JP2000090417A - 薄膜磁気ヘッド - Google Patents

薄膜磁気ヘッド

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JP2000090417A
JP2000090417A JP10262065A JP26206598A JP2000090417A JP 2000090417 A JP2000090417 A JP 2000090417A JP 10262065 A JP10262065 A JP 10262065A JP 26206598 A JP26206598 A JP 26206598A JP 2000090417 A JP2000090417 A JP 2000090417A
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JP
Japan
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film
gap
magnetic head
thin
shield layer
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JP10262065A
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English (en)
Inventor
Shigeru Shoji
茂 庄司
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Yamaha Corp
Original Assignee
Yamaha Corp
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 磁気抵抗効果素子の放熱性を向上して、同素
子の出力特性を良好とすること。 【解決手段】 基板10上に絶縁膜である下地膜11、
軟磁性膜である下シールド層12、絶縁膜である再生下
ギャップ13、磁気抵抗効果素子17a、絶縁膜である
再生上ギャップ18、及び軟磁性膜である上シールド層
19を積層してなる薄膜磁気ヘッドにおいて、下地膜1
1、再生下ギャップ13、及び再生上ギャップ18を熱
伝導性の良好な窒化アルミニウム膜により形成した。こ
れにより、素子17aの発生する熱を効率よく放熱でき
るので、出力特性の優れた磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッド
を得ることが可能となった。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、発熱による出力特
性の変化が小さい薄膜磁気ヘッドに関する。
【0002】
【従来の技術】従来より、高密度情報の記録及び再生に
図1に斜視図が示された磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドが
用いられている。この磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドは、
基板10、アルミナ(Al23)からなる絶縁膜である
下地膜11、軟磁性膜である下シールド層12、アルミ
ナからなる絶縁膜である再生下ギャップ13、バイアス
磁石膜14a,14bと電気導電膜15a,15bとか
らなる一対のリード16a,16b、及びMR素子17
aを積層している。また、MR素子17a、リード16
a,16b、及びその周囲に露出している再生下ギャッ
プ13の上には、同じくアルミナからなる絶縁性の再生
上ギャップ18が成膜され、再生上ギャップ18の上に
は軟磁性膜の上シールド層19が設けられている。以上
の下シールド層12から上シールド層19までが再生ヘ
ッドを構成するものである。
【0003】上記の再生ヘッドにおいては、記録密度を
向上するためにMR素子17aが微細化されるととも
に、出力を増大するためにMR素子17aに流すセンス
電流が増大される傾向にある。このため、MR素子17
a中の電流密度が増大してMR素子17aの発熱量が大
きくなり、発熱により感度が低下する(同一磁化変化に
対する抵抗変化量が低下する)という問題が生じてい
る。そこで、従来は、再生下ギャップ13及び再生上ギ
ャップ18を熱伝導度の高い材料にて形成し、MR素子
17aの発生する熱を上下のシールド層に伝達して放熱
性を向上することにより、上記問題に対処してきた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、磁気ヘ
ッド全体の小型化に伴ってシールド層が小型化・薄膜化
すると同シールド層の熱容量が減少し、同シールド層自
体が数度から数十度まで上昇することが判明した。これ
は、従来の対策ではMR素子17aの温度上昇を十分に
抑制できないことを意味する。
【0005】また、下シールド層12が移動中の磁気情
報記録媒体(メディア)と接触すると、摩擦熱が発生し
て下シールド層12全体が高温となるが、下シールド層
12の熱は下地膜11の存在により基板10には十分伝
達されない。このため、MR素子17aが高温となり、
同MR素子17aが熱的安定状態(一定のセンス電流に
より所定の温度にて安定している状態)に戻るまでに長
