CN1148711A

CN1148711A - 薄膜磁头

Info

Publication number: CN1148711A
Application number: CN96111201A
Authority: CN
Inventors: 高田昭夫; 柴田拓二; 本田忠行
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-07-25
Filing date: 1996-07-25
Publication date: 1997-04-30
Also published as: EP0756270A1; DE69621384D1; SG40885A1; US5708542A; KR970007826A; JPH0944817A; EP0756270B1

Abstract

一种在磁稳定性方面优越并能产生高重放功率的磁阻效应薄膜磁头。该薄膜磁头带有层叠在一起以形成一个磁阻效应元件3的一个连一层抗磁膜或一层硬磁膜在内的磁阻效应稳定层11、一个无磁绝缘层12及一个连一层磁阻效应膜在内的磁阻效应层13。该薄膜磁头还带有一个布置在磁阻效应元件3的一个横向表面上的无磁绝缘层4和一对连接到磁阻效应元件3上部表面两端上的磁阻效应层13上的电极。利用磁阻效应层13的磁阻效应探测重放信号。

Description

薄膜磁头

本发明涉及一种磁阻效应型薄膜磁头(MR磁头)，该磁头适用于通过磁阻效应来探测重放信号的硬盘装置。

在磁记录装置中，如硬盘装置中，为了增加存储容量需要更高的记录密度。最近，为了克服高密度磁记录的困难，广泛使用一种磁阻效应型薄膜磁头(MR磁头)，该磁头是一种适于较窄磁轨宽度的磁头。

MR磁头基本上包括两个安装到一层磁阻效应膜101两端的电极102，该磁阻效应膜的电阻率随磁场强度而变化，如在图1中所示。为了探测由来自磁记录媒体的信号磁场所导致的磁阻效应膜101的电阻变化，以便根据这些电阻变化产生重放输出，从两个电极102把检测电流供给磁阻效应膜101。这种MR磁头具有一种特征性：其重放输出不取决于记录媒体的速度，并且即使记录媒体的速度很低，也能产生高的重放输出。

同时，磁阻效应膜的磁性通常是不稳定的，以致于外部磁场使磁阻效应膜中的磁屏障(magnetic wall)运动。因此，MR磁头具有一个缺点：由于磁阻效应膜磁屏障的运动，会产生巴克豪森(Barkhausen)噪声。这样，对于MR磁头来说，实现磁阻效应膜的磁稳定性以降低巴克豪森噪声是极其重要的。

为了实现磁阻效应膜的磁稳定性，已经开发了一种所谓的双层MR磁头，该磁头采用了一种双层结构的磁阻效应膜。在这种双层型MR磁头中，磁阻效应膜具有一种双层结构，在一层第一磁阻效应膜103与一层第二磁阻效应膜105之间，在供给第一磁阻效应膜103和第二磁阻效应膜105的检测电流的自偏置作用下，产生静磁耦合。结果是第一磁阻效应膜103和第二磁阻效应膜105成为磁性稳定的，因而降低了巴克豪森噪声。

然而，如果磁阻效应膜具有双层结构，则在带有电极的磁阻效应膜部分中，即在其磁敏感部分之外的磁阻效应膜部分中，自偏置效应不能工作。即，对于在用来把检测电流供给磁阻效应膜的电极下面的磁阻效应膜部分，不能产生自偏置效应，以致于在这部分中易于产生磁屏障。因而，即使使用双层型磁阻效应膜，也可能从带有电极不能产生自偏置效应的磁阻效应膜部分产生巴克豪森噪声。因此，就MR磁头而论，为了降低巴克豪森噪声，关键是阻止在包括其带有电极的部分在内的磁阻效应膜中产生磁屏障。

并且要求MR磁头增大重放输出。如果供给磁阻效应膜的检测电流是Is、由来自记录媒体的磁强度引起的磁阻效应膜的电阻率变化是Δρ、磁阻效应膜磁性敏感部分的长度是L、及磁阻效应膜磁性敏感部分的横截面积是S，则MR磁头的重放输出用IsΔρL/S表示。因而，为了提高MR磁头的重放输出，只要减小磁阻效应膜的膜厚度，以便减小磁阻效应膜磁性敏感部分的横截面积S而增大供给磁阻效应膜的检测电流的电流密度，就足够了。

然而，如果过分地减小磁阻效应膜的膜厚度，则其电阻率就会显著增加。电阻率的这种增加意味着增加了磁阻效应膜的阻抗，导致MR磁头的特性下降。在磁阻效应膜具有不大于约20nm(毫微米)的区域中，其电阻率的这种增加特别明显。如果过分地减小磁阻效应膜的厚度，磁阻效应膜往往会在磁特性方面变得不稳定。因而，用于MR磁头的磁阻效应膜的膜厚度最好不小于20nm左右。

