專利名稱：薄膜磁頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種通過磁阻效應(yīng)來探測(cè)再生信號(hào)的磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭。這種磁頭適于通過磁阻效應(yīng)來探測(cè)再生信號(hào)。
在磁記錄裝置中，例如硬盤裝置，在磁記錄時(shí)需要有較高的記錄密度從而提高記錄容量。最近，一種磁阻效應(yīng)型薄膜磁頭(MR頭)正開始流行，這是一種通過使磁道變窄而獲得較高記錄密度的磁頭。
簡略地說，這種MR頭由位于磁阻效應(yīng)膜(MR膜)每一端上的電極102組成，MR膜的阻抗效應(yīng)隨著磁場(chǎng)強(qiáng)度變化而變化，如

圖1所示。感應(yīng)電流從電極102兩端供應(yīng)到MR膜101上，通過磁記錄介質(zhì)的信號(hào)磁場(chǎng)來探測(cè)MR膜101的阻抗變化以產(chǎn)生基于這種阻抗變化的播放輸出。這種MR頭具有這樣一種特性播放輸出不依賴于記錄介質(zhì)的運(yùn)轉(zhuǎn)速度，這樣即使對(duì)于一個(gè)運(yùn)轉(zhuǎn)速度較低的記錄介質(zhì)也可以實(shí)現(xiàn)較高的播放輸出。
同時(shí)，MR膜在磁特性方面具有不穩(wěn)定性，這樣MR薄膜的磁場(chǎng)壁會(huì)因外部磁場(chǎng)干擾而產(chǎn)生移動(dòng)。因而，這種MR頭有如下缺點(diǎn)Barkhausen噪聲會(huì)因MR膜的移動(dòng)而產(chǎn)生。因而，對(duì)MR頭來說，降低Barkhausen噪聲以確保MR膜的磁穩(wěn)定性是一項(xiàng)至關(guān)重要的任務(wù)。
因此，為確保MR膜的磁穩(wěn)定性，人們開發(fā)了一種具有雙層MR膜的MR頭，即所謂雙層型MR頭。對(duì)于這種雙層MR頭，第一MR膜103、非磁性絕緣膜104以及第二MR膜105疊在一起形成一個(gè)雙層MR單元106，并且安裝了電極102以覆蓋雙層MR單元106的兩端，如圖2所示，該圖是沿圖1B-B線方向所作的剖面圖。有了這種其MR膜具有雙層結(jié)構(gòu)的雙層型磁頭，第一MR膜103和第二MR膜105在它們之間的磁靜態(tài)耦合作用下，在磁特性方面變得穩(wěn)定了，從而降低了Barkhausen噪聲。
為了獲取高的記錄密度，有必要減小縫隙寬度以提高線性記錄密度。然而，如果MR頭的縫隙減小了，那么其播放輸出就會(huì)降低。另一方面，為了提高線性記錄密度，有這樣一種記錄介質(zhì)正變得流行，它的矯頑磁力Hc較大，而剩余磁流密度Br較小。但是，由于磁記錄介質(zhì)具有較小的剩余磁流密度Br，來自磁記錄介質(zhì)的信號(hào)磁場(chǎng)變小了。
基于這種考慮，MR頭需要有較高的播放輸出。為了提高M(jìn)R頭的播放輸出，進(jìn)一步減小MR膜的膜厚度就足夠了。也就是，由于減小了MR膜的膜厚度，在MR膜里面流動(dòng)的感應(yīng)電流的電流密度增加了，從而提高了MR頭的播放輸出。
然而，對(duì)于上述雙層MR頭來說，其影響播放輸出的MR膜厚度之和幾乎等于單層MR膜的兩倍。因而，這樣用傳統(tǒng)的雙層MR頭來實(shí)現(xiàn)較高的播放輸出就會(huì)變得很困難。
對(duì)于單層MR膜構(gòu)成的單層MR頭，可以通過減小膜的厚度來實(shí)現(xiàn)高的播放輸出。然而，仍然有一個(gè)問題存在，即由于MR膜磁穩(wěn)定性較差而有可能產(chǎn)生噪聲。在另一方面，由于雙層MR頭具有雙層MR膜，雖然這種MR膜具有較好的磁穩(wěn)定性，噪聲降低了，但是影響播放輸出的MR膜厚度之和增加了，這樣就得不到高的播放輸出。也就是，對(duì)于傳統(tǒng)的MR頭，同時(shí)獲得高的播放輸出和較好的磁穩(wěn)定性是困難的。
因此，本發(fā)明的一個(gè)目的就是提供一種薄膜磁頭及其制造方法。這種薄膜磁頭在磁穩(wěn)定性上優(yōu)于MR膜，并且能夠獲得高的播放輸出。
