專利名稱：磁致電阻效應(yīng)型磁頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及適用于讀出通過利用磁致電阻效應(yīng)記錄在磁記錄介質(zhì)上的信號(hào)的磁致電阻效應(yīng)型磁頭，并且也涉及制造這種磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法。
適用于讀出通過利用磁致電阻效應(yīng)元件(此后稱為MR元件)的磁致電阻效應(yīng)記錄在磁記錄介質(zhì)上的信號(hào)的磁致電阻效應(yīng)型磁頭(此后稱為MR磁頭)是公知的并且目前正被廣泛應(yīng)用。
MR元件是一種電阻元件并且作為應(yīng)用于它的外部磁場(chǎng)如記錄在磁記錄介質(zhì)上的信號(hào)磁場(chǎng)的函數(shù)來改變其電阻。MR磁頭被設(shè)計(jì)來通過利用流過MR元件的電流作為磁記錄介質(zhì)作用的信號(hào)磁場(chǎng)的函數(shù)而變化的現(xiàn)象來讀出記錄在磁記錄介質(zhì)上的信號(hào)。
與流行的包括磁芯和纏繞在磁芯上的導(dǎo)線的公知磁感應(yīng)型磁頭不同，MR磁頭的再現(xiàn)輸出不依靠相對(duì)于磁記錄介質(zhì)的速度。因此，MR磁頭如果在低的相對(duì)速度下操作也能提供足夠高的輸出電平，并且因此將來可望作為必備裝置操作以實(shí)現(xiàn)較高的記錄密度。
所謂的包括設(shè)置在一對(duì)磁屏蔽件中的MR元件的屏蔽型MR磁頭當(dāng)前最普遍，具有大量的實(shí)際應(yīng)用。屏蔽型MR磁頭與包括設(shè)置在一對(duì)非磁性件中的MR元件的非屏蔽型MR磁頭相比表現(xiàn)出良好的頻率特性并提供很高的分辨率。另外，屏蔽型MR磁頭的優(yōu)點(diǎn)在于它制造起來更簡(jiǎn)單，并產(chǎn)生與包括磁通從相應(yīng)記錄介質(zhì)導(dǎo)向那里的暴露的MR元件的磁軛型MR磁頭相比更高的再現(xiàn)輸出。


圖1表示作為一種公知的屏蔽型MR磁頭的基板屏蔽型MR磁頭100?；迤帘涡蚆R磁頭100包括一對(duì)軟磁鐵氧體基板101，102的且以?shī)A于其間的各個(gè)間隙膜103，103夾住MR元件104的磁屏蔽件。
這種基板屏蔽型MR磁頭100的主要應(yīng)用包括用來以對(duì)于其所滑動(dòng)的磁記錄介質(zhì)而言相對(duì)較低的速度讀出信號(hào)的磁帶數(shù)據(jù)流裝置的磁頭。
但是，對(duì)于這種基板屏蔽型MR磁頭100，該對(duì)軟磁鐵氧體基板101，102之間的間隙的精度取決于通常通過粘結(jié)劑而將它們粘合的粘合準(zhǔn)確度，從而一般不可能得到足夠的間隙精確度。
考慮上述問題，本發(fā)明的發(fā)明者建議了一種如圖2所示的所謂的薄膜屏蔽型MR磁頭110，其公開在日本專利申請(qǐng)?zhí)卦S公開No.10-75768的“磁致電阻效應(yīng)型MR磁頭”中。在上述專利文獻(xiàn)中公開的薄膜屏蔽型MR磁頭110包括第一基板111，設(shè)置在第一基板上的下層磁屏蔽件112，MR元件和上層磁屏蔽件114，所有這些層均是以薄膜形成過程來制備的。薄膜屏蔽型MR磁頭在第一基板111和第二基板115被粘結(jié)在一起時(shí)就制造完成了。
這種薄膜屏蔽型MR磁頭110適合于用作從磁記錄介質(zhì)讀出信號(hào)的磁頭，在硬盤裝置的情況下它被保持在記錄介質(zhì)上面漂浮而不與記錄介質(zhì)接觸。
對(duì)于這種薄膜屏蔽型MR磁頭110，由于是采用薄膜形成過程來制備的，上層磁屏蔽件114必須在形成MR元件113之后形成。然后，考慮MR元件113的熱電阻溫度范圍，上層磁屏蔽件114必須由在低于350℃的熱處理溫度下表現(xiàn)良好的軟磁特性的材料制得。
從而，在這種薄膜屏蔽型MR磁頭110中，已知磁屏蔽件常用的材料包括晶體材料如仙臺(tái)合金(鐵硅鋁合金)和微晶材料如為了獲得優(yōu)良的軟磁性能需要在大約550℃熱處理的Fe-Ta-N合金不適合于用作上層磁屏蔽件114。
考慮這個(gè)問題，上層磁屏蔽件114典型地由坡莫合金(鎳鐵合金)或類似的合金以電鍍工藝制得。
但是，當(dāng)薄膜屏蔽型MR磁頭110的上層磁屏蔽件114由坡莫合金制成時(shí)，它表現(xiàn)出使硬度和延展性降低到不符合需要的程度。
因此，盡管薄膜屏蔽型MR磁頭110可毫無(wú)問題的用來從磁記錄介質(zhì)再現(xiàn)信號(hào)，當(dāng)它以如上所述方式被保持漂浮在記錄介質(zhì)上而不與記錄介質(zhì)接觸時(shí)，薄膜屏蔽型MR磁頭110的上層磁屏蔽件114會(huì)在使它以高速在磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)時(shí)受到不均勻磨損。然后，已知的薄膜屏蔽型MR磁頭110易于因?yàn)槿艟植坎凉紊蠈哟牌帘渭?14所產(chǎn)生的粉末附著在記錄介質(zhì)的滑動(dòng)面上而在磁頭的MR元件113中產(chǎn)生間隙損耗和/或磁頭的電短路。
另外，薄膜屏蔽型MR磁頭110伴隨有通過電鍍工藝來制備上層磁屏蔽件114所需要的步驟復(fù)雜問題，該工藝不可避免地阻礙生產(chǎn)效率的提高。
還有，由于薄膜屏蔽型MR磁頭110的上層磁屏蔽件114由電鍍工藝制備，它作為一個(gè)單一的層膜形成。單一的軟磁性膜具有通過形成封閉的疇結(jié)構(gòu)從而產(chǎn)生大量的磁疇壁而減少磁疇壁能的性能。因此，在上層磁屏蔽件114內(nèi)部產(chǎn)生的磁疇壁在從磁記錄介質(zhì)再現(xiàn)的信號(hào)的磁場(chǎng)效應(yīng)下會(huì)突然移動(dòng)。那么在已知的薄膜屏蔽型MR磁頭110的情況下，由于磁疇壁運(yùn)動(dòng)而帶來的磁場(chǎng)變化影響著MR元件113，并引起后者再現(xiàn)噪音信號(hào)。
從而，本發(fā)明的第一個(gè)目的是提供一種高可靠性的包括具有新穎膜結(jié)構(gòu)的薄膜屏蔽件的并且制造成本較低的磁致電阻效應(yīng)型磁頭。本發(fā)明的第二個(gè)目的是提供一種制造這種磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，上述第一個(gè)目的可通過提供包括設(shè)置在一對(duì)磁屏蔽件之間的磁致電阻效應(yīng)元件、且所述磁屏蔽件至少一個(gè)由Co型非晶材料制得的磁致電阻效應(yīng)型磁頭而達(dá)到。
然后，根據(jù)本發(fā)明的磁致電阻效應(yīng)型磁頭的Co型非晶材料的磁屏蔽件表現(xiàn)出良好的抗磨損特性和抗熱性。因此，根據(jù)本發(fā)明的磁致電阻效應(yīng)型磁頭能有效地減少可能的非均勻磨損及隨之而來的磁屏蔽件的間隙損耗并保持高輸出電平。
根據(jù)本發(fā)明的第二方面，上述第二個(gè)目的可通過提供一種制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法而達(dá)到，該方法包括形成磁致電阻效應(yīng)型磁頭的一層薄膜的薄膜形成步驟，在所述薄膜上形成第一抗蝕劑膜的第一抗蝕劑膜形成步驟，在所述第一抗蝕劑膜上形成具有一開口的第二抗蝕劑膜的第二抗蝕劑膜形成步驟，通過顯象所述第二抗蝕劑膜移去所述第一抗蝕劑膜的開口位置處的第一抗蝕劑膜以使第二抗蝕劑膜伸出到所述第一抗蝕劑膜之外的顯象步驟，濺射Co型非晶材料來產(chǎn)生一對(duì)夾住磁致電阻效應(yīng)元件的磁屏蔽件中至少一個(gè)的濺射步驟和移去第一抗蝕劑膜，第二抗蝕劑膜和形成在第二抗蝕劑膜上的Co型非晶材料的抗蝕劑移去步驟。