然而，就常规的双层型MR磁头而论，该磁头带有两层磁阻效应膜，对重放输出产生影响的磁阻效应膜的总厚度大约是仅带有一层磁阻效应膜的MR磁头的两倍。因此，用常规的双层MR磁头难以产生高的重放输出。

就是说，如果在常规的双层MR磁头中，每层磁阻效应膜的膜厚度是20nm，则磁阻效应膜的总膜厚度就是40nm，因而增大了磁性敏感部分的横截面积。结果是检测电流的电流密度较低，且重放输出较低。如果为了减小磁性敏感部分的横截面积S把每层磁阻效应膜的膜厚度设定为10nm，则磁阻效应膜的总膜厚度变成等于20nm，因而减小了磁性敏感部分的横截面积S。然而，增大了磁阻效应膜的阻抗，而磁阻效应膜的磁特性变得不稳定。

因此，本发明的目的在于提供一种采用一层磁阻效应膜的薄膜磁头，在该磁头中，在磁稳定性方面改善了磁阻效应膜，以便进一步稳定和提高重放输出。

在一个方面，本发明提供了一种薄膜磁头。该磁头包括：一个磁阻效应元件，其带有层叠在一起的一个包括一个硬磁层在内的磁阻效应稳定层，一个无磁性绝缘层和一个包括一层磁阻效应膜在内的磁阻效应层；一个布置在该磁阻效应元件的一个横向表面上的无磁绝缘层；及一对在该磁阻效应元件上部表面两端连接到该磁阻效应层上的电极。利用该磁阻效应层的磁阻效应探测重放信号。

在另一个方面，本发明提供了一种薄膜磁头。该磁头包括：一个磁阻效应元件，其带有层叠在一起的一个包括一个抗磁层在内的磁阻效应稳定层，一个无磁绝缘层和一个包括一层磁阻效应膜在内的磁阻效应层；一个布置在该磁阻效应元件的一个横向表面上的无磁绝缘层；及一对在该磁阻效应元件上表面的两端连接到该磁阻效应层上的电极。利用该磁阻效应层的磁阻效应探测重放信号。

就本发明的薄膜磁头而论，为了提高作为磁性敏感部分的磁阻效应层的磁稳定性，在磁阻效应稳定层与磁阻效应层之间产生静磁耦合。而且，就该薄膜磁头而论，电极仅连接到磁阻效应层上，从而只有该磁阻效应层作为磁性敏感部分工作。因此，就该薄膜磁头而论，对重放输出有影响的磁阻效应层与常规双层MR磁头的磁阻效应层相比，在厚度上能显著地减小。

