專利名稱：間隙層為NiPRe合金的薄膜磁頭的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種記錄用的薄膜磁頭，特別涉及在用NiPRe合金鍍膜形成間隙層時通過實現(xiàn)其組成比的恰當化來實現(xiàn)各種特性的提高的薄膜磁頭。
背景技術：
例如在以下的專利文獻1中，作為間隙層使用NiP合金或NiPW合金。NiP合金或NiPW合金可以形成鍍膜，可以連續(xù)鍍膜形成專利文獻1中所示的下部磁極層21、間隙層22及上部磁極層35這3層，從而可以進一步適當?shù)卮龠M磁極部的狹小化。
另外，專利文獻2中，作為間隙層，公布有Re等金屬膜或者以該金屬膜為主體的合金。另外，雖然不屬于薄膜磁頭的技術領域，但是在專利文獻3中，公布有使用NiPRe合金作為薄膜晶體管的阻擋膜的內容。另外，在專利文獻4中，作為在半導體元件的某一個部位中使用的材質，公布有含有Re的鎳合金。
專利文獻1JP特開2002-298310號公報專利文獻2JP特開平11-213332號公報專利文獻3JP特開2002-353222號公報專利文獻4JP特開平5-335314號公報作為薄膜磁頭的間隙層所必需的特性及物性，可以列舉出非磁性、與磁極層的界面的元素擴散少、耐化學腐蝕性等。
本發(fā)明人進行了實驗，結果發(fā)現(xiàn)，其中，NiP合金對浮動塊加工時等中使用的堿性水溶液耐受力較弱，當暴露在堿性水溶液中時，就會產(chǎn)生溶出等問題。當作為間隙層的NiP合金溶出，在那里形成空間等時，由于設于間隙層的上下的磁極層就會產(chǎn)生例如從所述空間內腐蝕或在記錄介質上滑動時容易受到損傷等問題，因此，希望間隙層中使用的材質對堿性水溶液的耐受力較強。
另外，雖然NiP合金如果使元素P的組成比恰當化則成為非磁性，但是，本發(fā)明人進行實驗時發(fā)現(xiàn)，當不含有大約16質量％以上的元素P時，則在200℃的加熱處理后，具有磁性。加熱工序在薄膜磁頭的制造過程中是必然的，希望至少在200℃左右的加熱處理后保持非磁性。
另外，發(fā)現(xiàn)元素P在合金內最多只能含有18質量％左右，其結果是，在使NiP合金恰當?shù)胤谴判曰瘯r，需要在非常窄的容許范圍內調整元素P的含量。
另外，在專利文獻2中，在采用使用了Re的合金時，其具體組成及組成比并未公布，所述合金膜實際上是否具有作為間隙層所必需的所述特性或物性并不明確。
另外，在專利文獻3中，在 段中，雖然公布了Re的含量為50～75％，但是在后述的實驗中發(fā)現(xiàn)，當像這樣Re的含量較高時，特別容易因加熱處理而發(fā)生元素擴散，因而不夠理想。

發(fā)明內容
所以，本發(fā)明是為了解決所述以往的問題而提出的，目的在于，提供一種通過特別將作為間隙層使用的NiPRe合金的組成比恰當化，可以提高作為間隙層所必需的特性及物性的薄膜磁頭。
本發(fā)明提供如下的薄膜磁頭，即，具有設于與記錄介質相對面一側上的磁極部、向所述磁極部導入記錄磁場的磁路構成部、用于導致記錄磁場的線圈層，所述磁極部至少由間隙層和在其上形成的上部磁極層構成，所述間隙層是由NiPRe合金鍍膜形成的，NiPRe合金的組成比處于在圖4及圖5所示的三元圖中由連接a點(Ni∶P∶Re)＝(84質量％∶16質量％∶0質量％)、和b點(Ni∶P∶Re)＝(72質量％∶0質量％∶28質量％)的直線的邊界線A(包括邊界線A上)、Re的組成比為2質量％的直線的邊界線B(包括邊界線B上)、Re的組成比為46質量％的直線的邊界線C(包括邊界線C上)、
P的組成比為4質量％的直線的邊界線D(包括邊界線D上)、P的組成比為18質量％的直線的邊界線E(包括邊界線E上)所包圍的范圍內。
根據(jù)后述的實驗結果發(fā)現(xiàn)，在所述的組成范圍內鍍膜形成的NiPRe合金保持非磁性狀態(tài)，另外，在耐化學腐蝕性方面優(yōu)良，而且即使在加熱處理中也很難在與磁極層的界面上發(fā)生元素擴散。
另外，本發(fā)明中，當在圖4及圖5的三元圖中，將連接c點(Ni∶P∶Re)＝(20質量％∶0質量％∶80質量％)、d點(Ni∶P∶Re)＝(82質量％∶18質量％∶0質量％)的直線作為邊界線F(包括邊界線F上)時，NiPRe合金的組成比最好處于由邊界線A、B、C、D及F包圍的范圍內。
這樣就可以更有效地形成耐化學腐蝕性優(yōu)良的間隙層。
另外，本發(fā)明中，所述P的組成比最好為8質量％以上。這樣就可以特別使耐化學腐蝕性提高，同時，即使經(jīng)過高溫加熱，也可以恰當?shù)乇３址谴判誀顟B(tài)。
另外，本發(fā)明中，所述Re的組成比最好在10質量％以上。這樣就可以更有效地提高耐化學腐蝕性。
另外，本發(fā)明中，所述Re的組成比最好在30質量％以下。這樣就可以更有效地抑制與磁極層的界面上的元素擴散。
根據(jù)本發(fā)明，通過使作為間隙層使用的NiPRe合金的組成比恰當化，就可以鍍膜形成耐化學腐蝕性優(yōu)良、并且即使經(jīng)過高溫加熱也可以良好地保持非磁性狀態(tài)并可以抑制與磁極層的界面上的元素擴散的NiPRe合金。


