KR20090014006A - 전계 재생/기록 헤드와 그의 제조방법 및 전계 재생/기록헤드를 포함한 정보 저장 장치 - Google Patents

전계 재생/기록 헤드와 그의 제조방법 및 전계 재생/기록헤드를 포함한 정보 저장 장치 Download PDF

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KR20090014006A
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고형수
정주환
홍승범
박철민
전대영
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삼성전자주식회사
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Abstract

전계 재생/기록 헤드와 그의 제조방법 및 전계 재생/기록 헤드를 포함한 정보 저장 장치에 대해 개시되어 있다. 개시된 본 발명의 전계 재생/기록 헤드는, 기록 매체와 대향하는 제1면 및 상기 제1면과 수직한 제2면을 갖는 기판, 및 상기 제2면에 상기 기록 매체와 대향하는 돌출부를 포함하고, 상기 돌출부 내에 소오스, 드레인 및 채널을 구비하는 저항 센서를 포함한다. 상기 돌출부의 양측면 각각 상에 절연층 및 전기장 차폐층이 차례로 더 구비될 수 있고, 상기 전기장 차폐층 중 어느 하나는 쓰기 전극일 수 있다.

Description

전계 재생/기록 헤드와 그의 제조방법 및 전계 재생/기록 헤드를 포함한 정보 저장 장치{Electric field read/write head and method for manufacturing the same and information storage device comprising electric field read/write head}
본 발명은 재생/기록 헤드와 그의 제조방법 및 정보 저장 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전계 재생/기록 헤드와 그의 제조방법 및 상기 전계 재생/기록 헤드를 포함한 정보 저장 장치에 관한 것이다.
컴퓨터의 주 저장 장치로 주로 사용되는 HDD(Hard disk drive)는 데이터 기록 매체를 회전시키면서 그 위에 재생/기록(read/write) 헤드를 부상시켜 정보를 읽고 쓰는 장치이다. 이러한 HDD에서는 일반적으로 자기 기록 방식이 사용된다. 즉, HDD에서는 자기장을 이용해서 자성 기록 매체 내에 제1 방향 및 그의 역방향(이하, 제2 방향이라 함)으로 자화된 다수의 자기 도메인(magnetic domain)을 만들고, 상기 제1 및 제2 방향으로 자화된 자기 도메인을 데이터 '0' 및 '1'에 대응시킨다.
이러한 자기 기록 방식이 사용되는 HDD의 기록 밀도는 최근 수십 년간 급격 하게 증가하여 왔다. 수평 자기 기록 방식의 HDD의 경우 100Gb/in2 정도의 기록 밀도를 얻을 수 있고, 수직 자기 기록 방식의 HDD의 경우 최대 500Gb/in2 정도의 기록 밀도를 얻을 수 있을 것으로 예상된다.
그러나, 자기장은 기본적으로 루프(loop) 모양을 갖기 때문에 자기 기록 방식의 재생/기록 헤드(자성 재생/기록 헤드)로는 강한 국부 자기장을 생성하기 어렵다. 이러한 기본적인 제약으로 인해 자기 기록 방식으로는 기록 밀도를 높이는데 한계가 있다.
그러므로, 전통적으로 자기 기록 방식을 채택해온 HDD의 기록 밀도를 높이기 위해서는 근본적으로 기록 방식의 변경이 고려되어야 한다.
한편, 최근 자기장이 아닌 전계에 의해 데이터가 기록되는 강유전성 기록 매체 및 그의 재생/기록 헤드(전계 재생/기록 헤드)에 대한 연구가 이루어지고 있다. 전계 기록 방식은 전계를 이용해서 강유전체 표면에 제1 방향 및 그의 역방향(이하, 제2 방향이라 함)으로 분극된 전기 도메인(electric domain)들을 형성하고, 상기 제1 및 제2 방향으로 분극된 전기 도메인을 데이터 '0' 및 '1'에 각각 대응시키는 방식이다. 전기 도메인의 분극 방향에 따라 그 위에 위치되는 전계 재생/기록 헤드의 저항이 달라지므로 전기 도메인에 쓰여진 정보가 판별될 수 있다.
이러한 전계 기록 방식을 위한 전계 재생/기록 헤드로는 전계 효과 트랜지스터 채널(field effect transistor channel) 구조를 가지는 스캐닝 프로브(scanning probe), 저항성 팁(resistive tip)을 구비한 스캐닝 프로브 등이 있다. 이러한 스 캐닝 프로브가 사용되는 SPM(scanning probe microscope) 기술을 이용하면, 자기 기록 방식에서 보다 강하고 국부적인 에너지(전계)의 발생이 가능하므로 기록 밀도를 1Tb/in2 이상으로 높일 수 있다.
