专利名称：用于硬盘驱动器的磁头的制作方法
技术领域：
本发明总的来说涉及用于硬盘驱动器的磁头的读头部分，尤其涉及含有被磁牵制住的无源区的引线覆盖型读头。
背景技术：
提高硬盘驱动器性能的一种众所周知的途径是提高硬盘驱动器的数据存储面密度。这可以通过使写入数据的磁道宽度变窄，以便在盘上每英寸可以写更多的磁道来实现。为了从磁道宽度变窄了的盘上读取数据，也必须要开发出足够窄的读头部件，以便可以基本上消除来自相邻数据磁道的有害磁场干扰。
本领域的普通技术人员都知道，现有标准读头部件包括数层薄膜层，这些薄膜层沉积并制备成GMR读头。重要的是，在组成GMR读头的薄膜层的宽度降低到低于某值的情况下，这些层的磁特性受到很大的损害。为了解决这个问题，已经开发出了这样的GMR读头，在这种GMR读头中，薄膜层具有足够的宽度，并将电引线覆盖在部分薄膜层的上面。这种引线覆盖型结构的效果是，形成了一个宽度小于沉积层整个宽度的有源读头区，以便可以保护薄膜层的磁特性。因此，在现有引线覆盖型GMR读头中，有源磁层部分存在于电引线之间，无源磁层部分位于电引线之下。
对于这种现有的引线覆盖型读头，已经认识到的问题是，读头磁层的无源部分，尤其是自由磁层，并不是完全无源的。也就是说，外部磁场，譬如说，来自相邻数据磁道的外部磁场，会在电引线下面的自由磁层无源区内，引起磁场波动和噪声。因此，噪声和侧读效应依旧是引线覆盖GMR型读头存在的问题。本发明试图通过牵制覆盖型电引线下面的无源区中自由磁层的磁化，使无源区稳定化，并降低噪声和侧读效应，从而解决这个问题。
发明内容
本发明的目的是提供一种用于硬盘驱动器的改进磁头，这种磁头包括引线覆盖型读头部件，其中，自由磁层区的无源区的磁场被牵制住了。在本发明的一个实施例中，有一个诸如硬偏磁层等由磁性材料构成的附加薄膜层，该附加薄膜层沉积在GMR磁头中覆盖型电引线下面的无源区自由层上面。当硬偏磁层被磁初始化时，在新薄膜层中建立起来的磁场起到牵制自由层无源区中的磁场的作用。因为自由层无源区被磁牵制住了，并因而不受来自相邻数据磁道的侧读磁场的影响，所以读头的工作特性提高了。从而，降低了噪声和侧读效应，提高了读头的性能。在本发明的另一个实施例中，通过在自由层的无源区上面沉积一层钌薄膜层，然后再沉积一层磁性薄膜层，而使自由层的无源区成为反平行耦合的。从而，使自由层无源区内反平行耦合磁场对侧读和噪声不那么敏感，这样就得到了改进磁头。
本发明磁头的优点之一是开发出了噪声和侧读问题都减轻了的引线覆盖型读头。
本发明磁头的另一个优点是开发出了自由磁层无源区中的磁场被牵制住了的引线覆盖型读头。
本发明硬盘驱动器的优点之一是它包括了噪声和侧读问题都减轻了的、读写磁道宽度变窄了的磁头。
本发明硬盘驱动器的另一个优点是它包括了一种含有引线覆盖型读头的磁头，在这种引线覆盖型读头中，自由磁层无源区中的磁场被牵制住了。毫无疑问，本领域的普通技术人员通过参照附图阅读下面的详细说明，将更加明白本发明的这些和其它特征和优点。
图1是描绘含有本发明磁头的硬盘驱动器的俯视图；图2是现有技术中磁头的引线覆盖型读头部分的侧剖视图；图3是本发明磁头的引线覆盖型读头部分的第一优选实施例的侧剖视图；图4是本发明磁头的引线覆盖型读头部分的第二优选实施例的侧剖视图；
图5是本发明磁头的引线覆盖型读头部分的第三优选实施例的侧剖视图；和图6是本发明磁头的引线覆盖型读头部分的第四优选实施例的侧剖视图。
具体实施例方式
图1是描绘包括本发明磁头的硬盘驱动器的主要部件的俯视图。硬盘驱动器10包括可旋转地安装在电机驱动的主轴14上的磁介质硬盘12。致动器臂16可绕枢轴旋转地安装在硬盘驱动器10内，本发明的磁头20位于致动器臂16的末端22上。典型的硬盘驱动器10可以包括多个可旋转地安装在主轴14上的盘12和多个末端22上安装有磁头20的致动器臂16。本领域的普通技术人员都知道，当操作硬盘驱动器10开始工作时，硬盘12绕主轴旋转，磁头20用作能够在旋转盘的表面上方飞速行进的空气支承滑动器。这种滑动器包括一个基底，在上面制备了形成磁头的各个层和结构。可以在一个晶片基衬上大量地制备这样的磁头，然后再切割成分立的磁头20。