圖1是表示本發(fā)明的實施方式1的薄膜磁頭的前視圖。
圖2是圖1的薄膜磁頭的2-2線的局部剖面圖。
圖3A是表示本發(fā)明的實施方式2的薄膜磁頭的局部剖面圖，圖3B是表示本發(fā)明的實施方式3的薄膜磁頭的局部剖面圖。
圖4是表示NiPRe合金的組成比、相對于堿性水溶液的侵蝕速率的關系的三元圖。
圖5是表示NiPRe合金的組成比和耐熱性的關系的三元圖。
圖6是表示NiPRe合金的元素Re的組成比和侵蝕速率的關系的圖表。
圖7是表示NiP合金的元素P的組成比和侵蝕速率的關系的圖表。
圖8是表示NiPRe合金的元素Re的組成比和相對于加熱溫度的飽和磁化的關系的圖表。
圖9是表示NiP合金的元素P的組成比和相對于加熱溫度的飽和磁化的關系的圖表。
圖10左圖是從下層疊了CoFe合金/NiPRe(Ni76.5，P12.2，Re11.3，都是質量％)合金/CoFe合金之后不久(非加熱狀態(tài))的TEM照片，右圖是加熱后的TEM照片。
圖11左圖是從下層疊了CoFe合金/NiPRe(Ni62.5，P8.8，Re28.7，都是質量％)合金/CoFe合金之后不久(非加熱狀態(tài))的TEM照片，右圖是加熱后的TEM照片。
圖12左圖是從下層疊了CoFe合金/NiPRe(Ni50.3，P7.0，Re42.7，都是質量％)合金/CoFe合金之后不久(非加熱狀態(tài))的TEM照片，右圖是加熱后的TEM照片。
圖13左圖是從下層疊了CoFe合金/NiPRe(Ni47.5，P5.1，Re47.4，都是質量％)合金/CoFe合金之后不久(非加熱狀態(tài))的TEM照片，右圖是加熱后的TEM照片。
圖14是與圖10對應的組成分析結果的圖表。
圖15是與圖11對應的組成分析結果的圖表。
圖16是與圖12對應的組成分析結果的圖表。
圖17是與圖13對應的組成分析結果的圖表。
圖18是表示NiPW合金及NiW合金的元素W的組成比和侵蝕速率的關系的圖表。
具體實施例方式
圖1是表示本發(fā)明的薄膜磁頭的構造的局部前視圖，圖2是將圖1所示的薄膜磁頭從2-2線切割并從箭頭方向看到的局部剖面圖。
圖1所示的薄膜磁頭雖然為記錄用的感應頭，但是，本發(fā)明中，在該感應頭之下，也可以層疊利用了磁阻效應的再現(xiàn)用磁頭(使用了所謂的AMR、GMR、TMR等的MR磁頭)。
圖1所示的符號20為例如由NiFe合金、CoFe合金、CoFeNi合金等磁性材料形成的下部芯層。而且，當在所述下部芯層20的下側層疊再現(xiàn)用磁頭時，既可以在所述下部芯層20之外單獨地設置保護磁阻效應元件免受噪聲干擾的屏蔽層，或者不設置所述屏蔽層，使所述下部芯層20作為所述再現(xiàn)用磁頭的上部屏蔽層發(fā)揮作用。
如圖1所示，在所述下部芯層20的兩側，形成絕緣層23。另外，如圖1所示，從下部磁極層21的基端延伸的下部芯層20的上表面20a既可以沿與磁道寬度方向(圖示X方向)平行的方向延伸而形成，或者也可以形成沿離開上部芯層26的方向傾斜的傾斜面20b、20b。通過在所述下部芯層20的上表面形成傾斜面20b、20b，就可以更恰當?shù)販p少邊緣散射(side-fringing)的產(chǎn)生。
如圖1所示，在所述下部芯層20上，形成有磁極部24，所述磁極部24在與所述記錄介質的相對面露出。該實施方式中，所述磁極部24是以磁道寬度Tw形成的、譬如磁道寬度限制部。所述磁道寬度Tw優(yōu)選以0.7μm以下形成，更優(yōu)選為0.5μm以下。
圖1所示的實施例中，所述磁極部24由下部磁極層21、間隙層22及上部磁極層35的層疊構造構成。
如圖1所示，在所述下部芯層20上，夾隔鍍膜基底層25(參照圖2)，形成成為磁極部24的最下層的下部磁極層21。所述下部磁極層21與下部芯層20磁連接，所述下部磁極層21無論用與所述下部芯層20相同的材質還是不同的材質形成都可以。所述下部磁極層21使用NiFe合金、CoFe合金、CoFeNi合金等磁性材料形成。另外，所述下部磁極層21無論是以單層膜還是以多層膜形成都可以。另外，也可以不設置所述鍍膜基底層25。
在所述下部磁極層21上，層疊有非磁性的間隙層22。所述間隙層22被鍍膜形成于所述下部磁極層21上。
此外，在所述間隙層22上，鍍膜形成有與后述的上部芯層26磁連接的上部磁極層35。而且，所述上部磁極層35既可以用與所述芯層26相同的材質形成，也可以用不同的材質形成。所述上部磁極層35使用NiFe合金、CoFe合金、CoFeNi合金等磁性材料形成。另外，所述上部磁極層35無論是以單層膜還是以多層膜形成都可以。
而且，本發(fā)明中，所述磁極部24也可以用由間隙層22及上部磁極層35構成的疊層膜形成。
如圖2所示，所述磁極部24從與記錄介質的相對面(ABS面)到高度方向(圖示Y方向)，以長度尺寸L1形成。在所述磁極部24和下部芯層20之間，形成有例如由有機絕緣材料等形成的Gd確定層27。而且從所述Gd確定層27的頭端到與記錄介質的相對面的距離形成為L2，該距離L2為間隙深度(Gd)。
另外，如圖2所示，在所述磁極部24的高度方向(圖示Y方向)的后方，在下部芯層20上，夾隔絕緣基底層28以螺旋狀卷繞形成有芯層29。所述絕緣基底層28最好由Al2O3或SiO2等絕緣材料形成。