因此，對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法，磁屏蔽件可通過應(yīng)用濺射工藝及同時(shí)從形成圖形的抗蝕劑膜的上表面形成Co型非晶材料的去除(lift-off)工藝及隨后移去抗蝕劑膜而形成。因此，用根據(jù)本發(fā)明的制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法，制備磁屏蔽件的步驟數(shù)目比傳統(tǒng)的使用電鍍工藝的制造方法相比減少了。
根據(jù)本發(fā)明的又一方面，還提供一種制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法而達(dá)到，該方法包括形成磁致電阻效應(yīng)型磁頭的一層薄膜的薄膜形成步驟，在所述薄膜的一部分上形成具有反向錐形的開口的抗蝕劑膜的抗蝕劑膜形成步驟，濺射Co型非晶材料來產(chǎn)生所述磁致電阻效應(yīng)型磁頭的一對(duì)磁屏蔽件中至少一個(gè)的濺射步驟和移去所述抗蝕劑膜和形成在抗蝕劑膜上的Co型非晶材料的抗蝕劑移去步驟。
這樣，根據(jù)本發(fā)明的最后一方面制造的磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法提供了進(jìn)一步減少制造步驟數(shù)目的優(yōu)點(diǎn)。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明的磁致電阻效應(yīng)型磁頭的Co型非晶材料制得的磁屏蔽件表現(xiàn)出良好的抗磨損特性和抗熱性。因此，根據(jù)本發(fā)明的磁致電阻效應(yīng)型磁頭可有效地減少可能的非均勻磨損及隨之而來的磁屏蔽件的間隙損耗并保持高輸出電平。這樣根據(jù)本發(fā)明的磁致電阻效應(yīng)型磁頭享有長(zhǎng)使用壽命和高可靠性。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法，一對(duì)磁屏蔽件中至少一個(gè)可利用第一和第二抗蝕劑膜及去除(lift-off)工藝來制備。那么，用根據(jù)本發(fā)明的制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法，制備磁屏蔽件的步驟數(shù)目比傳統(tǒng)的使用電鍍工藝的制造方法相比減少了。因此，根據(jù)本發(fā)明的制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法可容易地用來大批量制造高質(zhì)量的磁致電阻效應(yīng)型磁頭以獲得高生產(chǎn)效率。
對(duì)于根據(jù)本發(fā)明的又一方面的制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法，一對(duì)磁屏蔽件中至少一個(gè)可利用具有反向錐形的開口的抗蝕劑膜及去除(lift-off)工藝來制備。那么，用根據(jù)本發(fā)明的這種制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法，可用進(jìn)一步減少數(shù)目的制造步驟來制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭。
圖1是已知MR磁頭的平面示意圖；圖2是另一已知MR磁頭的平面示意圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明的MR磁頭的平面示意圖；圖4是從圖3中的MR磁頭在磁帶上滑動(dòng)的表面看去的示意視圖；圖5是沿圖3中的MR磁頭在磁帶上滑動(dòng)的表面的且表示其主要部分的放大的截面示意圖；圖6是圖3中的MR磁頭在安裝在旋轉(zhuǎn)鼓上時(shí)的立體示意圖；圖7是在圖3中的MR磁頭的基板上形成的非磁性非導(dǎo)電膜的簡(jiǎn)圖，表示制造MR磁頭的步驟；圖8是沿圖7中的X1-X2的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖9是形成圖3中的MR磁頭的MR元件的薄膜的平面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖10是沿圖7中的X3-X4的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖11是形成圖3中的MR磁頭的一對(duì)永磁膜的平面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖12是圖3中的MR磁頭的放大平面簡(jiǎn)圖，表示圖11中的B部分，并表示制造MR磁頭的步驟；圖13是形成在圖3中的MR磁頭的一對(duì)永磁膜上的一對(duì)低阻膜的平面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖14是沿圖13中的X5-X6的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；
圖15是圖3中的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示用于MR元件的薄膜中除形成MR元件的區(qū)域和形成導(dǎo)電體部分的區(qū)域之外的區(qū)域被移去，并表示制造MR磁頭的步驟；圖16是沿圖15中的X7-X8的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖17是圖3中的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示形成在其中的其導(dǎo)電體部分，并表示制造MR磁頭的步驟；圖18沿圖17中的X9-X10的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖19是圖3中的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示用于第二間隙膜的非磁性非導(dǎo)電膜，并表示制造MR磁頭的步驟；圖20沿圖19中的X11-X12的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖21是圖3中的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示具有反向錐形的開口的抗蝕劑膜，并表示制造MR磁頭的步驟；圖22沿圖21中的X13-X14的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖23是圖3中的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示具有多層結(jié)構(gòu)的抗蝕劑膜，并表示制造MR磁頭的步驟；圖24沿圖23中的X15-X16的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖25是圖3中的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示形成在其中的軟磁薄膜，并表示制造MR磁頭的步驟；圖26沿圖25中的X17-X18的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖27是表示增加到圖3中的MR磁頭的軟磁膜的添加劑的原子百分含量與膜的磁導(dǎo)率和使用1000小時(shí)后膜磨損程度之間的關(guān)系的曲線；圖28是表示圖3中的MR磁頭及已知的包括坡莫合金制造的軟磁薄膜的MR磁頭的滑動(dòng)時(shí)間與其磨損程度之間的關(guān)系的曲線；圖29是具有多層結(jié)構(gòu)的圖3中的MR磁頭的軟磁性膜的并且表示出其主要部分的放大簡(jiǎn)圖；圖30是形成在圖3中的MR磁頭的各個(gè)導(dǎo)電體部分的一端的導(dǎo)電體的平面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖31是沿圖30中