專利名稱：制造多層磁頭的方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種制造磁頭的方法，其中磁頭的前端面在磁頭和介質彼此可以相對運動的第一方向以及垂直于該第一方向的第二方向延伸，其組成包括第一磁通導向器、第二磁通導向器和由該兩磁通導向器所界定的換能間隙，在該方法中磁頭為多層結構，連續(xù)形成作為第一磁通導向器的第一導磁層，作為換能間隙的非磁性間隙層，作為第二磁通導向器的第二導磁層。
這種方法公開于美國專利US-5375023中。該公知方法用于制造在磁跡寬度為亞微米級時進行掃描的薄膜磁頭。這種磁頭的磁極端部有逐漸變窄的特殊構形。該公知的方法包括沉積籽晶層，其上沉積非磁性材料的絕緣層，通過掩模腐蝕除去絕緣層直至籽晶層暴露出來，然后比該絕緣層更薄的鐵磁底層電沉積在殘余絕緣層之間的籽晶層上。隨后間隙層沉積在整個表面，電沉積鐵磁性的頂層，兩鐵磁性層互相重疊。
所述底層部分經腐蝕除去，頂層作為掩模，因而形成臺階形的磁極端部。由于絕緣層和底層的高度不同，頂層形成階式逐漸向上的磁極端部。該階梯狀磁極端部決定了磁頭的間隙寬度。然而，不完全平面型而且其寬度沒有準確值的間隙用傳統(tǒng)沉積工藝可以獲得。間隙寬度的準確值由蝕刻完成的準確程度或者能達到的準確程度決定。實際上，高精確的蝕刻是很難實現的。
本發(fā)明的目的是提供一種相對簡單而且可行的制造具有較小預定間隙寬度磁頭的方法。
為實現這一目的，本發(fā)明的方法包括步驟形成非磁性基層，通過去除非磁性材料在該非磁性基層形成中空部分使該基層結構化，其中空部分的深度在所形成磁頭端面的第一方向延伸，壁部貫穿所形成的磁頭端面，在此結構化基層上形成第一導磁層，其在所形成的磁頭端面處厚度小于該中空部分的深度，
在第一導磁層上形成非磁性中間層，通過去除材料形成平面，該平面包括，在所形成的磁頭端面處，部分基層、部分第一導磁層和部分中間層，在所述平面形成非磁性間隙層，在所述間隙層上形成第二導磁層從而形成磁頭端面。
根據本發(fā)明，磁頭的換能間隙寬度由磁頭端面處作為平面的一部分的第一導磁層部分的厚度決定。第一導磁層可由公知的沉積工藝形成，如濺射或電沉積。因為沉積過程很容易精確控制，所述第一層的所需厚度，尤其是在所述平面區(qū)的厚度就能準確獲得，從而得到換能間隙寬度值準確的磁頭。
根據本發(fā)明的方法操作時可形成一個或多個換能元件。通過本發(fā)明的方法獲得的磁頭可以是磁阻磁頭或者具有由一個或多個線圈形成一個或多個感應換能元件的磁頭。有一個或多個換能間隙的磁頭，尤其是換能間隙較窄的磁頭，可以用在信息道較窄或磁跡寬度較小的情況下，如對寬度為0.1～5μm的磁道進行讀和/或寫。實例體現在線型磁帶記錄和磁盤記錄以及螺旋式掃描記錄方式中。
制造由寫入部分和讀出部分組成的組合式磁頭的方法已經公開在歐洲專利申請EP-0670570中，其中制造時在寫入部分的非磁性層中形成中空部分，在底部磁極形成后在該中空部分把寫入磁頭線圈埋入聚合物。在該公知方法中，形成中空部分的目的只是為了鉆孔裝埋寫入磁頭線圈，使得光滑的聚合物表面能夠作為寫入間隙層的基底。
根據本發(fā)明方法的實施例，其特征在于非磁性材料由蝕刻的方式去除形成中空部分。蝕刻可以是例如化學蝕刻、離子束打磨、濺射蝕刻或者各蝕刻工藝的結合。蝕刻工藝不是關鍵性的，因為并非中空部分而是蝕刻后形成的第一導磁層決定間隙寬度。蝕刻可在整個基層的厚度中進行，但一般來說，蝕刻不穿透該層。部分蝕刻完成后，完整的第一導磁層形成于同一底層，將有利于所述第一層的附著。
