專利名稱：具有分層結(jié)構(gòu)的磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有磁頭面和分層結(jié)構(gòu)的磁頭，分層結(jié)構(gòu)包括第一磁層，第二磁層和用來將這些磁層電隔開的絕緣層，所述磁層的至少第一層包括非晶態(tài)鈷合金。
這種類型的磁頭可從US-A5，284，572(PHN13.265)中獲知。已知的具有薄膜型的磁頭包括軟磁層，起到磁通導(dǎo)向元件的作用，和對著磁通導(dǎo)向元件的障礙物反向延伸的磁阻層，起到換能元件的作用。SiO2的絕緣層，用來使得磁通導(dǎo)向元件與換能元件互相電絕緣，它存在在這兩層之間。通過在磁通導(dǎo)向元件上沉積而構(gòu)成的絕緣層具有相當大的厚度，例如400nm(納米)，以便達到想要的絕緣。存在這樣的相當厚的絕緣層的缺點在于，在運行期間，由磁通導(dǎo)向元件提供的一部分磁信息沒有達到換能元件，但由于絕緣層造成的阻擋，它橫過沒有延伸到換能元件的路徑。當然，這對于磁頭的效率具有有害的影響。
本發(fā)明的一個目的是使得在開頭一段中描述的磁頭上的絕緣層具有更薄的結(jié)構(gòu)。
為了達到這個目的，按照本發(fā)明的磁頭的特征在于，絕緣層包括由非晶態(tài)鈷合金形成的氧化鈷。
通過實驗發(fā)現(xiàn)，這樣的絕緣層可以具有這樣良好的介電特性和具有這樣的均勻結(jié)構(gòu)，使得在10到100nm(納米)的相當小的厚度內(nèi)，所需要的電阻呈現(xiàn)在磁層之間。在一個實施例中，絕緣層是第一磁層的一個整體部分。
按照本發(fā)明的磁頭的實施例的特征在于，非晶態(tài)鈷合金是CoNbZr合金，具體地是Co88Nb9Zr30。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，當使用CoNbZr合金的磁層時，CoNbZrO(它主要包括一種或多種氧化鈷)的絕緣層可以在制造期間以簡單的方式實現(xiàn)。這在后面詳細描述。
按照本發(fā)明的磁頭的實施例的特征為如權(quán)利要求4中規(guī)定的。在這樣的磁頭中，實際上被實施為薄膜磁頭，在磁阻元件(MR元件)和磁通導(dǎo)向部分之間的距離可以相當小，例如50nm的量級。在MR元件和磁通導(dǎo)向部分之間小的距離增強MR元件和磁通導(dǎo)向部分之間的耦合，以使得達到本發(fā)明的另一個目的，即提供具有最強效率的磁頭。按照本發(fā)明的磁頭特別適合于在記錄系統(tǒng)中用作為讀磁頭。
按照本發(fā)明的磁頭的實施例的特征為如權(quán)利要求5中規(guī)定的。具有這樣的結(jié)構(gòu)的磁頭通常被稱為夾層磁頭(Standwich head)。夾層磁頭可被使用于磁記錄和/或再建系統(tǒng)。非晶態(tài)鈷合金的磁層具有滿意的軟磁特性，諸如，高的飽和磁性，低的矯頑磁性，低的磁致伸縮性，和高的導(dǎo)磁率。按照本發(fā)明的磁頭中使用的絕緣層含有高的歐姆氧化物，它具有相當小的厚度，約100nm量級。因此，在相鄰的磁層之間具有有效的電阻擋層，以便有效地壓縮渦流，和有可能緊湊地堆疊磁層。
本發(fā)明也涉及制造層結(jié)構(gòu)(包括第一磁層，絕緣層和第二磁層)的方法。
