CN1308921C - 在读出器间隙中具有导热非磁金属层的磁头及其制造方法 - Google Patents
在读出器间隙中具有导热非磁金属层的磁头及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1308921C CN1308921C CNB028083334A CN02808333A CN1308921C CN 1308921 C CN1308921 C CN 1308921C CN B028083334 A CNB028083334 A CN B028083334A CN 02808333 A CN02808333 A CN 02808333A CN 1308921 C CN1308921 C CN 1308921C
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- layer
- magnetic
- read
- metal
- shield
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims abstract description 15
- 230000009467 reduction Effects 0.000 claims abstract description 6
- 230000000873 masking effect Effects 0.000 claims description 59
- 238000009413 insulation Methods 0.000 claims description 42
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 30
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 30
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 10
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 8
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 5
- WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N tungsten Chemical group [W] WFKWXMTUELFFGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 4
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000011651 chromium Substances 0.000 claims description 2
- 230000008878 coupling Effects 0.000 claims 4
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 claims 4
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 claims 4
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims 2
- 238000005137 deposition process Methods 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 89
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 16
- 239000000463 material Substances 0.000 description 13
- 230000007704 transition Effects 0.000 description 10
- 230000003321 amplification Effects 0.000 description 9
- 238000003199 nucleic acid amplification method Methods 0.000 description 9
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 8
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 6
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 4
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 4
- 238000004891 communication Methods 0.000 description 4
- 230000002708 enhancing effect Effects 0.000 description 4
- 239000011810 insulating material Substances 0.000 description 4
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 4
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 3
- 238000013461 design Methods 0.000 description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 3
