CN117995226A - 一种写磁头、写磁头器件、写磁头制造方法以及充磁方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种写磁头、写磁头器件、写磁头制造方法以及充磁方法，其中，写磁头包括：第二晶圆，包括硅体以及分别位于硅体上表面和下表面的第一氧化层和第二氧化层；穿透硅体的磁极阵列，磁极写入端位于第二氧化层的上方，且正对一个Z桥臂；磁极支撑端被第一氧化层所环绕；磁极阵列为硬磁磁极阵列，硬磁磁极的磁矩为+Z方向或者‑Z方向；或者，磁极阵列为环绕有原线圈的软磁磁极阵列，直流电流通过原线圈并在软磁磁极中产生+Z方向或者‑Z方向磁矩；其中，写入时，磁极写入端在Z桥臂的钉扎层中产生包含Z向分量的直流写入磁场，从而使得钉扎层磁矩转向Z向分量的直流写入磁场方向。本发明具有结构简单、写入效率高、价格便宜等优点。

Description

一种写磁头、写磁头器件、写磁头制造方法以及充磁方法

技术领域

本申请涉及磁传感器技术领域，具体而言，涉及一种写磁头、写磁头器件、写磁头制造方法以及充磁方法。

背景技术

MTJ磁隧道结磁电阻传感器通常为推挽式结构，包括封装在一个芯片中且磁敏感方向相反的两个推磁电阻传感单元阵列和挽磁电阻传感单元阵列。对于X轴或Y轴磁电阻传感器，采用反铁磁层磁场退火的方法来决定磁隧道结的磁场敏感方向，即将整个晶圆放置在磁场退火炉中，整个晶圆上的所有磁电阻传感单元具有相同的+X磁场敏感方向，而后切片成晶粒(die)，通过flip-die即旋转+X晶粒的方法，旋转90°得到+Y桥臂，旋转180°得到-X桥臂，旋转270°得到-Y桥臂，从而得到X轴推挽式磁电阻传感器和Y轴推挽式磁电阻传感器。然而这种方法最大的问题在于，由于旋转方法晶粒之间的相对位置的排列存在误差，从而影响传感器的精度。

为了解决这种问题，提出了采用激光退火的方法，采用激光光斑来加热单个磁电阻传感器单元，同时施加+X、-X、+Y、-Y、+Z和-Z方向的磁场，就可以在单个晶粒上得到X、Y和Z轴磁电阻传感器，并消除传感器位置对准导致的误差。

但是激光光斑在加热磁电阻传感单元时，需要调节激光功率，保证加热温度不会过高从而对磁隧道结产生烧蚀；另一方面，磁场产生装置作用于整个晶圆范围，需要产生磁场装置通过较大电流，从而需要为产生磁场装置配备冷却装置，生产成本很高；另一方面，激光光斑要逐个扫描晶圆上所有的磁隧道结单元，扫描时间过长。

Z轴磁电阻传感器通常采用X轴磁电阻传感单元和通量集中器的方法来实现，通过通量集中器来改变磁路，使得Z磁场在X轴磁电阻传感器附近产生X分量的磁场。但是，由于通量集中器是软磁材料，采用电镀方法制备，本身存在着磁滞，而且其厚度分布不均，因此，会对Z轴传感器的可重复性和性能误差产生影响。

另一方面，利用磁性过渡金属/氧化物，例如CoFeB/MgO界面处存在的垂直各向异性(PMA)，可以形成磁金属/氧化物/磁金属的双界面的垂直各向异性的隧道结堆叠结构，在氧化物的两侧形成垂直各向异性的磁性材料层，通过控制氧化物磁金属和厚度，其中一侧为参考层，另一层为自由层，可以形成Z轴磁电阻传感器。

同样，形成推挽式Z轴磁电阻传感器，需要在参考层中形成+Z和-Z轴的磁隧道结阵列，为了在一个晶粒上同时得到+Z和-Z轴的磁隧道结阵列。

需要一种简单、快速、高效率的Z轴磁电阻传感器参考层磁矩写入单元，以提高晶圆上Z轴磁电阻传感器的写入效率。

发明内容

本申请的目的是提供一种写磁头、写磁头器件、写磁头制造方法以及充磁方法，能够提高Z轴磁电阻传感器的写入效率。

第一方面，本申请实施例提供一种写磁头，用于Z轴磁电阻传感器的第一晶圆上的Z桥臂所对应的Z轴磁电阻传感单元阵列钉扎层磁矩的写入，所述Z桥臂包括+Z桥臂和/或-Z桥臂，所述写磁头和第一软磁屏蔽层分别位于所述第一晶圆的上方和下方；所述写磁头包括：第二晶圆，包括硅体以及分别位于所述硅体上表面和下表面的第一氧化层和第二氧化层；以及穿透所述硅体的磁极阵列，所述磁极阵列的磁极写入端位于所述第二氧化层的上方，且正对一个所述Z桥臂；所述磁极阵列的磁极支撑端被所述第一氧化层所环绕；所述磁极阵列为硬磁磁极阵列，所述硬磁磁极的磁矩为+Z方向或者-Z方向；或者，所述磁极阵列为环绕有原线圈的软磁磁极阵列，直流电流通过所述原线圈并在所述软磁磁极中产生+Z方向或者-Z方向磁矩；其中，写入时，所述磁极写入端在所述Z桥臂的钉扎层中产生包含Z向分量的直流写入磁场，从而使得所述钉扎层磁矩转向所述Z向分量的所述直流写入磁场方向。

在一个实施例中，包括微波线圈阵列，任一微波线圈环绕至少一个磁极；其中，写入时，所述微波线圈中通过微波电流，以在所述Z桥臂的钉扎层中产生微波磁场。

在一个实施例中，所述硅体为Si(100)面硅体。

在一个实施例中，所述第一氧化层和所述第二氧化层均为氧化硅氧化层。

在一个实施例中，所述磁极阵列中磁极的横截面为圆形或矩形。

在一个实施例中，所述磁极写入端被所述第二氧化层所覆盖，或者，在所述磁极写入端处设有被所述第二氧化层所环绕的写入气隙。

在一个实施例中，由所述原线圈组成的原线圈阵列位于所述第一氧化层的上方。

在一个实施例中，还包括第二软磁屏蔽层；所述第二软磁屏蔽层位于所述第一氧化层、所述硬磁磁极的所述磁极支撑端或者所述软磁磁极的所述磁极支撑端以及所述原线圈的上方。

在一个实施例中，还包括第三软磁屏蔽层；所述第三软磁屏蔽层位于所述第二氧化层的下方，且环绕所述磁极写入端。

在一个实施例中，还包括加热线圈阵列；所述加热线圈环绕所述磁极写入端并与所述磁极之间保持设定间隙，且任一所述磁极均环绕有一个所述加热线圈；所述微波线圈环绕至少一个所述磁极及其对应的所述加热线圈。

