CN101154387A - 磁头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供磁头及其制造方法。本发明的磁头能够有效地向读头施加硬磁层的偏磁场，以改进并稳定检测性能。本发明的磁头包括：下屏蔽层；形成在所述下屏蔽层上的读元件；连续地涂覆所述读元件的侧面和所述下屏蔽层的表面的绝缘层；形成在所述绝缘层上的基层；以及形成在所述基层上的硬磁层。所述绝缘层的涂覆所述读元件的侧面的部分没有被基层涂覆。

Description

磁头及其制造方法
技术领域
本发明涉及磁头以及该磁头的制造方法，更确切地说，涉及包括CPP(电流垂直于平面)型读头并且特征在于硬磁层的设置的磁头以及该磁头的制造方法。
背景技术
图6是从空气轴承(air bearing)面侧看到的包括CPP型读头的常规磁头的剖面图。在CPP型读头中，感应电流沿读元件10的厚度方向(膜层叠方向)流动以读取磁数据。因此，读元件10的侧面和下屏蔽层18的形成有读元件10的表面涂覆有例如氧化铝的绝缘层12。
硬磁层14形成在读元件10的两侧上。硬磁层14向读元件10的自由层施加磁场，以使得自由层的磁畴稳定。硬磁层14由具有大矫顽力的磁性材料制成，例如CoCrPt、CoPt。
硬磁层14沿着与读元件10的自由层的平面方向平行的水平方向发生磁化。常规上，为了使硬磁层14沿水平方向磁化，通过在绝缘层12的表面上形成基层16并且在基层16上分别形成硬磁层14来形成硬磁层14。形成基层16以使得晶体生长出硬磁层14并且使其磁化方向配向为水平方向。常规上，基层16由Cr、CrTi等制成。
例如，在日本特开2004-152334号公报和日本特开2004-303309号公报中公开了常规磁头。
如上所述，在包括CPP型读头的磁头中，读元件10的侧面涂覆有绝缘膜12，绝缘膜12的表面涂覆有基层16，并且在基层16上形成有硬磁层14。与其中硬磁层直接接触读元件的CIP(电流在平面内)型读头相比，由于绝缘层12和基层16的厚度而减小了由硬磁层14生成并且施加到读元件10的偏磁场的强度。
硬磁层14使得读元件1的自由层的磁畴稳定。如果硬磁层14的偏磁场没有适当地施加到读元件10，则读头的检测性能劣化。
为了适当地将硬磁层14的偏磁场施加到读元件10，可以由具有大矫顽力的材料来制造硬磁层14，或者可以使绝缘层12更薄。然而，用于形成硬磁层14的铁磁材料是有限的；并且，如果绝缘层12过薄，则会丧失其电绝缘性能，所以将绝缘层12变薄也是有限的。
发明内容
构想了本发明以解决上述问题。
本发明的目的是提供一种包括CPP型读头的磁头，其能够有效地将硬磁层的偏磁场施加到读头以改进并稳定检测性能。
另一目的是提供所述磁头的制造方法。
为了实现这些目的，本发明具有以下结构。
即，本发明的磁头包括：下屏蔽层；形成在所述下屏蔽层上的读元件；连续涂覆所述读元件的侧面和所述下屏蔽层的表面的绝缘层；形成在所述绝缘层上的基层；以及形成在所述基层上的硬磁层，所述磁头的特征在于，所述绝缘层的涂覆所述读元件侧面的部分没有涂覆有基层。
在该磁头中，基层可以由按使得硬磁层的磁化方向配向为平行于基层表面的方式晶体生长出硬磁层的材料制成。利用此结构，硬磁层能够有效地将偏磁场施加到读元件。
接着，所述磁头的制造方法包括如下步骤：在基板上形成下屏蔽层；在所述下屏蔽层上形成读元件；形成绝缘层以连续涂覆所述读元件的侧面和所述下屏蔽层的表面；在所述绝缘层上形成基层；从所述绝缘层去除所述基层的与所述读元件的侧面对应的部分；以及在所述基层的留在所述读元件的两侧上的剩余部分上形成硬磁层。
在该方法中，可以通过按在读元件的侧面与硬磁层之间不形成间隙的方式对工件的表面进行斜对溅射来形成硬磁层。此外，在该方法中，可以使用按使得硬磁层的磁化方向配向为平行于基层表面的方式晶体生长出硬磁层的材料来在绝缘层上形成基层。在此情况下，硬磁层能够有效地将偏磁场施加到读元件。
通过采用本发明的磁头和方法，可以使硬磁层更靠近读元件，从而可以将硬磁层的偏磁场有效地施加到读元件。因此，可以改进读头的磁数据检测性能，并且可以制造具有稳定特性的磁头。
附图说明
现在以示例的方式并参照附图对本发明的实施例进行描述，在附图中：
