專利名稱：在寫入器間隙具有高磁矩材料的寫入磁頭寫入器及相關(guān)工藝的制作方法
相關(guān)申請(qǐng)的參照本申請(qǐng)要求2002年9月11日提交的美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)60/409,917，V.A.法斯科、F.E.斯特奇伯格、王峰、V.S.孔、D.J.達(dá)默和M.L.普盧默的“在寫入器間隙具有高磁矩材料的寫入磁頭寫入器及相關(guān)工藝”的優(yōu)先權(quán)，該申請(qǐng)全文在此引用作為參考。
背景技術(shù)：
本發(fā)明一般涉及在磁介質(zhì)中存儲(chǔ)和檢索數(shù)據(jù)。本發(fā)明尤其涉及在寫入器磁極梢(tip)的高磁矩材料的放置、一種引入磁極梢高磁矩材料的新型寫入器磁頭設(shè)計(jì)以及用于制造該新型寫入器磁頭的方法。
磁頭一般包括兩個(gè)部分用于將磁編碼的信息存儲(chǔ)到諸如磁盤等磁介質(zhì)的寫入器部分，以及用于從磁盤檢索磁編碼信息的讀出器部分。該讀出器部分通常由兩個(gè)屏蔽體組成，在兩個(gè)屏蔽體之間設(shè)有磁阻(MR)傳感器。來自磁盤表面的磁通量引起MR傳感器的檢測(cè)層的磁化矢量旋轉(zhuǎn)，進(jìn)而引起MR傳感器的電阻發(fā)生變化。這種MR傳感器的電阻變化可以通過使電流流過MR傳感器并測(cè)量MR傳感器的電壓來探測(cè)。隨后，外部電路將電壓信息轉(zhuǎn)換為適當(dāng)?shù)母袷讲⒏鶕?jù)需要處理該信息。
磁盤或其它磁介質(zhì)通常被劃分成磁道，而磁道進(jìn)一步被劃分為位段。MR傳感器保持接近于磁盤的表面，使其可以接受來自磁盤內(nèi)每個(gè)位段的磁通量作用。當(dāng)MR傳感器沿磁盤的磁道行進(jìn)時(shí)，MR傳感器探測(cè)位段之間的磁通量的方向變化。從一個(gè)位段進(jìn)到另一個(gè)位段時(shí)磁化矢量的旋轉(zhuǎn)導(dǎo)致相應(yīng)的阻抗變化，結(jié)果從MR傳感器輸出的電壓也發(fā)生變化。由于所探測(cè)的是從一個(gè)位段到另一個(gè)位段的變化，并產(chǎn)生數(shù)據(jù)輸出，因此急劇過渡是至關(guān)重要的，即，過渡要盡可能的短。換句話說，具有相反的磁化矢量的位段之間疇壁面積要盡可能的小。急劇過渡以及有利于順利讀出的其它特性不是由讀出器控制的，而是由寫入器以及用于在磁介質(zhì)內(nèi)對(duì)數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼的方法控制的。
寫入器通常由兩個(gè)在寫入磁頭的空氣軸承(air bearing)表面由寫入間隙彼此分開的磁極組成。此外，兩個(gè)磁極在遠(yuǎn)離空氣軸承表面的區(qū)域由后通路(back ria)彼此連接。由兩個(gè)磁極和后通路產(chǎn)生的磁通路線通常稱為磁芯。位于兩個(gè)磁極之間的是一個(gè)或多個(gè)由電絕緣層包裹的導(dǎo)電線圈。為了將數(shù)據(jù)寫到磁介質(zhì)上，產(chǎn)生流過導(dǎo)電線圈的隨時(shí)間變化的電流，即寫入電流。該寫入電流在磁極中產(chǎn)生隨時(shí)間變化的磁場(chǎng)并穿過寫入間隙。磁介質(zhì)以預(yù)定的距離通過寫入器的空氣軸承表面以使介質(zhì)的磁表面通過間隙場(chǎng)。當(dāng)寫入電流變化時(shí)，寫入間隙場(chǎng)的密度和方向會(huì)改變。
