117為15納米。由圖可知，當(dāng)角度α2變大時，在側(cè)面屏蔽的末端部分生成的泄漏磁場也變大。由于考慮到從側(cè)面屏蔽的末端部分生成的磁場對自由層的磁化有影響并造成噪聲，所以期望其較小。因此，小角度α2被認(rèn)為是可取的。同時，圖3顯示當(dāng)距離117變短時側(cè)面屏蔽效果更可取。圖4顯示當(dāng)距離117為15納米、角度α2為60°時，生成大約400Oe的磁場。這個值是實際再現(xiàn)磁頭的最大允許值，因而，角度α2應(yīng)當(dāng)為60°以下。更具體地，為了制造上面的結(jié)構(gòu)，如果可能的話，角度β2期望地小。亦即，在上面的過程中，期望地滿足關(guān)系β2≤α2≤60°。
根據(jù)這些研究的結(jié)果，可知當(dāng)角度α2變小、距離117變短時側(cè)面屏蔽的效果變大。然而，如已知的現(xiàn)有技術(shù)(例如JP-A 264324/2003)所示，當(dāng)以單純的直線來構(gòu)造側(cè)面屏蔽時，很難滿足這兩個條件。如參考圖1已經(jīng)解釋的那樣，這能夠通過改變用于確定幾何磁道寬度118的角度β1和角度β1下面的角度β2來解決。通過使用參考圖2已經(jīng)解釋的過程，能夠大批量高效地制造具有參考圖1解釋的結(jié)構(gòu)的再現(xiàn)磁頭。
盡管JP-A 264324/2003未顯示特定的數(shù)值，但是在上述文件的示圖中顯示了具有對應(yīng)大約65°的β2和α2的角度的形狀。盡管上述文件披露了3納米或以上60納米或以下作為對應(yīng)距離117的值，但是文本和示圖中并未給出進(jìn)一步的說明。因此，并不認(rèn)為是側(cè)面屏蔽的形狀控制了側(cè)面屏蔽造成的磁極的生成。
在本實施例中，如圖1所示，制造具有15納米的距離117和45°的β2的再現(xiàn)磁頭。盡管當(dāng)距離117變短時側(cè)面屏蔽的效果變大，但是當(dāng)絕緣體110變薄時，會出現(xiàn)絕緣強(qiáng)度的問題。在本實施例中，使用具有比角度α2大的角度β2的絕緣體110的形狀。當(dāng)使用這種結(jié)構(gòu)時，在圖1中，絕緣體110在鄰接縱向偏移層107處變得最薄，但是在本實施例中并未發(fā)生電流泄漏。當(dāng)鄰接中間層處發(fā)生電流泄漏時，可能再現(xiàn)磁頭不會執(zhí)行傳感器的功能。因此，必須確定膜的厚度和絕緣體110的形狀以防止在這個部位發(fā)生電流泄漏。甚至當(dāng)發(fā)生短路時，如果僅發(fā)生在中間層105以上的區(qū)域，那么在上層屏蔽109和下層屏蔽101之間不會形成短路路徑，從而不會引發(fā)問題。
通過使用如上所述制造的再現(xiàn)磁頭，能夠構(gòu)造高密度磁性記錄裝置。下面參考圖5給出磁性記錄再現(xiàn)裝置的說明。圖5是硬盤驅(qū)動器(HDD)的剖視圖。具有記錄磁頭和參考圖1已經(jīng)描述過的再現(xiàn)磁頭的磁頭浮動塊501固定在長平架502上并電連接于信號處理單元506。致動器503能夠在記錄介質(zhì)504上沿記錄介質(zhì)504的徑向方向移動長平架。記錄介質(zhì)504固定到主軸505的軸上并能夠隨主軸的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動。在圖5中，只顯示了一個記錄介質(zhì)504，但是可以使用兩個或多個記錄介質(zhì)。在本實施例中，介質(zhì)504由潤滑層、保護(hù)層、具有水平各向異性的記錄層和玻璃基底組成?？梢允褂糜蓾櫥瑢?、保護(hù)層、具有垂直各向異性的記錄層和由軟磁體制成的底層組成的垂直介質(zhì)來代替水平介質(zhì)。
磁頭浮動塊501處理與浮動塊的介質(zhì)相對的平面，亦即空氣承載表面，并由磁頭浮動塊501和記錄介質(zhì)504的相對運動生成浮力，以便得到合適的飛行高度。在本實施例中，執(zhí)行浮動塊的處理以在記錄介質(zhì)504的7,200rpm的旋轉(zhuǎn)下得到7納米的飛行高度507。飛行高度被定義為從包括保護(hù)層和潤滑層的記錄介質(zhì)的最上表面到包括保護(hù)層和潤滑層的磁頭的最上表面的距離。在記錄介質(zhì)的上表面和下表面上，也可以僅在一個表面上，形成磁頭浮動塊501。從磁頭浮動塊501的接線連接到信號處理單元506以交換記錄和再現(xiàn)信號以及跟蹤信息。
當(dāng)離開介質(zhì)的表面越遠(yuǎn)時，從記錄介質(zhì)504上記錄的比特生成的磁通量具有越大的跨度。因此，飛行高度507改變上述側(cè)面屏蔽效果。當(dāng)飛行高度507很小時，磁通量的跨度不顯著，由此側(cè)面讀取也不大。亦即，側(cè)面屏蔽效果不大。當(dāng)飛行高度507減少太多時，磁頭浮動塊501會和記錄介質(zhì)504碰撞。另一方面，當(dāng)飛行高度很大時，磁通量的空間跨度變得很大，結(jié)果導(dǎo)致較小的磁通量，從而不可能作為信號來檢測它。因此，存在飛行高度507的上限和下限以便側(cè)面屏蔽效果有效地起作用。在本發(fā)明中，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)當(dāng)具有側(cè)面屏蔽的磁頭以1到15納米、期望地2到10納米的飛行高度507運行時，側(cè)面屏蔽效果特別地在增加記錄密度方面變得顯著并有效。在本實施例中飛行高度507被設(shè)置為7納米。
