专利名称：具有覆盖的结合引线和屏蔽件的磁致电阻传感器的制作方法
具有覆盖的结合引线和屏蔽件的磁致电阻传感器本发明总体上涉及用于硬盘驱动器的磁头的读出头部分，更具体而言， 涉及引线覆盖读出头，其中电引线和第二磁屏蔽件结合。
背景技术：
可以通过提高磁硬盘的数据存储面密度实现硬盘驱动器的性能的提高。 可以降低写入数据的磁道宽度，从而在磁盘的每英寸内写入更多的磁道，由此实现这一目的。要想从具有降低的磁道宽度的磁盘读取数据，必须开发出 具有充分窄的读取宽度的读出头，从而能够准确地读取窄数据磁道，并且在 读取窄数据磁道时充分消除来自相邻数据磁道的不利的磁场千扰。标准的现有技术读出头元件包括多个所淀积和制作的用于制造GMR读 出头的薄膜层，这对于本领域技术人员而言是公知的'。值得注意的是，在构 成GMR读出头传感器的薄膜层的宽度降至某些值之下时，将明显损害所述 层的磁特性。为了克服这一问题，开发出了这样的GMR读出头，其中，所 述薄膜层具有足够的宽度，并在所述薄膜层的部分顶部上覆盖电引线。这一 引线覆盖结构的作用在于产生一个有源(active)读出头传感器区域，其具 有小于所淀积的传感器层的整个宽度的读取宽度，从而能够保持薄膜层的磁 特性。因此，在现有技术的引线覆盖GMR读出头中，传感器的有源磁层部 分存在于电引线的内端(inner ends )之间。还可以通过提高磁盘的数据磁道上每英寸的位数实现磁盘数据存储面 密度的提高，而这一手段是通过降低数据位在磁道内的尺寸实现的。要想读 取此类尺寸降低的数据位，必须减小读传感器的读取间隙，其中，将所述读 取间隙定义为在所述传感器层的上面和下面制作的磁屏蔽件之间的距离。因此，要想改善这样的引线覆盖读出头的性能特性，希望降低所覆盖的 引线的内端之间的读取宽度并减小磁屏蔽件之间的读取间隙。本发明解决了 这些问题。发明内容本发明是一种改进的用于硬盘驱动器的包括引线覆盖读出头的磁头，其 中，减小了读取宽度和读取间隙。通过在制作所覆盖的电引线之前制作薄读 取宽度绝缘构件降低了对应于所覆盖的电引线的内端之间的距离的读取宽度。通过由诸如NiFe的导电磁材料制作覆盖电引线减小了读取间隙，由此 还能够使所述覆盖电引线起到磁屏蔽件作用。因此，与现有技术相比减小了 作为第 一和第二磁屏蔽件之间的距离的读取间隙。本发明的磁头的优点在于，其包括具有降低的读取宽度的读出头。 本发明的磁头的另 一优点在于，其包括具有减小的读取间隙的读出头。 本发明的磁头的另 一优点在于，其包括具有结合的电引线和磁屏蔽件的 读出头。本发明的磁头的另 一优点在于，其包括具有减少的噪声和侧读取(side reading)问题的读出头。本发明硬盘驱动器的优点在于，其包括的本发明的磁头，包括具有降低 的读取宽度的读出头。本发明硬盘驱动器的另一优点在于，其包括的本发明的磁头，包括具有 减小的读取间隙的读出头。本发明的硬盘驱动器的另一优点在于，其包括的本发明的磁头，包括具 有结合的电引线和磁屏蔽件的读出头。本发明的硬盘驱动器的另一优点在于，其包括的本发明的磁头，包括具 有减少的噪声和侧读取问题的读出头。本发明的用于制作磁头的方法的优点在于，其包括具有结合的电引线和 磁屏蔽件的读出头，由此减少了所需的制作步骤。对于本领域技术人员而言，在阅读了下述参考附图的详细说明后，本发 明的这些和其他特征和优点无疑将变得显而易见。