第二方面，本申请实施例提供一种写磁头器件，包括：上述第一方面或第一方面的任一种可能的实施方式中的写磁头以及第一软磁屏蔽层。

第三方面，本申请实施例提供一种写磁头制造方法，用于制造第一方面或第一方面的任一种可能的实施方式中的写磁头，包括：

步骤一：

包括：1)选择第二晶圆；2)采用光刻胶作为掩膜，在第一氧化层表面形成SiO2的刻蚀窗口，在第二氧化层表面采用光刻胶做保护层；3)采用BHF蚀刻SiO2，形成Si刻蚀窗口；4)去光刻胶；

或者，包括：1)选择第二晶圆；2)采用光刻胶作为掩膜，在第一氧化层表面形成SiO2的第一刻蚀窗口，在第二氧化层表面形成SiO2的第二刻蚀窗口；3)采用BHF刻蚀SiO2，在所述第一氧化层形成Si刻蚀窗口，在所述第二氧化层表面形成磁极写入端的写入气隙；4)去光刻胶；

步骤二：

包括：采用SiO2作为掩膜，采用夹具夹持第二晶圆，使得所述第一氧化层暴漏在KOH溶液，所述第二氧化层同所述KOH溶液隔离，在80℃水浴刻Si，直至刻穿硅体，直达所述第二氧化层，形成磁极坑；

或者，包括：采用DRIE技术刻蚀硅体，直至第二氧化层，形成磁极坑；

步骤三：

采用气流溅射法制备厚膜磁极，包括：1)在所述第一氧化层及所述磁极坑的表面溅射种子层；2)采用气流溅射法溅射软磁厚膜或者硬磁厚膜直至填充磁极坑；3)以光刻胶做掩膜保护层，保护磁极层，形成刻蚀其余磁极层窗口；4)湿法刻蚀多余的磁极厚膜，直至露出种子层；5)去光刻胶，得到填充在磁极坑中的软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列；

或者，包括：1)在所述第一氧化层及所述磁极坑的表面溅射种子层；2)以光刻胶做牺牲层，采用气流溅射法溅射软磁厚膜或者硬磁厚膜直至填充磁极坑；3)去光刻胶，去除多余的磁极厚膜，得到填充在所述磁极坑中的软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列；

或者，采用电镀法制备厚膜磁极，包括：1)在所述第一氧化层及所述磁极坑的表面溅射种子层；2)以光刻胶做掩膜电铸磁极层直至填满磁极坑；3)去光刻胶，得到填充在所述磁极坑中的软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列；

步骤四：

当磁极阵列为硬磁磁极阵列时，包括：1)溅射第二软磁屏蔽层；2)在所述第二氧化层表面溅射种子层；3)以光刻胶作为掩膜电铸第三软磁屏蔽层、加热线圈和微波线圈；4)去光刻胶；5)去种子层；

当磁极阵列为软磁磁极阵列时，包括：1)以光刻胶做掩膜电铸原线圈；2)去光刻胶；3)去种子层；4)以光刻胶做牺牲层，在所述原线圈上溅射绝缘层；5)去光刻胶，溅射种子层；6)溅射第二软磁屏蔽层；7)在所述第二氧化层的表面溅射种子层；8)以光刻胶作为掩膜电铸第三软磁屏蔽层、加热线圈和微波线圈；9)去光刻胶；10)去种子层。

第四方面，本申请实施例提供一种充磁方法，用于对第一方面或第一方面的任一种实施方式所提供的写磁头中的硬磁磁极阵列进行充磁，包括：

任一硬磁磁极均通过位于磁极支撑端上方的上软磁通量引导板和位于磁极写入端下方的下软磁通量引导板连接到充磁磁路中，相邻的两个或多个具有相同磁矩方向的所述硬磁磁极并联连接，相邻的两个或多个具有相反磁矩方向的所述硬磁磁极串联连接；所述硬磁磁极通过串联和并联的方式互联成两端口磁路，所述两端口磁路的两个端口分别连接到软磁轭的两端，并和所述软磁轭共同形成闭合磁路；所述软磁轭上缠绕充磁线圈，所述充磁线圈在所述软磁轭中产生充磁磁场，通过所述上软磁通量引导板和所述下软磁通量引导板分别在磁矩向上的所述硬磁磁极和磁矩向下的所述硬磁磁极中产生向上的和向下的充磁磁场；所述充磁线圈连接充磁电源。

第五方面，本申请实施例提供一种充磁方法，用于对第一方面或第一方面的任一种实施方式所提供的写磁头中的硬磁磁极阵列进行充磁，包括：

具有相同磁矩的一个或多个相邻的硬磁磁极的磁极写入端和磁极支撑端分别位于软磁轭的具有两个平面的充磁气隙中间，所述软磁轭上缠绕充磁线圈，所述充磁线圈在所述软磁轭中产生充磁磁场，所述充磁线圈连接充磁电源，所述充磁轭在第二晶圆表面移动来实现所有所述硬磁磁极的充磁。

附图说明

为了更清楚地说明本申请实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本申请的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本申请实施例提供的第一种结构的直流硬磁写磁头的正视图；