图1是剖视图，表示MR磁头的基本结构。

图2是剖视图，表示双层MR磁头的常规磁阻效应膜的结构。

图3是横向剖视图，表示根据本发明的说明性MR磁头的基本部分。

图4是主视图，表示从沿其运行记录媒体的表面处所看到的在图1所示MR磁头的基本部分。

图5是轴测图，表示在图1中所示MR磁头中使用的一种说明性磁阻效应膜。

图6是轴测图，表示在图1中所示MR磁头中使用的另一种说明性磁阻效应膜。

图7是轴测图，表示在图1中所示MR头中使用的另外一种说明性磁阻效应膜。

图8是轴测图，表示在图1中所示MR磁头中使用的又一种说明性磁阻效应膜。

图9是曲线图，表示磁阻效应膜的重放输出与外部磁场强度之间的关系，以便比较带有磁阻效应稳定层的磁阻效应膜和常规的磁阻效应元件。

图10是曲线图，表示在磁阻效应稳定层的全饱和磁通密度φ1与磁阻效应层的全饱和磁通密度φ2之比为0.50∶1的比值时，磁阻效应膜的磁阻效应测量结果。

图11是曲线图，表示在磁阻效应稳定层的全饱和磁通密度φ1与磁阻效应层的全饱和磁通密度φ2之比为0.75∶1的比值时，磁阻效应膜的磁阻效应测量结果。

图12是曲线图，表示在磁阻效应稳定层的全饱和磁通密度φ1与磁阻效应层的全饱和磁通密度φ2之比为1∶1的比值时，磁阻效应膜的磁阻效应测量结果。

图13是曲线图，表示在磁阻效应稳定层的全饱和磁通密度φ1与磁阻效应层的全饱和磁通密度φ2之比为1.25∶1的比值时，磁阻效应膜的磁阻效应测量结果。

图14是示意轴测图，表示用于带有磁阻效应稳定层的磁阻效应膜的磁场状态。

图15至24顺序地表明在图1中所示MR磁头的生产过程，其中图15是示意横向剖视图，表示形成下部隔离层的过程。

图16是示意横向剖视图，表示形成保护层和包括磁阻效应膜在内的薄膜层的过程。

图17是示意横向剖视图，表示形成预定形状的光致抗蚀剂(photoresist)的过程。

图18是示意横向剖视图，表示已经蚀刻了保护层和磁阻效应膜的状态。

图19是示意横向剖视图，表示形成无磁绝缘层的过程。

图20是示意横向剖视图，表示已经除去光致抗蚀剂和其上的无磁绝缘层的状态。

图21是示意横向剖视图，表示已经除去光致抗蚀剂和其上的无磁绝缘层的状态。

图22是示意横向剖视图，表示形成无磁绝缘层和一个开口的过程。

图23是示意横向剖视图，表示形成一个用于检测电流的导体层、一个用于偏置电流的导体层和一个无磁绝缘层的过程。

图24是示意横向剖视图，表示形成一个上部隔离层和一个上部屏蔽层的过程。

图25至27表明在图1中所示MR磁头的另一种生产过程，其中图25是示意主视图，表示光致抗蚀剂已经形成在下部隔离层、磁阻效应元件和保护层上的状态。

图26表示图25步骤下面的步骤，并表示光致抗蚀剂已经形成在无磁绝缘层上的状态。

图27表示图26步骤下面的步骤，并表示通过深腐蚀已使表面平整化的状态。

图28表明在图1中所示MR磁头的又一种生产过程，表示一个无磁绝缘层已形成在下部隔离层，磁阻效应元件和保护层上的状态。

图29表示图28步骤下面的步骤，并表示通过表面抛光已使表面平整化的状态。

参照这些附图，将详细解释本发明的最佳实施例。然而，本发明并不限于这些具体的实施例，而是可以包括任意的修改，如对于形状或材料类型，而不脱离本发明的范围。

参照图3，实施本发明的薄膜磁头是一种带有一层磁阻效应膜的MR磁头，该磁阻效应膜包括一个磁阻效应稳定层。该MR磁头包括一个下部屏蔽层1和一个在该下部屏蔽层1上形成的下部隔离层2。该MR磁头还包括一个磁阻效应元件3和一个在下部隔离层2上形成的无磁绝缘层4。该MR磁头还包括：一个保护层5，形成在磁阻效应元件3除其前端3a和后端3b之外的部分上；及一个用于检测电流的导体层6，形成在磁阻效应元件3的后端3b上至到无磁绝缘层4的上方，以便连接到磁阻效应元件3的后端3b上。该MR磁头还包括：一个无磁绝缘层7，形成在磁阻效应元件3上和用于检测电流的导体层6上；及一个用于偏置电流的导体层8，形成在无磁绝缘层7中以便叠加在磁阻效应元件3的上方。该MR磁头还包括：一个上部隔离层9，形成在从磁阻效应元件3的前端3a的上方至无磁绝缘层7的上方；及一个上部屏蔽层10，形成在上部隔离层9上。

在上述的MR磁头中，下部屏蔽层1和上部屏蔽层10由磁性材料形成，并且下部隔离层2由无磁电绝缘材料形成，而上部隔离层9用无磁导电材料形成。下部屏蔽层1、上部屏蔽层10、下部隔离层2和上部隔离层9工作，以便防止要产生的磁场之外的磁场被磁阻效应元件3获取。就是说，由于下部屏蔽层1和上部屏蔽层10通过下部隔离层2和上部隔离层9布置在磁阻效应膜的上面和下面，所以除要产生的磁场之外的来自磁记录媒体的信号磁场被导向下部屏蔽层1和上部屏蔽层10，而磁阻效应元件3仅获取要产生的磁场。

用于检测电流的导体层6和上部隔离层9成为一对连接到磁阻效应元件3两端的电极，并为把检测电流供给到磁阻效应元件3上而工作。具体地说，磁阻效应元件3的后端3b和前端3a分别电气连接到用于检测电流的导体层6上和上部隔离层9上。在探测来自磁记录媒体的信号磁场时，检测电流经这些层供给到磁阻效应元件3上。如在下面所解释的那样，磁阻效应元件3由层叠在一起的一个磁阻效应稳定层，一个无磁绝缘层和一个磁阻效应层组成。检测电流仅供给磁阻效应层。

用于偏置电流的导体层8形成在无磁绝缘层7中以便叠置在磁阻效应元件3的上方，用该导体层8跨过磁阻效应膜3来施加偏置磁场。就是说，当探测到来自磁记录媒体的信号磁场时，使电流流过用于偏置电流的导体层8，以使跨过磁阻效应元件3施加偏置磁场而实现较高的磁阻效应。

