TW297895B - - Google Patents

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287895 """-- 五、發明説明（1 A7 B7 發明背景 經濟部中央榡準局員工消費合作社印裂 1· 發明領域 本發明大抵係關於電腦資料儲存裝置用的讀取頭。特定 言之，本發明與一種保護讀取頭免於靜電放電的結構有關 Ο 2· 相關技藝説明 諸如磁碟機和磁帶機的資料儲存裝置用於儲存電腦系統 的資訊是爲人所熟知的《在磁性資料儲存裝置中，將諸如 磁磲片或磁帶的媒質以磁性材料加以處理。可將磁性材料 極化’以在磁場中造成相反轉’众在媒質上將資訊編號。 用於將資訊编碼的相反轉可藉由磁性感測器偵測，通常稱 之爲讀取頭《對讀取頭而言，將它鑲置於一種通常稱之爲 滑移器的結構中是常見的。滑移器典型由通常稱之爲空氣 軸承的薄空氣層支撑而掠過該媒質表面之上。空氣軸承藉 由滑移器對應媒質的相對動作而產生。例如，在磁碟機^ 置中，將磁碟片旋轉以在媒質和滑移器之間產生相對動作 :滑移器可以㈣地定位於媒質之上，以在媒質旋轉時， 谷許讀取頭存取至媒質的任—區域。I是具有兩個滑軌3 ,滑移器1的例圖。每一個滑軌3具有一個空氣軸承表面5 一讀取頭7位於每一個滑軌的"沈積端點"4上。滑移器1以 箭頭9的方向，相對於磁性媒質移動。 —種爲人所熟知的讀取頭型式稱之爲磁阻（magnet〇-resistive，下文簡稱"MR")頭。MR頭使用磁阻材料（通常稱 疋爲”MR感測器元件"）來感測局部磁場中的變化。圖2是滑 -4 - 請 先 閲 背 Φ 之 注- Ϊ 旁 訂 A7 B-7 五、發明説明（2 ) 移器1之滑軌3内之MR讀取頭7的一個簡化的橫斷面例圖， 孩例圖係自空氣軸承表面5觀察。箭頭9指示讀取頭7相對 於讀取頭7掠過其上之媒質的方向^ MR感測器元件丨丨據顯 不配置於第一磁性屏蔽13和第二磁性屏蔽15之間。第一和 第二屏蔽13、15典型由諸如鎳/鐵合金的磁性材料組成， 防止相鄰之媒質區域的磁場。扭曲與正從媒質讀取之資訊 有關的場。環繞著每一個屏蔽13、15和MR感測器元件11 的是諸如氧化鋁的絕緣性材料丨7。絕緣體丨7防止Mr感測 器件π與第一或是第二屏蔽13、15形成直接的電氣接觸 。也顯示在圖2中的是基板19。基板19可以是諸如碳化鈦 的陶瓷材料。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 圖3是經由顯示於圖2中之讀取頭7之線3·3的橫斷面視圖 ° MR感測器元件！〗（以斷線顯示，以表示感測器丨丨爲感測 器導線21所遮蔽）藉由感測器導線21 (只有一條這種的導線 21顯示於MR感測器元件丨i的較靠近側面上）連結至另外的 電路迴路，其在該技藝中是爲人所熟知的。第二導線（未 顯示）連結至MR感測器元件丨1的另一側面。碳包覆層20可 施加至空氣軸承表面5以使磨耗減至最小，並保護相當柔 軟的屏蔽13、15和MR感測器元件11免於損壞。包覆層20 在閃火花將發生於空氣軸承表面5處的希冀上具有些微的 效應。 m 諸如顯示於圖1-3中之讀取頭7之MR頭的一個問題是，靜 電荷可能在生產期間自外部來源（諸如人體）移轉至MR讀 取頭7的組件（諸如屏蔽13、15，Mr感測器元件丨丨，和基 ____ -5- 本紙張尺度適用中關家標率（CNS ) ( 210X297公釐) 一~一 A7 B? 五、發明説明（3 ) 板19)。當移轉至-個組件的電荷夠大時，發生通常稱之 爲"閃火花"的電氣放電。這類的閃火花最可能在讀取頭7 的生產和處理期間發生。 閃火花會損壞讀取頭。例如，閃火花位g的高電流密度 典型導致接近閃火花㈣料溶解4種損害可發生在滑移 器1的空氣軸承表面5。在高百分比的MR讀取頭中，在該 讀取頭中發生线#ώ承表面5處㈣火花損害，閃火花損 害的結果不是增加的阻抗，就是另-種，MR感測器元件 電路中的近似斷路情況”匕外，對空氣軸承表面5的損害 導致滑移器1掠移高度特性上之不•爲人期待的改變。即， 甚至空氣轴承表面5之表面特性上的較小變化都會在滑移 器1的掠行高度特性上具有巨大的衝擊。因爲閃火花之不 爲人期待的效應’所以“尺讀取頭的製造良率正比於這類 閃火花所典型發生的頻率而降低。 這類靜電放電的研究已顯現出，這些放電典型發生於三 個區域中的一個。這三個區域在圖3中以字母"A"、"B"、 和"C"指示。如在圖3中所顯示，放電區域典型沿著空氣軸 承表面5 (即使提供碳包覆層2〇時），其因產生於空氣軸承 中的較高電場而引起。 圖4圖示由MR頭7之元件所形成之電路的電氣模型。進 出MR感測器元件1丨之導線21的阻抗摸擬成兩個電阻器23 、24。MR感測器元件η的阻抗模擬成電阻器25。防止因 靜電放電所引起之損害的一個方法以美國專利第5 272,582 號敎示，標題爲"具靜電保護的磁阻效應磁性頭"，於1993 _______- 6 - 本紙浪尺度適用中國國家橾準（CNS)八4祕（210χ 297公瘦） 五、發明説明（4 A7 B-7 年12月21日頒予芝田等人β在芝田專利中，沈積兩個感測 器元件磁性磁心以在接近滑移器的空氣軸承表面處形成磁 性間隙。該兩個磁性磁心在遠離磁性間隙的"背向間隙"處 彼此處於磁性接觸中。在該磁性間隙處，於每個感測器元 件磁性磁心之間放置絕緣層。河尺感測器元件放置於絕緣 層之間’如此’ MR感測器元件位於磁性間隙之内。將接 地的導電層電乳連接至第一個的磁性磁心以定下路線使自 磁性記錄媒質進入磁性間隙的電荷接地。藉此，芝田意圖 使形成磁性間隙的磁性磁心處於受控制的電位。這種安排 意圖防止可能來自磁性記錄媒質的電荷突然衝進磁性間隙 請 先 聞 讀、 背 δ 之 注·