一方面，本發(fā)明提供一種薄膜磁頭，這種磁頭包括一種雙層磁阻效應(yīng)單元，磁阻效應(yīng)單元包括第一磁阻效應(yīng)膜和第二大體上與第一磁阻效應(yīng)膜寬度相同的磁阻效應(yīng)膜構(gòu)成，并且二者中間有一層非磁性絕緣膜。這種磁頭還包括一個(gè)位于雙層磁阻效應(yīng)單元側(cè)邊的非磁性絕緣層及一對(duì)位于雙層磁阻效應(yīng)單元上部表面兩端且與第二磁阻效應(yīng)膜相連的電極。播放信號(hào)由第二磁阻效應(yīng)膜的磁阻效應(yīng)來探測(cè)。
另一方面，本發(fā)明提供了一種制造這種薄膜磁頭的方法。這種磁頭具有一由疊在一起的第一磁阻效應(yīng)膜和第二磁阻效應(yīng)膜構(gòu)成的雙層磁阻效應(yīng)單元，其中播放信號(hào)由第二個(gè)磁阻效應(yīng)膜的磁阻效應(yīng)來探測(cè)。制造方法包括以下幾個(gè)步驟鋪設(shè)第一磁阻效應(yīng)膜和第二磁阻效應(yīng)膜，以便構(gòu)成一個(gè)雙層磁阻效應(yīng)膜，在雙層磁阻效應(yīng)膜上構(gòu)造一個(gè)保護(hù)層，構(gòu)造一個(gè)非磁性絕緣層以覆蓋在防腐層、保護(hù)層和雙層磁阻效應(yīng)單元上面，剝離和去掉防腐層及位于防腐層上的非磁性絕緣層，通過蝕刻去掉雙層磁阻效應(yīng)單元兩端的保護(hù)層以暴露雙層磁阻效應(yīng)膜，在雙層磁阻效應(yīng)單元兩端構(gòu)造一對(duì)連接至第二磁阻效應(yīng)的電極。
另一個(gè)方面，本發(fā)明提供了一種制造薄膜磁頭的方法，這種磁頭具有一個(gè)由疊在一起的第一磁阻效應(yīng)薄膜和第二磁阻效應(yīng)膜構(gòu)成的雙層磁阻效應(yīng)單元，其中播放信號(hào)由第二個(gè)磁阻效應(yīng)膜的磁阻效應(yīng)來探測(cè)。制造方法包括下面幾個(gè)步驟鋪設(shè)第一磁阻效應(yīng)膜和第二個(gè)磁阻效應(yīng)膜以便構(gòu)成一個(gè)雙層磁阻效應(yīng)膜，在雙層磁阻效應(yīng)膜上構(gòu)造一個(gè)保護(hù)層，將雙層磁阻效應(yīng)薄膜和保護(hù)層蝕刻成預(yù)定的形狀以構(gòu)成一個(gè)保護(hù)層位于其上且具有預(yù)定形狀的雙層磁阻效應(yīng)單元，構(gòu)造一個(gè)非磁性絕緣層以覆蓋保護(hù)層和雙層磁阻效應(yīng)單元，在非磁性絕緣層上覆蓋一層防腐層并通過回刻來減小非磁性絕緣層表面上的步驟差異，去掉雙層磁阻效應(yīng)單元兩端的保護(hù)層以便將所述的第二磁阻效應(yīng)薄膜暴露出來，并在雙層磁阻效應(yīng)單元兩端構(gòu)造一對(duì)連接至第二磁阻效應(yīng)膜的電極。
另一方面，本發(fā)明提供一種制造薄膜磁頭的方法，這種磁頭具有一疊在一起的第一磁阻效應(yīng)膜和第二磁阻效應(yīng)膜構(gòu)成的雙層磁阻效應(yīng)單元，其中播放信號(hào)由第二磁阻效應(yīng)膜的磁阻效應(yīng)來探測(cè)。制造方法包括以下幾個(gè)步驟鋪設(shè)第一磁阻效應(yīng)薄膜和第二磁阻效應(yīng)薄膜以構(gòu)成一個(gè)雙層磁阻效應(yīng)膜，在雙層磁阻效應(yīng)膜上構(gòu)造一個(gè)保護(hù)層，將雙層磁阻效應(yīng)膜和保護(hù)層蝕刻成預(yù)定的形狀以構(gòu)成一個(gè)保護(hù)層位于其上且具有預(yù)定形狀的雙層磁阻效應(yīng)單元，構(gòu)造一個(gè)非磁性絕緣層以覆蓋保護(hù)層和雙層磁阻效應(yīng)單元，將非磁性絕緣表面拋光以減小磁性絕緣層上的步驟差異，通過蝕刻去掉雙層磁阻效應(yīng)單元兩端的保護(hù)層以便將第二磁阻效應(yīng)膜暴露出來，以及在雙層磁阻效應(yīng)單元兩端構(gòu)造一對(duì)連接至第二磁阻效應(yīng)膜的電極。
有了本發(fā)明的這種薄膜磁頭，在第一和第二MR膜的磁靜態(tài)穩(wěn)定耦合作用下，第一MR膜和第二MR膜會(huì)提高磁穩(wěn)定性。另外，對(duì)于這種薄膜磁頭，電極只和第二個(gè)MR膜相連，只有第二MR膜才是作為MR磁頭的磁感應(yīng)部分而運(yùn)行，因此只有第二MR膜的膜厚度才是能夠影響播放輸出的薄膜厚度。從而，有了這種膜MR磁頭，與只有一層MR膜組成的MR頭一樣，影響播放輸出的MR膜的膜厚度可以減小。