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 3
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 3
- 244000287680 Garcinia dulcis Species 0.000 description 2
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 2
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 2
- 230000008034 disappearance Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000000696 magnetic material Substances 0.000 description 2
- 230000005055 memory storage Effects 0.000 description 2
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 2
- 230000004044 response Effects 0.000 description 2
- 238000004062 sedimentation Methods 0.000 description 2
- 235000012239 silicon dioxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000000377 silicon dioxide Substances 0.000 description 2
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 2
- 238000013519 translation Methods 0.000 description 2
- 230000014616 translation Effects 0.000 description 2
- MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N trimethyl(1,1,2,2,2-pentafluoroethyl)silane Chemical compound C[Si](C)(C)C(F)(F)C(F)(F)F MTPVUVINMAGMJL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000640 Fe alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910010293 ceramic material Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 description 1
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 description 1
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000295 complement effect Effects 0.000 description 1
- 238000010276 construction Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 1
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 1
- 238000013016 damping Methods 0.000 description 1
- 239000012777 electrically insulating material Substances 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002955 isolation Methods 0.000 description 1
- 230000005415 magnetization Effects 0.000 description 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 1
- 229910001092 metal group alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000889 permalloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 1
- 230000008569 process Effects 0.000 description 1
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 1
- 238000000992 sputter etching Methods 0.000 description 1
- 239000000725 suspension Substances 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
- G11B5/3103—Structure or manufacture of integrated heads or heads mechanically assembled and electrically connected to a support or housing
