专利名称：用于改善伺服定位精确性的磁组传感器的制作方法
一般地说，本发明涉及薄膜磁带读出头，更具体地说，本发明涉及一种复合传感器结构，它采用了具有改善的微磁迹场均匀性的非屏蔽式伺服定位的传感器的设计思想。
磁阻传感器(MR)已知作为一种磁性换能器，用于从高线性数据密度的磁性表面上读出数据。MR传感器检测磁场信号作为在MR带片(stvipe)中磁阻的变化。MR传感器头的信号电平一般来说远远地大于普通感应式读出头的信号电平。另外，MR头的输出仅仅取决于介质上的瞬时磁场而与介质速度或者所传感场的时间变化率无关。
图1示出了现有技术中已知的MR传感器片的几何结构。在这种简化了的形式中，所述传感器用一磁阻材料的狭窄片构成，所述磁阻材料例如为NiFe、NiCo、或CoFe，狭窄片的宽度为h，长度为Wt。所述片被安装在一个与记录介质垂直的平面上并与能载带传感电流Is的导线相连。由于磁阻效应，这个片中的每一部分的阻力与Q角有关，Q角是磁化强度方向Ms和电流密度矢量之间的夹角，这是现有技术中已知的。一般地说，磁化强度矢量Ms表片局部偏置场和源于记录介质的场之和。因为所述装置必然对平均施加的磁场响应，所以一个不屏蔽片的分辨率是受限于片的高度h的。这一不足被其远远高于一般感应头的输出信号电平所抵消。
图2示出现有技术中被屏蔽的MR片的几何结构。两个屏蔽装置20和22相隔距离为b放置在MR片24的两旁，MR条位于其中心。屏蔽20和24的工作是防止MR片24感应到记录介质上的场，以使所记录的过渡区位于片的一个间隙宽度(b)内。势能灵敏度函数U(X，O)近似于MR传感器输出的形状，这对应于薄膜介质中一非常狭窄的过渡区的通道。这样，随着间隙间距(b)的减小，势能灵敏度函数展示了增加了的传感分辨率，正如现有技术中已知的那样。
由于MR传感器的极窄间距(b)和片的高度(h)所带来的积极效应，薄膜技术被广泛地应用于制造MR传感器。图3示出了几种通用的MR读出头的设计。为了取得高分辨率，图3A中的头有屏蔽片20和22，位于载带电流的MR元件24的两侧。在图3B和3C中，MR元件24与一个(图3B)或两个极片(图3C)(图3B中的28，图3C中的30、32)串起来。在图3B中，极片28传导来自记录介质26的磁场到MR元件24上，它们可以以任一种方便的形式放置。在图3C中，高导磁率的极片30和32引导来自记录介质表面的磁通去磁化MR元件24，MR元件24位于在记录介质26上移动的磁头轭的一部分中，这种方法使薄膜传感元件在磁头一介质界面之间造成的磨损减小。在图3D中，一种对称的“山形”极(barber-pole)结构迫使读取电流Is流向相反的方向，这用于相邻的半记录磁迹。这一技术形成了在整个磁迹上的线性记录特征。因此，高密度多磁迹结构的MR元件能够用相邻的传感器区享一个传导体来构成。
已知在两侧有屏蔽的MR片24能改善传感密度，因为它能防止MR片24去感应来自介质的场，直到所记录的过渡区非常接近为止、MR元件的边缘从换能头的表面隐去。这使得势能灵敏度稍微变宽，并随隐去量而下降。MR元件向一个屏蔽片方向横向移动基本上不能降低元件的灵敏度。非常薄的屏蔽趋向于提供未屏蔽的MR片的相对较低分辨率的特征。
一个MR片的输出是在MR片中的局部场的复杂函数，这个局部场来源于所述的记录介质，传感器偏置装置以及确定着换能头分辨率的屏蔽片或磁轭的接近程度。当所述MR片用一个与线性偏置电流成45°角的磁场矢量来加偏量时，可得到最大的线性传感器输出。然而，精确的局部磁偏置取决于所使用的方法以及从传感器出来的磁通泄露途径。正如现有技术中已知的，屏蔽的存在需要在屏蔽内部的磁偏置，而且已提供了许多偏置方案。没有一个单独的方案能同时具备例如简便、输出幅度大、线性和再生性好的优点。
