用于垂直磁記錄寫入器的梯度寫入間隙的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及用于垂直磁記錄寫入器的梯度寫入間隙。本發(fā)明提供一種用于硬盤驅(qū)動(dòng)器的磁寫入器極。所述磁寫入器極包括由非磁性層形成的第一斜面，所述第一斜面以第一角度形成并且延伸到第一喉部高度。所述磁寫入器極進(jìn)一步包括由所述非磁性層形成的第二斜面，其以大于所述第一角度的第二角度從所述第一斜面向遠(yuǎn)端延伸并且延伸到第二喉部高度。所述磁寫入器極進(jìn)一步包括由所述非磁性層形成的第三斜面，其以大于所述第二角度的第三角度從所述第二斜面向遠(yuǎn)端延伸。
【專利說明】用于垂直磁記錄寫入器的梯度寫入間隙
[0001] 相關(guān)申請(qǐng)案的交叉引用
[0002] 本申請(qǐng)要求2013年8月15日提交的美國臨時(shí)申請(qǐng)序列號(hào)61/866, 137的權(quán)益，其 全部內(nèi)容通過引用并入本文,如同完全在本文中闡述一樣。

【背景技術(shù)】
[0003] 磁盤驅(qū)動(dòng)器通常使用駐留在滑動(dòng)塊上的磁頭從磁性介質(zhì)中讀取以及寫入磁性介 質(zhì)。在讀取以及寫入操作期間，駐留在磁頭中的讀取和寫入轉(zhuǎn)換器以小的受控間距在磁性 介質(zhì)（磁盤）上方飛越。由于磁盤以高速旋轉(zhuǎn)，空氣軸承在磁頭與磁盤之間形成，所述空氣 軸承提供受控磁頭到磁盤間距。從寫入轉(zhuǎn)換器磁極尖端發(fā)出的磁場切換磁性介質(zhì)的磁化， 艮P，寫入到介質(zhì)中。
[0004] 圖1示出用于數(shù)據(jù)存儲(chǔ)的常規(guī)磁盤驅(qū)動(dòng)器10。附圖未按比例繪制并且為了清楚起 見僅描繪了某些結(jié)構(gòu)。磁盤介質(zhì)50附接到主軸馬達(dá)以及轂20上。主軸馬達(dá)以及轂20以 箭頭55所示的方向旋轉(zhuǎn)介質(zhì)50。磁頭堆組件（HSA)60包括致動(dòng)器臂70上的磁記錄頭30， 并且通過將音圈馬達(dá)（VCM) 25定位在所需數(shù)據(jù)磁道（在此實(shí)例中示為記錄磁道40)上來定 位致動(dòng)器臂70,以便將數(shù)據(jù)寫入到介質(zhì)50上。
[0005] 圖IA示出包括磁頭30以及磁道40的圖1的區(qū)段的放大視圖。將磁記錄轉(zhuǎn)換器 90制造在滑動(dòng)塊80上。滑動(dòng)塊80可以附接到懸架75上并且懸架75可以附接到致動(dòng)器臂 70,如圖2中所示?；瑒?dòng)塊80可以包括讀取轉(zhuǎn)換器93。
[0006] 再次參考圖1A，滑動(dòng)塊80被示出在記錄磁道40上方。介質(zhì)50以及磁道40在滑 動(dòng)塊80下以由箭頭42所示的下行磁道方向移動(dòng)。橫向磁道方向由箭頭41示出。
[0007] 磁記錄轉(zhuǎn)換器90具有前邊緣91以及后邊緣92。在此實(shí)施例中，記錄轉(zhuǎn)換器90的 后邊緣92是磁轉(zhuǎn)換器90的最后部分，當(dāng)介質(zhì)50在滑動(dòng)塊80下以下行磁道方向42移動(dòng)時(shí)， 所述磁轉(zhuǎn)換器寫入到記錄磁道40上。
[0008] 圖2示出圖1中所示的磁盤驅(qū)動(dòng)器10的側(cè)視圖。至少一個(gè)磁盤介質(zhì)50安裝到主 軸馬達(dá)以及轂20上。磁頭磁盤組件60包括承載懸架75以及滑動(dòng)塊80的至少一個(gè)致動(dòng)器 臂70。滑動(dòng)塊80具有面向介質(zhì)50的空氣軸承表面（ABS)。當(dāng)介質(zhì)50在旋轉(zhuǎn)并且致動(dòng)器 臂70定位在介質(zhì)50之上時(shí)，滑動(dòng)塊80通過滑動(dòng)塊ABS與介質(zhì)50的表面之間產(chǎn)生的空氣 動(dòng)力壓力在介質(zhì)50上方滑動(dòng)。