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/31—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive using thin films
- G11B5/3109—Details
- G11B5/313—Disposition of layers
- G11B5/3133—Disposition of layers including layers not usually being a part of the electromagnetic transducer structure and providing additional features, e.g. for improving heat radiation, reduction of power dissipation, adaptations for measurement or indication of gap depth or other properties of the structure
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3967—Composite structural arrangements of transducers, e.g. inductive write and magnetoresistive read
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/40—Protective measures on heads, e.g. against excessive temperature
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Magnetic Heads (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Abstract
一种读出/写入磁头(110，200)，它具有滑动器衬底(201)上的下屏蔽体(203)以及和所述下屏蔽体(203)隔开的共享屏蔽体(204)。写入磁头(211)沉积在所述共享屏蔽体上。读出传感器(223)通过读出器磁间隙(RG1，RG2)和所述下屏蔽体(204)隔开。读出器磁间隙(RG1，RG2)内的电绝缘层(224)在所述读出传感器(223)和所述屏蔽体之间形成热阻。读出器磁间隙内的导热非磁层(225，262)在读出器磁间隙没有相应降低的条件下降低所述热阻。
Description
技术领域
本发明一般涉及用于磁存储驱动器的磁头。本发明尤其涉及用于读出器间隙的方法和结构。
背景技术
磁盘驱动器中的读出/写入磁头通常包括沉积于绝缘层和磁屏蔽层之间的磁致电阻(MR)读出传感器。该磁致电阻读出传感器通常包括磁致电阻器叠层(stack)、电触点和磁性偏置磁致电阻器叠层一个或多个偏磁。
磁致电阻器和电触点都携带着电偏置电流。当通过磁致电阻器将数据磁存储到磁盘上时，该磁致电阻器产生具有表示存储到磁盘上的数据的读回振幅的读回(readback)脉冲。读回振幅通常和偏置电流成比例。可根据用于高振幅读回脉冲的读取通道电子的需要方面来选择偏置电流振幅和读出传感器的尺寸。还可以根据限制加热以防止损坏磁致电阻器的需要方面来选择偏置电流的振幅和读出传感器的尺寸。对高振幅读回脉冲的需要和限制加热的需要彼此矛盾并限制了常规磁致电阻读出传感器可以实现的性能。
随着磁盘上的磁道密度增加，读出器的尺寸必须相应减小，而热电设计要求之间矛盾的增长超出了当前设计的能力范围。
需要在可以和更高面密度一起使用的读出/写入磁头内提供改进的热电特性的组合的磁读出传感器和制造这种磁读出传感器的方法。
发明内容
所揭示的是包括滑动器衬底和读出屏蔽体的读出/写入磁头。读出屏蔽体包括在滑动器衬底上的下磁屏蔽层以及和下磁屏蔽层相分开的共享磁屏蔽层。
读出/写入磁头包括置于共享磁屏蔽层上的写入磁头。读出/写入磁头还包括置于下磁屏蔽层和共享磁屏蔽层之间的读出传感器。该读出传感器通过读出器磁间隙和读出屏蔽体分开。
读出/写入磁头还包括读出传感器上的电绝缘层。该电绝缘层形成读出传感器和读出屏蔽体之间的热阻。
读出/写入磁头还包括在第一个读出器的磁间隙中的读出屏蔽体上所沉积的导热非磁层。该导热非磁层在读出器的磁间隙没有相应减少的条件下降低了热阻。
通过阅读以下的详细描述和参考附图将理解本发明的这些或各种其它特点以及优点。
附图说明
图1示出了一磁盘驱动存储装置。
图2示出了现有技术的屏蔽层之间磁致电阻读出传感器的结构。
图3示出薄膜读出/写入磁头的侧截面图。
图4示出磁盘的磁层和读出传感器一起的放大的侧截面图。
图5示出图4中的读出传感器的局部放大的前截面图。
图6示出图4-5中的读出传感器的放大的仰视图。
图7示出磁致电阻读出传感器的第二实施例的放大的仰视图。
图8示出磁致电阻读出传感器的第三实施例的放大的仰视图。
图9示出作为导热非磁层的厚度X的函数的磁致电阻器内的峰值和平均温度。
图10示出Y＝20纳米厚的Al2O3层的电击穿的故障率。
图11示出Y＝10纳米厚的Al2O3层的电击穿的故障率。
具体实施方式
在以下结合图3-11描述的实施例中，读出/写入磁头提供改进的热电特性组合。在磁致电阻读出传感器周围的写入器间隙内包含了一个或多个导热非磁层。这些导热非磁层在读出器的磁间隙没有相应减少的条件下降低了热阻。可以将更大的偏置电流应用到磁致电阻传感器，而不会过热。
