CN1226988A - 制造多层磁头的方法 - Google Patents

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Abstract

一种制造多层磁头的方法,依次由作为第一磁通导向器的第一导磁层(9)、作为换能间隙的非磁性间隙层(15)、作为第二磁通导向器的第二导磁层(17)组成。为在读出过程中形成较窄的间隙宽度,该制造方法包括步骤:准备一非磁性基层,通过去除非磁性材料在该非磁性基层形成中空部分,成为中空的基层(3a);在此中空基层上形成第一导磁层;在该第一导磁层上形成非磁性中间层(11);去除该中间层的部分材料形成平面,其组成包括部分基层、部分第一导磁层和部分中间层,其中在所述平面上第一导磁层的厚度决定了所形成磁头的换能间隙宽度;在所述平面形成非磁性间隙层,在所述间隙层上形成第二导磁层。

Description

制造多层磁头的方法
本发明涉及一种制造磁头的方法，其中磁头的前端面在磁头和介质彼此可以相对运动的第一方向以及垂直于该第一方向的第二方向延伸，其组成包括第一磁通导向器、第二磁通导向器和由该两磁通导向器所界定的换能间隙，在该方法中磁头为多层结构，连续形成作为第一磁通导向器的第一导磁层，作为换能间隙的非磁性间隙层，作为第二磁通导向器的第二导磁层。
这种方法公开于美国专利US-5375023中。该公知方法用于制造在磁迹宽度为亚微米级时进行扫描的薄膜磁头。这种磁头的磁极端部有逐渐变窄的特殊构形。该公知的方法包括沉积籽晶层，其上沉积非磁性材料的绝缘层，通过掩模腐蚀除去绝缘层直至籽晶层暴露出来，然后比该绝缘层更薄的铁磁底层电沉积在残余绝缘层之间的籽晶层上。随后间隙层沉积在整个表面，电沉积铁磁性的顶层，两铁磁性层互相重叠。
所述底层部分经腐蚀除去，顶层作为掩模，因而形成台阶形的磁极端部。由于绝缘层和底层的高度不同，顶层形成阶式逐渐向上的磁极端部。该阶梯状磁极端部决定了磁头的间隙宽度。然而，不完全平面型而且其宽度没有准确值的间隙用传统沉积工艺可以获得。间隙宽度的准确值由蚀刻完成的准确程度或者能达到的准确程度决定。实际上，高精确的蚀刻是很难实现的。
本发明的目的是提供一种相对简单而且可行的制造具有较小预定间隙宽度磁头的方法。
为实现这一目的，本发明的方法包括步骤：
形成非磁性基层，
通过去除非磁性材料在该非磁性基层形成中空部分使该基层结构化，其中空部分的深度在所形成磁头端面的第一方向延伸，壁部贯穿所形成的磁头端面，
在此结构化基层上形成第一导磁层，其在所形成的磁头端面处厚度小于该中空部分的深度，
在第一导磁层上形成非磁性中间层，
通过去除材料形成平面，该平面包括，在所形成的磁头端面处，部分基层、部分第一导磁层和部分中间层，
在所述平面形成非磁性间隙层，
在所述间隙层上形成第二导磁层从而形成磁头端面。
根据本发明，磁头的换能间隙宽度由磁头端面处作为平面的一部分的第一导磁层部分的厚度决定。第一导磁层可由公知的沉积工艺形成，如溅射或电沉积。因为沉积过程很容易精确控制，所述第一层的所需厚度，尤其是在所述平面区的厚度就能准确获得，从而得到换能间隙宽度值准确的磁头。
根据本发明的方法操作时可形成一个或多个换能元件。通过本发明的方法获得的磁头可以是磁阻磁头或者具有由一个或多个线圈形成一个或多个感应换能元件的磁头。有一个或多个换能间隙的磁头，尤其是换能间隙较窄的磁头，可以用在信息道较窄或磁迹宽度较小的情况下，如对宽度为0.1～5μm的磁道进行读和/或写。实例体现在线型磁带记录和磁盘记录以及螺旋式扫描记录方式中。
制造由写入部分和读出部分组成的组合式磁头的方法已经公开在欧洲专利申请EP-0670570中，其中制造时在写入部分的非磁性层中形成中空部分，在底部磁极形成后在该中空部分把写入磁头线圈埋入聚合物。在该公知方法中，形成中空部分的目的只是为了钻孔装埋写入磁头线圈，使得光滑的聚合物表面能够作为写入间隙层的基底。
根据本发明方法的实施例，其特征在于非磁性材料由蚀刻的方式去除形成中空部分。蚀刻可以是例如化学蚀刻、离子束打磨、溅射蚀刻或者各蚀刻工艺的结合。蚀刻工艺不是关键性的，因为并非中空部分而是蚀刻后形成的第一导磁层决定间隙宽度。蚀刻可在整个基层的厚度中进行，但一般来说，蚀刻不穿透该层。部分蚀刻完成后，完整的第一导磁层形成于同一底层，将有利于所述第一层的附着。
权利要求3限定的手段阻止了所形成第一磁通导向器的急剧过渡，因而可避免第一导磁层局部机械张力发生大幅度变化。而机械张力导致例如该层出现裂纹使记录效率有所丧失。
所述导磁层的均匀厚度可根据权利要求4的手段确定。
根据本发明方法的实施例其特征在于形成平面时采用机械-化学抛光方式。对这种已知的抛光方法的描述可见欧洲专利申请EP-0617409或EP-0617410(分别为PHN14.428和PHN14.429；这里都引用为参考文献)。
根据本发明方法的实施例能以简单的工艺实现，其特征在于换能元件在形成间隙层后而在形成第二导磁层前形成。可选择另一工艺是换能元件在形成第一导磁层后而在形成间隙层前形成。如果需要很小的间隙长度，最好在形成换能元件后再形成绝缘层，此时绝缘层的一部分将在所形成的换能间隙区被除去，从而形成第二磁通导向器。
本发明还涉及根据制造方法制造的具有换能元件的磁头。
权利要求10所限定的手段的优点在于成比例于间隙宽度，诸如侧写效应、侧擦效应或侧读效应等效应较小。
本发明的各方面根据随后描述的实施例更加清楚。
图1是本发明实施例的一阶段的剖面图。
图2、3和4是所述实施例的随后各阶段的剖面图。
图5是根据本发明的方法获得的第一实施例磁头的透视俯视图。
图6是图5所述实施例磁头沿Ⅵ-Ⅵ方向的剖视图。
图7是第二实施例半成品磁头沿Ⅵ-Ⅵ方向截取部分的剖视图。
图8是根据本发明的方法获得的读/写磁头的剖视图。
图9是图8中读/写磁头沿Ⅸ-Ⅸ方向的剖视图。
