CN101022009B - 垂直磁记录头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种垂直磁记录头及其制造方法。该垂直磁记录头在垂直磁记录介质上记录信息或从其读取信息。该垂直磁记录头包括线圈、主极和返回极。线圈用作产生磁场的源。主极和返回极构成该磁场的磁路径。主极包括面对该垂直磁记录介质的末端。该末端包括相对于该垂直磁记录介质的移动方向用作前侧的前导部和用作后侧的尾部。该尾部的两个边缘被切，该前导部具有相对于ABS倾斜的平面。返回极具有与该主极间隔开的末端和与该主极连接的另一端。

Description

垂直磁记录头及其制造方法
技术领域
本发明涉及垂直磁记录头，更特别地，涉及具有改善的主极形状的垂直磁记录头及其制造方法，使得该垂直磁记录头具有磁场对记录介质的将被记录的目标道之外的道的最小影响，由此实现高密度记录。
背景技术
根据信息记录方法，磁记录可大致分成纵向磁记录和垂直磁记录。纵向磁记录利用磁层的磁化方向平行于磁层表面排列的特性来记录信息，垂直磁记录利用磁层的磁化方向垂直于磁层表面排列的特性来记录信息。因此，在记录密度方面垂直磁记录比纵向磁记录具有大得多的优点。
图1是常规垂直磁记录头的视图。参照图1，垂直磁记录头包括垂直磁记录介质10(称为记录介质)、在记录介质10上记录信息的记录头单元100、及读取记录在记录介质10上的信息的读头单元110。
记录头单元100包括主极P1、返回轭105、和线圈C。线圈C产生记录磁场从而在记录介质10上记录信息。主极P1和返回轭105构成线圈C产生的记录磁场的磁路径。主极P1和返回轭105的每个由诸如NiFe的磁材料形成。这里，饱和磁通密度Bs通过控制主极P1和返回轭105的每个中磁材料的构成比率而不同地形成。子轭101形成在主极P1的侧面。另外，子轭101与主极P1一起构成磁部件。
读头单元110包括第一屏蔽层S1、第二屏蔽层S2、及形成在第一和第二屏蔽层S1和S2之间的读传感器111。第一和第二屏蔽层S1和S2防止从预定区域ARP读信息时选定道的预定区域ARP附近的磁元件产生的的磁场到达读传感器111。读传感器111可以是磁致电阻(MR)器件、巨磁致电阻(GMR)器件、和隧道磁致电阻(TMR)器件中的一种。
气垫面(ABS)定义为记录头单元100面向记录层13的表面且平行于X-Y平面。
从主极P1应用并被引导至记录介质10的磁场的垂直分量磁化记录层13的磁畴从而记录信息。以该方式磁化的一个单元称为记录位。随着记录密度增加，记录位的尺寸下降。
记录密度通常由面密度表示，且表示为每平方英寸的记录位数目。即，为了增大面密度，应该减小记录位的沿顺道方向(down-track direction)的长度和沿跨道方向(cross-track direction)的长度两者。
沿顺道方向的长度由记录介质10的移动速度和记录电流的频率决定。沿跨道方向的长度依赖于主极P1的形状，包括主极P1沿Y方向的长度。因此，难以通过设计使得该长度随记录密度增大而继续减小，并且主极P1应当具有不影响相邻道的形状从而实现稳定的记录性能。
发明内容
本发明提供垂直磁记录头及其制造方法，通过改进主极的形状并因此最小化相邻道的擦除效应而实现稳定的高密度记录特性。
根据本发明的一方面，提供一种在垂直磁记录介质上记录信息或读取记录在垂直磁记录介质上的信息的垂直磁记录头，该垂直磁记录头包括：线圈，用作产生用于记录的磁场的源；主极，形成该磁场的磁路径，具有面对该垂直磁记录介质的末端，其中该末端包括相对于该垂直磁记录介质的移动方向用作前侧的前导部和用作后侧的尾部；该尾部的两个边缘被切；该前导部具有相对于ABS(气垫面)倾斜的平面；返回极，与该主极协作形成该磁场的该磁路径，并具有在该ABS处与该主极间隔开的一端和与该主极连接的另一端。