另外，所述芯層29的各導體部的間距間由絕緣層30所填充。所述絕緣層30雖然是通過將有機絕緣材料或Al2O3等無機絕緣材料組合而形成，但是，在與所述記錄介質的相對面上，按照使所述無機絕緣材料露出的方式構成。
所述絕緣層30如圖1所示，形成于所述磁極部24的磁道寬度方向(圖示X方向)的兩側，所述絕緣層30在與所述記錄介質的相對面上露出。
如圖2所示，在所述絕緣層30上，以螺旋狀卷繞形成有第2芯層33。
如圖2所示，所述第2芯層33被由抗蝕劑(resist)或聚酰亞胺等有機材料形成的絕緣層32覆蓋，在所述絕緣層32上，例如利用火焰鍍膜法等圖案形成有由NiFe合金等形成的上部芯層26。
另外，如圖2所示，所述上部芯層26的頭端部26a在所述上部磁極層35上被磁連接地形成，所述上部芯層26的基端部26b在由NiFe合金等磁性材料形成于下部芯層20上的提升層36上被磁連接地形成。而且，也可以不形成所述提升層36，此時，所述上部芯層26的基端部26b就會直接連接在下部芯層20上。所述上部芯層26上被Al2O3等的保護層34覆蓋。
而且，在圖1及圖2所示的薄膜磁頭中，「向磁極部導入記錄磁場的磁路構成部」是下部芯層20、提升層36及上部芯層26。
以下對本發(fā)明的特征部分進行說明。
本發(fā)明中，所述間隙層22是由NiPRe合金鍍膜形成的。
本發(fā)明的NiPRe合金中的元素P和元素Re有促進合金的非晶化的作用。但是，例如在NiRe合金等中，合金很容易結晶化，另外，即使在NiPRe合金中，也很容易因元素P和元素Re的組成比而結晶化。結晶化會使得對堿性水溶液的耐化學腐蝕性降低，或者成為容易帶有磁性的狀態(tài)等，因而不夠理想。
另一方面，NiPRe合金即使非晶化，也還會因元素R或元素Re的組成比而形成耐化學腐蝕性降低或磁性化以及容易產(chǎn)生界面擴散的狀態(tài)。
本發(fā)明中，進行了后述的各種實驗，結果獲得了如下所述的組成比的范圍，在本發(fā)明的組成比的范圍內，可以使NiPRe合金處于非晶狀態(tài)，同時，對堿性水溶液的耐化學腐蝕性優(yōu)良，即使在高溫的加熱處理后也可以保持非磁性狀態(tài)，另外在加熱下也可以抑制在與下部磁極層21或上部磁極層35的界面上的元素擴散等，從而可以獲得具有作為間隙層所必需的特性及物性的NiPRe合金。
本發(fā)明中的所述NiPRe合金的組成比的范圍由圖4及圖5中所示的三元圖限定。
圖4及圖5是將底邊作為元素Ni的組成比軸，將左側邊作為元素Re的組成比軸，將右側邊作為元素P的組成比軸的三元圖，如圖4所示，元素Ni的組成比軸從圖示右側向左側，從0質量％增大至100質量％，元素Re的組成比軸從圖示下側向上側，從0質量％增大至100質量％，元素P的組成比軸從圖示上側向下側，從0質量％增大至100質量％。
圖4的三元圖是揭示了對于堿性水溶液的侵蝕速率(E.R)的實驗結果的圖，侵蝕速率的單位為(nm/Hr)。所述侵蝕速率越小，耐化學腐蝕性就越優(yōu)良。而且，圖4的實驗中的所述堿性水溶液中，使用了由聚氧乙烯壬基苯基醚等構成的水溶液。
圖5的三元圖是關于耐熱性的實驗結果。本說明書中，所謂「耐熱性優(yōu)良」是指，在某加熱溫度處理后能夠保持非磁性狀態(tài)，「耐熱性差」是指，在某加熱溫度處理后具有磁性。以下，只要沒有特別指出，所謂「耐熱性」都指以上的情況。
而且，圖5的三元圖上的「as Plate」的組成比點表示在非加熱狀態(tài)變成了「磁性」的組成比的情況。同樣，三元圖上的「200℃」、「250℃」、「300℃」的各組成比點表示在以這些溫度加熱處理后變成了「磁性」的組成比。另一方面，三元圖上的「Over 300℃」的組成比點表示在300℃的加熱處理后不帶有「磁性」的「非磁性」的組成比。
本發(fā)明中，所述間隙層22中使用的NiPRe合金即使在加熱狀態(tài)下，特別是在200℃左右的加熱狀態(tài)下，也為非磁性狀態(tài)，同時，對堿性水溶液的耐腐蝕性優(yōu)良，而且，在加熱狀態(tài)下很難發(fā)生與下部磁極層21或上部磁極層35的界面上的元素擴散，因而十分理想，從后述的實驗求得了具有此種特性及物性的組成比，結果可以獲得如下的組成范圍。
即，本發(fā)明的NiPRe合金的組成比是在由圖4及圖5所示的三元圖中，連接a點(Ni∶P∶Re)＝(84質量％∶16質量％∶0質量％)、和b點(Ni∶P∶Re)＝(72質量％∶0質量％∶28質量％)的直線的邊界線A(包括邊界線A上)、Re的組成比為2質量％的直線的邊界線B(包括邊界線B上)、Re的組成比為46質量％的直線的邊界線C(包括邊界線C上)、P的組成比為4質量％的直線的邊界線D(包括邊界線D上)、P的組成比為18質量％的直線的邊界線E(包括邊界線E上)所包圍的范圍內。
首先，當對所述邊界線A進行說明，在圖4及圖5所示的三元圖上，比所述邊界線A更靠左側的組成比區(qū)域(不包括邊界線A上)中，NiPRe合金在200℃左右的加熱狀態(tài)下很容易帶有「磁性」。另一方面，NiPRe合金在比所述邊界線A更靠右側的組成比區(qū)域(包括邊界線A上)中，即使在200℃左右的加熱狀態(tài)下，也仍為非磁性狀態(tài)。