I 旁 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 防止靜電放電及這類放電導致之相關損害的第二種方法 敎示於IBM技術揭露公報，第21卷，第u期中，1979年4月 刊行，羅亨（Rohen)所著（下文中稱之爲"羅亨"）。圖5圖示 羅亨所採取的處理方法。在圖5中，MR元件31位於該結構 的一個端點處。第一導電區域33和第二導電區域35電氣連 結至接地電位通孔端子3 7、3 9。絕緣材料41使這些區域31 、33與二個另外的導電區域43、45隔離β區域43、45爲到 達MR元件3 1的電流提供導電路徑。在製造期間，將該結 構的上方部分47去除至斷線49。藉由連結區域33、35至接 地電位，提供低電位點給任何的直接靜電放電，且由區域 33、35形成的接地側條提供法拉第屏蔽以減輕間接靜電放 電的效應。 防止靜電放電和這種放電導致之相關損害的第三種方法 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 訂 B-7 五、發明説明（5 ) 需要爲閃火花提供另一條路徑。這種方法已用於傳統的感 應式讀/寫頭。例如，在典型的感應式/寫頭中，感應線圈 大於軛鐵約略3微米。感應線圈和軛鐵之間的介電物質典 型是諸如氧化鋁（八丨2〇3)的絕緣體。形成火花隙裝置，該裝 置造成來自感應線圈或軛鐵的閃火花，以減低任何積聚於 這些元件上的靜電放電。這樣的一種閃火花裝置靠近要放 電的元件放置。積聚於該元件上的電荷將以，比造成閃火 花至任何其他元件所需要者更低的電壓，造成閃火花至火 花隙裝置。例如，在傳統的感應式讀/寫頭中，火花隙裝 置會位於距離要放電之元件約略-丨.微米之處。因此，閃火 花將發生於比跨越軛鐵和感應線圈間之3微米間隙之閃火 花所需要者更低相當多的電壓下。 然而，因爲MR讀取頭元件之間相當短的距離，所以閃 火花發生於那些元件之間的電壓相當低。在隔開〇12微米 的MR感測器導線和接地的磁性屏蔽之間造成閃火花所需 要的電壓（即，"閃火花電壓"）是僅僅6〇伏特。 經濟部中央榡準局員工消費合作衽印製 相反地，在典型的MRa (諸如顯示於圖1中的讀取頭7)中 ’磁性屏蔽13、15中的一個和MR感測器元件〗間的距 離約略是0.12微米。因&，閃火花將在遠低於傳統感應式 讀/寫頭中之輕鐵和感應線圈之間的電壓下，發生於磁性 屏蔽I3、15和傳統MR讀取頭的MR感測器元件〗i之間。此 外，因爲即使空氣位於空氣軸承表面處，MR讀取頭7之元 ，間的閃火花也會發生，所以磁性屏蔽13、15和MR感測 器兀件11〈間所需要的閃火花電壓甚至比如果閃火花必須 本紙張尺度國家標準（CNS ) Α4· ( 2丨 五、發明説明（6 ) 穿越絕緣體的情形更低。因此，發展會爲積聚於MR讀取 頭疋件上之任何電荷之放電提供另一條路徑（即，經由其 ’問火花可藉由比在MR讀取頭之元件間造成閃火花所需 要者更弱之電場加以感應的路徑）的火花隙裝置會是非常 困難的。例如，在傳統感應式裝置中，需要超過1〇〇〇伏特 的電壓在軛鐵和感應線圈之間造成閃火花。相反地，6〇伏 特可在隔開0· 12微米的MR感測器導線和接地的磁性屏蔽 足間造成閃火花。這差異是因橫在MR感測器導線和磁性 屏蔽間之間隙之相當短的距離而引起，也因1^尺讀取頭元 件在空祝軸承表面幾乎完全曝露於空氣的事實而引起。空 氣的介電常數使得閃火花將發生在比橫越很多其他材料更 低之橫越空氣的電壓下。 經濟部中央樣準局員工消費合作社印製 羅亨和芝田所提供的解決方法降低了損壞皿尺讀取頭之 機會的發生，但是因閃火花（特別是在空氣軸承表面處）而 引起的損害，維持著繼續殘存的問題，該問題不爲人期待 地影響製造良率。因此，本發明的一個目標是，提供一種 對空氣抽承表面之有害的閃火花較不敏感的結構。本發明 的另-個目標是，提供-種對來自空氣轴承表面之閃火花 損害較不敏感的廉價結構。仍然是本發明另—個目標的β ，提供-種有效率地製造對來自空氣轴承表面之閃火^ 害較不敏感之結構的方法》 發明摘述 本Μ ϋ㈣場㈣阻讀取頭’該 如電腦磁碟機裝置之磁碟片或磁帶機中所使用之磁帶的磁 -9 五、發明説明（7 ) 性错存媒質發出。根據本發明的—個具體實施例，"寄生 厚蔽"置於極爲接近讀取頭的磁性異蔽之處。寄生厚蔽和 磁性厚蔽（間的間隙，較好比磁性厚蔽和於其上形成讀取 頭（基板’或是感測器元件之間的間陈更有。因此，寄生 屏蔽爲與閃火花有關的電流提供另一條路徑，藉此防止這 類的電流損壞讀取頭。 將每-個寄生異蔽經由電阻性元件電氣連結至感測器元 件。，因此，寄生厚蔽的電位將幾乎完全等於感測器元件的 電位。因此，如果電荷積聚於磁性屏蔽上，則電荷將以比 電流在磁性屏蔽和感測器元件之向流動所會需要者更低的 電位，流至寄生厚蔽。另外’該寄生屏蔽可直接電氣連結 至諸如基板之具有已知電位的結構。 根據本發明的第：具禮實施例，導電性火花隙裝置電氣 連結至感測器元件導線’且連結至每—個磁性祕。將每 :個火花隙裝置移入極爲接近基板之處，以爲積聚在感測 器元件和要放電基板之間的電荷提供另一條路徑。根據本 發明的一個具體實施例，火花隙裝置在晶圓階段，使用光 製版術和單幕遮蔽技術，製造於半導體基板材料組成之晶 圓的沈積端點上。在本發明的一個具體實施例中，沈積端 點處的銲點可連接至基板和各個屏蔽，以容許製作外部連 接。 在本發明的較佳具體實施例中，移入與基板極爲接近之 處的火花隙端點建構有高電場密度感應結構，該結構降低 在火花隙裝置和基板之間造成閃火花所需要的電壓。另外 、發明説明（8 ，火花隙裝置可直接連結至基板並移入與磁性屏蔽和感測 器元件極爲接近之處。 本發明的細節，同時關於它的結構和操作，可參考随附 的附囷而得到最佳的瞭解，在該附圖中，類似的參考數字 指示類似的部分，且在該附圖中： 附圖簡要説明 圖1是使用傳統電腦磁碟機裝置中之先前技藝滑移器的 透視圖； 圖2是先前技藝MR讀取頭的部分橫斷面視圖，自空氣軸 承表面觀看； 圖3是先前技藝MR讀取頭沿著圖2之線3_3所截取的部分 橫斷面視圖； 圖4是由顯示於圏2和3中之先前技藝MR頭所形成之電 的模型； 圖5是具有接地侧條之先前技藝Mr頭的例圖； 圖6a是根據本發明之一個具體實施例之MR讀取頭的 分橫斷面視圖； ' ° 囷6b是根據本發明之另一個具體實施例之mr讀取頭 部分橫斷面視圖； 圖6c是發明之讀取頭沿著圖6a之線6a_6c所截取的橫 視圖； 、面 圖7a和7b是顯示於圖6a-6c中之發明MR頭所形成之 的模型； 路 囷8圖不根據本發明之第一具體實施例的—個製造方法 297895 五、發明説明（9 )