根据本发明的另一方面，提供一种制造垂直磁记录头的方法，该方法包括：在衬底上形成第一绝缘层和第二绝缘层；蚀刻该第二绝缘层的部分使得该第二绝缘层具有包括倾斜平面的形状；在该第一绝缘层和该第二绝缘层上沉积第一磁层从而使该第二绝缘层嵌入在该第一磁层中；以具有预定宽度和两个上部切割边缘的形状形成该第一磁层；在该第一磁层和该第一绝缘层上形成第三绝缘层和第二磁层；及研磨该第一磁层和该第二绝缘层的侧面从而该第一磁层的一端的下部称为相对于该ABS倾斜的平面。
附图说明
通过参照附图详细描述其示例性实施例，本发明的上述和其它特征及优点将变得更加明显，附图中：
图1是常规垂直磁记录头的视图；
图2是根据本发明一实施例的垂直磁记录头的视图；
图3A至3C示出根据本发明一实施例和比较例的沿跨道方向在记录介质上记录磁场的剖面；
图4示出根据本发明一实施例和比较例的沿顺道方向在记录介质上记录磁场的剖面；
图5A至5J示出制造根据本发明一实施例的垂直磁记录头的方法的工序。
具体实施方式
图2是根据本发明一实施例的垂直磁记录头的视图。参照图2，垂直磁记录头包括在垂直磁记录介质200(称为记录介质)上记录信息的记录头单元400。
记录头单元400包括用作产生记录磁场的源的线圈420、形成线圈420产生的磁场的磁路径的返回极405、及具有与返回极405间隔开的一端和与返回极405连接的另一端从而与返回极405一起构成磁路径的主极410。子轭415位于主极410的侧面上从而与主极410一起构成磁路径。子轭415的一端朝向与记录介质分隔开的方向与ABS间隔开。这样的布置是用于聚集记录磁场到主极410的面向记录介质的末端411。因为聚集到末端411的磁场的强度受主极410的材料的饱和磁通密度限制，所以主极410可由具有比子轭415的材料大的饱和磁通密度的材料形成。
因为长度g的间隙形成在ABS处在主极410与返回极405之间，所以漏磁通产生在间隙附近在主极410的末端。记录介质200具有软磁衬层205、中间层210和记录层215构成的结构。从主极410泄漏的记录磁场的垂直分量沿垂直方向磁化记录介质215，从而进行记录。因此，在ABS处返回极405与主极410之间的间隔距离可形成为大约小于500nm使得从主极410泄漏的记录磁场通过记录介质200的软磁下层205建立返回路径。
读取记录在记录介质200上的信息的读头单元300位于记录头单元400的侧面。读头单元300包括第一屏蔽层305、第二屏蔽层315和位于第一屏蔽层305与第二屏蔽层315之间的读传感器310。第一屏蔽层305、第二屏蔽层315和读传感器310的末端的每个位于ABS之上的相同平面。
读传感器310可以是诸如GMR器件和TMR器件的磁致电阻器件。
图中X轴方向是记录介质200沿其移动的方向且通常称为记录介质215的顺道方向。Y轴方向是垂直于顺道方向的方向且通常称为跨道方向。
将详细描述主极410的面向记录介质的末端411的形状。末端411的区域可以分成尾部(trailing part)412和前导部(leading part)413。这里，相对于垂直磁记录介质的移动方向，前导部413是用作前侧的区域，尾部412是用作后侧的区域。图中，X轴方向是记录介质200的移动方向，ABS平行于X-Y平面。
尾部412具有其两个边缘被切的形状，前导部413具有相对于ABS以预定角度倾斜的平面413a。两个边缘被切的形状可以是这样的形状，即使得末端411的面向记录介质200的横截面为六边形。