图4表示从沿其运行磁记录媒体的表面，如在图3中箭头A所示，所看到的这种MR磁头。磁阻效应元件3包括：层叠在一起的一个磁阻效应稳定层11、一个无磁绝缘层12和一个磁阻效应层13，如在图4中所示。磁阻效应层12供有检测电流，如上面描述的那样，并且作为用来探测来自记录媒体的信号的磁性敏感部分而工作。磁阻效应稳定层11与作为用来探测来自记录媒体的信号的磁性敏感部分而工作的磁阻效应层13相静磁耦合。在另一方面，磁阻效应稳定层11与磁阻效应层13相静磁耦合，以便有助于提高磁阻效应层13的磁稳定性。

在磁阻效应稳定层11的两个横侧面上布置有无磁绝缘层4，从而使磁阻效应元件3埋入这个无磁绝缘层4中。无磁绝缘层4在沿其滑行磁记录媒体的MR磁头表面上露出，因此，无磁绝缘层4最好由滑动特性优良的材料形成，如，Al₂O₃、SiO₂或SiNx如Si₃N₄。

磁阻效应层13和电极在磁阻效应元件3上表面的两端处相连接。具体地说，磁阻效应层13的上表面和上部隔离层9电气连接在磁阻效应膜3的前端3a处，如在图3和4中所示；而磁阻效应层13的上表面和用于检测电流的导体层6相互电气连接在磁阻效应膜3的后端3b处，如在图3中所示。磁阻效应稳定层11带有分别由无磁绝缘层4和无磁绝缘层12绝缘的横向表面和上部表面，从而不允许检测电流流过稳定层11。

就采用磁阻效应元件3的MR磁头而论，由于磁阻效应层13与磁阻效应稳定层11相磁耦合，所以磁阻效应层13在磁稳定性方面得以改善，因而降低了巴克豪森噪声。

而且，就这种MR磁头而论，检测电流只供给磁阻效应层13，并且只有磁阻效应层13作为磁敏感部分工作。因此，就这种MR磁头而论，对重放输出有影响的厚度只是磁阻效应层13的厚度。因而，对于这种MR磁头，对重放输出有影响部分的厚度可以减小为常规双层MR磁头的一半。通过减小对重放输出有影响的磁阻效应层13的厚度，可以增加检测电流的电流密度，从而能提高MR磁头产生的重放输出。

更详细地解释在这种MR磁头中所用的磁阻效应元件3。

如上面解释的样，磁阻效应元件3包括：层叠在一起的磁阻效应稳定层11、无磁绝缘层12和磁阻效应层13。

布置在磁阻效应稳定层11与磁阻效应层13之间的无磁绝缘层12仅需要用电绝缘的无磁性材料形成，如Al₂O₃。尽管为了减小隔离宽度最好是磁阻效应稳定层11的膜厚度较薄，但鉴于在磁阻效应稳定层11与磁阻效应层13之间保持电绝缘的必要性，有必要使无磁绝缘层12具有不小于约10nm的膜厚度。

另一方面，磁阻效应层13仅需要具有一层呈现磁阻效应的磁阻效应膜。因而，它可以仅包括磁阻效应膜，如NiFe，或者包括在由如Ta形成的底层上形成的磁阻效应膜，如NiFe。

为了在由如Ta形成的底膜上形成，如由NiFe，形成的磁阻效应层，磁阻效应膜可以具有(111)取向，以便降低磁阻效应膜的电阻率。如前面解释的那样，由于磁阻效应膜电阻率的降低意味着磁阻效应膜阻抗的降低，所以通过提供这种底层可以提高MR磁头的重放输出。

磁阻效应稳定层11是一个用来提高磁阻效应层13的磁稳定性的层，并且只要层11相对于磁阻效应层13能产生静磁耦合作用，就足够了。因而，磁阻效应稳定层11可以仅由如CoPt、CoPtCr或CoNi的硬磁膜11a形成，如在图5中所示。另外，也可以由层叠在一起的一层例如CoPt、CoPtCr或CoNi的硬磁膜11b和一层由软磁膜，如NiFe或NiFe-X(这里X是Ta、Cr或Nb)形成的软磁膜11c形成，如在图6中所示。此外，也可以由层叠在一起的一层由例如FeMn，或NiO形成的抗磁膜11d和一层由例如Co、NiFe或NiFe-X(这里X是Ta、Cr、或Nb)形成的磁膜11e组成，如在图7和8中所示。

如果磁阻效应稳定层11是一个硬磁层11a，如图5中所示，则使用如此磁化从而使磁化方向Ja对应于磁道宽度方向B的硬磁膜11a，从而使硬磁膜11a在MR磁头的磁道宽度方向B产生静磁场。因而，硬磁膜11a具有与磁道宽度方向B对应的磁化方向Ja，通过与由该硬磁膜11a形成的磁阻效应稳定层11的静磁耦合，使磁阻效应层13的磁化方向J也与磁道方向B对准，从而使磁阻效应层13具有单磁畴(sole magnetic domain)。结果是磁阻效应层13稳定地工作，而没有由，如磁屏障运动，产生的噪声。