图2为本申请实施例提供的第二种结构的直流硬磁写磁头的正视图；

图3为本申请实施例提供的第二种结构的直流硬磁写磁头的仰视图；

图4为本申请实施例提供的第二种结构的直流硬磁写磁头的俯视图；

图5为本申请实施例提供的第三种结构的直流硬磁写磁头的正视图；

图6为本申请实施例提供的第四种结构的直流硬磁写磁头的正视图；

图7为本申请实施例提供的第五种结构的直流硬磁写磁头的正视图；

图8为本申请实施例提供的第五种结构的直流硬磁写磁头的仰视图；

图9为本申请实施例提供的第一种结构的微波硬磁写磁头的正视图；

图10为本申请实施例提供的第一种结构的微波硬磁写磁头的仰视图；

图11为本申请实施例提供的第二种结构的微波硬磁写磁头的正视图；

图12为本申请实施例提供的第三种结构的微波硬磁写磁头的正视图；

图13为本申请实施例提供的第三种结构的微波硬磁写磁头的仰视图；

图14为本申请实施例提供的第四种结构的微波硬磁写磁头的正视图；

图15为本申请实施例提供的第四种结构的微波硬磁写磁头的仰视图；

图16为本申请实施例提供的第一种结构的直流软磁写磁头的正视图；

图17为本申请实施例提供的第二种结构的直流软磁写磁头的正视图；

图18为本申请实施例提供的第三种结构的直流软磁写磁头的正视图；

图19为本申请实施例提供的第四种结构的直流软磁写磁头的正视图；

图20为本申请实施例提供的第一种结构的微波软磁写磁头的正视图；

图21为本申请实施例提供的第二种结构的微波软磁写磁头的正视图；

图22为本申请实施例提供的第三种结构的微波软磁写磁头的正视图；

图23为本申请实施例提供的第四种结构的微波软磁写磁头的正视图；

图24为本申请实施例中写磁头制备方法中第一步的加工步骤示意图；

图25为本申请实施例中写磁头制备方法中第一步的可替代方案的加工步骤示意图；

图26为本申请实施例中写磁头制备方法中第二步的加工步骤示意图；

图27为本申请实施例中写磁头制备方法中第二步的可替代方案的加工步骤示意图；

图28为本申请实施例中写磁头制备方法中第二步的另一可替代方案的加工步骤示意图；

图29为本申请实施例中写磁头制备方法中制备硬磁写磁头时第三步的加工步骤示意图；

图30为本申请实施例中写磁头制备方法中制备软磁写磁头时第三步的加工步骤示意图；

图31为本申请实施例中第一种硬磁写磁头充磁方法的充磁步骤示意图；

图32为本申请实施例中第二种硬磁写磁头充磁方法的充磁步骤示意图。

具体实施方式

下面将结合本申请实施例中附图，对本申请实施例中的技术方案进行描述。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。同时，在本申请的描述中，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

首先，本申请实施例提供一种写磁头，该写磁头用于Z轴磁电阻传感器的第一晶圆上的Z桥臂所对应的Z轴磁电阻传感单元阵列钉扎层磁矩的写入，其中，Z桥臂包括+Z桥臂和/或-Z桥臂，写磁头和第一软磁屏蔽层分别位于所述第一晶圆的上方和下方。

上述写磁头包括：

第二晶圆，包括硅体以及分别位于硅体上表面和下表面的第一氧化层和第二氧化层；

以及穿透硅体的磁极阵列，磁极阵列的磁极写入端位于第二氧化层的上方，且正对一个Z桥臂；磁极阵列的磁极支撑端被第一氧化层所环绕；磁极阵列为硬磁磁极阵列，硬磁磁极的磁矩为+Z方向或者-Z方向；或者，磁极阵列为环绕有原线圈的软磁磁极阵列，直流电流通过原线圈并在软磁磁极中产生+Z方向或者-Z方向磁矩；

其中，写入时，磁极写入端在Z桥臂的钉扎层中产生包含Z向分量的直流写入磁场，从而使得钉扎层磁矩转向Z向分量的直流写入磁场方向。

可选地，上述写磁头可以有多种实现方式，包括但不限于如下实现方式：

结构一：写磁头为直流硬磁写磁头，其结构如图1所示，第一种结构的直流硬磁写磁头1(11)包括：

第二晶圆2，包括硅体20以及分别位于硅体20上表面和下表面的第一氧化层21和第二氧化层22；

穿透硅体20的硬磁磁极阵列3，包括：磁矩为+Z方向的硬磁磁极30和31、磁矩为-Z方向的硬磁磁极32和33；任一硬磁磁极的磁极写入端24均位于第二氧化层22一侧，任一硬磁磁极的磁极支撑端25均位于第一氧化层21一侧。

其中，硬磁磁极阵列3的磁极写入端24正对着Z轴磁电阻传感器中位于第一晶圆5上的Z桥臂阵列6，如硬磁磁极33的磁极写入端24正对着Z桥臂63，硬磁磁极32的磁极写入端24正对着Z桥臂62，硬磁磁极31的磁极写入端24正对着Z桥臂61，硬磁磁极30的磁极写入端24正对着Z桥臂60。

第一软磁屏蔽层4位于第一晶圆5的下方，第一软磁屏蔽层4是硬磁写磁头是否能够正常工作的关键，硬磁磁极30～33与第一软磁屏蔽层4之间能够形成磁路，从而在对应的Z桥臂60～63中产生合适的Z写入磁场。

结构二、写磁头为另一种结构的直流硬磁写磁头，其结构如图2所示，在第二种结构的直流硬磁写磁头1(12)中，写磁头1(12)的硬磁磁极30～33的磁极写入端24均被第二氧化层22所环绕，即在第二氧化层22上有一个写入气隙23，也可以将其称之为写窗口。设置写入气隙23的优势在于：在进行写操作时，由于写入气隙23的存在，便于借助对准显微镜将硬磁磁极30～33与Z桥臂60～63进行对准定位。

当然，可以理解的是，上述结构一考虑省去开气隙所需的去除SiO2的微加工程序，其虽然未设置写入气隙23，但由于第二氧化层22的厚度一般为几个微米，而且为透明结构，所以在进行对准定位时，依然可以借助例如对准显微镜等设备进行定位，但是需要进行仔细分辨。另外，未开设写入气隙23的结构一中的第二氧化层22还可以起到保护磁极写入端24的作用。

需要指出的是，上述结构一和结构二为写磁头的两种最基本的直流硬磁写磁头实现方式，在实际应用中，这两种结构可以相互替换。以下内容中的其他结构均是基于上述结构一和结构二所进行的改进。

图3为上述图2所示的写磁头结构二的仰视图，可以看出，图2实际上是图3中的写磁头结构沿A-A方向进行截面后的截面图。另外，可以理解的是，在第二氧化层22上，在上述图2所示出的结构中，除了图2中已经示出的硬磁磁极30～33外，还存在硬磁磁极30(0)～33(0)。

图4为上述图2所示的写磁头结构二的俯视图，可以看出，图2实际上是图4中的写磁头结构沿B-B方向进行截面后的截面图。另外，可以理解的是，在第一氧化层21上，在上述图2所示出的结构中，除了图2中已经示出的硬磁磁极30～33外，还存在硬磁磁极30(0)～33(0)。

由于Si蚀刻采用湿法刻蚀，存在刻蚀速度的各向异性，本申请实施例中假定刻蚀是从第一氧化层21方向开始向第二氧化层22方向刻蚀，那么磁极支撑端25的尺寸就会大于磁极写入端24的尺寸，硬磁磁极阵列3为taper(锥形)结构。此外，硬磁磁极还可以为矩形截面。第二晶圆2中的硅体20通常选择Si(100)面硅体。

结构三、写磁头为另一种结构的直流硬磁写磁头，其结构如图5所示，第三种结构的直流硬磁写磁头1(13)是在图1所示出的写磁头1(11)(即上述结构一)的基础上进行改进的。

第三种结构的直流硬磁写磁头1(13)相较于第一种结构的写磁头1(11)，还包括：位于第一氧化层21和硬磁磁极阵列3的磁极支撑端25上方的第二软磁屏蔽层7。

第二软磁屏蔽层7的效果在于：通过在硬磁磁极阵列3的磁极支撑端25形成闭合磁路，有助于增强硬磁磁极阵列3的磁极写入端24的写入磁场，同时还可以对来自于磁极支撑端25的外磁场干扰进行屏蔽。

