CN100349210C - 磁头及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
在用于缩小有效磁道的侧面屏蔽结构中,能够减少侧面屏蔽结构造成的噪声。侧面屏蔽关于膜平面倾斜以抑制在侧面屏蔽的末端部分生成磁极。为此目的,以需要的角度倾斜装置的侧面。进而,以两个或更多角度β1和β2形成再现装置以改善磁道宽度的精确性。
Description
技术领域
本发明涉及磁头及其制造方法,具体地,涉及包括磁阻效应装置作为再现装置的磁头及其制造方法。
背景技术
磁性记录和再现装置通过介质的磁化方向来记录信息并将信息再现为电压。该装置包括:用于存储磁化信息的介质;用于生成磁场以记录信息的记录磁头;用于从磁化的介质上读取信息的再现磁头;用于驱动这些磁头和介质的机械装置;用于控制这些的记录和再现操作控制电路;等等。磁头被设计为在其运行期间以固定的高度在介质上方浮动。具有两个或更多磁层并从它们之间的相对磁化角度获得输出电压的所谓“旋转阀结构”广泛用于再现磁头。
伴随着磁性记录装置的密度的增加,用于记录信息的最小单元,亦即,记录比特的尺寸变得越来越小。为了减少记录比特的数目,必须减少比特长度和磁道宽度。为了在读取信息时从精确记录的比特再现信息,期望来自感兴趣的比特的磁通量应当被再现磁头高度灵敏地检测到,反之,来自导致噪声的其他部分的磁通量应当尽可能地不被检测到。因此,在大多数情况下,在比特长度方向上在再现磁头的上面和下面形成由例如镍铁合金的软磁体组成的上层屏蔽和下层屏蔽。上层屏蔽和下层屏蔽吸收来自不必要区域的磁通量,以有利于减少关于被再现的记录比特的比特长度方向的传感器部分的影响。这样一来就知道由软磁体组成的屏蔽在比特长度方向上具有影响。
近年来,在垂直于膜平面应用传感电流的CPP(垂直于平面的电流)系统吸引了很多注意。根据这种系统,与在平面方向上应用传感电流的传统CIP(平面中的电流)系统相比,在上层屏蔽和下层屏蔽之间没有必要形成绝缘层,从而使得减少上层屏蔽和下层屏蔽之间的距离成为可能。因此,认为CPP系统能够在比特长度方向上改善分辨率。
在所谓的“旋转阀类型”的再现磁头中,必须在磁道宽度方向上应用所谓“纵向偏移”的磁场以抑制自由层造成的噪声。通常使用由布置在传感器的右边和左边的铁磁体生成纵向偏移磁场的所谓的“硬偏移系统”。由于用于硬偏移的磁体在同样的方向上理想地生成磁场而没有被外部磁场干扰,所以使用硬磁体。同时,希望屏蔽具有软磁性。由于硬偏移和屏蔽在需要的磁性方面彼此不同,当结合使用硬偏移系统时,很难在传感器的右边和左边布置软磁体而且不能在磁道宽度方向上获得磁屏蔽效果。因此,在再现磁道宽度方向上发生了从邻近或附近磁道读取信息的所谓的“侧读”的现象。
作为向自由层提供纵向偏移磁场的方法,提议利用来自在传感器的上面或下面形成的纵向偏移层的磁相互作用的系统,而不是布置在传感器的右边和左边的铁磁体。例如,应用物理杂志第93卷第10期第7310-7312页显示包括软磁体和反铁磁体的结构被用作纵向偏移层。除了包括软磁体和反铁磁体的结构之外,在应用物理杂志第89卷第11期第7359-7631页中也显示了使用反铁磁体的系统。
当使用这种偏移系统时,不必要在传感器的右边和左边布置铁磁体,因此,可以在传感器的右边和左边布置软磁体来代替铁磁体。例如,JP-A 2003-264324(如这里使用的术语“JP-A”表示“未审已公开日本专利申请”)显示了通过在传感器的右边和左边布置软磁体来减少有效磁道宽度的效果(所谓的“侧面屏蔽效果”)。然而,这些文件并没有提及在传感器的右边和左边布置的软磁体(侧面屏蔽)的形状和传感器自己的形状。
侧面屏蔽必须有效地吸收从介质上的邻近磁道等生成的除了感兴趣的信号之外的磁通量。同时,磁通量一定不能从侧面屏蔽泄漏到传感器侧面。然而,如在下文中所述,根据本发明的发明者进行的计算机模拟,发现根据侧面屏蔽的形状在邻接侧面屏蔽的传感器的侧面上生成了磁极。当这个磁极由于侧面屏蔽中的磁化的移动而改变时,它能够成为造成再现信号的噪声的原因。即使当生成的磁极不改变时,也可能会阻碍自由层中的磁化旋转。
