CN101740039A - 磁头滑块和该磁头滑块的制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种磁头滑块和该磁头滑块的制造方法。本发明是为了通过减小磁头元件部分与磁盘之间的磁间距而实现磁信息的更高精度的记录和/或复制。在本发明的实施例中，通过由来自滑块上的加热器元件15的热引起磁头元件部分的热膨胀而调整间距。此外，在本实施例的磁头结构中，凹槽设置在记录头13的返回极131和/或复制头11的屏蔽113中。此外，凹槽随同上述凹槽形成在涂层中。凹槽可以降低返回极或屏蔽的突出对磁间距控制的影响。
Description
技术领域
本发明涉及一种磁头滑块(magnetic head slider)以及磁头滑块的制造方法，具体地，本发明涉及一种具有加热器元件的磁头滑块及其制造方法，该加热器元件用于调节磁头元件部分与磁盘之间的间距。
背景技术
使用各种盘(诸如光盘、磁光盘和柔性磁盘)的盘驱动器件在本领域中是公知的。具体地，硬盘驱动器(HDD)已经广泛用作计算机的存储器件，并且已经成为当前计算机系统必需的存储器件之一。此外，由于HDD的显著特性，除了计算机之外，HDD还广泛用于动画记录/重现装置、车导航系统、移动电话等。
HDD包括磁盘和磁头滑块；磁盘上的数据通过磁头滑块来读取和写入。为了增大磁盘上每单位面积的记录容量，必需增加区域记录密度(arearecording density)。然而，由于介质磁化的热起伏(thermal fluctuation)，记录位长度的减小导致区域记录密度不能增大的问题。通常，随着Ku·V/kT的值减小，热起伏的影响增强，其中Ku是磁各向异性常数，V是磁化的最小单位体积，k是玻耳兹曼常数，T是绝对温度。因此，需要Ku或V变得更大，以减小热起伏的影响。
为了解决该问题，已经开发了垂直记录方法，该垂直记录方法利用单磁极记录头在具有软磁下层的双层垂直介质上垂直记录磁信号。该方法可以向介质施加较强的记录磁场。因此，可以使用磁盘的具有较大磁各向异性常数(Ku)的记录层。另外，在垂直磁记录方法中的磁盘中，通过在膜厚度方向生长磁颗粒同时在介质表面上保持小的磁颗粒直径或者保持小的位长度，可以有利地实现V的增加。
在HDD中使用的磁盘设置有多个同心数据轨道(data track)和伺服轨道(servo track)。每个伺服轨道由包含地址信息的伺服数据扇区(servo datasector)组成。每个数据轨道包括含有用户数据的多个已记录的数据扇区。在沿圆周方向离散设置的伺服扇区之间记录数据扇区。由摆动致动器(swingactuator)支撑的磁头滑块的磁头元件部分根据伺服数据的地址信息访问期望的数据扇区、记录数据到该数据扇区以及从该数据扇区复制数据。
为了增加磁盘的记录密度，减小在磁盘上方飞行的磁头元件部分与磁盘之间的间距以及该间距的变化是重要的；已经提出了一些技术来控制间距。其中一种技术在磁头滑块中设置加热器(heater)；该加热器加热磁头元件部分以调整间距。(例如，参照以下列出的专利文件1)。在本发明的说明书中，称之为热飞行高度控制(thermal fly-height control，TFC)。TFC向加热器施加电流以产生热，由热膨胀引起磁头元件部分突出(protrusion)。这减小了磁盘与磁头元件部分之间的间距。
图9是示出在磁头滑块9的空气流出端表面(尾端表面(trailing endsurface))附近的构造的截面图。滑块91支撑磁头元件部分92。磁头元件部分92包括复制头93和记录头94。记录头94通过电流流过记录线圈(recording coil)941而从主磁极942产生磁场，以将磁数据记录到磁盘上。复制头93具有磁各向异性的磁致电阻元件931，并通过根据来自磁盘的磁场变化的电阻而复制磁数据。
磁头元件部分92形成在AlTiC基板上，该AlTiC基板通过薄膜沉积工艺构成滑块91。磁致电阻元件931夹在磁屏蔽(magnetic shield)932与933之间。由例如氧化铝制成的保护膜95形成在记录头94与复制头93周围。加热器96设置为接近记录头94和复制头93。加热器96可以通过利用例如透磁合金(permalloy)缠绕薄膜电阻元件以及利用氧化铝填充间隙来形成。
