[发明专利]使用层叠掩模制造用于垂直写极的环绕屏蔽件的方法

说明书

技术领域

本发明涉及垂直磁记录，更特别地，涉及新颖的尾磁屏蔽件(trailingmagnetic shield)设计以及制造这样的屏蔽件设计的方法。

背景技术

计算机长期存储器的核心是称为磁盘驱动器的组件。磁盘驱动器包括旋转磁盘、通过悬臂被悬置地与旋转磁盘的表面相邻的写和读头、以及转动悬臂从而将读和写头置于旋转盘上选定环形道(track)之上的致动器。读和写头直接位于具有气垫面(ABS)的滑块上。悬臂偏置滑块朝向盘的表面，当盘旋转时，邻近盘的空气与盘表面一起移动。滑块在该移动空气的垫上飞行于盘表面之上。当滑块骑在气垫上时，采用写和读头来写磁转变到旋转盘且从旋转盘读取磁转变。读和写头连接到根据计算机程序运行的处理电路以实现写和读功能。

写头传统上包括嵌在第一、第二和第三绝缘层(绝缘堆叠)中的线圈层，绝缘堆叠夹在第一和第二极片层(pole piece layer)之间。在写头的气垫面(ABS)处间隙(gap)通过间隙层形成在第一和第二极片层之间，极片层在背间隙(back gap)处连接。传导到线圈层的电流在极片中感应磁通，其导致磁场在ABS处在写间隙弥散出来，用于在移动介质上在道中写上述磁转变，例如在上述旋转盘上在环形道中。

在近来的读头设计中，自旋阀传感器，也称为巨磁致电阻(GMR)传感器，已经被用于检测来自旋转磁盘的磁场。该传感器包括下文中称为间隔层(spacer layer)的非磁导电层，其被夹在下文中称为被钉扎层和自由层的第一和第二铁磁层之间。第一和第二引线(lead)连接到自旋阀传感器以传导通过那里的检测电流。被钉扎层的磁化被钉扎为垂直于气垫面(ABS)，自由层的磁矩平行于ABS但可以响应于外磁场自由旋转。被钉扎层的磁化通常通过与反铁磁层的交换耦合而被钉扎。

间隔层的厚度被选择为小于通过传感器的传导电子的平均自由程。采用此设置，部分传导电子被间隔层与被钉扎层和自由层每个的界面所散射。当被钉扎层和自由层的磁化彼此平行时，散射最小，当被钉扎层和自由层的磁化反平行时，散射最大。散射的变化与cosθ成比例地改变自旋阀传感器的电阻，其中θ是被钉扎层与自由层的磁化之间的角度。在读模式中，自旋阀传感器的电阻与来自旋转盘的磁场的大小成比例地改变。当检测电流传导通过自旋阀传感器时，电阻变化导致电势变化，其被检测到并作为重放信号(playback signal)处理。

当自旋阀传感器采用单被钉扎层时其被称为简单自旋阀。当自旋阀采用反平行(AP)被钉扎层时其被称为AP被钉扎自旋阀。AP自旋阀包括由薄的非磁耦合层例如Ru分隔开的第一和第二磁层。选择间隔层的厚度从而反平行耦合被钉扎层的铁磁层的磁化。根据钉扎层在顶部(在自由层之后形成)还是在底部(在自由层之前)，自旋阀还被称为顶型或底型自旋阀。

自旋阀传感器位于第一和第二非磁电绝缘读间隙层之间，第一和第二读间隙层位于铁磁的第一和第二屏蔽层之间。在合并式(merged)磁头中，单个铁磁层作为读头的第二屏蔽层且作为写头的第一极片层。在背负式(piggyback)头中，第二屏蔽层和第一极片层是分开的层。

被钉扎层的磁化通常通过将铁磁层之一(AP1)与反铁磁材料例如PtMn的层交换耦合来被固定。虽然反铁磁(AFM)材料例如PtMn本身自然地没有磁化，但是当与磁材料交换耦合时，它可以强烈地钉扎铁磁层的磁化。

为了满足日益增长的对改善的数据速率和数据容量的需求，研究者近来已经将他们的努力集中到垂直记录系统的开发。传统纵向记录系统，例如包括上述写头的系统，存储数据为沿磁盘表面平面中的道纵向取向的磁位。该纵向数据位通过形成在由写间隙分隔开的磁极对之间的弥散场(fringingfield)记录。

相反，垂直记录系统记录数据为垂直于磁盘的平面取向的磁化。该磁盘具有由薄的硬磁顶层覆盖的软磁衬层。垂直写头具有横截面很小的写极和横截面大得多的返回极。强的、高度集中的磁场沿垂直于磁盘表面的方向从该写极发出，磁化该硬磁顶层。所得磁通然后通过软磁衬层行进，返回到返回极，在返回极处其充分散开且是微弱的从而当其在回到返回极的途中经过硬磁顶层时将不擦除由写极记录的信号。