同樣，有了根據(jù)本發(fā)明制造薄膜磁頭的方法，第一MR膜和第二MR膜會(huì)在第一和第二MR膜之間的磁靜態(tài)耦合作用下提高磁穩(wěn)定性。另外，由這種方法制造的薄膜磁頭，電極只和第二個(gè)MR薄膜相連，只有第二個(gè)MR膜作為MR頭的磁感應(yīng)部分運(yùn)轉(zhuǎn)，因而只有第二MR膜的膜厚度才是影響播放輸出的膜厚度。對(duì)于根據(jù)這種方法制造的薄膜磁頭，和單層MR膜組成的單層MR頭一樣，影響播放輸出的MR膜的厚度可以減小。
此外，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的制造薄膜磁頭的方法，即然要首先構(gòu)成雙層MR膜和保護(hù)膜，然后才通過蝕刻構(gòu)成其表面有一層保護(hù)層且具有預(yù)定形狀的雙層MR單元，第二MR膜可以和第一MR膜一起記錄。特別是，基于本發(fā)明制造薄膜磁頭的方法，由第二MR膜和第一個(gè)MR薄膜構(gòu)成的雙層MR單元就容易實(shí)現(xiàn)了。第一MR膜和第二個(gè)形狀相同，位于第二MR單元的正下方，且與第二個(gè)MR膜之間有一層非磁性絕緣層。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的薄膜磁頭，由于在第一MR膜和第二MR膜之間產(chǎn)生了穩(wěn)定的磁靜態(tài)耦合，那么處于第一和第二MR膜之間的磁場(chǎng)就穩(wěn)定了。與只有一單層MR膜組成的單層磁頭一樣，可以減小影響播放輸出的膜厚度，從而可以獲得高的播放輸出。
因而，基于本發(fā)明的薄膜磁頭噪聲低，播放輸出高，能夠同時(shí)提高M(jìn)R膜的磁穩(wěn)定性和播放輸出。
圖1是一MR頭基本結(jié)構(gòu)的示意圖。
圖2是傳統(tǒng)雙層磁頭的MR膜的一剖面圖。
圖3是根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的一個(gè)雙層MR頭的橫向剖面示意圖。
圖4是圖3中雙層磁頭的正視簡圖，是從滑動(dòng)磁記錄介質(zhì)的表面上看上去而得到的視圖。
圖5到圖14示出了圖3中所示的雙層MR頭的制造過程。其中圖5示出了構(gòu)成一個(gè)低部縫隙步驟的橫向剖面圖。
圖6是顯示雙層MR膜和一個(gè)保護(hù)層構(gòu)成步驟的橫向剖面圖。
圖7是顯示構(gòu)成具有預(yù)定形狀的光致防腐劑層這一步驟中關(guān)鍵部分的剖面透視圖。
圖8是顯示保護(hù)層和雙層MR膜被蝕刻后的狀況的剖面透視圖。
圖9是構(gòu)成非磁性絕緣層這一步驟的剖面透視圖。
圖10是顯示光致防腐劑位于其上的非磁性絕緣層被去掉后狀況的剖面透視圖。
圖11是顯示光致防腐劑和位于其上的非磁性絕緣層被去掉后狀況的橫向剖面透視圖。
圖12是顯示構(gòu)成非磁性絕緣層和一個(gè)開孔這一步驟的橫向剖面透視圖。
圖13示出構(gòu)造用于感應(yīng)電流的導(dǎo)體層及用于偏壓電流的導(dǎo)體層以及非磁性絕緣層這一步驟的橫向剖面圖。
圖14示出構(gòu)造上部縫隙層和上部保護(hù)層這一步驟的橫向剖面圖。
圖15示出了如圖3所示的一雙層MR頭的另一種制造過程，以及在下部縫隙層、雙層MR單元及保護(hù)層上面構(gòu)造非磁性絕緣層的狀況。
圖16示出了圖15中所示步驟的下一步，即在非磁性絕緣層上面構(gòu)造光致防腐劑的狀況。
圖17示出了圖15中所示步驟的下一步，即通過回刻將非磁性絕緣層磨光的狀況。
圖18示出了對(duì)圖13中所示的雙層MR頭進(jìn)行進(jìn)一步制造的過程，在這一過程中將非磁性絕緣層構(gòu)造在雙層MR單元及保護(hù)層上面。
圖19示出了圖18中所示步驟的下一步，在這一步驟中通過表面拋光將非磁性絕緣層磨光了。
圖20是一幅在第一MR薄膜的膜厚度與第二MR膜的厚度之比設(shè)置為1∶0.50時(shí)，第二MR膜的磁阻效應(yīng)的測(cè)試結(jié)果的曲線圖。
圖21是一幅在第一MR膜厚度與第二MR膜厚度之比設(shè)置為1∶0.75時(shí)，第二MR膜磁阻效應(yīng)的測(cè)試結(jié)果的曲線圖。
圖22是一幅在第一MR膜厚度與第二MR膜厚度之比設(shè)置為1∶1時(shí)，第二MR膜磁阻效應(yīng)測(cè)試結(jié)果的曲線圖。