權利要求3限定的手段阻止了所形成第一磁通導向器的急劇過渡，因而可避免第一導磁層局部機械張力發(fā)生大幅度變化。而機械張力導致例如該層出現裂紋使記錄效率有所喪失。
所述導磁層的均勻厚度可根據權利要求4的手段確定。
根據本發(fā)明方法的實施例其特征在于形成平面時采用機械-化學拋光方式。對這種已知的拋光方法的描述可見歐洲專利申請EP-0617409或EP-0617410(分別為PHN14.428和PHN14.429；這里都引用為參考文獻)。
根據本發(fā)明方法的實施例能以簡單的工藝實現，其特征在于換能元件在形成間隙層后而在形成第二導磁層前形成。可選擇另一工藝是換能元件在形成第一導磁層后而在形成間隙層前形成。如果需要很小的間隙長度，最好在形成換能元件后再形成絕緣層，此時絕緣層的一部分將在所形成的換能間隙區(qū)被除去，從而形成第二磁通導向器。
本發(fā)明還涉及根據制造方法制造的具有換能元件的磁頭。
權利要求10所限定的手段的優(yōu)點在于成比例于間隙寬度，諸如側寫效應、側擦效應或側讀效應等效應較小。
本發(fā)明的各方面根據隨后描述的實施例更加清楚。


圖1是本發(fā)明實施例的一階段的剖面圖。
圖2、3和4是所述實施例的隨后各階段的剖面圖。
圖5是根據本發(fā)明的方法獲得的第一實施例磁頭的透視俯視圖。
圖6是圖5所述實施例磁頭沿Ⅵ-Ⅵ方向的剖視圖。
圖7是第二實施例半成品磁頭沿Ⅵ-Ⅵ方向截取部分的剖視圖。
圖8是根據本發(fā)明的方法獲得的讀/寫磁頭的剖視圖。
圖9是圖8中讀/寫磁頭沿Ⅸ-Ⅸ方向的剖視圖。
圖10是圖8中讀/寫磁頭沿Ⅹ方向的水平視圖。
圖11是根據本發(fā)明的方法獲得的磁電阻磁頭的端面水平視圖。
如圖1至4所示，本發(fā)明的方法包括，非磁性基片1，如AL2O3/TiC，其上以沉積方式，如濺射，形成非磁性材料如SiO2或Al2O3構成的非磁性基層3。除去材料，如以蝕刻方式，在基層3形成包括壁部部分5的中空部分7。壁部5與底部6匯合。通過沉積方式如濺射導磁材料，如非晶合金例如CoZrNb或納米晶鐵合金如FeTa-N，在中空基層3a上形成了第一導磁層9。濺射方式沉積時濺射角從壁部5測量，可取20°～70°之間。NiFe合金也可用作導磁材料。如果籽晶層，如金或濺射的NiFe的籽晶層事先形成，該導磁材料可以電沉積方式形成。非磁性材料如SiO2或Al2O3以沉積的方式在第一導磁層9上形成非磁性中間層11。隨后，把該材料從層11和9除去直至到達層3a，同時層3a的部分材料也被除去，形成平面13。上述的處理工藝較好包括機械化學拋光，形成盡可能光滑平整的平面。其中拋光方法如歐洲專利申請EP-0617409或EP-0617410中所述。表面13實際延伸經過層3a和11的某些部分，第一導磁層9終止于表面13。在該實施例中，接近表面13的第一層9的厚度t為2μm。
非磁性間隙層15以SiO2或Al2O3非磁性材料為原料沉積在表面13。然后，導磁材料，如與構成第一導磁層9相同的材料沉積在間隙層15形成第二導磁層17，并且進行結構化。當用上述方法制造薄膜磁頭時，形成換能元件，如感應元件，其在具有第一導磁層9和第二導磁層17作為磁通導向器的磁頭應用過程中產生磁相互作用。