图1是示出了具有本发明的磁头的硬盘驱动器的顶视平面图；图2是现有技术的磁头的引线覆盖读出头部分的侧视图；图3是本发明的磁头的引线覆盖读出头部分的第 一 实施例的侧视图；图4-8是本发明的磁头的引线覆盖读出头部分的制作步骤的侧视图；图9是本发明的磁头的引线覆盖读出头部分的备选实施例的侧视图；以及图10是本发明的磁头的51线覆盖读出头部分的另 一 实施例的侧视图。
具体实施方式
图1是示出了包括本发明的磁头的硬盘驱动器的主要部件的顶视平面 图。硬盘驱动器10包括以可旋转的方式安装在机动主轴14上的磁介质硬盘 12。将致动臂16通过枢轴安装在硬盘驱动器10内，其中，在致动臂16的 远端22上设置本发明的磁头20。典型的硬盘驱动器10可以包括以可旋转的 方式安装在主轴14上的多个磁盘12以及多个致动臂16,磁头20安装在每 个致动器臂的远端22上。如本领域技术人员所公知的，在硬盘驱动器10工 作时，硬盘12在主轴14上旋转，磁头20起着气垫滑块的作用，其适于在 旋转磁盘的表面上飞行。所述滑块包括在其上制作形成磁头的各种层和结构 的衬底基座。在晶片衬底上制作大量的这样的头，接下来将其切割成分立的 万兹头20。一种提高硬盘12的数据存储面密度的方法是使写在硬盘上的数据磁道 的磁道宽度变窄，从而能够在磁盘的每英寸内写入更多的磁道。要想在更窄 的磁道内写入数据，必须开发出具有更窄的写入磁道宽度的磁头的写入头部 件。相应地，还必须开发出此类磁头20的具有缩小的有源读取宽度的读出 头部件，从而将能够读取窄数据磁道，并使来自相邻数据磁道的侧读取降至 最低。但是，如本领域技术人员所知，存在与形成GMR读出头的读出头有 源部件的薄膜层的宽度有关的性能限制。也就是说，当传感器层的宽度降至 某些值以下时，读出头的薄膜传感器层的所需磁特性将受到不利影响。 一种 尝试克服这一限制的现有技术是图2所示的引线覆盖读出头构造，下面将对 其予以说明。图2是现有技术的磁头40的电引线覆盖GMR读出头36部分的侧视截 面图。如图所示，现有技术引线覆盖读出头36 —般包括其上形成磁头的衬 底基座42,其由诸如氧化铝钛碳化物的晶片材料构成。在淀积于衬底上的下 层43上制作第一磁屏蔽件44，在磁屏蔽件44上制作通常由氧化铝构成的绝 缘层46。在绝缘层46上依次淀积一系列薄膜传感器层。制作此类GRM读 出头的各种薄膜传感器层是现有技术中已知的，出于本发明的目的，所述层通常包括反铁磁层54、淀积于反铁磁层54上的被钉扎磁层58、淀积于被钉 扎磁层58上的间隔层64、淀积于间隔层64上的自由磁层68和淀积于自由 磁层.68上的帽盖层72。通常，反铁石兹层54可以由PtMn构成，所述被钉扎 磁层58可以由CoFe构成，所述间隔层64可以由Cu构成，所述自由磁层 68可以由CoFe构成，所述帽盖层72可以由Ta构成。读出头传感器层54-72的淀积之后，执行图案化蚀刻工艺，从而仅保留 传感器层54-72的中央区域80。此后，沿中央传感器区域80的侧面在侧面 区域内淀积电绝缘的薄层84，在中央传感器区域80的每一侧的绝缘层84 上淀积硬偏置元件88。硬偏置元件88的淀积之后，在硬偏置元件88的顶部 制作电引线元件94。如图2所示，使引线94的内端96覆盖在中央读出头传 碌器区域80的层54-72的外侧部分100的顶部。传感器层80的中央部分102 不被引线94的内端96覆盖。在电引线94和帽盖层72的顶部制作第二绝缘 层104,继之以第二磁屏蔽件108的制作，此后制作本领域技术人员公知的 其他部件112 (未详细示出)，最后得到了完整的磁头。