於發明之方法中的製程步驟流程圖； 圖1 〇- {系圖示根據本發明之方法所施行的其他步驟； 圖17是本發明之第二具體實施例的例圖； 圖18a是使用導電栓以吸引閃火花之本發明具體實施例 的例圖； 圖18b是本發明之該具體實施例沿著圖18a之線18b_i8b所 截取的橫斷面視圖。 圖19疋本發明之一個具體實施例的例圖；在該圖中顯示 出連接感測器元件至讀取頭以外乏電路迴路的銲點。 圖20疋本發明之另一個具體實施例的沈積端點視圖；在 該圖中，每_個屏蔽也都電氣連結至位於讀取頭沈積端點 處的鲜點。 圖21a和21b是製造根據本發明一個具體實施例之圖18a 讀取頭的方法流程圖。 圖22是一個磁碟儲存系統β 較佳具體實施例詳細説明 經濟部中央標準居貝工消費合作社印裝 圖22是一個磁碟儲存系統。對具有普通技藝者而言，本 發明雖然説明成，是使用磁碟儲存系統中，但可用於任何 其内，用發明之讀取頭的資料儲存系統中，諸如磁帶記錄 系統等，將是顯而易見的。至少—片可旋轉的磁碟片2212 焚支#於轉軸2214上，且藉由磁碟機馬達2218加以旋轉。 每一磁碟片上的磁性記錄媒質在磁碟片2212上，以同心資 料軌（未顯示）組成之環狀圖樣的型式存在。將至少一個滑 •____——_ _ _ 12 - 本纸張尺度適用中標準（CNS)从祕（2敝297公 五、發明説明（1〇 A7 Β·7 經濟部中央標準局貝工消費合作社印裝 移器2213定位於磁碟片2212上，每一個滑移器2213支撑一 個或多個磁性讀/寫轉換器2221 ’典型稱之爲讀/寫頭。當 磁碟片旋轉時，滑移器2213徑向地在磁碟片表面2222上移 進移出，如此讀取頭2221可存取磁碟片記錄爲人想要之資 料的不同部分。每一個滑移器2213藉由懸吊裝置2215結合 至一個起動器臂2219。懸吊裝置2215提供輕微的彈簧力， 使滑移器2213施加預壓於磁碟片表面2222上。每一個起動 器臂2219結合至啓動器裝置2227。如在圖22中所顯示的起 動器裝置可以是，例如，一種音圈馬達（voice c〇il m〇t〇r， 下文簡稱VCM)。VCM包含可在固定磁場之内移動的線圈 ’線圈移動的方向和速度以控制器所供給的馬達電流訊號 控制。 在磁碟儲存系統的操作期間，磁碟2212的旋轉在滑移器 2213和磁碟表面2222之間產生空氣軸承，該空氣軸承施加 向上力（即，舉起）於滑移器上。空氣軸承因此而反向平衝 懸吊裝置2215的輕微彈簧力，並在操作期間支撑滑移器 2213離開且稍微位於磁碟表面之上一個小、幾乎完全固定 的間隔。 磁碟儲存系統的各個元件在操作中以控制單元2229所產 生的控制訊號，諸如存取控制訊號和内部計時訊號，加以 控制。典型而言，控制單元2229包含，例如，邏輯控制電 路、儲存裝置和一個微處理器。控制單元2229產生控制訊 號以控制各種的系統操作，諸如線2223上的磁碟機馬達控 制訊號和線2228上的讀取頭定位及搜尋控制訊號。線2228 請 先 閱 背 之 注··