的X19-X20的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖32是圖3中的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示形成來蓋住磁頭元件的保護(hù)膜，并表示制造MR磁頭的步驟；圖33是沿圖32中的X21-X22的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖34是圖3中的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示大量磁頭元件形成處的基板預(yù)型，并表示制造MR磁頭的步驟；圖35是圖3中的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示被切割下來的磁頭塊以制造被橫向設(shè)置的大量磁頭元件，并表示制造MR磁頭的步驟；圖36是圖3中的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示被粘結(jié)到磁頭塊的第二基板并表示制造MR磁頭的步驟；圖37是沿圖35中的X23-X24的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖38是沿圖15中的X7-X8的圖3中的MR磁頭的截面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖39是從已知MR磁頭在磁帶上滑動(dòng)的表面看去的已知MR磁頭的平面視圖；圖40是在其整個(gè)表面上被電鍍的已知的MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，并表示制造MR磁頭的步驟；圖41是已知MR磁頭的平面簡(jiǎn)圖，表示為之形成的第二抗蝕劑膜及制造MR磁頭的步驟。
現(xiàn)在，本發(fā)明將參考圖示出優(yōu)選實(shí)施例的附圖進(jìn)行描述。首先參考圖3，磁致電阻效應(yīng)型磁頭(此后稱為MR磁頭)通常以參考標(biāo)記1表示。
MR磁頭1包括軟磁性鐵氧體基板2，以?shī)A在其間的第一非磁性非傳導(dǎo)膜3(此后稱為第一間隙膜3)形成在軟磁性鐵氧體基板2上的磁致電阻效應(yīng)元件4(此后稱為MR元件4)，以?shī)A在其間的第二非磁性非傳導(dǎo)膜5(此后稱為第二間隙膜5)形成在MR元件4上的軟磁性薄膜6和以?shī)A在其間的防護(hù)膜7粘結(jié)到軟磁性薄膜6上的硬材料基板8。
軟磁性鐵氧體基板2和硬材料基板8是形成的基本上表示為矩形平面視圖的薄膜，并且它們的通常的頂端面被設(shè)計(jì)作為適合于在磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)的磁帶滑動(dòng)面9來操作。磁帶滑動(dòng)面9為有預(yù)定曲面曲率的曲面輪廓。
MR元件4作為沿電流流經(jīng)MR元件4的方向與磁記錄介質(zhì)產(chǎn)生的磁場(chǎng)所引起的磁化方向之間的角度偏離變化的函數(shù)來改變其電阻。換言之，MR磁頭1被設(shè)計(jì)來通過檢測(cè)MR元件4的電阻的變化來讀出記錄在磁記錄介質(zhì)上的信號(hào)。
如圖4所示，一對(duì)永磁膜10，11被設(shè)置在MR元件4沿其長(zhǎng)邊的相對(duì)兩側(cè)以把MR元件4的磁疇減少為單一磁疇。一對(duì)電阻降低膜12，13與各個(gè)永磁膜10，11相鄰設(shè)置以減少M(fèi)R元件4和與MR元件4連接的部分的電阻。注意圖4是從磁帶滑動(dòng)表面9看去MR磁頭1的簡(jiǎn)圖。
參考圖3，MR磁頭1另外包括一對(duì)分別在其一端連接于該對(duì)永磁膜10，11的導(dǎo)體部分14，15以向MR元件4喂給電流。一對(duì)外部連接端子16，17在其另一端被分別設(shè)置在該對(duì)導(dǎo)體部分14，15上以把MR磁頭連接到外部電路。
MR磁頭1的軟磁性鐵氧體基板2和軟磁性薄膜6被設(shè)計(jì)來作為一對(duì)磁屏蔽件來操作，并且MR元件4被設(shè)置在該對(duì)磁屏蔽件之間。帶有這種設(shè)置，軟磁性鐵氧體基板2和軟磁性薄膜6防止了從磁記錄介質(zhì)產(chǎn)生的除要被用于信號(hào)再現(xiàn)的磁場(chǎng)之外的任何信號(hào)磁場(chǎng)被抽出到MR元件4。換言之，在MR磁頭1中，除要用于信號(hào)再現(xiàn)的那個(gè)之外的所有磁場(chǎng)被引向軟磁性鐵氧體基板2和軟磁性薄膜6，且僅有要用于信號(hào)再現(xiàn)的磁場(chǎng)被引向MR元件4。
這樣，具有上述結(jié)構(gòu)的MR磁頭1表現(xiàn)出改善的頻率特性和改善的信號(hào)讀出分辨率。在MR磁頭1中，相對(duì)于MR磁頭4分開軟磁性鐵氧體基板2和軟磁性薄膜6的距離被稱為間隙長(zhǎng)度。
在MR磁頭1中，軟磁性薄膜6由Co型非晶材料制得。從而軟磁性薄膜6表現(xiàn)出良好的抗磨損特性和良好的抗熱性。換言之，由Co型非晶材料制得的軟磁性薄膜6可減少當(dāng)使磁帶滑動(dòng)面9在磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)時(shí)產(chǎn)生的不均勻磨損。
因此，在MR磁頭1中的間隙損耗被減少，因而MR磁頭1保持高再現(xiàn)輸出電平。結(jié)果，MR磁頭1可享有長(zhǎng)使用壽命和高可靠性。
優(yōu)選地，軟磁性薄膜6典型地由以公式CoaZrbNbcMd(其中M代表Mo，Cr，Ta，Ti，Hf，Pd，W和V中的至少一種元素，a，b，c，d表示由79≤a≤83，2≤b≤6，10≤c≤14，1≤d≤5分別限定的原子百分含量值)表示的材料制得。那么，軟磁性薄膜6表現(xiàn)出如上所述的良好的抗磨損特性和良好的抗熱性。
可以理解本發(fā)明并不局限于MR磁頭1的上述實(shí)施例，對(duì)于本發(fā)明的目的而言一對(duì)磁屏蔽件中至少有一個(gè)由Co型非晶材料制得就足夠了。例如，一對(duì)軟磁性薄膜6可沿在磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)的方向被設(shè)置在MR元件4的相對(duì)兩側(cè)來實(shí)現(xiàn)發(fā)明目的。那么該對(duì)磁屏蔽件由一對(duì)磁性薄膜6形成。另一種情況是，一對(duì)磁屏蔽件中僅有一個(gè)由磁性薄膜6形成，而另一個(gè)磁屏蔽件由通常用作普通磁頭的磁屏蔽件的材料如仙臺(tái)合金(鐵硅鋁合金)制成。
在MR磁頭1中，優(yōu)選地軟磁性薄膜6具有包括至少兩個(gè)磁性薄膜層6a并通過圖5所示的交替放置磁性薄膜層6a和非磁性薄膜層6b而實(shí)現(xiàn)的多層結(jié)構(gòu)。帶有這種設(shè)置，磁性薄膜層6a在其端部互相靜磁耦合。
因此，MR磁頭1能防止磁疇壁出現(xiàn)在各個(gè)磁性薄膜層6a中。結(jié)果，MR磁頭1免除了在磁記錄介質(zhì)產(chǎn)生的信號(hào)磁場(chǎng)的作用下磁性薄膜層6a中磁疇壁的任何突然移動(dòng)，并且因此免除了這種疇壁移動(dòng)影響MR元件4和產(chǎn)生噪聲信號(hào)的問題。
當(dāng)軟磁性薄膜6具有在MR磁頭1中的磁性薄膜層6a和非磁性薄膜層6b的多層結(jié)構(gòu)時(shí)，優(yōu)選地鑒于以上述原因磁性薄膜層6a由以公式CoaZrbNbcMd(其中M代表Mo，Cr，Ta，Ti，Hf，Pd，W和V中的至少一種元素，a，b，c，d表示由79≤a≤83，2≤b≤6，10≤c≤14，1≤d≤5分別限定的原子百分含量值)表示的材料制得。