時間を要するため、この間において磁気情報の検出が遅
くなる等の問題も生じている。
【0006】
【発明の概要】本発明は、上記問題に対処するためにな
したものであって、その第1の特徴は、基板上に絶縁膜
である下地膜、軟磁性膜である下シールド層、絶縁膜で
ある再生下ギャップ、磁気抵抗効果素子(MR素子、G
MR素子等の磁気抵抗効果を有する素子)、絶縁膜であ
る再生上ギャップ、及び軟磁性膜である上シールド層を
積層してなる薄膜磁気ヘッドにおいて、前記下地膜を窒
化アルミニウムにより形成したことにある。
【0007】この特徴によれば、下地膜をアルミナ(A
23)に比して熱伝導度の高い絶縁体である窒化アル
ミニウムにより形成しため、下シールド層の熱が基板に
効率良く伝達されて下シールド層の温度上昇が抑制さ
れ、結果として出力特性の優れた薄膜磁気ヘッドを得る
ことができる。
【0008】本発明の第2の特徴は、上記第1の特徴を
有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記再生下ギャップ及
び前記再生上ギャップの少なくとも一方を窒化アルミニ
ウムにより形成したことにある。
【0009】この特徴によれば、磁気抵抗効果素子に接
する再生下ギャップ又は前記再生上ギャップを、従来の
アルミナに比べて熱伝導度の高い窒化アルミニウムによ
り形成したので、磁気抵抗効果素子の発生する熱をより
効率良く下シールド層又は上シールド層に伝達すること
ができ、結果として出力特性の優れた薄膜磁気ヘッドを
得ることができる。
【0010】尚、上記第1又は第2の特徴を有する薄膜
磁気ヘッドにおいて、前記下地膜の膜厚は1μmから3
0μmまでの範囲内とすることが望ましい。下地膜の膜
厚をこの範囲とすることにより、絶縁膜としての電気絶
縁性が不足することなく、且つ、その後の加工工程など
で割れが生じ難い下地膜を得ることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の磁気抵抗効果薄膜磁気ヘ
ッドの一実施形態は、外観上は従来の磁気抵抗効果薄膜
磁気ヘッドと変るところはなく、その斜視図が図1に示
されている。この磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドにおいて
は、アルチック(Al23−TiC)等のセラミック材
料で構成されたウエハであって後にカットされてスライ
ダを構成するスライダ基板10上に、従来のアルミナ
(Al23)に代え、非磁性の絶縁膜である窒化アルミ
ニウム(AlN)膜を下地膜11として形成した。
【0012】下地膜11の上には、パーマロイ等の軟磁
性膜である下シールド層12を積層し、下シールド層1
2の上には、従来のアルミナに代え、非磁性の絶縁膜で
ある窒化アルミニウム膜からなる再生下ギャップ13を
形成した。
【0013】再生下ギャップ13の上には、CoCrP
t等からなる左右一対のバイアス磁石膜14a,14b
及びW,Ta,Nb等からなる電気導電膜15a,15
bを形成した。このバイアス磁石膜14a,14b及び
電気導電膜15a,15bは、一対のリード16a,1
6bを構成している。
【0014】MR素子17aは、CoZrM(Nb,M
o等)の軟磁性膜であるSAL、Ti等からなるスペー
サ、及びNiFe等からなるMR膜からなる積層体であ
り、一対のリード16a,16bが作る台形状の溝の傾
斜面および同台形状の溝の底面部分に露出している再生
下ギャップ13の上面に成膜されている。
【0015】MR素子17a、リード16a,16b、
及びその周囲に露出している再生下ギャップ13の上に
は再生下ギャップ13と同様に窒化アルミニウムの絶縁
膜からなる再生上ギャップ18を成膜し、再生上ギャッ
プ18の上にはNiFe等の軟磁性体からなる上シール
ド層(上シールド兼下コア)19を形成した。以上に説
明した下シールド層12(又は基板10)から上シール
ド層19までが再生ヘッドを構成するものである。
【0016】上シールド層19の上面であってMR素子
17aの直上方向には、書込み下ポールと呼ばれる断面
が矩形の突起部20を設けた。書込み下ポール20の上
には、アルミナ等の絶縁膜からなる書込みギャップ21
及びニッケル−鉄合金(パーマロイ)等の高透磁率材料
からなる書込み上ポール22を形成し、同書込み上ポー
ル22の上には上コア23を形成した。また、上コア2
3と上シールド層19間には絶縁層24に埋設されたコ
イル25を貫通させた。以上に説明した上シールド層1
9から上コア23までが、記録用ヘッドを構成するもの
である。
【0017】次に、上記磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドの
製造工程について図2から図7を用いて説明する。 (1)先ず、図2(A)に示すように、基板(アルチッ
ク(Al23−TiC)等)10上に絶縁性のある窒化
アルミニウム(AlN)により下地膜11を成膜する。
このとき、下地膜11の膜厚は1μmから30μmまで
の範囲内とする。この下地膜11の上に下シールド層
(パーマロイ等の軟磁性膜)12を堆積した後、再生下
ギャップ13をなす絶縁膜を窒化アルミニウムにより形
成する。尚、上記の下地膜11及び再生下ギャップ13
の窒化アルミニウム膜は窒素ガス及びアルゴンガスを反