그러나, 상기 SPM에 기반을 둔 전계 기록 방식은 첨예한 프로브와 기록 매체간 접촉면에서의 마찰 및 마모와 관련된 문제가 있다. 또한, 프로브형 헤드를 사용하여 소형 대용량의 정보 저장 장치를 구현하기 위해서는 수천 개의 프로브 어레이(probe array)를 만들어주어야 하고, 기록 매체를 선형 운동시켜 수천 개의 프로브가 기록 매체 위를 정밀하게 움직이도록 해야 한다. 그리고, 이 경우 쓰기 동작시 각각의 프로브에 독립적으로 신호를 인가해야하고, 읽기 동작시 역시 각각의 프로브에서 나오는 신호를 독립적으로 처리해주어야 한다. 이와 같은 문제와 제약 요소들로 인해 상기 SPM에 기반을 둔 전계 기록 방식으로 소형 대용량의 정보 저장 장치를 구현하는 것은 현실적으로 어렵다.
그러므로, 프로브 사용에 따른 문제점들을 해결할 수 있는 새로운 재생/기록 헤드가 사용되고, 아울러 보다 안정적이고 신뢰할 수 있는 구동 메카니즘이 적용된 전계 기록 방식에 의한 정보 저장 장치가 요구되고 있다.
본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는 1Tb/in2 이상의 높은 기록 밀도를 구현할 수 있고, 안정적으로 구동될 수 있는 전계 재생/기록 헤드를 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는 상기 전계 재생/기록 헤드의 제조방법을 제공하는데 있다.
본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는 상기 전계 재생/기록 헤드를 포함하고, 안정적인 구동 시스템을 갖는 정보 저장 장치를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 기록 매체와 대향하는 제1면 및 상기 제1면과 수직한 제2면을 갖는 기판; 및 상기 제2면에 상기 기록 매체와 대향하는 돌출부;를 포함하고, 상기 돌출부 내에 소오스, 드레인 및 채널을 구비하는 저항 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 헤드를 제공한다.
상기 돌출부는 상기 제2면의 일단에서 타단으로 연장된 형태이고, 상기 제1면에 수직할 수 있다.
상기 돌출부는, 상기 제1면과 인접한 제1 부분; 및 상기 제1 부분과 접한 나머지 부분;을 포함하되, 상기 제1 부분의 폭은 상기 나머지 부분의 폭보다 작을 수 있다.
상기 나머지 부분은, 상기 제1 부분과 접한 제2 부분; 및 상기 제2 부분과 접한 제3 부분;을 포함하되, 상기 제2 부분의 폭은 상기 제1 부분에서 상기 제3 부분으로 갈수록 넓어질 수 있다.
상기 제1 부분과 접합하는 상기 제2 부분의 폭은 상기 제1 부분의 폭과 같고, 상기 제3 부분과 접합하는 상기 제2 부분의 폭은 상기 제3 부분의 폭과 같을 수 있다.
상기 돌출부의 상기 기록 매체와 대향하지 않는 양측면 각각 상에 절연층 및 전기장 차폐층이 차례로 더 구비될 수 있다.
상기 전기장 차폐층은 도전층일 수 있다.
상기 양측면의 상기 전기장 차폐층 중 어느 하나는 쓰기 전극일 수 있다.
상기 돌출부 및 그 양측의 상기 기판은 상기 절연층으로 덮여있을 수 있다.
상기 소오스, 상기 드레인 및 상기 채널은 상기 제1면과 인접한 상기 돌출부 내에 상기 제1면과 수직하게 구비되되, 상기 소오스 및 상기 드레인은 상기 돌출부의 일단 및 타단에 구비되고, 상기 소오스와 상기 드레인 사이에 상기 채널이 존재할 수 있다.
상기 소오스 및 상기 드레인은 상기 돌출부의 일측 및 타측의 상기 기판으로 각각 연장될 수 있다.
상기 기판의 상기 제1면 상에 ABS(air bearing surface) 패턴층이 더 구비될 수 있다.
상기 기판 상에 상기 저항 센서, 상기 절연층 및 상기 전기장 차폐층을 덮는 보호층이 더 구비될 수 있다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 읽기 수단을 포함하는 전계 헤드의 제조방법에 있어서, 기판 상면에 돌출부를 형성하는 단계; 및 상기 돌출부의 기록 매체와 대향하는 부분에 소오스 및 드레인을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 헤드의 제조방법을 제공한다.