JP-A 264324/2003披露了这样的示图,该图显示了作为该发明的实施例的由传感器的膜平面和侧面屏蔽形成的角大约为65°。同样显示了由传感器自己的侧面和传感器的膜平面形成的角也大约为65°。亦即,在该发明中,侧面屏蔽的平面和传感器的侧面相互平行,而且没有考虑控制夹在它们中间的绝缘体的形状。类似地,美国专利6,680,832披露了这样的例子,在该例子中,传感器的膜平面和侧面屏蔽形成的角为90°,但是没有提及其形状的控制。美国专利6,680,829披露了这样的结构,其中,在传感器的右边和左边布置了软磁体,但是传感器的两端都由导体组成,而且传感器具有CIP结构。这个发明的特征在于,布置作为侧面屏蔽的软磁体也作为电极,而且侧面屏蔽跟上层屏蔽和下层屏蔽隔离。在这个发明中没有提及通过改变侧面屏蔽的形状来改善特征性能。
【专利文件1】JP-A 264324/2003
【专利文件2】美国专利6,680,832
【专利文件3】美国专利6,680,829
【非专利文件1】应用物理杂志,第93卷第10期第7310-7312页
【非专利文件2】应用物理杂志,第89卷第11期第7359-7631页
发明内容
尽管侧面屏蔽具有缩小有效磁道宽度的效果,但是其增加了噪声并减少了灵敏度。
本发明的目的是提供能够通过侧面屏蔽来有效地缩小再现磁道宽度的磁头并减少侧面屏蔽造成的噪声。
发现当通过最优化侧面屏蔽的形状来消除这些问题时,能够缩小有效磁道宽度。最优化的侧面屏蔽具有这样的形状,其中,当从再现装置的膜厚度方向来看时,由邻近侧面屏蔽的绝缘体和侧面屏蔽之间的界面和再现装置的膜平面形成的角度α改变成两个或多个值。
具有上述形状的侧面屏蔽能够通过下面的方法来制造:通过改变离子束的入射方向用抗蚀图做为掩膜在两个阶段中用离子束打磨再现装置;形成绝缘层;移走抗蚀图;以及在绝缘层上形成用于侧面屏蔽的软磁体。用这样的离子束执行两阶段打磨,该离子束的入射方向基本对准膜平面的法线方向,直到自由层的打磨结束为止,然后用这样的离子束,该离子束的入射方向关于膜平面的法线方向倾斜。
根据本发明,侧面屏蔽能够有效地缩小再现磁道宽度,抑制侧面屏蔽造成的噪声,而且能够高度准确地形成几何磁道宽度。
附图说明
图1是显示根据本发明的侧面屏蔽结构的示图;
图2是显示侧面屏蔽结构的生产过程的示图;
图3是显示侧面屏蔽结构的效果的示图;
图4是显示侧面屏蔽结构的效果的示图;
图5是用于解释具有侧面屏蔽结构的硬盘驱动器的示图;
图6是显示侧面屏蔽结构的效果的示图。
具体实施方式
下面参考附图来描述本发明的优选实施例。
图1是显示本发明的特性特征的再现磁头的空气承载表面的示意图。在由软磁体制成的下层屏蔽101上形成传感器层,其包括:用于改善结晶度的底层102;由反铁磁体制成的销连接层103;固定层104;中间层105;由软磁体制成的自由层106;用于在自由层中稳定磁化方向的纵向偏移层107;以及顶层108。在本实施例中,中间层105由0.9纳米的Al-O制成,但是它可以由例如Al-N或Si-O的绝缘体、例如铜的导体或者它们组成的多层膜制成。当绝缘体被用作中间层105时,得到TMR(隧道磁阻)磁头;当使用导体时,得到CPP-GMR(CPP-巨磁阻)磁头。在本实施例中,纵向偏移层107是由Ru、Cu、CoFe和MnPt层以此顺序组成的多层膜。当需要时可以使用另外的非磁性金属代替Ru或Cu、另外的软磁性金属代替CoFe或另外的反铁磁体代替MnPt。可以使用铁磁体代替这种结构,如应用物理杂志第89卷第11期第7359-7631页所示。顶层108用于在生产过程期间保护传感器膜,且在本实施例中由Ta制成。
在本实施例中,使用在示图中的垂直方向上应用传感器电流的CPP结构。因此,在本实施例中下层屏蔽101和上层屏蔽109也作为用于对装置施加电流的电极。因此,下层屏蔽101和上层屏蔽109必须在除了装置部分之外的地方电隔离。为了这个目标,在除了装置部分之外的地方用绝缘体110来隔离下层屏蔽101和上层屏蔽109。在本实施例中,由Al2O3和Al2O3-SiO2层组成的多层膜被用作绝缘层110,但是也可以使用能够隔离上层屏蔽109和下层屏蔽101的其他物质。在传感器的右边和左边形成绝缘层110之后,就形成了具有电极和屏蔽功能的上层屏蔽109。为了达到上述两个目的,上层屏蔽109是优选是具有软磁特性的导体。例如,在本实施例中使用坡莫合金。
在再现信号时来自再现磁头中的介质的磁场使自由层106中的磁化转向。固定层104的磁化方向被销连接层103固定以防止自由旋转。因此,来自介质的磁场改变了固定层104和自由层106的相对磁化方向。当利用相对磁化角度的变化改变电阻的现象时,就能够检测到外部磁场,亦即介质上的磁化方向造成的磁场。这个系统就是所谓的“旋转阀结构”。