在MR磁頭1中，優(yōu)選地每個(gè)磁性薄膜層6a具有0.1μm到1μm的厚度。每個(gè)磁性薄膜層6a的厚度在小于0.1μm時(shí)不能表現(xiàn)出令人滿意的磁特性，而當(dāng)其厚度超過1μm時(shí)，每個(gè)磁性薄膜層6a像單一膜層一樣操作并且相對(duì)于其它層不再能夠保持良好的靜磁耦合效果。
在MR磁頭1中，優(yōu)選地每個(gè)非磁性薄膜層6b具有1nm到20nm的厚度。如果各個(gè)非磁性薄膜層6b的厚度小于1nm，非磁性薄膜層6b不再能夠以可靠方式把磁性薄膜層6a相互電絕緣。那么，磁疇壁可出現(xiàn)在磁性薄膜層6a的內(nèi)部。另一方面，如果各個(gè)非磁性薄膜層6b的厚度超過20nm，磁性薄膜層6a互相之間不再能夠保持良好的靜磁耦合效果，并且每個(gè)磁性薄膜層6a像單一膜層一樣操作以在磁性薄膜層6a的內(nèi)部產(chǎn)生磁疇壁。
當(dāng)MR元件4在圖3，4和5的每一個(gè)中被抽出而不成比例地放大以使其特性特征更容易理解時(shí)，MR元件4與軟磁性鐵氧體基板2和硬材料基板8實(shí)際上尺寸非常小。尤其，軟磁性鐵氧體基板2沿磁記錄介質(zhì)的運(yùn)行方向具有大約0.8mm的長(zhǎng)度t1，而MR元件4沿磁記錄介質(zhì)的運(yùn)行方向具有大約5μm的長(zhǎng)度t2。從而，MR磁頭1的磁帶滑動(dòng)面9被限制于軟磁性鐵氧體基板2的頂端面和硬材料基板8的頂端面。
在MR磁頭1中，優(yōu)選地MR元件4位于磁記錄介質(zhì)被移開的一側(cè)(此后稱為尾側(cè))而不在弓形磁帶滑動(dòng)面9的頂上，并且在那一位置被暴露于外部。然后，MR磁頭1可使相對(duì)于磁記錄介質(zhì)的接觸壓力最小化并降低MR元件4的磨損率。
在MR磁頭1中，優(yōu)選地軟磁性薄膜6比MR元件4更靠近尾側(cè)設(shè)置。那么，磁記錄介質(zhì)的接觸壓力相對(duì)于軟磁性薄膜6比相對(duì)于MR元件4更小，從而MR元件4的磨損率被降低。結(jié)果，MR磁頭1的軟磁性薄膜6的磨損率可進(jìn)一步被減小以防止軟磁性薄膜6被不均勻的磨損和防止外來物質(zhì)的粘著。
具有如上描述的結(jié)構(gòu)的MR磁頭1然后被安裝到旋轉(zhuǎn)鼓20來使用，如圖6所示。接著，MR磁頭1在行進(jìn)的磁記錄介質(zhì)30上滑動(dòng)并且當(dāng)它通過旋轉(zhuǎn)鼓20的旋轉(zhuǎn)而轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)讀出記錄在磁記錄介質(zhì)30上的信號(hào)，并螺旋地掃描記錄介質(zhì)。
在MR磁頭1中，分開該對(duì)屏蔽件的間隙長(zhǎng)度由第一間隙膜3和在薄膜形成步驟中形成的第二間隙膜5的膜厚來限定，這一點(diǎn)后面將討論。因此，MR磁頭1的間隙長(zhǎng)度可毫無(wú)困難地被減少使得MR磁頭1與通過利用電磁感應(yīng)來記錄和再現(xiàn)信號(hào)的感應(yīng)型磁頭相比尤其適合于高密度記錄。
優(yōu)選地，MR磁頭1用位于磁記錄介質(zhì)30沿磁記錄介質(zhì)30相對(duì)于MR磁頭1(圖3箭頭A所示)及位于尾側(cè)的軟磁性薄膜6和硬材料基板8而被移動(dòng)的方向接近MR磁頭1一側(cè)(此后稱為前導(dǎo)側(cè))的軟磁性鐵氧體基板2而被安裝到旋轉(zhuǎn)鼓20。帶有這種設(shè)置，磁記錄介質(zhì)30相對(duì)于MR元件4和軟磁性薄膜6的接觸壓力被減小以防止MR元件4和軟磁性薄膜6以高速率被磨損。
現(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明的制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法將根據(jù)上述MR磁頭1進(jìn)行討論。注意在隨后的描述中將用到的附圖用放大的尺寸表示MR磁頭1的特性部分從而MR磁頭1的部件不必要以合理的比例來圖示。
另外，本發(fā)明并不局限在特定材料和在隨后的描述中列舉的MR磁頭1的部件的尺寸的特定數(shù)值。例如，盡管在隨后描述中MR元件4是結(jié)構(gòu)上類似于當(dāng)前在硬盤中正被使用的MR元件的SAL(軟相鄰層)偏置系統(tǒng)的屏蔽型MR元件4，應(yīng)該注意偏置系統(tǒng)的MR元件并不局限在所描述的這種。
當(dāng)根據(jù)本發(fā)明制造MR磁頭1時(shí)，首先形成直徑為3英寸的盤狀基板預(yù)型40并對(duì)基板預(yù)型40的表面鏡面拋光以產(chǎn)生軟磁性鐵氧體基板2。此后將敘述用于MR磁頭1的大量磁頭元件被最終形成在基板預(yù)型40上。
基板預(yù)型40被加工最終成為也作為前導(dǎo)側(cè)的保護(hù)件和MR元件4的下層磁性屏蔽件操作的軟磁性鐵氧體基板2。它典型地由高硬度軟磁性鐵氧體材料制成。能用于基板預(yù)型的材料的例子包括Ni-Zn鐵氧體和Mn-Zn鐵氧體。
然后，非磁性非傳導(dǎo)膜41典型地通過濺射形成在基板預(yù)型40上而最終成為第一間隙膜3，如圖7和8所示。從絕緣和抗磨損角度看非磁性非傳導(dǎo)膜41最適合于由Al2O3制成。制得的非磁性非傳導(dǎo)膜41依據(jù)記錄在磁記錄介質(zhì)上的信號(hào)頻率表現(xiàn)出適當(dāng)?shù)暮穸?。在該?shí)施例中，制得的非磁性非傳導(dǎo)膜41具有100nm的厚度。
隨后，如圖9和10所示，薄膜42形成在非磁性非傳導(dǎo)膜41上以在這里形成SAL偏置系統(tǒng)(此后稱為MR元件4用薄膜)的MR元件4。尤其，MR元件用薄膜42通過濺射工藝以大約5nm厚Ta膜層，大約32nm厚NiFeNb膜層，大約5nm厚Ta膜層，大約30nm厚NiFe膜層和大約1nm厚Ta膜層的順序依次形成而產(chǎn)生。
在上述MR元件用薄膜42中，NiFe層是表現(xiàn)出磁致電阻效應(yīng)的軟磁層并作為元件的磁敏感操作。在MR元件用薄膜42中，NiFeNb層作為SAL膜操作來用于把偏磁場(chǎng)作用于NiFe層。
但是，應(yīng)該注意MR元件用薄膜42的每個(gè)膜層的材料和厚度并不局限于以上的描述，而可依據(jù)MR磁頭1的應(yīng)用適當(dāng)選擇。
此后，如圖11和12所示，一對(duì)矩形永磁膜43a，43b被埋置到用于各個(gè)MR元件4的MR元件用薄膜42中以典型地通過光刻術(shù)穩(wěn)定MR元件4的操作。永磁膜43a，43b最終成為具有長(zhǎng)邊長(zhǎng)度t3大約為50μm、短邊長(zhǎng)度t4大約為10μm的MR磁頭1的上述永磁膜10，11。永磁膜43a，43b被大約5μm的間隙t5分開。兩個(gè)永磁膜43a，43b的間隙t5最終限定MR元件4的磁道寬度。換言之，MR磁頭1的MR元件4的磁道寬度大約為5μm。
但是，應(yīng)該注意MR元件4的磁道寬度并不局限于上述值。而是依據(jù)MR磁頭1的應(yīng)用可將其制造為適當(dāng)?shù)闹怠?br> 那么如圖13和14所示，表現(xiàn)出低電阻電平的電阻降低膜44a，44b分別形成在永磁膜43a，43b上以減少M(fèi)R元件4和與MR元件4電連接的部分的電阻。電阻降低膜44a，44b最終成為MR磁頭1的電阻降低膜12，12。
當(dāng)把永磁膜43a，43b和電阻降低膜44a，44b埋置在MR元件用薄膜42中時(shí)，首先通過光刻膠為帶有一對(duì)矩形開口的各個(gè)MR元件形成掩模。然后從暴露在各個(gè)開口的區(qū)域通過蝕刻方法移去MR元件用薄膜42。盡管干蝕刻和濕蝕刻可用于蝕刻操作，從操作簡(jiǎn)便的觀點(diǎn)看推薦用離子蝕刻。
隨后，永磁膜43a，43b被形成在攜帶形成其上的掩模的MR元件用薄膜42上。永磁膜43a，43b優(yōu)選由矯頑力大于1000Oe的材料制成。適合于用作永磁膜43a，43b的材料包括CoNiPt和CoCrPt。