结构四、写磁头为另一种结构的直流硬磁写磁头，其结构如图6所示，第四种结构的直流硬磁写磁头1(14)是在图5示出的写磁头1(13)(即上述结构三)的基础上进行改进的。

第四种结构的直流硬磁写磁头1(14)相较于第三种结构的直流硬磁写磁头1(13)，还包括：位于第二氧化层22下方的第三软磁屏蔽层9，且第三软磁屏蔽层9环绕硬磁磁极阵列3的磁极写入端24，在第三软磁屏蔽层9上形成写入窗口26。

设置第三软磁屏蔽层9的目的在于：对硬磁磁极阵列3的磁极写入端24所产生的磁场进行空间限定，保证写入磁场只在对应的Z桥臂阵列所在的空间范围内，从而不会干扰相邻的Z桥臂的写入操作，从而提高写入磁场的空间分辨率。

结构五、写磁头为另一种结构的直流硬磁写磁头，其结构如图7和图8所示，第五种结构的直流硬磁写磁头1(15)是在图6示出的写磁头1(14)(即上述结构四)的基础上进行改进的。

图8为上述图7所示的写磁头结构五的仰视图，可以看出，图7实际上是图8中写磁头结构沿E-E方向进行截面后的横截面图。

第五种结构的直流硬磁写磁头1(15)相较于第四种结构的直流硬磁写磁头1(14)，还包括：位于第二氧化层22下方，且环绕写入窗口26的加热线圈阵列100，且任何一个硬磁磁极均对应一个加热线圈。从图8所示出的俯视图可以看出，加热线圈与硬磁磁极之间的对应关系可以为：硬磁磁极30对应加热线圈10，硬磁磁极30(0)对应加热线圈10(0)，硬磁磁极31对应加热线圈11，硬磁磁极31(0)对应加热线圈11(0)，硬磁磁极32对应加热线圈12，硬磁磁极32(0)对应加热线圈12(0)，硬磁磁极33对应加热线圈13，硬磁磁极33(0)对应加热线圈13(0)。

此外，上述加热线圈阵列100和第三软磁屏蔽层9之间存在隔离间隙。

设置加热线圈阵列100的目的在于：在硬磁写磁头1(15)在对位于第一晶圆4上的Z桥臂阵列6的钉扎层磁矩写入时，加热提高Z桥臂阵列6的温度到阻塞温度。

结构六、写磁头为微波硬磁写磁头，其结构如图9和图10所示，第一种结构的微波硬磁写磁头1(21)是在图2示出的直流硬磁写磁头1(12)(即上述结构二)的基础上进行改进的。

图10为上述图9所示的第一种结构的微波硬磁写磁头的俯视图，可以看出，图9实际上是图10中写磁头结构沿C-C方向进行截面后的横截面图。

第一种结构的微波硬磁写磁头1(21)相较于第二种结构的直流硬磁写磁头1(12)(即上述结构二)，还包括：微波线圈阵列40，且微波线圈阵列40位于第二氧化层22的下方，任一微波线圈41或42至少环绕一个硬磁磁极。例如图10中所示出的，微波线圈41环绕硬磁磁极30、硬磁磁极31、硬磁磁极30(0)和硬磁磁极31(0)，微波线圈42环绕硬磁磁极32、硬磁磁极33、硬磁磁极32(0)和硬磁磁极33(0)。

设置微波线圈阵列40的目的在于：硬磁磁极阵列3在位于第一晶圆5上的Z桥臂阵列6中产生Z向的直流磁场，辅助以微波线圈阵列40所产生的微波磁场，从而在Z桥臂的磁矩产生进动(process)，从而使得磁矩写入过程具有稳定轨迹。

结构七、写磁头为微波硬磁写磁头，其结构如图11所示，第二种结构的微波硬磁写磁头1(22)是在图10示出的微波硬磁写磁头1(21)(即上述结构六)的基础上进行改进的。

第二种结构的微波硬磁写磁头1(22)相较于第一种结构的微波硬磁写磁头1(21)，还包括：位于第一氧化层21和硬磁磁极阵列3的磁极支撑端25上方的第二软磁屏蔽层7。

结构八、写磁头为微波硬磁写磁头，其结构如图12和图13所示，第三种结构的微波硬磁写磁头1(23)是在图11示出的微波硬磁写磁头1(22)的基础上进行改进的。

图13为上述图12所示的第三种结构的微波硬磁写磁头的仰视图，可以看出，图12实际上是图13中写磁头结构沿D-D方向进行截面后的横截面图。

第三种结构的微波硬磁写磁头1(23)相较于第二种结构的微波硬磁写磁头1(22)(即上述结构七)，还包括：位于第二氧化层22下方的第三软磁屏蔽层9，第三软磁屏蔽层9环绕硬磁磁极阵列3的磁极写入端24，产生写入窗口26。

此外，第三软磁屏蔽层9和微波线圈41和42之间也存在隔离间隙，以进行电绝缘。

从图13所示出的仰视图可以看出，微波线圈42与其所环绕的硬磁磁极32、硬磁磁极33、硬磁磁极32(0)和硬磁磁极33(0)对应的气隙之间、微波线圈41与其所环绕的硬磁磁极30、硬磁磁极31、硬磁磁极30(0)和硬磁磁极31(0)对应的气隙之间、微波线圈41和微波线圈42之间、微波线圈41和微波线圈42之外，除了电隔离气隙和隔离气隙外，均被第三软磁屏蔽层9所覆盖。

结构九、写磁头为微波硬磁写磁头，其结构如图14和图15所示，第四种结构的微波硬磁写磁头1(24)是在图12示出的微波硬磁写磁头1(23)的基础上进行改进的。

图15为上述图14所示的第四种结构的微波硬磁写磁头的仰视图，可以看出，图14实际上是图15中写磁头结构沿F-F方向进行截面后的横截面图。

第四种结构的微波硬磁写磁头1(24)相较于第三种结构的微波硬磁写磁头1(23)(即上述结构八)，还包括：位于第二氧化层22下方，且环绕硬磁磁极阵列3的磁极写入端24的写入窗口26的加热线圈阵列100。

此外，第三软磁屏蔽层9和微波线圈41以及42、第三软磁屏蔽层9和加热线圈阵列100之间也存在隔离间隙，以进行电绝缘。从图15所示出的仰视图可以看出，微波线圈42及其所环绕的加热线圈12、加热线圈13、加热线圈12(0)和加热线圈13(0)之间除了电隔离间隙之外，均被第三软磁屏蔽层9所覆盖，加热线圈12、加热线圈13、加热线圈12(0)和加热线圈13(0)分别环绕硬磁磁极32、硬磁磁极33、硬磁磁极32(0)和硬磁磁极33(0)对应的写入窗口。微波线圈41及其所环绕额加热线圈10、加热线圈11、加热线圈10(0)和加热线圈11(0)之间除了电隔离间隙之外，均被第三软磁屏蔽层9所覆盖，加热线圈10、加热线圈11、加热线圈10(0)和加热线圈11(0)分别环绕硬磁磁极30、硬磁磁极31、硬磁磁极30(0)和硬磁磁极31(0)对应的写入窗口。微波线圈41和微波线圈42之间、微波线圈41和微波线圈42之外，除了电隔离间隙和隔离气隙之外，均被第三软磁屏蔽层9所覆盖。