图2所示的现有技术引线覆盖GMR读出头36的显著特征在于，中央传 感器区域80的基本界定读出头36的读取宽度W的部分是设置于电引线94 的内端96之间的中央传感器区域80的中央部分102。也就是说，由于电流 流经电引线94之间的读出头传感器层，因此所述传感器层的有源部分通常 包括处于电引线94的内端96之间的读取宽度。设置于电引线94的覆盖内 端96之下的读出头层的外侧部分100通常是无源的，因为电引线94之间的 明显的电流并不流经所述部分。现有技术中的磁头的读取间隙被定义为第一和第二磁屏蔽件44和108 之间的距离。由图2可见，这一读取l，隙包括第一绝缘间隙层、传感器层层 和第二绝缘间隙层的厚度。在根据制造窄读取宽度所需要的将覆盖电引线的内端布置为相互接近时，第二间隙层的厚度通常必须接近电引线的厚度，以 避免与第二磁屏蔽件的短路。对应于更高的数据密度盘，必须在不增强信号噪声和来自相邻数据磁道 的侧读取效应的情况下降低磁头的读取宽度。而且，希望能够减小读取间隙， 从而可以准确地读取更高密度的数据磁道，但不增加来自数据磁道上的与正 在读取的数据位相邻设置的磁道内数据位的信号噪声。图3示出了本发明的第一磁头实施例110，具有本发明的引线覆盖读出头120，适于用作图1所示的磁盘驱动器10的磁头20。为了便于理解，采 用相同的附图标记表示本发明和现有技术中的类似结构。如图3所示，读出 头120包括GMR读出头薄膜传感器元件80，以及绝缘层84和硬偏置元件 88。读出头120的显著特征在于设置于两个覆盖电引线134和138之间的、 处于中央的、独立的读取宽度电绝缘构件128的制作，其中，所述绝缘构件 128被设置于薄膜传感器元件80上的中央位置。读出头120的第二个显著特 征在于，引线134和138由诸如NiFe的磁屏蔽件材料制作，并且优选但不 限于由坡莫合金(80/20NiFe)制作。在电引线134、 138的上表面142上以 及电绝缘体128的上表面144上制作电绝缘层140。与图2所示并且在上文予以说明的现有技术引线覆盖读出头传感器一 样，电流146将流经电引线134，由于电绝缘构件128而经过传感器层80， 并通过另一电引线138。结果，读出头120的有效读取宽度W通常近似等于 电绝缘构件128的宽度S，加上取决于传感器层和引线的相对电阻的在电绝 缘构件128的每侧的一定的额外特征宽度。因此，绝缘构件128的宽度S的 受控制作，尤其是宽度S的降低导致了读出头120的读取宽度W的降低， 从而得到了适于读取更高密度的数据磁盘的窄磁道宽度的磁头110。读出头120的另一个显著的特征在于，电引线134、 138还起着第二磁 屏蔽件的作用，因为其由诸如NiFe的磁屏蔽件材料构成。显然，在读出头 120的第二磁屏蔽件134、 138与传感器层58-72之间不存在对应于图2所示 的现有技术磁头的第二绝缘层104的绝缘层。结果，与现有技术相比，降低 了第一磁屏蔽件44和第二磁屏蔽件(电引线134、 138)之间的读取间隙距 离，因为不需要在两个磁屏蔽件44和134、 138之间制作第二绝缘层104(参 考图2)。读取间隙的降低提高了读出头120的磁道内读取灵敏度。就这一点 而言，读出头120还适于更高密度的磁盘，该^t盘具有增加的每英寸数据磁 道位密度。接下来将借助图4-8描述本发明的读出头120的制作方法。图4示出了用于说明本发明的制作方法的起始点。如图所示，已经在磁 头衬底42上制作了下层43、第一磁屏蔽件44和第一绝缘层46。