寫入器間隙產(chǎn)生的磁邊緣場(chǎng)(fringe field)啟動(dòng)并控制寫入過程。寫入器間隙的截面積是至關(guān)重要的，它確定了磁場(chǎng)強(qiáng)度。寫入器間隙的截面積由兩個(gè)參數(shù)確定，開口高度(throat height)和凹口寬度(notch width)。開口高度很短則減少間隙面積并有效地增加邊緣場(chǎng)。場(chǎng)增大則使寫入器得以活化進(jìn)行高線密度記錄所必需的更高矯頑磁性的介質(zhì)。開口高度的控制對(duì)于磁場(chǎng)控制是十分重要的。過短的開口高度會(huì)在間隙內(nèi)產(chǎn)生過量的磁通密度，并產(chǎn)生邊緣場(chǎng)的畸變。由于開口高度控制所描述的類似原因，凹口寬度的尺寸控制也很重要。
近年來在數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度方面有了很大的提高。通常，通過增加磁介質(zhì)的面密度來增加磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)和檢索裝置的存儲(chǔ)容量。面密度是在介質(zhì)的單位面積上存儲(chǔ)的單位數(shù)據(jù)量。面密度由磁介質(zhì)的兩個(gè)部分確定磁道密度(磁介質(zhì)的單位寬度上的數(shù)據(jù)磁道數(shù)量)和線密度(數(shù)據(jù)磁道的單位長(zhǎng)度上存儲(chǔ)的單位數(shù)據(jù)量)。為了增加磁介質(zhì)的面密度，就必須增加磁介質(zhì)的線密度和/或磁道密度。
面密度的增加通過以下方法實(shí)現(xiàn)增加寫入間隙場(chǎng)的強(qiáng)度，降低在空氣軸承(air bearing)表面的磁極之間的間隙厚度，降低在空氣軸承表面的寫入器磁極的寬度以及增加磁介質(zhì)的矯頑磁性。這些改進(jìn)要求磁芯材料能傳導(dǎo)較高的磁通密度。磁軟度(magnetic softness)和明確的各向異性是與容易傳導(dǎo)磁通量相關(guān)的材料性質(zhì)。
材料具有磁飽和度，超過它材料就不能傳導(dǎo)額外的磁通量。因此，每種材料對(duì)能傳導(dǎo)的磁通量密度有固有的限制。所以，就需要引入高磁矩(HMM)材料，因?yàn)檫@些材料在達(dá)到磁飽和點(diǎn)之前可以傳導(dǎo)更多的磁通量。傳導(dǎo)相對(duì)高的磁通密度的能力在那些鄰近間隙的磁芯或磁極的部分是特別需要的。這些部分，通常稱為磁極梢(pole tip)，對(duì)于進(jìn)入介質(zhì)的磁通量的受控的和有效的方向是決定性的。
除了傳導(dǎo)高磁通密度的能力，寫入器極還需要避免形成渦電流。每次寫入間隙場(chǎng)改變方向時(shí)，渦電流由磁芯誘發(fā)。渦電流抵消來自寫入間隙場(chǎng)方向改變的電流，這會(huì)對(duì)傳感頭的性能產(chǎn)生負(fù)面影響。第一，渦電流起到屏蔽體作用來阻止外場(chǎng)穿過磁芯，由此降低傳感頭的效率。第二，增加的渦電流增加了倒轉(zhuǎn)通過磁芯的磁通量方向所需的時(shí)間，由此對(duì)寫入器的數(shù)據(jù)速度產(chǎn)生負(fù)面影響。通常，渦電流效應(yīng)可以通過增加形成磁芯的材料的阻抗來最小化。但是，阻抗越高的材料通常具有更低的飽和磁矩而高磁矩材料普遍具有低阻抗。
由于很難發(fā)現(xiàn)具有高磁矩、高導(dǎo)磁率/低矯頑磁性和高阻抗的組合特性的材料，比較多的最新現(xiàn)有技術(shù)的寫入器使用多種材料來對(duì)寫入器提供這些特性的組合?，F(xiàn)有技術(shù)的設(shè)計(jì)通常關(guān)注于改善記錄器性能的某一方面，例如，降低渦電流。現(xiàn)有技術(shù)中的一種方法是形成兩層磁芯。一層由高磁矩的材料形成，而另一層由具有高阻抗的材料形成。但是，使用多層芯必然降低由單個(gè)高磁矩材料形成的寫入器可能具有的整體磁矩。