结构十、写磁头为直流软磁写磁头，其结构如图16所示，第一种结构的直流软磁写磁头1(31)包括：

第二晶圆2，包括硅体20以及分别位于硅体20上表面和下表面的第一氧化层21和第二氧化层22；

穿透第二晶圆2的软磁磁极阵列3’；

以及，位于第一氧化层21上方的原线圈阵列3(0)。

任一软磁磁极阵列的磁极支撑端25均被一个原线圈所环绕，原线圈中通过直流电流，并通过改变直流电流的方向以实现在对应的软磁磁极中产生+Z向磁矩或者-Z向磁矩，以便通过软磁磁极写入端24最终在所对应的Z桥臂中产生+Z向或者-Z向写入磁场，在本申请实施例中，原线圈33环绕软磁磁极30’，原线圈34环绕软磁磁极31’，分别在位于第一晶圆5上的Z桥臂60和61中产生+Z向磁矩；原线圈35环绕软磁磁极32’，原线圈36环绕软磁磁极33’，分别在Z桥臂62和63中产生-Z向磁矩。

第一软磁屏蔽层4位于第一晶圆5的下方，保证原线圈阵列3(0)在软磁写磁头阵列3’产生的磁场和第一软磁屏蔽层4之间形成磁路，从而在对应的Z桥臂阵列6中产生合适的Z写入磁场。

结构十一、写磁头为直流软磁写磁头，其结构如图17所示，第二种结构的直流软磁写磁头1(32)是在图16示出的第一种结构的直流软磁写磁头1(31)的基础上进行改进的。

第二种结构的直流软磁写磁头1(32)与图16所示出的第一种结构的直流软磁写磁头1(31)的区别在于：第一种结构的直流软磁写磁头1(31)中的软磁写磁头的磁极写入端24正对着的第二氧化层22上设置有写入气隙23，而第二种结构的直流软磁写磁头1(32)则未设置写入气隙。

结构十二、写磁头为直流软磁写磁头，其结构如图18所示，第三种结构的直流软磁写磁头1(33)是在图17示出的第二种结构的直流软磁写磁头1(32)的基础上进行改进的。

相较于第二种结构的直流软磁写磁头1(32)，第三种结构的直流软磁写磁头1(33)还在第一氧化层21、原线圈阵列3(0)和软磁磁极阵列3’的磁极支撑端25的上方添加有第二软磁屏蔽层7，并且还设置绝缘电隔离层8是为了实现原线圈阵列3(0)和第二软磁屏蔽层7之间的电隔离；另外，上述第三种结构的直流软磁写磁头1(33)还在第二氧化层22的下方添加有第三软磁屏蔽层9，第三软磁屏蔽层9环绕软磁磁极阵列3’的磁极写入端24，且形成写入窗口26。

需要指出的是，上述内容介绍了第三种结构的直流软磁写磁头1(33)同时包含第二软磁屏蔽层7和第三软磁屏蔽层9的情况，但上述直流软磁写磁头可以单独包含第二软磁屏蔽层7或第三软磁屏蔽层9时，此时同样可以实现直流软磁写磁头功能。

另外，可以理解的是，上述改进还可以在图16示出的第一种结构的直流软磁写磁头1(31)的基础上进行。

结构十三、写磁头为直流软磁写磁头，其结构如图19所示，第四种结构的直流软磁写磁头1(34)是在图18示出的第三种结构的直流软磁写磁头1(33)的基础上进行改进的。

相较于第三种结构的直流软磁写磁头1(33)，第四种结构的直流软磁写磁头1(34)还包括加热线圈阵列100，加热线圈阵列100环绕软磁磁极阵列3’的磁极写入端24的写入窗口26，且和第三软磁屏蔽层9之间形成电绝缘间隙。

结构十四、写磁头为微波软磁写磁头，其结构如图20所示，第一种结构的微波软磁写磁头1(41)是在图16示出的第一种结构的直流软磁写磁头1(31)的基础上进行改进的。

相较于第一种结构的直流软磁写磁头1(31)，第一种结构的微波软磁写磁头1(41)还包括设置在第二氧化层22下方的微波线圈阵列40，任一微波线圈至少环绕一个软磁磁极，例如图20中的微波线圈41环绕软磁磁极30’和软磁磁极31’，微波线圈42环绕软磁磁极32’和软磁磁极33’。

结构十五、写磁头为微波软磁写磁头，其结构如图21所示，第二种结构的微波软磁写磁头1(42)是在图20示出的第一种结构的微波软磁写磁头1(41)的基础上进行改进的。

相较于第一种结构的微波软磁写磁头1(41)，第二种结构的微波软磁写磁头1(42)还包括设置于原线圈阵列3(0)、软磁磁极阵列3’的磁极支撑端25以及第二氧化层21上方的第二软磁屏蔽层7，同时在原线圈阵列3(0)和第二软磁屏蔽层7之间还设置有绝缘电隔离层8。

结构十六、写磁头为微波软磁写磁头，其结构如图22所示，第三种结构的微波软磁写磁头1(43)是在图21示出的第二种结构的微波软磁写磁头1(42)的基础上进行改进的。

相较于第二种结构的微波软磁写磁头1(42)，第三种结构的微波软磁写磁头1(43)还包括设置于第二氧化层22下方的第三软磁屏蔽层9，第三软磁屏蔽层9环绕软磁磁极阵列3’的磁极写入端24的写入窗口26，此外，第三软磁屏蔽层9和微波线圈阵列40之间形成电隔离间隙。

结构十七、写磁头为微波软磁写磁头，其结构如图23所示，第四种结构的微波软磁写磁头1(44)是在图22示出的第三种结构的微波软磁写磁头1(43)的基础上进行改进的。

相较于第三种结构的微波软磁写磁头1(43)，第四种结构的微波软磁写磁头1(44)还包括加热线圈阵列100，加热线圈阵列100环绕软磁磁极阵列3的磁极写入端24的写入窗口26，此外，第三软磁屏蔽层9和微波线圈阵列40、加热线圈阵列100之间形成电隔离间隙。

