制造具有薄耐磨层磁头的方法， 及其用所述方法获得的磁头 本发明涉及到具有顶面和在顶面内用转换元件和导流元件连接的层结构的磁头制造方法，该顶面具备有形成接触面的非磁性层。
本发明还涉及到具备有顶面和在顶面内用转换元件和导流元件连接的层结构的磁头，该顶面具备有形成接触面的非磁性层。
这种由已知方法得到的方法和磁头是从公知的DE-A 43 23 115(PHN 14.151)来的。已知的磁头是一种薄膜磁头并由例如在NiFe铁氧体上提供层结构的基片组成。在磁头制造期间，由磁性层、电性层和绝缘层组成的层结构是由非磁性材料的保护块保护。
已知的磁头具有顶面，在顶面内有一个或多个转换间隙中断和邻近顶面有一个或多个导流元件。在磁头制造期间，其顶面是通过，例如研磨或磨光包括基片、层结构和保护元件的中间间品的一个侧面加工形成的。在后面的制造步骤中，头面具备有例如用溅射形成地耐磨层。已知磁头的耐磨层是Cr2O3或由Cr层和Cr2O3层的多层组成。在后者的情况，Cr层是在顶面和Cr2O3层之间，Cr层主要用作改进耐磨层对顶面的粘附。已知磁头的耐磨层具有最大厚度100nm并形成记录介质例如磁带相对于磁头运动的接触面。
在由层组合的磁头中，使用比较软的材料，除较硬的材料外，特别是例如Al2O3/TiC的基片材料，值得注意的是导流元件的软磁材料。由于记录介层沿不具有耐磨层顶面运动的磨蚀作用，在顶面上较软材料磨损严重，导致在顶面上层结构的凹陷。这种凹陷增加了记录介质和软磁材料之间的距离，因此降低了记录介质和磁头之间的信息传送。为防止凹陷，从DE-A43 23 115公知的磁头具备有耐磨层。
用于已知磁头中的Cr2O3层提供了合理的抗耐磨和磨蚀。然而，由于在顶面上层的存在，意味着在磁头工作期间，在记录介质和顶面之间有一距离。这样就在将信息写入记录介质和/或从记录介质读出信息时，就会发生信号损失的缺点。在例如数据记录的应用中，仅仅小的信号提供还是可允许的，并且较厚的耐磨层就不合适了。
本发明的目的是提供在本文开始中典型描述的方法，用该方法就能获得具有优秀的耐磨薄层的磁头。
按照本发明的方法，其特征是具有最大厚度60nm的耐磨层形成非磁性层，在此之后移向所说层的离子束射到耐磨层，同时离子注入耐磨层，直到注入剂量达到1010离子/平方厘米和1014/平方厘米之间为止。
包含主要的Cr2O3、四角晶系或立方稳定ZrO2、HfO2、CNx，其中0.25≤x≤1.5或WCy，其中0.5≤y≤1.5最好是在接触面上形成为耐磨层。注入之后，这些材料就产生具有优秀的耐磨层。所说的锆氧化物最好是掺有钆、铈、钙或钛杂质。所说材料最好是用溅射，因为在该掺杂方法中，温度保持是较低的。当形成Cr2O3层时，铬靶最好用于附加氧的溅射。这种工艺很容易用到生产环境中。例如，在由稀有气体如氩气充满的空间中的RF溅射就能完成溅射，而不会加热磁头也没有偏置场。为改进对空间各种材料的顶面上Cr2O3的粘附，最好是在主要包含Cr2O3层形成之前，在顶面上形成主要是Cr的薄层。两个层都可以以相同溅射设备来形成，同时在溅射时，直到主要包含Cr的层形成之后，不加入氧。已发现后者的层不需要厚于10nm。
当使用本发明的方法时，由顶面处在射入离子范围的正好里面，当中或刚好外面来选择注入能量。在此注入量应理解指的是在它们到达耐磨层之前，立即注入离子的能量。注入能量的大小依赖于如厚度和层的成分以及注入离子的质量多种因素。已经发现如氩、氦、氖的稀有气体离子非常适合作为注入离子，因为这些离子是化学惰性气体，因此不能化学地改变耐磨层。此外，还发现使用已知的离子注入设备就能相当简单的形成合适的这种离子束。