最庞大的和最复杂的一类偏置方案涉及在MR片紧邻处的一个辅助微结构上施加一偏置场。这个方案包括并路偏置(shuntbiasing)(在MR片附近使用一个载流导体)，软膜偏置(在MR片附近使用一个薄的，电性绝缘的软磁性膜)，以及硬偏置(在MR片的每个端使用一个硬磁化膜区)。由硬偏置所产生的磁化强度分布与并路偏置或软膜偏置产生的磁化程度分布相比能更均匀地穿过MR传感器。
对突然改变电流方向的或山形极偏置来说，由于迫使电流沿着与MR片中磁化强度方向成45°角的方向流动，那么信号响应被线性化，在现有技术中通常是这样来进行的，即用一些传导材料的斜片叠入在传感器上，这样，在传感器区域的大部分区域上，感应电流按所希望的45°角垂直地流到片中。尽管“山形极”偏置方案非常简单，但是，它的不利因素在于它让MR片处于了一种欠偏置(underbiased)的状态并且与线性感应响应相比产生了多于二次的响应。
通过建议一种更好的方式以沿着MR片的纵向产生一永久磁偏置已使偏置技术得到了大大地改善。例如在U.S.840，898中，Bajorek等人提出了使用软膜偏置装置的一种内偏置MR传感器。后来，在U.S.4，024，489中，Bojorek等从又揭示了用于MR传感器的软偏置层技术。在U.S.4，639，806中，Kira等人揭示了一种方案，用于通过硬磁材料的使用来提供大得多的矫顽场。在U.S.4，663，685中，Tsang提供了一种复合的磁偏置技术，它使用了硬的和软的偏置方法以控制偏置场和传感器电流之间的角度。近来，在U.S.5，018，067和5，079，035中，Krounbi等人提供了一种改进的方法用于将两个硬膜偏置磁体连接到一个活性MR传感片的两端。
在MR传感器中磁畴壁的形成和非线性移动是现有技术已揭示的巴克好森噪声的来源的原因。为解决这种涉及畴壁的问题已提出了许多方案，其中包括信号电流反馈技术，对称的barber极结构，极平滑薄膜沉积技术以及在MR片的下部形成的控制磁畴的栅形图样。在U.S.专利4，477，794中，Nonura等人已揭示了在一薄膜MR传感器元件的下面利用栅形图件来实现MR条磁畴控制的技术。他们的栅形图样迫使磁畴边界在操作过程中的偏置范围内保持静止，因此消除了由于瞬时非线性磁畴壁的漂移引起的巴克好森噪声。
由于人们一直有一种需要，即对几种MR传感器性能参数的同时优化，所以研究者又提出了几个对此项技术的另外的改进。例如在U.S.专利4，556，925中，Suenaga等人将一个山形极MR元件与成园形MR片端头组合起来以在传感器片的端头提供改善的磁畴状态。在另一个例子中(U.S.专利4，843，505)Mowry报告了他的发现，即在一MR片的边缘，一个1.5μ的突起可改善跟踪性能而不会有由于额外的磁畴和形成所引起的已预期的畸变代价。Mowry报道说，无代价的跟踪改善是由于1.5μ的突起是很小的以致不能允许在传感器边缘有新磁畴产生。
在本领域中还有一个明确的要求就是改时对性能均衡地加以选择的办法，例如灵敏度对带度、灵敏度对噪声、灵敏度对跟踪精度以及类似的性能均衡。例如，改善噪声性能在MR传感器中有可能要付出带宽的代价，增加传感器和价质之间的距离就可通过消除热粗糙瞬变现象(thermalasperitytransients)来改善噪声，但付出了灵敏度的代价。在非屏蔽的MR传感器中可以得到改善的MR片偏置，但是却有带宽和灵每度的不可接受的损失。