图1是本发明实施例的磁头的剖面图；
图2A至2E是示出本实施例的磁头的制造步骤的说明图；
图3A至3C是示出本实施例的磁头的进一步制造步骤的说明图；
图4是磁盘驱动单元的平面图；
图5是磁头浮动块的立体图；以及
图6是常规磁头的剖面图。
具体实施方式
现在参照附图对本发明的优选实施例进行详细描述。
(磁头的结构)
图1是从空气轴承面侧看到的本实施例的磁头的读头的剖面图。该读头的基本结构与图6所示的常规读头的基本结构相同。即，下屏蔽层和上屏蔽层20沿厚度方向将读元件10夹在中间。读元件10的侧面和下屏蔽层18的从读元件10向外延伸的部分分别涂覆有绝缘层12。在读元件10的两侧分别设置有硬磁层14。硬磁层14向读元件10的自由层施加偏磁场以使得自由层具有单畴结构。
本实施例的读头的特征在于用于形成硬磁层14并且形成在绝缘层12上的基层。即，在绝缘层12的分别涂覆读元件10的侧面的第一部分12a上不形成基层；仅在绝缘层12的从第一部分12a向外延伸并涂覆下屏蔽层18的表面的第二部分12b上分别形成基层16。
由于读元件10的侧面是倾斜面，所以绝缘层12的第一部分12a是倾斜的。基层16从第一部分12a的下端水平地向外延伸。
在本实施例中，绝缘层12的涂覆读元件10的侧面的第一部分12a没有被基层16涂覆，因此硬磁层14直接形成在绝缘层12的表面上。因此，由于不存在基层16，所以硬磁层14可以更靠近读元件10的侧面。
与其中绝缘层12的第一部分12a涂覆有基层16的常规磁头(参见6)相比，在本实施例中可以向读元件10的自由层更强地施加硬磁层14的偏磁场。
绝缘层12的分别涂覆读元件10的侧面的第一部分12a的厚度是3至4nm；基层16的厚度为大约5nm。由于基层16的厚度近似等于绝缘层12的第一部分12a的厚度，所以可以通过基层16的厚度减小读元件10与硬磁层14之间的距离。因此，可以增大硬磁层14的偏磁场的强度。由于偏磁场的强度根据到读元件10的距离而变化，所以所述结构非常有效。即，本实施例的磁头能够有效地改进读元件10的检测性能。
(磁头的制造方法)
参照图2A至2E和图3A至3C来说明第一实施例的磁头的读头的制造方法。
在图2A中，在AlTiC基板上形成下屏蔽层18，接着在下屏蔽层18的整个表面上形成将成为读元件10的磁阻效应膜10a。下磁屏蔽层18由例如NiFe的软磁性材料制成。
磁阻效应膜10a包括磁化方向固定的栓层(pinned layer)和磁化方向根据来自磁记录介质的磁场而变化的自由层。磁阻效应膜10a进一步包括构成栓层和自由层的铁磁层、用于固定栓层的磁化方向的反铁磁层，以及非磁性层。层叠结构是基于产品来设计的。注意，本发明不限于具有所述结构的磁阻效应膜10a。
在图2B中，在磁阻效应膜10a的表面上涂敷光刻胶，并且对该光刻胶进行构图以形成覆盖要形成为读元件10的部分的掩模图案30。使用层的刻蚀率不同的两层光刻胶。在对光刻胶进行刻蚀之后，掩模图案30的下部比其上部更细。
在图2C中，通过离子研磨对磁阻效应膜10a进行刻蚀，形成剖面形状像梯形的读元件10。优选的是，对工件进行斜对离子研磨，以使得侧面的倾斜角度接近90度。
在图2D中，用绝缘层12涂覆读元件10的侧面和下屏蔽层18的表面。例如通过溅射氧化铝来形成绝缘层12。
在图2E中，在绝缘层12上分别形成基层16。至少在绝缘层12的从读元件10的侧面向外延伸的第二部分12b上形成基层16。由晶体生长出硬磁层14并且将硬磁层14的磁化方向配向为与读元件10的自由层的平面平行的水平方向的材料(例如Cr、CrTi)形成基层16。
在图3A中，去除基层16的贴附在绝缘层12的第一部分12a上的部分，以使得基层16仅仅涂覆绝缘层12的涂覆下屏蔽层18的表面的第二部分12b。
为了从绝缘层12的第一部分12a去除基层16的部分，沿平行于工件表面的方向执行离子研磨。实际上，相对于工件表面成一角度地执行离子研磨。通过该步骤，去除基层16的贴附在绝缘层12的第一部分12a上的部分，从而露出第一部分12a。
在图3B中，通过在从绝缘层12的第一部分12a去除基层16的部分之后进行溅射而形成硬磁层14。硬磁层14由具有大矫顽力的铁磁材料制成，例如CoCrPt、CoPt。