[0009] 圖3示出可以實(shí)施在圖2的滑動(dòng)塊80上的垂直磁記錄（PMR)轉(zhuǎn)換器的主磁極尖 端區(qū)段300的透視圖。主磁極尖端區(qū)段300具有面向ABS的磁極尖端面310。磁極尖端面 310以梯形形狀示出，所述梯形形狀具有后邊緣311、前邊緣312、第一側(cè)壁邊緣313和第二 側(cè)壁邊緣314。第一側(cè)壁340從第一側(cè)壁邊緣313向遠(yuǎn)端延伸，第二側(cè)壁350 (不可見，與第 一側(cè)壁340相對(duì)）從第二側(cè)壁邊緣314向遠(yuǎn)端延伸，后側(cè)壁320從后邊緣311向遠(yuǎn)端延伸， 以及前側(cè)壁330 (不可見，與后側(cè)壁320相對(duì)）從前邊緣312向遠(yuǎn)端延伸。
[0010] 主磁極尖端區(qū)段300以具有比前邊緣312更寬的后邊緣311的在ABS處的梯形形 狀示出。然而，還可以使用其它形狀。在其它實(shí)施例中，例如，側(cè)壁邊緣313和側(cè)壁邊緣314 以及對(duì)應(yīng)的側(cè)壁340和側(cè)壁350可以具有面元或彎曲的形狀；前邊緣312可以是小的，或形 成一個(gè)點(diǎn)；以及不需要梯形形狀，并且可以是矩形或具有側(cè)壁的另一形狀。以直線示出的磁 極表面和邊緣還可以實(shí)施為彎曲的或面元狀的。所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，可以 使用這些形狀、這些形狀的組合或變體，以及其它形狀。
[0011] 圖4圖示了具有面向ABS490的寫入轉(zhuǎn)換器450和讀取傳感器410的PMR讀/寫磁 頭400的側(cè)面截面視圖。讀取傳感器410可以包括第一護(hù)罩411和第二護(hù)罩413以及傳感 器412。寫入轉(zhuǎn)換器450包括護(hù)罩414、主磁極401、協(xié)助磁極（或輔助磁極）401'、線圈440 和線圈440'、前護(hù)罩417以及后護(hù)罩420。主磁極401具有后斜面401a以及前斜面401b。 前非磁性間隙層415將主磁極401與下方的結(jié)構(gòu)分離，并且后非磁性間隙層405將主磁極 401與上方的結(jié)構(gòu)分離。后非磁性間隙層405也稱為"寫入間隙"。非磁性間隔物406可以 被包括在后斜面401a的一部分上以提供主磁極401與上方磁性結(jié)構(gòu)之間的磁性分離。非 磁性間隔物層402被示出在主磁極401的非傾斜區(qū)段上；然而，該非磁性間隔物層402可以 在遠(yuǎn)離ABS490的任何點(diǎn)處開始提供在主磁極401上方，包括在斜面401a上。后晶種層407 覆蓋后非磁性間隙層405以及間隔物406。在前非磁性間隙層415與前護(hù)罩417之間提供 前晶種層416。
[0012] 從寫入間隙中發(fā)出的磁場切換磁性介質(zhì)的磁化，即，寫入到介質(zhì)中。在其它因素 中，較小且受到更嚴(yán)格控制的磁寫入場將允許更多的數(shù)據(jù)寫入在同一空間中，從而增加了 面積密度。因此，寫入間隙特征在寫入器性能中起到重要作用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0013] 附圖僅出于說明的目的提供并且僅描繪典型的或示例性實(shí)施方案。提供這些附圖 以便于讀者的理解并且不被認(rèn)為是本發(fā)明的廣度、范圍或適用性的限制。為了圖示的清楚 性以及簡易性，這些附圖不必按比例繪制。
[0014] 圖1和IA示出常規(guī)硬盤驅(qū)動(dòng)器的俯視圖。
[0015] 圖2示出常規(guī)硬盤驅(qū)動(dòng)器的側(cè)視圖。
[0016] 圖3提供了垂直磁記錄（PMR)轉(zhuǎn)換器的主磁極尖端區(qū)段的透視圖。
[0017] 圖4提供了PMR讀/寫磁頭的側(cè)面截面視圖。