当给加热器元件96供应电力时，加热器元件96的热使磁头元件部分变形而导致突出。随着供应的电功率的量增加/减少，磁头元件部分92的突出量增加/减少。相反，随着供应的电功率的量增加/减少，间距减小/增大。
专利文件1是公开号为No.2008-123654的未审查的日本专利申请。
发明内容
如上所述，来自加热器元件的热使磁头元件部分膨胀并突出，从而可以调整磁头元件部分与磁盘之间的间距。然而，磁头元件部分包括记录头和复制头；记录头和复制头的每个都由多个元件组成。因此，在磁头元件部分的面对盘的表面上的突出量在整个表面上不是均匀的，而是突出量根据磁头元件部分(面对盘的表面)上的位置而变化。
发明人已经发现，突出量随磁头元件部分上位置的差异是减小磁间距的干扰。记录中的磁间距表示主磁极与记录层之间的间距，复制中的磁间距表示磁致电阻效应元件与记录层之间的间距。
图10(a)和图10(b)是在磁头滑块的传统结构中突出量的轮廓(profile)的示例。图10(a)是当磁头元件部分接触磁盘时的轮廓，图10(b)是当记录头记录数据时的轮廓。表现这些轮廓的磁头元件部分包括：复制元件，具有将磁致电阻元件夹在其前和后(如在滑块的行进方向看到的前面和后面)上的两个屏蔽元件；以及垂直记录头，在主磁极的前方和后方具有两个返回极(return pole)。加热器元件位于复制头的上侧(在飞行表面的相反侧)。
如根据图10(a)所理解的，在接触时，下返回极P1最突出并接触磁盘。接下来参照图10(b)，在数据记录时，下返回极P1也最突出，而在主磁极MP与返回极之间存在稍小于1nm的间隙(主磁极位于稍高于1nm处)。
TFC旨在高精确的磁记录和复制，因而它使记录头的主磁极和复制头的磁致电阻元件靠近磁盘。另一方面，需要保证间距余量，从而防止磁头元件部分与磁盘之间的接触。然而，如同上述参考的轮廓，如果返回极而不是主磁极和磁致电阻元件最突出，则需要确定关于返回极P1的最小物理间距，以防止磁头元件部分与磁盘之间的接触。这将成为减小主磁极或磁致电阻元件与记录层之间的间距(也就是记录和复制中的磁间距)的干扰。
因此，期望可进一步减小主磁极和/或磁致电阻元件的最小间距的磁头结构。此外，磁头元件部分与磁盘之间的间距以及磁头元件部分的结构是极微小的，因而需要实现磁信息的高精确记录/复制的高精确技术。
解决问题的手段
本发明的一个方面是包括滑块和形成于滑块上的磁头元件部分的磁头滑块。磁头元件部分包括：主磁极；返回极，来自主磁极的记录磁场返回到该返回极；复制元件；设置在复制元件与主磁极之间的屏蔽；加热器元件，用于调整磁头元件部分的飞行表面的形状；第一凹槽，设置在返回极和屏蔽中至少任一元件的末端面处；以及第二凹槽，设置在暴露的飞行表面上并对应于第一凹槽。因此，可以减小在磁头元件部分与磁盘之间的磁间距，以易于实现磁头元件部分的制造，该磁头元件部分能以较高的精度记录和/或复制磁信息。如果第一凹槽暴露于飞行表面上，则第一凹槽和第二凹槽可以是相同的凹槽。
第一凹槽用磁头元件部分的非磁性绝缘膜部分地填充，非磁性绝缘膜的末端面从第一凹槽外部的末端面凹入。从而，可以容易地形成具有余量深度(marginal depth)的第二凹槽。磁头滑块还包括沉积在磁头元件部分的飞行表面上的涂层，该涂层具有第二凹槽，该第二凹槽形成为与用非磁性绝缘膜部分地填充的第一凹槽的形状相对应。从而，可以提高磁头元件部分的可靠性。
复制元件形成在滑块上比主磁极更下面的层中；加热器元件形成为比主磁极更靠近复制元件；返回极形成在主磁极与复制元件之间的层中；并且返回极在其末端面上具有第一凹槽。因此利用加热器元件可以使复制元件与记录元件有效地靠近磁盘。屏蔽形成在返回极与复制元件之间的层中；并且屏蔽具有在其末端面中的第三凹槽，所暴露的飞行表面具有对应于第三凹槽的第四凹槽。因此，在磁间距控制中，可以避免屏蔽和返回极的影响。如果第三凹槽暴露于飞行表面上，则第三凹槽将是第四凹槽。
返回极的第一凹槽沿磁头元件部分的堆叠方向穿透返回极；并且屏蔽的第三凹槽形成在末端面和与返回极相对的端面之间的边缘上。由此，可以降低对屏蔽效应的不期望影响。屏蔽具有多个堆叠的层，第三凹槽形成在多个层中的一个层中。由此，可以容易地获得凹槽的各种形状。
第一凹槽形成于沿磁头元件部分的堆叠方向的一个端面与末端面之间的边缘上。由此，可以降低对元件的最初功能的影响。所述任一元件具有多个堆叠的层，第一凹槽形成在多个层之一中。由此，可容易地获得凹槽的各种形状。