图10是图8中读/写磁头沿Ⅹ方向的水平视图。
图11是根据本发明的方法获得的磁电阻磁头的端面水平视图。
如图1至4所示，本发明的方法包括，非磁性基片1，如AL2O3/TiC，其上以沉积方式，如溅射，形成非磁性材料如SiO2或Al2O3构成的非磁性基层3。除去材料，如以蚀刻方式，在基层3形成包括壁部部分5的中空部分7。壁部5与底部6汇合。通过沉积方式如溅射导磁材料，如非晶合金例如CoZrNb或纳米晶铁合金如FeTa-N，在中空基层3a上形成了第一导磁层9。溅射方式沉积时溅射角从壁部5测量，可取20°～70°之间。NiFe合金也可用作导磁材料。如果籽晶层，如金或溅射的NiFe的籽晶层事先形成，该导磁材料可以电沉积方式形成。非磁性材料如SiO2或Al2O3以沉积的方式在第一导磁层9上形成非磁性中间层11。随后，把该材料从层11和9除去直至到达层3a，同时层3a的部分材料也被除去，形成平面13。上述的处理工艺较好包括机械化学抛光，形成尽可能光滑平整的平面。其中抛光方法如欧洲专利申请EP-0617409或EP-0617410中所述。表面13实际延伸经过层3a和11的某些部分，第一导磁层9终止于表面13。在该实施例中，接近表面13的第一层9的厚度t为2μm。
非磁性间隙层15以SiO2或Al2O3非磁性材料为原料沉积在表面13。然后，导磁材料，如与构成第一导磁层9相同的材料沉积在间隙层15形成第二导磁层17，并且进行结构化。当用上述方法制造薄膜磁头时，形成换能元件，如感应元件，其在具有第一导磁层9和第二导磁层17作为磁通导向器的磁头应用过程中产生磁相互作用。
所制得的磁头尤其适合于写入和/或读出较窄信息道。磁头有端面19，沿该端面记录介质相对于该磁头在第一方向x移动，以箭头A表示。磁头的间隙宽度w由第一导磁层9的厚度t确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平面内。磁头的间隙长度g沿第一方向x延伸。为了更加完善，应注意中空部分7，如图1所示，从x方向看深度为d，靠近端面19。
根据本发明的方法获得的图5和6所示磁头有端面119，包括换能元件121、由第一导磁层109形成的第一磁通导向器109a、由第二导磁层117形成的第二磁通导向器117a以及由第一磁通导向器109a和第二磁通导向器117a限定并由非磁性间隙115a构成的换能间隙115a，并且该间隙在两导磁层109和117之间延伸的换能间隙层115。间隙层115的厚度，从靠近端面119测量，决定了间隙的长度g。
图5和6所示磁头以图1-4所示的相似方式制造，其中第一导磁层109、间隙层115和第二导磁层117分别对应于第一层9、间隙层15和第二层17。第一导磁层109形成在基片101的中空非磁性基层103a上。在形成第二导磁层117之前，在间隙层115就形成了换能元件121。该换能元件121是一个感应元件，在本实施例中包括4个线圈121a-d和两个连接面123和125。感应元件121位于由层109和117构成的磁轭中，其中层109和117在区127在靠近换能元件121的远离换能间隙115的一侧实现磁连接。为保护多层结构，磁头还包括防护块129。
根据本发明磁头可以由图7所示的半成品通过在划线1处以打磨、抛光或类似方式形成端面来获得。形成磁头的方法对应于根据本发明前面所述的方法。为达到很短的间隙长度g，一个附加的步骤要加入到上述的方法中，这一点下面阐述。
为简单起见，对于同一层在图7中使用的序号与图6中相同。所述附加步骤包括通过在靠近划线1的有限区域118因此在将形成的换能间隙区，蚀刻除去间隙层的一部分，第二磁通导向器的形成过程包括两部分，即包括在所述部分沉积导磁层和在整个区域随后沉积导磁材料。
图8、9和10所示磁头是应用本发明的实施例方法的制造过程所得到的产品。该实施例起始于基片201，其上以材料沉积方式形成非磁性基层203。基层203随后结构化，形成中空部分207，由壁205和底部207限定范围。导磁材料沉积在结构化的基层203a上，该层经结构化形成第一导磁层209。随后，沉积非磁性材料，形成感应换能元件的线圈221，再沉积一层非磁性材料。线圈221和沉积的非磁性材料共同组成非磁性中间层211。在该方法中平面化工艺用以形成平面213，其组成包括部分基层203、具体由其层厚构成的部分第一导磁层209和部分中间层211。非磁性材料沉积在表面213，此后为形成间隙层215，该层在靠近形成的端面219处结构化。随后，导磁材料沉积在间隙层215形成第二导磁层217，由于间隙层的结构化，该实施例中第二导磁层217较好是双层结构，它在端面处厚度比远离端面处大。非磁性绝缘层231、含接触层234的磁阻元件233和非磁性绝缘层235连续形成于导磁层217，然后第三导磁层237以材料沉积方式形成于绝缘层235上。防护块219用来保护所获得的结构，端面219经机械处理形成，例如打磨和抛光。为更加完善，该实施例采用的沉积材料和方法对应于前面实施例提到的相应部分。
得到的磁头是组合式读写磁头，其中感应换能元件用来在记录介质上存储信号，磁阻元件则从记录介质读出信息。
磁阻磁头，如图11所示，是根据本发明的实施例制造的。该实施例起始于非磁性基片301，其上以沉积方式形成非磁性基层303。基层203结构化，形成中空部分贯穿端面319，导磁材料沉积在结构化的基层上，该层经结构化形成第一导磁层309，其上随后也沉积非磁性中间层。中间层在图11未显示，因为它在图面的上方。在对该结构平面化后，以材料沉积方式形成间隙层315，其上通过沉积磁性材料形成第二导磁层，后者包括分隔开的两独立部分317a、317b．再形成磁阻元件333，形成防护块329，则端面319形成了。
在本发明的范围内除所作说明以外的其它实施例也是可以的。例如，该方法同样适用于制造多通道的磁头。