某些研究者也提出了针对特别情况以解决这些性能均衡问题的不导常的方案。例如在U.S.专利4，757，410中，Seko等人提出了一种新颖的多频道设计用于数字音频磁带(DAT)的磁头。Seko等人提出了一种在一个单个基底上并排制造几个MR传感器的方法。通过改变MR的凹进深度，Seko等人可以改变特定传感器的带宽灵敏度。这样，与“数据”头元件相比，“伺服”头元件可以较远地离开介质以改进低频响应，所以改进了伺服跟踪精度。但是Seko等人没能给出一种方法用于改进在MR片中的磁偏置均匀性以供用于更高的伺服跟踪精度。
在本领域人们还热切地希望有一个简单和可靠的技术用来制造多频道MR传感头，该头能产生精确的伺服跟踪性能，同时该技术还用于制造稳定的和线性的高宽度数据传感元件。上面所涉及的未决问题及缺陷在本领域已是研制已久，并由本发明按下面所说明的方式加以解决。
本发明通过提供一种多磁迹头设计和薄膜制造过程来解决上述的某些问题，所述的过程能产生改善的微磁迹分布用于伺服元件，同时本发明也能产生稳定的和线性的数据传感元件用于高密度磁带的磁头。本发明的一个目的是利用薄膜平面加工技术生产稳定的可靠的MR数据和伺服传感元件用于高密度磁带的磁头。本发明的另一个目的是通过将硬的和软的磁性稳定装置与位于MR片的中心活性区和钝态端区下方的基底上的栅形图样有机地组合起来以提供一些改进的性能。
本发明具有一些意外的积极效果，即将MR伺服传感器元件从铁氧体基底上分隔开至少1μ能改善MR条的形状各向异性，也能改善在MR片的钝态端区上硬偏置CoPtCr纵向稳定磁体的效果。本发明者还意外地发现外部磁屏蔽可以从MR伺服传感器元件中取消以获得相似的积极效果，同时也不会在伺服过程中出现不可接受的带宽损失。
本发明的伺服MR传感器的一具优点是，将伺服MR传感器从基底上的第一屏蔽片上提升起来，并取消第二屏蔽片，会产生在整个伺服MR传感器中的微磁迹场分布的改善的线性。本发明的另一具优点是由于这种屏蔽方式的变化所引起的减少的带宽对于用于伺服定位的伺服信号的感应是中足够的。
在发明的另一个目的是在MR中心活性区和MR片的每个钝态端区上的硬偏置纵向稳定磁体中通过机械地限制磁畴的漂移来使巴克好森噪声减到最小。本发明的一个特征在于数据元件的伺服元件可以在一个公共的过程中将这样一种栅形图样形成在同一基度上来制造出来。本发明制造方法的一个优点在于一个栅形图样能同时地制备在不提升的数据传感器元件和提升的伺服传感器元件的下面。按照本发明的方法，通过基底栅形图样的复制可以使用于伺服传感器元件的栅形图样得以提升。
本发明的一个明显特征在于伺服MR传感器从屏蔽基底上被提升，但是不必从位于磁介质处的空气支承面(ABS)上凹进去。
本发明的另一个目的是在所提升的伺服传感器上提供一优良的蚀刻保护层，用于使伺服传感元件区上第二屏蔽层去除的处理步骤中。一个100nm SiO2层仅仅沉积在伺服结构上方并具有优良的蚀刻保护性能，因为沉积参数的选择提供了最小针孔的形成，大量的Al2O3针孔的最广泛分布及变化的结构拓块。本发明的边界层提供了性能的改善则不增加制造本发明多磁迹图的步骤和成本。
参阅下文以及权利要求书附图将能对本发明上述的特征及其它的目的优点、特征有更清楚的理解。
为了更完整地理解本发明，现在参照附图对本发明的实施例全更详细说明。
图1中示意性地说明了现有技术中磁阻传感器片(stripe)的几何结构。
图2中示意性地说明了现有技术中屏蔽的磁阻传感器片的几何结构。
图3由图3A-3D构成，示出了现有技术中几种磁阻读出头的设计。
图4是本发明多通道薄膜磁带头传感器的前端截面图。
图5是图4中传感器的顶端视图。
图6是本发明单个的直观的磁阻传感器的截面视图。