[0018] 圖5A提供了具有恒定寬度寫入間隙的PMR寫入器結(jié)構(gòu)的特寫側(cè)面截面視圖。
[0019] 圖5B提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的具有梯度寫入間隙的PMR寫入器的特寫 側(cè)面截面視圖。
[0020] 圖6A和6B分別提供了具有標(biāo)記的斜角的圖5A和5B的PMR寫入器結(jié)構(gòu)。
[0021] 圖7提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第一方法的圖像流程圖，通過所述第一方 法可以形成梯度寫入間隙。
[0022] 圖8提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第二方法的圖像流程圖，通過所述第二方 法可以形成梯度寫入間隙。
[0023] 圖9提供了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的第三方法的圖像流程圖，通過所述第三方 法可以形成梯度寫入間隙。

【具體實(shí)施方式】
[0024] 在以下描述中，闡述了許多特定細(xì)節(jié)以提供對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例的透徹理解。 然而，所屬領(lǐng)域的技術(shù)人員將清楚，不必采用這些特定細(xì)節(jié)來實(shí)踐本發(fā)明的各種實(shí)施例。在 其它情況下，并未詳細(xì)描述眾所周知的組件或方法以避免對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)施例的不必要 的模糊。
[0025] 垂直磁記錄（PMR)寫入器常用于現(xiàn)今的硬盤驅(qū)動(dòng)器中。寫入間隙特征是高密度 PMR寫入器中的重要方面，特別地具有超出?2000kFCI的線性密度的PMR寫入器中的重要 方面。隨著不斷增加的面積密度，寫入間隙厚度繼續(xù)按比例縮小并且通常嚴(yán)格受到原子層 沉積的控制。寫入器性能對(duì)寫入間隙厚度非常敏感。通常，薄寫入間隙將直接改進(jìn)信噪比 (SNR)，但使反向重寫（revOW)退化。然而，在revOW上的改進(jìn)通常將導(dǎo)致在廣域磁道擦除 (WATEr)上的性能損耗，因?yàn)楦倪M(jìn)的信號(hào)強(qiáng)度將傾向于引起到相鄰磁道中增加的泄漏。主 磁極與高力矩磁護(hù)罩之間的較小距離（即，薄寫入間隙）將增加在空氣軸承表面（ABS)處 的場梯度，從而改進(jìn)SNR。然而，薄非磁性寫入間隙還引起在通量到達(dá)ABS之前的磁通量分 流，從而損害revOW。
[0026] 圖5A示出具有通向非磁性間隔物514的寫入間隙（WG) 512的PMR寫入器結(jié)構(gòu) 510a。寫入間隙512的與非磁性間隔物514相對(duì)的端部與空氣軸承表面518相互作用。在 此構(gòu)型中，寫入間隙512具有大體上恒定的寬度。寫入間隙512和非磁性間隔物514各自 由非磁性材料組成，并且一起在主磁極511與后護(hù)罩513之間形成非磁性層。第二非磁性 間隔物210還可以在主磁極511與后護(hù)罩513之間形成非磁性層的一部分。后護(hù)罩513還 可以包括磁性晶種層515。薄寫入間隙512改進(jìn)了寫入器510a的信噪比。然而，在通向非 磁性間隔物514的寫入間隙512的寬度上的突然改變導(dǎo)致在通量到達(dá)空氣軸承表面518之 前的磁通量分流。本發(fā)明所揭示的梯度寫入間隙解決了這些問題。
[0027] 根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的包括梯度寫入間隙（GWG)的PMR寫入器510b在圖5B 中呈現(xiàn)。梯度寫入間隙部分516添加為寫入間隙512的一部分以隨著寫入間隙朝向非磁性 間隔物514移動(dòng)而逐漸增加寫入間隙的寬度。像寫入間隙512 -樣，梯度寫入間隙部分516 通常包括非磁性材料。此類非磁性材料的實(shí)例可以包括Ru或Al2O315