圖23是一幅在第一MR膜厚度與第二MR膜厚度之比設(shè)置為1∶1.25時(shí)，第二MR膜磁阻效應(yīng)測(cè)試結(jié)果的曲線圖。
參照這些附圖，本發(fā)明的最佳實(shí)施例將得到仔細(xì)的解釋。應(yīng)當(dāng)注意到，本發(fā)明不僅僅局限于目前所解釋的實(shí)施例，而是在不偏離本發(fā)明的范圍情況下，可以對(duì)其形狀或材料予以更新。
參照附圖3，這種薄膜磁頭是一種具有雙層MR單元的雙層MR磁頭，并且包括一個(gè)下部保護(hù)層1、一個(gè)位于保護(hù)層1之上的下部縫隙層2、一個(gè)雙層MR單元3及一個(gè)位于低部縫隙層2之上的非磁性絕緣層4。薄膜磁頭還包括一個(gè)位于雙層MR單元3中間部分，而不是位于雙層MR單元3的前端3a或后端3b上的保護(hù)層，以及一位于非磁性絕緣層4上的感應(yīng)電流導(dǎo)電層6，它用于連接從雙層MR單元3的后部3b到雙層MR單元3的前端3a薄膜磁頭還包括一個(gè)非磁性絕緣層7，它位于雙層MR單元3，用于感應(yīng)電流的導(dǎo)電層6以及用于偏壓電流的導(dǎo)電層8之上，導(dǎo)電層8位于非磁性絕緣層7之中，以覆蓋雙層MR單元3。這種薄膜磁頭還包括一個(gè)上部縫隙層9，它始于雙層MR單元3的前端3a處，位于非磁性絕緣層7之上，以便和雙層MR單元3的前端3a相連。上部縫隙層9的上面還有一個(gè)保護(hù)層10。
在上述的MR磁頭中，下部防護(hù)層1和上部防護(hù)層10由磁性物質(zhì)構(gòu)成，而下部縫隙層2和上部縫隙層9分別由非磁性絕緣物質(zhì)和非磁性可導(dǎo)電物質(zhì)構(gòu)成。下部防護(hù)層1、上部防護(hù)層10、下部縫隙層2和上部縫隙層9的共同作用是使來自磁記錄介質(zhì)的信號(hào)磁場(chǎng)，而不是再生的信號(hào)磁場(chǎng)不會(huì)被雙層MR單元3捕獲。也就是，既然下部防護(hù)層1和上部防護(hù)層10分別被安排在雙層MR單元3的上面和下面，并且中間有下部縫隙層2和上部縫隙層9，那么是來自磁記錄介質(zhì)的信號(hào)磁場(chǎng)而不是再生的信號(hào)磁場(chǎng)被提供應(yīng)給下部防護(hù)層1和上部防護(hù)層10上，從而只有感生磁場(chǎng)被雙層M是單元3捕獲。
用于感應(yīng)電流的導(dǎo)電層6和上部縫隙層9是一對(duì)分別與雙層MR單元3兩端相連的電極，其作用是給MR單元3供應(yīng)感應(yīng)電流。也就是，雙層MR單元3的后端3b和用于感應(yīng)電流的導(dǎo)電層6相連，而其前端3a和上部縫隙層9相連。當(dāng)感應(yīng)電流從磁記錄介質(zhì)中被探測(cè)出來以后，感生電流就被送到了雙層MR單元3。雙層MR單元3有第一MR膜和第二MR膜，而感應(yīng)電流只供給上面的MR膜，即第二MR膜。
用于偏壓電流的導(dǎo)電層8位于非磁性絕緣層7之中，以覆蓋雙層MR單元3，是用于向雙層MR單元3施加偏壓磁場(chǎng)。也就是，當(dāng)從磁記錄介質(zhì)中探測(cè)信號(hào)磁場(chǎng)時(shí)，它使電流流經(jīng)用于偏壓電流的導(dǎo)電層8，以便在雙層MR單元3上施加偏壓磁場(chǎng)而獲得較高的磁阻效應(yīng)。
圖4是從滑動(dòng)磁記錄介質(zhì)的表面的側(cè)面所示出的雙層MR頭的，如圖3中箭頭A所示的方向。圖4示出雙層MR單元3是由第一MR薄膜33、Al2O3做成的一非磁性絕緣層34以及第二MR膜依這種次序構(gòu)成的。第一MR膜33是由Ta做成的基層模31和位于基層膜上面的Ni80/Fe20做成的NiFe膜32構(gòu)成的。而第二MR膜37則由Ta做成的基層膜35及在其上Ni80/Fe20做成的NiFe膜36構(gòu)成的。對(duì)于這種MR單元3，既然第一MR膜和第二MR膜由相同的物質(zhì)構(gòu)成，那么就可以對(duì)第一和第二MR膜的磁特性進(jìn)行均等地控制了。
對(duì)于這種雙層MR單元，可以從能夠影響播放輸出的第二MR膜37中獲得大約25NΩ·cm的電阻特性及大約25％的電阻特性變化率Δρ/ρ.