本发明的另一方面是一种磁头滑块的制造方法，该磁头滑块包括滑块和形成于滑块上的磁头元件部分。该方法在基板形成包括主磁极和返回极的记录头，该基板组成滑块。该方法在基板上形成复制头，该复制头包括复制元件以及在主磁极与该复制元件之间的屏蔽。该方法在基板上形成加热器元件，该加热器元件用于调整磁头元件部分的飞行表面的形状。该方法形成围绕记录头、复制头和加热器元件的非磁性绝缘膜；该非磁性绝缘膜填充形成于返回极或屏蔽中至少任一元件的末端面上的凹槽。在形成记录头、复制头、加热器元件和非磁性绝缘膜之后，通过干法蚀刻飞行表面去除凹槽中的部分非磁性绝缘膜，以部分暴露凹槽。由此，可以减小在磁头元件部分与磁盘之间的磁间距，以易于实现磁头元件部分的制造，该磁头元件部分能以较高的精度记录和/或复制磁信息。
发明效果
根据本发明，可以减小在磁头元件部分与磁盘之间的磁间距，以实现磁信息的高精度的记录和/或复制。
附图说明
图1是示意地示出在本发明的实施方式中磁头元件部分的结构的示范性视图；
图2(a)-(c)是示意地示出当从其它观测点看时在本实施例中在图1中所示的磁头结构的示范性视图；
图3(a)-(c)是示意地示出在本实施例中在图1和图2中示出的磁头结构中的返回极、上屏蔽和下屏蔽的示范性视图；
图4(a)-(b)是示意地示出在本实施例中具有另一优选磁头结构的磁头元件部分的示范性视图；
图5(a)-(c)是示意地示出在本实施例中具有另一优选磁头结构的磁头元件部分的示范性视图；
图6(a)-(c)是示意地示出在本实施例中具有凹槽的返回极的其它优选形状的示范性视图；
图7是示意地示出在本实施例中上层由两个磁性层形成的示例的示范性视图；
图8是示出根据本实施例的磁头元件部分的制造方法的示范性流程图；
图9是示意地示出根据传统技术的磁头元件部分的结构的示范性视图；
图10(a)-(b)是示出根据传统技术的磁头元件部分的飞行表面的轮廓的示例的示范性视图。
附图标记的描述
1：磁头元件部分； 2：磁盘；
9：磁头滑块； 11：复制头；
13：记录头； 15：加热器元件：
16，18：氧化铝； 17：涂层；
21：磁记录层； 22：磁下层；
91：滑块； 92：磁头元件部分；
93：复制头； 94：记录头；
95：保护膜； 96：加热器元件；
111：下屏蔽； 112：磁致电阻效应元件；
113：上屏蔽； 131：返回极；
132、137：薄膜线圈； 133：主磁极；
134、136：柱； 135：上返回极；
161：端面； 171：凹槽；
172：底面； 174：凹槽；
311：凹槽； 313：末端面；
331：主磁极轭； 332：主磁极端；
411：末端面； 412：凹槽；
611、612：锥形侧； 711：磁性层；
713：非磁性层； 715：凹槽；
931：磁致电阻元件； 932：磁屏蔽；
941：记录线圈； 942：主磁极。
具体实施方式
在下文中，将描述应用本发明的优先实施例。为使解释清晰，以下的描述和附图可以包括适当的省略和简化。在所有附图中，相同的组件由相同的附图标记表示，如果不必需，为了使解释清晰将省略重复的描述。在下文中，将描述本发明的实施例，其中硬盘驱动器(HDD)用作磁盘驱动器的示例。
本实施例的特征在于将要安装在HDD上的磁头滑块中的磁头元件部分的结构。本实施例的磁头滑块的记录头是垂直记录头。垂直记录头包括主磁极(main pole)和返回极，该主磁极用于产生磁通量，该磁通量改变磁盘的记录层的磁化，并且该磁通量返回到返回极。复制头包括磁致电阻效应元件以及在磁致电阻效应元件与记录头之间的屏蔽(shield)。磁致电阻效应元件将磁信息转化成电信号。
另外，本实施例的HDD通过热飞行高度控制(TFC)调整磁头元件部分与磁盘之间的间距。TFC通过来自滑块上加热器元件的热引起磁头元件部分的热膨胀而调整间距。TFC调整磁间距、主磁极与磁记录层之间的距离或者磁致电阻效应元件与磁记录层之间的距离。
本实施例的磁头结构的特征是设置在记录头的返回极和/或复制头的屏蔽中的凹槽(recess)。此外，另一凹槽与上述凹槽一起形成于磁头元件部分的暴露的飞行表面中。凹槽减小了返回极或屏蔽的突出对磁间距控制的影响。