提高硬盘12的数据存储面密度的一种途径是使写在硬盘上的数据磁道的磁道宽度变窄，以便在盘上可以每英寸写更多的磁道。为了将数据写入较窄的磁道中，首先，有必要开发出读写磁道宽度更窄的磁头读头部件。相应地，还有必要开发出这种磁头20的有源读写磁道宽度窄的读头部件，使来自相邻数据磁道的侧读最小。但是，正如本领域普通技术人员所知的，以及下面所详细描述的，就形成GMR读头的读头有源部件的薄膜层的宽度而言，存在着性能制约。也就是说，在读头层的宽度降低到低于某值的情况下，对读头薄膜层的所希望磁特性会产生负面影响。克服这种制约的现有尝试是如图2所描绘的电引线覆盖型读头结构，下面对此加以描述。
图2是现有技术中磁头40的电引线覆盖型读头36部分的侧剖视图。正如本文所描绘的，现有引线覆盖型读头36通常包括基底42，基底42由诸如碳化铝钛之类的、制备磁头用的材料构成。第一磁护罩44被制备在基衬上，通常由氧化铝组成的绝缘层46被制备在磁护罩44上。籽晶层48沉积在绝缘层46上，随后，一系列薄膜层依次沉积在籽晶层48上，形成GMR读头。在现有技术中，已经知到了有各种薄膜层能够用来制备这样的GMR读头。为了本发明的目的，这些层通常包括反铁磁层54、沉积在反铁磁层54上的被牵制磁层58、沉积在被牵制磁层58上的隔离层64、沉积在隔离层64上的自由磁层68，和沉积在自由磁层68上的帽盖层72。一般来说，反铁磁层54可以由PtMn组成，被牵制磁层58可以由CoFe组成，隔离层64可以由Cu组成，自由磁层68可以由CoFe组成，帽盖层72可以由Ta组成。
在GMR读头层54-72的沉积之后，进行定形蚀刻处理，以便只保留层54-72的中央区80。此后，硬偏磁元件88沉积在中央区80的每一边上。在硬偏磁元件88的沉积之后，电引线元件94被制备在硬偏磁元件88上。正如图2所描绘的，引线94的内端96被覆盖在中央读头层区域80的各层54-72的外部100上面。第二绝缘层104被制备在电引线94和帽盖层72的上面，接着是第二磁护罩(未示出)和其它本领域普通技术人员所熟知用来制备成完整磁头的部件。
图2描绘的现有引线覆盖型GMR读头36的主要特征是，中央层区域80上实质构成读头40的磁道读写宽度W的部分，是读头层区域80位于电引线96的两个内端96之间的中央区84。也就是说，因为电流从电引线94之间的读头层流过，所以读头层的有源部分84构成了电引线94的内端96之间的宽度W。读头层位于电引线94被覆盖的内端96下面的外部100，在某种意义上是无源的，因为电引线之间94之间的电流没有从它们那里流过。图2描绘的现有引线覆盖型读头40的主要问题是，自由层68在电引线94下面的外部100中的磁化是不稳定的，易受到有害的磁场波动的影响。另外，自由层68在电引线端96下面的无源部分100中，也存在来自相邻数据磁道的侧读效应以及磁噪声。本发明的目的是使电引线下面的无源外部区域100中自由层的磁场稳定化，以降低磁噪声和侧读效应。
图3描绘了含有本发明引线覆盖型读头120的、适合于用作图1所示的磁头20的第一优选磁头110。正如本文所描绘的，读头120包括GMR读头薄膜元件80，以及硬偏磁元件88。读头120的主要特征是，在硬偏磁元件88上面，制备了一个附加磁薄膜层128，使层128的内部130在包括读头元件80的那些层的外部100上延伸。在这个优选实施例120中，磁层128沉积在钽帽盖层72的外部100的上面，和直接位于磁性的硬偏磁元件88的上面。此后，电引线94被制备在磁层128的上面。在优选的制备方法中，用于制备电引线94的电引线掩模首先用于制备磁层128，然后再用于电引线94。在该优选实施例中，磁层128由与用于制备硬偏磁元件88的相同CoPtCr材料组成，在硬偏磁元件88可以具有大约为200-300的厚度的情况下，磁层128被制备成具有大约50的厚度，这个厚度与自由层68的厚度相当。