第二種現(xiàn)有技術(shù)方法是形成兩片式磁芯的上磁極一片高磁矩材料和第二片高阻抗材料。為進(jìn)行光處理(photo-processing)，從構(gòu)成與磁軛相分離的磁極梢的需要出發(fā)，設(shè)計(jì)了這種“兩片式磁極”(TPP)。此外，磁芯的下(或共享)磁極可以是類似地由兩片形成的凹磁極。在上下磁道都由兩片形成的情況中，寫入器的構(gòu)造過程將如下進(jìn)行沉積平面的第二下磁極片；將平面的第一下磁極片沉積于第二下磁極片的一個(gè)部分上；將寫入間隙層沉積于第二下磁極片和第一下磁極片的外露的部分上，將平面的第一上磁極片沉積于寫入間隙層；定型由第一下磁極片、寫入間隙層和第一上磁極片形成的三層疊片以便確定磁極梢區(qū)域；沉積絕緣層和線圈；以及，最后，將第二上磁極片沉積于第一上磁極片以及絕緣層和線圈上。必須進(jìn)行這樣的構(gòu)造過程，因?yàn)榈谝幌麓艠O片和第二下磁極片都需要構(gòu)造于平表面上以使磁極梢適當(dāng)定型。因此，現(xiàn)有的TPP結(jié)構(gòu)都需要將第一磁極片疊到第二磁極片上，這除了增加制造過程的成本和復(fù)雜性，對(duì)于磁通量的輸運(yùn)也是低效率的。
因此，需要一種采用很高磁矩材料與高密度磁數(shù)據(jù)存儲(chǔ)介質(zhì)一起使用的高效寫入器。

發(fā)明內(nèi)容
磁傳感頭包括具有整體平面設(shè)計(jì)的磁寫入元件，包括基本平面的上磁極，包括在寫入器間隙兩端的很高磁矩的材料的寫入器磁極。很高磁矩的材料還耦合到具有中磁矩至高磁矩的軟磁材料。此外，在間隙下通過成型來提供用利于最佳寫入條件的空間梯度良好的高磁場(chǎng)，從而實(shí)現(xiàn)開口高度和凹口寬度的嚴(yán)格尺寸控制，由此，擴(kuò)展了縱向記錄磁頭的在高密度、高頻率應(yīng)用中的能力。
附圖概述

圖1是現(xiàn)有技術(shù)的傳感頭沿垂直于傳感頭的空氣軸承表面的平面的截面圖。
圖2是說明圖1所示的傳感頭的多個(gè)重要磁元件沿傳感頭的ABS呈現(xiàn)的分層圖。
圖3是依照本發(fā)明的傳感頭的截面圖，該截面圖是沿平行于傳感頭的空氣軸承表面得到的。
圖4是依照本發(fā)明具有合成芯的傳感頭的截面圖，該截面圖是沿垂直于傳感頭的空氣軸承表面得到的。
圖5是依照本發(fā)明的傳感頭的透視圖。
圖6-17是說明形成本發(fā)明的傳感頭的寫入器部分的方法的截面圖。
圖18-19是依照本發(fā)明的傳感頭的寫入器部分的截面圖，該截面圖是沿平行于傳感頭的空氣軸承表面得到的，并示出了上磁極的定義。
具體實(shí)施例方式
圖1是沿垂直于傳感頭20的空氣軸承表面(ABS)的平面得到的現(xiàn)有技術(shù)的傳感頭20的截面圖。傳感頭20的ABS朝向磁盤21的盤表面23。磁盤21以相對(duì)傳感頭20由箭頭A表示的方向行進(jìn)或旋轉(zhuǎn)。在防止傳感頭20和磁盤21接觸的同時(shí)，最好使傳感頭20的ABS和磁盤表面23之間的間距最小。傳感頭20包括讀出器部分22和寫入器部分24。圖2是說明傳感頭20的多個(gè)重要磁元件沿傳感頭的ABS呈現(xiàn)的位置的分層圖。為了清楚，省去了間距和絕緣層。
傳感頭20的讀出器部分包括下屏蔽體(bottom shield)26、第一間隙層(gaplayer)28、磁阻(MR)讀出元件30、第二間隙層33、接觸層32和共享磁極(sharedpole)34。在下屏蔽體26和共享磁極34的終端之間的ABS上定義讀出間隙。MR讀出元件30位于第一間隙層28和第二間隙層33的終端之間。第一和第二間隙層28和33位于下屏蔽體26和共享磁極34之間。下屏蔽體26和共享磁極34可以分層在分開的籽晶層(未顯示)上。可選擇籽晶層(seed layer)來改善下屏蔽體26和共享磁極34各自的所需磁性質(zhì)。
傳感頭20的寫入器部分24包括共享磁極34、寫入間隙層36、導(dǎo)電線圈38、絕緣層39、上磁極籽晶層40和上磁極42。通過共享磁極34和上磁極42的終端之間的寫入間隙層36在ABS處界定寫入間隙。導(dǎo)電線圈38位于共享磁極34和上磁極42之間的絕緣層39，從而使通過導(dǎo)電線圈38的電流產(chǎn)生穿過寫入間隙的磁場(chǎng)。