图1是示意地示出在本实施例中磁头元件部分1的结构的附图。图1示出了当加热器功率为零时的初始状态(这与随后其它附图中的相同)。磁头元件部分1包括复制头11、记录头13和加热器元件15。磁头元件部分1形成于滑块上；在图1中，复制头11形成于滑块(其是基板)上，记录头13形成于复制头11上方。磁盘2的旋转方向为从图1的左侧朝向右侧。换句话说，磁头元件部分1从图1的右侧朝左侧行进(飞行)。
在图1中，飞行的磁头元件部分1的前侧被称为引导侧(leading side)，其后侧被称为尾侧(trailing side)。在图1的构造中，复制头11位于引导侧，记录头13位于尾侧。复制头11包括按下列顺序从引导侧堆叠的下屏蔽111、磁致电阻效应元件112和上屏蔽113。磁致电阻效应元件112夹在由磁性金属制成的两个屏蔽111和113之间。记录头13包括按下列顺序从引导侧堆叠的返回极131、薄膜线圈(thin film coil)132和主磁极133。返回极和主磁极由磁性金属制成。
主磁极133由主磁极轭(main pole yoke)331和主磁极端(main pole tip)332组成。这些由磁性金属制成。主磁极轭331经由柱(pillar)134连接到返回极131。主磁极端332与主磁极轭331在磁盘侧的末端接合。主磁极端332限定数据轨道宽度。
从主磁极133流出的磁场穿过磁盘2的磁记录层21及其软磁下层22，并进入返回极131，从而形成磁路。该磁场将磁化图案记录到磁记录层21上。中间层可以设置在磁记录层21与软磁下层22之间。另一方面，巨磁致电阻效应元件(giant magnetoresistive effect element，GMR)、隧道磁致电阻效应元件(TMR)等被用作复制头11的磁致电阻效应元件112。来自磁记录层21的磁场改变磁致电阻效应元件112的电阻。磁致电阻效应元件根据电阻的变化将磁记录层的磁化变化转化成电信号。
相对于复制头11，加热器元件15形成于下屏蔽111与在其引导侧的滑块体(在下屏蔽111下方)之间的层中，并形成在飞行表面(磁盘2)的相反侧(远侧)。加热器元件15可以由使用透磁合金的缠绕的薄膜电阻元件制成。复制头11、记录头13和加热器元件15及其组成元件被由例如氧化铝制成的非磁性绝缘膜16围绕。磁头元件部分1的面对磁盘2的飞行表面用碳涂层(在图1中未示出)涂覆。
当加热器元件15被供应电功率时，加热器元件15产生热。热使复制头11和记录头13膨胀。该膨胀导致复制头11和记录头13朝磁盘2突出，以减小其磁间距。该膨胀量取决于加热器元件15的加热值(被供应的电功率)；对加热器元件15的控制导致对磁间距的控制。
如参照图10所解释的，突出量根据在磁头元件部分1的飞行表面上的位置而变化。控制磁头元件部分1的突出量的目的是控制磁间距。元件不应防止磁致电阻效应元件112和主磁极133(主磁极端332)的末端(在飞行表面侧的末端)尽可能靠近磁盘2，这是很重要的。
在图1中，返回极131的末端从磁致电阻效应元件112和主磁极端332的末端凹入，返回极131的末端与磁盘的距离(间距)大于磁致电阻效应元件112和主磁极端332的末端到磁盘的距离。从而，在复制和记录中对磁间距的控制不被返回极131的突出干扰。
图2示意地示出了当从其它观察点看时在图1中示出的磁头结构的构造。图2(a)是当从飞行表面侧看时部分磁头元件部分1的视图，其中示出了上屏蔽113、下屏蔽111、磁致电阻效应元件112、返回极131和主磁极133(主磁极端332)。图2(b)示意地示出了当从尾侧看时的主磁极133和返回极131。图2(c)是被图2(b)中的虚线圆围绕的部分的放大视图。
图2(a)示出了符合自伺服写入的磁头的结构。在主磁极133与磁致电阻效应元件112之间存在偏移，使得它们沿径向方向的位置(在图中沿左右方向的位置)在磁盘记录表面上的任何点上方都不同。如图2(a)和图2(b)所示，返回极131具有在其飞行表面侧的凹槽311。凹槽311由在宽度方向彼此平行且相对的两个内侧面以及与盘相对的远端面(底面)限定。两个内侧面基本垂直于返回极131的末端面(tip end face)。凹槽311的远端面(底面)312是返回极131在图1中示出的末端面。