I 本 頁 訂 • 13 - 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS )八私見格（21〇'χ297公釐） A7 B7 五、發明説明（Η ) 上的控制訊號提供須要的電流波形，以最妥適地移動並定 位選定的滑移器2213至相關磁碟片2212上爲人想要的資料 軌。讀取和寫入訊號藉由記錄通道2225而傳進傳出讀/窝 頭 2221。 上述典型之磁碟儲存系統的説明，以及圖22的隨附圖示 ’僅是提供作爲本發明的一個例示。磁碟儲存系統可含有 很多的磁碟和起動器，五每一個起動器可支撑很多的滑移 器’應是顯而易見的。 圖6a是根據本發明之第一具體實施例之磁阻（MR)讀取頭 107的部分橫斷面視圖。圖以的以良讀取頭1〇7製造於基板 U9上。基板119可由使用於製造滑移器之任何合適的傳統 材料，諸如碳化鈦陶瓷，製成，在該技藝中具有普通技能 者將瞭解到，特別的基板材料對本發明而言，並非是必要 :。例如’在本發明的另外一個具體實施例中，基板可以 疋導電性材料（諸如鐵氧磁體、或鐵氧磁體成份）、半導體 材料（諸如矽單晶）、或是絕緣性材料（諸如氧化鋁）》MR讀 取頭107包括-個第-磁性異蔽113、—個第二磁性屏蔽 115、—個感測器元件111、四個寄生屏蔽124,每一個寄 生異蔽m形成於極爲接近磁性屏蔽113、115中的一個之 處。 在本發明的-個具體實施例中，顯示圖6&中，每一個寄 生異蔽124的近位點127通常吻合磁性屏蔽113、⑴之近位 端點的形狀β或者，每—個客 Η ▲ 母個寄生屏蔽124的近位端點127可 具有高電場密度感庥杜战_ 、、《構（high electric field density 請 先 閎 讀_ 背 之 注* 3 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