通过提供如上主极410的形状，能够最小化来自主极410的记录磁场对除了将对其进行记录的目标道以外的相邻道的影响。
下面将参照图3A至4描述根据本发明一实施例的垂直磁记录头的记录特性。
图3A示出根据本发明一实施例和比较例沿跨道方向记录介质上记录磁场的剖面，图3B和3C分别示出图3A的曲线图中C和D部分的放大视图。
在比较例中，使用图1所示的常规垂直磁记录头。参照图3，在将对其进行记录的道的中心部分即在X轴上由零标记的范围，本发明与比较例相比具有更大的记录磁场强度。在中心部分以外的范围，本发明与比较例相比具有更急剧下降的记录磁场强度。因此，本发明具有优良的记录磁场剖面(profile)。
例如，假定记录介质的矫顽力Hc是4500Oe，本发明和比较例的具有比矫顽力4500Oe更高的磁场强度的跨道方向长度TW1和TW2已经分别检验为约140nm和152nm。即，TW1比TW2短约8％。因此，本发明对于高密度记录是更有利的。
另外，影响相邻道的磁化的范围可以参照曲线图进行比较。垂直磁记录介质的记录特性用成核场Hn及矫顽力Hc来表征。这里，Hn是在部分记录介质沿一方向饱和之后启动磁化反转所需的外磁场的强度。即，记录磁场强度对相邻道的磁化是否有影响可以通过比较相邻道附近记录磁场强度和Hn来确定。假定记录介质的Hn是1500Oe，认为具有小于1500Oe磁场强度的位置对相邻道的磁化没有影响。本发明和比较例中开始具有小于1500Oe的磁场强度的距中心的距离d1和d2分别是约65nm和74nm。即，由于本发明中对相邻道没有影响的位置与比较例相比更接近中心14％，因此道宽可以减小14％。
图4示出根据本发明一实施例和比较例沿顺道方向记录介质上记录磁场的剖面。参照图4，本发明的实施例显示在偏离中心部分的区域中场强度急剧改变，因此预期本发明与比较例相比具有较优异的信噪比(SNR)特性。
下面参照图5A至5J描述制造根据本发明一实施例的垂直磁记录头的方法。
参照图5A，第一绝缘层503和第二绝缘层506顺序形成在衬底500上，第一光致抗蚀剂509形成在第二绝缘层506的预定区域上。这里，衬底500可由Al2O3-TiC形成。例如，可以使用其上形成读头单元的Al2O3-TiC衬底。
参照图5B，第二绝缘层506的其上未形成第一光致抗蚀剂509的部分被蚀刻从而第二绝缘层506具有带倾斜平面506a的形状。
参照图5C，第一磁层512沉积在第一绝缘层503和第二绝缘层506上，使得第二绝缘层506嵌在第一磁层512内。
在后面描述的工艺中，ABS平行于X-Y平面形成。例如，沿S-S′经过第二绝缘层506的倾斜平面506a的剖面可以是ABS。
参照图5D，第二光致抗蚀剂515形成在第一磁层512上。
参照图5E，其上未形成第二光致抗蚀剂515的第一磁层512被蚀刻。
参照图5F，第一磁层512上部分第二光致抗蚀剂515被去除从而暴露第一磁层512的两个上边缘。这里，可以使用利用O2等离子体的灰化工艺。
参照图5G，对第一磁层512的边缘部分进行削角工艺(chamfer process)，并且去除(图5F的)灰化的第二光致抗蚀剂515。
这里，可以省略图5F的工艺。即，第一磁层512上的第二光致抗蚀剂515在图5E的工艺中被去除之后，可以利用削角工艺形成图5G的形状。
削角工艺可以利用例如干法蚀刻进行。
参照图5H，第三绝缘层518形成在第一绝缘层503和第一磁层512上，第二磁层521形成在第三绝缘层518上。
这里，第一磁层512与第二磁层521之间的距离成为间隙距离g，其可如上所述地形成为小于约500nm。