所制得的磁頭尤其適合于寫入和/或讀出較窄信息道。磁頭有端面19，沿該端面記錄介質相對于該磁頭在第一方向x移動，以箭頭A表示。磁頭的間隙寬度w由第一導磁層9的厚度t確定并在垂直于第一方向的第二方向y延伸。端面19因而位于x-y平面內。磁頭的間隙長度g沿第一方向x延伸。為了更加完善，應注意中空部分7，如圖1所示，從x方向看深度為d，靠近端面19。
根據本發(fā)明的方法獲得的圖5和6所示磁頭有端面119，包括換能元件121、由第一導磁層109形成的第一磁通導向器109a、由第二導磁層117形成的第二磁通導向器117a以及由第一磁通導向器109a和第二磁通導向器117a限定并由非磁性間隙115a構成的換能間隙115a，并且該間隙在兩導磁層109和117之間延伸的換能間隙層115。間隙層115的厚度，從靠近端面119測量，決定了間隙的長度g。
圖5和6所示磁頭以圖1-4所示的相似方式制造，其中第一導磁層109、間隙層115和第二導磁層117分別對應于第一層9、間隙層15和第二層17。第一導磁層109形成在基片101的中空非磁性基層103a上。在形成第二導磁層117之前，在間隙層115就形成了換能元件121。該換能元件121是一個感應元件，在本實施例中包括4個線圈121a-d和兩個連接面123和125。感應元件121位于由層109和117構成的磁軛中，其中層109和117在區(qū)127在靠近換能元件121的遠離換能間隙115的一側實現磁連接。為保護多層結構，磁頭還包括防護塊129。
根據本發(fā)明磁頭可以由圖7所示的半成品通過在劃線1處以打磨、拋光或類似方式形成端面來獲得。形成磁頭的方法對應于根據本發(fā)明前面所述的方法。為達到很短的間隙長度g，一個附加的步驟要加入到上述的方法中，這一點下面闡述。
為簡單起見，對于同一層在圖7中使用的序號與圖6中相同。所述附加步驟包括通過在靠近劃線1的有限區(qū)域118因此在將形成的換能間隙區(qū)，蝕刻除去間隙層的一部分，第二磁通導向器的形成過程包括兩部分，即包括在所述部分沉積導磁層和在整個區(qū)域隨后沉積導磁材料。
圖8、9和10所示磁頭是應用本發(fā)明的實施例方法的制造過程所得到的產品。該實施例起始于基片201，其上以材料沉積方式形成非磁性基層203。基層203隨后結構化，形成中空部分207，由壁205和底部207限定范圍。導磁材料沉積在結構化的基層203a上，該層經結構化形成第一導磁層209。隨后，沉積非磁性材料，形成感應換能元件的線圈221，再沉積一層非磁性材料。線圈221和沉積的非磁性材料共同組成非磁性中間層211。在該方法中平面化工藝用以形成平面213，其組成包括部分基層203、具體由其層厚構成的部分第一導磁層209和部分中間層211。非磁性材料沉積在表面213，此后為形成間隙層215，該層在靠近形成的端面219處結構化。隨后，導磁材料沉積在間隙層215形成第二導磁層217，由于間隙層的結構化，該實施例中第二導磁層217較好是雙層結構，它在端面處厚度比遠離端面處大。非磁性絕緣層231、含接觸層234的磁阻元件233和非磁性絕緣層235連續(xù)形成于導磁層217，然后第三導磁層237以材料沉積方式形成于絕緣層235上。防護塊219用來保護所獲得的結構，端面219經機械處理形成，例如打磨和拋光。為更加完善，該實施例采用的沉積材料和方法對應于前面實施例提到的相應部分。
得到的磁頭是組合式讀寫磁頭，其中感應換能元件用來在記錄介質上存儲信號，磁阻元件則從記錄介質讀出信息。