如果磁阻效应稳定层11是层叠在一起的硬磁层11b和软磁层11，图6中所示，则使用如此磁化从而使磁化方向Jb对应于磁道宽度方向的硬磁膜11b，从而使硬磁膜11b和软磁膜11c在MR磁头的磁道宽度方向B产生静磁场。在这时，通过交互作用使软磁膜11c的磁化方向Jc与硬磁膜11b的磁化方向Jb相同，从而使软磁膜11c为产生相对于硬磁膜11b和磁阻效应层13的磁极的磁耦合而工作。这就使磁阻效应层13的磁化方向J与磁道宽度方向B对准，从而使磁阻效应层13具有单磁畴。结果是磁阻效应层13稳定地工作，而没有由，如磁屏障运动，产生的噪声。

一般说来，如果硬磁膜在膜平面方向磁化，则难以完全在平面方向对准硬磁膜的磁化方向，因而某些磁化分量不在平面方向上对准。因此，垂直于硬磁膜11b的磁化分量通常包含在膜11b的磁化分量中。这些垂直磁化分量是对磁阻效应层13的磁稳定性有害的因素。然而，通过借助于硬磁膜11b和软磁膜11c构成磁阻效应稳定层11，硬磁膜11b的垂直磁化分量就由软磁膜11c所阻止，因而消除了要不然在磁阻效应层13中会产生磁不稳定性的因素。

如果磁阻效应稳定层11由层叠在一起的抗磁膜11d和磁膜11e形成，如在图7和8中所示，则通过抗磁膜11d和磁膜11e的交互作用使磁膜11e的磁化方向Je被固定。使磁膜11e的磁化方向Je固定以便对应于MR磁头的磁道宽度方向B。为了以这样的方式固定磁化方向Je，在预置的磁场中形成抗磁膜11d或者在抗磁膜11d形成之后在预置磁场中进行退火(annealing)，就足够了。通过以这样的方式在磁道宽度方向B上固定磁化膜11e的磁化方向Je，利用在磁阻效应稳定层11与磁阻效应层13之间的磁耦合效应也使磁阻效应层13的磁化方向J对准磁道宽度方向，从而使磁阻效应层13具有单磁畴。结果是磁阻效应层13稳定地工作，而没有由，例如磁屏障运动，产生的噪声。如果以这样的方式由层叠在一起的抗磁膜11d和磁膜11e构成磁阻效应稳定层11，则抗磁膜11d可以层叠在磁膜11e上，如在图7中所示，或者磁膜11e可以层叠在抗磁膜11d上，如在图8中所示。

现在与常规双层磁阻效应元件的灵敏度相比，解释带有磁阻效应稳定层11的磁阻效应膜3的灵敏度。

如果设定磁阻效应膜3磁阻效应层13的膜厚度，以便等于双层磁阻效应元件磁阻效应膜的膜厚度，则没有检测电流在磁阻效应元件3的磁阻效应稳定层11中流动，因而磁阻效应元件3流过检测电流的部分的横截面积S是双层磁阻效应元件流过检测电流部分的横截面积S的一半。因此，流过磁阻效应元件3的检测电流的电流密度大约是流过双层磁阻效应元件的检测电流的两倍。结果是：对于相同量的检测电流，利用磁阻效应膜3时的重放输出C大约是利用常规双层磁阻效应元件的重放输出D的两倍，如在图9所中所示。

同时，磁阻效应层13的灵敏度用ΔV/H表示，这里ΔV是由电阻变化所产生的、跨过连接到磁阻效应层13两端的电极的电压变化，而H是外部磁场的强度。比值越大，磁阻效应层13的灵敏度越高。然而，对于常规双层磁阻效应元件，已不能控制灵敏度，因为后者是由检测电流的自偏置效应确定的。与此不同，对于磁阻效应膜3，能通过改变磁阻效应稳定层11的膜厚度或材料种类，或者通过改变无磁绝缘层12的膜厚度，来控制供给磁阻效应层13的磁能强度。因而，对于磁阻效应膜3能控制磁能，从而把最佳磁能供给磁阻效应层13，以便提高磁阻效应稳定层11的灵敏度。

对于采用磁阻效应稳定层11的磁阻效应元件，与采用自偏置效应的双层磁阻效应元件不同，甚至向磁阻效应层13用来携带电极的两个端部都供给磁能，以便借此稳定磁阻效应层13。因而，通过使用磁阻效应稳定层11，能够稳定连电极安装部分在内的磁阻效应层13。