本领域的普通技术人员能够明白的是，在硬偏磁元件88的磁场初始化之后，硬偏磁元件88的磁场将在磁层128内建立起相应的磁场。并且，因为磁层128的内部130沉积在钽帽盖层72的外部100的上面，而钽帽盖层72的外部100沉积在自由层68的外部100的上面，所以，磁层128的内部130内的磁场将通过钽帽盖层72，与自由层68的外部100形成静磁耦合。因为这种静磁耦合提高了外部区域100内自由层的矫顽力，所以对自由层68外部100内的磁场具有牵制效应。在外部100内的自由层磁化被牵制的情况下，侧读的可能性降低了，噪声也减小了。因此，磁头110提供了优于图2所示的现有引线覆盖型读头40的改进特性。下面借助于图4描述本发明中的进一步改进。
图4是描绘本发明另一个优选实施例的侧剖视图。正如本文所描绘的，适合于用作图1所示磁头20的磁头140包括含有如上所述的数层薄膜层54-72的改进GMR读头元件80。重要的是，在电引线端96下面的外部区域100中已经蚀刻掉了钽帽盖层72，这样，自由层68的上表面暴露在无源区100中。此后，沉积与磁头110的磁层128相似的磁层148。有意义的是，在磁头的实施例140中，磁层148直接沉积在自由层68的无源外端部分100的上面。也就是说，与图3所描绘的实施例110相比，钽帽盖层72的外部不再插在磁层148与自由层58之间。因此，磁层148直接沉积在硬偏磁元件88的上面和自由层68的外部100的上面。本领域的普通技术人员能够明白的是，自由层68无源外部100内的磁场被磁层148内的磁场牵制的程度要比图3所描绘的磁头110中的情况更强。因此，图4所描绘的实施例140对于图3所描绘的实施例110的改进之处在于，自由层无源外部100内的磁场被更有效地牵制住了，致使噪声和侧读得到进一步降低。图5描绘了本发明的又一个实施例，下面对此加以描述。
图5是本发明的磁头160的侧剖视图，该磁头也适合于用作图1所示的磁头20。正如本文所描绘的，磁头160包括含有如上所述的数层薄膜层54-72的GMR读头元件80。与图4所描绘的实施例140一样，钽帽盖层72的外部已经被蚀刻掉了，这样就在读头164的有源区中形成钽帽盖层72。此后在制备了硬偏磁元件88之后，第一薄膜层166沉积在硬偏磁层上，以及在自由层68的无源外部100上。在该优选实施例中，薄膜层166由钌组成，并且具有大约8的厚度。在钌层166的沉积之后，沉积第二薄膜层170。层170最好由诸如NiFe之类的磁性材料组成，其磁厚度大约等于，最好略小于自由层68的磁厚度。在自由层具有大约50的厚度的情况下，层170也可以具有大约50的厚度。因此，应该明白，NiFe层170是通过钌层166，与自由层68的无源外部100反平行耦合的。此后，当硬偏磁层被磁初始化时，由于磁层170与自由层68和位于它们之间的钌层166的反平行耦合，硬偏磁层牵制了自由层无源外部100的磁化。
在本发明的优选GMR读头实施例中，被牵制磁层58可以由三个子层CoFe/Ru/CoFe构成，自由磁层68可以由二个子层CoFe/NiFe构成。与前面的优选实施例110和140一样，磁头160降低了来自自由层68无源外部100的噪声和侧读。因此，可以利用电引线覆盖概念有效地缩短读写磁道宽度W，而且通过电引线端96下面的自由层无源外部100中磁场的反平行耦合，同样可以降低磁噪声和侧读。