此后，已 经淀积了包括GMR传感器层54-72的各个层，并对其构图，以建立中央传 感器层结构80。此后，沿中央传感器80的侧面淀积由诸如氧化铝的电绝缘 材料构成的薄层84,并在绝缘层84上制作硬偏置元件88。优选但不限于采 用原子层淀积(ALD)法制作薄绝缘层84,这是本领域技术人员公知的。因此，应当理解，读出头制作的这一阶段与图2所示的基本相同，本领域技 术人员能够充分理解。此后，如图5所示，在中央传感器80上制作读取宽度电绝缘构件128。 希望将绝缘构件128制作在处于硬偏置元件88之间的中央位置，并且绝缘 构件128的高度(将其称为带高度(未示出))至少延伸至传感器元件80的 带高度(strip height),这一点是本领域技术人员所理解的。还希望绝缘体构件 128的宽度S是可控的窄宽度，因为磁头的读取宽度W主要地、尽管不是全 部地由绝缘体构件128的宽度S决定。可以利用本领域技术人员已知的各种制作方法制作薄绝缘构件128。例 如， 一种此类的绝缘构件制作方法包括在预期的绝缘构件128的位置处制作 垂直光致抗蚀剂壁。此后，利用诸如ALD的淀积工艺，在水平表面和垂直 光致抗蚀剂壁上淀积一层绝缘构件材料。之后，采用反应离子蚀刻(RIE) 工艺去除绝缘层材料；但是，由于RIE工艺的非常强的方向性，只从水平表 面上去除了绝缘材料，而淀积在光致抗蚀剂的垂直壁上的绝缘材料却保留了 下来。此后，在去除光致抗蚀剂的同时，保留了薄的、垂直的绝缘构件128, 其宽度S近似等于ALD淀积层的厚度。采用这种制作方法制作了由诸如氧 化铝的材料构成的高的高宽比的电绝缘构件128,可以将宽度S控制到低达 l-40nm的尺寸，其中，由于电子的电隧穿通过lnm左右或更低的薄膜氧化 铝层是不利的，因此lnm近似为最小的预期宽度，本领域技术人员对此公知。此后，如图6所示，在所述器件上按照适当的图案淀积电引线材料130， 从而在绝缘构件128的侧表面154处淀积电引线材料130。如上所述，所述 电引线由诸如NiFe的磁性材料构成，可以按照适当的电引线图案对其进行 溅射淀积或电镀。如图6所示，在溅射淀积电引线材料时，将在电绝缘构件 128上淀积一些电引线材料160。此后，如图7所示，在淀积电引线材料130之后，进行化学机械抛光 (CMP)步骤，以去除额外的电引线材料160,并形成引线的顶表面142以 及暴露电绝缘构件128的顶表面144。重要的是暴露电绝缘构件128的顶表 面144,从而通过绝缘构件128防止电引线134、 138之间的可能发生的电短 路，由此使引线之间的检测电流通过中央传感器80。如图8所示，在制作引线134、 138之后，接着跨越电引线的顶表面142 和电绝缘构件128的顶表面144淀积诸如氧化铝的电绝缘材料164,从而釆用绝缘材料164覆盖电引线134和138，以防止电短路。由磁性材料构成的 电引线134、 138还起着读出头120的第二磁屏蔽件的作用，并且能够避免 来自相邻数据磁道的不利侧读取和噪声。之后，在接下来的多个公知步骤中， 在绝缘层164上制作诸如写入头部件的其他磁头部件166(未详细示出)，从 而最终形成完整的磁头110。或者，如图9所示，可以在绝缘材料层164上淀积诸如NiFe的第二层 磁性材料168,从而为读出头传感器提供更为鲁棒(robust)的磁屏蔽件，由此 形成了备选读出头实施例170。