根据对凹槽311的宽度(沿盘径向方向的尺寸)和位置的优选设计，如图2(a)所示，凹槽311的在内径侧和外径侧(在附图中的右端和左端)的端部分别位于主磁极133和磁致电阻效应元件112的内径侧和外径侧。当沿磁头滑块的飞行方向(磁头元件部分的堆叠方向)看时，主磁极133和磁致电阻效应元件112的末端面位于凹槽311内。该构造可以降低返回极131对主磁极轭331或磁致电阻效应元件112的磁间距控制的影响。根据设计，任一元件可以形成在与凹槽311重叠的位置之外。
如图2(b)和图2(c)所示，凹槽311的内部由作为保护膜的氧化铝16填充。磁头元件部分1的飞行表面用碳涂层(overcoat)17涂覆。如图2(c)的局部放大图所示，碳涂层17覆盖末端表面313(在凹槽之外的端表面)和凹槽311中氧化铝16的端表面161。在图2(c)中，涂层17形成为台阶状。
凹槽中氧化铝16的端表面161从返回极在凹槽外部的末端面313凹入(远离盘)，在端表面161与末端面313之间存在间隙G1。换句话说，返回极131的凹槽311没有被氧化铝16完全填充，保留了浅凹槽。间隙G1为几纳米深。另一方面，凹槽311的高度(深度)通常为约1μm。涂层17的厚度基本均匀，使得涂层17与上述浅凹槽一起表现为台阶状。涂层17具有朝凹槽底部(沿远离飞行表面的方向)的突出部，从而填充浅凹槽。
由于涂层17的厚度基本均匀，所以涂层17具有与上述突出部相对应的凹槽；凹槽171沿垂直于盘的方向形成在与返回极131的凹槽311基本相同的位置处。凹槽171的深度由G2表示，其与G1基本相同。这样，在涂层17的端面上，凹槽171形成在与返回极131的凹槽311相对应的位置处。
在返回极131的凹槽外部的末端面313的水平面(level)与主磁极133的末端面基本一致，堆叠在其上的涂层17的端面(暴露表面)也基本一致。因此，涂层17的凹槽171的被暴露底面172设置为从涂覆主磁极133末端面的涂层的暴露表面凹入(远离磁盘2)，在其之间存在几纳米的间隙G2。
这样，在加热器关闭的初始状态，涂层17的凹槽171中的底表面172比堆叠在主磁极133的末端表面上的涂层17的暴露表面在离磁盘的距离(间距)上远几纳米。因此，当来自加热器元件15的热使返回极131和主磁极133膨胀时，在返回极131的末端(被涂层覆盖)处的间距可以较大，以防止返回极变成对主磁极133的突出控制(磁间距控制)的干扰。
图3是示意地示出在图1和图2中示出的磁头结构中的返回极131、上屏蔽113和下屏蔽111的附图。图3是当从尾侧看时的视图。上屏蔽113具有与下屏蔽111相同的形状。屏蔽111和113的末端面用涂层17涂覆。与返回极131不同，这些屏蔽111和113没有凹槽，它们的端面是平的。因此，涂层17的暴露表面(端面)也是平的。
磁致电阻效应元件112的末端面的高度(沿上述深度方向的位置)与屏蔽111和113的末端面基本一致。此外，这些位置与主磁极133的末端面的位置基本一致。因此，涂层17的暴露表面与磁盘2之间的间距在返回极131的端部处的涂层17的凹槽171处较大，而在磁致电阻效应元件112的端部处较小。因此，当来自加热器元件15的热导致返回极131和磁致电阻效应元件112突出时，该结构可以防止返回极变成对磁致电阻效应元件112的突出控制(磁间距控制)的干扰。
现在参照图4，将描述具有另一磁头结构的磁头元件部分。在该磁头结构中，记录头13具有两个返回极。在图4(a)中，记录头13包括除了下返回极131之外的上返回极135。下返回极131不通过磁性金属连接到主磁极133。另一方面，上返回极135经由柱(pillar)136连接到主磁极133。记录头13还包括第二薄膜线圈137。
如图4(a)所示，磁头结构包括两个加热器元件15a和15b。加热器元件15a形成在与加热器元件15(其已经参照图1解释)相同的位置处。加热器元件15b形成在下返回极131与主磁极133之间的层中。加热器元件15b设置为比加热器元件15a更靠近记录头13。这多个加热器元件使得更容易通过热膨胀控制面对盘的表面的变形。
在图4中示出的磁头结构中，形成在返回极中的凹槽也是有效的。如图4(a)和图4(b)所示，返回极131的形状与已经参照图1到图3描述的返回极的形状相同。返回极131在端部具有凹槽311。因此，当来自加热器元件15的热引起返回极131、磁致电阻效应元件112和主磁极133突出时，该结构可以防止返回极131的突出变成对磁间距控制的干扰。