图1示出了磁盘驱动存储装置100的一个实施例。磁盘驱动器100包括具有直观表现为材料层(诸如，磁性材料或光可读材料)的存储表面106的磁盘组126。磁盘组126包括多个磁盘的叠层，每一个磁盘都可以由包括读出/写入磁头110的读出/写入组合112(也称为滑动器)访问。主轴电动机127驱动磁盘组126内的磁盘以诸如箭头107所示的方向旋转。在磁盘旋转时，读出/写入组合112访问在磁盘组126内的存储表面106上的不同旋转位置。启动读出/写入组合112进行相对磁盘表面106的径向移动，诸如沿箭头112所表示的方向，以便访问磁盘表面106上的不同磁道(或径向位置)。通过包括音圈电动机(VCM)118的伺服***示例性地提供这样的读出/写入组合112的启动。音圈电动机118包括置于轴120上的转子116。VCM118还示例性地包括支撑读出/写入磁头组合112的臂114。
磁盘驱动器100示例性地包括用于控制磁盘驱动器100工作并用于将数据转移入或出磁盘驱动器100的控制电路130。
图2示出现有技术的读出传感器146的结构140。图2中，图是面向在诸如图1中的磁盘表面106的磁盘上悬浮的空气轴承(air bearing)表面的截面图。磁致电阻读出检测器146包括紧邻永磁层150和电触点152的磁致电阻器154。磁致电阻器154具有如图2中表示的读出宽度RW。磁屏蔽层142、144通过形成读出器间隙的绝缘层148和磁致电阻器154分开。非平面形状的磁屏蔽层142由于工艺和设计的限制造成的。偏置电流I通过电触点152和磁致电阻器154。在磁致电阻器154中耗散的部分热量流过绝缘层148引导出磁致电阻器154到达屏蔽层142、144。
当需要调整现有技术结构140以便以更高的面比特密度工作时，降低结构140的整体尺寸来使该结构能以更高的面比特密度工作。然而，明显的是，需要降低偏置电流I来避免使磁致电阻器154过热。在降低了偏置电流I后，可以发现读回脉冲的振幅成比例地降低。为了试图增加读回脉冲的振幅，降低绝缘层148的厚度来降低磁致电阻器154和作为散热片(heat sink)的屏蔽体142、144之间的热阻。随着热阻的降低，可以将偏置电流I回复到其初始水平，而不引起磁致电阻器154的过热。但是，随后可以发现，读回脉冲的振幅没有如预期那样增加，因为现在屏蔽体142、144过于靠近磁致电阻器154且过渡地屏蔽了磁致电阻器154对磁致电阻器154下悬浮的磁盘上的磁跃变(magnetic transition)。此外，可以发现降低绝缘层148的厚度具有不理想的高电击穿率，这是由于在磁致电阻传感器146和屏蔽体142、144之间的工作电压不同。电击穿的一种主要模式是热驱动的层间扩散(interlayer diffusion)。由此，降低结构140的尺寸的努力到达极限，超过该极限，则不可能进一步通过调整电流I和结构140中的各层的尺度来降低尺寸。可以重新设计读出器叠层使之具有更高的磁致电阻率，但是，这种类型的读出器的重新设计也到达了极限。用于绝缘层148的材料的工作电压限制和用于磁致电阻器154的各层的材料的工作温度限制为图2中示出的设计的面密度性能设定了实际物理限制。
特别地，为了提供面密度接近50Gb/英寸2、60k磁道每英寸或700kb/英寸磁道的结构的努力遇到这些物理限制。在读出器结构的尺寸方面，这些物理限制包括屏蔽体到屏蔽体的间隔约70纳米、读出器的宽度约220纳米或条纹(stripe)的高度约150纳米。
但是，这些物理限制可以通过以下结合图3-11能说明的结构来克服，该结构在读出器间隙内包括一个或多个导热非磁层。这些导热非磁层降低了热阻，而在读出器磁间隙没有相应的降低。可以将更大的偏置电流施加到磁致电阻传感器，而不使磁致电阻器过热。获得所需幅度的读回振幅，而不过热。此外，如果遇到降低绝缘层厚度的电压击穿问题，则该电压击穿问题可以通过在绝缘层上使用原子层沉积材料来降低。
图3示意性地说明了用于磁盘驱动的读出/写入磁头的局部截面。读出/写入磁头200包括薄膜读出/写入磁头或变换器214。变换器214沉积在衬底201上。读出/写入磁头200的大部分是由衬底201构成的，如图所示，它延伸到边界215和216。图3中的截面所描述的部分读出/写入磁头200沿垂直于读出/写入磁头200的空气轴承表面222的中心平面靠近读出/写入磁头200的后沿。
较佳地，衬底201由导电陶瓷材料形成，诸如氧化铝(Al2O3)和碳化钛(TiC)的混合物，往往称为“AlTiC”。也可以使用硅或其它已知的衬底材料。
基层(basecoat)材料沉积在衬底201之上。基层材料202是电绝缘材料，通常为Al2O3。该基层材料202形成与衬底材料201的键合(bond)。也可以使用二氧化硅或其它已知的基层材料。
由铁(Fe)、镍(Ni)或钴(Co)的合金形成的沉积的金属磁层形成下磁屏蔽层203、共享磁屏蔽层204、上磁极212和磁芯(core)206。磁芯206通过线圈208的中心以及通过空气轴承表面222处的写入间隙220贯穿的写入磁电路。磁芯206、线圈208、写入间隙220和线圈绝缘体207形成置于共享磁屏蔽层204上的写入磁头211。下磁屏蔽层203通过基层材料202键合到衬底201上。
较佳地，变换器214内的写入线圈208由铜或由其它高度导电金属或合金制成。线圈绝缘体207通常由处理过的(cured)光阻材料形成。也可以使用二氧化硅和其它已知的线圈绝缘体。
另外的沉积的电绝缘层213填充下磁屏蔽层203和共享磁屏蔽层204周围的空间。部分层213(图3中未示出)还在下磁屏蔽层203和共享磁屏蔽层204之间延伸来在磁致电阻读出传感器205周围提供非磁、电绝缘层。层213通常由Al2O3制成并形成到基层202的键合。也在磁致电阻读出传感器205的周围设置了一个或多个导热非磁金属层(例如，在放大的图6-8中示出)。
为了清楚，图3中未示出由Cu，Au或其它金属或金属合金以常规方法形成的电导线和触点。