但是，通过由》兹材料构成的电引线134、 138 (第二磁屏蔽件)提供了实质上控制读取间隙距离的主磁屏蔽。图10示出了本发明的备选读出头实施例180,其具有很多与图3和图8 中所示的读出头120类似的结构，为了便于理解，采用相同的附图标记表示 这样的类似结构元件。如图IO所示，磁头180中的显著差异在于，电引线 的外侧部分184由诸如Rh的比NiFe具有更高的导电性的非磁的导体形成。 在图7所示的CMP步骤之后，在NiFe磁电引线134、 138上制作电引线的 外侧部分184。由非磁的电导体构成的这种外侧电引线184能够降低在磁头 的整个电引线结构均由磁材料构成的情况下可能产生的不利信号噪声。与前 面的读出头实施例120—样，读出头180实现了降低的噪声和减小的侧读取。因此，应当理解，利用本发明的电引线覆盖制作法，能够将本发明的磁 头的宽度W有效地降低至近似于绝缘构件128的宽度S，加上取决于传感器 层和引线的相对电阻的在绝缘构件128的每侧的一定的额外特征宽度。同样 地，能够通过由诸如NiFe的磁性材料制作覆盖引线，可降低不利的磁噪声 和侧读取。这将磁屏蔽件设置于更加接近传感器层80,还减小了读出头的读 取间隙。本发明的显著特征在于降低的读取宽度和减小的读出头的读取间隙，由 此得到了降低的信号噪声。采用本发明的磁头的读出头传感器可以有效地读 取更高密度的数据磁盘。本发明被设计为应用于具有各种类型和构造的 GRM读出头，所述读出头包括各种数量和类型的薄膜层，从而为引线覆盖 构造提供改善的读出头特性。因此，尽管已经参考某些优选实施例对本发明 进行了图示和文字说明，但是应当理解，本领域技术人员无疑可以对其做出 一定的修改和变型，而所述的修改和变型仍然包含本发明的实质精神和范 围。因此，旨在使权利要求覆盖所有的此类修改和变型。
权利要求
1、一种磁头，包括第一磁屏蔽件；设置于所述第一磁屏蔽件上的第一绝缘层；设置于所述第一绝缘层上的多个传感器层；设置于所述传感器层上的读取宽度绝缘构件；设置于所述传感器层上的两条电引线，其中，一条所述电引线设置在所述读取宽度绝缘构件的第一侧，第二条所述电引线设置在所述读取宽度绝缘构件的另一侧；设置在所述电引线和所述读取宽度绝缘构件上的第二绝缘层。
2、 根据权利要求1所述的磁头，其中，所述读取宽度绝缘构件以大约 lnm到大约40nm的宽度形成。
3、 根据权利要求1所述的磁头，其中，所述电引线由磁性材料构成。
4、 根据权利要求3所述的磁头，其中，所述磁性材料为NiFe。
5、 根据权利要求1所述的磁头，其中，所述电引线包括由磁性材料构 成的内侧部分和由非》兹材料构成的外侧部分。
6、 根据权利要求3所述的磁头，其包括设置在所述第二绝缘层上的另 一磁屏蔽件。
7、 一种石兹头，包4舌 第一磁屏蔽件；设置于所述第 一磁屏蔽件上的第 一绝缘层； 设置于所述第一绝缘层上的多个传感器层； 设置在所述传感器层上的第二磁屏蔽件。
8、 根据权利要求7所述的磁头，其中，所述第二磁屏蔽件电连接到所 述磁头的电传感器电路。
9、 根据权利要求7所述的磁头，其中，所述第二磁屏蔽件由两个导电 构件构成，并且读取宽度绝缘构件设置在所述传感器层上并处于所述两个导 电构4牛之间。
10、 根据权利要求9所述的磁头，其中，第二绝缘层设置在所述两个导 电构件上和所述读取宽度绝缘构件上。
11、 根据权利要求10所述的磁头，其中，另一磁屏蔽件设置在所述传 感器绝缘层上。