상기 소오스 및 상기 드레인을 형성하는 단계 후, 상기 기판 상에 상기 돌출부를 덮는 절연층을 형성하는 단계; 및 상기 돌출부의 마주하는 양측면 상에 형성된 상기 절연층 상에 전기장 차폐층을 형성하는 단계;를 포함할 수 있다.
상기 전기장 차폐층은 도전층일 수 있다.
상기 양측면의 상기 전기장 차폐층 중 어느 하나는 쓰기 전극일 수 있다.
상기 돌출부는 상기 기판 상면의 제1 지점에서 제2 지점으로 연장된 형태이고, 상기 전계 헤드의 상기 기록 매체와 대향하는 면에 수직할 수 있다.
상기 돌출부는, 상기 기판 상면의 상기 제1 지점 상에 형성된 제1 부분; 및 상기 제1 부분과 접한 나머지 부분;을 포함하되, 상기 제1 부분의 폭은 상기 나머지 부분의 폭보다 작고, 상기 제1 부분이 상기 기록 매체와 대향할 수 있다.
상기 나머지 부분은, 상기 제1 부분과 접한 제2 부분; 및 상기 제2 부분과 접한 제3 부분;을 포함하되, 상기 제2 부분의 폭은 상기 제1 부분에서 상기 제3 부분으로 갈수록 넓어질 수 있다.
상기 제1 부분과 접합하는 상기 제2 부분의 폭은 상기 제1 부분의 폭과 같고, 상기 제3 부분과 접합하는 상기 제2 부분의 폭은 상기 제3 부분의 폭과 같을 수 있다.
상기 소오스 및 상기 드레인은 상기 돌출부의 상기 기록 매체와 대향하는 부분의 일단 및 타단에 형성하되, 상기 기록 매체에 수직하게 형성할 수 있다.
상기 소오스 및 상기 드레인은 상기 돌출부 양측의 상기 기판으로 각각 연장되도록 형성할 수 있다.
상기 소오스 및 상기 드레인은 경사 이온주입 공정으로 형성할 수 있다.
상기 전기장 차폐층을 형성하는 단계 후, 상기 기판 상에 상기 전기장 차폐층 및 상기 절연층을 덮는 보호층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 보호층을 형성하는 단계 후, 상기 전계 헤드의 상기 기록 매체와 대향하는 면 상에 ABS(air bearing surface) 패턴층을 형성하는 단계를 더 포함할 수 있다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명은 강유전체로 이루어진 기록층을 갖는 기록 매체와 전계 헤드를 구비한 정보 저장 장치에 있어서, 상기 전계 헤드는, 기록 매체와 대향하는 제1면 및 상기 제1면과 수직한 제2면을 갖는 기판; 및 상기 제2면에 상기 기록 매체와 대향하는 돌출부;를 포함하고, 상기 돌출부 내에 소오스, 드레인 및 채널을 구비하는 저항 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치를 제공한다.
상기 기록 매체는 회전 운동하는 디스크 타입이고, 상기 전계 헤드는 상기 기록 매체 표면으로부터 부상하여 회동할 수 있다.
상기 전계 헤드가 부착되어 회동하는 서스펜션(suspension)을 더 포함할 수 있다.
본 발명은 HDD의 구동 시스템에 전계 기록 방식을 적용함으로써, 시스템 개발에 대한 부담 없이 안정적으로 구동되면서도 1Tb/in2 이상의 높은 기록 밀도를 갖는 정보 저장 장치를 구현할 수 있다.
특히, 본 발명은 기판의 돌출부에 저항 센서를 형성하고, 상기 저항 센서의 양측에 전기장 차폐층을 구비시키기 때문에, 상기 저항 센서의 분해능을 향상시킬 수 있다.
또한, 상기 전기장 차폐층을 쓰기 전극으로 사용할 수 있기 때문에, 재생/기록 헤드를 용이하게 구현할 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전계 재생/기록 헤드와 그의 제조방법 및 전계 재생/기록 헤드를 포함하는 정보 저장 장치를 첨부된 도면을 참조하여 보다 상세하게 설명한다. 첨부된 도면에 도시된 층이나 영역들의 폭 및 두께는 명세서의 명확성을 위해 다소 과장되게 도시된 것이다. 그리고 첨부된 도면들에서 동일한 참조부호는 동일한 구성요소를 가리킨다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계 재생/기록 헤드(100)의 사시도이다.
도 1을 참조하면, 기판(10)은 서로 수직한 제1면(S1)과 제2면(S2)을 갖는다. 제1면(S1)은 기록 매체와 대향하는 면이고, 제2면(S2)은 기판(10)의 상면이다. 기 판(10)은 p형 또는 n형 반도체일 수 있다.