在记录头13类似于图4中的构造具有两个返回极的情形下，其中一个返回极或两个返回极都可以在末端面处具有凹槽。在返回极中形成凹槽的目的在于防止返回极(的涂层)与磁盘之间的接触干扰对磁致电阻效应元件或主磁极的磁间距控制。因此，根据取决于磁头结构的模拟或测量，具有适当形状的凹槽设置在适当的位置处。具体地，更靠近加热器元件设置的返回极更易于延伸，因此如果设置一个加热器元件，则优选地在更靠近加热器元件的返回极的末端面(面对盘的表面)中形成凹槽。
图5示意地示出了另一优选磁头结构。上述磁头结构在返回极中具有凹槽。在本构造中，凹槽除了形成在返回极131中之外，还形成在上屏蔽113中。图5(a)示意地示出了当从飞行表面侧看(从磁盘看)时复制头11和返回极131的构造。返回极131的形状与参照图1到图3描述的返回极的形状相同。除了上屏蔽113之外，复制头11的结构与参照图1到图3描述的相同。
上屏蔽113在末端面411(面对盘的面)与顶端面(与返回极相对的面)之间的边缘上具有凹槽412。图5(b)是示意地示出上屏蔽113的凹槽412的透视图。如图5(c)所示，部分凹槽412用氧化铝18填充，其另一部分用涂层17填充。
如图5(a)到图5(c)所示，凹槽412不沿磁头元件部分的堆叠方向穿透上屏蔽113，而只形成在尾侧(与返回极131相对)。因此，末端面411的下部和上屏蔽113的下表面是平的。凹槽412由四个面限定：沿宽度方向彼此平行且相对的两个内侧面、最远离飞行表面的远端面(底面)以及在尾侧的面。
要求上屏蔽113必需对磁致电阻效应元件112呈现出磁屏蔽性能。形成于屏蔽113的上侧而不穿透屏蔽113的凹槽412可以抑制对上屏蔽113的屏蔽功能的不良影响。如果在设计上可行，可以形成从上面穿透到下面(沿飞行方向)的凹槽。
在涂覆上屏蔽113的末端表面(飞行表面)的涂层17中，凹槽174由于凹槽412而形成。凹槽412、氧化铝18与凹槽174之间的关系与参照图2(c)描述的凹槽311、氧化铝16和凹槽171之间的关系相同。氧化铝18的端表面有余量地凹入凹槽412中，与氧化铝18一道，部分涂层17具有进入凹槽412的突出。涂层17的厚度基本均匀，所以涂层17的凹槽174形成为与进入上屏蔽113的凹槽412的突出相对应。
在图5(a)中，上屏蔽113的凹槽412的宽度(在图5(a)中沿盘径向方向或左右方向的尺寸)与返回极131的凹槽311的宽度相同。此外，它们沿盘径向方向的位置相同。在实际设计中，可以选择上屏蔽113的凹槽412的尺寸以适于磁头结构。上屏蔽113邻近磁致电阻效应元件112设置；对磁间距控制的影响较小。
因此，为了减小对屏蔽功能的影响，优选地凹槽412的宽度小于返回极131的凹槽311的宽度。通常，当沿磁头元件部分的堆叠方向看时，磁致电阻效应元件112位于凹槽412内。此外，凹槽412位于返回极131的凹槽311内。
上屏蔽113的凹槽412的深度(距离端面的尺寸)不必与返回极131的凹槽311的深度相同。降低对磁间距影响的不是返回极131和上屏蔽113的凹槽，而是由此形成的涂层17的凹槽。如上所述，涂层17的凹槽取决于凹槽中保留的而不被氧化铝填充的区域。因此，返回极131和上屏蔽113的凹槽具有比形成在涂层17中的凹槽深的深度就足够了。
接下来，参照图6，将描述包括凹槽的返回极的另一优选形状。图6(a)示出了当从飞行表面侧看时的复制头11和返回极131，图6(b)示出了从尾侧看时返回极131的形状。图6(c)示出了返回极131的另一优选形状，并且是从尾侧看时的附图。
如果凹槽311形成在返回极131上，则磁场有可能集中在其角落处，从而磁场会对磁盘记录层21上的磁化信息有不利的影响。为了减少该影响，限定凹槽311的侧面优选地为锥形。在图6(b)中，暴露到凹槽311的两个锥形侧面611沿堆叠方向(飞行方向)倾斜，两个侧面611之间的间距(凹槽311的宽度)从尾侧朝引导侧逐渐减小。通常，这两个侧面611都是锥形表面。
在图6(c)的形状中，暴露到凹槽311的两个侧表面612沿远离飞行表面的方向倾斜。两个侧表面612之间的间距(凹槽311的宽度)沿(远离)末端处的飞行表面朝凹槽的远端的方向逐渐变小。该形状可以减小磁场集中。锥形表面的形状不限于以上两种形状。例如，锥形表面可以具有在图6(b)和图6(c)中示出的倾斜的组合。类似地，当凹槽形成在上屏蔽113上时，凹槽的侧面优选地是锥形表面。