一个或多个绝缘外敷层或外涂层210沉积在全部变换器214之上。外敷层210通常是由Al2O3或其它已知的电介质制成。较佳地，在沉积后平整外敷层210以便暴露用于线圈207的电触点(未示出)和变换器214内的磁致电阻读出传感器205。
在形成如图3所示的读出/写入磁头200之后，将它重叠(laped)来精确地使悬浮在磁介质上的空气轴承表面(ABS)222成形。
读出传感器205形成于下磁屏蔽层203和共享磁屏蔽层204之间的很薄的层内。读出传感器205包括磁致电阻(MR)或巨磁致电阻(GMR)传感器，并包括多个层。如以下结合图4-11描述的，读出传感器205可采用一个或多个导热非磁层结构。
图4示意性地示出如图3所示的读出磁头223的放大的局部截面图，该读出磁头223在诸如图1所示的磁盘126的磁盘的磁层226上方悬浮。在读出磁头223内，下磁屏蔽层203和共享磁屏蔽层204被置于读出传感器205的每一侧，并向读出传感器205提供磁屏蔽。绝缘层224用磁读出器间隙RG1、RG2使读出传感器205和磁屏蔽体203、204电绝缘和磁绝缘。磁读出器间隙RG1、RG2和读出传感器205的厚度组成屏蔽间隔SS。磁读出器间隙RG2还包括沉积在共享磁屏蔽层204上的导热非磁层225。导热非磁层225用非磁材料占据部分读出器间隙RG2，从而保持整个磁读出器间隙RG2。但是，导热非磁层225是导热的，并因此降低了读出器205和共享磁屏蔽层204之间的热阻。该降低了的热阻允许在读出器205中耗散更多功率而不过热。因此，通过读出器205的偏置电流可以更高而不引起过热。读回振幅和偏置电流成比例地增加并可以实现读回脉冲的所需振幅，这使得该结构可以用图2所示的现有技术结构所不能实际实现的面密度工作。
读出传感器205检测当磁道以恒定速度通过磁头223时从磁层226内的磁道发出的外部磁场分量230。该磁场分量230出现在磁层226的每个跃变228上。每个跃变228是线或壁，沿这该线或壁，磁层226内的磁化方向颠倒或改变方向。当通过磁屏蔽层203、204之间时，检测每个磁场分量226。屏蔽层203、204使读出传感器205和邻近的尾部磁场分量230屏蔽。在磁盘驱动器工作期间，磁头223保持以间隔232保持与磁层226分开。该间隔232包括空气轴承保护层和在磁层226上沉积的任何保护层。
数字化信息以磁跃变228的形式存储于磁层226上。每个比特由介质中的跃变存在(1)或缺失(0)表示。在检测跃变230时，连接到读出传感器205的外部电路将跃变230译作一个逻辑状态(例如，一个(1))，并将在特定时间的跃变230的缺失译作另一个逻辑状态(例如，0)。读出传感器205产生耦合到外部电路的读回脉冲。以下结合图5-11将更详细地说明具有导热非磁层的读出传感器205和屏蔽体203、204的各种结构。
图5示出作为图3-4中所示的磁致电阻传感器205的部分的磁致电阻器238和其电触点242的对准(alignment)的截面图。图5中所示的图垂直于空气轴承表面222。图5示出磁致电阻器238的读出宽度RW和磁致电阻器238的条纹高度SH。导热非磁层225的对准由虚线示出。
图6示出了图4-5中所示的读出传感器223的部分251的放大的仰视图。读出传感器223是图3所示的包括支撑下磁屏蔽层203的滑动器衬底201和置于共享磁屏蔽层204上的写入磁头211的读出/写入磁头200的部分。下磁屏蔽层203和共享磁屏蔽层204彼此分开，并结合在一起组成读出屏蔽体209。
读出传感器205被置于下磁屏蔽层203和共享磁屏蔽层204之间。读出传感器205通过读出器磁间隙RG1和RG2和读出屏蔽体209隔开(图4)。读出传感器上的电绝缘层224提供读出传感器205和读出屏蔽体209之间的绝缘，但是，电绝缘层224还形成不希望有的读出传感器205和读出屏蔽体209之间的热阻。
导热非磁层225沉积在读出屏蔽体209上并在读出器磁间隙RG1、RG2的第一个RG2内。导热非磁层225降低了热阻，而在读出器磁间隙RG1、RG2内没有相应的降低。如图6中在线266处所示，具有从磁致电阻器238到共享屏蔽层204的增强的热流通过导热非磁层225。
通过用导热非磁层225来替换部分邻近的绝缘层224，可以将大的偏置电流施加到磁致电阻传感器2005，而不使磁致电阻器238过热。实现读回振幅的所需程度，而不过热。
在较佳的结构中，导热非磁层225包括邻近读出屏蔽体209上沉积的金属层。较佳地，该金属层包括钨或铬，它们在重叠表面222处具有良好的腐蚀属性和涂抹阻尼(smearing resistance)。在又一个较佳结构中，薄的籽晶层沉积在导热非磁层225和读出屏蔽体209之间的界面227上。较佳地，该薄的籽晶层是和那些在读出屏蔽体209和导热非磁层225中使用的相匹配的金属混合物。例如，镍、铁和钨的混合物的籽晶层可以被用作钨层225和坡莫合金层204之间的籽晶层。
在另一个较佳的结构中，电绝缘层224是Al2O3的原子层沉积(ALD)。如以下结合图10-11所说明的，用ALD工艺沉积的电绝缘层改进了电绝缘击穿的可靠性，允许使用更薄的层224。在一个较佳的结构中，邻近导热非磁层225的电绝缘层224具有20纳米或更小的厚度。在另一个较佳的结构中，邻近导热非磁层225的电绝缘层224具有10纳米或更小的厚度。在遇到降低了的绝缘层的电压击穿问题的应用中，可以通过在绝缘层内使用原子层沉积(ALD)材料而减少该电压击穿问题。
图7示出了在读出间隙包括导热非磁层262的磁致电阻读出传感器260的第二实施例的放大的仰视图。图7中所示的排列类似图6中所示的结构，其不同之处在于，图7中非磁层262沉积在下磁屏蔽层203上而不是共享磁屏蔽层204上。如图7中在线264处所示，具有从磁致电阻器238到下磁屏蔽层203的增强的热流通过导热非磁层262。