然后，電阻降低膜44a，44b通過濺射形成。適合于用作電阻降低膜44a，44b的材料包括Cr和Ta。
永磁膜43a，43b的膜厚和電阻降低膜44a，44b的膜厚作為在MR磁頭1被使用的環(huán)境中所需的電阻和MR元件4的磁道寬度的函數(shù)來確定。在該實(shí)施例中，永磁膜43a，43b被制成與MR元件用薄膜42有相近似的膜厚度，電阻降低膜44a，44b被制成大約60nm的膜厚。
接著，移去永磁膜43a，43b和形成其上的電阻降低膜44a，44b的光刻膠掩模。結(jié)果永磁膜43a，43b和電阻降低膜44a，44b被埋置到MR元件用薄膜42中以表現(xiàn)出預(yù)定的各個(gè)圖樣，如圖14所示。注意圖12到26和圖30到34表示了相應(yīng)于單一MR元件4或圖11中的部分B的產(chǎn)品的放大部分。
一般地，在MR磁頭中，電阻降低膜的頂端面伸出到MR元件的頂端面的上面。因此，如果電阻降低膜被制成具有大厚度以減少與MR元件電連接部分的電阻，電阻降低膜的頂端面和MR元件產(chǎn)生的步驟將被增加。
如果下層磁屏蔽件151和上層磁屏蔽件152由軟磁鐵氧體制成，如圖38所示的已知MR磁頭150一樣，上層磁屏蔽件152將不能補(bǔ)償MR元件155和電阻降低膜158，159形成的步驟從而分開電阻降低膜158，159與上層磁屏蔽件152的距離就小于MR元件155與上層磁屏蔽件152之間的間隙長(zhǎng)度。
因此，對(duì)于這種圖38所示的已知MR磁頭150，如果間隙長(zhǎng)度被減少并且電阻降低膜158，159被作得很厚，電阻降低膜158，159與上磁屏蔽件152會(huì)發(fā)生接觸而產(chǎn)生短路。如果它們不與上磁屏蔽件152接觸，在電阻降低膜158，159與上磁屏蔽件152僅以小距離被分開時(shí)也會(huì)發(fā)生靜電擊穿而產(chǎn)生短路。
相反，根據(jù)本發(fā)明的MR磁頭1的上磁屏蔽件是適合于補(bǔ)償MR元件4和電阻降低膜12，13(44a，44b)之間的步驟的軟磁薄膜6從而MR元件4和軟磁薄膜6之間的間隙單獨(dú)由形成在MR元件4上的第二間隙膜5的厚度限定。因此，電阻降低膜12，13(44a，44b)的膜厚可任意選擇到一定程度來減少M(fèi)R元件4的電阻?？梢岳斫釳R元件4的電阻越低，電阻產(chǎn)生的熱噪聲越低。凈結(jié)果是改善的dS/N比。
然后，在區(qū)域42a，42b，42c具有開口的掩模通過光刻術(shù)工藝來形成，如圖15和16所示。注意區(qū)域42a最終成為MR元件4，而區(qū)域42b，42c最終成為導(dǎo)體部分14，15以用來向MR元件4喂給傳感電流。
此后，從暴露在開口的區(qū)域通過蝕刻方法移去MR元件用薄膜42。盡管干蝕刻和濕蝕刻可用于蝕刻操作，從操作簡(jiǎn)便的觀點(diǎn)看推薦用離子蝕刻。
然后，當(dāng)掩模光刻膠被移去時(shí)，最終成為MR元件4和導(dǎo)體部分14，15的區(qū)域42a，42b，42c分別被從MR元件用薄膜42中留出，如圖15和16所示。
最終成為MR元件4的區(qū)域42a的寬度t6，最終成為導(dǎo)體部分14，15的各個(gè)區(qū)域42b，42c的長(zhǎng)度t7和寬度t8和該對(duì)導(dǎo)體部分14，15的區(qū)域42b，42c之間的間隙t9可依據(jù)MR磁頭1使用的環(huán)境合理地選擇。在該實(shí)施例中，MR元件4的寬度t6大約為4μm。MR元件4的寬度t6相應(yīng)于滑動(dòng)面9的兩相對(duì)側(cè)之間的距離，其被稱為深長(zhǎng)度d。因此，本發(fā)明的MR磁頭1的該實(shí)施例的MR元件4的深長(zhǎng)度d大約為4μm。
在該實(shí)施例中，最終成為導(dǎo)體部分14，15的各個(gè)區(qū)域42b，42c的長(zhǎng)度t7和寬度t8大約分別為2mm和80μm，而區(qū)域間的間隙t9大約為40μm。
此后，如圖17和18所示，最終成為導(dǎo)體部分14，15的區(qū)域42b，42c通過各個(gè)表現(xiàn)出比MR元件用薄膜42低的電阻值的傳導(dǎo)膜來放置以通過光刻術(shù)產(chǎn)生傳導(dǎo)部分45a，45b，該部分最終成為導(dǎo)體部分14，15。
尤其，首先具有用于最終成為導(dǎo)體部分14，15的部分42b，42c的開口的掩模用光刻膠來形成。然后，MR元件用薄膜42通過蝕刻從用于最終成為導(dǎo)體部分14，15的部分42b，42c的開口被移去，此后，電傳導(dǎo)膜形成在光刻膠掩模上。實(shí)際上，電傳導(dǎo)膜具有多層結(jié)構(gòu)，該多層結(jié)構(gòu)典型地是以濺射方式通過順序形成10nm厚Ti膜，90nm厚Cu膜和10nm厚Ti膜的次序而制備的。然后，光刻膠掩模與形成其上的電傳導(dǎo)膜一起被移去。結(jié)果產(chǎn)生了包括電傳導(dǎo)膜的導(dǎo)體部分45a，45b。
然后，如圖19和20所示，最終成為MR磁頭1的第二間隙膜5的非磁性非傳導(dǎo)膜46典型地以濺射方式形成。從絕緣特性和抗磨損角度看非磁性非傳導(dǎo)膜46最適合于由Al2O3制成。制得的非磁性非傳導(dǎo)膜46依據(jù)記錄在磁記錄介質(zhì)上的信號(hào)頻率表現(xiàn)出適當(dāng)?shù)暮穸?。在該?shí)施例中，制得的非磁性非傳導(dǎo)膜46具有120nm的厚度。
此后，最終成為軟磁性薄膜6并作為MR磁頭1的上層磁屏蔽件1操作的軟磁性薄膜47被形成。
為了使本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)更清楚，通過在制造MR磁頭的已知方法中的已知流行的電鍍工藝制備軟磁性薄膜6的步驟下面將進(jìn)行討論。
在形成制造MR磁頭的已知方法中的軟磁性薄膜47的步驟中，電鍍基膜170通過濺射在非磁性非傳導(dǎo)膜46的整個(gè)表面上形成。電鍍基膜170典型地由NiFe制得，并在非磁性非傳導(dǎo)膜46的整個(gè)表面上具有大約10nm的膜厚。
在形成已知方法中的軟磁性薄膜47的步驟中，第一抗蝕劑膜171通過利用帶開口的光刻膠來形成以產(chǎn)生軟磁性薄膜47。第一抗蝕劑膜171有窗口框架狀的輪廓，框架件的寬度t16大約為10μm。通過利用窗口框架狀的掩模171，制備的軟磁性薄膜47在基板預(yù)型40的整個(gè)表面上表現(xiàn)出比利用僅在成為軟磁性薄膜47區(qū)域有開口的掩模更平均的厚度和磁特性的平均分布圖樣。
在形成已知方法中的軟磁性薄膜47的步驟中，NiFe電鍍層172通過電鍍工藝在除第一抗蝕劑膜171覆蓋的區(qū)域外的基板預(yù)型40的整個(gè)表面上形成。在形成電鍍層172之后，移去第一抗蝕劑膜171，如圖40所示。
在形成已知方法中的軟磁性薄膜47的步驟中，在軟磁性薄膜47要形成的區(qū)域形成第二抗蝕劑膜173。制得的第二抗蝕劑膜173表現(xiàn)出與第一抗蝕劑膜171相同的外部輪廓線。結(jié)果第二抗蝕劑膜173僅覆蓋軟磁性薄膜47要形成的區(qū)域以保護(hù)后者。
在形成已知方法中的軟磁性薄膜47的步驟中，通過溫蝕刻工藝在除第二抗蝕劑膜173覆蓋的區(qū)域之外移去電鍍層172。在移去電鍍層172的操作中，后者可利用濕蝕刻工藝在比例如用離子蝕刻方式移去電鍍層172的操作更短時(shí)間內(nèi)被移去。離子蝕刻工藝的利用提供了不損害電鍍層172下面形成的膜層的附加優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)槠涫沁x擇蝕刻工藝?？捎糜谖g刻坡莫合金的任何蝕刻方案可用于上述移去電鍍層172的操作。
在形成已知方法中的軟磁性薄膜47的步驟中，軟磁性薄膜47從第二抗蝕劑膜173保護(hù)下的剩余電鍍層172的區(qū)域產(chǎn)生，并因此在移去第二抗蝕劑膜173時(shí)被保留下來。