对于上述的磁阻效应膜3，最理想的是磁阻效应稳定层11和磁阻效应层13相互静磁耦合，以便稳定作为MR磁头的磁敏感部分，而工作的磁阻效应层13的磁性。然而，如果在磁阻效应稳定层11与磁阻效应层13之间的静磁耦合弱，则不足以稳定磁阻效应层13的磁性。静磁耦合的强度取决于磁阻效应稳定层11的全饱和磁通量φ1与磁阻效应层13的全饱和磁通量φ2之比。处于这种考虑，检查了上述比值与磁阻效应层13的磁阻效应之间的关系。结果表示在图10至13中。

图10表示在磁阻效应稳定层11的全饱和磁通密度φ1与磁阻效应层13的全饱和磁通密度φ2之比为0.50∶1时，磁阻效应层13的磁阻效应。图11至13分别表示在上述比值为0.75∶1、1∶1和1.25∶1时的同一种磁阻效应。在图10至13中，横坐标和纵坐标按磁阻效应分别表示外部磁场的强度和磁阻效应层13的电阻率变化率Δρ/ρ。

正如可以从图10至13可以看到的那样，对于φ1/φ2＜1，磁阻效应的波形经历明显的磁滞，而对于φ1/φ2≥1则保持稳定。就是说，在磁阻效应稳定层11的全饱和磁通值φ1较大时，磁阻效应层13的磁阻效应是稳定的，同时降低了噪声。

现在解释磁阻效应稳定层11的全饱和磁通密度φ1与磁阻效应层13的全饱和磁通密度φ2之间的关系。

随着磁道宽度变得越来越小，磁阻效应元件3的形状是这样的，以致于使磁阻效应元件3在垂直于MR磁头的磁道宽度方向E的方向上，即沿元件3的深度方向上，的长度F，大于其沿磁道宽度方向E的长度E，如在图14中所示。元件沿元件3深度方向的长度此后称之为沿磁敏感部分方向的长度。在这种磁阻效应元件3中，磁阻效应层13的磁化方向J最好完全对准磁道宽度方向E。然而，由于形状各向异性，该磁化方向易于沿磁敏感部分的方向F取向。这可归因于等于磁阻效应层13的全饱和磁通量并且沿磁道宽度方向E产生的抗磁场j。对于上述的磁阻效应元件3，通过由从磁阻效应稳定层11发出的磁通产生的磁场J11，消去这个抗磁场j。

然而，对于φ1/φ2＜1，不能满意地消去抗磁场j，因而磁阻效应层13的磁化方向J沿磁敏感部分F的方向取向，其结果是产生上述的磁滞。对于φ1/φ2＝1，理论上应该消去抗磁场J。然而，由于在膜形成时产生的波动，可能留下某些磁滞。因此，最理想的是磁阻效应稳定层11的全饱和磁通密度φ1与磁阻效应层13的全饱和磁通密度φ2之间的关系是这样的，以致于φ1/φ2＞1。

为了实现上述的φ1/φ2＞1的关系，只要选择磁阻效应稳定层11的膜厚度大于磁阻效应层13的膜厚度，或者只要用具有较大磁通密度值Bs的材料形成磁阻效应稳定层11，就足够了。

现在详细解释用来生产上述MR磁头的方法。

为了生产上述的MR磁头，用无磁电绝缘材料，如Al₂O₃，形成的一个下部隔离层42形成在下部屏蔽层41上，如在图15中所示。

下部隔离层42电气绝缘由后来的步骤形成的磁阻效应元件的下部，并且形成磁阻效应元件下方的磁隔离。

然后，如在图16中所示，一个包括磁阻效应元件的薄膜层43形成在下部隔离层42上，并且一个由Al₂O₃形成的保护层44形成在薄膜层43上。这个薄膜层43在以后的步骤中被刻蚀以形成磁阻效应元件，并且这个薄膜层43包括层叠在一起的一个磁阻效应稳定层43a、一个由Al₂O₃形成的无磁绝缘层43b、一个由Ta形成的底层、及一个包括有一层NiFe膜的磁阻效应层43c。

为了把薄膜层43加工成预定形状的磁阻效应元件，摹制成预定形状的光致抗蚀剂45形成在保护层44上，如在图17中所示，此后，刻蚀保护层44和薄膜层43，形成预定形状的磁阻效应元件43S，该元件43S带有在其上面形成的保护层44，如在图18中所示的那样。

通过预先形成包括磁阻效应元件在内的薄膜层43，之后通过刻蚀形成预定形状的磁阻效应元件43S，使磁阻效应稳定层43a的相对位置与磁阻效应层43c的相对位置完全重合。因而，对于这样的磁阻效应元件43s，在磁阻效应稳定层43a与磁阻效应层43c之间可以实现理想的静磁耦合。