位于所述邊界線A左側的組成比區(qū)域是斜著朝向左下方向而元素Re和元素P的各組成比都變低的區(qū)域。
雖然NiP合金如果包含大約16質量％的元素P，則即使在200℃的加熱處理后，也很容易變?yōu)榉谴判?，但是對于NiPRe合金的情況，即使元素P在大約16質量％以下，只要含有某程度的Re，則NiPRe合金仍會變?yōu)榉谴判浴５?，位于邊界線A左側的組成比區(qū)域中，未形成良好的非晶狀態(tài)，位于所述邊界線A左側的組成比區(qū)域中的NiPRe合金在200℃左右的加熱溫度下就會帶有磁性。
此外，圖4及圖5所示的邊界線B是規(guī)定元素Re的下限值的邊界線，發(fā)現(xiàn)通過將所述Re設為2質量％以上，即可有效地在加熱處理后保持非磁性狀態(tài)。
此外，圖4及圖5所示的邊界線C是規(guī)定元素Re的上限值的邊界線，發(fā)現(xiàn)通過將所述Re設為46質量％以下，則在加熱下，可以有效地抑制與下部磁極層21及上部磁極層35的界面上的元素擴散。
另外，圖4及圖5所示的邊界線D是規(guī)定元素P的下限值的邊界線，即使使元素P小到4質量％左右，由于在由邊界線A至E包圍的組成比的范圍內，可以相反地增大元素Re的含量，因此就可以使耐熱性及耐腐蝕性恰當?shù)靥岣摺?br> 另外，圖4及圖5所示的邊界線E雖然是規(guī)定元素P的上限值的邊界線，但是該邊界(元素P在18質量％以下)是可以使元素P包含于NiPRe合金內的最大值，無法使之含有更多的元素P。
在由邊界線A～E包圍的組成范圍內，如圖4所示，可以使對堿性水溶液的侵蝕速率比7(nm/Hr)更小，與以往作為間隙層使用的NiP合金相比，可以降低侵蝕速率。
特別是在由邊界線A～E包圍的組成范圍內，如果進一步限定Ni、P及Re的組成，則可以使對堿性水溶液的侵蝕速率大幅度地減小，具體來說，可以使所述侵蝕速率小于2(nm/Hr)。
另外，在由邊界線A～E包圍的組成范圍內，如圖5所示，即使在200℃左右的加熱溫度下，也會保持非磁性狀態(tài)，與以往作為間隙層使用的NiP合金相比，即使擴大組成比的適用范圍，也可以有效地提高耐熱性。
本發(fā)明中，對由所述邊界線A～E包圍的組成范圍內進一步如下進行限定會更為有效。
即，在圖4及圖5的三元圖中，當將連接c點(Ni∶P∶Re)＝(20質量％∶0質量％∶80質量％)、
d點(Ni∶P∶Re)＝(82質量％∶18質量％∶0質量％)的直線作為邊界線F(包括邊界線F上)時，NiPRe合金的組成比最好在由邊界線A、B、C、D及F包圍的范圍內。
所述邊界線F如圖4所示，是正好位于相對于堿性水溶液的侵蝕速率比0(nm/Hr)大、比1(nm/Hr)小的圓圈的組成比點的右側的直線，在由邊界線F及邊界線A、B、C、D包圍位于該邊界線F(包括邊界線F)的左側的組成比區(qū)域的組成范圍中，可以更可靠地減小相對于堿性水溶液的侵蝕速率。另外，如果在由邊界線A、B、C、D及F包圍的范圍內，則觀察圖5的耐熱性的三元圖也可以發(fā)現(xiàn)，即使在200℃左右的加熱處理后，仍可以更可靠地保持非磁性狀態(tài)。
此外，本發(fā)明中，元素P的組成比優(yōu)選在8質量％以上。即，在圖4及圖5所示的三元圖中，將限制所述的組成比的范圍的邊界線的一條從邊界線C(元素P的組成比為4質量％的線)置換為邊界線G。
這樣即如圖4所示，除了相對于堿性水溶液的侵蝕速率比6(nm/Hr)大比7(nm/Hr)小的組成比以外，可以使所述侵蝕速率為比6(nm/Hr)小的值。
另外，如圖5所示，除了在250℃下帶有磁性的組成比以外，可以獲得即使在300℃左右的加熱處理后也能夠良好地保持非磁性狀態(tài)的NiPRe合金。
另外，本發(fā)明中，元素Re的組成比優(yōu)選為10質量％以上。即，在圖4及圖5所示的三元圖中，將限制所述的組成比的范圍的邊界線的一條從邊界線B(元素Re的組成比為2質量％的線)置換為邊界線H。這樣即如圖4所示，侵蝕速率大于4(nm/Hr)小于6(nm/Hr)的組成比的大部分就不被包含于NiPRe合金的組成范圍內，從而可以更有效地提高對堿性水溶液的耐化學腐蝕性。
另外，本發(fā)明中，元素Re的組成比優(yōu)選為30質量％以下。即，在圖4及圖5所示的三元圖中，將限制所述的組成比的范圍的邊界線的一條從邊界線C(元素Re的組成比為46質量％的線)置換為邊界線I。這樣，根據(jù)后述的實驗，可以在加熱下更可靠地抑制下部磁極層21及上部磁極層35的界面上的元素擴散。
圖3A是圖2所示的薄膜磁頭的變形例。與圖2使用相同符號的層表示與圖2相同的層。
圖3A中，在鍍膜絕緣基底層28上形成有由導電性材料制成的多條第1線圈片81。覆蓋所述第1線圈片81上的絕緣層30的上表面位于與所述上部磁極層35的上表面相同的平面上，從所述上部磁極層35到所述絕緣層30上，形成有上部芯層26。
如圖3A所示，在所述上部芯層26之上，形成有例如由抗蝕劑(resist)等絕緣材料形成的絕緣層80。所述絕緣層80最好由有機絕緣材料形成。如圖3A所示，在所述絕緣層80上，形成有由導電性材料制成的多條第2線圈片82。