磁阻磁頭，如圖11所示，是根據本發(fā)明的實施例制造的。該實施例起始于非磁性基片301，其上以沉積方式形成非磁性基層303?；鶎?03結構化，形成中空部分貫穿端面319，導磁材料沉積在結構化的基層上，該層經結構化形成第一導磁層309，其上隨后也沉積非磁性中間層。中間層在圖11未顯示，因為它在圖面的上方。在對該結構平面化后，以材料沉積方式形成間隙層315，其上通過沉積磁性材料形成第二導磁層，后者包括分隔開的兩獨立部分317a、317b．再形成磁阻元件333，形成防護塊329，則端面319形成了。
在本發(fā)明的范圍內除所作說明以外的其它實施例也是可以的。例如，該方法同樣適用于制造多通道的磁頭。
權利要求
1．一種制造磁頭的方法，其中磁頭的前端面在磁頭和記錄介質可相對運動的第一方向以及垂直于該第一方向的第二方向延伸，其組成包括第一磁通導向器、第二磁通導向器和由該兩磁通導向器所界定的換能間隙，在該方法中磁頭為多層結構，其中連續(xù)形成作為第一磁通導向器的第一導磁層，作為換能間隙的非磁性間隙層，作為第二磁通導向器的第二導磁層，其特征在于形成非磁性基層，通過去除非磁性材料在該非磁性基層形成中空部分來結構化該基層，其中空部分的深度在所形成磁頭的端面的第一方向延伸，壁部貫穿所形成磁頭的端面，在此結構化基層上形成第一導磁層，其在所形成磁頭的端面的厚度小于該中空部分的深度，在第一導磁層上形成非磁性中間層，去除材料形成平面，該平面包括，在所形成磁頭的端面，部分基層、部分第一導磁層和部分中間層，在所述平面形成非磁性間隙層，在所述間隙層上形成第二導磁層從而形成磁頭端面。
2．根據權利要求1所述方法，其特征在于形成中空部分的非磁性材料以蝕刻方式除去。
3．根據權利要求1所述方法，其特征在于該基層的中空部分是以壁部和中空部分的底部相匯合的方式形成的。
4．根據權利要求1所述方法，其特征在于第一導磁層以濺射方式形成，從壁部測量濺射角在20°～70°之間。
5．根據權利要求1所述方法，其特征在于形成平面時采用機械化學拋光方式。
6．根據權利要求1所述方法，其特征在于換能元件在間隙層形成之后第二導磁層形成之前形成。
7．根據權利要求1所述方法，其特征在于換能元件在第一導磁層形成之后間隙層形成之前形成。
8．根據權利要求6或7所述方法，其特征在于絕緣層形成于換能元件形成之后，而隨后所述絕緣層的一部分在將形成的換能間隙區(qū)除去，從而形成第二磁通導向器。
9．包含換能元件且是根據上述各權利要求之一所述方法獲得的磁頭。
10．根據權利要求9所述的磁頭，其特征在于磁頭的間隙長度在第一方向上，寬度在第二方向上，其長度比寬度至少小5倍。
全文摘要
一種制造多層磁頭的方法,依次由作為第一磁通導向器的第一導磁層(9)、作為換能間隙的非磁性間隙層(15)、作為第二磁通導向器的第二導磁層(17)組成。為在讀出過程中形成較窄的間隙寬度,該制造方法包括步驟:準備一非磁性基層,通過去除非磁性材料在該非磁性基層形成中空部分,成為中空的基層(3a);在此中空基層上形成第一導磁層;在該第一導磁層上形成非磁性中間層(11);去除該中間層的部分材料形成平面,其組成包括部分基層、部分第一導磁層和部分中間層,其中在所述平面上第一導磁層的厚度決定了所形成磁頭的換能間隙寬度;在所述平面形成非磁性間隙層,在所述間隙層上形成第二導磁層。
文檔編號G11B5/31GK1226988SQ98800690
公開日1999年8月25日 申請日期1998年3月5日 優(yōu)先權日1997年4月1日
發(fā)明者H·W·范科斯特倫 申請人:皇家菲利浦電子有限公司