B-7 五、發明説明（12 ) inducmg structure，下文簡稱HEFDI結構）。例如如在圖 6b中所顯示，每一個寄生屏蔽124的近位端點127可形成 HEFDI結構，諸如一種大體尖銳的結構（即，較好具有小 於約1微米之半徑的結構），該結構造成電場密度集中。熟 諳此技藝者將可瞭解到，具有大於1微米之半徑的結構可 加以使用。然而，半徑愈小，電荷集中度愈就大。由於 HEFDI結構中的電場集中度，在寄生屏蔽124和磁性屏蔽 113、115之間閃出火花的寄望增加。因此，閃火花較不會 在磁性屏蔽113、115和感測器元件111之間，或是在磁性 屏蔽113、115和基板119之間發生。可提供單一個HEFDh# 構。然而，很多個這種的HEFDI結構是較佳的，因爲高電 流密度的閃火花可能扭曲單一的HEFDI結構，因此而降低 HEFDI集中電場的能力。藉由具有多於_個的這種HEFm 結構，多於一次之經由HEFDI結構之高電流閃火花的發生 將是可能的，即使該閃火花對電流流經的該結構造成損壞 。在讀取頭内可用空間和HEFDI結構數目之間的一項交換 要求到’在考慮讀取頭的尺寸和多次閃火花的希翼之後， 要選擇特定的較佳HEFDI結構數目》 經濟部中央樣準局負工消費合作社印製 圖6b圖示另一個具體實施例，在該實施例中，將特殊的 銲點170以導電性元件171電氣連結至磁性屏蔽115 »另外 的導電性元件（未顯示）可以類似的方式用於電氣連結讀取 頭107的其他元件至另外的銲點（未顯示）。 圖6c是讀取頭107沿著圖6a之線6c-6c所截取的橫斷面视 圖。圖6c顯現出，寄生屏蔽124並未延伸靠近空氣軸承表 -15- 本紙乐尺度適用中國國家標準（CNS〉A4規格（210X297公釐） A7 -------- -B7,五、發明説明（13 ) 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 面5。藉由在高出空氣轴承表面很多之處形成寄生屏蔽124 (即較好約疋寄生異蔽124和磁性屏蔽ιΐ5間之距離的兩 倍），則閃火花將發生在表面處的機會將降低很 多。 在本發明的-個具體實施例中，每一個磁性屏蔽113、 ⑴由線/鐵合金製成，通常稱之爲高導磁合金。或者，磁 性屏蔽113、115可由任何具相當高導磁率的材料（諸如鐵 氧磁體)製成。在本發明的較佳具體實施例中，寄生屏蔽 124由與磁性屏蔽113、115相同的材料製成，以容許至少 個寄生屏蔽由形成磁性屏蔽的相同製程步驟形成。或者 ，寄生屏蔽124可由任何的導電性材料製成。 較好將寄生屏蔽124透過導電路徑電氣連結至感測器元 件。在本發明的一個具體實施例中，提供約略1〇_1〇〇仟歐 姆的阻抗於每一個寄生屏蔽和兩條傳統感測器元件ui導 線21中之一條之間的導電路徑中（見圖7a)。感測器元件導 線21容許電流流進流出感測器元件i u。在圖&中，感測 器元件導線21中的一條將感測器元件i丨丨隱藏住。因此， 該感測器元件111以斷線圖示。 火花線125存在於每一磁性属蔽113、115和至少—個寄 生屏蔽124之間》在該較佳具體實施例中，每一個磁性屏 蔽113、115具有兩個火花隙125，在每一個磁性異蔽113、 115的每一側各有一個。較好形成火花隙丨25，如此，電流 將在流動於磁性屏蔽113、115和感測器元件丨！丨，或是基 板119之間之前，流過火花隙125 »換句話説，火花隙125 -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） '' ---- (請先閲請背面之注意事項再填寫本頁) 乂· 訂 ^ 經濟部中央樣隼局貝工消費合作社印製 A 7 __Β7·_ 五、發明説明（14 ) 比感測器元件1 Π和磁性屏蔽113、115之間的間陳更有。 因此，任何因積聚於磁性屏蔽113、115中之一個和感測器 元件111間之過多電荷而發生的閃火花，將藉由磁性屏蔽 113、115和相關之寄生屏蔽124中之一個或二個之間的閃 火花而越過火花隙125放電掉。 圖7a是具有本發明之MR頭107第一具體實施例之電氣特 性的模型略圖。每一個磁性展蔽113、115以電容器132、 134、136、和138電容性地連結至感測器導線21。電容器 132_138的每一個表示屏蔽in、115和感測器導線21之間的 電容値。例如，電容器132表示因遠性屏蔽】13之靠近感測 器導線21而存在的電容値。此外，電容器168表示屏蔽ι13 和基板119之間的電容値。諸如電阻器、二極體、金屬氧 化物半導體；％ 效電晶體（metal oxide semiconductor field effect transistor，下文簡稱 MOSFET)、或靜電放電（electro-staticdischarge’ 下文簡稱ESD)電路的元件 142、144、146 、和148連結於每一個寄生屏蔽124和感測器導線21之間β 在本發明的一個具體實施例中，提供具有約略位於〗0仟歐 姆至100千歐姆範園中之電阻値的電阻器，串聯於寄生屏 蔽和感測器元件111之間。或者，寄生屏蔽可直接電氣連 結至諸如基板之具有已知電位的結構。 感測器導線21中因這些導線長度而引起的電阻値以電阻 器150、152表示。此外，在感測器導線21和基板η9之間 存在有電容値，以電容器154、156表示。爲了本討論之目 的，將基板119視爲處於接地電位。 -17- t紙張从適财ϋ目家樣> (CNS ) ( 210 X297公慶） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *va 五、發明説明（15 ) A7 B7, 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 以電容器158、160、162、164所表示的電容値也存在於 每一個寄生屏蔽124和相鄰的感測器導線21之間。當電荷 積聚於磁性屏蔽113、115上時，相同的電位將存在於每一 個寄生屏蔽124和磁性屏蔽113、Π5之間，因此而存在於 感測器元件111和磁性屏蔽113、115之間。換句話説，任 何會積聚於寄生屏蔽124上的電荷將藉由元件140、ι42、 144、146而均勻地分佈於整個感測器元件ηι和寄生屏蔽 124。因此，如果經由間隙125造成閃火花所需要的電位小 於，經由任一個磁性屏蔽113、115和感測器元件lu之間 的間隙造成閃火花所需要的電位，則將不會有閃火花曾經 在磁性屏蔽1 13、115和感測器元件丨i丨之間發生。換句話 説，將不會有有害的靜電放電發生於磁性屏蔽113、115和 感測器元件111之間，因爲任何積聚於磁性屏蔽i〗3、^5 和感測器元件1Π之間的電荷，將在它夠大，以造成感測 器元件和磁性屏蔽之間的閃火花之前，藉由感測器元件 111和寄生屏蔽丨24之間的閃火花而消散。由於火花隙125 不靠近S氣軸承表面5，因此經由火花隙125的閃火花結果 將對讀取頭107的操作更不具破壞性。 根據本發明顯示於囷7b中的另一個具體實施例，將靜電 放電電路166置於至少一個磁性屏蔽113、115和至少一個 寄生屏蔽124之間》該靜電放電電路166可由單一元件組成 ，諸如p-通道m〇SFET、n_通道M0SFET、或薄膜電晶體 (thm film transistor，下文簡稱TFT)。在本發明的—個具體 實施例中，電晶體的閘極連結至汲極或源極。或者，將閘 -18- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -訂- -i • HI In IJ —I- » _ A7 五、發明説明（16 ) 玉連結至諸如MR電路的控制電路。然後，這樣的控制電 路可改變靜電放電電路166的特性^在本發明的一個具體 實施例中，汲極連結至寄生屏蔽124，且源極連結至磁性 屏蔽113、115。或者，將源極連結至寄生屏蔽124,並將 没極連結至磁性屏蔽113、n5。 圖8圖示根據本發明之第—具體實施例之—個製造程序 中的弟—步驟。圖9是在發明之方法中實施之製程步驟的 流程圖。根據囷示於圖8中的具體實施例，MR讀取頭製造 於基板119上。絕緣體117 (諸如氧化鋁）施加至沈積端點 121 ’諸如藉由將其沈積在基板HQ的沈積端點m上（步驟 9〇1)。或者，絕緣體117可藉由任何已爲人熟知的技術施 加’諸如濺鍍例如氧化鋁的絕緣材料於基板119上，導入 液態聚合物至晶圓上並旋轉該晶圓以分散該聚合物，或藉 由化學氣相沈積（chemicai vapor deposition，下文簡稱CVD) 技術沈積絕緣材料β 經濟部中央標準局員工消費合作社印策 然後形成諸間隔物結構（即，多個間隔物）。在本發明的 一個具髏實施例中，根據揭示於美國專利第4,256 514號中 ’ k題爲形成窄尺寸區域於本禮上的方法"，於1981年3 月17曰頒予波吉（pogge)，且讓予本發明之受讓人，的技術 形成該間隔物。例如，在本發明的—個具體實施例中，施 加多晶碎"閘極” 118至絕緣體117 (諸如藉由傳統的半導體 沈積技術’及傳統的光製版術技術或傳統的罩幕遮蔽技術) (步驟903)。多晶秒閘極是一個平台（或步階），於其上可形 成另外的結構。例如，然後施加一層材料丨2〇 (諸如氧化 ._____-_____ -19-_ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS )八4規格（210X297公釐） 發明説明（17 物或氮化物層）於絕緣趙117和閘極m的表面114、116之 上’如此在閘極118上，形成至少第一和第二外部侧壁ι8〇 、182及上表面184於幾乎完全平坦的材料12〇的塗覆層内 (步驟905)。材料12〇較好是可選擇性地去除 擇性地蝕刻0 然後較好將材料12G加以處理，以幾乎完全去除加在絕 緣趙120〈上的材料12〇，只留下未與平行於絕緣趙117和 基：119間之界面之平面共平面的材料12〇。例如，氧化物 可藉由使用任何傳統的蚀刻冑而選擇性在也自氧化銘和多晶 矽蝕刻掉，欲不會嚴重地影響到氣化鋁或多晶矽。在選擇 性去除（後，幾乎只有外部側壁18〇、182留下來，如在圖 訂 10中所顯示（步驟907)。接著，施行另—個選擇性去除製 程以去除閘極118 (步驟909)，如在圖n中所顯示。閘極 118的去除留下兩個材料12〇組成之非常窄的間隔物18〇、 182 ° 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 形成間隔物之後，施加磁性材料（諸如鎳/鐵高導磁合金 或鐵矽鋁磁合金）以形成兩個寄生屏蔽124和一個第—磁性 展蔽113 (步驟911)，如在圖12中所顯示。典型而言，屏蔽 124、113將延伸於間隔物18〇、182之上。因此，在較佳具 體實施例中，將屏蔽124、113抛光（即，使其凹陷）掉，以 去除屏蔽124、113位於間隔物18〇、182之上的那部份（步 驟913)，如在圖13中所顯示。 根據本發明的一個具體實施例，間隔物1 SO、1 82以另— 種選擇性去除製程予以去除（步驟915)，如在圖14中所顯