除了感兴趣的再现磁道或再现比特之外的磁道或比特造成的外部磁场在再现信号时变成了噪声。在本发明中,为了对自由层106中的磁化屏蔽外部磁场,在自由层的周围布置软磁体作为磁性屏蔽。亦即,确定传感器的截面形状、膜的厚度和绝缘体110的生长条件,以便作为上层屏蔽109一部分的软磁体在自由层的膜平面方向上的延长线111上存在。上面的在自由层106的膜平面方向上的延长线111上装置附近布置软磁体的结构被称作“侧面屏蔽”。给出这个名字是因为软磁体屏蔽了自由层的侧面。侧面屏蔽可以如图1所示的那样磁性结合上层屏蔽109,或者跟上层屏蔽109相分离。
在本发明中,由绝缘体110和上层屏蔽109之间的界面和传感器的膜平面形成的角度变化两个或多个值。在本实施例中,在中间层的平面方向上的延长线上绝缘体110和上层屏蔽109之间的界面的倾角α2比该界面之上的界面的倾角α1小。为了制造这样的结构,在本实施例中,由自由层的末端面的延长线121和膜平面方向形成的角度β1,与由销连接层103的末端面的切线和膜平面方向形成的角度β2,是不同的。因为自由层106和销连接层103的侧面并不总是平的,而是可以有弯曲,所以角度β1和β2分别通过在自由层106和销连接层103的中心位置的侧面的切线来定义。在下文中将描述形成这种形状的过程。
如图1所示,当角度β2做得比角度β1小时,自由层106具有在其末端面附近跟膜平面方向成直角的侧面。与角度β1较小的情况相比,能够改善用于通过离子束蚀刻来形成几何磁道宽度118的磁道宽度的精确性。在本实施例中,角度β1为85°,角度β2为45°。
考虑延长线111与绝缘体110之间的内部交点112和延长线111与绝缘体110之间的外部交点113。由在点112处绝缘体110和装置部分之间的界面和膜平面方向形成的角度用β1来表达;由在点113处绝缘体110和软磁体之间的界面和膜平面方向形成的角度用α2来表达。当绝缘体110和软磁体之间的界面有弯曲时,由在点113处的切线和膜平面形成的角度可以用α2来表达。点112和点113之间水平方向上的距离被指示为117。
参考图2来说明用来制造图1中显示的结构的过程。在基片201上生长由软磁体制成的下层屏蔽202(a)。通过溅射在真空室中的下层屏蔽202上沉积包括中间层203的传感器膜204(b)。与图1中一样来组成传感器膜204。例如,在本实施例中,由0.8纳米氧化铝制成的TMR结构被用作中间层203。可以使用由例如铜的导电材料制成的CPP-GMR结构。在本实施例中,这样组成传感器膜204:在中间层203的上面形成纵向偏移层和自由层,在中间层203的下面形成固定层。通过旋转涂覆向传感器膜204施加电子束抗蚀剂205(c)。抗蚀剂205的厚度为200纳米。电子束爆光机施加已汇聚的电子束206于抗蚀剂205,以形成需要的磁道构图(d)。在爆光之后,进行显影,以得到对应构图的抗蚀图207(e)。在本实施例中,使用具有70千伏加速电压的电子束,抗蚀剂的在磁道宽度方向上的尺寸为90纳米。控制抗蚀剂的涂覆、爆光和显影条件以达到大约±10纳米或以下的尺寸误差。
以抗蚀图207作为掩膜用离子束蚀刻(IBE)打磨磁层。在本实施例中,氩被用作打磨气体,但是可以使用另外的离子。在这个步骤中,以关于磁盘法线方向成角度θ1施加离子束208,直到蚀刻掉顶层、纵向偏移层、自由层和中间层为止。θ1保持在2°或以下,由此再现装置的顶部能够得到几乎垂直的断面。在蚀刻期间,用质谱仪进行次级离子的元素分析,以确认直到中间层的蚀刻结束(f)。如果能够确认离子束208的均匀度和质谱分析的灵敏度足够高,并且在晶片的整个表面上完成自由层的蚀刻,那么可以在中间层的蚀刻期间终止IBE。可以用发射光谱仪代替质谱仪来确认蚀刻的终点。离子束209的入射方向被设置为关于磁盘法线方向成角度θ2。通过销连接层中途暂停离子束蚀刻,以便θ2变为20°,剩余量119变为15纳米(g)。通过销连接层中途不需要暂停20°的θ2的打磨,而且当需要时可以一直打磨到下层屏蔽。如果θ1<θ2的话,打磨的第二阶段中离子入射角度θ2在需要时可以大于或小于20°。入射角度θ1期望地满足0°≤θ1 ≤10°以制造具有垂直断面的再现装置。入射角度θ2满足10°≤θ2≤30°,并且期望应当制造和缓的侧面。不需要保持θ2为常值,可以随着位置和时间改变。通过使用这种系统,能够制造曲面光滑的界面。