這樣的方法可從磁頭可從US-A5，284，572中獲知，它被使用來制造在開頭的段落中描述的磁頭。在已知的方法中，第一磁層是由NiFe的沉積形成的，此后，通過沉積電絕緣材料，具體是SiO2，在這個磁層上給出絕緣層。隨后，通過在由第一磁層支持的絕緣層上沉積，給出磁阻層。在已知的方法中，所以必須有幾個但實質(zhì)上不同的沉積步驟，即用于形成磁層的沉積步驟和用于給出絕緣層的另一個沉積步驟。
本發(fā)明的目的是改進和簡化已知的方法。為了達到這個目的，按照本發(fā)明的方法的特征在于，第一磁層是由非晶態(tài)鈷合金的沉積形成的，此后，把這層暴露在氧化環(huán)境中，用于形成包括氧化鈷的一層，此后，第二磁層是由在形成的氧化層上沉積磁性材料形成的。在這個方法中，氧化鈷是在磁層得到后通過把它放在氧化環(huán)境中簡單地形成的。這樣形成的絕緣層可以認為是包括非晶態(tài)鈷合金的第一磁層的一個整體部分。
通常最好通過在濺射系統(tǒng)中進行濺射來形成磁層，其中如果在每個磁層中使用同同樣的鈷合金，優(yōu)選地是CoNbZr合金，則每次可以使用同一個目標。氧化鈷的形成可以在所使用的濺射系統(tǒng)中通過提供氧氣或通過使用等離子體氧化作用或用氧氣作為活性氣體對目標進行活性濺射，而來進行。等離子體氧化作用和活性濺射在技術(shù)上是熟知的。按照本發(fā)明的相關(guān)的變例是在權(quán)利要求7中規(guī)定的。
本發(fā)明也涉及用于通過磁頭把信息寫入到磁性記錄介質(zhì)或從磁性記錄介質(zhì)讀出信息的設(shè)備。這種設(shè)備可以是已知類型的，在其中記錄介質(zhì)是圓盤或帶狀的，但其中使用了按照本發(fā)明的磁頭。在PCT專利申請WO97/24712中描述和顯示了已知的設(shè)備(該專利在此引用，以供參考)。
對于權(quán)利要求，應(yīng)當指出，附屬權(quán)利要求中所規(guī)定的特征特性的各種組合是可能的。
下面將參照實施例闡述本發(fā)明的這些和其它方面。
在附圖中

圖1是按照本發(fā)明的第一實施例的截面圖，圖2是按照本發(fā)明的第二實施例的垂直正視圖，以及圖3是以更大的比例尺度顯示的第二實施例的一部分(按照箭頭Ⅲ)的垂直正視圖。
如圖1所示，按照本發(fā)明的磁頭1被實現(xiàn)為薄膜磁頭，它具有磁頭面3。磁頭1包括基片5，呈現(xiàn)在基片5上的層結(jié)構(gòu)7，和呈現(xiàn)在層結(jié)構(gòu)7上的保護塊9。層結(jié)構(gòu)7具有SiO2或Al2O3的絕緣基層11，它被提供在導(dǎo)磁材料(例如，NiZn鐵氧體)的基片5上。層結(jié)構(gòu)7還具有第一磁層13a，13b，其第一層部分13a與磁頭面3交界，它與第二層部分13b互相隔開，而縫隙15填充以非導(dǎo)磁和非導(dǎo)電的材料，如SiO2，它延伸在兩個層部分13a和13b之間。第一層部分13a構(gòu)成與磁頭面相鄰的第一磁通導(dǎo)向部分，以及第二層部分13b構(gòu)成第二磁通導(dǎo)向部分。在磁通導(dǎo)向部分13a和13b之間的縫隙15由磁阻元件(MR元件)橋接，MR元件也是由第二磁層17形成的。第一磁層13a，13b以及第二磁層17在本實施例中都由非晶態(tài)鈷合金(特別是CoNbZr合金)組成。絕緣層19a，19b把磁層13a，13b和17互相電隔開，它延伸在第一磁層13a，13b和第二磁層17之間。絕緣層19a，19b包括由第一磁層13a，13b的非晶態(tài)鈷合金形成的氧化鈷。