在形成已知方法中的軟磁性薄膜74的步驟中，移去電鍍層172的操作因?yàn)殡婂儗?72通過蝕刻方案進(jìn)行而伴隨有一個(gè)材料選擇受基板預(yù)型40的局限的問題。例如，如果基板預(yù)型40是由HIP工藝制備的NiZn多晶基板并且在其表面上具有起伏，蝕刻方案會(huì)穿透和損壞電鍍層172和掩模圖樣下面的膜層。因此，通過包括形成軟磁性薄膜47的上述步驟的已知方法難以制造利用NiZn多晶基板作為基板預(yù)型的MR磁頭。
現(xiàn)在，根據(jù)本發(fā)明的制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法的形成軟磁性薄膜47的步驟將在下面描述。
在根據(jù)本發(fā)明的方法的形成軟磁性薄膜47的步驟中，抗蝕劑膜48為在非磁性非傳導(dǎo)膜46的表面上的軟磁性薄膜47形成有一個(gè)開口。
在上述形成抗蝕劑膜的操作中，抗蝕劑膜48不必要象上述已知方法的例子一樣用窗口框架輪廓來實(shí)現(xiàn)。反而，抗蝕劑膜48可在除用來形成軟磁性薄膜47的區(qū)域外的非磁性非傳導(dǎo)膜46的整個(gè)表面上形成。
抗蝕劑膜48的開口優(yōu)選地在其周圍邊緣有反向錐形的輪廓，如圖22所示。那么，當(dāng)以去除(lift-off)工藝通過移去形成在抗蝕劑膜48上的膜而形成軟磁性薄膜47時(shí)，軟磁性薄膜47的周圍邊緣可以增強(qiáng)的精度來形成。
為產(chǎn)生抗蝕劑膜48的開口的反向錐形的周圍邊緣48，可利用反向錐形的市售抗蝕劑制品。這種抗蝕劑制品包括ZPN-1100(Nihon Zeon所用商標(biāo)名)和AZ5214E(Client所用商標(biāo)名)。抗蝕劑象普通抗蝕劑膜一樣被預(yù)烘干并曝光。然后，被加熱到大約110℃進(jìn)行反向烘烤操作并還進(jìn)行曝光。任何推薦的用于反向錐形的抗蝕劑制品的工藝可用于發(fā)明的目的。
但是，在抗蝕劑膜形成操作中產(chǎn)生的抗蝕劑膜48的開口邊緣輪廓并不局限于上述的反向錐形一種。另一種情況是，抗蝕劑膜48可具有雙層結(jié)構(gòu)，如圖23和24所示。
如果抗蝕劑膜48具有如圖23和24所示的雙層結(jié)構(gòu)，形成在非磁性非傳導(dǎo)膜46上的第一抗蝕劑膜48b被制成在軟磁性薄膜48將被形成區(qū)域具有一開口。然后，第二抗蝕劑膜48c以突出到第一抗蝕劑膜48b之外而進(jìn)入開口中的方式來形成。帶有這種設(shè)置，當(dāng)通過以去除(lift-off)工藝方式移去形成在抗蝕劑膜48上的膜而形成軟磁性薄膜47時(shí)軟磁性薄膜47的周圍邊緣又可以增強(qiáng)的精度來產(chǎn)生。
當(dāng)抗蝕劑膜48具有如上所述方式的雙層結(jié)構(gòu)時(shí)，第一抗蝕劑膜48b由用作普通防反射膜的材料制成，第二膜由普通抗蝕劑制成。例如第一抗蝕劑膜48b由ARC(Brewer Science所用商標(biāo)名)材料制成并形成在非磁性非傳導(dǎo)膜46的整個(gè)表面上。然后，第二抗蝕劑膜48c由AZ6108(Client所用商標(biāo)名)制成并提供有用于軟磁性薄膜47的區(qū)域的開口。然后，在它們象普通抗蝕劑一樣被預(yù)烘烤和曝光后，在比普通形成方法更長(zhǎng)的時(shí)間周期內(nèi)形成它們。結(jié)果第一抗蝕劑膜48b在第二抗蝕劑膜48c的開口區(qū)域被移去。然后第二抗蝕劑膜48c突出到第一抗蝕劑膜48b之外而進(jìn)入圖24所示的開口中。
然后軟磁性薄膜47通過濺射工藝形成上層磁屏蔽件。
在濺射操作中，首先Co型非晶材料被濺射到抗蝕劑膜48的整個(gè)表面上成為軟磁性薄膜47。
然后，在抗蝕劑膜48的開口中形成的軟磁性薄膜47在抗蝕劑膜48和形成在抗蝕劑膜48上的軟磁性薄膜47被移去時(shí)成為MR磁頭1的軟磁性薄膜6，如圖25和26所示。
用于移去抗蝕劑膜和形成在抗蝕劑膜上的軟磁性薄膜的方法稱為去除(lift-off)工藝。
優(yōu)選地，以公式CoaZrbNbcMd(其中M代表Mo，Cr，Ta，Ti，Hf，Pd，W和V中的至少一種元素，a，b，c，d表示由79≤a≤83，2≤b≤6，10≤c≤14，1≤d≤5分別限定的原子百分含量值)表示的材料被用作上述濺射操作中的Co型非晶材料。由這種材料制成的軟磁性薄膜47表現(xiàn)出良好的抗磨損性和抗熱性。
制得的Co型非晶材料在Co與Ta，Zr，Nb和Mo或其它類似元素適當(dāng)結(jié)合時(shí)表現(xiàn)出良好的軟磁特性。同樣，制得的Co型非晶材料在向Co型非晶材料中加入Mo，Cr，Ta，Ti，Hf，Pd，W和V中選出的至少一種元素時(shí)表現(xiàn)出良好的抗磨損性。
當(dāng)上面的添加劑被增加到一定程度時(shí)，Co型非晶材料的抗磨損性被改善，如圖25所示。另一方面，當(dāng)上面的添加劑被增加到一定程度時(shí)，Co型非晶材料的軟磁特性被降低。圖27是表示在含圖3中的MR磁頭的Co，Zr，Nb和M的Co型非晶材料的軟磁性薄膜中添加劑M的原子百分含量與膜的磁導(dǎo)率和在使MR磁頭在磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)1000小時(shí)后膜的磨損程度之間的關(guān)系曲線。
當(dāng)未表現(xiàn)良好的抗磨損性的軟磁性薄膜47被用作MR磁頭1的軟磁性薄膜6時(shí)，在使MR磁頭在磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)時(shí)它可比MR元件4磨損得更快。那么，它不再能夠作為MR元件4的上層磁屏蔽件操作并能明顯降低MR元件4的分辨率以依次降低MR磁頭1的頻率特性。
當(dāng)軟磁性薄膜47表現(xiàn)出高的延展性時(shí)，作為薄膜47磨損的結(jié)果產(chǎn)生的軟磁性薄膜47的材料粉末會(huì)附著于MR磁頭1的磁帶滑動(dòng)面9。那么，MR磁頭1會(huì)短路和/或增加MR元件4與軟磁性薄膜之間的空間而減小再現(xiàn)輸出電平。
用作傳統(tǒng)軟磁性薄膜的坡莫合金(鎳鐵合金)不能表現(xiàn)出良好的抗磨損性并且是高延展性的從而它們不時(shí)伴隨有上面確定的問題。
圖28是表示在使MR磁頭在磁記錄介質(zhì)上用其磁帶滑動(dòng)面滑動(dòng)時(shí)獲得的滑動(dòng)時(shí)間與包含由Co型非晶材料制成的軟磁性薄膜47的圖3中的MR磁頭的磨損程度之間以及與已知包含坡莫合金制成的軟磁性薄膜47的MR磁頭的磨損程度之間的關(guān)系曲線，磨損程度以軟磁性特氧體基板2和軟磁性薄膜47形成的臺(tái)階的高度來表示。從圖28的曲線，可清楚看到在本發(fā)明的情況下的由Co型非晶材料制成的軟磁性薄膜47的抗磨損特性遠(yuǎn)優(yōu)于已知軟磁性薄膜47的抗磨損特性。
另外，由于作為上述移去操作結(jié)果產(chǎn)生的抗蝕劑膜48的反向錐形的輪廓的周圍邊緣，形成在抗蝕劑膜48上的軟磁性薄膜47和形成在抗蝕劑膜48的開口中的軟磁性薄膜47被間隙相互分開從而能把工具插入間隙而把抗蝕劑膜48移去來執(zhí)行清除-切割圖樣操作。換言之，由于抗蝕劑膜48的反向錐形的輪廓的周圍邊緣，可加工軟磁性薄膜47以在其周圍邊緣表現(xiàn)出預(yù)定的輪廓。
另外，當(dāng)軟磁性薄膜47由Co型非晶材料制成時(shí)，在上述濺射操作之后它表現(xiàn)出令人滿意的軟磁特性。還有軟磁性薄膜47的各向異性可根據(jù)易磁化軸和難磁化軸通過在大約300℃對(duì)它熱處理來控制。
因此，制成的軟磁性薄膜47通過在低于MR元件4將不再提供好的磁致電阻效應(yīng)的熱處理上限溫度的溫度以下對(duì)其進(jìn)行熱處理來表現(xiàn)出良好的軟磁特性。換言之，如果軟磁性薄膜47在制備MR元件4后形成在MR元件4的上層一側(cè)，它就能提供MR磁頭的上磁屏蔽件所需的令人滿意的軟磁特性。