随后,生长绝缘体210。在本实施例中,通过溅射沉积三氧化二铝作为绝缘体210(h)。其后,在装置的表面沉积的不必要的部分和抗蚀剂一起被移走,以去除位于中间层之上的绝缘层210(i)。由于要在传感器的顶部施加传感电流,所以在需要时清洁传感器膜204的顶部以确保导电性。当能够充分确保导电性时,就不需要执行这一步中的清洁。通过步骤(h)和(i),最终确定图1中显示的角度α1、α2、β1和β2。β1主要由θ1确定。因为磁道宽度实际上由自由层的宽度确定,所以β1优选地接近于磁盘法线方向。更具体地,当顶层108的表面和自由层之间的断面的厚度用t1来表示时,顶层表面上的装置的宽度和自由层的宽度之间的差用2t1×tanβ1表示。当考虑具有25纳米的t1、10°的β1和90纳米的几何磁道宽度的再现磁头时,顶层表面上的装置的宽度和自由层的宽度之间的差大约为8.8纳米。这相当于几何磁道宽度118的几乎10%和磁道宽度误差的容许极限。亦即,β1期望地满足0°≤β1≤10°。α1期望地几乎与β1平行穿过绝缘体,亦即,满足0°≤α1 ≤10°。
接着,从传感器的顶部生长软磁体211(j)。在本实施例中,用通过溅射和电镀生长籽晶层的办法来生长软磁体。然而,它能够仅仅通过溅射来生长。生长的软磁体211也执行侧面屏蔽、上层屏蔽和上层电极的功能,从而完成侧面屏蔽类型的再现磁头。未显示的是,在制造再现磁头之后,在再现磁头的顶部形成记录磁头。
在本实施例中,在再现磁头的下面部分形成固定层104,在上面部分形成自由层106。与此相反,可以在再现磁头的下面部分形成自由层106,在上面部分形成固定层104。在这种情况下,必须在自由层106的下面形成纵向偏移层107。以入射角θ1蚀刻从最上层到中间层的断面,然后以入射角θ2蚀刻自由层之后的断面。
用计算机模拟了当如本实施例中一样制造再现磁头时得到的效果。图3显示了当改变距离117时几何磁道宽度118和有效磁道宽度之间的关系。在本实施例中,有效磁道宽度被定义为再现信号曲线(所谓的“微磁道轮廓”)的5%到95%宽度值,该再现信号曲线是当磁头在磁道上面发生运转时得到的,信号以在磁道方向上比几何磁道宽度118小得多的宽度记录在该磁道上。在图3中,水平轴显示几何磁道宽度118,垂直轴显示有效磁道宽度。经研究发现,当在所有的几何磁道宽度区域中距离117都变短时,侧面屏蔽效果变得更大。
参考图4来说明用于估计侧面屏蔽角度α2的影响的计算。图4显示了表明α2和在绝缘体110和装置之间的界面生成的侧面屏蔽造成的在膜水平方向上的磁场值之间的关系的计算结果。距离117为15纳米。由图可知,当角度α2变大时,在侧面屏蔽的末端部分生成的泄漏磁场也变大。由于考虑到从侧面屏蔽的末端部分生成的磁场对自由层的磁化有影响并造成噪声,所以期望其较小。因此,小角度α2被认为是可取的。同时,图3显示当距离117变短时侧面屏蔽效果更可取。图4显示当距离117为15纳米、角度α2为60°时,生成大约400 Oe的磁场。这个值是实际再现磁头的最大允许值,因而,角度α2应当为60°以下。更具体地,为了制造上面的结构,如果可能的话,角度β2期望地小。亦即,在上面的过程中,期望地满足关系β2≤α2≤60°。
根据这些研究的结果,可知当角度α2变小、距离117变短时侧面屏蔽的效果变大。然而,如已知的现有技术(例如JP-A 264324/2003)所示,当以单纯的直线来构造侧面屏蔽时,很难满足这两个条件。如参考图1已经解释的那样,这能够通过改变用于确定几何磁道宽度118的角度β1和角度β1下面的角度β2来解决。通过使用参考图2已经解释的过程,能够大批量高效地制造具有参考图1解释的结构的再现磁头。
尽管JP-A 264324/2003未显示特定的数值,但是在上述文件的示图中显示了具有对应大约65°的β2和α2的角度的形状。尽管上述文件披露了3纳米或以上60纳米或以下作为对应距离117的值,但是文本和示图中并未给出进一步的说明。因此,并不认为是侧面屏蔽的形状控制了侧面屏蔽造成的磁极的生成。