图7是本发明磁阻片中横向场分布，作为从基底屏蔽层分离的片的函数。
图8含图8A-B，说明了用在本发明传感器中的直观的栅形样。
图9含图9A-B，提供了被测用于两种所说明的栅形图样槽深的磁阻传感器输出特征的直观的例子。
图10含图10A-B，提供了利用以及不利用本发明栅形图样所测量的磁阻传感器输出特征的直观例子。
图11含图11A-W，说明了本发明多通道传感器制造方法的23个可选择的制造步骤。
图12示出了磁带数据存储系统示意图。
图4示意地说明了本发明双重MR传感器结构33的侧视图。MR数据传感器34直接地放在MR伺服传感器36的左边。在沿记录介质运动的方向上，伺服传感器36相对于数据传感器34偏移了大约0.72μ。这样，该双重传感器结构22可以用于去读取在磁记录介质上(未示出)两个并排的数据磁迹和伺服磁迹，这里，伺服信号输出偏置数据信号输出在时间上等价于0.72μ。离P1屏蔽基底38的1μ的地方就能在伺服传感器36中取得更均匀的微磁迹(micro-track)分布，以确保磁带头(未示出)的高精度伺服。
与伺服传感器36相比，数据传感器34是一个高分辨率宽带读取元件，它用仅0.28μ的氧化铝(Al2O3)绝缘材料即I1层40从P1屏蔽层38上从分离开。类似地，P2屏蔽层42也用0.32μ的氧化铝I2绝缘层46与MR条44分隔开。这样，数据传感器34包含一个双重屏蔽的MR片44，它必须处于0.68μ的屏蔽间隙(b)的中心。这个狭窄的屏蔽间隙即屏蔽层38和42之间的间隙为数据磁迹(未示出)上的高密度记录提供了良好的高频性能。
伺服传感器36工作在较低频度上，因为它响应于原先记录的伺服磁迹(未示出)，仅需要提供一个信号用于传感器结构33的机械定位。在伺服传感器36中没有外屏蔽(P2)。通过将MR片48相对于基底屏蔽层36提升并去掉P2屏蔽层(未示出)，软膜偏置(SFB)元件效应(图6)和硬膜稳定磁体50和52的效应都能得到相当的改善，如图7所示。
参见图7，示出了三个纵向磁场分布作为沿着MR片48的纵向轴位置的函数。图7中的三条曲线中的每条曲线都表示用于将片48从P1屏蔽基底38上分离的不同厚度的I1层40的磁场分布。在0.28μ的分离距离时，所述纵向场强度对于现代的伺服定位应用是不够的，因为在MR片48中纵向磁场偏置从MR片48间中心到底端变化比为20∶1。通过在片48下方加上一个0.72μ的绝缘层54，从P1基底38分离的分离距离增加到1μ，它们大于500%的程度改善了纵向场分布到4∶1比例。一个2μ的分离距离对场分布的改善可达少于3∶1比例，这仅仅只有30%的额外改善。在微磁迹不均匀性和噪声电平方面的一个额外改善来自于图4的MR片48和44下面增加栅形图样。图5示出了对本发明优选的栅形图样顶视图。
参照图5，说明了一个单独的薄膜传感器，图5既可理解为数据传感器34又可理解为伺服传感器36，是本发明的硬膜稳定软膜偏置MR传感器55的优选的精密结构。这些细节在图6中进一步说明，图6也是一个单独的MR传感器55。
较优选的栅形图样56由一系列槽构成，图中示出了槽68，槽的取向大约与传感器55的纵轴成45°，图6示出了传感器55的一个截面。所述的硬膜稳定磁体74和76位于传感器55的钝态端区。区78也含有一层软膜偏置(SFB)磁性材料80，它将磁阻材料层82用薄的分隔层84分开。活性中心区78是唯一的含磁阻材料82的区域。在传感器55的优选实施例中，SFB层80由NiFeRh构成，薄分隔层84由Ta构成，所述栅形的槽口未示出，它不在图6的范围内。