所述第1線圈片81和第2線圈片82的各自的磁道寬度方向的端部之間被電連接，由所述第1線圈片81和第2線圈片82構成環(huán)形線圈層。
此外，圖3B是與圖1至圖3A所示的薄膜磁頭構造不同的薄膜磁頭的局部縱剖面圖。
符號50是由氧化鋁碳化鈦(Al2O3-TiC)等形成的浮動塊(slider)，在所述浮動塊50上形成有Al2O3層51。
在所述Al2O3層51上，形成有由NiFe類合金或鐵硅鋁磁性合金等制成的下部屏蔽層52，在所述下部屏蔽層52之上形成有由Al2O3等制成的下部間隙層或上部間隙層組成的間隙層53。
在所述間隙層53內，形成有以旋閥型薄膜元件等GMR元件為代表的磁阻效應元件54，所述磁阻效應元件54的前端面從與記錄介質的相對面上露出。
在所述間隙層53上形成有由NiFe類合金等制成的上部屏蔽層57。
如圖3B所示，在所述上部屏蔽層57上，形成有由Al2O3等制成的分離層58。在所述分離層58之上形成有下部芯層59。
在所述下部芯層59上，形成有從與記錄介質的相對面到高度方向(圖示Y方向)以規(guī)定的長度尺寸形成的隆起層62。另外，在所述隆起層62的高度方向(圖示Y方向)上離開了規(guī)定的距離的位置上，在所述下部芯層59上形成有后間隙層63。
所述隆起層62及后間隙層63由磁性材料制成，另外，所述隆起層62及后間隙層63既可以為單層，也可以為多層的疊層構造。
在所述隆起層62和后間隙層63間的下部芯層59上，形成有線圈絕緣基底層64，在所述線圈絕緣基底層64上，形成有由導電性材料制成的多條第1線圈片65。
所述第1線圈片65上被由Al2O3等無機絕緣材料或有機絕緣材料制成的線圈絕緣層66填充。如圖3B所示，所述隆起層62的上表面、線圈絕緣層66的上表面及后間隙層63的上表面形成沿著圖3B所示的基準面A連續(xù)的平坦化面。
如圖3B所示，在所述隆起層62及線圈絕緣層66的平坦化面上，從沿高度方向(圖示Y方向)與所述記錄介質的相對面離開規(guī)定的距離的位置朝向高度方向形成有Gd確定層68。
另外，如圖3B所示，在從與記錄介質的相對面到所述Gd確定層68的前端面68a的隆起層62上、從所述Gd確定層68的后端面68b沿高度方向的線圈絕緣層66上及所述后間隙層63上，從下方開始形成有下部磁極層69及間隙層70。所述下部磁極層69及間隙層70被鍍膜形成。
另外，如圖3B所示，在所述間隙層70上及Gd確定層68上，鍍膜形成有上部磁極層71，另外，在所述上部磁極層7l上，鍍膜形成有上部芯層72。
如圖3B所示，在所述上部芯層72之上，形成有例如由抗蝕劑等絕緣材料制成的絕緣層78。所述絕緣層78最好由有機絕緣材料制成。
如圖3B所示，在所述絕緣層78上，形成有由導電性材料制成的多條第2線圈片76。
所述第1線圈片65和第2線圈片76各自的磁道寬度方向的端部之間被電連接，由所述第1線圈片65和第2線圈片76構成環(huán)形線圈層77。
在所述環(huán)形線圈層77上，形成有由Al2O3或AlSiO等絕緣材料制成的保護層75。
在圖3B所示的實施方式中，所述間隙層70也由NiPRe合金鍍膜形成。所述NiPRe合金的組成比為如使用圖4及圖5說明的范圍，這樣就可以形成對于堿性水溶液的耐腐蝕性優(yōu)良，并且在加熱處理后仍良好地保持非磁性狀態(tài)，而且在加熱下可以恰當?shù)匾种葡虏看艠O層69及上部磁極層71的界面上的元素擴散的間隙層70。
而且，本發(fā)明中的薄膜磁頭并不限定于圖1至圖3的構造。只要是如下的薄膜磁頭，即，具有磁極部、向所述磁極部導入記錄磁場的磁路構成部(由芯層、后間隙層構成)、用于產(chǎn)生所述記錄磁場的線圈層，并且所述磁極部至少由間隙層和形成于其上的上部磁極層構成，則在使用本發(fā)明時，都可以大幅度地提高薄膜磁頭的性能。
本發(fā)明中，如下所示，進行了各種的實驗，結果從圖4及圖5所示的三元圖上獲得了對NiPRe合金的良好的組成比的范圍的規(guī)定。
首先，使用圖6及圖7，對相對于堿性水溶液的侵蝕速率的實驗結果進行說明。
實驗中，用密接膜鍍膜形成NiPRe合金，對于堿性水溶液，使用由聚氧乙烯壬基苯基醚等構成的水溶液，將所述NiPRe合金浸漬在該堿性水溶液中12小時，在使元素Re的組成比及元素P的組成比變化的同時，測定所述NiPRe合金被侵蝕到何種程度。而且，圖6所示的三角、四角及菱形的各實驗點表示元素P在NiPRe合金中所占的組成比的不同，以三角＜四角＜菱形的順序，元素P逐漸增加。
如圖6所示，含有元素P最多的實驗結果(菱形的實驗點)中，與元素Re為0質量％相比，如果略微含有元素Re，則侵蝕速率變小。
另外，雖然越增大元素Re，則侵蝕速率就變得越小，但是，此時元素P的含量越多，則侵蝕速率就會被越有效地減小。
圖7是對NiP合金的侵蝕速率的實驗結果。實驗中，與圖7相同地用密接膜鍍膜形成NiP合金，對于堿性水溶液，使用由聚氧乙烯壬基苯基醚等構成的水溶液，將所述NiP合金浸漬在該堿性水溶液中20小時，在使元素P的組成比變化的同時，測定所述NiP合金被侵蝕到何種程度。
如圖7所示，元素P越多，則侵蝕速率就越小。
