DE2833249C2 - Verfahren zur Herstellung eines lamellierten Dünnschicht-Magnetkopfes mit mehreren Schichten aus abwechelnd magnetischem und unmagnetischem Material - Google Patents

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verahren zur Herstellung eine.- lamellierten Dünnschicht-Magnetkopfes nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1.

Aus dem Stand der Technik, so zum Beispiel aus »IEEE Transactions on Magnetics«, Bd. MAG 9 (1973), Seiten 322 bis 326, insbesondere F i g. 1, ist ein Mangnetkopf bekannt, dessen Schenkel aus in sich unterteilten Schichten aus Permalloy aufgebaut sind. Die zu dem Magnetkopf gehörige Wicklung besteht dort aus nur einer Windung eines Kupfer-Leiters, der mit Hilfe aufgedampften Siliziumoxids isoliert ist Der Magnetkopf ist auf einem Glassubstrat aufgebaut und es können mehrere solche Köpfe zu einem Mehrfach-Dünnschicht-Magnetkopf integriert sein. Bekannt ist die Herstellung solcher Magnetkopfe m.ttels Aufdampfen durch eine Maske hindurch Gder mittels der Abhebetechnik. Es können für einen Schenkt, des Magnetkopfes bis zu sechzig Schichten mit einer Gesamtdicke von 5 μπι vorgesehen sein. Für die Herstellung eines solchen Magnetkopfes ist auf einwandfreie Deckung während der Einzelschichten untereinander zu achten. Für die Realisierung des erforderlichen Magnetspaltes im Kopf ist eine Siliziumdioxidschicht bestimmter Dicke vorgesehen. Diese Dicke bestimmt die Spalilänge in Bandlaufrichtung.

Dünnschicht-Magnetköpfe der oben beschriebenen Art besitzen den entscheidenden Nachteil, daß sich den Lese- und Schreibsignalen aufgrund des dynamischen Verhaltens der sich in den Schenkel bildenden Bereiche gleicher Magnetisierung (Domänen), statistisch auftretende Störsignale überlagern. Diese Störsignale sind eine Folge der sprunghaften Verschiebung von Domänenwänden (Barkhausen-Sprünge) in äußeren, zeitlich sich ändernden Magnetfeldern, wie sie zum Beispiel durch das Vorbeiführen des Magnetbandes am Magnetkopf in dessen Schenkeln erzeugt werden. Zur Unterdrückung dieses sogenannten Barkhausen-Rauschens ist es deshalb notwendig, die Domänenaufspaltung in den Schenkeln zu verhindern. Dies ist unter anderem dadurch möglich, daß man diese Schenkel aus abwechselnd magnetischen und unmagnetischen Schichten aufbaut, wobei aufeinanderfolgende magnetische Schichten jeweils entgegengesetzte Magnetisierungsrichtungen aufweisen (siehe zum Beispiel Electronics, März 1977, Seiten 97 bis 103).

In einem solchen vielschichtigen Sandwich-Aufbau, bei dem die leichte Achse der Magnetisierung der magnetischen Schicht und das magnetisierende Feld des Schreibstromes in der Schichtebene liegen und jedoch in dieser Schichtebene senkrecht aufeinanderstellen, bilden bei fehlendem Signalstrom in der Wicklung des Magnetkopfes die durch die jeweilige unmagnetische Schicht voneinander getrennten, jeweils benachbarten magnetischen Schichten magnetisch geschlossene Kreise mit in Schichtebene antiparallel liegender Magnetisierung (in der leichten Richtung). Eine von Schicht zu Schicht ansonsten willkürliche Domänenaufspaltung ist damit vermieden.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, ein mögliehst einfaches und kostengünstiges Herstellungsverfahren für lamellierte Dünnschicht-Magnetköpfe nach dem Oberbegriff des Patentanspruches ί anzugeben. Das wird erfindungsgemäß durch eine Ausgestaltung des Verfahrens nach dem Kennzeichen des Patentanis Spruchs 1 erreicht

Entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung eines lamellierten Dünnschicht-Magnetkopfes werden die Schichten aus Nickel-Eisen bzw. Nikkei-Kobalt und aus Nickel-Phosphor abwechselnd galvanisch aufeinander abgeschieden. Für die zwischen den magnetischen Schichten liegenden unmagnetischen Schichten können im Grunde genommen jegliche galvanisch abscheidbaren nicht-magnetischen Metalle verwendet werden, so zum Beispiel auch Kupfer oder Gold.

