CN1584991A - 具有热辅助写入头的多层加热器的磁头及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

一种磁头，其包括制作于磁头结构中的媒介加热器。媒介加热器制作有位于加热器层下面，加热器层之间和/或加热器层上面的扩散阻挡层和/或粘合层。扩散阻挡层防止构成加热器层的金属材料扩散到位于加热器下面和/或上面的层中，并且粘合层促进加热器与跟加热器相邻的磁头层的粘合。扩散阻挡层可以由钽，氮化钽，其他钽合金，钛，铑和钌构成，并且粘合层可以由钽，氮化钽，氧化钽，其他钽合金，钛，镍铁，铬，铂合金，镍合金和氧化铝构成。

Description

具有热辅助写入头的多层加热器的磁头及其制造方法
技术领域
本发明一般地涉及与薄膜硬盘数据存储设备一起使用的磁头，更特别地涉及具有存储媒介加热器的磁头的设计和制造，该存储媒介加热器形成于磁头中。
背景技术
本领域技术人员众所周知，标准磁头包括写入头元件，其包括两个磁极，一般地称为P1和P2磁极。在数据记录过程中，两个磁极之间的磁通量的通过产生磁场，其影响位于磁头附近的硬盘上磁媒介的薄膜层，使得变化的磁通量在磁介质中产生数据位。
对磁媒介的更高数据记录密度的不断追求需要更小的位单元，其中单元中记录材料(颗粒)的体积减小和/或矫顽磁性(Hc)增大。当位单元尺寸足够减小时，过顺磁限制问题将规定磁记录面密度的物理限制。用来延缓存储媒介中该限制的发作的当前方法是通过利用热辅助记录头，其中加热器设置于磁头中。来自加热器的热量传递到存储媒介，并且它暂时减小媒介的定域矫顽磁性，使得磁头能够将数据位记录于磁媒介中。一旦媒介回到环境温度，媒介的非常高的矫顽磁性提供已记录数据所需的位潜伏时间。
在磁头内制造这种加热器的问题在于，形成加热器的材料可能扩散到相邻磁头组件中，和/或可能具有差的粘合特性，这导致与相邻磁体组件的脱层。因此，需要防止这种加热器在它们制造之后产生有害扩散和脱层的问题。
发明内容
本发明的磁头包括在磁头的读出头组件的制作之后制作于磁头结构中的媒介加热器。媒介加热器用来在磁头的写入极尖下面的磁媒介通过之前立刻加热磁媒介。加热媒介降低它的定域矫顽磁性，并使通过磁头的写入头的数据到媒介的写入变得容易。
本发明改进的媒介加热器制作有在加热器层下面、在加热器层之间和/或在加热器层上面的扩散阻挡层和/或粘合层。在使用扩散阻挡层的情况下，它们防止构成加热器层的金属材料的扩散扩散到设置在加热器下面和/或上面的层中，并且扩散阻挡层也可以沉积在加热器的层之间，以同样地防止那些层之间的扩散。在粘合层沉积在加热器层下面、之间和/或上面的情况下，它促进加热器跟与加热器相邻的磁头层的粘合，以防止磁头层的脱层。在具有扩散阻挡层和/或粘合层的媒介加热器的制作之后，另外的磁头组件，例如写入头感应线圈和磁极被制作，以完成磁头的制作。
在优选实施方案中，加热器包括电阻加热元件，并且扩散阻挡层和/或粘合层制作在加热元件的下面/里面以及上面。加热元件典型地由NiCr，CrV或NIFe来构成，并且扩散阻挡层可以由钽，氮化钽，其他钽合金，钛，铑和钌来构成，并且粘合层可以由钽，氮化钽，氧化钽，其他钽合金，钛，镍铁，铬，铂合金，镍合金，以及氧化铝来构成。在扩散阻挡层或粘合层设置于加热器里面的情况下，其优选地由导电材料构成。
本发明磁头的一个优点在于，其包括改进的媒介加热器，以使数据到磁盘的写入变得容易。
本发明磁头的另一个优点在于，其包括一个或多个扩散阻挡层，它们制作在媒介加热器的上面和/或下面，以防止媒介加热器材料扩散到相邻磁头组件中。