此外，圖8中，在使元素Re的含量變化的同時，測定NiPRe合金的耐熱性，圖9中，在使元素P的含量變化的同時，測定NiP合金的耐熱性。
如圖8所示，當元素Re為0質量％時，即為NiP合金(元素P的組成比為16.4質量％)時，在溫度23℃下，飽和磁通密度為0T，成為非磁性狀態(tài)，但是，當使加熱溫度在300℃以上時，則飽和磁通密度就會大于0T，從而具有磁性。
另一方面，當元素Re為1.8質量％(元素P為15.8質量％)時，在340℃左右加熱時，飽和磁通密度大于0T，具有磁性，但是在300℃左右加熱時，飽和磁通密度為0T，成為非磁性狀態(tài)。
當元素Re為5.2質量％(元素P為15.8質量％)時及元素Re為10.4質量％(元素P為14.6質量％)時，即使加熱溫度為460℃左右，飽和磁通密度也為0T，為非磁性狀態(tài)。
圖9是對NiP合金的耐熱性的實驗結果，當元素P超過15質量％時，即使使加熱溫度上升至200℃，也仍然保持非磁性狀態(tài)。
從圖8及圖9所示的實驗結果可以看到，NiPRe合金與NiP合金相比耐熱性更為優(yōu)良，特別是如果使之含有2質量％左右的元素Re，則可以獲得耐熱性非常優(yōu)良的NiPRe合金。
圖10至圖13是測定了非加熱狀態(tài)及加熱處理后的NiPRe合金和CoFe合金的界面擴散的狀態(tài)的實驗結果。圖10至圖13所示的照片都為TEM照片。
實驗中，在基板上從下方開始鍍膜形成CoFe合金/NiPRe合金/CoFe合金的3層磁極部，用TEM照片拍攝非加熱狀態(tài)的狀態(tài)(各圖的左圖)，并且，繼而進行大約250℃的加熱，用TEM照片拍攝了加熱后的狀態(tài)(各圖的右圖)。
另外，除了TEM照片的拍攝以外，還進行了各狀態(tài)下的組成分析，將其結果表示在圖14到圖17中。圖14是與圖10對應的組成分析結果，圖15是與圖11對應的組成分析結果，圖16是與圖12對應的組成分析結果，圖17是與圖13對應的組成分析結果。在組成分析中使用EDS進行了測定。
在圖10到圖13的任意一張照片中，呈現(xiàn)更黑的部分是NiPRe合金層。
圖10是將NiPRe合金的組成比設為Ni76.5、P12.2、Re11.3(都為質量％，是測定了正好在間隙層的中心的組成比的結果。所述各組成比為非加熱狀態(tài)的組成比(左圖)、當加熱后則在組成比中產(chǎn)生一定的變動(右圖))的實驗結果，在非加熱狀態(tài)及加熱后都未看到產(chǎn)生界面擴散。實際上，即使進行組成分析，也如圖14所示，雖然在離基板的距離在大約320nm到大約430nm左右的范圍，是鍍膜形成NiPRe合金的位置及范圍，但是，在該范圍內Ni、P、Re各元素集中，在圖14的左圖(非加熱狀態(tài))和右圖(加熱后)的元素分布中基本上沒有差別。
圖11是將NiPRe合金的組成比設為Ni62.5、P8.8、Re28.7(都為質量％，是測定了正好在間隙層的中心的組成比的結果。所述各組成比為非加熱狀態(tài)的組成比(左圖)、當加熱后則在組成比中產(chǎn)生一定的變動(右圖))的實驗結果，在非加熱狀態(tài)及加熱后都未看到產(chǎn)生界面擴散。實際上，即使進行組成分析，也如圖15所示，雖然在離基板的距離在大約320nm到大約430nm左右的范圍，是鍍膜形成NiPRe合金的位置及范圍，但是，在該范圍內Ni、P、Re各元素集中，在圖15的左圖(非加熱狀態(tài))和右圖(加熱后)的元素分布中基本上沒有差別。
圖12是將NiPRe合金的組成比設為Ni50.3、P7.0、Re42.7(都為質量％，是測定了正好在間隙層的中心的組成比的結果。所述各組成比為非加熱狀態(tài)的組成比(左圖)、當加熱后則在組成比中產(chǎn)生一定的變動(右圖))的實驗結果。雖然在非加熱狀態(tài)及加熱后都未看到產(chǎn)生界面擴散，但是，當與圖10或圖11比較時，可以看到圖12的右圖(加熱狀態(tài))的CoFe合金和NiPRe合金的界面有一定的模糊。
但是，在進行了組成分析的實驗結果的圖16中，雖然在離基板的距離在大約320nm到大約430nm左右的范圍，是鍍膜形成NiPRe合金的位置及范圍，但是，在該范圍內Ni、P、Re各元素集中，在圖16的左圖(非加熱狀態(tài))和右圖(加熱后)的元素分布中基本上沒有差別，從而推定基本上未產(chǎn)生界面擴散。
圖13是將NiPRe合金的組成比設為Ni47.5、P5.1、Re47.4(都為質量％，是測定了正好在間隙層的中心的組成比的結果。所述各組成比為非加熱狀態(tài)的組成比(左圖)、當加熱后則在組成比中產(chǎn)生一定的變動(右圖))的實驗結果。圖13的右圖(加熱狀態(tài))與左圖(非加熱狀態(tài))相比，CoFe合金和NiPRe合金的界面產(chǎn)生模糊，從而推想產(chǎn)生了界面擴散。
實際上，在進行了組成分析的實驗結果的圖17中，雖然在離基板的距離在大約320nm到大約430nm左右的范圍，是鍍膜形成NiPRe合金的位置及范圍，但是，與圖17的左圖(非加熱狀態(tài))相比，右圖(加熱后)中，離開基板的距離在大約320nm到大約430nm左右的范圍的元素Re減少，同時，雖然較少，但是Re會超越該范圍而在較寬的范圍中擴散。元素P也是，與圖17的左圖相比，右圖一方跨越更寬的范圍分布。