在参照图5所述的上屏蔽113中形成凹槽中，其中一个优选的构造是多层的上屏蔽113。图7示意地示出了上屏蔽113由两个磁性层711和712形成的示例。非磁性层713插设在磁性层711和712之间。非磁性层713由例如钌制成。磁性层711包括凹槽715。磁性层711的凹槽715起到类似于参照图5描述的凹槽412的作用。
这样，多层上屏蔽113可以易于根据上屏蔽113的设计而以不同形状形成。具体地，如图5和图7所示，没有沿堆叠方向穿透的凹槽可以通过溅射或电镀沉积上磁性层711或者对其进行蚀刻而容易地形成。该方法可以应用于形成返回极131中的凹槽。由被非磁性层分离的多个磁性层形成的返回极131的构造易于允许各种形状的凹槽。
在下文中，将参照图8的流程图描述根据本实施例的磁头元件部分的制造方法。作为示例，将描述在图1到图3中示出的结构的制造步骤。该方法通过常用的晶片(wafer)工艺在构成滑块的晶片上形成加热器元件15、下屏蔽111和磁致电阻效应元件112(S11)。在所形成的层上沉积氧化铝(S12)，然后沉积构成上屏蔽113的磁性层(S13)。在沉积材料中，可以使用溅射。
然后，蚀刻所沉积的磁性层以形成上屏蔽113(S14)。在上屏蔽113中形成凹槽412的情形下，凹槽412在该蚀刻步骤中形成。在形成上屏蔽113(S14)之后，进一步沉积氧化铝(S15)。如果上屏蔽具有凹槽411，则凹槽411的整个区域用氧化铝填充。
通过溅射沉积用于形成返回极131的磁性层(S16)，然后通过蚀刻形成返回极131(S17)。这时，形成返回极131的凹槽311。在返回极131上沉积氧化铝(S18)以用氧化铝填充凹槽311的整个区域。然后，形成记录头13的组成元件，诸如线圈(coil)132、柱134和主磁极133，最后沉积氧化铝以形成磁头元件部分。
在用于形成磁头元件部分的晶片工艺结束之后，用钻石轮划片机(dicingsaw)将条形原始柱(raw pillar)从晶片切下。原始柱由多个滑块组成，它们的飞行表面被处理。具体地，使用具有嵌入的金刚石研磨剂的旋转工具执行飞行表面的机械抛光，使得磁头元件部分1获得期望高度(S20)。然后，为了去除形成于飞行表面上的导电污点(smear)的主要目的，该方法通过使用离子束或等离子体的干法蚀刻清洗飞行表面(S21)。
在该蚀刻步骤(S21)中，填充凹槽311(411)的氧化铝被部分去除，使得部分凹槽311(411)呈现为空间(space)。这是由于在氧化铝与形成磁极的磁性金属之间的蚀刻速率差异引起的。如参照图2所解释的，在这时产生的凹槽(孔/空间)的深度是几纳米。在该蚀刻工艺(S21)之后，该方法在磁头元件部分的飞行表面上沉积DLC的涂层17(S22)。在沉积涂层17的过程中，凹槽171形成于相应于与凹槽311(411)一起形成的凹槽的涂层17上。
这样，凹槽形成于通过晶片工艺(光刻工艺)形成的元件(例如返回极和上屏蔽)中，所以涂层17中的凹槽171可以形成在精确的位置处且具有精确的尺寸。此外，凹槽171在蚀刻工艺(其是普通的工艺)中形成，所以不需要额外的工艺步骤，从而可以容易且精确地获得数纳米级的凹槽。
如上所述，已经通过优选实施例描述了本发明，但是本发明不限于以上实施例。本领域技术人员可以在本发明的范围内容易地修改、添加或转化以上实施例中的组件。本发明可以应用于除HDD之外的盘驱动器件。
为了保护磁头元件部分，优选地涂层覆盖磁头元件部分的飞行表面。然而，根据磁头设计，可以省略涂层。在该情形下，返回极或屏蔽的凹槽的保留不被填充的部分暴露到飞行表面，使得可以获得本发明的效果。此外，如果在制造或设计中可接受，则形成于返回极或屏蔽上的凹槽可以用涂层直接涂覆或者由于它没有用非磁性绝缘膜填充而暴露在飞行表面上。在该构造中，凹槽形成在暴露的飞行表面上，所以可以获得本发明的效果。
参照附图描述的组成元件可以单独地使用或者可以彼此结合使用。关于屏蔽所解释的构造可以应用到返回极。关于上屏蔽所解释的构造可以应用到下屏蔽。本发明可以应用到具有包括两个返回极和单个加热器元件的构造的磁头元件部分。优选地，使用氧化铝作为磁头元件部分的非磁性绝缘膜的保护膜，但是也可以使用其它的材料。在本发明中重要的是在返回极和/或屏蔽中形成凹槽，形成记录头的元件和形成复制头的元件的末端面(最靠近飞行表面的面)不必是平坦的。