相反，如果軟磁性薄膜47象傳統(tǒng)MR磁頭一樣由微晶材料如仙臺(tái)合金(鐵硅鋁合金)或FeTa制成，它必須在大約550℃進(jìn)行熱處理過程以使之表現(xiàn)出令人滿意的軟磁特性。因此，當(dāng)軟磁性薄膜47由已知工藝形成時(shí)，在形成MR元件4之后很難使軟磁性薄膜47表現(xiàn)出令人滿意的軟磁特性。
另外，由于軟磁性薄膜47可利用Co型非晶材料由濺射工藝制備，它需要比已知的通過電鍍工藝制備的軟磁性薄膜少得多的若干處理步驟。還有另外，軟磁性薄膜47可由濺射工藝均勻形成在表面有起伏的NiZn基板上。還有，根據(jù)本發(fā)明形成軟磁性薄膜47的操作不象已知電鍍工藝中所用相應(yīng)部分那樣需要控制電鍍?nèi)芤?。還有，根據(jù)本發(fā)明形成軟磁性薄膜47的過程需要比已知電鍍過程精確度小得多的過程控制，并能同時(shí)用來處理大量基板。
為了發(fā)明的目的，軟磁性薄膜47優(yōu)選地包括兩個(gè)或兩個(gè)以上的與非磁性薄膜層47b交替設(shè)置的磁薄膜層47a，如圖29所示。帶有這種設(shè)置，軟磁性薄膜47的磁薄膜層47a在其末端互相靜磁耦合。然后，磁薄膜層47a被保持在磁性低能量電平并且在其中不產(chǎn)生任何磁疇。在這種狀態(tài)下，由于任一磁薄膜層47a中均不包含任何磁疇壁，它不會(huì)由于磁疇壁的移動(dòng)而突然改變其磁化狀態(tài)。因此在MR磁頭1中不會(huì)發(fā)生任何磁疇壁運(yùn)動(dòng)影響MR元件4和產(chǎn)生噪聲信號(hào)的現(xiàn)象。簡(jiǎn)言之，當(dāng)軟磁性薄膜47有多層結(jié)構(gòu)時(shí)，MR磁頭高可靠性地操作。
另外，當(dāng)軟磁性薄膜47有多層結(jié)構(gòu)時(shí)，MR磁頭1作為從磁記錄介質(zhì)讀出的信號(hào)磁場(chǎng)的函數(shù)在高頻帶中表現(xiàn)出良好的磁化響應(yīng)使得它可在其上攜帶有高密度記錄的信號(hào)的磁記錄介質(zhì)上令人滿意的操作。
同時(shí)，對(duì)于有多層結(jié)構(gòu)的軟磁性薄膜47，磁薄膜層47a的厚度和非磁性薄膜層47b的厚度占有非常重要的地位，因?yàn)榭善谕疟∧?7a以有效的方式被靜磁耦合。
這樣，為了本發(fā)明的目的，具有多層結(jié)構(gòu)的軟磁性薄膜47的每個(gè)磁薄膜層47a優(yōu)選地具有0.1到1μm的厚度。如果每個(gè)磁性薄膜層47a的厚度小于0.1μm，它不能提供令人滿意的磁特性，而相反，如果每個(gè)磁性薄膜層47a具有超過1μm的厚度時(shí)，它易于象單一膜層一樣操作從而不能提供令人滿意的靜磁耦合效果。
為了本發(fā)明的目的，具有多層結(jié)構(gòu)的軟磁性薄膜47的每個(gè)非磁性薄膜層47b具有1到20nm的厚度。如果各個(gè)非磁性薄膜層47b的厚度小于1nm，它不能把相鄰的磁性薄膜層47a相互電絕緣而提供令人滿意的靜磁耦合效果。另一方面，如果各個(gè)非磁性薄膜層47b的厚度超過20nm，很難使相鄰的磁性薄膜層47a提供令人滿意的靜磁耦合效果。
在上述的本發(fā)明的實(shí)施，制得的軟磁性薄膜47具有磁性薄膜層47a和非磁性薄膜層47b的多層結(jié)構(gòu)。磁性薄膜層47a和非磁性薄膜層47b被交替設(shè)置從而軟磁性薄膜47包括總共10個(gè)磁性薄膜層47a，每個(gè)具有0.28μm的厚度，而每個(gè)非磁性薄膜層47b具有5nm的厚度使得軟磁性薄膜47的全部厚度大約等于3μm。盡管非磁性薄膜層47b由SiO2制成，本發(fā)明并不局限于此，任何能電磁絕緣磁性薄膜層47a的材料都可用作非磁性薄膜層47b。
為了本發(fā)明的目的，在形成軟磁性薄膜47之前可形成大約幾個(gè)納米厚的Cr底膜層。然后，這種底膜層可穩(wěn)定軟磁性薄膜47的軟磁特性。
軟磁性薄膜47形成的區(qū)域可以為矩形的輪廓，它的一對(duì)邊平行于具有大約250μm的長(zhǎng)度t10的長(zhǎng)邊，另一對(duì)側(cè)邊垂直于具有大約100μm的長(zhǎng)度t11的長(zhǎng)(短)邊。
然后，電導(dǎo)體49a，49b通過光刻術(shù)工藝形成在導(dǎo)體部分45a，45b的各邊，如圖30和31所示。它們最終成為MR磁頭1的外部連接端子16，17。
尤其，首先具有用于外部連接端子16，17的各個(gè)開口的掩模利用光刻膠形成。非磁性非傳導(dǎo)膜46在外部連接端子16，17的暴露區(qū)域被移去來使導(dǎo)體部分45a，45b在其各端暴露出來。此后，不用移去光刻膠掩模而形成傳導(dǎo)膜。傳導(dǎo)膜利用硫酸銅溶液通過電解電鍍工藝來形成以制造大約6μm厚的Cu膜。但是，電解電鍍之外的任何工藝均可用于本發(fā)明的目的，只要它不影響其它膜。然后，光刻膠掩模和在其上形成的傳導(dǎo)膜一起被移去。結(jié)果，電導(dǎo)體49a，49b在導(dǎo)體部分45a，45b的各端形成。
電導(dǎo)體49a，49b被制成具有大約50μm的長(zhǎng)度t12和與導(dǎo)體部分45a，45b的寬度t8相同的寬度t13，其大約等于80μm。
然后，防護(hù)膜50形成在MR磁頭1的整個(gè)表面上以使后者同外部絕緣，如圖32和33所示。
尤其，典型地通過濺射形成大約4μm厚的Al2O3膜作為防護(hù)膜50，盡管防護(hù)膜50可由其他任何不同于Al2O3的適當(dāng)?shù)碾姺莻鲗?dǎo)材料構(gòu)成。但是，從環(huán)境抵抗性和抗磨損性考慮Al2O3的使用是最好的選擇。防護(hù)膜50可通過濺射之外的其它適當(dāng)?shù)墓に嚾缯舭l(fā)來制得。
然后，形成在MR磁頭1的整個(gè)表面上的防護(hù)膜50被拋光到電導(dǎo)體49a，49b的表面暴露出來。在拋光過程中，例如，電導(dǎo)體49a，49b可用平均顆粒直徑為2μm的金剛石顆粒粗拋光，再用硅粒子通過拋光完成鏡面拋光。結(jié)果可獲得其上攜帶有形成其上的若干磁頭裝置51的基板40。磁頭裝置51最終成為很多個(gè)MR磁頭。
然后，基板40在大約在200℃到350℃之間進(jìn)行熱處理過程，同時(shí)把幾個(gè)高斯的磁場(chǎng)沿MR元件4的縱向應(yīng)用到各個(gè)MR磁頭的MR元件4。結(jié)果，軟磁性薄膜47變得能表現(xiàn)良好的軟磁特性。
在該熱處理過程中，重要的是軟磁性薄膜47在使薄膜表現(xiàn)良好的軟磁特性而不破壞MR元件4的磁致電阻效應(yīng)的溫度下被熱處理。在大約200℃以上MR元件4的磁致電阻效應(yīng)會(huì)喪失。但是，良好的軟磁特性可在200℃以上的溫度進(jìn)行熱處理后獲得，因?yàn)檐洿判员∧?7由Co型非晶材料制得。
在上面實(shí)施例中，制得的軟磁性薄膜47通過在300℃的溫度熱處理1小時(shí)而表現(xiàn)出良好的軟磁特性。
然后，從圖35可看到，攜帶若干形成在其上的磁頭裝置51的基板40被橫向切開成為條狀以產(chǎn)生磁頭塊60，每個(gè)攜帶一單排磁頭裝置51。從生產(chǎn)率的角度考慮，在每個(gè)磁頭塊60中盡可能多地橫向設(shè)置磁頭裝置51。盡管在圖35中為了簡(jiǎn)便只示出了包含5個(gè)磁頭裝置51的磁頭塊60，在單個(gè)磁頭塊60中可設(shè)置多得多的磁頭裝置51。在該實(shí)施例中，每個(gè)磁頭塊60具有2mm的寬度t12。
此后，如圖36和37所示，具有大約0.7mm的厚度t15的第二基板70被粘結(jié)在每個(gè)磁頭塊60上使得它最終成為各個(gè)`MR磁頭1的硬材料基板8。樹脂型粘結(jié)劑被典型地用來把第二基板70粘結(jié)在磁頭塊60上。此時(shí)，第二基板70的高度t14被制成小于磁頭塊60的高度以外部暴露形成在磁頭塊60上的導(dǎo)體49a，49b。結(jié)果，導(dǎo)體49a，49b可制成與外部電路電接觸。
第二基板70典型地由硬的非磁性材料制成。例如，第二基板70可以是AlTiC(鋁鈦碳)基板。