至于第一和第二MR膜33，37的膜厚度之間的關(guān)系，第一MR膜33的厚度最好比第二膜37的厚度大一些，這樣就可以提高第二膜37的磁穩(wěn)定性。但是，不必一定是這種關(guān)系，第一和第二MR膜可以有相同的厚度或第一MR膜33比第二MR膜37更薄一些。
在雙層MR單元3中，由Ta做成的基層膜31、35用于提高表面粗糙度。通過提供這種基層31、35，有可能在構(gòu)造NiFe膜32，36以提高其磁性能之前來改善表面的粗糙度。
對(duì)于這種雙層MR單元3，作為上層MR膜的第二MR膜37是用作磁頭的磁感應(yīng)部分的，并且如后面要解釋的那樣要向它供入感應(yīng)電流。另外，作為基層MR膜的第一MR薄膜33，是和作為磁頭的感應(yīng)部分的第二MR膜37處于穩(wěn)定的磁耦合狀態(tài)中的，從而可以提高第二MR膜的磁穩(wěn)定性。
如果雙層型MR單元3的第一MR膜和第二MR膜是由展示出磁阻效應(yīng)的磁性物質(zhì)構(gòu)成的，那么就足夠了。從而，這些膜可以由不是NiFe的物質(zhì)構(gòu)成，或者可以由多層疊在一起的薄膜構(gòu)成。
如果安裝在第一MR膜和第二MR單元37之間的非磁性絕緣膜37由電絕緣的非磁性物質(zhì)構(gòu)成，那么就足夠了。從而，非磁性絕緣膜34可以由不是Al2O3的物質(zhì)構(gòu)成。雖然更需要一種更薄的非磁性絕緣膜34以減小縫隙寬度，但如果非磁性絕緣膜34由例如Al2O3等物質(zhì)構(gòu)成，則對(duì)它的厚度要求應(yīng)不小于大約10nm，這是因?yàn)榈谝缓偷诙﨧R膜33及37需要和非磁性絕緣膜進(jìn)行絕緣。
在雙層MR單元3的兩邊是非磁性絕緣層4，如圖4所示，這樣雙層MR單元3就埋在了非磁性絕緣薄膜34之中。最好雙層MR單元3由滑動(dòng)性能好的物質(zhì)構(gòu)成，因?yàn)樗┞对谏厦嬉瑒?dòng)磁頭的磁頭表面上，例如，最好采用Al2O3、SiO2或SiNx(如Si3N4)等原料。
在雙層MR單元3上部表面的兩端，第二MR膜37和導(dǎo)體相連。也就是，第二MR膜37的上部表面和上部縫隙層9在雙層MR單元3的前端3a處是電相連的，如43圖4所示，而第二MR膜37的上部表面是和位于雙層MR單元3后端3b處用于感應(yīng)電流的導(dǎo)電層6電相連的，如圖3所示。既然第一MR膜33的側(cè)面及上部表面分別和非磁性絕緣層4及非磁性絕緣層34絕緣，那么就沒有感應(yīng)電流流過第一MR單元33。
有了這種雙層MR頭，并采用了雙層MR單元3，由于在第一MR膜33和第二MR膜37之間產(chǎn)生了磁靜態(tài)耦合，那么第一MR膜33和第二MR膜37之間的磁穩(wěn)定性就提高了，從而降低了Barkhausen噪聲。
另外，使用這種雙層MR頭，感應(yīng)電流僅被提供給第二MR膜37，所以它作為磁感應(yīng)部分。有了這種雙層MR頭，影響播放輸出的MR膜的膜厚度僅僅是第二MR膜37的膜厚度，因而這種雙層MR磁頭就有可能減小影響播放輸出的MR膜37的膜厚度，使其達(dá)到僅由一個(gè)單層MR膜構(gòu)成的單層MR磁頭的膜厚度水平。通過減小影響播放輸出的膜厚度，由于感應(yīng)電流的電流密度可中以得到提MR，那么使用這種雙層MR磁頭可以得到較高的播放輸出。
一個(gè)用于制造上述MR磁頭的方法的實(shí)施例將在下面進(jìn)行詳細(xì)地介紹。
為了制造雙層MR磁頭，由一種非磁性絕緣物質(zhì)如Al2O3構(gòu)成的下部縫隙層42形成在下部防護(hù)層41的上面，如圖5所示。在接下來的步驟中，下部縫隙42電絕緣雙層MR單元3的下面部分，并在雙層MR單元3的低處部分構(gòu)造一個(gè)磁縫隙。
然后，如圖6所示，一個(gè)雙層MR膜43形成在下部縫隙層42之上，一個(gè)由Al2O3構(gòu)成的保護(hù)層44形成在雙層MR膜43的上面。在接下來的步驟中，將雙層MR膜43進(jìn)行了蝕刻以形成一個(gè)雙層MR單元，它由三層結(jié)構(gòu)，即，由Ta基層膜一個(gè)NiFe膜組成的第一個(gè)MR膜43a，由Al2O3構(gòu)成的非磁性絕緣層43b，以及由基層膜和一NiFe膜構(gòu)成的第二個(gè)MR薄膜43C組成。
然后，為了將一個(gè)雙層MR膜43構(gòu)成一個(gè)具有預(yù)定形狀的雙層MR單元，將一個(gè)已做成預(yù)定形狀的光致防腐劑45安裝在保護(hù)層44上，如圖7所示。然后對(duì)保護(hù)層44和雙層MR薄膜43進(jìn)行蝕刻，如圖8所示，以構(gòu)成一個(gè)具有預(yù)定形狀且其上表面安裝有保護(hù)層44的雙層MR單元43S。
通過預(yù)定形成雙層MR膜43，以及接下來將膜進(jìn)行蝕刻以得到具有預(yù)定形狀的雙層MR單元43S，則第一MR膜43a可以和第二MR單元43C正確地配準(zhǔn)。從而，由于有了雙層MR單元43S，就可以在第一MR膜和第二MR膜43b之間建立理想的磁靜態(tài)耦合。