可以理解的是，上述结构中的第一氧化层21和第二氧化层22可以均为氧化硅氧化层。

基于相同的发明构思，本申请实施例还提供一种写磁头器件，该写磁头器件包括上述内容中所介绍的任一写磁头以及第一软磁屏蔽层，写磁头和第一软磁屏蔽层4，第一软磁屏蔽层4的设置方式已在上述内容中进行详细描述，此处不再赘述。

下面对本申请实施例所公开的写磁头的制造方法进行详细介绍。

可以理解的是，通过上述描述可知，本申请实施例中的写磁头可以包括不同的结构，不同结构的写磁头可以对应不同的制备方法。当然，相同结构的写磁头也可以对应不同的制备方法。写磁头的制备方法可以根据写磁头的具体结构，以及不同的加工技术进行调整。例如，写磁头可以包括写入气隙，也可以不设置写入气隙，此时就对应着不同的制备方法。

上述写磁头的制备方法可以包括：

步骤一：

包括：1)选择第二晶圆；2)采用光刻胶作为掩膜，在第一氧化层表面形成SiO2的刻蚀窗口，在第二氧化层表面采用光刻胶做保护层；3)采用BHF蚀刻SiO2，形成Si刻蚀窗口；4)去光刻胶；

或者，包括：1)选择第二晶圆；2)采用光刻胶作为掩膜，在第一氧化层表面形成SiO2的第一刻蚀窗口，在第二氧化层表面形成SiO2的第二刻蚀窗口；3)采用BHF刻蚀SiO2，在所述第一氧化层形成Si刻蚀窗口，在所述第二氧化层表面形成磁极写入端的写入气隙；4)去光刻胶；

步骤二：

包括：采用SiO2作为掩膜，采用夹具夹持第二晶圆，使得所述第一氧化层暴漏在KOH溶液，所述第二氧化层同所述KOH溶液隔离，在80℃水浴刻Si，直至刻穿硅体，直达所述第二氧化层，形成磁极坑；

或者，包括：采用DRIE技术刻蚀硅体，直至第二氧化层，形成磁极坑；

步骤三：

采用气流溅射法制备厚膜磁极，包括：1)在所述第一氧化层及所述磁极坑的表面溅射种子层；2)采用气流溅射法溅射软磁厚膜或者硬磁厚膜直至填充磁极坑；3)以光刻胶做掩膜保护层，保护磁极层，形成刻蚀其余磁极层窗口；4)湿法刻蚀多余的磁极厚膜，直至露出种子层；5)去光刻胶，得到填充在磁极坑中的软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列；

或者，包括：1)在所述第一氧化层及所述磁极坑的表面溅射种子层；2)以光刻胶做牺牲层，采用气流溅射法溅射软磁厚膜或者硬磁厚膜直至填充磁极坑；3)去光刻胶，去除多余的磁极厚膜，得到填充在所述磁极坑中的软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列；

或者，采用电镀法制备厚膜磁极，包括：1)在所述第一氧化层及所述磁极坑的表面溅射种子层；2)以光刻胶做掩膜电铸磁极层直至填满磁极坑；3)去光刻胶，得到填充在所述磁极坑中的软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列；

步骤四：

当磁极阵列为硬磁磁极阵列时，包括：1)溅射第二软磁屏蔽层；2)在所述第二氧化层表面溅射种子层；3)以光刻胶作为掩膜电铸第三软磁屏蔽层、加热线圈和微波线圈；4)去光刻胶；5)去种子层；

当磁极阵列为软磁磁极阵列时，包括：1)以光刻胶做掩膜电铸原线圈；2)去光刻胶；3)去种子层；4)以光刻胶做牺牲层，在所述原线圈上溅射绝缘层；5)去光刻胶，溅射种子层；6)溅射第二软磁屏蔽层；7)在所述第二氧化层的表面溅射种子层；8)以光刻胶作为掩膜电铸第三软磁屏蔽层、加热线圈和微波线圈；9)去光刻胶；10)去种子层。

下面通过图示的方式，示出部分写磁头的制造方法，写磁头的制造方法包括但不限于如下方式：

第一步：在第二晶圆2上加工磁极坑，如图24所示，包括：

(a)选择第二晶圆2，包括硅体20、第一氧化层21和第二氧化层22；

(b)在第一氧化层21，采用光刻胶70做掩膜，形成SiO2刻蚀窗口71；

在第二氧化层22表面，采用光刻胶70(1)做保护层；

(c)采用BHF(buffered HF)蚀刻SiO2，形成Si刻蚀窗口；

(d)去光刻胶；

(e)以SiO2做掩膜，在KOH水浴中，刻蚀Si，直达第二氧化层22，得到写磁头坑73。

图25所示步骤为写磁头制造方法中第一步(即在第二晶圆2上加工磁极坑)的可替代方案，包括：

(a)选择第二晶圆2，包括硅体20、第一氧化层21和第二氧化层22；

(b)采用光刻胶70做掩膜，在第一氧化层21表面形成SiO2刻蚀窗口71，在第二氧化层22表面形成SiO2刻蚀窗口71(0)；

(c)采用BHF(buffered HF)刻蚀SiO2，在第一氧化层21表面形成Si刻蚀窗口72，在第二氧化层22表面形成SiO2上的写入气隙72(0)；

(d)去光刻胶；

(e)以SiO2做掩膜，采用夹具，使得仅仅第一氧化层21暴漏在KOH水浴中，刻蚀Si，直至刻穿晶圆，得到写磁头坑73(0)。

第二步：获得软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列，如图26所示，包括：

(a)沉积种子层74覆盖磁极坑和第一氧化层表面；

(b)沉积硬磁厚膜或者软磁厚膜75直至填充磁极坑；

(c)采用光刻胶做掩膜76覆盖磁极支撑端，形成刻蚀其余位置厚膜的刻蚀窗口；

(d)湿法刻蚀其余位置77的厚膜，直至露出种子层；

(e)去光刻胶，得到填充在磁极坑中的软磁或者硬磁磁极阵列。

图27所示步骤为写磁头制造方法中第二步(获得软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列)的可替代方案一，包括：

(a)沉积种子层74覆盖磁极坑和第一氧化层表面；

(b)采用光刻胶80做牺牲层，沉积硬磁厚膜或者软磁厚膜81直至填充磁极坑；

(c)去光刻胶，得到填充在磁极坑中的软磁或者硬磁磁极阵列。

图28所示步骤为写磁头制造方法中第二步(获得软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列)的可替代方案二，包括：