Von Vorteil ist es jedoch, zum Beispiel das Nickel-Phosphor im Zusammenhang mit Nickel-Eisen oder Nickel-Kobalt als magnetischem Material der anderen Schichtart zu verwenden, weil für die Materialien dieser beiden Schichtarten ähnlich aufgebaute galvanische Bader verwendet werden können. So wird für die Nickel-Phosphor-Schicht ein zur galvanischen Vernickelung übliches Bad verwendet, dem etwa 33 g Phosphor pro 1 Badflüssigkeit in Form von Natriumhypohphosphit zugeführt wird. Für das Bad des magnetischen Schichtmaterials wird ebenfalls ein an sich übliches Nickelbad verwendet, dem eine etwa 2 bis 8 g Eisensulfamat pro 1 Badflüssigkeit zugefügt wird. Zwischen den Verfahrensschritten der galvanischen Herstellung der einzelnen Schichten aus jeweils voneinander verschiedenem Material wird an sich ein Waschprozeb eingefügt. An diesem Waschprozeß sind hier aber keine wie sonst üblich hohe Anforderungen zu stellen, denn ein geringfügiges Einschleppen von Phosphor in das Nickel-Eisen-Bad oder von Eisen in das Nickel-Phosphor-Bad hat keine gravierenden Folgen.

Das galvanische Beschichten definiert abgegrenzter Flächenbereiche erfolgt unter Anwendung an sich bekannter fotolithografischer Verfahren, bei denen in einer Fotolackschicht em Fensterbereich oder für Mehriach-Magnetköpfe entsprechend mehrere Fensterbereiche freigelegt werden. Innerhalb dieser Fensterbereiche erfolgt die galvanische Abscheidung wie oben beschriebener sukzessive aufeinanderfolgender magnetischer und unmagnetischer Schichten.

Zur Durchführung galvanischer Abscheidung von Nickel-Eisen- und von Nickel-Phosphor-Schichten sei unter anderem auf die DB-PS 23 04 685 und die DF.-OS 25 12 115 verwiesen.

Bei der zu erwartenden Massenproduktion von Iamellierten Dünnschicht-Magnetköpfen im Zusammenhang mit Magnetplattenspeichern kommt einem einfachen und kostengünstigen Verfahren zu deren Herstellung besondere wirtschaftliche Bedeutung zu. Diesen Forderungen trägt das erfindungsgemäße Verfahren nach Anspruch 1 unter anderem dadurch Rechnung, daß nur ein einziger fotolithografischer Prozeß anzuwenden ist, daß das galvanische Aufbringen der magnetischen und unmagnctischcn Schichten hohe Abscheidungsra-

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ten ermöglicht, und daß während des Verfahrens nur kurze Waschprozesse notwendig sind. Die erfindungsgemäße Vorgehensweise ermöglicht damit eine schnelle und kostengünstige Herstellung von feinstrukturierten Dünnschicht-Magnetköpfen.

Weitere Erläuterungen der Erfindung gehen aus der nachfolgenden Figurenbeschreibung hervor.

F i g. 1 zeigt im Ausschnitt den schematischen Aufbau eines an sich bekannten lamellierten Dünnschicht-Magnetkopfes und

F i g. 2 zeigt eine Darstellung, aus der nähere Einzelheiten zum erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren eines Magnetkopfes nach F; g. 1 hervorgehen.

Der in F i g. 1 mit 1 bezeichnete Magnetkopf besteht aus einem Substratkörper 2, zum Beispiel aus Glas auf dem sich ein erster lamellierter Schenkel 3 eines Dünnschicht-Magnetkopfes befindet. Die dargestellte Schichtfolge besteht aus abwechselnd Nickel-Eisen als magnetischer Schicht und Nickel-Phosphor als unmagnetischer Schicht. Vorzugsweise ist eine geradzahlige Anzahl von Nickel-Eisen-Schichten vorgesehen, die jeweils paarweise den die Doinaneriaufspaltung verhindernden Rückschluß jeweils einer magnetischen fjjhicht über die unmagnetische Schicht hinweg zur nächstbenachbarten magnetischen Schicht bilden. Mit 4 ist ein eine Stromwindung bildender, vorzugsweise galvanisch aufgebrachter Gold-Leiter bezeichnet, der über den mit 3 bezeichneten Schenkel des Magnetkopfes hinweggeht. Über diesen Schenkel 3 und den Gold-Leiter 4 hinweg erstreckt sich ein zweiter Schenkel des Dünnschicht-Magnetkopfes mit einer dem Schenkel 3 entsprechenden Lamellierung. Den Schreibspalt 6 bildet eine zwischen den Schenkeln 3 und 5 befindliche Schicht aus Siliziumdioxid.