傳感頭20的寫入器部分24的性能與上磁極42和共享磁極34的磁性質(zhì)密切相關(guān)，并且也是用于構(gòu)建上磁極42和共享磁極34的材料和工藝的函數(shù)。特別地，現(xiàn)有技術(shù)指出上磁極42和共享磁極34都具有軟磁性質(zhì)，諸如用于增加寫入器24效率的高磁導(dǎo)率，用于增加寫入間隙場(chǎng)的高飽和磁化強(qiáng)度，用于增加寫入器24壽命的高耐腐蝕性以及用于使在共享和上磁極34和42的渦電流最小的高阻抗。
在現(xiàn)有技術(shù)的傳感頭中，上磁極42和共享磁極34通常由下列一些材料形成，諸如坡莫合金(Ni81Fe19)，它在10MHz時(shí)具有約2500的相對(duì)導(dǎo)磁率和約1特斯拉的飽和磁化強(qiáng)度；鋁硅鐵粉(FeSiAl)，它在10MHz時(shí)具有約1000的磁導(dǎo)率和約1.1特斯拉的飽和磁化強(qiáng)度；或Ni45Fe55，它在10MHz時(shí)具有約1500的磁導(dǎo)率和約1.6特斯拉的飽和磁化強(qiáng)度。雖然這些材料被證明在現(xiàn)有技術(shù)的傳感頭中是有用的，但近來由于增加數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的需要，要求寫入器中的磁極具有由坡莫合金或鋁硅鐵粉形成的磁極所能達(dá)到的飽和磁化強(qiáng)度。在形成磁極中使用更高的磁矩材料來增加寫入器磁極的飽和磁化強(qiáng)度的現(xiàn)有嘗試對(duì)寫入器的其它必要性質(zhì)產(chǎn)生了負(fù)面影響，諸如降低了磁極的磁導(dǎo)率和/或耐腐蝕性，或?qū)е聵?gòu)造傳感頭所必需的制造過程的不穩(wěn)定。
圖3是依照本發(fā)明具有合成磁極和平面構(gòu)造的傳感頭100的截面圖。圖3的截面圖是沿垂直于傳感頭100的空氣軸承表面ABS的平面得到的。圖4是在空氣軸承表而的平面得到的截面圖。為了清楚，從圖4中省去了全部間距和絕緣層。圖5是傳感頭100的透視圖，它包括寫入器和讀出器部分，其中為了清楚省去了全部間隔和絕緣層。
傳感頭100的ABS朝向磁盤101的盤表面103。磁盤101以相對(duì)傳感頭100由箭頭A表示的方向行進(jìn)或旋轉(zhuǎn)。在防止傳感頭100和磁盤101接觸的同時(shí)，最好使傳感頭100的ABS和盤表面103之間的間距最小。
圖3示出包括讀出器部分105和寫入器部分113的傳感頭100的截面。讀出器部分105包括下屏蔽體102、第一半間隙104、讀出元件106、金屬接觸層108、第二半間隙110和上屏蔽體112。讀出元件106靠近ABS，并位于下屏蔽體102和上屏蔽體112之間。更特別地，讀出元件106位于第一半間隙104和金屬接觸層108的終端之間。金屬接觸層108位于第一半間隙104和第二半間隙110之間。讀出元件106具有兩個(gè)定義為靠近金屬接觸108的讀出元件106的部分的無源區(qū)域。讀出元件106的有源區(qū)域定義為位于讀出元件106的兩個(gè)無源區(qū)域之間的讀出元件106部分。讀出元件106的有源區(qū)域確定讀出傳感器寬度。
通常，讀出元件106是磁阻(MR)傳感器。在傳感頭100的運(yùn)作中，來自磁盤101的盤表面103的磁通量使得MR傳感器106的傳感層的磁化矢量旋轉(zhuǎn)，這反過來使MR傳感器106的電阻變化。使電流沿金屬接觸層108通過MR傳感器106并測(cè)量MR傳感器106的電壓就可以探測(cè)MR傳感器106內(nèi)的電阻變化。隨后，外部電路將電壓信息轉(zhuǎn)換為合適的格式并根據(jù)需要處理該信息。
傳感頭100的寫入器部分113和讀出器部分105常常以合并的結(jié)構(gòu)沒置，如圖3和5所示，其中共享磁極112既作為讀出器部分105的上屏蔽體還作為寫入器部分113的下磁極。傳感頭100的寫入器和讀出器部分還可以以分段控制的(piggyback)結(jié)構(gòu)排列，其中的上屏蔽體和下磁極可以是兩個(gè)由絕緣層分開的層?？晒┻x擇地，可以沒有讀出器部分而只形成寫入器部分。