图5示出了较优选的传感器55的典型尺寸，中心活性区78是36μ长，每个钝态端区74和76含一个CoPtCr硬膜偏置磁体层，它为36μ长。硬膜稳定磁体74和76装有接头片，用于与所示的金传导膜(82和84)接触。金的接头片从ABS中撤出以避免与ABS上的其它金属合金发生腐蚀性的相互作用。这些接头片长度大约为13μ。值得注意的是由标号68示出的各个槽其中心到中心之间相间距离为3μ，中间隔有一个约1.5μ宽度的脊(ridge)、随着整个结构的完成，磁体74和76用一个外磁场初始化，以达到非常高的线性的巴克好森噪声电平。所蚀刻图样的深度应根据在MR片44中的SFB层80的厚度来调整，它一般为60-80nm电性接触是通过金层82和84与磁性层74和76之间的接合点及磁性层74和76与MR片78之间的接合点来形成的。所蚀刻图样的深度一般为45nm，下限为约30nm，上限为约80nm如果超出SFB三层厚度246nm(图6)，朝向槽和脊的MR元件的那一部分就开始破坏传感器的线性工作区。
在图5中，抛光线66标志出所完成的传感器结构5的最终空气支承面(ABS)、在本发明的薄膜处理完成之后，所完成结构33的边缘，要被抛光或研磨以暴露出ABS66上数据传感器34和伺服传感器36的边缘在这里，所述结构与磁性存储介质接触。
前面已讨论过，一个栅形图样被放在MR片44和48以及硬偏置磁体50、52、58和60的下方(图4)，在一个完整的磁头表面的制造完成之后，硬偏置磁体50、52、58和60用一个大于300KA/m的外磁场初始化以在MR传感器34和36中分别达到非常高的线性和低的巴克好森噪声、所述的栅形图样起着在栅形边缘之间机械地捕捉磁畴壁的作用，因此，当外磁场现有技术已知的方式变化时，能使由磁畴壁迅速和不可预知的漂移引起的巴克好森噪声减小或消除。
图9示出了对于246mm厚的SFB三层来说，在MR元件中45nm图样的槽深之效果与84.5nm图样的槽深之效果的比较。图9A示出的是45nm槽深的样品基底上的八个测量采样的情况，图9B示出的是84.5nm槽深的样品基底上八个同样测量的采样的情况。请注意，在图9B中有几个准静态环在非常接近传感器偏置点处打开，这对于大驱动信号来说会引起不稳定和非线性的操作(例如样本No.24和No.32)。
图10示出了在MR元件中有45nm槽深的栅形图样的效果和无栅形图样的效果之比较。图10A提供了无栅形图样的样品上的八个采样，图10B提供了有45nm槽深的样品上的八个采样。请注意，在图10A中，MR元件的响应是很非线性的，这导致了不可接受的畸变。图10B的结果清楚地显示出在传感器元件下加上45nm的栅形图样所产生的线性效果。
为了制备在伺服传感器36下方的提升的栅形图样，采用了一种新颖的复制技术。通过将第二个绝缘层54放在第一个栅形图样70的顶端可复制出该图样(图4)。这种复制方法的意外的积极效果在图8中说明。图8A示出了在I1层40上所测量的垂直提升的栅形图样，图8B示出了在MR传感器48下方已提升的栅形图样的垂直提升的情况。在图8A中槽深约为45nm，在图8B中约为50nm，图中示出了第二个绝缘层54的增大不会产生显著的畸变。这些结果证实通过简化本发明的制备方法，MR片48和MR片44均会取得同等效果的栅形图样。
在具有100nm厚度的二氧化硅P2屏蔽层42最后沉积之前，仅有I2绝缘层41覆盖在伺服传感器36上。有P2层42沉积之后，利用向下蚀刻到阻挡层72，可使层42覆盖在伺服传感器36上方的那一部分去除。在P2移去的过程中，0.1μ的SiO2层72能起优良的抗蚀作用，这是因为沉积参数允许最小针孔形成、大量的I2氧化铝针孔的最大覆盖率以及结构的拓朴性。这样，阻挡层72允许生产效率的改善，而不增加伺服传感器36的处理步骤。