圖10至圖13所示的實驗中，圖13的元素Re的組成比最高，圖10的元素Re的組成比最小。從該實驗結果可以看到，當含有過多的元素Re時，在與位于NiPRe合金的上下的磁性層(CoFe合金)之間就會因加熱而產(chǎn)生界面擴散。
此外，本發(fā)明中，還將圖6及圖7所示的相對于堿性水溶液的侵蝕速率的實驗結果和進而增加了實驗點的結果表示在圖4所示的三元圖上。
另外，將圖8及圖9所示的耐熱性的實驗結果以及增加了實驗點的結果表示在圖5所示的三元圖上。而且，位于圖5的三元圖上的「as Plate」上的實驗點是指在非加熱狀態(tài)下變?yōu)椤复判浴沟慕M成比。同樣，位于三元圖上的「200℃」、「250℃」、「300℃」上的各點是指在這些加熱溫度處理后變?yōu)椤复判浴沟慕M成比。另一方面，位于三元圖上的「Over 300℃」的實驗點是指，在300℃的加熱處理后不帶有「磁性」而為「非磁性」的組成比。
本發(fā)明中，首先，在圖4及圖5所示的三元圖上，畫出連接a點(Ni∶P∶Re)＝(84質量％∶16質量％∶0質量％)、b點(Ni∶P∶Re)＝(72質量％∶0質量％∶28質量％)的直線的邊界線A。
觀察圖4可以看到，比該邊界線A更靠左側的組成比區(qū)域中，存在有侵蝕速率大于10(nm/Hr)的實驗點。由于因元素P的組成比，NiP合金的侵蝕速率很容易大于10(nm/Hr)，因此NiPRe合金的侵蝕速率最好至少在10(nm/Hr)以下。
另外，觀察圖5可以看到，比所述邊界線A更靠左側的組成比區(qū)域中，存在在200℃下具有磁性的實驗點。200℃的加熱溫度實際上由于是在薄膜磁頭的制造工序中例如使有機絕緣層硬化時等的最低限必要溫度，因此最好在200℃的加熱溫度下也保持非磁性狀態(tài)。
如圖4及圖5所示，在比所述邊界線A更靠右側的組成比區(qū)域中，相對于堿性水溶液的侵蝕速率小于7(nm/Hr)，同時，在200℃的加熱處理后也可以恰當?shù)乇３址谴判誀顟B(tài)，與NiP合金相比，成為耐腐蝕性及耐熱性更為優(yōu)良的材料。
此外，圖4及圖5所示的直線的邊界線B是元素Re的組成比一定而為2質量％的線，當元素Re的組成比在2質量％以上時，如圖8中說明所示，可以良好地保持耐熱性。另外，如圖4所示，如果使所述元素Re在2質量％以上，則相對于堿性水溶液，可以獲得小于7(nm/Hr)的侵蝕速率。
此外，圖4及圖5所示的直線的邊界線C是元素Re的組成比一定而為46質量％的線，根據(jù)圖10至圖17所示的實驗結果，當使所述Re在46質量以下時，在加熱下可以有效地抑制與磁極層的界面上的元素擴散。圖13、17中，疊層后不久(左圖)的NiPRe合金的元素Re為47.1質量％，當為該組成比時，由于在加熱后，在與CoFe合金的界面上產(chǎn)生元素擴散(圖13、圖17的右圖)，因此本發(fā)明中，將元素Re的組成比規(guī)定在46質量％以下。
此外，圖4及圖5所示的邊界線D是元素P為4質量％的部分。當使元素P減小至4質量％左右時，根據(jù)圖7或圖9，雖然有NiPRe合金的耐腐蝕性或耐熱性大大降低的趨勢，但是，如圖4及圖5所示，本發(fā)明中，由于將邊界線A右側的組成比區(qū)域作為NiPRe合金的組成比，所述邊界線A和邊界線D的交點上的元素Re的組成比約為21質量％，因此只要含有該程度的元素Re，根據(jù)圖6或圖8的實驗結果，耐腐蝕性及耐熱性就會提高，從圖4及圖5可以清楚地看到，邊界線A和邊界線D的交點附近的耐腐蝕性及耐熱性雖然與其他的組成區(qū)域相比有一定降低的傾向，但是仍然保持小于7(nm/Hr)的侵蝕速率，同時還可以保持200℃下的加熱處理后的非磁性狀態(tài)。
此外，圖4及圖5所示的邊界線E雖然是規(guī)定元素P的上限值的邊界線，但是該邊界(元素P在18質量％以下)是可以使元素P包含于NiPRe合金內的最大值，含有在該值以上的元素P在制造工序上很困難。所以，將元素P的最大值規(guī)定在18質量％以下。
本發(fā)明中，由所述邊界線A至E包圍的范圍被規(guī)定為Ni、P及Re的組成范圍。而且，作為本發(fā)明的組成比也包括各邊界線上。
此外，本發(fā)明中，對由所述邊界線A～E包圍的組成范圍內進一步如下限定則更有效。
在圖4及圖5的三元圖中，當將連接c點(Ni∶P∶Re)＝(20質量％∶0質量％∶80質量％)、d點(Ni∶P∶Re)＝(82質量％∶18質量％∶0質量％)的直線設為邊界線F(包括邊界線F上)時，NiPRe合金的組成比最好為由邊界線A、B、C、D及F包圍的范圍內。
當觀察圖4時可以看到，侵蝕速率大于0(nm/Hr)而小于1(nm/Hr)的實驗點(空心的圓圈標記)在三元圖上朝向右斜上方大致成直線地延伸。按照穿過這些實驗點的正好右側的方式引出的線為邊界線F。由邊界線F和邊界線A、B、C、D包圍所述邊界線F(包括邊界線F)左側的組成比區(qū)域而形成的組成范圍中，可以更可靠地減小相對于堿性水溶液的侵蝕速率。另外，如果是由邊界線A、B、C、D及F包圍的范圍內，則從圖5的耐熱性的三元圖可以看到，即使在200℃左右的加熱處理后也可以更可靠地保持非磁性狀態(tài)。