圖1所示的磁頭通過使用按照本發(fā)明的方法的實施例而制造的，其中第一磁層13a，13b借助于在濺射系統(tǒng)中濺射沉積非晶態(tài)鈷合金而被形成在基層上，此后，把這一層13a，13b暴露在氧化環(huán)境中，用于形成氧化鈷，造成絕緣層19a，19b，因此它是第一磁層13a，13b的一個整體部分。在本實施例中，絕緣層19a，19b具有50nm的厚度。在形成絕緣層19a，19b以后，縫隙15被填充以非磁性、非導(dǎo)電材料，在本實施例中是SiO2，此后，第二磁層17借助于濺射沉積軟磁材料(在本實施例中，是非晶態(tài)鈷合金)而被形成。隨后，這一層17配置以絕緣材料層21，在本實施例中是SiO2，在其上放置保護塊9。隨后，磁頭面3，可以是平面或曲面，通過拋光和/或精磨而被形成。應(yīng)當指出，圖上沒有顯示電輸入和輸出導(dǎo)體。還應(yīng)當指出，磁頭可以被做成為單信道或多信道磁頭。磁頭可被做成與帶狀記錄或信息介質(zhì)(具體是磁帶)協(xié)調(diào)運行，或與盤狀記錄或信息介質(zhì)(具體是磁盤或磁-光盤)協(xié)調(diào)運行。
如圖2和3所示，按照本發(fā)明的磁頭101是夾層磁頭。夾層磁頭被使用于磁寫入信息和/或讀出信息的系統(tǒng)，諸如視頻磁帶系統(tǒng)。磁頭101具有兩個陶瓷基片103a，103b和105a，105b，一個被放置在基片103a，103b和105a，105b之間的不同層的堆疊107，以及一個用作為換能元件的線圈109。在本實施例中，基片由CaTiO3制成。堆疊107是包括非晶態(tài)鈷合金的磁層107與由非晶態(tài)鈷合金形成的氧化鈷的絕緣層107b交替的層結(jié)構(gòu)。磁層107a負責(zé)傳導(dǎo)磁通，所以應(yīng)當具有滿意的軟磁特性，諸如，高的飽和磁性，低的矯頑磁性和低的磁致伸縮性。而且，導(dǎo)磁率應(yīng)當在寬的頻率范圍內(nèi)足夠高。本來就知道CoNbZn合金是很適合用于這種用途的材料。還知道利用旋轉(zhuǎn)導(dǎo)磁率，以便達到在寬的頻率范圍內(nèi)高的導(dǎo)磁率，在這種情況下，在CoNbZn合金層中所需要的磁疇的支配取向可以通過在濺射期間使用磁場或通過退火軟磁材料而達到。存在的絕緣層107b用來禁止渦流，否則渦流會降低導(dǎo)磁率。已經(jīng)發(fā)現(xiàn)，存在的、由合金做成的氧化鈷的絕緣層107b具有足夠高的電阻，允許形成絕緣的疊層，以使得有效地禁止渦流。磁頭101具有磁頭面111，在本實施例中也是接觸面，用來與磁帶協(xié)調(diào)運行，磁帶在運行期間沿箭頭x表示的方向移過磁頭面111。
關(guān)于磁頭101的制造，特別是它的堆疊107，可以作出以下的說明。本發(fā)明提供實現(xiàn)產(chǎn)量增加的可能性，如果軟磁層107a和絕緣層107b是通過濺射形成的話，其中兩個濺射過程在同一個濺射裝置中完成。在這方面，形成所有的層107a和107b的有利的方法從同一個CoNbZr目標出發(fā)。在第一種方法的第一步驟中，CoNbZr通過濺射被沉積，以便形成軟磁層107a。在第二步驟中，使用等離子體氧化作用，在其中主要形成氧化鈷和CoNbZrO，以便構(gòu)成第一絕緣層107b。第一和第二步驟隨后重復(fù)進行所需要的次數(shù)，以便得到想要的層107a和107b的數(shù)目的堆疊107。適合的目標是一種Co88Nb9Zr3合金的目標。在等離子體氧化作用方法中進行的實驗證明，在0.8Pa(帕)的氧壓下100W和200W的RF功率是適合于實現(xiàn)高歐姆的絕緣層107b。