기판(10)은 제2면(S2)에 돌출부(P1)를 갖는다. 돌출부(P1)는 제2면(S2)의 Y축 방향에 따른 일단에서 타단으로 연장되면서 확장된 형태를 가질 수 있다. 여기서, 제2면(S2)의 상기 일단은 제1면(S1)과 접한 부분이다. 도 1과, 돌출부(P1)의 평면도인 도 2를 참조하여 보다 구체적으로 설명하면, 돌출부(P1)는 제1면(S1)과 인접하고 좁은 폭을 갖는 제1 부분(1)과, 제1 부분(1)과 연결되어 제1 부분(1)에서 멀어질수록 점차로 폭이 넓어지는 제2 부분(2)과, 제2 부분(2)과 연결되어 제2면(S2)의 상기 타단까지 연장되며 넓은 폭을 갖는 제3 부분(3)으로 구성될 수 있다. 여기서, 제1 부분(1)과 접합하는 제2 부분(2)의 폭은 제1 부분(1)의 폭과 같을 수 있고, 제3 부분(3)과 접합하는 제2 부분(2)의 폭은 제3 부분(3)의 폭과 같을 수 있다. 돌출부(P1)의 높이는 50nm 정도일 수 있고, 제1 부분(1)의 X축에 따른 길이는 20∼150nm, 바람직하게는 30∼50nm일 수 있다. 돌출부(P1)의 구조는 이에 한정되지 않고 다양하게 변화될 수 있다. 또한 돌출부(P1)의 위치도 달라질 수 있다. 도 1에서는 돌출부(P1)가 제2면(S2)의 X축 방향에 따른 일측 가장자리에 존재하지만, 제2면(S2)의 중앙부나 타측 가장자리에 위치할 수도 있다.
돌출부(P1)의 제1 부분(1) 내에 소오스(20), 드레인(30) 및 채널(C1)이 구비될 수 있다. 소오스(20) 및 드레인(30)은 제1 부분(1)의 X축 방향에 따른 양단부 내에 각각 구비될 수 있고, 채널(C1)은 소오스(20) 및 드레인(30) 사이에 존재한다. 소오스(20) 및 드레인(30)은 제1 부분(1) 양측의 기판(10)으로 연장될 수 있고, 제2 부분(2) 양측의 기판(10)으로 더 연장될 수 있다. 제2 부분(2)의 X축 방향 에 따른 양단부 내에도 소오스(20) 및 드레인(30)이 각각 구비될 수 있다. 소오스(20) 및 드레인(30)은 돌출부(P1)를 중심으로 대칭인 것이 바람직하다. 소오스(20) 및 드레인(30)의 형태 및 크기는 달라질 수 있다. 예컨대, 소오스(20) 및 드레인(30)은 제3 부분(3) 양측의 기판(10) 내에도 형성될 수 있다.
소오스(20), 드레인(30) 및 채널(C1)은 기록 매체에 기록된 정보를 읽기 위한 저항 센서를 구성한다. 소오스(20) 및 드레인(30)은 제1 도전형 불순물이 고농도로 도핑된 영역일 수 있고, 채널(C1)은 제1 또는 제2 도전형 불순물이 저농도로 도핑된 영역일 수 있다. 예컨대, 소오스(20), 채널(C1) 및 드레인(30)은 각각 n+, p- 및 n+ 영역이거나, n+, n- 및 n+ 영역이거나, p+, n- 및 p+ 영역이거나, p+, p- 및 p+ 영역일 수 있다. 채널(C1)과 인접한 기록 매체의 표면 전하에 따라 채널(C1)의 전기 저항이 달라지고, 소오스(20)와 드레인(30)사이의 전류의 크기가 달라진다.