然后，如圖9所示，構(gòu)造一個(gè)非磁性絕緣層46壓在致防腐劑層45，保護(hù)層44以及雙層MR單元43S的上面。然后將光致防腐劑45沿著非磁性絕緣層46剝離去掉。當(dāng)沿著非磁性絕緣層46剝離和去掉它上面的光致防腐劑45以后，再將非磁性絕緣層46的表面和保護(hù)層44通過拋光而使之變得平滑。因而，如圖10和圖11所示，雙層MR單元43S和保護(hù)層44被埋在了非磁性絕緣層46之中。其中圖11是圖10沿著A-A線方向所作的剖面圖。
有了這項(xiàng)所謂的“起飛(lift off)”技術(shù)，即沿著非磁性絕緣層46將位于其上的光致防腐劑層45剝離并去掉，那么可以輕易地得到雙層MR單元43S和保護(hù)層44埋在非磁性絕緣層46之中這種狀況。然而，由于這種“起飛”技術(shù)，毛刺或其它類似的東西有可能在剝離光致防腐劑時(shí)在邊緣產(chǎn)生，從而對(duì)表面粗糙度、雙層MR單元43S的磁特性及絕緣特性，以及對(duì)在下面的步驟中構(gòu)成的上部縫隙層或上部保護(hù)層的形狀有不利的影響。因而，在本實(shí)施例中，對(duì)非磁性絕緣層46的表面和保護(hù)層44在將光致防腐劑剝除以后要進(jìn)行拋光處理以提高表面質(zhì)量。
應(yīng)當(dāng)指出，如本實(shí)施例中所說，當(dāng)剝掉光致防腐劑層45以后，如果要對(duì)非磁性絕緣層46和保護(hù)層44進(jìn)行拋光處理，那么考慮到在這一步中進(jìn)行拋光時(shí)有材料損失，有必要在事先采用更厚一些的保護(hù)層44。特別是，如果采用Al2O3做成保護(hù)層44，那么建議保護(hù)層44的最后膜厚度在20nm這一量級(jí)上，而由于拋光而減小的厚度應(yīng)大約在50nm左右，以便在拋光這一過程中獲得足夠平滑的表面。因而，如果光致防腐劑45首先被剝除而接著拋光非磁性絕緣層的表面46和保護(hù)層44的表面，那么有必要提前將Al2O3構(gòu)成的保護(hù)層44的厚度做在70nm這一量級(jí)上，然后在下面將保護(hù)層進(jìn)行拋光磨光的步驟中減小大約50nm的厚度，這樣就可以在最后提供一個(gè)膜厚度在20nm這一量級(jí)上的保護(hù)層。
通過采用這種方式拋光非磁性保護(hù)層46的表面和保護(hù)層44，雙層MR單元43S的磁特性和絕緣特性可以得到提高，且在下面步驟中構(gòu)成的上部保護(hù)層的理想形狀也可以得以實(shí)現(xiàn)，以提高磁頭的頻率特性。
然后，如圖12所示，將一個(gè)新的非絕緣層47安裝在非磁性絕緣層46和保護(hù)層44之上，接著對(duì)非磁性絕緣層47和位于雙層MR單元43S后端43A的保護(hù)層44進(jìn)行蝕刻以形成一個(gè)開口48，以便將雙層MR單元43S的后端43A暴露出來。
然后，如圖13所示，用于感應(yīng)電流的導(dǎo)電層49形成在雙層MR單元43S的后端43A上，以便通過在前面步驟中形成的開口48和雙層MR單元43S的上表面相連。用于偏壓電流的導(dǎo)電層50也安裝在雙層MR單元43S上表面之上，非磁性絕緣層51要位于更靠上的位置。
然后，如圖14所示，對(duì)非磁性絕緣層51，非磁性絕緣層47和位于雙層MR單元43S前端43B上的保護(hù)層44進(jìn)行蝕刻以形成開口52，以便將雙層MR單元43S的前端43B暴露出來，一上部縫隙層53形成在雙層MR單元43S的前端43B和非磁性絕緣層51之上，以便通過開口52與雙層MR單元43S的上表面連接在一起。一上部保護(hù)層54還形成在其上。
在上述步驟之后，再經(jīng)過切片這一過程就完成了雙層MR頭的制造過程。既然雙層MR頭是一個(gè)只播放的磁頭，那么可以將記錄電感放在雙層MR頭上面以提供一個(gè)記錄/再現(xiàn)磁頭。
在上述的制造上面所述的雙層MR頭的方法中，形成了非磁性絕緣層，而光致防腐劑則保持未動(dòng)。這樣雙層MR單元43S和保護(hù)層44就埋在了非磁性絕緣層46之中。然后沿著光防腐劑45上面的非磁性絕緣層46將光致防腐劑45去掉，如圖10和圖11所示。然而，雙層MR單元43S和保護(hù)層44被埋在非磁性絕緣層46之中這一狀況可以通過不是上面所述方法的其它技術(shù)來實(shí)現(xiàn)。
特別是，將雙層MR單元43S和保護(hù)層44埋在百磁性絕緣層46之中這一狀況可以通過先構(gòu)造一個(gè)非磁性絕緣層，然后對(duì)它進(jìn)行回刻來實(shí)現(xiàn)。其中這一非磁性絕緣層位于下部縫隙42，雙層單元43S和保護(hù)層44之上。