-20- 本紙張尺度適用中國國家梯準（CNS ) A4規格（210X297公瘦 經濟部中央標準局貝工消費合作社印製

B7 五、發明説明（19 ) 絕緣材料中蝕刻出三個凹處，留下第一間隔物18〇於第一 和第二凹處之間，且留下第二間隔物182於第二和第三凹 處之間而形成。& 了形成該間隔物的方式之外，該方法的 其餘部分與顯示於圖9a和9b中的方法相同。 圖17是本發明之第二具體實施例的例圖。根據本發明的 第二具體實施例，第一和第二火花隙裝置2〇5、2〇3的近位 端點200、204較好分別直接電氣連結至第一和第二磁性屏 蔽2〇1、202 »每一個火花隙裝置2〇3、2〇5的末端端點2〇6 疋下路線以與基板207極爲接近。火花隙裝置2〇8的近位端 點211連結至感測器213。火花隙袭置2〇8的末端端點215定 下路線以與基板207極爲接近。或者，一個或多個火花隙 裝置的近位端點200、204、211可分別與感測器2丨3或磁性 屏蔽非常接近，但不接觸，且末端端點215可與基板2〇7形 成直接電氣接觸。 經濟部中央榡準局貝工消費合作社印製 在本發明的一個具體實施例中，顯示於圖183中，導電 栓210較好延伸垂直於基板207和絕緣體209之間的界面。 栓210電氣連結至基板207。火花隙裝置203，、205，、208'的 近位端點200、211分別連結至感測器元件213、第—磁性 屏蔽201或第二磁性屏蔽202。圖18b是本發明沿著顯示於 圖18a中之線18b-18b所截取的橫斷面視圖β火花味裝置 205'據顯示具有HEFDI結構，該結構増加位於火花隙裝置 205·和栓210間之間隙的電場強度。因此，閃火花將在火 花隙裝置205·和栓210間之較低的電壓差下發生。HEFD]^^ 構可使用傳統的薄膜沈積技術形成。 -22- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） A7 _______—_ 五、發明説明（2〇 ) 在本發明的一個具體實施例中，顯示於圖19中，感測器 導線（未顯示）電氣連結感測器元件213至位於讀取頭107'之 沈積端點12Γ處的感測器銲點172。感測器銲點172容許感 測器元件連接至外部電路迴路。在本發明顯示於圖19中的 該具體實施例中，火花隙裝置173的近位端點連結至銲點 172。火花隙裝置173的末端端點包括HEFDI結構175，該結 構置於極爲接近栓210之處。在另一個具體實施例中， HEFDI結構175置於極爲接近基板之處。 圖20是本發明之另一個具體實施例的沈積端點視圖，在 該實施例中，每一個屏蔽201、20-2·也以連結至感測器元件 213的類似方式’電氣連結至位於讀取頭之沈積端點121 ’ 處的銲點230。另外的火花隙裝置232可連結至每一個銲點 230。每一個火花隙裝置較好具有heFDI結構以增加位於 火花隙裝置和栓210間之間隙處的電場強度》 經濟部中央標準局負工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

*1T 泉 每一個火花隙裝置203'、205·、208'較好與火花隙裝置 203、205^ 208'所連結至的結構共平面。例如，火花隙裝 置208’與感測器元件213共平面，如此，感測器元件213和 火花隙裝置208'兩者可在一個製程内同時施加。熟諳此技 藝者將瞭解到，栓210的相對位置不受顯示於圖18a中的特 定位置所限制。反而，栓210可位於絕緣體2〇9之内的任何 地方，只要該栓可放置與基板207形成直接電氣接觸，且 每一個火花隙裝置203,、205,、208,可移入與栓21〇極爲接 近之處即可。 圖21 a和21b是製造根據本發明之一個具體實施例之圖

A7 B7t 五、發明説明（21 ) 18a讀取頭之方法的流程圖。施加諸如氧化鋁的第—層絕 緣體209至沈積端點，諸如藉由使其沈積於基板的沈積端 點上（步驟2101)。或者，絕緣體2〇9可藉由任何爲人所熟知 的技術而施加，諸如濺鍍例如氧化鋁的絕緣材料於基板 207上，導入液態聚合物至晶圓上且旋轉該晶圓以分散該 聚合物’或以化學氣相沈積（CVD)技術沈積絕緣材料。接 著，將至少一部分的第一屏蔽2〇1沈積於絕緣材料之上（步 驟2103)。然後施加第一火花隙裝置2〇3,至基板2〇9 (步驟 2105) »在另一個具體實施例中，火花隙裝置203在第—屏 蔽201之前施加。熟諳此技藝者典瞭解到，火花隙裝置 203’可沈積爲比屏蔽201更薄的元件。然後施加第二層絕 緣材料209於火花隙裝置203’和第一屏蔽201之上（步驟2106) 。接著’施加感測器元件213於絕緣材料209之上（步驟 2107)。然後施加第二火花隙裝置208,至絕緣材料209 (步驟 2109)。或者，在感測器元件213之前施加火花隙裝置208， 〇 然後施加第三層絕緣材料於火花隙裝置208,和感測器元 件213之上（步驟2111)。然後施加第二屏蔽202於絕緣材料 209之上（步骤2113)。然後施加第三火花隙裝置205,於絕緣 材料209之上（步驟2115)。在另一個具體實施例中，在第二 屏敗202之前施加火花隙裝置2051·接著，施加第四層絕緣 材料209於第二屏蔽202和火花隙裝置205'之上（步躁2117) 〇 接著，形成一個孔洞穿過絕緣材料（步驟2119)，位於極 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） 請 先 W 讀- 背 之 >ir 項