傳感頭100的寫入器部分113包括下電極115、寫入間隙層118、絕緣層119和120、導(dǎo)電線圈112、后通路124和復(fù)合上磁極128。下磁極115包括共享磁極112、共享磁極延伸段104和消光層(frosting layer)106。復(fù)合上磁極128和下磁極115在傳感頭100的ABS通過寫入間隙層118彼此分開，而在遠(yuǎn)離ABS的區(qū)域通過后通路124和后通路的第二部分117來彼此連接。下磁極115的消光層116、共享磁極延伸段114、共享磁極112，后通路124，第二部分117和復(fù)合上磁極128的上磁極籽晶層126和上磁極層130形成磁通量傳導(dǎo)的通路，總稱為磁芯。導(dǎo)電線圈112通過使用寫入間隙層118和絕緣層119和120來保持在復(fù)合上磁極128和下磁極115之間。提供導(dǎo)電線圈122來產(chǎn)生穿過寫入間隙的磁場(chǎng)。導(dǎo)電線圈122在圖3和5中示出的是一層線圈，但如磁讀出/寫入頭設(shè)計(jì)領(lǐng)域內(nèi)已知的，還可以是更多層線圈。
為將數(shù)據(jù)寫到諸如磁盤101的磁媒介，要產(chǎn)生隨時(shí)間變化的電流即寫入電流流過導(dǎo)電線圈122。寫入電流引起在芯內(nèi)傳導(dǎo)并聚焦于寫入間隙的磁通量。磁場(chǎng)跨接形成寫入間隙場(chǎng)的寫入間隙。磁盤以預(yù)定的距離通過磁記錄頭100的ABS以使磁盤101的磁表面103通過間隙場(chǎng)。當(dāng)寫入電流變化時(shí)，寫入間隙場(chǎng)的強(qiáng)度和方向也發(fā)生改變。
磁極材料的磁軟度和明確的各向異性是有利于改善寫入器性能的重要特性。這些特性與在高面密度寫入頭中采用具有很高的磁矩的材料的需要相沖突。磁矩很高的材料通常是具有低磁導(dǎo)率和高矯頑磁性的堅(jiān)硬鐵磁材料。但是，當(dāng)復(fù)合結(jié)構(gòu)由很高磁矩的材料和其它磁材料組合形成時(shí)，很高磁矩材料的矯頑磁性和磁導(dǎo)率取決于耦合系統(tǒng)的特性。
在本發(fā)明中，消光層116和上磁極籽晶層126都由具有很高磁矩的材料形成。這種很高磁矩的材料(下文稱為VHMM材料)應(yīng)該具有2.4T或更大的飽和磁矩。這些材料還具有高矯頑磁性和低磁導(dǎo)率的特性，這些特性在以前被認(rèn)為對(duì)于寫入器磁矩結(jié)構(gòu)而言是不良磁特性。選擇用于上磁極籽晶層的VHMM材料可以是選擇用于消光層116的相同材料或不同材料。合適的材料包括FeCo合金。合適的FeCo合金中的Co的原子百分比約在30至50的范圍內(nèi)，較佳地，在37至50的范圍內(nèi)，而約為40是最佳的。Fe60Co40具有約為2.45特斯拉(T)的很高的飽和磁矩。通過采用具有更低的飽和磁矩的軟磁膜來耦合VHMM材料，例如1.8T的CoNiFe，則矯頑磁性可以從50-80奧斯特下降至1-3奧斯特。VHMM層的初始磁導(dǎo)率受到類似影響，作為單層，從10-100大體增至約1400-1600。
消光層116的VHMM材料和用于形成共享磁極延伸段114的材料耦合。通常，共享磁極延伸段114和后通路124由具有相對(duì)VHMM材料更低的飽和磁矩的磁材料形成(下文中稱為第二磁材料)。該第二磁材料相比通常具有1.6-2.2T范圍內(nèi)的值的磁材料將具有中到高的飽和磁矩。第二材料通常還具有比VHMM材料更高的阻抗、更高的磁導(dǎo)率和更低的矯頑磁性。Ni78Fe22、Ni45Fe55和Co65Ni20Fe15是用于共享磁極延伸段和后通路的合適材料的實(shí)例。