图8示出在读出间隙内包括导热非磁层的磁致电阻读出传感器的第三实施例的放大的仰视图。图8中示出的结构类似图6-7中所示的结构，其不同之处在于，图8中非磁层262沉积在下磁屏蔽层203上，且非磁层225沉积在共享磁屏蔽层204上。图8中，两个绝缘层224中的每一个都减少厚度以便容纳非磁层225、262中的一个。如图8中线264、266处所示，具有从磁致电阻器238到下磁屏蔽层203的增强的热流通过第一导热非磁层262，并且还具有从磁致电阻器238到共享磁屏蔽层204的增强的热流通过第二导热非磁层225。
图9示出作为如图6所示的磁头中导热非磁层的厚度X的函数的磁致电阻器中峰值和平均温度的有限元分析。
图9中，纵轴300以摄氏度表示温度，而横轴302以纳米(nM)表示厚度X。第一曲线304示出作为厚度X的函数的磁致电阻器238的平均计算温度。第二曲线306示出磁致电阻器238的峰值计算温度。在图9的下方示出用于有限元分析模型的尺度。邻近下屏蔽体203的绝缘层224具有20纳米的厚度。读出传感器205(包括磁致电阻器238、偏磁240和电触点242)具有35纳米的厚度。磁致电阻器238具有250纳米的读出器宽度和150纳米的条高度，而偏置电流为4毫安。导热非磁层225具有在有限元分析中变化的厚度X。导热非磁层225和邻近的绝缘层224的厚度之和是35纳米。邻近非磁层的绝缘层224具有在有限元分析中变化的厚度Y＝(30纳米-X)。可以发现，只要层225的导热性接近共享磁屏蔽层204的导热率，结果就对导热非磁层225的导热率相对不灵敏。
从第一曲线304可以看到，通过将层225的厚度增加到约20纳米，磁致电阻器238的平均温度可以降低到约16摄氏度。如曲线306所示，通过将层225的厚度增加到约20纳米，峰值温度可以降低到约20摄氏度。
图10示出Y＝20纳米厚的Al2O3层的电击穿的故障率。图10包括表示每单位时间的绝缘击穿故障率的纵轴320，和表示施加到弯曲的表面上厚度Y＝20纳米的绝缘材料的电压的横轴322，其中该弯曲的表面模仿以上在图6-8中所示的读出传感器中绝缘材料224成形的表面。第一曲线324示出所测量的针对常规反应性溅射Al2O3沉积工艺的绝缘击穿故障率。第二曲线326示出所测量的针对用于Al2O3的原子层沉积(ALD)工艺绝缘击穿故障率。例如，对于跨越20纳米的层的7伏的电压差，使用穿过的反应式溅射沉积的故障率约为每单位时间100次误失，而使用ALD工艺的故障率小于每单位时间1次。因此，ALD工艺在约10纳米厚的区域中提供非常密集、低泄漏电流、高击穿电压薄膜。该ALD工艺具有低针孔(pinhole)密度、低杂质浓度和良好的步骤有效范围(step coverage)，并能使用而没有预溅射蚀刻(presputter etch)。
图11示出Y＝10纳米厚的Al2O3层的电击穿故障率。图11包括表示每单位时间的绝缘击穿故障率的纵轴340，和表示施加到弯曲的表面上厚度Y＝10纳米的绝缘材料的电压的横轴342，其中该弯曲的表面模仿以上在图6-8中所示的读出传感器中绝缘材料224成形的表面。第一曲线344示出所测量的针对常规反应性溅射Al2O3沉积工艺的绝缘击穿故障率。第二曲线346示出所测量的针对用于Al2O3的原子层沉积(ALD)工艺绝缘击穿故障率。例如，对于跨越10纳米的层的2伏的电压差，使用穿过的反应式溅射沉积的故障率约为每单位时间130次误失，而使用ALD工艺的故障率小于每单位时间10次。
总之，读出/写入磁头(110，200)包括滑动器衬底(201)和读出屏蔽体(209)。该读出屏蔽体包括在滑动器衬底上的下磁屏蔽层(203)，以及和下磁屏蔽层隔开的共享磁屏蔽层(204)。
读出/写入磁头包括置于共享磁屏蔽层上的写入磁头。该读出/写入磁头还包括置于下磁屏蔽层和共享磁屏蔽层之间的读出传感器(223)。读出传感器通过读出器磁间隙(RG1，RG2)和读出屏蔽层隔开。
读出/写入磁头还包括读出传感器上的电绝缘层(224)。该电绝缘层形成读出传感器和读出屏蔽体之间的热阻。
读出/写入磁头还包括在第一个读出磁间隙内沉积在读出屏蔽体上的导热非磁层(225，262)。该导热非磁层在读出器磁间隙没有相应的降低的条件下降低了热阻。
可以理解，尽管在之前的描述中阐述了本发明的各种实施例的大量特性和优点，以及本发明的各种实施例的详细结构和功能，但该揭示仅仅是说明性的，并且可以详细地进行修改，特别是在由所附权利要求表述的广泛常规意义尽可能说明的本发明原理范围内的一部分的结构和排列方面。例如，可以根据保持基本相同功能而不背离本发明的范围和精神的同时对读出/写入的特别应用来修改特定的元件。例如，可以包括改善性能的附加的层，还可以根据应用的需要改变读出/写入磁头内的形状特性。此外，虽然这里描述的较佳实施例针对用于硬盘驱动***的薄膜磁头，但本技术领域内的熟练的技术人员可以理解，本发明的教导可以应用到其它的磁***，如磁带驱动器，而不背离本发明的范围和精神。
Claims (9)
1.一种读出/写入磁头，其特征在于，包括：
滑动器衬底；
读出屏蔽体，它包括所述滑动器衬底上的下磁屏蔽层以及和所述下磁屏蔽层隔开的共享磁屏蔽层；
写入磁头，它被置于所述共享磁屏蔽层上；
读出传感器，它被置于所述下磁屏蔽层和所述共享磁屏蔽层之间，所述读出传感器通过读出器磁间隙和所述读出屏蔽体隔开；
电绝缘层，它位于所述读出传感器上，所述电绝缘层在所述读出传感器和所述读出屏蔽体之间形成热阻；
导热非磁金属层，它包括选自钨或铬的金属，该导热非磁金属层在所述读出器磁间隙内沉积在下磁屏蔽层和共享磁屏蔽层的至少其中之一者上，所述导热非磁金属层在所述读出器磁间隙没有相应降低的条件下降低所述热阻；以及
籽晶层，它将所述金属层粘合到所述读出屏蔽体，其中所述籽晶层是金属的混合物，所述金属混合物包括和所述读出屏蔽体中所用金属匹配的金属以及和所述金属层中所用金属匹配的金属。
2.如权利要求1所述的读出/写入磁头，其特征在于，所述电绝缘层是原子层沉积Al2O3层。