在本实施例中,如图1所示,制造具有15纳米的距离117和45°的β2的再现磁头。尽管当距离117变短时侧面屏蔽的效果变大,但是当绝缘体110变薄时,会出现绝缘强度的问题。在本实施例中,使用具有比角度α2大的角度β2的绝缘体110的形状。当使用这种结构时,在图1中,绝缘体110在邻接纵向偏移层107处变得最薄,但是在本实施例中并未发生电流泄漏。当邻接中间层处发生电流泄漏时,可能再现磁头不会执行传感器的功能。因此,必须确定膜的厚度和绝缘体110的形状以防止在这个部位发生电流泄漏。甚至当发生短路时,如果仅发生在中间层105以上的区域,那么在上层屏蔽109和下层屏蔽101之间不会形成短路路径,从而不会引发问题。
通过使用如上所述制造的再现磁头,能够构造高密度磁性记录装置。下面参考图5给出磁性记录再现装置的说明。图5是硬盘驱动器(HDD)的剖视图。具有记录磁头和参考图1已经描述过的再现磁头的磁头浮动块501固定在长平架502上并电连接于信号处理单元506。致动器503能够在记录介质504上沿记录介质504的径向方向移动长平架。记录介质504固定到主轴505的轴上并能够随主轴的旋转而转动。在图5中,只显示了一个记录介质504,但是可以使用两个或多个记录介质。在本实施例中,介质504由润滑层、保护层、具有水平各向异性的记录层和玻璃基底组成。可以使用由润滑层、保护层、具有垂直各向异性的记录层和由软磁体制成的底层组成的垂直介质来代替水平介质。
磁头浮动块501处理与浮动块的介质相对的平面,亦即空气承载表面,并由磁头浮动块501和记录介质504的相对运动生成浮力,以便得到合适的飞行高度。在本实施例中,执行浮动块的处理以在记录介质504的7,200rpm的旋转下得到7纳米的飞行高度507。飞行高度被定义为从包括保护层和润滑层的记录介质的最上表面到包括保护层和润滑层的磁头的最上表面的距离。在记录介质的上表面和下表面上,也可以仅在一个表面上,形成磁头浮动块501。从磁头浮动块501的接线连接到信号处理单元506以交换记录和再现信号以及跟踪信息。
当离开介质的表面越远时,从记录介质504上记录的比特生成的磁通量具有越大的跨度。因此,飞行高度507改变上述侧面屏蔽效果。当飞行高度507很小时,磁通量的跨度不显著,由此侧面读取也不大。亦即,侧面屏蔽效果不大。当飞行高度507减少太多时,磁头浮动块501会和记录介质504碰撞。另一方面,当飞行高度很大时,磁通量的空间跨度变得很大,结果导致较小的磁通量,从而不可能作为信号来检测它。因此,存在飞行高度507的上限和下限以便侧面屏蔽效果有效地起作用。在本发明中,发明者发现当具有侧面屏蔽的磁头以1到1 5纳米、期望地2到10纳米的飞行高度507运行时,侧面屏蔽效果特别地在增加记录密度方面变得显著并有效。在本实施例中飞行高度507被设置为7纳米。
通过使用由上述系统构造的磁性记录装置检验了侧面屏蔽效果。图6显示了从具有图1中显示的侧面屏蔽的再现磁头和不具有侧面屏蔽的再现磁头得到的微磁道轮廓的例子。两种磁头都具有100纳米的几何磁道宽度,而且用于测量的记录介质都是基本上由CoCrPt组成的水平介质。在图6中,水平轴显示磁头的位置,垂直轴显示归一化输出。由图6可知,具有侧面屏蔽的再现磁头比不具有侧面屏蔽的再现磁头具有更窄的微磁道轮廓。由于在本实施例中使用了图2中显示的过程制造的侧面屏蔽结构,能够降低侧面屏蔽造成的噪声,并且与使用以前报导的其中装置的侧面的角度大约为65°的侧面屏蔽的磁头相比,能够提高磁头的产量。
Claims (8)
1.一种磁头,包括:
再现装置,其包括:磁化方向固定的固定层,磁化方向由外部磁场改变的自由层,以及在所述自由层上面或下面形成的用于稳定所述自由层中的磁化结构的纵向偏移层;
下层屏蔽,其在所述再现装置下面形成;
上层屏蔽,其在所述再现装置上面形成;以及
绝缘体,用于在所述上层屏蔽和所述下层屏蔽之间电隔离非再现装置部分,其中,
通过所述绝缘体在所述自由层的膜平面方向的延长线上形成软磁体,并且由所述绝缘体和所述软磁体之间的界面和所述再现装置的膜平面形成的角度α在所述再现装置的膜厚度方向上改变成两个或多个值。
2.如权利要求1所述的磁头,其中在从所述自由层到接近所述下层屏蔽的位置处的所述角度α小于从所述自由层到接近所述上层屏蔽的位置处的所述角度α。
3.如权利要求2所述的磁头,其中在从所述自由层到接近所述下层屏蔽的位置处的所述角度α为60°或以下。
4.如权利要求1所述的磁头,其中由所述再现装置在磁道宽度方向上的末端部分和所述绝缘体之间的界面和所述再现装置的膜平面形成的角度β在接近所述下层屏蔽的位置处要小于在所述自由层的位置处。