頁 訂 經濟部中央揉準局貝工消費合作社印装 A7 B7, 297895 五、發明説明（22 ) 爲接近火花隙裝置203，、208·、205’的末端端點之處。在— 個具體實施例中，該孔洞以爲人所知的方式，化學性地蝕 刻穿過氧化銘。或者，藉由選擇性地去除材料之爲人所熟 知的反應性離子技術形成該孔洞旦孔洞形成，則以導 電性材料填充該孔洞。以形成栓210 (步驟2121)。 製造顯示於圖20中之具體實施例的方法是類似的。然而 ，不形成火花隙裝置，直到已經形成栓210之後。施加火 花隙裝置203'、205、208·至頂層的絕緣材料209。此外， 形成銲點230、172，以爲人所知的方式，與連結至每一個 屏蔽201、202和感測器213的導電'丨生連接形成接觸《形成 火花隙裝置203·、205·、208·與相關的銲點230、174形成接 觸，並形成有HEFDI結構於極爲接近栓210之處。 本發明的一個重要的方面是火花隙裝置203、203'、205 、205、208、208'之末端端點215、206的特殊幾何構造。 由於感測器元件213和磁性屏蔽201、202之間的間隙是小 經濟部中央標準局貝工消费合作社印裝 至.12微米，所以在火花隙裝置203、203,、205、205_、208 、208'之間製造比_12間隙微米更小的間隙會是非常困難的 。因此，爲了確保感測器元件213和磁性屏蔽201、202之 間的閃火花，不會發生在感測器元件213和基板間之經由 火花隙裝置208、208'的閃火花之前，火花隙裝置2〇8、 208·的末端端點215必須具有集中電場的外形。換句話説 ，藉由將火花隙裝置208、208·的末端端點215製造成具有 大略尖銳的結構（即’較好具有小於約1微米之半徑的結構) ，而將由基板207和火花隙裝置208、208·之末端端點間之 _-25· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2ΐ〇χ297公釐） 一 ~~~ A7

五、發明説明（24 ) 代万法。這些方法的任何—種會落在以本揭示内容所說明 之本發明的範疇之内應是顯而易見的，同肖，儘管本發明 般以滑移器的環境加以説明，但是將可瞭解到，讀取頭 可裝置或製造於很多的平台i。再更進—步説，本發明以 讀取頭的環境加以説明，僅是爲了易於瞭解。然而，本發 明可應用於任何裝置，該裝置需要料以避免未電氣連結 之諸兀件間的靜電放電，但該等元件非常接近以致間火花 可能以相當低的電壓發生於該等元件之間，該電壓是因— 個几件與轉移電荷至那個元件之帶電荷本體的接觸而引起 。因此：本發明不受揭示於本文中之特定具體實施例所限 制，而疋由下列申請專利範圍的列舉來限定。 -27-

Claims (1)

1. A8 Βδ ___m π、申請專利範圍 ---- L —種讀取頭保護電路，用於釋放積聚於讀取頭元件上的 電荷，該讀取頭具有至少一個基板、至少一個磁性屏 和至少一個感測器元件，包括： 至少一個寄生屏蔽，位於極爲接近磁性屏蔽之處：及 -用以維持該至少一個寄生屏蔽幾乎完全處於該感測器 元件的電位之裝置。 U 2 T據申請專利範圍第i項之讀取頭保護電路，其中該至 少—個寄生屏蔽和至少一個磁性屏蔽由幾乎完全相同 材料形成。 • j艮據申請專利範圍第1項之讀取頭保護電路，其中維持 孩至少一個寄生屏蔽處幾乎完全爲該感測器元件之電位 的裝置，包括連結於寄生屏蔽和感測器元件之間的電阻 器。 4. 根據申請專利範圍第1項之讀取頭保護電路，其中在磁 性屏蔽和感測器元件之間造成閃火花所需要的電位大於 在寄生屏蔽和磁性屏蔽之間造成閃火花所需要的電位。 5. 根據申請專利範圍第4項之讀取頭保護電路，其中在磁 性屏蔽和基板之間造成閃火花所需要的電位大於在磁性 屏蔽和寄生屏蔽之間造成閃火花所需要的電位。 6. 根據申請專利範園第i項之讀取頭保護電路，進一步包 括’電氣連結於磁性屏蔽和寄生屏蔽之間的靜電放電電 路。 7. 根據申請專利範園第6項之讀取頭保護電路，其中該靜 電放電電路包括至少一個主動性裝置。 -28- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2丨0Χ297公釐〉 (請先聞讀背面之注意事項再填寫本頁) *νβ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製