隨后，最終成為MR磁頭1的磁帶滑動(dòng)面9的表面進(jìn)行柱面拋光處理以呈現(xiàn)出弓形輪廓。尤其，表面被柱面磨床拋光到MR元件4的前端暴露出來以產(chǎn)生磁帶滑動(dòng)面9，并且MR元件4的深度d為預(yù)定長(zhǎng)度。結(jié)果，最終成為MR磁頭1的磁帶滑動(dòng)面9的表面呈現(xiàn)出弓形輪廓，如圖37所示。作為柱面拋光處理的結(jié)果最終成為MR磁頭1的磁帶滑動(dòng)面9的弓形輪廓的表面不需要被特定來限定只要它與磁記錄介質(zhì)的張力匹配。
但是，最終成為MR磁頭1的磁帶滑動(dòng)面9的表面的弓形輪廓優(yōu)選地是把MR元件4從弧頂端輕微移向磁致電阻效應(yīng)頭1的尾端。換言之，最終成為MR磁頭1的磁帶滑動(dòng)面9的表面在MR磁頭1被安裝在旋轉(zhuǎn)鼓20上并且旋轉(zhuǎn)鼓20被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)優(yōu)選地以MR元件4被放置在相對(duì)于最突出到外部的弧頂部而靠近MR磁頭1的尾端的方式被柱面磨床拋光。在MR磁頭1中，在其在磁記錄介質(zhì)30上滑動(dòng)時(shí)磁帶滑動(dòng)面9的頂部被磨損最嚴(yán)重。因此，通過在從MR磁頭1的頂部輕微移向尾部的位置處這樣設(shè)置MR元件4，被輕微移向磁頭的尾端的MR磁頭1的MR元件4和軟磁性薄膜6防止了被不均勻磨損。
最后，各個(gè)第二基板70被粘結(jié)其上的各個(gè)磁頭塊被切割來產(chǎn)生被相互分開的單個(gè)的磁頭裝置51。尤其，制得的各個(gè)磁頭裝置51具有從在磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)的方向看去大約0.8mm的長(zhǎng)度，大約300μm的寬度和大約2mm的高度。作為切割操作的結(jié)果，產(chǎn)生大量MR磁頭，且具有圖3所示的輪廓。
以上述方式產(chǎn)生的各個(gè)MR磁頭然后被安裝在磁頭基座上，并且外部連接端子16，17在它們也被安裝在磁頭基座生的狀態(tài)下被安裝到旋轉(zhuǎn)鼓20上以準(zhǔn)備好用作再現(xiàn)信號(hào)的磁頭。
權(quán)利要求
1.一種包括設(shè)置在一對(duì)磁屏蔽件之間的磁致電阻效應(yīng)元件的磁致電阻效應(yīng)型磁頭；所述一對(duì)磁屏蔽件中至少一個(gè)由Co型非晶材料制得。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的并且適合于在使它在被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)的磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)時(shí)用作再現(xiàn)記錄在磁記錄介質(zhì)上的信號(hào)的磁頭的磁致電阻效應(yīng)型磁頭，其中由Co型非晶材料制得的所述磁屏蔽件相對(duì)于所述磁致電阻效應(yīng)元件被設(shè)置在位于磁頭的尾端的位置處。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的磁致電阻效應(yīng)型磁頭，其中被制成在磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)的磁頭的表面具有弓形的輪廓；及所述磁致電阻效應(yīng)元件相對(duì)于要在所述磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)的面的最突出點(diǎn)被設(shè)置在位于磁頭的尾端的位置處并暴露到外部。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的并且適合于被安裝在旋轉(zhuǎn)鼓上且在旋轉(zhuǎn)鼓被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)傾斜地在磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)以讀出記錄在所述磁記錄介質(zhì)上的信號(hào)的磁致電阻效應(yīng)型磁頭。
5.根據(jù)權(quán)利要求1的磁致電阻效應(yīng)型磁頭，其中所述Co型非晶材料具有以公式CoaZrbNbcMd(其中M代表Mo，Cr，Ta，Ti，Hf，Pd，W和V中的至少一種元素，a，b，c，d表示由79≤a≤83，2≤b≤6，10≤c≤14，1≤d≤5分別限定的原子百分含量值)表示的成分。
6.根據(jù)權(quán)利要求1的磁致電阻效應(yīng)型磁頭，其中所述一對(duì)磁屏蔽件中至少一個(gè)具有包括至少兩個(gè)由Co型非晶材料制成的磁薄膜層和非磁性薄膜層的多層結(jié)構(gòu)，所述磁薄膜層和所述非磁性薄膜層被交替設(shè)置。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的磁致電阻效應(yīng)型磁頭，其中所述各個(gè)磁薄膜層具有0.1到1μm的厚度。
8.根據(jù)權(quán)利要求6的磁致電阻效應(yīng)型磁頭，其中所述各個(gè)非磁性薄膜層具有1到20nm的厚度。
9.一種制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法包括形成磁致電阻效應(yīng)型磁頭的一層薄膜的薄膜形成步驟；在所述薄膜上形成第一抗蝕劑膜的第一抗蝕劑膜形成步驟；在所述第一抗蝕劑膜上形成具有一開口的第二抗蝕劑膜的第二抗蝕劑膜形成步驟；通過顯象所述第二抗蝕劑膜移去所述第一抗蝕劑膜的開口位置處的第一抗蝕劑膜以使第二抗蝕劑膜伸出到所述第一抗蝕劑膜之外的顯象步驟；濺射Co型非晶材料來產(chǎn)生一對(duì)夾住磁致電阻效應(yīng)元件的磁屏蔽件中至少一個(gè)的濺射步驟；和移去第一抗蝕劑膜，第二抗蝕劑膜和形成在第二抗蝕劑膜上的Co型非晶材料的抗蝕劑移去步驟。
10.一種制造磁致電阻效應(yīng)型磁頭的方法包括形成磁致電阻效應(yīng)型磁頭的一層薄膜的薄膜形成步驟；在所述薄膜的一部分上形成具有反向錐形的開口的抗蝕劑膜的抗蝕劑膜形成步驟；濺射Co型非晶材料來產(chǎn)生所述磁致電阻效應(yīng)型磁頭的一對(duì)磁屏蔽件中至少一個(gè)的濺射步驟；和移去所述抗蝕劑膜和形成在抗蝕劑膜上的Co型非晶材料的抗蝕劑移去步驟。
11.一種螺旋掃描裝置包括安裝在旋轉(zhuǎn)鼓上的具有設(shè)置在一對(duì)磁屏蔽件之間的磁致電阻效應(yīng)元件的磁致電阻效應(yīng)型磁頭，所述一對(duì)磁屏蔽件中至少一個(gè)由Co型非晶材料制得，所述磁致電阻效應(yīng)型磁頭適合于在旋轉(zhuǎn)鼓被驅(qū)動(dòng)旋轉(zhuǎn)時(shí)傾斜地在磁記錄介質(zhì)上滑動(dòng)以讀出記錄在所述磁記錄介質(zhì)上的信號(hào)。
全文摘要
一種磁致電阻效應(yīng)型磁頭包括一對(duì)表現(xiàn)出改善的抗磨損特性和抗熱特性的磁屏蔽件。防護(hù)磁頭的磁致電阻效應(yīng)元件4的磁頭的磁屏蔽件中至少一個(gè)包括由Co型非晶材料制成的軟磁薄膜6。軟磁薄膜6通過利用具有反向錐形的開口的抗蝕劑膜48和去除(lift-off)工藝形成。可選擇的是,第一抗蝕劑膜48a和突出于第一抗蝕劑膜48a之外進(jìn)入開口中的第二抗蝕劑膜48b可與去除(lift-off)工藝一起使用。
文檔編號(hào)H01L43/08GK1251459SQ99123120
公開日2000年4月26日 申請(qǐng)日期1999年10月21日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月21日
發(fā)明者稻熊輝往 申請(qǐng)人:索尼株式會(huì)社