然后，如在图19中所示，为了覆盖光致抗蚀剂45，保护层44和磁阻效应元件43S，形成一个无磁绝缘层46，同时保留光致抗蚀剂45原封不动。其次，与形成在光致抗蚀剂45上的无磁绝缘层46一起，剥离和除去光致抗蚀剂45。在除去光致抗蚀剂45和无磁绝缘层46之后，通过抛光平整无磁绝缘层46和保护层44的表面。通过抛光平整无磁绝缘层46和保护层44的表面。以这样的方式，把磁阻效应元件43S和保护层44埋在无磁绝缘层46中，如在图20中所示，而在图21中表示沿图20中的线A-A的剖面。

采用所谓的顶离(lift-off)方法，用该方法剥离和除去光致抗蚀剂45以及形成在其上的无磁绝缘层46，可以非常容易地实现把磁阻效应元件43S和保护层44埋在无磁绝缘层46中的状态。然而，采用该顶离方法，在剥离光致抗蚀剂时，有时由于在边缘部分产生的毛刺会引起表面凹凸不平，因而影响磁阻效应元件43S的磁性能或绝缘性能，或者损坏在以后的步骤中形成的上部隔离层或上部屏蔽层的形状。因而，最好是在剥离光致抗蚀剂45之后，抛光无磁绝缘层46和保护层44的表面，以便改善表面状态。

如果在剥离光致抗蚀剂45之后抛光无磁绝缘层46和保护层44的表面，则考虑到在主过程中的磨削量，应该预先加厚保护层44的膜厚度。如果Al₂O₃用作用于保护层44的材料，希望最终膜厚度在20nm的量级上。此外，为了在主过程中通过抛光来足够地平整表面，要求抛光量在50nm的量级上。因而，如果剥离光致抗蚀剂45并在以后抛光无磁绝缘层46和保护层44的表面，则预先形成，如由Al₂O₃形成的，达70nm量级膜厚度的保护层44，然后利用主过程通过在50nm的量级上抛光来平整膜表面，以便提供最终膜厚度在20nm最级上的保护层44。

通过以这样的方式抛光无磁绝缘层46和保护层44的表面，不仅可以改善磁阻效应元件43S的磁特性和电绝缘性能，而且可以使以后加工所形成的上部屏蔽层接近理想形状。另外，也可以改善MR磁头的频率特性。

然后，如在图22中所示，一个新的无磁绝缘层47形成在无磁绝缘层46和保护层44上，之后刻蚀在磁阻效应元件43S后端43A上的保护层44和无磁绝缘层47，以便形成一个开口48而露出磁阻效应元件43S的后端43A。

然后，如在图23中所示，一个用于检测电流的导体层49形成在磁阻效应元件43S的后端43A上和无磁绝缘层47上，从而使该导体层通过在前面步骤中形成的开口48连接到磁阻效应元件43S的上部表面上。另外，一个用于偏置电流的导体层50形成在无磁绝缘层47上，以便叠置在磁阻效应元件43S的上方。在这些层上，进一步形成一个无磁绝缘层51。

然后，如在图24中所示，刻蚀在磁阻效应元件43S前端43B上的无磁绝缘层51、无磁绝缘层47和保护层44，以便形成一个开口52而露出磁阻效应元件43S的前端43B。一个上部隔离层53形成在磁阻效应元件43S前端43b和无磁绝缘层51上，以便通过开口52连接到磁阻效应元件43S的上部表面上，并且一个上部屏蔽层54进一步形成在上部隔离层53上。

在上述的步骤之后，把制成的结构切片以形成MR磁头。由于MR磁头是一种只读磁头，所以，一个用于记录的感应磁头可以层叠在MR磁头上，以便提供一种记录/重放磁头。

对于用来制造MR磁头的上述方法，而保留光致抗蚀剂45原封不动的情况下，形成无磁绝缘层46，从而使磁阻效应元件43S和保护层44埋入无磁绝缘层46中，之后再同光致抗蚀剂45上的无磁绝缘层46一起除去光致抗蚀剂45，如在图20和21中所示。然而，可以使用上述技术之外的任何其他技术，来产生磁阻效应元件43S和保护层44埋入无磁绝缘层46中的状态。

具体地说，为了产生磁阻效应元件43S和保护层44埋入无磁电绝缘膜中的这样一种状态，可以首先在下部隔离层42、磁阻效应元件43S和保护层44上形成无磁绝缘层，然后再深腐蚀掉该无磁绝缘层。