5.如权利要求4所述的磁头,其中在所述固定层上面形成所述自由层,并且在所述自由层的位置处的所述角度β大于在所述固定层的位置处的所述角度β。
6.如权利要求4所述的磁头,其中在所述自由层的位置处的所述角度β为90°。
7.一种制造磁头的方法,所述磁头包含:再现装置,其包括磁化方向固定的固定层、磁化方向由外部磁场改变的自由层以及在所述自由层上面或下面形成的用于稳定所述自由层中的磁化结构的纵向偏移层;下层屏蔽,其在所述再现装置下面形成;上层屏蔽,其在所述再现装置上面形成;以及绝缘体,用于在所述上层屏蔽和所述下层屏蔽之间电隔离非再现装置部分,所述方法包含:
在基底上形成所述下层屏蔽的步骤;
在所述下层屏蔽上形成组成所述再现装置的多层膜的步骤;
在所述多层膜上形成抗蚀图的步骤;
通过将所述抗蚀图用作掩膜并将离子束入射方向与膜平面的法线方向对准,来打磨到所述多层膜的所述自由层的第一打磨步骤;
通过将离子束入射方向关于膜平面的法线方向倾斜,来打磨所述多层膜的第二打磨步骤;
在所述抗蚀图和所述打磨的多层膜上形成绝缘体的步骤;
去除所述抗蚀图的步骤;以及
在所述多层膜的暴露区域和所述绝缘体上形成所述上层屏蔽和软磁体的步骤。
8.如权利要求7所述的制造磁头的方法,其中在所述第一打磨步骤期间,在用次级离子质谱仪或发射光谱仪检测到所述自由层被打磨完成之后,开始所述第二打磨步骤。
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JP2007287239A (ja) * | 2006-04-17 | 2007-11-01 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ヘッドとその形成方法 |
JP2008071442A (ja) * | 2006-09-15 | 2008-03-27 | Fujitsu Ltd | 薄膜磁気ヘッド、磁気記録装置、および薄膜磁気ヘッドの製造方法 |
JP2008176844A (ja) * | 2007-01-17 | 2008-07-31 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ディスクにサーボデータを記録して磁気ディスク装置を製造する方法、磁気ディスク装置用ヘッドアンプ回路、及び磁気ディスク装置 |
US8305715B2 (en) * | 2007-12-27 | 2012-11-06 | HGST Netherlands, B.V. | Magnetoresistance (MR) read elements having an active shield |
JP4599452B1 (ja) * | 2009-06-12 | 2010-12-15 | 株式会社東芝 | 磁気ヘッド、およびこれを備えたディスク装置 |
US20110050211A1 (en) * | 2009-08-26 | 2011-03-03 | Seagate Technology Llc | Trapezoidal reader for ultra high density magnetic recording |
US8582251B2 (en) * | 2009-08-26 | 2013-11-12 | Seagate Technology Llc | Magnetic sensor with non-rectangular geometry |
US8922950B2 (en) | 2011-05-06 | 2014-12-30 | Seagate Technology Llc | Multi-layer magnetoresistive shield with transition metal layer |
US8873203B2 (en) | 2012-12-21 | 2014-10-28 | HGST Netherlands B.V. | Magnetic head having a soft magnetic layer formed behind a tunneling magnetoresistance (TMR) sensor in an element height direction |