图6是本发明的再一个磁头180实施例，适用于含有覆盖型引线的双反平行牵制型GMR磁头，，也适合于用作图1所描绘的磁头20。正如本文所描绘的，双反平行牵制型GMR磁头180包括一个籽晶层48，在籽晶层48上形成反铁磁层54，接着是被牵制磁层58、隔离层64和自由层68。以上面参照图2、3、4、和5所述的读头元件的全宽度制备这些层。此后，还要制备一系列的层，包括第二隔离层184、第二被牵制层188和第二反铁磁层198，接着是钽帽盖层204。在该优选实施例中，第二隔离层184由铜组成，第二被牵制层188由CoFe组成，第二反铁磁层198由PtMn组成。首先，利用层54-68将层184、188、198和204定形蚀刻成读头层84的全宽度。然后，将硬偏磁元件层88制备成厚达自由层68的厚度。此后，将上层184-204定形蚀刻成有源读头元件宽度W。接着，象对图5所描绘的和上面所述的实施例160所做的那样，将钌薄膜层210沉积在硬偏磁层88和自由层68上，将磁层218沉积在钌层210上，钌层210基本上与图5所描绘的和上面所述的磁层170相同。此后，电引线94沉积在磁层218的上面，至少具有上层184-204的厚度。本领域的普通技术人员将会明白，磁头180将具有提高了的双牵制层GMR头信号读写特性。另外，由于自由层68无源外部100通过钌层210与磁场218的反平行耦合，磁头180还具有噪声和侧读都降低了的特性。
现在可以明白，本发明的主要特征在于位于覆盖型电引线端96下面的自由层68无源外部100的牵制。因此，本发明能够用于包括各种数量和类型的薄膜层的、各种类型和结构的GMR读头，以提高引线覆盖型结构的读头特性。因此，虽然本发明是通过针对某些优选实施例进行了图示和描述，但应该明白，本领域的普通技术人员会毫无疑问地对本发明作出各种改变和修正，而这些改变和修正仍然在本发明的精神实质和范围之内。因此，本发明的意图是用下面的权利要求书来涵盖所有这样的改变和修正。
权利要求
1.一种具有电引线覆盖型读头结构的磁头，包括自由磁层，包括无源区，该无源区位于读头的电引线被覆盖部分的下面；和磁薄膜层，位于所述自由磁层的所述无源区与所述电引线的所述被覆盖部分之间。
2.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，所述磁薄膜层位于所述磁头的一个帽盖层的上面，所述帽盖层位于所述自由磁层的所述无源区的上面。
3.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，所述磁薄膜层位于所述自由磁层的所述无源区的上面。
4.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，一个钌薄膜层位于所述自由磁层的所述无源区的上面，一个磁薄膜层位于所述钌薄膜层的上面。
5.根据权利要求2所述的磁头，其特征在于，在所述自由磁层的端部上制备有一个硬偏磁元件，所述磁薄膜层被制备在所述硬偏磁元件的上面。
6.根据权利要求3所述的磁头，其特征在于，在所述自由磁层的端部上制备有一个硬偏磁元件，所述磁薄膜层被制备在所述硬偏磁元件的上面。
7.根据权利要求4所述的磁头，其特征在于，在所述自由磁层的端部上制备有一个硬偏磁元件，所述钌层被制备在所述硬偏磁元件的上面。
8.根据权利要求2所述的磁头，其特征在于，所述磁层由NiFe组成，并且厚度大约等于所述自由磁层的厚度。
9.根据权利要求3所述的磁头，其特征在于，所述磁层由NiFe组成，并且厚度大约等于所述自由磁层的厚度。
10.根据权利要求4所述的磁头，其特征在于，所述磁层由NiFe组成，并且厚度大约等于所述自由磁层的厚度。
11.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，所述读头包括第一被磁牵制层、位于所述第一被磁牵制层上面的第一隔离层、位于所述第一隔离层上面的所述自由磁层、位于所述自由磁层上面的第二隔离层、和位于所述第二隔离层上面的第二被磁牵制层。