[0028] 圖5A中的PMR寫入器5IOa具有由寫入間隙512形成的第一斜面517，所述第一斜 面直接通向由非磁性間隔物514形成的第二斜面519。圖5B中新添加的梯度寫入間隙部分 516產(chǎn)生第三斜面521，所述第三斜面形成比由第一斜面517形成的角度大并且比由第二斜 面519形成的角度小的角度。以此方式，形成從寫入間隙512到非磁性間隔物514的梯度。
[0029] 在圖5B中描繪的結(jié)構(gòu)中，寫入間隙512具有在空氣軸承表面518處的薄開口，其 增加了寫入磁頭的信噪比（SNR)。然而，梯度寫入間隙的厚度隨著它朝向非磁性間隔物514 移動(dòng)遠(yuǎn)離ABS518而逐漸增加，從而減少通量分流。以此方式，獲得增加的SNR的益處，且同 時(shí)通過逐漸增加寫入間隙寬度而防止通量分流的問題。這可以大大改進(jìn)裝置性能。
[0030] 圖6A和6B分別提供具有相關(guān)斜角的標(biāo)記的與圖5A和5B相同的圖像，以便展示梯 度寫入間隙。在圖6A中，主磁極511與護(hù)罩513、515之間的非磁性層主要通過兩個(gè)斜角限 定：（1)處于第一角度520的接近ABS518的第一斜面517,以及（2)處于大于第一角度520 的第二角度522的第二斜面519。
[0031] 在圖6B中，梯度寫入間隙部分516被添加到寫入間隙512中以產(chǎn)生梯度寫入間 隙。仍存在處于第一角度520(即，BVlA)的第一斜面517、處于第二角度522(即，BV2A)的 第二斜面519,并且現(xiàn)在存在處于第三角度530(即，梯度寫入間隙角度或GWGA)的中間第三 斜面521。梯度寫入間隙角度530產(chǎn)生從寫入間隙512到非磁性間隔物514的更加平緩的 過渡，即，梯度。因此，梯度寫入間隙角度530大于第一角度520 (BVlA)，并且小于第二角度 522(BV2A)。另外，包括該附加梯度寫入間隙部分516以產(chǎn)生梯度寫入間隙，從而產(chǎn)生兩個(gè) 不同的喉部高度（throatheight)，THl和TH2(如圖5和6中所示）。在TH2處寫入間隙 512的較窄開口增加SNR，而在THl處的較寬寫入間隙開口 516將通量分流減到最少。
[0032]

【權(quán)利要求】
1. 一種磁寫入器極，其包括： 由非磁性層形成的第一斜面，所述第一斜面處于第一角度并且延伸到第一喉部高度； 由所述非磁性層形成的第二斜面，所述第二斜面以大于所述第一角度的第二角度從所 述第一斜面向遠(yuǎn)端延伸并且延伸到第二喉部高度；以及 由所述非磁性層形成的第三斜面，所述第三斜面以大于所述第二角度的第三角度從所 述第二斜面向遠(yuǎn)端延伸。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁寫入器極，其中所述第一角度在10與40度之間，所述第二 角度在11與60度之間，以及所述第三角度在12與90度之間。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的磁寫入器極，其中所述第一角度在20與40度之間，所述第二 角度在30與60度之間，以及所述第三角度在50與90度之間。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁寫入器極，其中所述第一喉部高度比所述第二喉部高度 短。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁寫入器極，其中所述第二斜面使用離子銑削來形成。