US9030786B2 (en) | 2013-07-23 | 2015-05-12 | HGST Netherlands B.V. | Magnetic head having a soft magnetic layer with a close-packed plane thereof being parallel or oblique to an air bearing surface |
US9099123B1 (en) | 2014-02-11 | 2015-08-04 | HGST Netherlands B.V. | Magnetic sensor having optimal free layer back edge shape and extended pinned layer |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5946167A (en) * | 1996-03-15 | 1999-08-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive sensor having lead and/or bias layer structure contributing to a narrow gap |
US6198608B1 (en) * | 1999-03-18 | 2001-03-06 | Read-Rite Corporation | MR sensor with blunt contiguous junction and slow-milling-rate read gap |
US20030053265A1 (en) * | 2001-07-24 | 2003-03-20 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head, magnetic head device, magnetic recording/reproducing device and method for fabricating a thin film magnetic head |
Family Cites Families (14)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS60147915A (ja) * | 1984-01-12 | 1985-08-05 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 磁気抵抗効果ヘツド |
JPH0744826A (ja) * | 1993-08-02 | 1995-02-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 薄膜mrヘッド |
JP3184465B2 (ja) * | 1996-11-19 | 2001-07-09 | アルプス電気株式会社 | 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 |
US6807032B1 (en) * | 2000-02-04 | 2004-10-19 | Seagate Technology Llc | Magnetic read head wherein the shields are used as electrical leads and have a minimized anisotropic magneto-resistance effect |
US6466419B1 (en) * | 2000-03-31 | 2002-10-15 | Seagate Technology Llc | Current perpendicular to plane spin valve head |
US6556392B1 (en) * | 2000-04-27 | 2003-04-29 | Seagate Technology Llc | Spin valve head with exchange bias stabilized free layer |
US6700760B1 (en) * | 2000-04-27 | 2004-03-02 | Seagate Technology Llc | Tunneling magnetoresistive head in current perpendicular to plane mode |