本发明磁头的又一个优点在于，其包括一个或多个粘合层，它们制作在媒介加热器的上面和/或下面，以促进媒介加热器材料与相邻磁头组件的粘合。
本发明硬盘驱动器的一个优点在于，其包括一种磁头，该磁头包括使数据到磁盘的写入变得容易的改进媒介加热器。
本发明硬盘驱动器的另一个优点在于，其包括一种磁头，该磁头包括一个或多个扩散阻挡层，它们制作在媒介加热器的上面和/或下面，以防止媒介加热器材料扩散到相邻磁头组件中。
本发明硬盘驱动器的又一个优点在于，它包括一种磁头，该磁头包括一个或多个粘合层，它们制作在媒介加热器的上面和/或下面，以促进媒介加热器材料与相邻磁头组件的粘合。
在查阅下面的参考几个附图的详细描述之后，本发明的这些及其他特征和优点无疑地将对本领域技术人员变得显然。
附图说明
下面的附图不是按实际装置的比例画出的，而是提供来说明这里所描述的本发明。
图1是包括本发明磁头的硬盘驱动器的示意顶视图；
图2是描绘现有技术磁头的各个组件的侧横截面视图；
图3是描绘用于制作本发明磁头的初始过程的侧横截面视图；
图4是描绘可制作于本发明磁头内的媒介加热器的顶视图；
图5-7是描绘用于制作本发明磁头的逐个过程步骤的侧横截面视图；
图8是描绘本发明的已完成磁头的侧横截面视图。
具体实施方式
增加硬盘驱动器的面数据存储密度的努力已导致磁头的写入头元件的结构和功能上的改进。适合于包含本发明磁头的典型硬盘驱动器10的简化顶视图在图1中给出。如这里所描绘的，至少一个硬盘14可旋转地装配于装电动机的主轴18上。其上形成有磁头26的浮动块22装配于传动臂30上，以悬浮在各个旋转硬盘14的表面上方，这是本领域技术人员众所周知的。本发明包括这种磁头26的改进的特征和制造方法，并且为了更好地描述本发明，接着描述现有技术磁头。
本领域技术人员应当明白，图2是描绘现有技术磁头38的一部分的侧横截面视图。磁头38包括第一磁屏蔽层(S1)40，其在浮动块体材料22的表面44的上面形成。读出头传感元件52设置于绝缘层56和57中，并且第二磁屏蔽层(S2)58在上绝缘层57的上面形成。然后，绝缘层59沉积在S2屏蔽58的上面，并且第一磁极(P1)60制作在绝缘层59的上面。
在P1磁极层60的制作之后，P1磁极基座64可以制作在P1磁极层60的上面，并且第一感应线圈层68制作在P1磁极层60上面并位于包括P1磁极基座64的层之内。然后，写磁头间隙层72被沉积，接着制作P2磁极尖76。第二感应线圈层80可以制作在包含P2磁极尖76的层上面。接着，第二磁极的磁轭部分84制作成与P2磁极尖76磁连接，并通过后间隙元件88和89连接到P1磁极层60。磁头随后被封装于氧化铝90中，并且它最后被处理，使得形成空气支承面(ABS)92。应当理解，本描述省略许多细节制造步骤，它们是本领域技术人员众所周知的，并且不认为是必须在这里描述来提供本发明的完全理解。
如上面已指出的，本发明是一种包括加热器的磁头，该加热器为将数据位记录到高矫顽磁性磁媒介上提供热辅助。从下面详细描述将了解到，本发明的磁头包括电阻加热器制造过程上的改进，其中加热器可以设置于磁头内不同的位置。为了易于描述，本申请详细描述制作在P1磁极基座64下面和P1磁极层60上面的加热器；但它并不局限于那个位置。而且，其他磁头元件例如感应线圈的位置和制作可以改变，并且本发明并不局限于元件例如感应线圈的数量和位置。接下来描述本发明磁头26内的加热器的制作。