(a)沉积种子层74覆盖磁极坑和第一氧化层表面；

(b)采用光刻胶80(0)做掩膜，电铸硬磁厚膜或者软磁厚膜81(0)直至填充磁极坑；

(c)去光刻胶，得到填充在磁极坑中的软磁或者硬磁磁极阵列。

第三步：针对硬磁写磁头和软磁写磁头，第三步分别进行不同处理，其中，图29所示步骤为硬磁写磁头制造方法中的第三步，包括：

(a)沉积第二软磁屏蔽层7覆盖硬磁磁极支撑端和第一氧化层；

(b)在第二氧化层表面沉积种子层90；

(c)以光刻胶做掩膜，在种子层上电铸加热线圈70，微波线圈14，以及第三软磁屏蔽层9；

(d)去光刻胶；

(e)去种子层。

图30所示步骤为软磁写磁头制造方法中的第三步，包括：

(a)以光刻胶82做掩膜电铸原线圈阵列31-34；

(b)去光刻胶；

(c)去种子层；

(d)以光刻胶83做牺牲层，沉积绝缘层8覆盖原线圈阵列；

(e)去光刻胶，溅射种子层84；

(f)沉积第二软磁屏蔽层7；

(g)在第二氧化层表面沉积种子层85；

(h)以光刻胶86做掩膜，电铸加热线圈11，微波线圈41以及第三软磁屏蔽层9；

(i)去光刻胶；

(j)去种子层。

需要指出的是，图29和图30所示的硬磁写磁头和软磁写磁头步骤第三步得到的是包含所有要素，除了如硬磁磁极阵列、或者软磁磁极阵列和原线圈阵列两项之一之外的必选项，还包括如第二软磁屏蔽层、第三软磁屏蔽层、加热线圈、微波线圈等备选项，备选项可以不选、或者任选选择其一、其二、其三、或者全部选择。

由于硬磁写磁头的硬磁磁极阵列在微加工技术成型后，需要采用充磁的手段写入需要的磁矩，本申请实施例提供两种充磁方法，其中，第一种充磁方法，用于对上述任一项写磁头中的硬磁磁极阵列进行充磁，包括：

任一硬磁磁极均通过位于磁极支撑端上方的上软磁通量引导板和位于磁极写入端下方的下软磁通量引导板连接到充磁磁路中，相邻的两个或多个具有相同磁矩方向的所述硬磁磁极并联连接，相邻的两个或多个具有相反磁矩方向的所述硬磁磁极串联连接；所述硬磁磁极通过串联和并联的方式互联成两端口磁路，所述两端口磁路的两个端口分别连接到软磁轭的两端，并和所述软磁轭共同形成闭合磁路；所述软磁轭上缠绕充磁线圈，所述充磁线圈在所述软磁轭中产生充磁磁场，通过所述上软磁通量引导板和所述下软磁通量引导板分别在磁矩向上的所述硬磁磁极和磁矩向下的所述硬磁磁极中产生向上的和向下的充磁磁场；所述充磁线圈连接充磁电源。

第二种充磁方法，用于对上述任一项写磁头中的硬磁磁极阵列进行充磁，包括：

具有相同磁矩的一个或多个相邻的硬磁磁极的磁极写入端和磁极支撑端分别位于软磁轭的具有两个平面的充磁气隙中间，所述软磁轭上缠绕充磁线圈，所述充磁线圈在所述软磁轭中产生充磁磁场，所述充磁线圈连接充磁电源，所述充磁轭在第二晶圆表面移动来实现所有所述硬磁磁极的充磁。

下面通过图示的方式，对上述两种充磁方法进行详细介绍：

图31所示步骤为上述第一种充磁方法对应的步骤，如图31(a)所示，任一硬磁磁极30的支撑端和写入端分别连接一个上通量引导器201(0)和一个下通量引导器202(0)。如图31(b)所示，空间相邻的两个或者多个具有相同磁矩取向的硬磁磁极如30和31并联连接，此处通过上通量引导器201(1)和下通量引导器202(1)并联连接。如图31(c)所示，具有相反磁矩取向的相邻两个硬磁磁矩如31和32串联连接，如通过下通量引导器202(2)、上通量引导器201(2)和下通量引导器202(3)形成串联连接，且上通量引导器只能和上通量引导器连接，下通量引导器只能和下通量引导器连接。如图31(d)所示，位于第二晶圆2上的所有或者部分硬磁磁极阵列，包括磁矩向上的硬磁磁极如30，31，34和35，以及磁矩向下的硬磁磁极如32，33，36和37，通过串并联的形式，如上通量引导器201、下通量引导器202和上通量引导器203互联成两端口结构，然后连接到一个软磁通量轭200的两端200(0)和200(1)，形成闭合的磁路结构，软磁通量轭200上缠绕充磁线圈300，在软磁通量轭200中产生磁场，所有磁矩向上的硬磁磁极30，31，34和35中产生向上的磁场，所有磁矩向下的硬磁磁极如32，33，36和37中产生向下的磁场，从而完成充磁，充磁线圈300和充磁机电源相连。

图32所示步骤为上述第二种充磁方法对应的步骤，第二晶圆2上的硬磁磁极阵列，包括向上磁矩的硬磁磁极30和31，和向下磁矩的硬磁磁极34和35，至少一个具有相同磁矩取向的硬磁磁极如30和31，放置在软磁充磁轭210的由软磁充磁轭210的两端301(0)和301(1)所组成的充磁气隙中，软磁充磁轭上缠绕充磁线圈301，充磁线圈301两端连接充磁电源，在软磁充磁轭210中产生充磁磁场，并在硬磁磁极中产生充磁磁场，完成向上磁矩硬磁磁极30和31的充磁过程，然后沿着第二晶圆2表面302方向移动到下一个磁矩向下的硬磁磁极32和33，通过改变充磁线圈301中的电流方向，实现充磁磁场方向的改变，完成对硬磁磁极32和33的充磁，直至完成整个第二晶圆2上所有硬磁磁极的充磁。

以上所述仅为本申请的优选实施例而已，并不用于限制本申请，对于本领域的技术人员来说，本申请可以有各种更改和变化。凡在本申请的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (14)

1.一种写磁头，其特征在于，用于Z轴磁电阻传感器的第一晶圆上的Z桥臂所对应的Z轴磁电阻传感单元阵列钉扎层磁矩的写入，所述Z桥臂包括+Z桥臂和/或-Z桥臂，所述写磁头和第一软磁屏蔽层分别位于所述第一晶圆的上方和下方；所述写磁头包括：

第二晶圆，包括硅体以及分别位于所述硅体上表面和下表面的第一氧化层和第二氧化层；

以及穿透所述硅体的磁极阵列，所述磁极阵列的磁极写入端位于所述第二氧化层的上方，且正对一个所述Z桥臂；所述磁极阵列的磁极支撑端被所述第一氧化层所环绕；所述磁极阵列为硬磁磁极阵列，所述硬磁磁极的磁矩为+Z方向或者-Z方向；或者，所述磁极阵列为环绕有原线圈的软磁磁极阵列，直流电流通过所述原线圈并在所述软磁磁极中产生+Z方向或者-Z方向磁矩；