US6680829B2 (en) * | 2000-09-13 | 2004-01-20 | Seagate Technology Llc | MR structures for high areal density reader by using side shields |
US6680832B2 (en) * | 2001-05-11 | 2004-01-20 | International Business Machines Corporation | CPP magnetoresistive sensors with in-stack longitudinal biasing and overlapping magnetic shield |
JP4270797B2 (ja) | 2002-03-12 | 2009-06-03 | Tdk株式会社 | 磁気検出素子 |
JP4051271B2 (ja) * | 2002-11-26 | 2008-02-20 | 株式会社日立グローバルストレージテクノロジーズ | 磁気記録ヘッド及び磁気記録再生装置 |
US6943993B2 (en) * | 2003-02-11 | 2005-09-13 | Western Digital (Fremont), Inc. | Magnetic recording head with a side shield structure for controlling side reading of thin film read sensor |
JP2005203063A (ja) * | 2004-01-19 | 2005-07-28 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ヘッド及び磁気記録再生装置 |
US7280325B1 (en) * | 2004-03-31 | 2007-10-09 | Western Digital (Fremont), Llc | Ferromagnetic structure including a first section separated from a ferromagnetic layer by an electrically conductive nonmagnetic spacer and a second section elongated relative to the first section in at least one dimension |
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5946167A (en) * | 1996-03-15 | 1999-08-31 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Magnetoresistive sensor having lead and/or bias layer structure contributing to a narrow gap |
US6198608B1 (en) * | 1999-03-18 | 2001-03-06 | Read-Rite Corporation | MR sensor with blunt contiguous junction and slow-milling-rate read gap |
US20030053265A1 (en) * | 2001-07-24 | 2003-03-20 | Tdk Corporation | Thin film magnetic head, magnetic head device, magnetic recording/reproducing device and method for fabricating a thin film magnetic head |
Also Published As
Publication number | Publication date |
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