图3描绘磁头26的已制作的读出头部分。同图2中所描绘的现有技术磁头一样，它包括第一磁屏蔽层40，读出头传感元件52和第二磁屏蔽层58。因此，应当明白，本发明的磁头在磁头的读出头部分的制作上没有做重大改变。另外，如本领域技术人员众所周知的，在可选的磁头设计中，S2屏蔽58也用作第一磁极，在这种情况下绝缘层59不被制作。该可选的磁头设计称作合并磁头，并且本发明的加热器可以用跟它制作于这里详细描述的背上磁头设计中相同的方式制作于合并磁头的屏蔽/磁极58的上面。
如图3中所描绘的，在P1磁极层60的制作之后，化学机械抛光(CMP)步骤优选地被进行，以获得在其上制作磁头的其他结构的光滑表面104。接下来，优选地由氧化铝或SiO2构成的绝缘层108沉积在P1层60的表面104的上面。绝缘层108提供下面所描述的加热器与P1磁极层60的电绝缘。
接下来，加热器112制作在绝缘层108的上面，并且图4是这种加热器的顶视图。如图4中所描绘的，加热器112可以使用众所周知的光刻技术来制作，其中包括电阻加热器元件层116和加热器112的电导线120的加热器组件被制作。这种加热器的制作的详细描述在美国专利申请系列号SJO9-2002-0096US1中提供，其公开内容在此引入作为参考。基本上，加热器112包括位于电导线120的内端126之间，并制作在随后将制作写入头磁极尖的位置下面的加热元件层116的中央电阻加热元件部分122。虽然不是必须的，但是希望有效中央加热元件部分122大约与磁极尖的轨道宽度一样宽，因为一般不希望加热位于与被写上的轨道相邻的数据轨道上的磁媒介部分。虽然不是必须的，但是也希望加热器112制造成稍微离开磁头的空气支承面(ABS)92，以限制加热器的腐蚀并避免写入操作过程中从加热器112到媒介盘的可能放电作用。
加热元件和导线端的特写横截面视图在图5的横截面视图中提供，它在图4的直线5-5的方向上获取。如在图4和5中看到，加热元件层116可以首先被制作，接着是电导线120，其沉积在加热元件层116的上面。
在用于制造本发明的加热器112的方法中，加热器下层130首先被沉积，它是跨越绝缘层108上的圆片表面的全薄膜。下层130可以包括粘合层134，扩散阻挡层138，两个层或既担当扩散阻挡层又担当粘合层的单个层。当绝缘层108由SiO2构成时，扩散阻挡层是特别希望的，因为将构成加热器的加热元件层116和/或电导线层120的金属材料否则可能扩散到SiO2绝缘层108中，并且不利地影响它的绝缘性质。另外，当构成加热器的加热元件层116和/或导线层120的金属材料可能很差地黏着绝缘层108时，粘合层是希望的。合适的扩散阻挡层材料是钽，氮化钽，其他钽合金，钛，铑和钌，并且合适的粘合层材料是钽，氮化钽，氧化钽，其他钽合金，钛，镍铁，铬，铂合金，镍合金，以及氧化铝。因此可以看到，将会既担当扩散阻挡层又担当粘合层的材料是钽，氮化钽，其他钽合金和钛。扩散阻挡层典型地将具有1-5nm范围的厚度，并且粘合层典型地将具有1-5nm范围的厚度。
在沉积下层130之后，薄膜加热元件层116跨越圆片表面而沉积。在加热元件层116的沉积之后，中间层144可以沉积在加热元件层116的上面，它可以包括扩散阻挡层148和/或粘合层152。中间层144将主要设置于加热元件层116和电导线层120之间，以担当加热元件层116和电导线120之间的扩散阻挡层，和/或促进加热元件层116和随后沉积的电导线120之间的粘合。中间层144必须由导电材料构成，以使电流可以从导线120流过加热元件部分122。
如图5中所描绘的，加热元件层116(其上沉积有中间层144)的中央部分122接下来在电导线120制作过程中由掩模160保护。电导线材料接着被沉积为跨越中间层144上的圆片表面的全薄膜。电导线材料典型地可以包括铑，铜，或其他通常使用的电导线材料。