돌출부(P1)의 X축 방향에 따른 양측면 상에 절연층(40) 및 도전층(50)이 차례로 구비될 수 있다. 절연층(40)에 의해 소오스(20) 및 드레인(30) 각각과 도전층(50)이 전기적으로 분리된다. 절연층(40)은 돌출부(P1) 및 그 양측의 기판(10) 상에 상기 저항 센서를 덮도록 형성될 수 있는데, 돌출부(P1) 및 그 양측의 기판(10)과 컨포멀하게(conformally) 형성되는 것이 바람직하다. 두 개의 도전층(50)은 헤드 이동 방향(즉, X축 방향)에 따른 저항 센서의 양측에 구비되어 있다. 이러한 두 개의 도전층(50)은 읽기 동작시 간섭 전기장을 차단하는 차폐층(shield layer)으로 작용할 수 있다. 이를 위해 읽기 동작시 두 개의 도전층(50)은 접지될 수 있다. 보다 자세히 설명하면, 상기 저항 센서를 이용해서 기록 매체의 제1 비트영역에 기록된 정보를 읽을 때, 두 개의 도전층(50)은 상기 제1 비트영역이 아닌 그와 인접한 영역에서 발생된 간섭 전기장을 차단하는 차폐층으로 작용한다. 상기 간섭 전기장은 두 개의 도전층(50)을 통해 그들과 연결된 접지선으로 빠져나간다. 따라서 도전층(50)에 의해 상기 저항 센서의 분해능이 향상될 수 있다.
두 개의 도전층(50) 중 하나는 쓰기 전극(writer)으로 사용될 수 있다. 즉, 쓰기 동작시, 두 개의 도전층(50) 중 어느 하나(이하, 제1 도전층)에 쓰기 전압을 인가하여 상기 제1 도전층을 쓰기 전극으로 사용할 수 있다. 이때, 나머지 하나의 도전층(이하, 제2 도전층)에는 접지 전압을 인가할 수 있다.
기판(10)의 제2면(S2) 상에 절연층(40) 및 도전층(50)을 덮는 보호층(passivation layer)(60)(외곽선이 점선으로 표시된 층)이 구비될 수 있다. 보호층(60)의 두께에 따라, 전계 재생/기록 헤드(100) 전체에서 상기 저항 센서의 Z축 방향에 따른 상대적인 위치가 조절된다.
기판(10)의 제1면(S1) 상에 공기 베어링 면(air bearing surface)(이하, ABS) 패턴층(70)이 구비될 수 있다. ABS 패턴층(70)은 그것을 포함한 전계 재생/기록 헤드(100)가 기록 매체의 표면으로부터 부상할 수 있도록 작용한다. 도시하지는 않았지만, 소오스(20), 드레인(30) 및 도전층(50)과 각각 접하는 전극들이 구비될 수 있다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 전계 재생/기록 헤드의 제조방법을 단계별로 보여준다.
도 3a를 참조하면, p형 또는 n형 반도체 기판(10) 상에 제1 마스크층(M1)을 형성한다. 제1 마스크층(M1)은 기판(10) 상면의 Y축 방향에 따른 일단에서 타단으로 연장되면서 확장된 형태, 예컨대, 도 1의 돌출부(P1)와 동일한 형태를 가질 수 있다.
제1 마스크층(M1) 양측의 기판(10)을 소정 깊이까지 식각하여, 도 3b에 도시된 바와 같은 돌출부(P1)를 형성한다. 돌출부(P1)는 제1 내지 제3 부분(1∼3)으로 구분할 수 있는데, 이들은 각각 도 2의 제1 내지 제3 부분(1∼3)과 동일할 수 있다.
도 3c를 참조하면, 기판(10)의 일부 및 제1 마스크층(M1)의 일부를 덮는 제2 마스크층(M2)을 형성한다. 제2 마스크층(M2)에 의해 제1 및 제2 부분(1, 2) 상의 제1 마스크층(M1)과 그 양측의 기판(10)이 노출된다. 제2 마스크층(M2)에 의해 노출된 기판(10)은 제1 마스크층(M1)을 중심으로 대칭적일 수 있다.
도 3d를 참조하면, 제1 및 제2 마스크층(M1, M2)을 이온주입 마스크로 이용해서, 제1 및 제2 부분(1, 2)과 그들 양측의 노출된 기판(10)에 n형 또는 p형 불순물 이온을 고농도로 주입한다. 상기 이온을 주입하는 공정은 경사 이온주입 공정일 수 있다. 상기 경사 이온주입 공정은 두 단계로 나눠서 수행할 수 있고, 상기 두 단계 사이에 기판(10)을 180°회전시킬 수 있다. 이러한 경사 이온주입 공정의 결과, 제1 및 제2 부분(1, 2)의 X축 방향에 따른 양단부 및 제1 및 제2 부분(1, 2) 양측의 기판(10) 내에 고농도 도핑영역이 형성될 수 있다. 상기 고농도 도핑영역은 서로 분리된 두 개의 영역으로 구성되는데, 그 중 하나는 소오스(20)이고 나머지 하나는 드레인(30)이다. 제1 부분(1)의 소오스(20)와 드레인(30) 사이에 채널(C1)이 존재한다. 소오스(20), 채널(C1) 및 드레인(30)은 각각 n+, p- 및 n+ 영역이거나, n+, n- 및 n+ 영역이거나, p+, n- 및 p+ 영역이거나, p+, p- 및 p+ 영역일 수 있다. 소오스(20), 드레인(30) 및 채널(C1)은 기록 매체에 기록된 정보를 읽기 위한 저항 센서를 구성한다.