3.如权利要求2所述的读出/写入磁头，其特征在于，所述电绝缘层包括具有20纳米或更小的厚度的层。
4.如权利要求3所述的读出/写入磁头，其特征在于，所述电绝缘层包括具有10纳米或更小的厚度的层。
5.一种如权利要求1所述的读出/写入磁头，其特征在于，
所述导热非磁金属层具有平行于所述读出传感器的读出宽度并延伸超过所述读出宽度的层宽。
6.用于制造读出/写入磁头的方法，其特征在于，包括：
提供滑动器衬底；
将下磁屏蔽层沉积到所述滑动器衬底上；
沉积第一电绝缘层；
沉积读出传感器；
沉积第二电绝缘层；
沉积共享磁屏蔽层；
在所述共享磁屏蔽层上沉积写入磁头；
其中，读出器磁间隙将所述读出传感器与由共享磁屏蔽层和下磁屏蔽层所组成的读出屏蔽体隔开；
所述第一和第二电绝缘层在所述读出传感器和所述读出屏蔽体之间形成热阻；
该方法还包括：
在执行上述步骤期间，将导热非磁金属层沉积到分别与下磁屏蔽层和共享磁屏蔽层相对应的两个读出器磁间隙的至少其中之一中；所述导热非磁金属层通过籽晶层粘合到所述读出屏蔽体上，从而在在所述读出器磁间隙没有相应降低的条件下降低所述热阻；所述籽晶层由金属混合物形成，所述金属混合物包括和所述读出屏蔽体中所用金属匹配的金属以及和所述导热非磁金属层中所用金属匹配的金属。
7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，还包括：
通过Al2O3的原子层沉积工艺形成所述电绝缘层。
8.如权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：
使形成的电绝缘层中的至少一个具有20纳米或更小的厚度。
9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，还包括：
使形成的电绝缘层中的至少一个具有10纳米或更小的厚度。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US28462401P | 2001-04-18 | 2001-04-18 | |
| US60/284,624 | 2001-04-18 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1613110A CN1613110A (zh) | 2005-05-04 |
| CN1308921C true CN1308921C (zh) | 2007-04-04 |
Family
ID=23090902
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB028083334A Expired - Fee Related CN1308921C (zh) | 2001-04-18 | 2002-03-27 | 在读出器间隙中具有导热非磁金属层的磁头及其制造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2004533698A (zh) |
| CN (1) | CN1308921C (zh) |
| GB (1) | GB2388246A (zh) |
| WO (1) | WO2002086871A1 (zh) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0620228A (ja) * | 1992-07-03 | 1994-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜磁気ヘッド |
| US6195232B1 (en) * | 1995-08-24 | 2001-02-27 | Torohead, Inc. | Low-noise toroidal thin film head with solenoidal coil |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6084752A (en) * | 1996-02-22 | 2000-07-04 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Thin film magnetic head |
| US5898548A (en) * | 1997-10-24 | 1999-04-27 | International Business Machines Corporation | Shielded magnetic tunnel junction magnetoresistive read head |
| KR100623812B1 (ko) * | 1998-07-21 | 2006-09-12 | 시게이트 테크놀로지 엘엘씨 | 자기저항 기록 헤드에서의 센서 온도 감소 |
| JP2000113427A (ja) * | 1998-10-06 | 2000-04-21 | Tdk Corp | 薄膜デバイス、薄膜磁気ヘッドおよび磁気抵抗効果素子並びにそれらの製造方法 |
-
2002
- 2002-03-27 CN CNB028083334A patent/CN1308921C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2002-03-27 GB GB0318558A patent/GB2388246A/en not_active Withdrawn
- 2002-03-27 JP JP2002584304A patent/JP2004533698A/ja active Pending
- 2002-03-27 WO PCT/US2002/009721 patent/WO2002086871A1/en active Application Filing