   8 8 8 0〇 ABCD 經濟部中央梯準局員工消費合作社印製 ，據申請專利範圍第7項之讀取頭保護電路，其中該至 9少—個主動性裝置是電晶體。 根據申請專利範固第6項之讀取頭保護電路，其中該靜 ία電放電電路包括至少_個被動性裝置。 根據申請專利範園第〗項之讀取頭保護電路，其中維持 *^r as ^ y 一個寄生屏蔽處於幾乎完全爲該感測器元件之電 乂的裳置，包括連結於寄生屏蔽和感測器元件之間的電 _疋件’且其中在感測器元件和磁性屏蔽之間造成閃火 化所需要的電位大於經過二極體所降低之電位與在寄生 屏蔽和磁性屏蔽之間造成閃火花所需要之電位的總和。 L根據申請專利範圍第6項之讀取頭保護電路，其中該電 路元件是二極體。 u·根據申請專利範圍第1項之讀取頭保護電路，其中每— 個寄生屏蔽具有位於極爲接近磁彳之處的近位端點 ，該近位端點具有高電場密度^ 13.根據申請專利範团第12項之該高電場密度 感應結構具有小於約i微米f K根據申請專利範圍第！項之該感測器元件 是磁阻感測器元件* 1S·—種在基板上之讀取頭之内製造讀取頭保護電路的方法 ，包括步驟有： 施加第一閘極結構至該基板； 施加可去除材料層於第一閘極結構之上； 去除一部分的可去除材料，該部分材料不與平行於基 -29- 本纸張尺度適用中國國家標準（CNS.) A4規格（210X297公羞） 一 ~ ---- (請先閱請背面之注意事項再填寫本頁} :衣·

   申請專利範圍 經濟部中央標準局—工消費合作社印製 板和絕緣體間之界面的平面共平面； 去除第一閘極結構 施加材料以形成第一磁性 。 屏私和第一及第二寄生屏蔽 16_ —種在具有至少一個磁 、斗„ 辟故和至少一個感測器元件 又讀取頭之内製造讀取頭保 基板上的下列步驟： 邊電路的万法，包括施行於 施加第一絕緣材料層； 施加第一閘極結構； 施加可去除材料層於第一閘極.結構之上； M W㈣料’該部分材料不與平行於基 板和絕緣體間之界面的平面共平面； 去除第Μ極結構，如此留下至少一個垂直的側壁； 施加材料以形成第一磁性屏蔽和至少第一寄生屏蔽； 及 自第一磁性屏蔽和每-個寄生屏蔽的表面去除多餘的 材料，如此在第一磁性屏蔽和任一個寄生屏蔽之間沒有 導電路徑。 17.根據申請專利範圍第10項之方法，進一步包括施行於基 板上的下列步驟： 施加第二絕緣材料層於第一磁性屏蔽和每一個寄生屏 蔽之上； 施加材料以形成感測器元件於第二絕緣材料層之上； 施加第三絕緣材料層於感測器元件之上； (請先閲讀背面之注^項再填寫本頁) *tT >泉 -30-

   經濟部中央梯準局員工消費合作衽印製 施加材料以形成筮_ ; 一 ’生屏蔽和第三及第四寄生屏蔽 施加第二閘極結構； 施加可去除材料層於第二閘極 去除那部分的可去除 、。構< 上； 板/絕緣趙界面的平面處於共平:郅分材料不與平行於基 去除第二閘極結構； 施加材料以形成第二磁 ;及 丨王屏敝和第三及第四寄生屏蔽 自罘一磁性屏蔽和第三及第由. 餘的材料，如此在第二磁性里#屏敗的表面去除多 之間沒有導電路徑。 和第二或第四寄生屏蔽 18·=讀取ΐ保護電路，用於釋放積聚於讀取頭元件上的 :何’該讀取頭具有至少—個基板、至少—個磁 和至少-個感測器元件，包括：至少一個火花隙裝置， 具有電氣連結至磁性屏蔽的近位端點，及形成於極爲接 近基板之處的末端端點。 19. 根據申請專利範圍第18項之讀取頭保護電路，其中該至 少一個火花隙裝置的末端端點具有至少一個高電場密度 感應裝置。 20. 根據申請專利範圍第18項之讀取頭保護電路，其中該至 少一個火花隙裝置的近位端點連結至該感測器元件。 21. —種讀取頭保護電路，用於釋放積聚於讀取頭元件上的 電荷’該讀取頭具有至少一個基板、至少—個磁性異蔽 31 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2l〇X297公釐)~~_ ----- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)

   經濟部中央樣準局貞工消費合作社印製 297095 ?8s D% -- ------ 1 1 六、申請專利範圍 和至少一個感測器元件，該讀取頭保護電路包括： 至少一個電氣導體栓，連結至基板； 至少一個火花隙裝置，具有電氣連結至該磁性異蔽的 近位端點，及形成於極爲接近該導電栓之至少—個之處 的末端端點。 22. 根據申請專利範圍第21項之讀取頭保護電路，其中該至 少一個火花隙裝置的末端端點包括至少—個高電場密度 感應裝置。 23. 根據申請專利範圍第21項之讀取頭保護電路，其中該至 少一個火花隙裝置的近位端點連結至該感測器元件。 24. —種資料儲存系統，包括： 一磁性儲存媒質，用於沿著資料軌來記錄資料； 一磁性轉換器，在磁性轉換器和磁性轉換器間之相對 運動期間，保持位在相對於磁性儲存媒質之緊密間隔的 位置上，包括： 一磁阻感測器，包括： 一基板，具有至少一層的絕緣材料； 一磁性屏蔽，配置於絕緣材料之内； 至少一個感測器元件，配置於絕緣材料之内； 一轉換器保護電路，配置於絕緣材料之内，用於 釋放積聚於磁性轉換器之一元件上的電荷’包括： 至少一個寄生屏蔽，置於極爲接近磁性屏蔽之 處；及 用於維持該至少一個寄生屏蔽幾乎完全位於該 _ -32- 本紙張尺度適用中ϋν標準（CNS ) ( 21GX297公楚)一" ' -- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 A8 B8 C8 ______ D8 六、申請專利範圍 感測器元件的電位之裝置； 連結至磁性轉換器以移動該磁性轉換器至磁性儲存媒 質上選定資料軌之起動器裝置；及 連結至反應代表資料字組之磁場的磁阻感測器之偵測 装置’該字組記錄於爲該磁阻感㈣器所截讀的該磁性儲 存媒質中。 <請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -33 - 本紙張尺度逋用中國國家標準（CNS ) A4规格（210X297公釐）