图11示出了用于本发明传感器制备方法的23个制作步骤(步骤11A-11W)。为清楚起见，步骤11A-11W用图11A-11W表示，但不是全部这些步骤都能用独立的图来完成的，生产过程从示于图11A中的基底NiZn86开始，它构成了P1屏蔽层。
在图11B中，利用在基底38顶端上溅射0.28μ的氧化铝来形成第一个I2层92。在图11C中，栅形或锯齿形图样被滚压在层92顶端的两处，第一个图样滚压在数据传感器区94上，第二个图样在伺服传感器区96。图样94和96的槽被掩模成和滚压在成45nm±15nm的深度，所滚压出的图样然后被清洁，一个保持层(未示出)被加在其上(步骤11D)。
图11E示出了0.72μ伺服提升层98的沉积，它可以是Sio2或Al2O3。在步骤11F中，所掩模的区域被去除以在伺服传感器96上仅有层98，如图11所示，特殊的去除技术防止了相邻区域的相互作用否则，因此会形成性能不稳定。所溅射上的提升层98上复制上完全一样的栅形图样，因此，这可允许在整个结构中只通过一个单独步骤11c来完成所有栅形图样的形成。
图11G示出了在中心活性区100和102上软膜偏置层(SFB)和磁阻(MR)层的溅射，层100和102的细节可以参照前文中对图6的讨论来理解。SFB层80(图6)首先沉积到27nm厚度，分离层84(图6)然后沉积20nm厚度，跟随着是MR层82，其厚度为35nm。SFB层100和102要被暴露在磁场中并按现有技术已知的方式加热以使磁畴排列成一直线来作预处理。在步骤116完成之后，在区100和102上整个层厚大约为82nm。
在步骤11H中，溅射蚀刻技术用于从已掩模区(未示出)去除材料，为下一步骤作准备。图11I示出了在数据传感器区域94的钝态端区104和106以及在伺服传感器区域96的钝态端区108和110上沉积硬偏置膜层。硬膜稳定磁性层104、106、108和110由15nm的Cr及105nm的CoPtCr构成，总厚度大约为120nm。
步骤11J是第二次掩模区的溅射蚀刻(未示出)，它确定了最终MR和硬膜磁体的几何结构。图11K示出了在两个MR传感器的每一端金导体112、114、116和118的沉积。所述的金导体层由15nm的Ti和200nm的金，顶上再有5nm的Ti构成，总厚度为220nm。这些最初形成的金传导结构是由去除技术(lift-off)和蒸发沉积来形成的，并从ABS中撤去以免去暴露在空气中的腐蚀反应。
在步骤11L，氧化铝I2绝缘层120被沉积在整个结构上，其厚度为0.32μ±10%。步骤11M和11N表示通常的掩模、蚀刻、清洁和保护步骤，为步骤110沉积100nmSiO2蚀刻保护层122作准备。请注意蚀刻保护层122仅沉积在伺服传感器区96上。
利用去除技术和溅射沉积技术，蚀刻保护层122在伺服传感器区96上被图样成形。这一步骤是非常重要的，没有层122，在步骤11T中P2层124去除过程中，Al2O3层120中的针孔可能会导致传感器元件102的进一步蚀刻。在层122中的SiO2材料具有优良的防止蚀刻的性能，因为沉积参数允许在层120上有最小针孔的形成，极多Al2I3针孔的最广泛分布及结构的拓朴性。这样，蚀刻保护层122提供了性能有效的改善，并且对于伺服传感器来说不增加生产步骤和成本，这是本发明制备方法的重要特征。
步骤11P是在步骤11Q之前例行的清洁和保护步骤(未示出)，在步骤11Q中沉积第二个金导体层(未示出)。这个导体层厚为2.5μ，主要在传感元件和外包装之间起必要的电接触作用。步骤11R是另外一个清洁和保护步骤(未示出)。为下面屏蔽沉积步骤11S作准备。