由实验发现注入剂量在1010离子/平方厘米和1014离子/平方厘米之间改进耐磨层的耐磨性。在这种以简单方式和短时间内获得的剂量上，耐磨层的材料已经经受适当的扰动，而扰动使得层具有对例如由信息介质沿耐磨层运动引起的磨损的抗耐性。在低于上述的剂量时，提供的扰动太小以致不能有效地增强耐磨性。在高于上述剂量时，耐磨层的材料以对磨损变得更敏感的方式出现了损伤。
用本发明措施获得的改进的抗磨损性提供了在顶面上使用薄或非常薄层的可能性。还发现离子的附加效应是耐磨层对顶面的粘附性的改进是由于在耐磨层和顶面之间的界面上发生小的变化结果。
按照本发明的方法的实施例，其特征在于离子是在至少10KeV和至多200KeV的注入能量上注入的。如耐磨层是较薄的，则需要的能量就较低。这意味着在层厚度为10nm时，要求最小10KeV的注入能量，在增加到200KeV的更多能量时，是用于较厚层的需要。在10KeV和200KeV范围之外的能量大是不合适的。
本发明其它的目的在于提供由本发明方法获得的磁头。
按照本发明的磁头，其特征在于非磁性层是具有最小厚度为10nm和最大厚度为60nm的耐磨层，该层具有剂量在1010离子/平方厘米和1014离/平方厘米之间的注入离子。根据本发明的磁头的优点是特殊的，是小的厚度层和耐磨层的优秀抗磨损性的组合。一方面，由于耐磨层的存在，因此信号损失是最小的，而另一方面，保证了层的长寿命。
应该注意，注入剂量能够用已知的，例如卢瑟福(Rutherford)反向散射光(频)谱测定法(RBS)或第二离子质谱测定法(SIMS)的测量方法来确定。
非磁性耐磨层最好是包含在其中注入稀有气体离子的Cr2O3材料，掺杂的ZrO2、HfO2、CNx其中0.25≤x≤1.5和WCy，其中0.5≤y≤1.5的其中之一。当使用Cr2O3时，主要为Cr的层优选地出现在主要为Cr2O3的层和顶面之间。
应该注意，从JP-A3-93017已知的没有耐磨层覆盖的磁头，其中在磁极的滑动面中注入离子，以便改进用来制造所说极的软磁材料的抗磨蚀性。与已知磁头对比，按照本发明的磁头具有由耐磨层形成的接触面，而用于改进耐磨性的离子是注入在非磁性材料中。
还应该注意，从JP-A-4-17116已知提供例如具有防止磨蚀的保护层的磁盘或磁带的磁介质。保护层是通过把N、He、Ne、Ar、Au或Ti离子射到碳层或SiO2层获得的，是用了长时间在5.1016离子/平方厘米和1.1017离子/平方厘米之间的剂量获得的。要求的能量是在100KeV和500KeV之间。上面已知的数量不适合达到本发明的前面所述的目的。
参考以后描述的实施例的说明，本发明的这些或其主要方面将变得显而易见。
图1是根据本发明的磁头实施例中转换间隙的截面图，
图2是图1中所示磁头的透视图，
图3是在另一生产状态中磁头的透视图，其中磁头还不具有耐磨层，和
图4是在第二生产状态中磁头的透视图，其中注入离子。