也就是，在形成雙層MR單元43S和保護(hù)層44之后，以及在去掉光致防腐劑層45之后，形成一個(gè)非磁性絕緣層61，覆蓋壓在下部縫隙層42，雙層MR單元43S和保護(hù)層44之上，如圖15所示，這是一幅從滑動(dòng)磁性介質(zhì)的磁頭表面上看上去而得到的視圖。然后，中圖16所示，光致防腐劑62形成在非磁性絕緣層61之上，光致防腐劑62在非磁性絕緣層61上面部分的膜厚度大體上等于或略薄于雙層MR單元43S的膜厚度，而在雙層MR單元43S之上的部分卻不是這樣。采用這種方式，光致防腐劑62的膜厚度不是在雙層MR單元43S之上的部分變厚了，而是變薄了，如圖16所示。
由于結(jié)果組件的整個(gè)表面被光致防腐劑62覆蓋，因而要對(duì)結(jié)果組件進(jìn)行回刻。進(jìn)行回刻時(shí)，光致防腐劑62的蝕刻率和非磁性絕緣層61的蝕刻率要經(jīng)過合適地選擇，以便于有選擇性地蝕刻在雙層MR單元43S之上的非絕緣層61a和保護(hù)層44，從而為進(jìn)行拋光過程時(shí)減小了步驟差異。
結(jié)果是，如圖17所示該組件的表面被拋光了，并且實(shí)現(xiàn)了雙層MR單元43S和保護(hù)層44被埋在了非磁性絕緣層61之中這一結(jié)果，然后按照對(duì)雙層MR頭相似的處理過程進(jìn)行下面的步驟就足夠了。
至于回刻，如果該組件表面已被大體磨光就足夠了。非磁性絕緣層61可以留在保護(hù)層44之上。
如果非磁性絕緣層61留在了保護(hù)層44之上，如圖17所示，當(dāng)采用下面步驟形成開口48和開口52時(shí)，如果沿著保護(hù)層44，去掉在開口48附近和開口52附近的非磁性絕緣層61部分就足夠了。開口48的作用是連接用于感生電流的導(dǎo)電層49和雙層MR單元43S，開口52的作用是連接縫隙層53和雙層MR單元43S。
可選擇的另一種方法是，為實(shí)現(xiàn)雙層MR單元43S和保護(hù)層44被埋在非磁性絕緣層中這一狀況，在下部磁層42、雙層MR單元43S和保護(hù)層44上面形成非磁性絕緣層，接著將非磁性絕緣層拋光就足夠了。
也就是，在形成雙層MR單元43S和保護(hù)層44以及接下來去掉光致防腐劑45之后，要在下部縫隙層42、雙層MR單元43S和保護(hù)層44之上形成一個(gè)非磁性絕緣層71，如圖18所示，這是一幅從滑動(dòng)磁介質(zhì)的磁頭表面上看上去而得到的視圖。然后如圖19所示，將整個(gè)組件的表面拋光磨平以減小表面階梯差異，這樣就得到了如下結(jié)果組件的整個(gè)平面大體上磨光了，并且雙層MR單元43S和保護(hù)層44埋在了非磁性絕緣層61之中。接下去，進(jìn)行與制造上述雙層MR頭相同的步驟就足夠了。
為了拋光非磁性絕緣層71，如果組件表面已被大體上拋光就足夠了，而非磁性絕緣層71可以留在保護(hù)層44的上面，如圖19所示，如果非磁性絕緣層71留在了保護(hù)層44的上面，當(dāng)采用下面步驟形成開口48和52時(shí)，如果沿著保護(hù)層44，去掉在開口48才開口52附近的非磁性絕緣層71部分就足夠了。其中開口48的作用是連接用于感生電流的導(dǎo)電層49和雙層MR單元43S，開口52用作連接縫隙層53和雙層MR單元43S。
在上述的雙層MR頭中，如果將第一MR膜和第二MR膜進(jìn)行磁靜態(tài)耦合，以便使作為磁頭感應(yīng)部分的第二MR膜這到磁穩(wěn)定，那么就較為理想了。然而，如果第一MR膜和第二MR膜之間達(dá)到了磁靜態(tài)耦合，則第二MR膜就沒有充分達(dá)到磁穩(wěn)定狀態(tài)。這種磁靜態(tài)耦合的力量依賴于第一MR膜和第二MR膜的厚度之比。第一和第二MR膜的厚度之比已經(jīng)過了實(shí)際檢測(cè)，其結(jié)果如圖20至23所示。
圖20示出當(dāng)?shù)谝籑R膜和第二MR膜厚度之比為1∶0.50時(shí)，第二MR膜的磁阻效應(yīng)，圖21示出了當(dāng)兩個(gè)MR膜厚度之比為1∶0.75時(shí)第二MR膜的磁阻效應(yīng)，圖22示出了當(dāng)兩個(gè)MR膜厚度之比為1∶1時(shí)，第二MR膜的磁阻效應(yīng)，而圖23則示出了當(dāng)兩上MR膜厚度之比為1∶1.25時(shí)第二MR膜的磁阻效應(yīng)。在圖20至23中，橫坐標(biāo)代表外部磁場(chǎng)H的磁力，而縱坐標(biāo)代表因磁阻效應(yīng)導(dǎo)致的第二MR膜阻抗率的變化Δρ/ρ。
從圖20至23可以看出，第一個(gè)MR膜較厚，會(huì)導(dǎo)致第二MR層穩(wěn)定的磁阻效應(yīng)。也就是，第一MR膜越厚，第二MR膜的磁穩(wěn)定性也越好，從而可以降低噪聲。
權(quán)利要求