제1 및 제2 마스크층(M1, M2)을 제거한 후, 도 3e에 도시된 바와 같이, 기판(10) 상에 돌출부(P1)를 덮는 절연층(40)을 형성하고, 절연층(40) 상에 도전층(50)을 형성한다. 절연층(40) 및 도전층(50)은 돌출부(P1) 및 기판(10)과 컨포멀하게(conformally) 형성하는 것이 바람직하다.
다음, 도전층(50)을 이방성 식각한다. 도전층(50)에 대한 상기 이방성 식각의 결과가 도 3f에 도시되어 있다. 도 3f를 참조하면, 돌출부(P1) 상면 및 기판(10) 상면 상의 절연층(40)이 노출되고, 돌출부(P1)의 X축 방향에 따른 양측벽 상에 형성된 도전층(50)이 잔류된다. 두 개의 도전층(50)은 헤드 이동 방향(도 1의 헤드 이동 방향과 동일)(즉, X축 방향)에 따른 상기 저항 센서의 양측에 존재한다. 이러한 두 개의 도전층(50)은 읽기 동작시 접지되어 간섭 전기장을 차단하는 차폐층으로 작용할 수 있다. 본 발명의 실시예에서는 기판(10)의 상면에 돌출부(P1)를 형성하고, 돌출부(P1)에 상기 저항 센서를 형성한 후, 돌출부(P1) 양측에 도전층(50)을 형성함으로써, 저항 센서용 차폐층을 용이하게 형성할 수 있다. 만약, 평탄한 기판에 평면형(planar type) 저항 센서를 형성하는 경우, 두 개의 차폐층 중 하나를 기판 내에 구비시켜야 하는데, 이는 실현하기 어렵다. 이를 보다 구체적으 로 설명하면, 도 4에 도시된 바와 같이 평탄한 기판(10')에 소오스(20'), 드레인(30') 및 채널(C2)로 구성된 평면형 저항 센서를 구비시키는 경우, 상기 저항 센서용 차폐층은 채널(C2)의 위 및 아래에 구비되어야 한다. 그런데 채널(C2) 아래의 기판(10') 내에 차폐층을 형성하는 공정은 실현하기 어렵다.
도 3g를 참조하면, 기판(10) 상에 절연층(40) 및 도전층(50)을 덮는 보호층(60)을 형성한다. 그리고 기판(10)의 기록 매체와 대향하는 면 상에 ABS 패턴층(70)을 형성한다. 여기서, 도시하지는 않았지만, 보호층(60)을 형성하는 단계와 ABS 패턴층(70)을 형성하는 단계 사이에, 소오스(20), 드레인(30) 및 도전층(50)과 각각 접하는 전극들이 형성할 수 있다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전계 재생/기록 헤드(100)를 포함하는 정보 저장 장치의 사시도이다.
도 5를 참조하면, 본 발명의 정보 저장 장치는 강유전체로 이루어진 기록층을 갖는 기록 매체(500)와, 기록 매체(500)에 정보를 기록하고 기록 매체(500)로부터 정보를 재생하는 전계 재생/기록 헤드(100)를 구비한다. 여기서, 상기 전계 재생/기록 헤드(100)는 도 1의 전계 재생/기록 헤드(100)와 동일하므로 그에 대한 설명은 반복하지 않는다.
본 발명의 정보 저장 장치에서 기록 매체(500)는 회전 운동하는 디스크 타입으로서 그 하부에 접지된 하부전극(미도시)이 구비된다. 그리고, 전계 재생/기록 헤드(100)는 스윙암(swing arm)(300)의 끝단의 서스펜션(suspension)(200)에 부착된 상태로 기록 매체(500) 표면으로부터 부상하여 회동한다. 미설명된 도면부호 400은 스윙암(300)을 회동시키는 VCM(voice coil motor)을 나타낸다. 이러한 본 발명의 정보 저장 장치의 구동 시스템은 종래 HDD의 그것과 유사하다.
본 발명의 정보 저장 장치의 재생 및 기록 원리를 간략히 설명하면 다음과 같다.