在图1和2中所示的，根据本发明的薄膜磁头，包括基片1，在该非磁性材料的例子中，例如是AlO3/TiC，在其上有由磁性层组成的层结构2，还提供有电气层和绝缘层。层结构2由非磁性材料，例如Al2O3/TiC的计数块3保护。磁头具有顶面5，在其中有11个转换间隙终端。11个转换间隙的9个间隙S1一组和两个间隙S11的一组分别从记录载体7读数字形式的信息和模拟形式的信息，该记录载体7是沿磁头在x方向运动。用于数字的间隙S1通常具有间隙长度小于用于模拟的间隙S11。换句话说，能够用同一个间隙读模拟和数字信息来选择间隙长度。当然，磁头也可以具有大于或小于所说11个间隙，或者一个转换间隙。
按照本发明的磁头具有提供在基片1上的绝缘层9，同时在该实施例中电导体C延伸直到提供在该绝缘层上的转换间隙。磁头还包括称为MR元件的11个磁组元件E，MR元件包括例如NiFe层，在其上有一个或多个例如提供的Au等电位条。每个MR元件E具有一对连接在连接面的连接路径。应该注意，MR元件具有等电位条是从本身和尤其是在US-A,4,052,748中描述已知的。所说电导体C用于激励MR元件E并且每个MR元件E都有连接在连接面内的连接路径。
磁头还包括例如NiFe或AlFeSi的11对的软磁材料的导流件，每一对具有空间分开的第一或前导流19a和第二或后导流19b。每个前导流19a延伸到顶面5、用于与磁记录载体7的协作。在本实施例中的MR元件E是在基片1和导流件之间，每个MR元件在第一和第二导流19a和19b之间构成一个桥。在给出的结构和给定的使用中，省略后导流是可能的。从非磁性基片开始和提供附加的导流也是可能的。此外，当然磁头可包括小于或大于所说MR元件的数目和或所说的导流对数。
电导体、MR元件和导流件由例如氧化物或聚合物的电和磁绝缘材料的多绝缘层彼此之间电气绝缘。在图1中由标号21和23表示绝缘层。例如以粘附层形式的另一个绝缘层25处在一方面是导流19a和19b和另一面是计数块3之间。
顶面5具有形成接触面33的耐磨层31，用于带形记录载体7的协作。在本实施例中，耐磨层31是非磁性而且具有30nm的电绝缘厚度。层31特别用于结构2的磨损保护。当然，层31在基片1和计数块3上也是很有效的。
参考图3和4将描述在顶面上形成耐磨层31的方法。例如通过研磨和/或磨光把基片1、层结构2和计数块3的部件已装备有顶面5之后，部件就放置在包含铬靶的已知溅射设备中。用溅射方法在顶面5上就形成薄的，主要包含Cr的层，同时该层大约5nm的厚度。接下来，主要的Cr2O3形成包含Cr2O3的层31a借助于例如在10毫乇Ar和1毫乇O2时RF二极管溅射的反作用RF溅射形成在Cr的形成的层上。在氩离子35束射入层31a之后，获得的中间产品接着置入已知的离子注入设备中，在设备中氩离子注入层31a以形成耐磨层31。在本例中，注入能量大约是50KeV，是按顶面5位于氩离子的范围内的正好在前，在中或正好在后的区域来选择。注入是连续的，直到注入剂量达到大约1013离子/平方厘米为止。由注入在层31a中给一个扰动，扰动是自然的，以致它阻碍在层中开始裂缝(位错)的延伸。此外，在顶面上的混合效应可产生耐磨层31粘附到顶面的改进，对层31的耐磨性是个贡献。
应当注意，本发明不限于所示的实施例。例如，根据本发明的磁头包括除MR元件之外的一个或多个代替的电感性元件。虽然这很少有兴趣，但是在本发明的方法中，用Cr2O3靶溅射以形成包含Cr2O3的主要层也是可能的。当然，从材料ZrO2(稳定)、HfO2、CNx其中0.25≤x≤1.5和WCy其中0.5≤y≤1.5中之一代替主要包含Cr2O3的层来形成耐磨层还是在本发明的范围内。耐磨层的厚度大小、注入剂量和给出的注入能量，当然，在本文的别处将给予考虑。