氧化時間是10分鐘。也發(fā)現(xiàn)，在這些實驗中，存在的軟磁層107a的磁特性，諸如矯頑磁性，不受到或幾乎不受到有害的影響。在第二種方法中，CoNbZr通過使用濺射時鐘的第一濺射過程被沉積，以便形成軟磁層107a，在第二濺射過程中，進行帶有氧的活性濺射，以便形成絕緣層107b。實驗證明，在500W的RF功率下10nm/min(納米/每分鐘)的濺射速率是可能的。實驗還證明，形成的CoNbZrO對于已存在的CoNbZr合金的磁特性沒有有害的影響。在實際的實施例中，磁層107a的厚度每個是2500nm，以及絕緣層107b的厚度每個是100到200nm。在實際的實施例中，堆疊中的磁層107a的總共的數(shù)目通常是10到25。
應(yīng)當指出，本發(fā)明并不限于所顯示的實施例。除了所顯示的以外的其它類型的磁頭，例如，具有巨大磁阻元件的磁頭和用作為傳感器的磁頭，特別是薄膜型的磁頭，都屬于本發(fā)明的范圍。
權(quán)利要求
1．具有磁頭面和分層結(jié)構(gòu)的磁頭，分層結(jié)構(gòu)包括第一磁層，第二磁層和用來使得所述磁層電隔開的絕緣層，至少所述磁層的第一層包括非晶態(tài)鈷合金，其特征在于，絕緣層包括從非晶態(tài)鈷合金制成的氧化鈷。
2．如權(quán)利要求1中要求的磁頭，其特征在于，絕緣層是第一磁層的一個整體部分。
3．如權(quán)利要求1中要求的磁頭，其特征在于，非晶態(tài)鈷合金是CoNbZr合金。
4．如權(quán)利要求1中要求的磁頭，其特征在于，包括非晶態(tài)鈷合金的第一磁層是與磁頭面相鄰的磁通導(dǎo)向部分，以及第二磁層是磁阻性換能元件，而包括氧化鈷的絕緣層延伸在包括非晶態(tài)鈷合金的磁通導(dǎo)向部分與磁阻性換能元件之間。
5．如權(quán)利要求1中要求的磁頭，其特征在于，層結(jié)構(gòu)包括在被夾層在兩個基片之間的磁層堆疊，在其中兩個接連的層每次構(gòu)成由包括非晶態(tài)鈷合金的第一磁層、包括氧化鈷的絕緣層、和第二磁層的組合件，所述磁頭配備有電感性換能元件，包圍至少基片的一部分和所述堆疊的一部分。
6．制造層結(jié)構(gòu)的方法，其中第一磁層是由非晶態(tài)鈷合金的沉積形成的，此后，把這層暴露在氧化環(huán)境中，用于形成包括氧化鈷的一層，此后，第二磁層是由在形成的氧化層上沉積磁性材料形成的。
7．制造層結(jié)構(gòu)的方法，其中第一磁層是通過從非晶態(tài)鈷合金的目標的濺射沉積而形成的，此后，用于形成絕緣層的氧，通過活性濺射從同一個目標被沉積在所述這一層。
8．用于寫入信息到磁記錄介質(zhì)和/或從磁記錄介質(zhì)讀出信息的設(shè)備，該設(shè)備配備有如權(quán)利要求1到5的任一項中要求的磁頭。
全文摘要
具有磁頭面(3)和分層結(jié)構(gòu)(7)的磁頭(1),分層結(jié)構(gòu)包括第一磁層(13a,13b),第二磁層(17)和用來將這些磁層電隔開的薄的絕緣層(19a,19b)。至少這些磁層的第一層包括非晶態(tài)鈷合金以及是包括非晶態(tài)鈷合金的第一磁層的一個整體部分。
文檔編號G11B5/127GK1296609SQ00800299
公開日2001年5月23日 申請日期2000年2月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月9日
發(fā)明者A·E·T·奎珀, W·克拉爾森斯 申請人:皇家菲利浦電子有限公司