上磁極籽晶層126也同樣和用于形成上磁極層130的材料耦合。類似地，共享磁極112和共享磁極延伸段114以及后通路124耦合。上磁極層130和共享磁極112都由一層軟磁材料或由非磁材料層分開的幾層軟磁材料構(gòu)成。上磁極層130可以由與共享磁極112同樣的或不同的材料和/或?qū)咏Y(jié)構(gòu)構(gòu)成。上磁極層130的飽和磁矩和共享磁極112的飽和磁矩相對(duì)低于上磁極籽晶層126和消光層116的飽和磁矩。適用于共享磁極112和上磁極130的實(shí)例材料為坡莫合金(Ni78Fe22和其它類似的組分)。
本發(fā)明的寫入器部分113可以用幾個(gè)常規(guī)的工藝步驟來構(gòu)建。圖6-17是垂直于ABS得到的截面圖，它說明形成傳感頭100的寫入器部分113的方法。圖18-19是從ABS得到的截面圖，它進(jìn)一步說明了形成的方法。該方法更加以下步驟來描述圖6示出部分形成的寫入器部分113。圖6示出的平面化結(jié)構(gòu)包括共享磁極112、共享磁極延伸段114、后通路124、寫入器線圈122和寫入器線圈絕緣體119。圖6的結(jié)構(gòu)可以用已知的掩膜和電鍍方法構(gòu)成。使用任選的化學(xué)機(jī)械拋光的絕緣體119的后續(xù)的沉積來產(chǎn)生圖6中示出的平面構(gòu)造。導(dǎo)電線圈通常由電導(dǎo)體但是非磁材料，諸如銅或金，構(gòu)成。絕緣體119必須是不導(dǎo)電的以便防止線圈短路。
用于消光層116的VHMM材料沉積于圖6的平面構(gòu)造上來產(chǎn)生圖7中示出的結(jié)構(gòu)。接下來，進(jìn)行剝離成圖(liftoff patterning)。該過程的實(shí)例是將雙層光阻材料132，例如PMGI-Novolac沉積到VHMM層116上，接著進(jìn)行曝光和沖洗來實(shí)現(xiàn)圖8中示出的圖形。應(yīng)用減法過程(subtractive process)，例如離子銑削，來除去部分VHMM層，并由此露出電線圈122周圍的絕緣體119。通過減法過程的操作，VHMM層變成兩個(gè)分開的區(qū)域，靠近ABS的消光層116和與后通路124一起工作的第二部分117。在消光層116的形成期間，圖8和9中顯示的剝離成圖通過方位控制來控制寫入器部分113的開口高度，h。
如圖10所示，絕緣材料的另一層120涂敷在剩余的光阻材料和露出的絕緣體119上。絕緣體120可以是和用于絕緣體119的材料不同的材料或同一材料。絕緣層120的厚度應(yīng)該等于消光層116的厚度。
在圖11中，示出在抗蝕層132和沉積于抗蝕層132上的絕緣體層120一起除去后的部分形成的寫入器部分113。光阻材料132和部分絕緣體層120的除去產(chǎn)生了平面構(gòu)造。在圖12中示出的以下步驟中，相當(dāng)于寫入器間隙層118的絕緣體層貫穿結(jié)構(gòu)沉積。該層材料可以是導(dǎo)電的但應(yīng)該是無磁性的。合適的實(shí)例包括氧化鋁和銅。
圖13中，寫入器間隙層118通過減法過程形成圖形，該步驟中抗蝕層121的保護(hù)層用于貫穿結(jié)構(gòu)，并隨后曝光和顯影來利用蝕刻或研磨在除去光阻材料之前除去后通路124上的部分寫入器間隙層118。進(jìn)行減法過程，由此除去多余的材料。圖14中示出最終結(jié)構(gòu)，其中露出后通路124的區(qū)域上的VHMM。隨后，除去抗蝕層材料121，剩余的結(jié)構(gòu)如圖15所示。
接著，在整體結(jié)構(gòu)上沉積上磁極籽晶層126的VHMM材料，以形成如圖16所示的最終結(jié)構(gòu)。上磁極籽晶層126與先前沉積于后通路124上的VHMM材料相接觸，由此連通磁芯。上磁極籽晶層126基本上是平面的，有助于精確地掩膜上磁極層130的沉積。光刻工藝用于產(chǎn)生確定凹口寬度的掩膜。上磁極層130隨后通過在掩膜上的開孔(opening)電鍍，接著除去抗蝕層，形成如圖17所示的結(jié)構(gòu)。
