JP2000149218A - 薄膜磁気ヘッド、並びに、その製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 上部磁極層の構造、並びに、形成工程を工夫
することにより、トリム形成の精度を上げるとともに、
所望のトリム深さが得られるようにし、さらに、ポール
部のコア幅の寸法精度の向上と記録特性の向上との両立
をも図る。 【解決手段】 基板２上に、下部磁極層１１と、ギャッ
プ層１２と、コイル層１４と、該コイル層１４を被覆す
る絶縁層１５と、ポール部１６とヨーク部１７とを有す
る上部磁極層１８とを順次積層形成する工程を含む薄膜
磁気ヘッドの製造方法において、ポール部１６を形成し
た後に該ポール部１６をマスクとしてドライエッチング
することにより下部磁極層１１の上部をトリム形成する
工程を有し、ヨーク部１７の形成は、トリム形成工程の
後に行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、下部磁極層の上部
を上部ポールの幅に揃えてエッチングされたトリムヘッ
ド構造のインダクティブヘッドを有する薄膜磁気ヘッ
ド、並びに、その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】コンピュータのハードディスクに内蔵さ
れる薄膜磁気ヘッドは、近年の面記録密度の飛躍的な向
上に対応するために、再生用の磁気抵抗効果ヘッド（Ｍ
Ｒヘッド）の上に記録用のインダクティブヘッドを一体
的に積層形成してなる磁気抵抗効果−インダクティブ複
合型のものが一般的となっている。

【０００３】かかる複合型ヘッドでは、素子高さを低く
抑える等の目的のため、ＭＲヘッドの上部シールド層
と、インダクティブヘッドの下部磁極層とが、共通の軟
磁性層により構成されている。この共通の軟磁性層（共
通ポール）は、ＭＲヘッドのシールド層としての役割を
果たすために、インダクティブヘッドの上部磁極（上部
ポール）のコア幅（トラック幅）よりも広幅に形成され
ている。

【０００４】しかしながら、近年、面記録密度の一層の
向上を図るために、上部磁極のコア幅は１μｍを下回る
ほどに狭小化されるに至っており、上下磁極間に発生す
る磁束が上部磁極のコア幅方向に漏れることにより生ず
る記録にじみが無視できなくなっている。

【０００５】そこで、最近は、例えば特開平１０−２４
１１２５号公報に開示されているようなトリムヘッド構
造が一般的となっている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】上記トリムヘッド構造
を得るために、従来は、インダクティブヘッドの上部磁
極を形成した後に、該上部磁極をマスクとしてドライエ
ッチングすることにより記録ギャップ層並びに共通ポー
ルの上部を垂直にパターニングしている。

【０００７】従来、共通ポールは、イオンビームミリン
グによりトリミングしている。他の微細加工ドライエッ
チング法として、反応性イオンエッチング法があるが、
反応性イオンエッチング法で一般的なハロゲンガスを用
いた場合、共通ポールを構成する強磁性合金のベースと
なる元素である鉄族遷移金属Ｃｒ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，
及びＮｉは、そのハロゲン化物が例外無く高い融点と沸
点をもち、常温で低い蒸気圧を示すとともに、それらの
蒸発熱が大きいという特徴を有するため、ハロゲンガス
による反応性イオンエッチングでは除去されにくいとい
う性質がある。

【０００８】イオンビームミリング法は、電界で加速さ
れコリメートされたアルゴンイオンなどを基板表面に照
射し、そのスパッタリング作用により、マスクで覆われ
ていない部分を除去する純粋に物理的な方法であるた
め、ある程度のスパッタ−イールドをもつ物質であれば
ほとんど何でもエッチングすることができるが、この方
法によるエッチング形状はスパッタ−イールドの入射角
依存性を反映した形になるので、原理的に高い異方性を
示さない。したがって、共通ポール上面を垂直にトリミ
ングするために、イオンビームに対して基板法線を傾け
ながらミリングを行うことによって、異方的な形状を得
ている。

【０００９】しかし、従来は、ポール部とヨーク部とを
有する上部磁極を形成した後に、ポール部をマスクとし
てイオンビームミリングを行っていたので、基板法線を
傾けたときに、トリミング領域が上部磁極のヨーク部の
影になって、トリミング作業性が悪いとともに、深いト
リミングを行うことができないという問題がある。