在上述工艺中，第一和第二磁层512和521可由NiFe形成，第一至第三绝缘层503、506和518可以由Al2O3形成。
参照图5I，沿箭头B的方向进行研磨工艺至剖面S-S′。
参照图5J，相对于ABS倾斜的平面形成在第一磁层512的末端的下部，完成了其上部两个边缘被切的形状。
具有上述构造的本发明提供了在高密度记录中具有改进的记录特性的垂直磁记录头及其制造方法。
通过改进主极末端的形状，能够实现沿道方向要求更短长度的记录且最小化对相邻道的磁化的影响。另外，根据本发明的制造方法通过向常规磁记录头工艺加入简单的工艺而提供了容易地制造具有改进结构的主极的垂直磁记录头的方法。
虽然参照其示例性实施例特别显示和描述了本发明，但是本领域技术人员将理解，在不脱离本发明的权利要求所定义的精神和范围的情况下可以进行形式和细节上的各种改变。

Claims (11)

1.一种在垂直磁记录介质上记录信息或从其读取信息的垂直磁记录头，该垂直磁记录头包括记录头单元，所述记录头单元包括：
线圈，用作产生用于记录的磁场的源；
主极，形成该磁场的磁路径，具有面对该垂直磁记录介质的末端，其中该末端包括相对于该垂直磁记录介质的移动方向用作前侧的前导部和用作后侧的尾部；该尾部的两个边缘被切；该前导部具有相对于ABS(气垫面)倾斜的平面；及
返回极，与该主极协作形成该磁场的该磁路径，并具有在该ABS处与该主极间隔开的一端和与该主极连接的另一端，
其中该主极的面对该垂直磁记录介质的平面具有六边形。
2.如权利要求1的垂直磁记录头，还包括子轭，其靠近该主极的一侧定位并具有面向该垂直磁记录介质且从该ABS向与该垂直磁记录介质分隔开的方向间隔开的末端。
3.如权利要求2的垂直磁记录头，其中该主极由比该子轭具有更大饱和磁通密度的材料形成。
4.如权利要求1的垂直磁记录头，其中该主极与该返回极之间在该ABS上的间隔距离为小于500nm。
5.如权利要求1的垂直磁记录头，还包括读头单元，该读头单元具有面对该垂直磁记录介质的末端。
6.一种制造垂直磁记录头的方法，该方法包括：
在衬底上形成第一绝缘层和第二绝缘层；
蚀刻该第二绝缘层的一部分使得该第二绝缘层具有包括倾斜平面的形状；
在该第一绝缘层和该第二绝缘层上沉积第一磁层从而使该第二绝缘层嵌在该第一磁层中；
以具有预定宽度和两个上部切割边缘的形状形成该第一磁层；
在该第一磁层和该第一绝缘层上形成第三绝缘层，并且在该第三绝缘层上形成第二磁层；及
研磨该衬底、该第一绝缘层、该第一磁层、该第二绝缘层、该第三绝缘层、以及该第二磁层的侧面，使得该第一磁层的一端的下部成为相对于该ABS倾斜的平面。
7.如权利要求6的方法，其中该第一磁层的形成包括：
在该第一磁层的一部分上涂覆光致抗蚀剂，并蚀刻该第一磁层的未涂覆有该光致抗蚀剂的部分；
灰化该光致抗蚀剂从而暴露该第一磁层的两个上边缘；及
对该第一磁层进行削角工艺并去除所述灰化的光致抗蚀剂。
8.如权利要求6的方法，其中该第一磁层的形成包括：
在该第一磁层的一部分上涂覆光致抗蚀剂，并蚀刻该第一磁层的未涂覆有该光致抗蚀剂的部分；
去除该光致抗蚀剂；及
利用干法蚀刻对该第一磁层进行削角工艺。
9.如权利要求6的方法，其中位于该第一磁层与该第二磁层之间的该第三绝缘层的厚度为小于500nm。
10.如权利要求6的方法，其中该第一、第二和第三绝缘层的每个由Al2O3形成。
11.如权利要求6的方法，其中该第一磁层和该第二磁层的每个由NiFe形成。
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