応性ガスとし、アルミニウムをターゲットとした反応性
スパッタリングにより形成する。
【0018】(2)次に、図2(B)に示すように、再
生下ギャップ13の上面にCoCrPt等のバイアス磁
石膜14とW,Ta,Nb等の電気導電膜15をスパッ
タ、蒸着あるいは電気メッキにより積層してリード16
を形成する。 (3)次に、図2(C)に示すように、電気導電膜15
の上面にレジストを塗布した後、MR素子17aが形成
される部分の上方に位置する部分を除去(レジストカッ
ト)して、一対のレジストRa,Rbを形成する。その
後、一対のレジストRa,Rbの対向面の上部角部を溶
融(レジストフロー)によりなだらかな形状とする。こ
れにより、レジストRa,Rbの対向面は電気導電膜1
5の上面に対して傾斜する。尚、一対のレジストRa,
Rb間の空間を溝部Mと称する。
【0019】(4)続いて、図3(A)に示すように、
全面(上面)にイオンミリングを行い、一対のリード1
6a,16bを形成する。尚、イオンミリング工程で
は、レジストRa,Rb、電気導電膜15及びバイアス
磁石膜14を一括してエッチングするため、溝部Mを挟
んで対向するリード16a,16bの対向面は傾斜面と
なり、溝部Mが逆台形形状となる。 (5)次いで、図3(B)に示すように、CoZrM
(Nb,Mo)等の軟磁性膜であるSAL、Ti等から
なるスペーサ、及びニッケル−鉄合金等からなるMR膜
を溝部Mを含む全面に対して積層してMR素子層17を
形成する。
【0020】(6)この後、図3(C)に示すように、
MR素子層17上にレジストRcを塗布する。このと
き、レジストRcの形状を、形成すべきMR素子17a
のパターンに合致させておく。具体的には、レジストR
cの左右両端部を傾斜面の途中でカットしておく。 (7)次に、図4(A)に示すように、前記レジストR
cをマスクとしたイオンミリングによりMR素子層17
の不要部分を除去して、MR素子17aを形成する。こ
の結果、MR素子17aは略矩形であって、その左右両
端部がリード16a,16bの傾斜面の途中でカットさ
れた状態となる。
【0021】(8)続いて、図4(B)に示すように、
MR素子17a、左右のリード16a,16b、及びそ
の周囲に露出している再生下ギャップ13の上に窒化ア
ルミニウムからなる絶縁膜を再生下ギャップ13と同様
なスパッタ法にて堆積させることにより、再生上ギャッ
プ18を形成する。 (9)次に、図4(C)に示すように、再生上ギャップ
18の上に軟磁性膜(ニッケル−鉄合金等の81パーマ
ロイ等)を堆積して下地メッキ層19aを形成する。
【0022】(10)この後、図5(A)に示すよう
に、下地メッキ層19aと同等のニッケル−鉄合金等の
軟磁性膜を電気メッキ等により所定の厚さに堆積して上
シールド層(上シールド兼下コア)19を形成する。 (11)次いで、図5(B)に示すように、上シールド
層19の上面を研磨して、上シールド層19の上面を平
坦化する。 (12)続いて、図5(C)に示すように、上シールド
層19の上にアルミナ等からなる絶縁膜をスパッタ等で
堆積して書込みギャップ21を形成する。
【0023】(13)次いで、図6(A)に示すよう
に、書込みギャップ21の上面であって、MR素子17
aの直上位置にニッケル−鉄合金(81パーマロイ)等
の高透磁率材料からなる書込み上ポール22を形成す
る。 (14)次に、上方からアルゴンイオンを照射するイオ
ンミリングを行い、図6(B)に示すように書込み下ポ
ール20を形成する。即ち、このイオンミリング時には
書込み上ポール22がマスクとなるため、書込み上ポー
ル22の直下部の上シールド層19が残されて書込み下
ポール20となり、上シールド層19の他の部分は削ら
れる。
【0024】(15)続いて、図7(A)に示すよう
に、全面にアルミナ等からなる絶縁膜27をスパッタ等
で堆積させて、書込み上ポール22を埋設する。 (16)次に、図7(B)に示すように、堆積された絶
縁膜27を書込み上ポール22の先端部の上面まで研磨
して、絶縁膜27の上面を平坦化する。これにより、書
込み上ポール22の周囲は絶縁膜27で包囲される。 (17)その後、図1に示すように、絶縁膜27の上に
絶縁層24及びコイル25を順次形成した後、絶縁層2
4及びコイル25を跨ぐようにして上コア23をメッキ
により形成する。最後に保護膜(図示省略)を被せて、
シールド型磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドを作製する。
【0025】次に、上記下地膜11の膜厚をどの程度に
すべきかについて図8及び図9を参酌しつつ説明する。
図8は、下地膜11の膜厚に対する下シールド層12と
基板(アルチック)10間の耐圧(耐電圧)をグラフ化
したものである。図8から明らかなように、下地膜11
の膜厚が1μmより小さいと耐圧が略5V以下となり、
下地膜11が絶縁膜としての機能を十分に達成できな
い。従って、下地膜11の膜厚は1μm以上することが
望ましい。
【0026】図9は、下地膜11の膜厚に対する同下地
膜11の膜応力をグラフ化したものである。図9から明
らかなように、下地膜11が30μmより大きくなると
膜応力も3×1010dyn/cm2より大きくなり、後
の加工工程で割れが生じやすくなる。従って、下地膜1