在步骤11S中，P2屏蔽层124被沉积在整个结构上，总厚度为3.5μ。P2层124由89个分离溅射沉积层构成。其中第1层为35nm的NiFe层。接下来，是在氮气中沉积的交替着的44个Fe和NiFe对层，在P2层124的溅射过程中，在所述结构上施加磁场以使P2的磁畴按已知方式排成直线。
在P2层124沉积之后，在步骤11T中进行例行的清洁、掩模、离子滚压、蚀刻、掩模及化学清除步骤，这导致了大部分P2层124的去除，留下的P2数据传感器屏蔽层126示于图117中。
在图11U中，Al2O3层被沉积在整个结构上厚度为23.5μ或更大。所示出的步骤11V包括研磨、抛光200nm厚的Cr层(未示出)，最后，步骤11W给出了在传感器和外包装控制之间的电接触(未示出)。在步骤11V的抛光操作中，整个结构在图5所示的ABS线66切开。
图12示出了磁带数据存储设备180的示意说明，它采用了本发明的磁头去读取记录在磁带184上的数据和伺服信号。
显然，本领域普通技术人员在本发明的精神下可很容易地对本发明作出改型和其它实施方式。因此，本发明并不仅仅局限于下面的权利要求，它们包括本发明说明书及附图的所有实施例及改型。
权利要求
1.一种包括薄膜传感器结构的磁头，用于读取记录在具有多个磁迹的磁记录介质上的磁信号，所述磁头结构的特征在于包括一个基底，具有含第一层磁性并蔽材料的屏蔽区；一个数据传感器，它具有钝态端区，由含第一磁阻材料片的第一中心活性区分隔开，所述第一磁阻材料沉积在所述基底的所述屏蔽区上，并与所述第一磁性屏蔽层有一个第一分离距离，以及有一个沉积在所述第一磁阻片上方的一个第二磁性屏蔽层，它与所述第一磁阻片之间的分离距离是这样的，即使得所述第一磁阻片能位于接近所述记录介质的位置以读取记录在记录介质的数据磁变中的磁性信号；以及一个伺服传感器，它具有钝态端区，由含有第二磁阻材料片的第二中心活性区分隔开，所述第二磁阻材料片沉积在所述基底上，它还具有一个沉积在所述磁阻片上方的非磁性屏蔽层，以使所述第二磁阻片能位于接近所述记录介质的位置以读取记录在记录介质的伺服磁迹上的磁性信号。
2.根据权利要求1的磁头，其特征在于所述第二片以这样一个第三分离距离沉积在所述基底的所述屏蔽区上，这个第三分离距离是距第一磁性屏蔽层的距离，其中所述第二分离距离实质上大于第一分离距离。
3.根据权利要求2的磁头，其特征在于一硬磁性材料膜沉积在所述数据传感器和伺服传感器的所述钝态端区的上方，所述硬磁材料在所述端区上分别与所述第一和第二磁阻片的各自端头形成相邻接合点，这样可在所述数据传感器和所述伺服传感器的每个钝态端区上形成纵向磁性偏置。
4.根据权利要求3的磁头，其特征在于在所述数据传感器和所述伺服传感器内有软偏置装置，用于在各自的第一和第二中心活性区的至少一部分产生横向磁偏置。
5.根据权利要求4的磁头，其特征在于所述软偏置装置包括在各自的所述中心活性区中的一层软磁材料，它与在于所述数据传感器和所述伺服感器中的各自的所述第一和第二磁阻片分隔开。
6.根据权利要求5的磁头，其特征在于包括一个栅形图样，它包括在所述第一或第二中心活性区的至少一个表面上的多个脊和槽。
7.根据权利要求6的磁头，其特征在于包括一个栅形图样，它包括在各自的所述数据传感器或所述伺服传感器的每个所述钝态端区中的所述硬磁膜的至少一个表面上形成的多个脊和槽。
8.根据权利要求7的磁头，其特征在于所述栅形图样包括一个线性的脊和槽图样，其取向为相对于在所述数据传感器或所述伺服传感器中的各自的所述中心活性区的纵轴成大约45°角。