Claims (18)
1.一种磁头滑块，包括：
滑块；以及
形成在所述滑块上的磁头元件部分，包括：
主磁极；
返回极，来自所述主磁极的记录磁场返回到该返回极；
复制元件；
屏蔽，设置在所述复制元件与所述主磁极之间；
加热器元件，用于调整所述磁头元件部分的飞行表面的形状；
第一凹槽，设置在所述返回极和所述屏蔽中至少任一元件的末端面处；以及
第二凹槽，设置在暴露的所述飞行表面上并对应于所述第一凹槽。
2.根据权利要求1所述的磁头滑块，其中所述第一凹槽和所述第二凹槽是相同的凹槽。
3.根据权利要求1所述的磁头滑块，其中所述第一凹槽用所述磁头元件部分的非磁性绝缘膜部分地填充，所述非磁性绝缘膜的末端面从所述第一凹槽之外的末端面凹入。
4.根据权利要求3所述的磁头滑块，还包括：
涂层，沉积在所述磁头元件部分的飞行表面上；其中
该涂层具有所述第二凹槽，该第二凹槽形成为与用所述非磁性绝缘膜部分地填充的所述第一凹槽的形状相对应。
5.根据权利要求1所述的磁头滑块，其中
所述复制元件形成在所述滑块上比所述主磁极更下面的层中；
所述加热器元件形成为比所述主磁极更靠近所述复制元件；
所述返回极形成在所述主磁极与所述复制元件之间的层中；以及
所述返回极在其末端面上具有所述第一凹槽。
6.根据权利要求5所述的磁头滑块，其中
所述屏蔽形成在所述返回极与所述复制元件之间的层中；以及
所述屏蔽具有在其末端面中的第三凹槽，并且暴露的所述飞行表面具有与所述第三凹槽相对应的第四凹槽。
7.根据权利要求6所述的磁头滑块，其中
所述返回极的所述第一凹槽沿所述磁头元件部分的堆叠方向穿透所述返回极；以及
所述屏蔽的所述第三凹槽形成于所述末端面和与所述返回极相对的端面之间的边缘上。
8.根据权利要求7所述的磁头滑块，其中
所述屏蔽具有多个堆叠的层，所述第三凹槽形成在所述多个层中的一个层中。
9.根据权利要求1所述的磁头滑块，其中
所述第一凹槽形成在沿所述磁头元件部分的堆叠方向的一个端面与所述末端面之间的边缘上。
10.根据权利要求9所述的磁头滑块，其中
所述任一元件具有多个堆叠的层，所述第一凹槽形成在多个层中的一个层中。
11.一种磁头滑块的制造方法，该磁头滑块包括滑块以及形成在该滑块上的磁头元件部分，该制造方法包括：
在构成所述滑块的基板上形成包括主磁极和返回极的记录头；
在所述基板上形成复制头，该复制头包括复制元件以及在所述主磁极与所述复制元件之间的屏蔽；
在所述基板上形成加热器元件，该加热器元件用于调整所述磁头元件部分的飞行表面的形状；
形成围绕所述记录头、所述复制头和所述加热器元件的非磁性绝缘膜，该非磁性绝缘膜填充形成于所述返回极或所述屏蔽中至少任一元件的末端面上的凹槽；以及
在形成所述记录头、所述复制头、所述加热器元件和所述非磁性绝缘膜之后，通过干法蚀刻所述飞行表面去除所述凹槽中的部分所述非性磁绝缘膜，以部分暴露所述凹槽。
12.根据权利要求11所述的磁头滑块的制造方法，还包括：
在被干法蚀刻的飞行表面上沉积涂层，以在所述涂层中形成与暴露的凹槽的形状相对应的凹槽。
13.根据权利要求11所述的磁头滑块的制造方法，其中
所述复制元件形成在比所述主磁极更下面的层中；
所述加热器元件形成为比所述主磁极更靠近所述复制元件；以及
在其末端面上具有凹槽的所述返回极形成在所述主磁极与所述复制元件之间的层中。
14.根据权利要求13所述的磁头滑块的制造方法，其中
在所述末端面上具有凹槽的所述屏蔽形成在所述返回极与所述复制元件之间的层中。
15.根据权利要求14所述的磁头滑块的制造方法，其中
所述返回极的凹槽形成为沿所述磁头元件部分的堆叠方向穿透所述返回极；以及
该凹槽形成在所述屏蔽的末端面和与所述返回极相对的端面之间的边缘上。
16.根据权利要求15所述的磁头滑块的制造方法，其中
所述屏蔽的形成是堆叠多个层并在所述多个层中的一个层中形成凹槽。
17.根据权利要求11所述的磁头滑块的制造方法，其中
所述凹槽形成在所述末端面与沿所述磁头元件部分的堆叠方向的一个端面之间的边缘上。
18.根据权利要求17所述的磁头滑块的制造方法，其中
所述任一元件的形成是堆叠多个层并在所述多个层中的一个层中形成凹槽。
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