< 재생 원리 >
전계 재생/기록 헤드(100)의 소오스(20) 및 드레인(30)이 n+ 영역이고, 채널(C1)이 n- 영역인 경우, 채널(C1)이 위치하는 기록 매체(500)의 표면전하가 음(-)이면, 채널(C1)의 전자(electron) 밀도가 감소하여 채널(C1)의 저항 값은 커지고 소오스(20)과 드레인(30)간 전류는 감소하게 된다. 반대로, 상기 채널(C1)이 위치하는 기록 매체(500)의 표면전하가 양(+)이면, 채널(C1)의 전자 밀도가 증가하여 채널(C1)의 저항 값은 작아지고 소오스(20)과 드레인(30)간 전류는 증가하게 된다. 이러한 저항 및 전류의 변화를 검출함으로써 기록 매체(500) 표면에 기록된 정보를 판별할 수 있다.
< 기록 원리 >
전계 재생/기록 헤드(100)의 두 개의 도전층(50) 중 어느 하나(이하, 제1 도전층)에 임계 전압 이상의 양(+)의 전압을 인가하면, 기록 매체(500) 하부에 배치된 하부전극은 OV이므로 기록 매체(500)의 표면은 음(-)극화 된다. 반대로, 전계 재생/기록 헤드(100)의 상기 제1 도전층에 임계 전압 이하의 음(-)의 전압을 인가하면, 기록 매체(500) 하부에 배치된 하부전극은 OV이므로 기록 매체(500)의 표면은 양(+)극화 된다. 이와 같이 상기 제1 도전층에 인가되는 전압의 크기에 따라 강 유전성 기록 매체(500)의 전기 도메인(electric domain)의 분극 방향이 달라지고, 그에 따라 정보가 기록될 수 있다.
상기한 설명에서 많은 사항이 구체적으로 기재되어 있으나, 그들은 발명의 범위를 한정하는 것이라기보다, 바람직한 실시예의 예시로서 해석되어야 한다. 예들 들어, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 도 1의 돌출부(P1), 소오스(20) 및 드레인(30)의 구조를 다양하게 변경할 수 있을 것이다. 또한, 도전층(50)을 쓰기 전극으로 사용하지 않고, 본 발명의 헤드를 재생 전용 헤드로 사용할 수도 있을 것이다. 때문에 본 발명의 범위는 설명된 실시예에 의하여 정하여 질 것이 아니고 특허 청구범위에 기재된 기술적 사상에 의해 정하여져야 한다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 전계 재생/기록 헤드의 사시도이다.
도 2는 도 1의 돌출부를 보여주는 평면도이다.
도 3a 내지 도 3g는 본 발명의 실시예에 따른 전계 재생/기록 헤드의 제조방법을 단계별로 보여주는 사시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예와 비교되는 비교예에 따른 전계 재생 헤드의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 전계 재생/기록 헤드를 포함하는 정보 저장 장치를 보여주는 사시도이다.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>
1∼3 : 제1 내지 제3 부분 10, 10' : 기판
20, 20' : 소오스 30, 30' : 드레인
40 : 절연층 50 : 도전층
60 : 보호층 70 : ABS 패턴층
100 : 전계 재생/기록 헤드 200 : 서스펜션
300 : 스윙암 400 : VCM
500 : 기록 매체 C1, C2 : 채널
M1 : 제1 마스크층 M2 : 제2 마스크층
P1 : 돌출부 S1 : 제1면
S2 : 제2면

Claims (26)

  1. 기록 매체와 대향하는 제1면 및 상기 제1면과 수직한 제2면을 갖는 기판; 및
    상기 제2면에 상기 기록 매체와 대향하는 돌출부;를 포함하고,
    상기 돌출부 내에 소오스, 드레인 및 채널을 구비하는 저항 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 헤드.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 제2면의 일단에서 타단으로 연장된 형태이고, 상기 제1면에 수직한 것을 특징으로 하는 전계 헤드.
  3. 제 1 및 2 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부의 상기 기록 매체와 대향하지 않는 양측면 각각 상에 절연층 및 전기장 차폐층이 차례로 더 구비된 것을 특징으로 하는 전계 헤드.
  4. 제 3 항에 있어서, 상기 전기장 차폐층은 도전층인 것을 특징으로 하는 전계 헤드.
  5. 제 4 항에 있어서, 상기 양측면의 상기 전기장 차폐층 중 어느 하나는 쓰기 전극인 것을 특징으로 하는 전계 헤드.
  6. 제 2 항에 있어서, 상기 소오스, 상기 드레인 및 상기 채널은 상기 제1면과 인접한 상기 돌출부 내에 상기 제1면과 수직하게 구비되되, 상기 소오스 및 상기 드레인은 상기 돌출부의 일단 및 타단에 구비되고, 상기 소오스와 상기 드레인 사이에 상기 채널이 존재하는 것을 특징으로 하는 전계 헤드.