圖17的相同結(jié)構(gòu)如圖18中的ABS被示出。隨后，凹口研磨到上磁極籽晶層126、寫入間隙層118和消光層116。希望研磨終止于消光層116內(nèi)，產(chǎn)生圖19的結(jié)構(gòu)。上磁極層130的平面有助于圖19所示的寫入器的凹口寬度w的精確研磨。
傳感頭100的復(fù)合芯寫入器給出相對(duì)現(xiàn)有技術(shù)的寫入器在寫入器效率上重大的改進(jìn)。寫入器部分113的基本平面的設(shè)計(jì)易于通過當(dāng)前技術(shù)來制造。此外，復(fù)合上磁極128的平面形狀允許降低芯的高度和長(zhǎng)度，由此由于縮短了磁通路徑而提高了寫入器的效率。復(fù)合上磁極128的呈平面的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是對(duì)ABS上的磁極梢的凹口寬度的更好的控制，由此允許寫到磁介質(zhì)的數(shù)據(jù)的磁道寬度的更好的控制。
本設(shè)計(jì)的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是將開口高度的尺寸控制從復(fù)合上磁極128和共享磁極延伸段114的尺寸控制分開。位于共享磁極延伸段上的寫入器間隙下的消光層116的尺寸和形狀確定磁開口高度。當(dāng)消光層116以式薄膜片的形式沉積，隨后，剝離成圖用于確定開口高度，接著通過非磁材料沉積使開口高度邊界均夷(planarization)。開口高度短則降低間隙面積并有效地增加允許寫入器活化用于高線密度記錄的更高矯頑磁性的介質(zhì)的邊緣場(chǎng)。但是，開口高度的控制對(duì)磁場(chǎng)控制是很重要的，因?yàn)檫^短的開口高度會(huì)引起在間隙的過量的磁通密度并產(chǎn)生邊緣場(chǎng)畸變。
此外，共享電極112及共享電極延伸段114與消光層116分開來界定使各部分分別具有不同的截面積(體積)。飽和磁矩越低的磁材料需要的材料體積(截面積)越大來傳導(dǎo)和較小體積且具有更高磁矩材料的磁通量相同的磁通量。因此，下磁極結(jié)構(gòu)分開來界定就可以通過獨(dú)立地結(jié)合有關(guān)結(jié)構(gòu)中材料的磁通密度容量來控制每個(gè)結(jié)構(gòu)的截面積(體積)從而有效地把磁通量引導(dǎo)到消光層116。這樣避免了過量磁通密度泄漏以及其它在磁通量傳輸中的低效問題。
總之，本發(fā)明的傳感頭采取了在復(fù)合磁芯內(nèi)的寫入器間隙兩側(cè)使用VHMM材料，該復(fù)合磁芯由高磁矩材料和一個(gè)或多個(gè)磁矩較低的材料構(gòu)成，實(shí)現(xiàn)比單獨(dú)使用VHMM材料所能得到的更高的磁飽和度。本發(fā)明的結(jié)構(gòu)和VHMM材料的使用增加了傳感頭的寫入間隙場(chǎng)強(qiáng)度，該傳感頭具有用于使用最小的交叉磁道曲率和明顯的介質(zhì)過渡的高場(chǎng)梯度。這導(dǎo)致在高矯頑磁性介質(zhì)上的重寫(OVW)增加、探測(cè)的信號(hào)的脈沖寬度變窄。因此，本發(fā)明的傳感頭相比現(xiàn)有技術(shù)的傳感頭將具有增加的潛在面密度和改善的潛在頻率響應(yīng)。
雖然已參考較佳的實(shí)施例描述了本發(fā)明，但本技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)的熟練的技術(shù)人員將意識(shí)到，可以進(jìn)行形式和細(xì)節(jié)上的變化而不背離本發(fā)明的精神和范圍的。
權(quán)利要求
1.一種具有磁開口高度的磁寫入元件，其特征在于，所述元件包含下磁極，它包括由第一材料形成的下磁極層，由第二材料形成的下磁極層延伸段，在下磁極延伸段上由第三材料形成的第一高磁矩層，其中，第一高磁矩層具有確定磁開口高度的外形；復(fù)合上磁極，它包括由第四材料形成的第一磁層，由第五材料形成的第二高磁矩層，其中，第二高磁矩層和第一高磁矩層一起確定寫入間隙。