9.一种磁带数据存储装置，有至少一个磁头，该磁头含一薄膜传感器结构用于在具有多个磁迹的磁记录介质上读取所记录在磁迹上的磁性数据，其特征在于所述结构包括一个基底，具有含第一层磁性屏蔽材料的屏蔽区;一个数据传感器，它具有钝态端区，由含第一磁阻材料片的第一中心活性区分隔开，所述第一磁阻材料沉积在所述基底的所述屏蔽区上，并与所述第一磁性屏蔽层有一个第一分离距离，以及有一个沉积在所述第一磁阻片上方的一个第二磁性屏蔽层，它与所述第一磁阻片之间的分离距离是这样的，即使得所述第一磁阻片能位于接近所述记录介质的位置以读取记录在记录介质的数据磁迹上的磁性信号;以及一个伺服传感器，它具有钝态端区，由含有第二磁阻材料片的第二中心活性区分离开，所述第二磁材料片沉积在所述基底上，它还具有一个沉积在所述磁阻片能位于接近所述记录介质的位置以读取记录在记录介质的伺服磁迹上的磁性信号。
10.一种在基底上制造一薄膜磁传感器结构的方法，所述薄膜磁传感器结构有至少一个数据传感器和至少一个伺服传感器，每个所说的传感器都有由一中心活性区分隔开来的钝态端区，所述方法的特征在于包括以下步骤(a)在所述基底的表面上形成位于基底的数据传感器区上的第一栅形图样以及式底的伺服传感器区上的第二栅形图样，每个所述的栅形图样有多个脊和槽;(b)在所述基底的所述伺服传感器区上方沉积具有基本上均匀厚度的第一非磁性隔离材料膜，由此，在所述基底的第一个提升高度面上重制所述的第二栅形图样;(c)在所述第一栅形图样的至少所述中心活性区上，或者在所述所提升的第二栅形图样的至少中心活性区上沉积一个第二磁阻材料膜;(d)在各个所述的数据传感器或所述伺服传感器的每个所述的钝态端区上沉积一个第三硬磁材料膜，以形成与各个所述传感器的各自所述中心活性区的每端的接合点，以便由此产生在所述各个传感器的每个所述钝态端区上的纵向磁偏置;(e)在所述基底上沉积一个第四非磁性隔离材料膜;(f)在所述基底的所述数据传感器区上方沉积一个第五硬磁屏蔽材料膜，
11.根据权利要求10的方法，其特征在于所述第二沉积步骤(c)包括如下附加步骤(cc)沉积一个偏置装置，用于在所述数据传感器或所述伺服传感器的各自的中心活性区的至少一部分产生一横向磁偏置。
12.根据权利要求11的方法，其特征在于所述沉积步骤(cc)包括如下步骤(cc1.)在所述的数据传感器戒所述的伺服传感器的各自的所述中心活性区的至少一部分上的第二磁阻材料膜的上方沉积一个软磁材料膜并与所述第二磁阻材料膜分隔开。
13.根据权利要求10的方法，其特征在于所述沉积步骤(f)包括如下步骤(f1)至少在所述基底的所述伺服传感器区的上方沉积一个第六SiO2膜;(f2)至少在所述基底的所述数据传感器区的上方沉积一个第五硬磁屏蔽材料膜。(f3)至少从所述基底的所述伺服传感器区去除所有的第五硬磁屏蔽材料膜。
14.根据权利要求10的方法，其特征在于所述第一非磁性隔离材料均匀膜包括至少从二氧化硅和二氧化铝选择出的一种材料。
15.根据权利要求10的方法，其特征在于所述第四非磁性隔离材料膜包括;至少从二氧化硅和二氧化铝中选择出的一种材料。
全文摘要
一种磁阻传感器设计和制造方法，对于伺服元件来说它提供了一种改善的微磁迹分布线性，同时提供了稳定的线性的数据感应元件用于高密度磁带的磁头。通过在软膜偏置的磁阻传感器层和硬偏置稳定磁体的下方使用栅形图样可以提高数据传感器元件和伺服传感器元件的稳定性和均匀性。
文档编号G11B5/596GK1091219SQ93121529
公开日1994年8月24日 申请日期1993年12月29日 优先权日1992年12月30日
发明者琼斯芬·A·阿鲍夫, 伊德沃德·V·丹尼斯, 威森特·N·卡沃特 申请人:国际商业机器公司