在电导线材料的沉积之后，上层166沉积为跨越电导线层120上的圆片表面的全薄膜，它可以包括扩散阻挡层170和/或粘合层174。上层166用来防止电导线材料扩散到随后制作的元件中，和/或提供随后制作的元件与电导线材料增强的粘合。
然后，掩模160被去除，如图6中所示，以电导线覆盖区(覆盖区在顶视图图4中显示)形状的掩模180在上层166的上面以及在加热器112的中央部分122的中间层144的上面形成。图6是沿着图4的直线6-6获取的加热器112的侧横截面视图，其描绘场材料的去除以及通过掩模180的加热器112的保护。离子铣削或溅射腐蚀步骤紧接着进行，其中场184中不被掩模180保护的上层166，电导线材料120，中间层144，加热元件材料116和下层130被去除。
然后，如图7中所描绘的，掩模180被去除，使在加热器112中央的中间层144的表面和在电导线120上面的上层166被暴露。电绝缘层190，优选地由氧化铝或SiO2构成，接着被沉积为跨越圆片表面的全薄膜。绝缘层190的期望厚度是大约250。
跟磁头中加热元件的使用一起的粘合和扩散阻挡层的交替使用可以是光学加热元件包含于磁头中的情况。一般地已知光学组件例如激光器可以用来加热媒介，以使得对具有大矫顽磁性的媒介的写入变得容易。为了实现这种类型的加热，各种光学元件将会在磁头中或磁头上使用。元件例如波导，透镜，以及耦合装置可以有利地在这些所述光学元件的邻近使用这些上述的粘合和扩散层。这些元件可以用光子加热，或者它们的光学性质可能对来自相邻材料的污染敏感；因此，需要跟这些光学元件一起包括这些层。
如接下来在图8中描绘的，包括感应线圈68和第二磁极84的另外的磁头组件随后被制作，以完成磁头26的制作。用于制作这些另外的组件的步骤与在图2中描绘的现有技术磁头的那些组件的制作中所进行的那些步骤基本上相同，并且为了易于理解，这些组件被同样地编号。应当进一步理解，将加热元件放置在磁头中不同位置也是可能的，例如在写磁头间隙72中，这时仅制造方法可能改变。
因此应当明白，本发明的重要特征在于，在媒介加热器的加热元件和导线层下面、之间和/或上面的扩散阻挡层和/或粘合层的制作，它们用作加热器和制作在加热器下面或上面的磁头组件的扩散阻挡层和/或粘合层。扩散阻挡层主要用来防止构成加热器的金属材料扩散到沉积在加热器邻近的磁头层中。粘合层用来促进金属加热器层与沉积在加热器下面和上面的磁头层的粘合。因此，本发明的扩散阻挡层和粘合层用来形成改进的、更可靠的磁头，其中与加热器邻近的层的污染以及加热器附近的磁头脱层可以被抑制。
虽然本发明已关于某些优选实施方案来显示并描述，应当理解，在查阅本公开内容之后，形式和细节上的修改无疑地将被本领域技术人员利用。因此，想用下面的权利要求书覆盖仍然包含本发明的发明特征的的真正本质和范畴的全部这种改变和修改。此外，申请者意图是，包括所有权利要求元素的等价物，并且对本申请中任何权利要求的修正都不应当被认为是对所修正权利要求的任何元素或特征的等价物的任何利益或权利的放弃。

Claims (27)

1.一种磁头，包括：
写入头部分，其包括适合于将数据写入磁媒介硬盘上的组件；
媒介加热器，其设置于所述写入头部分附近以在写上数据之前加热所述磁媒介盘的各部分；
所述媒介加热器还包括设置于所述加热器组件下面、所述加热器组件之间或所述加热器组件上面的至少一个扩散阻挡层。
2.根据权利要求1的磁头，其中所述加热器具有至少一个电导线。
3.根据权利要求1的磁头，其中所述加热器包括光学元件。
4.根据权利要求1的磁头，其中所述媒介加热器还包括设置于所述加热器组件下面、所述加热器组件之间或所述加热器组件上面的至少一个粘合层。