12、 一种包括磁头的硬盘驱动器，所述^f兹头包括 第一石兹屏蔽件；设置于所述第一磁屏蔽件上的第一绝缘层； 设置于所述第一绝缘层上的多个传感器层； 设置于所述传感器层上的读取宽度绝缘构件；设置于所述传感器层上的两条电引线，其中， 一条所述电引线设置在所 述读取宽度绝缘构件的第一侧，第二条所述电引线设置在所述读取宽度绝缘 构件的另一侧； 、设置在所述电引线和所述读取宽度绝缘构件上的第二绝缘层。
13、 根据权利要求12所述的硬盘驱动器，其中，所述读取宽度绝缘构 件以大约lnm到大约40nm的宽度形成。
14、 根据权利要求12所述的硬盘驱动器，其中，所述电引线由磁性材 料构成。
15、 根据权利要求14所述的硬盘驱动器，其中，所述磁性材料为NiFe。
16、 根据权利要求12所述的硬盘驱动器，其中，所述电引线包括由磁 性材料构成的内侧部分和由非磁材料构成的外侧部分。
17、 根据权利要求14所述的硬盘驱动器，其包括设置在所述第二绝缘 层上的另一磁屏蔽件。
18、 一种包括磁头的硬盘驱动器，所述/f兹头包括 第一磁屏蔽件；设置于所述第 一磁屏蔽件上的第 一绝缘层； 设置于所述第一绝缘层上的多个传感器层； 设置在所述传感器层上的第二磁屏蔽件。
19、 根据权利要求18所述的硬盘驱动器，其中，所述第二磁屏蔽件电 连接到所述磁头的电传感器电路。
20、 根据权利要求18所述的硬盘驱动器，其中，所述第二磁屏蔽件由 两个导电构件构成，并且读取宽度绝缘构件设置在所述传感器层上且处于所 述两个导电构件之间。
21、 根据权利要求20所述的硬盘驱动器，其中，所述第二绝缘层设置在所述两个导电构件上和所述读取宽度绝缘构件上。
22、 根据权利要求21所述的硬盘驱动器，其中，另一磁屏蔽件设置在所述第二绝缘层上。
23、 一种制作磁头的方法，包括 在晶片衬底上制作第 一磁屏蔽件； 在所述第一磁屏蔽件上制作第一绝缘层； 在所述第一绝缘层上制作多个传感器层； 在所述传感器层上制作读取宽度绝缘构件； 在所述传感器层上和所述读取宽度绝缘构件上淀积电引线材料；面；在所述电引线上和所述读取宽度绝缘构件的上表面上淀积第二绝缘层。
24、 根据权利要求23所述的制作磁头的方法，其中，所述电引线由磁 性材料构成。
25、 根据权利要求24所述的制作磁头的方法，其中，在所述第二绝缘 层上制作另一磁屏蔽件。
26、 根据权利要求23所述的制作磁头的方法，其中，通过由磁性材料 制作所述电引线的内侧部分且由非磁材料制作所述电引线的外侧部分制作 所述电引线。
全文摘要
本发明涉及一种具有覆盖的结合引线和屏蔽件的磁致电阻传感器以及改进的用于硬盘驱动器的包括引线覆盖读出头的磁头，其中，减小了读取宽度和读取间隙。通过在制作所覆盖的电引线之前制作薄读取宽度绝缘构件降低了对应于所覆盖的电引线的内端之间的距离的读取宽度。通过由诸如NiFe的导电的磁材料制作覆盖电引线减小了读取间隙，由此还能够使所述覆盖电引线起到磁屏蔽件作用。因此，与现有技术相比减小了作为第一和第二磁屏蔽件之间的距离的读取间隙，减小的幅度为电引线的厚度和形成于所述电引线和第二磁屏蔽件之间的现有技术第二绝缘层的厚度。
文档编号G11B5/127GK101246691SQ200710199850
公开日2008年8月20日 申请日期2007年12月14日 优先权日2006年12月14日
发明者何国山, 戴维·J·西格尔, 曾庆骅, 李显邦 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司