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0620228A (ja) * | 1992-07-03 | 1994-01-28 | Mitsubishi Electric Corp | 薄膜磁気ヘッド |
| US6195232B1 (en) * | 1995-08-24 | 2001-02-27 | Torohead, Inc. | Low-noise toroidal thin film head with solenoidal coil |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| GB2388246A (en) | 2003-11-05 |
| GB0318558D0 (en) | 2003-09-10 |
| JP2004533698A (ja) | 2004-11-04 |
| WO2002086871A1 (en) | 2002-10-31 |
| CN1613110A (zh) | 2005-05-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7054113B1 (en) | Reader/writer for magnetic memory | |
| CN1068950C (zh) | 磁传感器和磁盘记录*** | |
| US5771571A (en) | Method for manufacturing thin film slider with on-board multi-layer integrated circuit | |
| US7190552B2 (en) | Magnetic head having a damascene-fabricated write coil structure with coil layers extending between the poles for reduced electrical resistance | |
| US6700752B2 (en) | Non-magnetic metallic layer in a reader gap of a disc drive | |
| US6661605B1 (en) | Transducing head having a reduced thermal pole tip recession | |
| US8922948B2 (en) | Thin-film magnetic head, method of manufacturing the same, head gimbal assembly, and hard disk drive | |
| KR100331413B1 (ko) | 자기저항효과형재생헤드및그재생헤드를탑재한자기디스크장치 | |
| CN1577493A (zh) | 具有热辅助记录元件的垂直磁头及其制备方法 | |
| JPH1069610A (ja) | 磁気ヘッドアセンブリ | |
| JPH10334409A (ja) | 薄膜磁気ヘッド | |
| CN1655238A (zh) | 用空气轴承面镶嵌工艺制造的垂直磁记录头 | |
| CN1142540C (zh) | 带有电屏蔽的磁记录换能器 | |
| CN101064115A (zh) | 用于减小温度引起的突出的磁写头 | |
| CN1265356C (zh) | 带有热凸出补偿的多层磁屏蔽 | |
| JP2002025015A (ja) | 磁気トンネル効果型磁気ヘッド及びその製造方法 | |
| JP2004005763A (ja) | 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法ならびに磁気ディスク装置 | |
| EP1286336B1 (en) | Magnetic sensor, magnetic head and magnetic recording apparatus | |
| US6985339B2 (en) | Disc drive having electromagnetic biased shieldless CPP reader | |
| CN1308921C (zh) | 在读出器间隙中具有导热非磁金属层的磁头及其制造方法 | |
| US6452757B1 (en) | Data sensor including layered dielectric gap | |
| US6909584B2 (en) | Magnetic tunnel effect type magnetic head having a magnetic tunnel junction element sandwiched with conductive gap layers between a pair of magnetic shielding layers | |
| JP2005004953A (ja) | 多層熱障壁を利用する熱アシスト式磁気書込みヘッド・システム | |
| US9502056B1 (en) | Magnetoresistance element including a stack having a sidewall, and an insulating layer in contact with the sidewall | |
| CN101290916B (zh) | 薄膜器件及其制造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20070404 |