其中，写入时，所述磁极写入端在所述Z桥臂的钉扎层中产生包含Z向分量的直流写入磁场，从而使得所述钉扎层磁矩转向所述Z向分量的所述直流写入磁场方向。

2.根据权利要求1所述的写磁头，其特征在于，还包括微波线圈阵列，任一微波线圈环绕至少一个磁极；

其中，写入时，所述微波线圈中通过微波电流，以在所述Z桥臂的钉扎层中产生微波磁场。

3.根据权利要求1所述的写磁头，其特征在于，所述硅体为Si(100)面硅体。

4.根据权利要求1所述的写磁头，其特征在于，所述第一氧化层和所述第二氧化层均为氧化硅氧化层。

5.根据权利要求1所述的写磁头，其特征在于，所述磁极阵列中磁极的横截面为圆形或矩形。

6.根据权利要求1所述的写磁头，其特征在于，所述磁极写入端被所述第二氧化层所覆盖，或者，在所述磁极写入端处设有被所述第二氧化层所环绕的写入气隙。

7.根据权利要求1所述的写磁头，其特征在于，由所述原线圈组成的原线圈阵列位于所述第一氧化层的上方。

8.根据权利要求1或2所述的写磁头，其特征在于，还包括第二软磁屏蔽层；所述第二软磁屏蔽层位于所述第一氧化层、所述硬磁磁极的所述磁极支撑端或者所述软磁磁极的所述磁极支撑端以及所述原线圈的上方。

9.根据权利要求1或2所述的写磁头，其特征在于，还包括第三软磁屏蔽层；所述第三软磁屏蔽层位于所述第二氧化层的下方，且环绕所述磁极写入端。

10.根据权利要求2所述的写磁头，其特征在于，还包括加热线圈阵列；所述加热线圈环绕所述磁极写入端并与所述磁极之间保持设定间隙，且任一所述磁极均环绕有一个所述加热线圈；所述微波线圈环绕至少一个所述磁极及其对应的所述加热线圈。

11.一种写磁头器件，其特征在于，包括如权利要求1～10中任一项所述的写磁头以及第一软磁屏蔽层。

12.一种写磁头制造方法，其特征在于，用于制造如权利要求1所述的写磁头，所述方法包括：

步骤一：

包括：1)选择第二晶圆；2)采用光刻胶作为掩膜，在第一氧化层表面形成SiO2的刻蚀窗口，在第二氧化层表面采用光刻胶做保护层；3)采用BHF蚀刻SiO2，形成Si刻蚀窗口；4)去光刻胶；

或者，包括：1)选择第二晶圆；2)采用光刻胶作为掩膜，在第一氧化层表面形成SiO2的第一刻蚀窗口，在第二氧化层表面形成SiO2的第二刻蚀窗口；3)采用BHF刻蚀SiO2，在所述第一氧化层形成Si刻蚀窗口，在所述第二氧化层表面形成磁极写入端的写入气隙；4)去光刻胶；

步骤二：

包括：采用SiO2作为掩膜，采用夹具夹持第二晶圆，使得所述第一氧化层暴漏在KOH溶液，所述第二氧化层同所述KOH溶液隔离，在80℃水浴刻Si，直至刻穿硅体，直达所述第二氧化层，形成磁极坑；

或者，包括：采用DRIE技术刻蚀硅体，直至第二氧化层，形成磁极坑；

步骤三：

采用气流溅射法制备厚膜磁极，包括：1)在所述第一氧化层及所述磁极坑的表面溅射种子层；2)采用气流溅射法溅射软磁厚膜或者硬磁厚膜直至填充磁极坑；3)以光刻胶做掩膜保护层，保护磁极层，形成刻蚀其余磁极层窗口；4)湿法刻蚀多余的磁极厚膜，直至露出种子层；5)去光刻胶，得到填充在磁极坑中的软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列；

或者，包括：1)在所述第一氧化层及所述磁极坑的表面溅射种子层；2)以光刻胶做牺牲层，采用气流溅射法溅射软磁厚膜或者硬磁厚膜直至填充磁极坑；3)去光刻胶，去除多余的磁极厚膜，得到填充在所述磁极坑中的软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列；

或者，采用电镀法制备厚膜磁极，包括：1)在所述第一氧化层及所述磁极坑的表面溅射种子层；2)以光刻胶做掩膜电铸磁极层直至填满磁极坑；3)去光刻胶，得到填充在所述磁极坑中的软磁磁极阵列或硬磁磁极阵列；

步骤四：

当磁极阵列为硬磁磁极阵列时，包括：1)溅射第二软磁屏蔽层；2)在所述第二氧化层表面溅射种子层；3)以光刻胶作为掩膜电铸第三软磁屏蔽层、加热线圈和微波线圈；4)去光刻胶；5)去种子层；

当磁极阵列为软磁磁极阵列时，包括：1)以光刻胶做掩膜电铸原线圈；2)去光刻胶；3)去种子层；4)以光刻胶做牺牲层，在所述原线圈上溅射绝缘层；5)去光刻胶，溅射种子层；6)溅射第二软磁屏蔽层；7)在所述第二氧化层的表面溅射种子层；8)以光刻胶作为掩膜电铸第三软磁屏蔽层、加热线圈和微波线圈；9)去光刻胶；10)去种子层。

13.一种充磁方法，其特征在于，用于对如权利要求1～10中任一项所述的写磁头中的硬磁磁极阵列进行充磁，所述方法包括：

任一硬磁磁极均通过位于磁极支撑端上方的上软磁通量引导板和位于磁极写入端下方的下软磁通量引导板连接到充磁磁路中，相邻的两个或多个具有相同磁矩方向的所述硬磁磁极并联连接，相邻的两个或多个具有相反磁矩方向的所述硬磁磁极串联连接；所述硬磁磁极通过串联和并联的方式互联成两端口磁路，所述两端口磁路的两个端口分别连接到软磁轭的两端，并和所述软磁轭共同形成闭合磁路；所述软磁轭上缠绕充磁线圈，所述充磁线圈在所述软磁轭中产生充磁磁场，通过所述上软磁通量引导板和所述下软磁通量引导板分别在磁矩向上的所述硬磁磁极和磁矩向下的所述硬磁磁极中产生向上的和向下的充磁磁场；所述充磁线圈连接充磁电源。

14.一种充磁方法，其特征在于，用于对如权利要求1～10中任一项所述的写磁头中的硬磁磁极阵列进行充磁，所述方法包括：

具有相同磁矩的一个或多个相邻的硬磁磁极的磁极写入端和磁极支撑端分别位于软磁轭的具有两个平面的充磁气隙中间，所述软磁轭上缠绕充磁线圈，所述充磁线圈在所述软磁轭中产生充磁磁场，所述充磁线圈连接充磁电源，所述充磁轭在第二晶圆表面移动来实现所有所述硬磁磁极的充磁。