绝缘层12的第一部分12a从其第二部分12b向上延伸，并且在读元件10的顶部形成有掩模图案30。根据此结构，如果相对于工件的表面垂直地进行溅射，则在读元件10的侧面的侧基部部分上不形成硬磁层14，在读元件10的侧面与硬磁层14之间形成间隙。优选的是，相对于工件表面斜对地进行溅射，以确保在读元件10的侧面的侧基部部分上形成硬磁层14。
在图3C中，在形成硬磁层14之后去除掩模图案30，去除掩模图案30，并且在工件的整个表面上形成上屏蔽层20。上屏蔽层20也由例如NiFe的软磁性材料制成。
通过上述步骤，可以制造图1所示的读头。从绝缘层12的第一部分12a去除基层16的部分，从而硬磁层14直接涂覆绝缘层12的第一部分12a的表面。
在本实施例中，读元件10的侧面是倾斜的。理想的是，相对于基板的表面垂直地形成读元件10的侧面。在相对于基板的表面接近垂直地形成读元件10的侧面的情况下，硬磁层14形成在涂覆绝缘层12的第二部分12b(其形成在下屏蔽层18上)的基层16上。因此，通过形成在下屏蔽层18上方的基层16来控制硬磁层14的配向特性。即使没有用基层16涂覆绝缘层12的第一部分12a，也可以毫无困难地执行对硬磁层14的配向方向的控制。
绝缘层12的第一部分12a具有规定的厚度以确保电绝缘。因此，可以防止电短路的问题。
(磁盘驱动单元)
在图4中示出了具有本发明的磁头的磁盘驱动单元。磁盘驱动单元50包括：矩形的盒状外壳51；容纳在外壳51中的主轴电动机52；以及由主轴电动机52转动的多个磁记录盘53。在盘53的旁边设置有可以在与盘53的表面平行的平面内摆动的滑臂(carriage arm)54。在各个滑臂54的纵向前端接合有磁头悬臂(head suspension)55。在磁头悬臂55的前端接合有磁头浮动块60。磁头浮动块60接合到磁头悬臂55的盘侧面。
图5是磁头浮动块60的立体图。在磁头浮动块60的面对盘53的表面的空气轴承面中，沿着浮动块主体61的侧缘形成有用于磁头浮动块60从盘53的表面浮起的浮动轨道(floating rail)62a和62b。向磁头浮动块60的前端侧(气流流出侧)按面对盘53的方式设置有具有上述读头的磁头63。磁头63涂覆有保护膜64并且受到保护膜64的保护。
当通过主轴电动机52转动磁盘53时，由盘53的转动而产生的气流使得各个磁头浮动块60从盘53的表面浮起，随后通过致动器56进行寻道操作，从而通过磁头63将数据写入盘53并从盘53读取数据。
可以在不脱离本发明的本质特征的精神的情况下以其他具体形式来实施本发明。因此无论在哪方面都应该将这些实施例视为示例性的而非限制性的，本发明的范围由所附权利要求书而不是以上的描述来表示，因此旨在将落入权利要求的等同物的意思和范围内的全部变化包括在其中。

Claims (5)

1.一种磁头，
所述磁头包括：
下屏蔽层；
形成在所述下屏蔽层上的读元件；
连续地涂覆所述读元件的侧面和所述下屏蔽层的表面的绝缘层；
形成在所述绝缘层上的基层；以及
形成在所述基层上的硬磁层，
其中，所述绝缘层的涂覆所述读元件的侧面的部分没有被基层涂覆。
2.根据权利要求1所述的磁头，
其中，所述基层由按将所述硬磁层的磁化方向配向为平行于所述基层的表面的方式晶体生长出所述硬磁层的材料制成。
3.一种磁头的制造方法，
所述制造方法包括以下步骤：
在基板上形成下屏蔽层；
在所述下屏蔽层上形成读元件；
形成绝缘层以连续涂覆所述读元件的侧面和所述下屏蔽层的表面；
在所述绝缘层上形成基层；
从所述绝缘层去除所述基层的与所述读元件的侧面对应的部分；以及
在所述基层的留在所述读元件的两侧上的剩余部分上形成硬磁层。
4.根据权利要求3所述的制造方法，
其中，通过按在所述读元件的侧面与所述硬磁层之间不形成间隙的方式对工件的表面进行斜对溅射来形成所述硬磁层。
5.根据权利要求3所述的制造方法，
其中，使用按将所述硬磁层的磁化方向配向为平行于所述基层的表面的方式晶体生长出所述硬磁层的材料来在所述绝缘层上形成所述基层。
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