1.一種薄膜磁頭，包括一雙層磁阻效應(yīng)單元，由第一MR磁阻效應(yīng)膜和與第一MR磁阻效應(yīng)膜具有相同寬度的第二磁阻效應(yīng)膜構(gòu)成，中間有一非磁性絕緣層；一位于所述雙層磁阻效應(yīng)單元側(cè)面上的非磁性絕緣層；以及一對(duì)位于所述的雙層磁阻效應(yīng)單元上部表面的電極，且與所述的第二磁阻效應(yīng)膜相連，其改進(jìn)在于播放信號(hào)由所述的第二磁阻效應(yīng)膜的磁阻效應(yīng)來探測(cè)。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜磁頭，其特征在于，第一磁效應(yīng)膜的膜厚度要比所述的第二磁阻效應(yīng)膜的膜厚度大。
3.一種用于制造具有一個(gè)雙層磁阻效應(yīng)膜單元的薄膜磁頭制造方法，其中雙層磁阻效應(yīng)單元由第一MR膜和第二MR膜疊在一起構(gòu)成，其中播放信號(hào)由第二磁阻效應(yīng)膜的磁阻效應(yīng)來探測(cè)。制造方法包括下列步驟將第一和第二磁阻效應(yīng)膜按這種次序疊在一起以構(gòu)成一雙層磁阻效應(yīng)單元，并在所述的雙層磁阻效應(yīng)膜上形成一保護(hù)層；形成一非磁性絕緣層，覆蓋在所述的防腐劑、保護(hù)層和所述的雙層磁阻效應(yīng)單元上面；沿著形成在所述的防腐劑上面的非磁性絕緣層剝離且去掉所述的防腐劑；通過蝕刻去掉位于所述雙層磁阻效應(yīng)單元兩端上的保護(hù)層，以便暴露所述的雙層磁阻效應(yīng)膜；以及形成一對(duì)和在所述的雙層磁阻效應(yīng)單元兩端上的所述第二磁阻效應(yīng)膜相連的電極。
4.如權(quán)利要求3中所述的制造薄膜磁頭的方法，其特征在于，在沿著防腐劑上面的非磁性絕緣層剝離且去掉防腐劑以后，拋光非磁性絕緣層的表面和保護(hù)層，從而變得平滑了。
5.一種制造具有雙層磁阻效應(yīng)單元的膜磁頭的方法，其中雙層磁阻效應(yīng)單元由疊在一起的第一和第二磁阻效應(yīng)膜構(gòu)成，其中播放信號(hào)由第二磁阻效應(yīng)膜的磁阻效應(yīng)來探測(cè)，該方法包括以下步驟將第一和第二磁阻效應(yīng)膜按這種次序疊在一起以形成一雙層磁阻效應(yīng)膜，并在所述的磁阻效應(yīng)膜上形成一保護(hù)層；將所述的雙層磁阻效應(yīng)膜和所述的保護(hù)層蝕刻成預(yù)定的形狀，以形成一具有預(yù)定形狀且其上具有一個(gè)保護(hù)層的雙層磁阻效應(yīng)單元；形成一個(gè)非磁性絕緣層，以覆蓋保護(hù)層和雙層磁阻效應(yīng)單元；在所述的非磁性絕緣層上覆蓋一層防腐劑，接下來通過回刻來減小在所述非磁性絕緣層表面上的階梯差異；去掉雙層磁阻效應(yīng)單元兩端的保護(hù)層以暴露所述第二磁阻效應(yīng)層；以及形成一對(duì)和在所述雙層磁阻效應(yīng)單元的兩端上的所述的第二磁阻效應(yīng)膜相連的電極。
6.一種制造具有雙層磁阻效應(yīng)單元的膜磁頭的方法，其中雙層磁阻效應(yīng)單元由疊在一起的第一和第二磁阻效應(yīng)膜構(gòu)成，其中播放信號(hào)由第二磁阻效應(yīng)膜的磁阻效應(yīng)來探測(cè)，包括以下步驟將第一和第二磁阻效應(yīng)膜以這種次序疊在一起以構(gòu)成一雙層磁阻效應(yīng)膜，并且在所述的雙層磁阻效應(yīng)膜上形成一保護(hù)層；將所述的雙層磁阻效應(yīng)膜和所述的保護(hù)層蝕刻成預(yù)定的形狀以形成一具有預(yù)定的形狀且其上有一保護(hù)層的雙層磁阻效應(yīng)單元；形成一個(gè)非磁性絕緣層，以便將保護(hù)層和雙層磁阻效應(yīng)單元進(jìn)行覆蓋；拋光所述非磁性絕緣層的表面，以減小所述非磁性絕緣層表面上的階梯差異；通過蝕刻，去掉位于所述雙層磁阻效應(yīng)單元兩端的保護(hù)層以暴露所述的第二磁阻效應(yīng)膜；以及形成一對(duì)和在所述雙層磁阻效應(yīng)單元兩端上的所述第二磁阻效應(yīng)膜相連的電極。
全文摘要
公開了一種通過磁阻效應(yīng)探測(cè)再生信號(hào)的磁阻效應(yīng)類型薄膜磁頭，這種磁頭適于通用磁阻效應(yīng)來探測(cè)再生信號(hào)。薄膜磁頭包括一雙層磁阻效應(yīng)單元，這個(gè)磁阻效應(yīng)單元由第一磁阻效應(yīng)膜和第二與第一膜寬度相同磁阻效應(yīng)膜構(gòu)成，且中間有一層非磁性絕緣膜。由于在第一和第二MR膜之間產(chǎn)生了磁靜態(tài)耦合，第一和第二MR膜之間的磁場(chǎng)穩(wěn)定，其影響播放輸出的薄膜厚度可以象只有一單層MR膜構(gòu)成的單層磁頭那樣得到減小，從而得到了高的播放輸出。
文檔編號(hào)G11B5/31GK1151575SQ96110130
公開日1997年6月11日 申請(qǐng)日期1996年6月28日 優(yōu)先權(quán)日1995年6月29日
發(fā)明者紫田拓二, 管野佳弘, 本田忠行, 高田昭夫, 今藤由喜雄, 鈴木忠男 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社