  7. 제 6 항에 있어서, 상기 소오스 및 상기 드레인은 상기 돌출부의 일측 및 타측의 상기 기판으로 각각 연장된 것을 특징으로 하는 전계 헤드.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 기판의 상기 제1면 상에 ABS(air bearing surface) 패턴층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 전계 헤드.
  9. 읽기 수단을 포함하는 전계 헤드의 제조방법에 있어서,
    기판 상면에 돌출부를 형성하는 단계; 및
    상기 돌출부의 기록 매체와 대향하는 부분에 소오스 및 드레인을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 헤드의 제조방법.
  10. 제 9 항에 있어서,
    상기 소오스 및 상기 드레인을 형성하는 단계 후,
    상기 기판 상에 상기 돌출부를 덮는 절연층을 형성하는 단계; 및
    상기 돌출부의 마주하는 양측면 상에 형성된 상기 절연층 상에 전기장 차폐 층을 형성하는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 헤드의 제조방법.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 전기장 차폐층은 도전층인 것을 특징으로 하는 전계 헤드의 제조방법.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 양측면의 상기 전기장 차폐층 중 어느 하나는 쓰기 전극인 것을 특징으로 하는 전계 헤드의 제조방법.
  13. 제 9 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 기판 상면의 제1 지점에서 제2 지점으로 연장된 형태이고, 상기 전계 헤드의 상기 기록 매체와 대향하는 면에 수직한 것을 특징으로 하는 전계 헤드의 제조방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 소오스 및 상기 드레인은 상기 돌출부의 상기 기록 매체와 대향하는 부분의 일단 및 타단에 형성하되, 상기 기록 매체에 수직하게 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 헤드의 제조방법.
  15. 제 14 항에 있어서, 상기 소오스 및 상기 드레인은 상기 돌출부 양측의 상기 기판으로 각각 연장되도록 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 헤드의 제조방법.
  16. 제 9, 14 및 15 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 소오스 및 상기 드레인은 경사 이온주입 공정으로 형성하는 것을 특징으로 하는 전계 헤드의 제조방법.
  17. 제 9 항에 있어서, 상기 소오스 및 상기 드레인을 형성하는 단계 후,
    상기 전계 헤드의 상기 기록 매체와 대향하는 면 상에 ABS(air bearing surface) 패턴층을 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 전계 헤드의 제조방법.
  18. 강유전체로 이루어진 기록층을 갖는 기록 매체와 전계 헤드를 구비한 정보 저장 장치에 있어서,
    상기 전계 헤드는,
    기록 매체와 대향하는 제1면 및 상기 제1면과 수직한 제2면을 갖는 기판; 및
    상기 제2면에 상기 기록 매체와 대향하는 돌출부;를 포함하고,
    상기 돌출부 내에 소오스, 드레인 및 채널을 구비하는 저항 센서를 포함하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치.
  19. 제 18 항에 있어서, 상기 돌출부는 상기 제2면의 일단에서 타단으로 연장된 형태이고, 상기 제1면에 수직한 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치.
  20. 제 18 및 19 항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 돌출부의 상기 기록 매체와 대향하지 않는 양측면 각각 상에 절연층 및 전기장 차폐층이 차례로 더 구비된 것 을 특징으로 하는 정보 저장 장치.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 전기장 차폐층은 도전층인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치.
  22. 제 21 항에 있어서, 상기 양측면의 상기 전기장 차폐층 중 어느 하나는 쓰기 전극인 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치.
  23. 제 19 항에 있어서, 상기 소오스, 상기 드레인 및 상기 채널은 상기 제1면과 인접한 상기 돌출부 내에 상기 제1면과 수직하게 구비되되, 상기 소오스 및 상기 드레인은 상기 돌출부의 일단 및 타단에 구비되고, 상기 소오스와 상기 드레인 사이에 상기 채널이 존재하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치.
  24. 제 23 항에 있어서, 상기 소오스 및 상기 드레인은 상기 돌출부의 일측 및 타측의 상기 기판으로 각각 연장된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치.
  25. 제 18 항에 있어서, 상기 기판의 상기 제1면 상에 ABS(air bearing surface) 패턴층이 더 구비된 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치.
  26. 제 18 항에 있어서, 상기 기록 매체는 회전 운동하는 디스크 타입이고, 상기 전계 헤드는 상기 기록 매체 표면으로부터 부상하여 회동하는 것을 특징으로 하는 정보 저장 장치.
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