Für die einzelnen Schichten der Schenkel 3 und 5 werden für das magnetische Materia! Schächtdicken von 100 bis 1000 nm bevorzugt. Für das nichtmagnetische Material werden Schichtdicken von 50 bis 200 nm als vorteilhaft vorgeschlagen. Die Dicke der den Schreibspalt bildenden Siliziumdioxidschicht beträgt vorzugsweise 0,5 bis 1 μΐη.

Auf der zu der Schicht 6 — bezogen auf den Leiter 4 — gegenüberliegenden Seite des Magnetkopfes können die jeweils äußersten Schichten der Schenkel 3 und 5 unmittelbar aufeinanderliegen oder durch eine Schicht wie die Schicht 6 voneinander getrennt sein. Dort können also die Reihenfolgen der Schenkel 5 und 5 zusammengenommen kontinuierlich ausgebildet sein.

F i g. 2 zeigt eine Darstellung mit dem Substratkörper 2 und den magnetischen Schichten 11 aus z. B. Nickel-Eisen und den unmagnetiscnen Schichten 12 aus z. B. Nickel-Phosphor. Mit 13 ist eine auf dem Substrat 2 angebrachte elektrische Kontaktschicht aus z. B. NiU-kel-Eisen bezeichnet. Mit 14 ist derjenige Anteil der bereits erwähnten Fotolackschicht bezeichnet, in der sich zur Durchführung des galvanischen Abscheideverfahrens dasjenige Fenster befindet, in dem in der Darstellung der Fi g. 2 die aufeinanderliegenden Schichten 11 und 12 vorhanden sind. Mit 15 ist ein Etektrodenanschluß an die Schicht 13, mit 16 eine den galvanischen Strom liefernde Stromquelle und mit 17 eine Badeiektrode bezeichnet. Die mit Ausnahme der Stromquelle 16 in Fig. 2 dargestellte Anordnung befindet sich bei Durchführung des Galvanikprozesses in einem mit der Galvanikflüssigkeit gefüllten Behälter.

Nach dem beschriebenen Herstellungsverfahren lassen sich Magnetköpfe realisieren, die Spurbreiten W von nur 30 bis 100 μίτι aufzeichnen können.

Für die Gesamtdicke eines Schenkels 3 bzw. 5 ist eine Dicke vorgesehen, die nicht größer als die Eindringtiefe des hochfrequenten Signalfeldes ist.

In der F i g. 2 ist mit den Pfeilen A und B eine Aufteilung der Magnetisierungsrichtungen der magnetischen Schichten angedeutet, wie sie später bei Benutzung eines Dünnschicht-Magnetkopfes vorliegen. Die Magnetisierungen entsprechend den Pfeilen A und Bin aufeinanderfolgenden Schichten sind jeweils antiparallel, so daß sich, wie mit den Pfeilen C verdeutlicht, zwischen benachbarten magnetischen Schichten magnetische Ringschlüsse ausbilden können.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

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Claims (1)

1. Patentanspruch:

   Verfahren zur Herstellung eines lamellierten Dünnschicht-Magnetkopfes mit mehreren Schichten aus abwechselnd magnetischem und unmagnetischem Material, dadurch gekennzeichnet, daß auf einer dünnen leitfähigen Kontaktschicht (13) fotolithografisch ein oder mehrere Fensterbereiche freigelegt werden und daß in die Fensterbereiche sukzessive aufeinanderfolgend in galvanischen Bädern Schichten (11, 12) aus Nickel-Eisen oder Nikkei-Kobalt und aus unmagnetischem Nickel-Phosphor abgeschieden werden.