12.根据权利要求4所述的磁头，其特征在于，所述读头包括第一被磁牵制层、位于所述第一被磁牵制层上面的第一隔离层、位于所述第一隔离层上面的所述自由磁层、位于所述自由磁层上面的第二隔离层、和位于所述第二隔离层上面的第二被磁牵制层。
13.一种硬盘驱动器，包括具有电引线覆盖型读头结构的磁头，该硬盘驱动器包括自由磁层，包括无源区，该无源区位于读头的电引线被覆盖部分的下面；和磁薄膜层，位于所述自由磁层的所述无源区与所述电引线的所述被覆盖部分之间。
14.根据权利要求13所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述磁薄膜层位于所述磁头的一个帽盖层的上面，所述帽盖层位于所述自由磁层的所述无源区的上面。
15.根据权利要求13所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述磁薄膜层位于所述自由磁层的所述无源区的上面。
16.根据权利要求13所述的硬盘驱动器，其特征在于，一个钌薄膜层位于所述自由磁层的所述无源区的上面，一个磁薄膜层位于所述钌薄膜层的上面。
17.根据权利要求14所述的硬盘驱动器，其特征在于，在所述自由磁层的端部上制备有一个硬偏磁元件，所述磁薄膜层被制备在所述硬偏磁元件的上面。
18.根据权利要求15所述的硬盘驱动器，其特征在于，在所述自由磁层的端部上制备有一个硬偏磁元件，所述磁薄膜层被制备在所述硬偏磁元件的上面。
19.根据权利要求16所述的硬盘驱动器，其特征在于，在所述自由磁层的端部上制备有一个硬偏磁元件，所述钌层被制备在所述硬偏磁元件的上面。
20.根据权利要求14所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述磁层由NiFe组成，并且厚度大约等于所述自由磁层的厚度。
21.根据权利要求15所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述磁层由NiFe组成，并且厚度大约等于所述自由磁层的厚度。
22.根据权利要求16所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述磁层由NiFe组成，并且厚度大约等于所述自由磁层的厚度。
23.根据权利要求13所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述读头包括第一被磁牵制层、位于所述第一被磁牵制层上面的第一隔离层、位于所述第一隔离层上面的所述自由磁层、位于所述自由磁层上面的第二隔离层、和位于所述第二隔离层上面的第二被磁牵制层。
24.根据权利要求16所述的硬盘驱动器，其特征在于，所述读头包括第一被磁牵制层、位于所述第一被磁牵制层上面的第一隔离层、位于所述第一隔离层上面的所述自由磁层、位于所述自由磁层上面的第二隔离层、和位于所述第二隔离层上面的第二被磁牵制层。
全文摘要
本发明提供了一种用于硬盘驱动器的、包括引线覆盖型读头部件的改进磁头,在这种引线覆盖型读头部件中,自由磁层区的无源区磁场受到牵制。在本发明的一个实施例中,诸如硬偏磁层等由磁性材料构成的附加薄膜层沉积GMR磁头中位于覆盖型电引线下面无源区中的自由层上面。当硬偏磁层被磁初始化时,在新薄膜层中建立起来的磁场起到牵制自由层无源区中的磁场的作用。因为自由层无源区被磁牵制住并因而不受来自相邻数据磁道的侧读磁场的影响,所以读头的工作特性提高了,从而,降低了噪声和侧读效应,提高了读头的性能。
文档编号G01R33/09GK1354457SQ0113719
公开日2002年6月19日 申请日期2001年10月24日 优先权日2000年11月20日
发明者哈达耶尔·S·吉尔 申请人:国际商业机器公司