6. -種用于形成磁記錄極的方法，其包括： 沉積寫入間隙層； 沉積梯度寫入間隙層，所述寫入間隙層和所述梯度寫入間隙層彼此連通以形成寫入間 隙；以及 使所述梯度寫入間隙層成形，以使由所述寫入間隙層和所述梯度寫入間隙層形成的所 述寫入間隙在第一端部上比在第二端部上更窄，其中 所述寫入間隙經(jīng)配置以與所述第一端部上的空氣軸承表面和所述第二端部上的非磁 性間隔物相互作用。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其進(jìn)一步包括沉積非磁性間隔物，其中所述非磁性間 隔物包括非磁性材料。
8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述寫入間隙層在所述非磁性間隔物沉積之前沉 積。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述非磁性間隔物在所述梯度寫入間隙層沉積之 前沉積，所述非磁性間隔物沉積在所述寫入間隙層上，并且所述梯度寫入間隙層沉積在所 述寫入間隙層以及所述非磁性間隔物上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述非磁性間隔物在所述梯度寫入間隙層沉積 之后沉積，并且所述非磁性間隔物沉積在所述梯度寫入間隙層上。
11. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述非磁性間隔物在所述寫入間隙層沉積之前 沉積，并且所述寫入間隙層沉積在所述非磁性間隔物上。
12. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其中所述非磁性間隔物包括Ru或A1203中的至少一 個(gè)。
13. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述寫入間隙層使用原子層沉積來沉積。
14. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中沉積所述寫入間隙層進(jìn)一步包括將寫入間隙停 止層沉積在所述寫入間隙層上，其中所述寫入間隙停止層保護(hù)所述寫入間隙層。
15. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述梯度寫入間隙使用快速ALD來沉積。
16. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的方法，其中所述梯度寫入間隙包括非磁性材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述梯度寫入間隙包括Ru或A1203中的至少一 個(gè)。
18. -種硬盤驅(qū)動(dòng)器，其包括： 磁寫入器極，其具有： 由非磁性層形成的第一斜面，所述第一斜面處于第一角度并且延伸到第一喉部高度； 由所述非磁性層形成的第二斜面，所述第二斜面以大于所述第一角度的第二角度從所 述第一斜面向遠(yuǎn)端延伸并且延伸到第二喉部高度；以及 由所述非磁性層形成的第三斜面，所述第三斜面以大于所述第二角度的第三角度從所 述第二斜面向遠(yuǎn)端延伸。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的硬盤驅(qū)動(dòng)器，其中所述第一角度在10與40度之間，所述第 二角度在11與60度之間，以及所述第三角度在12與90度之間。
20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的硬盤驅(qū)動(dòng)器，其中所述第一喉部高度比所述第二喉部高度 短。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的硬盤驅(qū)動(dòng)器，其中所述第二斜面使用離子銑削來形成。
【文檔編號(hào)】G11B5/187GK104376851SQ201410400273
【公開日】2015年2月25日 申請(qǐng)日期:2014年8月14日 優(yōu)先權(quán)日:2013年8月15日
【發(fā)明者】L·曾, D·韓, Z·白, L·王 申請(qǐng)人:西部數(shù)據(jù)（弗里蒙特）公司