通過使用由上述系統(tǒng)構(gòu)造的磁性記錄裝置檢驗了側(cè)面屏蔽效果。圖6顯示了從具有圖1中顯示的側(cè)面屏蔽的再現(xiàn)磁頭和不具有側(cè)面屏蔽的再現(xiàn)磁頭得到的微磁道輪廓的例子。兩種磁頭都具有100納米的幾何磁道寬度，而且用于測量的記錄介質(zhì)都是基本上由CoCrPt組成的水平介質(zhì)。在圖6中，水平軸顯示磁頭的位置，垂直軸顯示歸一化輸出。由圖6可知，具有側(cè)面屏蔽的再現(xiàn)磁頭比不具有側(cè)面屏蔽的再現(xiàn)磁頭具有更窄的微磁道輪廓。由于在本實施例中使用了圖2中顯示的過程制造的側(cè)面屏蔽結(jié)構(gòu)，能夠降低側(cè)面屏蔽造成的噪聲，并且與使用以前報導(dǎo)的其中裝置的側(cè)面的角度大約為65°的側(cè)面屏蔽的磁頭相比，能夠提高磁頭的產(chǎn)量。
權(quán)利要求
1.一種磁頭，包括再現(xiàn)裝置，其包括磁化方向固定的固定層，磁化方向由外部磁場改變的自由層，以及在所述自由層上面或下面形成的用于穩(wěn)定所述自由層中的磁化結(jié)構(gòu)的縱向偏移層；下層屏蔽，其在所述再現(xiàn)裝置下面形成；上層屏蔽，其在所述再現(xiàn)裝置上面形成；以及絕緣體，用于在所述上層屏蔽和所述下層屏蔽之間電隔離非再現(xiàn)裝置部分，其中，通過所述絕緣體在所述自由層的膜平面方向的延長線上形成軟磁體，并且由所述絕緣體和所述軟磁體之間的界面和所述再現(xiàn)裝置的膜平面形成的角度α在所述再現(xiàn)裝置的膜厚度方向上改變成兩個或多個值。
2.如權(quán)利要求1所述的磁頭，其中在從所述自由層到接近所述下層屏蔽的位置處的所述角度α小于從所述自由層到接近所述上層屏蔽的位置處的所述角度α。
3.如權(quán)利要求2所述的磁頭，其中在從所述自由層到接近所述下層屏蔽的位置處的所述角度α為60°或以下。
4.如權(quán)利要求1所述的磁頭，其中由所述再現(xiàn)裝置在磁道寬度方向上的末端部分和所述絕緣體之間的界面和所述再現(xiàn)裝置的膜平面形成的角度β在接近所述下層屏蔽的位置處要小于在所述自由層的位置處。
5.如權(quán)利要求4所述的磁頭，其中在所述固定層上面形成所述自由層，并且在所述自由層的位置處的所述角度β大于在所述固定層的位置處的所述角度β。
6.如權(quán)利要求4所述的磁頭，其中在所述自由層的位置處的所述角度β實質(zhì)上為90°。
7.一種制造磁頭的方法，所述磁頭包含再現(xiàn)裝置，其包括磁化方向固定的固定層、磁化方向由外部磁場改變的自由層以及在所述自由層上面或下面形成的用于穩(wěn)定所述自由層中的磁化結(jié)構(gòu)的縱向偏移層；下層屏蔽，其在所述再現(xiàn)裝置下面形成；上層屏蔽，其在所述再現(xiàn)裝置上面形成；以及絕緣體，用于在所述上層屏蔽和所述下層屏蔽之間電隔離非再現(xiàn)裝置部分，所述方法包含在基底上形成所述下層屏蔽的步驟；在所述下層屏蔽上形成組成所述再現(xiàn)裝置的多層膜的步驟；在所述多層膜上形成抗蝕圖的步驟；通過將所述抗蝕圖用作掩膜并實質(zhì)上將離子束入射方向與膜平面的法線方向?qū)?zhǔn)，來打磨到所述多層膜的所述自由層的第一打磨步驟；通過將離子束入射方向關(guān)于膜平面的法線方向傾斜，來打磨所述多層膜的第二打磨步驟；在所述抗蝕圖和所述打磨的多層膜上形成絕緣體的步驟；去除所述抗蝕劑的步驟；以及在所述多層膜的暴露區(qū)域和所述絕緣體上形成所述上層屏蔽和軟磁體的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的制造磁頭的方法，其中在所述第一打磨步驟期間，在用次級離子質(zhì)譜儀或發(fā)射光譜儀檢測到所述自由層被打磨完成之后，開始所述第二打磨步驟。
全文摘要
在用于縮小有效磁道的側(cè)面屏蔽結(jié)構(gòu)中，能夠減少側(cè)面屏蔽結(jié)構(gòu)造成的噪聲。側(cè)面屏蔽關(guān)于膜平面傾斜以抑制在側(cè)面屏蔽的末端部分生成磁極。為此目的，以需要的角度傾斜裝置的側(cè)面。進(jìn)而，以兩個或更多角度β1和β2形成再現(xiàn)裝置以改善磁道寬度的精確性。
文檔編號G11B5/39GK1725299SQ20051008096
公開日2006年1月25日 申請日期2005年6月24日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月24日
發(fā)明者萩野谷千積, 石川千明, 幡谷昌彥, 目黑賢一, 中本一廣, 渡邊克朗 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司