此外，本發(fā)明中，元素P的組成比最好在8質量％以上。即，圖4及圖5所示的三元圖中，將限制所述的組成比的范圍的邊界線的一條從邊界線C(元素P的組成比為4質量％的線)置換為邊界線G。
觀察圖7或圖9可以看到，在NiP合金中，如果使元素P的含量在8質量％以上，則與元素P低于該值的情況相比，可以提高相對于堿性水溶液的耐腐蝕性及耐熱性。
實際上，當將三元圖上邊界線的一條從邊界線C置換為邊界線G時，如圖4所示，除了相對于堿性水溶液的侵蝕速率大于6(nm/Hr)而小于7(nm/Hr)的實驗點以外，可以使所述侵蝕速率成為小于6(nm/Hr)的值。
另外，如圖5所示，除了在250℃下帶有磁性的實驗點以外，可以獲得即使在300℃左右的加熱處理后仍可以良好地保持非磁性狀態(tài)的NiPRe合金。
另外，本發(fā)明中，元素Re的組成比最好在10質量％以上。即，在圖4及圖5所示的三元圖中，將限制所述的組成比的范圍的邊界線的一條從邊界線B(元素Re的組成比為2質量％的線)置換為邊界線H。
如圖6所示，當使元素Re的組成比在10質量％以上時，就可以更有效地縮小侵蝕速率。
實際上，當將三元圖上邊界線的一條從邊界線B置換為邊界線H時，如圖4所示，侵蝕速率大于4(nm/Hr)而小于6(nm/Hr)的實驗點的大部分就會不包含于NiPRe合金的組成比的范圍內，從而可以更有效地提高相對于堿性水溶液的耐化學腐蝕性。
另外，本發(fā)明中，元素Re的組成比最好在30質量％以下。即，在圖4及圖5所示的三元圖中，將限制所述的組成比的范圍的邊界線的一條從邊界線C(元素Re的組成比為46質量％的線)置換為邊界線I。
根據(jù)圖10至圖17所示的實驗結果，雖然在像圖12的實驗那樣，在非加熱狀態(tài)下的NiPRe合金的元素Re的組成比為42.7質量％的情況下，在加熱下也很難產(chǎn)生界面擴散的狀態(tài)，但是，為了更可靠地抑制所述界面擴散，最好如圖11所示的實驗結果那樣，將NiPRe合金的元素Re的組成比縮小至28.7質量％左右。這樣，本發(fā)明中，更優(yōu)選將元素Re的組成比規(guī)定在30質量％以下。
最后，對NiPW合金及NiW合金的元素W的組成比和相對于堿性水溶液的侵蝕速率的關系進行說明。
如圖18所示，如果NiPW合金例如將元素W的組成比設為10～20質量％左右，則可以將侵蝕速率降低至15(nm/Hr)左右。另外，NiW合金中，當使元素W為48質量％左右時，侵蝕速率就會變?yōu)?5(nm/Hr)左右。但是，這些侵蝕速率與NiPRe合金相比是明顯更高的值。所以在專利文獻1中，雖然有例如使用NiPW合金作為間隙層等的記述，但是，NiPW合金與NiPRe合金相比，即使在間隙層中使用，也是容易產(chǎn)生問題的材料。
權利要求
1.一種薄膜磁頭，其特征是，具有設于與記錄介質的相對面一側的磁極部、向所述磁極部導入記錄磁場的磁路構成部、用于產(chǎn)生記錄磁場的線圈層，所述磁極部至少由間隙層和在其上形成的上部磁極層構成，所述間隙層是由NiPRe合金鍍膜形成的，NiPRe合金的組成比處于在圖4及圖5所示的三元圖中由連接a點(Ni∶P∶Re)＝(84質量％∶16質量％∶0質量％)、和b點(Ni∶P∶Re)＝(72質量％∶0質量％∶28質量％)的直線的邊界線A(包括邊界線A上)、Re的組成比為2質量％的直線的邊界線B(包括邊界線B上)、Re的組成比為46質量％的直線的邊界線C(包括邊界線C上)、P的組成比為4質量％的直線的邊界線D(包括邊界線D上)、P的組成比為18質量％的直線的邊界線E(包括邊界線E上)所包圍的范圍內。
2.根據(jù)權利要求1所述的薄膜磁頭，其特征是，當在圖4及圖5的三元圖中，將連接c點(Ni∶P∶Re)＝(20質量％∶0質量％∶80質量％)、和d點(Ni∶P∶Re)＝(82質量％∶18質量％∶0質量％)的直線作為邊界線F(包括邊界線F上)時，NiPRe合金的組成比處于由邊界線A、B、C、D及F包圍的范圍內。
3.根據(jù)權利要求1所述的薄膜磁頭，其特征是，元素P的組成比為8質量％以上。
4.根據(jù)權利要求1所述的薄膜磁頭，其特征是，元素Re的組成比在10質量％以上。
5.根據(jù)權利要求1所述的薄膜磁頭，其特征是，元素Re的組成比在30質量％以下。
全文摘要
本發(fā)明提供一種薄膜磁頭，特別通過使作為間隙層使用的NiPRe合金的組成比適當化，可以提高作為間隙層所必需的特性及物性。通過將作為間隙層使用的NiPRe合金的組成比設為由三元圖上的邊界線A至E包圍的范圍內，就可以鍍膜形成耐化學腐蝕性優(yōu)良，并且即使經(jīng)高溫加熱也能夠良好地保持非磁性狀態(tài)，并且可以抑制與磁極層的界面上的元素擴散的NiPRe合金。
文檔編號G11B5/127GK1581298SQ20041005746
公開日2005年2月16日 申請日期2004年8月12日 優(yōu)先權日2003年8月13日
發(fā)明者矢澤久幸 申請人:阿爾卑斯電氣株式會社