1の膜厚は30μm以下とすることが望ましい。
【0027】以上説明したように、本実施形態の磁気抵
抗効果薄膜磁気ヘッドにおいては、下地膜11、再生下
ギャップ13及び再生上ギャップ18を従来のアルミナ
(Al23)よりも熱伝導度の大きい窒化アルミニウム
(AlN)により形成した。従って、下地膜11により
下シールド層12の熱が基板10に効率良く伝達されて
放熱が促進され、下シールド層12の温度上昇が抑制さ
れる。このため、MR素子17aの温度上昇が抑制さ
れ、結果として出力特性の優れた薄膜磁気ヘッドを得る
ことができた。また、再生下ギャップ13及び前記再生
上ギャップ18も窒化アルミニウムから形成されている
ために熱伝導度が大きいので、磁気抵抗効果素子17a
の発生する熱を効率良く下シールド層12又は上シール
ド層19に伝達することができ、出力特性の一層優れた
薄膜磁気ヘッドを得ることができた。
【0028】尚、再生下ギャップ13又は再生上ギャッ
プ18の何れか一方のみを窒化アルミニウムにて形成
し、他方を従来のアルミナにより形成してもよい。即
ち、例えば、下シールド層12への熱伝達を考慮して再
生下ギャップ13を窒化アルミニウムにて形成し、絶縁
性を重視して再生上ギャップ18をアルミナにて形成し
てもよい。また、本発明は再生ヘッド及び記録ヘッドを
有する薄膜磁気ヘッドだけでなく、再生ヘッドのみを有
する薄膜磁気ヘッドにも適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明に係る磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッドの
実施形態の斜視図である。
【図2】 図1に示した磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッド製
造工程を示す図である。
【図3】 図2に続く磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッド製造
工程を示す図である。
【図4】 図3に続く磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッド製造
工程を示す図である。
【図5】 図4に続く磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッド製造
工程を示す図である。
【図6】 図5に続く磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッド製造
工程を示す図である。
【図7】 図6に続く磁気抵抗効果薄膜磁気ヘッド製造
工程を示す図である。
【図8】 下地膜の膜厚に対する下シールド層と基板間
の耐圧をグラフ化したものである。
【図9】 下地膜の膜厚に対する下地膜の膜応力をグラ
フ化したものである。
【符号の説明】
10…基板、11…下地膜(AlN膜)、12…下シー
ルド層、13…再生下ギャップ(AlN膜)、17a…
MR素子、18…再生上ギャップ(AlN膜)、19…
上シールド兼下コア(上シールド層)、20…書込み下
ポール、21…書込みギャップ、22…書込み上ポー
ル、23…上コア、25…コイル。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】基板上に絶縁膜である下地膜、軟磁性膜で
    ある下シールド層、絶縁膜である再生下ギャップ、磁気
    抵抗効果素子、絶縁膜である再生上ギャップ、及び軟磁
    性膜である上シールド層を積層してなる薄膜磁気ヘッド
    において、 前記下地膜を窒化アルミニウムにより形成したことを特
    徴とする薄膜磁気ヘッド。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の薄膜磁気ヘッドにおい
    て、 前記再生下ギャップ及び前記再生上ギャップの少なくと
    も一方を窒化アルミニウムにより形成したことを特徴と
    する薄膜磁気ヘッド。
  3. 【請求項3】請求項1又は請求項2に記載の薄膜磁気ヘ
    ッドにおいて、 前記下地膜の膜厚を1μmから30μmまでの範囲内と
    した薄膜磁気ヘッド。
JP10262065A 1998-09-16 1998-09-16 薄膜磁気ヘッド Withdrawn JP2000090417A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6995957B2 (en) 2003-03-18 2006-02-07 Hitachi Global Storage Technologies Netherland B.V. Magnetoresistive sensor having a high resistance soft magnetic layer between sensor stack and shield
US7379275B2 (en) 2003-06-27 2008-05-27 Sony Corporation Magneto-resistive head having a thermally conductive layer

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