2.如權(quán)利要求1所述的磁寫入元件，其特征在于，導(dǎo)電線圈位于下磁極和復(fù)合上磁極之間。
3.如權(quán)利要求1所述的磁寫入元件，其特征在于，后間隙閉合連接下磁極和復(fù)合上磁極。
4.如權(quán)利要求1所述的磁寫入元件，其特征在于，第三材料和第五材料具有大于或等于2.4T的飽和磁矩。
5.如權(quán)利要求1所述的磁寫入元件，其特征在于，第二材料具有在約1.6至約2.2之間的飽和磁矩。
6.如權(quán)利要求1所述的磁寫入元件，其特征在于，第一材料和第四材料是軟磁材料。
7.如權(quán)利要求1所述的磁寫入元件，其特征在于，復(fù)合上磁極基本是平面的。
8.一種具有空氣軸承表面的磁傳感頭，其特征在于，包含下屏蔽體；共享磁極；讀出元件，它位于下屏蔽體和共享磁極之間；共享磁極延伸段，它位于鄰近空氣軸承表面的共享磁極上；消光層，它位于共享磁極延伸段上；基本上平面的復(fù)合上磁極，它由上磁極籽晶層和上磁極層構(gòu)成，其中，上磁極籽晶層在空氣軸承表面通過寫入間隙和消光層分開；后通路，它連接空氣軸承表面對(duì)面的復(fù)合上磁極和共享磁極；以及導(dǎo)電線圈，它使導(dǎo)電線圈的至少一部分位于共享磁極和上磁極之間。
9.如權(quán)利要求8所述的磁傳感頭，其特征在于，消光層由高磁矩材料構(gòu)成，上磁極籽晶層由高磁矩材料構(gòu)成，共享磁極延伸段和后通路由具有第二磁矩的材料構(gòu)成，以及共享磁極由軟磁材料構(gòu)成和上磁極層由軟磁材料構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求8所述的磁傳感頭，其特征在于，消光層和上磁極籽晶層都由具有2.4T或更高的飽和磁矩的高磁矩材料構(gòu)成。
11.如權(quán)利要求8所述的磁傳感頭，其特征在于，共享磁極延伸段和后通路由具有約1.6T至約2.2T的飽和磁矩的軟磁材料構(gòu)成。
12.一種具有空氣軸承表面的磁頭，其特征在于，它包含非磁寫入間隙層；以及一對(duì)磁極，由寫入間隙層于鄰近空氣軸承表面處分開，其中每個(gè)磁極具有鄰近寫入間隙層的高磁矩材料層。
13.如權(quán)利要求12所述的磁頭，其特征在于，所述高磁矩材料具有等于或大于2.4T的飽和磁矩。
14.如權(quán)利要求12所述的磁頭，其特征在于，所述高磁矩材料是CoFe合金。
15.如權(quán)利要求14所述的磁頭，其特征在于，所述CoFe合金包含在約30％至50％之間的Co。
16.如權(quán)利要求14所述的磁頭，其特征在于，所述高磁矩材料與第二磁材料相耦合，所述第二磁材料相比高磁矩材料具有更低的矯頑磁性和更低的磁矩的特性。
17.如權(quán)利要求16所述的磁頭，其特征在于，第二磁材料具有在約從1.6T至約2.2T范圍內(nèi)的飽和磁矩，且矯頑磁性少于100奧斯特，以及在10MHz超過1000的導(dǎo)磁率，和明確的各向異性。
全文摘要
在間隙下實(shí)現(xiàn)具有整體平面設(shè)計(jì)和開口高度以及凹口寬度的嚴(yán)密尺寸控制的磁記錄頭。寫入器磁極包括在寫入器間隙兩側(cè)上的高磁極材料。此外，定型磁極梢來提供用于最佳寫入條件的具有良好的空間梯度的高磁場(chǎng)，由此擴(kuò)展用于高密度和高頻率應(yīng)用中的縱向記錄頭的能力。
文檔編號(hào)G11B5/31GK1494057SQ0315937
公開日2004年5月5日 申請(qǐng)日期2003年9月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年9月11日
發(fā)明者V·A·法斯科, F·E·斯特奇伯格, 王峰, V·S·孔, D·J·達(dá)默, M·L·普盧默, V A 法斯科, 孔, 斯特奇伯格, 普盧默, 達(dá)默 申請(qǐng)人:西加特技術(shù)有限責(zé)任公司