Claims (10)

1．一种制造磁头的方法，其中磁头的前端面在磁头和记录介质可相对运动的第一方向以及垂直于该第一方向的第二方向延伸，其组成包括第一磁通导向器、第二磁通导向器和由该两磁通导向器所界定的换能间隙，在该方法中磁头为多层结构，其中连续形成作为第一磁通导向器的第一导磁层，作为换能间隙的非磁性间隙层，作为第二磁通导向器的第二导磁层，其特征在于：
形成非磁性基层，
通过去除非磁性材料在该非磁性基层形成中空部分来结构化该基层，其中空部分的深度在所形成磁头的端面的第一方向延伸，壁部贯穿所形成磁头的端面，
在此结构化基层上形成第一导磁层，其在所形成磁头的端面的厚度小于该中空部分的深度，
在第一导磁层上形成非磁性中间层，
去除材料形成平面，该平面包括，在所形成磁头的端面，部分基层、部分第一导磁层和部分中间层，
在所述平面形成非磁性间隙层，
在所述间隙层上形成第二导磁层从而形成磁头端面。
2．根据权利要求1所述方法，其特征在于形成中空部分的非磁性材料以蚀刻方式除去。
3．根据权利要求1所述方法，其特征在于该基层的中空部分是以壁部和中空部分的底部相汇合的方式形成的。
4．根据权利要求1所述方法，其特征在于第一导磁层以溅射方式形成，从壁部测量溅射角在20°～70°之间。
5．根据权利要求1所述方法，其特征在于形成平面时采用机械化学抛光方式。
6．根据权利要求1所述方法，其特征在于换能元件在间隙层形成之后第二导磁层形成之前形成。
7．根据权利要求1所述方法，其特征在于换能元件在第一导磁层形成之后间隙层形成之前形成。
8．根据权利要求6或7所述方法，其特征在于绝缘层形成于换能元件形成之后，而随后所述绝缘层的一部分在将形成的换能间隙区除去，从而形成第二磁通导向器。
9．包含换能元件且是根据上述各权利要求之一所述方法获得的磁头。
10．根据权利要求9所述的磁头，其特征在于磁头的间隙长度在第一方向上，宽度在第二方向上，其长度比宽度至少小5倍。
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