就是说，在形成如在图18中所示的磁阻效应元件43S和保护层44，再除去光致抗蚀剂45之后，形成一个无磁绝缘层61，以便覆盖下部隔离层42、磁阻效应元件43S和保护层44，如在图25中所示，图25是从沿其滑动磁记录媒体的MR磁头的表面所看到的视图。然后，如在图26中所示，光致抗蚀剂62涂在无磁绝缘层61上。在覆盖磁阻效应元件43S之外的部分上，把光致抗蚀剂62涂到厚度基本上等于或稍小于磁阻效应元件43S的膜厚度。结果，光致抗蚀剂62的膜厚度，在覆盖磁阻效应元件43S之外的部分上变得较厚，而在覆盖磁阻效应元件43S的部分上变得较薄。在整个表面都涂有光致抗蚀剂62情况下，为了深腐蚀而刻蚀整个表面。适当地选择对光致抗蚀剂62和无磁绝缘层61的腐蚀速度，并且选择性地刻蚀在磁阻效应元件43S和保护层44上的无磁绝缘层61a，以便为了平整化而降低表面的高度差。

结果，实现了这样一种状态：表面被平整化，并且磁阻效应元件43S和保护层44都被埋入无磁绝缘层61中。下面接着的步骤与关于上述MR磁头所描述的步骤相同。

对于深腐蚀，只要表面被基本上平整化，同时在保护层44上可以保留无磁绝缘层61，就足够了，如在图27中所示。如果无磁绝缘层61留在保护层44上，如在图27中，则在以后的步骤中，为了形成开口48、52，与保护层44一起除去覆盖开口48和开口52的无磁绝缘层61，开口48用来互连用于检测电流的导体层49与磁阻效应元件43S，而开口52用来互连上部隔离层53与磁阻效应元件43S。

另外，为了产生磁阻效应元件43S和保护层44埋入无磁绝缘层的状态，在下部隔离层42、磁阻效应元件43S和保护层44上可以形成无磁绝缘层，之后可以抛光该无磁绝缘层。

就是说，在形成如图18中所示的磁阻效应元件43S和保护层44、并除去光致抗蚀剂45之后，形成一个无磁绝缘层71，以便覆盖下部隔离层42、磁阻效应元件43S和保护层44，如在图28中所示，图28是从沿其滑动磁记录媒体的MR磁头表面所看到的视图。然后，如在图29中所示，磨削整个表面以便为了平整化而减小表面高度差。这就产生了这样一种状态：该表面基本上被平整化，并且磁阻效应元件43S和保护层44都被埋入在无磁绝缘层61中。以后接着的步骤与关于上述MR磁头所描述的步骤相同。

为了以这样的方式抛光无磁绝缘层71，只要使该表面基本上平整化，同时可以把无磁绝缘层71留在保护层44上，就足够了，如图29中所示。如果无磁绝缘层71留在保护层44上，如在图29中所示，则在以后的步骤中为形成开口48、52，与保护层44一起除去覆盖开口48和开口52的无磁绝缘层71，开口48用来互连用于检测电流的导体层49与磁阻效应元件43S，而开口52用来互连上部隔离层53与磁阻效应元件43S。

Claims

1.一种薄膜磁头，包括：

一个磁阻效应元件，其带有层叠在一起的一个包括一个硬磁层在内的磁阻效应稳定层、一个无磁绝缘层和一个包括一层磁阻效应膜在内的磁阻效应层；

一个无磁绝缘层，布置在所述磁阻效应元件的一个横向表面上；及

一对电极，连接到在所述磁阻效应元件上部表面两端的所述磁阻效应层上；

其中，改进措施在于通过所述磁阻效应层的磁阻效应探测重放信号中。

2.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，磁阻效应稳定层由层叠在一起的一层硬磁膜和一层软磁膜形成。

3.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，所述磁阻效应稳定层的总量大于所述磁阻效应层的总量。

4.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，所述磁阻效应稳定层的厚度大于所述磁阻效应层的厚度。

5.根据权利要求1所述的薄膜磁头，其中，所述磁阻效应层包括一层形成在一层底部薄膜上的磁阻效应膜。

6.一种薄膜磁头，包括：

一个磁阻效应元件，其带有层叠在一起的一个包括一个抗磁层在内的磁阻效应稳定层、一个无磁绝缘层和一个包括一层磁阻效应膜在内的磁阻效应层；

一对电极，连接到所述磁阻效应元件上部表面两端的所述磁阻效应层上；

7.根据权利要求6所述的薄膜磁头，其中，磁阻效应稳定层由层叠在一起的一层抗磁膜和一层磁膜形成。

8.根据权利要求6所述的薄膜磁头，其中，所述磁阻效应稳定层的饱和磁通总量大于所述磁阻效应层的饱和磁通总量。

9.根据权利要求6所述的薄膜磁头，其中，所述磁阻效应稳定层的厚度大于所述磁阻效应层的厚度。

10.根据权利要求6所述的薄膜磁头，其中，所述磁阻效应层包括一层形成在一层底部薄膜上的磁阻效应膜。