5.根据权利要求4的磁头，其中所述扩散阻挡层和所述粘合层由相同材料构成。
6.根据权利要求1的磁头，其中所述扩散阻挡层由选自钽，氮化钽，其他钽合金，钛，铑和钌的材料构成。
7.根据权利要求4的磁头，其中所述粘合层由选自钽，氮化钽，氧化钽，其他钽合金，钛，镍铁，铬，铂合金，镍合金和氧化铝的材料构成。
8.根据权利要求1的磁头，其中所述扩散阻挡层设置于电绝缘层上面。
9.根据权利要求1的磁头，其中电绝缘层设置于所述扩散阻挡层上面。
10.一种磁头，包括：
写入头部分，其包括适合于将数据写入到磁媒介硬盘上的组件；
媒介加热器，其设置于所述写入头部分附近以在写上数据之前加热所述磁媒介盘的各部分；
所述媒介加热器还包括设置于所述加热器组件下面、所述加热器组件之间或所述加热器组件上面的至少一个粘合层。
11.根据权利要求10的磁头，其中所述加热器具有至少一个电导线。
12.根据权利要求10的磁头，其中所述加热器包括光学元件。
13.根据权利要求10的磁头，其中所述媒介加热器还包括设置于所述加热器组件下面、所述加热器组件之间或所述加热器组件上面的至少一个扩散阻挡层。
14.根据权利要求10的磁头，其中所述粘合层由选自钽，氮化钽，氧化钽，其他钽合金，钛，镍铁，铬，铂合金，镍合金和氧化铝的材料构成。
15.根据权利要求10的磁头，其中所述粘合层设置于电绝缘层上面。
16.根据权利要求10的磁头，其中电绝缘层设置于所述粘合层上面。
17.一种硬盘驱动器，包括：
用于旋转主轴的马达；
装配于所述主轴上的磁媒介硬盘；
包括磁头的传动组件，所述磁头包括：
写入头部分，其包括适合于将信息写入到所述磁媒介硬盘上的组件；
媒介加热器，其设置于所述写入头部分附近以在写上信息之前加热所述磁媒介盘的各部分；
所述媒介加热器还包括设置于所述加热器组件下面、所述加热器组件之间或所述加热器组件上面的至少一个扩散阻挡层。
18.根据权利要求17的磁头，其中所述加热器具有至少一个电导线。
19.根据权利要求17的磁头，其中所述加热器包括光学元件。
20.根据权利要求17的硬盘驱动器，其中所述媒介加热器还包括设置于所述加热器组件下面、所述加热器组件之间或所述加热器组件上面的至少一个粘合层。
21.根据权利要求20的硬盘驱动器，其中所述扩散阻挡层和所述粘合层由相同材料构成。
22.根据权利要求17的硬盘驱动器，其中所述扩散阻挡层由选自钽，氮化钽，其他钽合金，钛，铑和钌的材料构成。
23.根据权利要求17的硬盘驱动器，其中所述粘合层由选自钽，氮化钽，氧化钽，其他钽合金，钛，镍铁，铬，铂合金，镍合金和氧化铝的材料构成。
24.根据权利要求17的硬盘驱动器，其中所述扩散阻挡层设置于电绝缘层上面。
25.根据权利要求17的硬盘驱动器，其中电绝缘层设置于所述扩散阻挡层器件上面。
26.一种硬盘驱动器，包括：
用于旋转主轴的马达；
装配于主轴上的磁媒介硬盘；
包括磁头的传动组件，所述磁头包括：
写入头部分，其包括适合于将信息写入到所述磁媒介硬盘上的组件；
媒介加热器，其设置于所述写入头部分附近以在写上信息之前加热所述磁媒介盘的各部分；
所述媒介加热器具有包括加热元件和至少一个电导线的组件；
所述媒介加热器还包括设置于所述加热器组件下面、所述加热器组件之间或所述加热器组件上面的至少一个粘合层。
27.根据权利要求26的硬盘驱动器，其中所述粘合层由选自钽，氮化钽，氧化钽，其他钽合金，钛，镍铁，铬，铂合金，镍合金和氧化铝的材料构成。
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