【００１０】そこで、本発明は、上部磁極層の構造、並
びに、形成工程を工夫することにより、トリム形成の精
度を上げるとともに、所望のトリム深さが得られるよう
にし、さらに、ポール部のコア幅の寸法精度の向上と記
録特性の向上との両立をも図ることができるようにする
ことを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記目的を達
成するために、次の技術的手段を講じた。

【００１２】即ち、本発明の薄膜磁気ヘッドは、絶縁層
で被覆された薄膜コイルと、該コイルの中心部で接続さ
れる上下磁極層と、記録ギャップを形成するために上下
磁極層間に介在されたギャップ層とを備え、上部磁極層
は、記録ギャップ側の幅狭のポール部とコイル上方にオ
ーバーラップされる幅広のヨーク部とを有し、下部磁極
層の上部が、前記ポール部をマスクとしてドライエッチ
ングすることによりトリム形成されており、前記ヨーク
部が、下部磁極層に形成されたトリム部の上方のポール
部とは分割形成されていることを特徴とするものであ
る。

【００１３】かかる薄膜磁気ヘッドによれば、ポール部
とヨーク部とは分割形成されているものであるため、ポ
ール部とヨーク部とを別工程により形成することがで
き、これらの形成工程の間に、下部磁極層のトリミング
を行うことが可能となる。即ち、ヨーク部が存在しない
状態で、ポール部をマスクとしてイオンミリングを行う
ことにより下部磁極層の上部をトリム形成し得るが、か
かるイオンミリングの際に、基板上に膨出するヨーク部
が存在しないので、基板法線の傾斜の自由度が増し、ト
リミング作業性が向上するため、トリミング精度の良好
なトリムヘッド構造を得ることができ、記録特性の向上
が図られる。

【００１４】なお、下部磁極層のトリム形成に、一酸化
炭素ガスにアンモニアガスをエンハンサとして添加し
て、そのプラズマを用いた反応性イオンエッチングを用
いることにより、現実的な速度でパーマロイなどの磁性
材料をエッチングすることが可能であることが近年報告
されている。本発明によれば、このような反応性イオン
エッチングによるトリム形成を行う場合にも、マイクロ
ローディング効果やマイクロトレンチングなどの低減が
図れることが期待される。

【００１５】さらに、ポール部並びにヨーク部は、それ
ぞれ、レジストをパターニングして得られるフレームを
形成した後、メッキ法或いは真空蒸着法等により形成し
得るが、本発明では、ポール部並びにヨーク部を分割形
成しているので、次の利点も得られる。即ち、ポール部
を形成する際には、フレーム高を比較的低くすることに
より、コア幅１μｍ以下のアスペクト比の高いポール部
を、コア幅寸法精度を確保しつつ形成する一方で、ヨー
ク部を形成する際には、ボリューム、体積を大きくして
良好な記録特性を得るために、比較的高いフレームを用
いることが可能となる。

【００１６】また、分割形成されるポール部とヨーク部
とを、それらの接合部分において上下に重合させれば、
この接合部のボリュームが自然に大きくなる。かかる接
合部における磁束密度が飽和するか否かは、記録特性に
大きな影響を及ぼす。特に、コア幅の狭小化に伴い、よ
り大きな発生磁界強度が要求されているが、本発明によ
れば、上記したように接合部のボリュームが自然に大き
くなり、大きな飽和磁束密度が得られるので、良好な記
録特性が得られるようになる。

【００１７】さらに、ポール部とヨーク部とは、同じ磁
性材料により形成することもできるが、異なる磁性材料
により形成することが好ましい。かかる本発明によれ
ば、ポール部には飽和磁束密度の高い材料を選定し、ヨ
ーク部には比抵抗の高い材料を選定することができ、ポ
ール部においては小さなボリュームで所望の飽和磁束密
度を確保しつつ、ヨーク部においては効率のよい電磁誘
導現象を生じさせることが可能となる。

【００１８】上記した、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造
方法は、基板上に、下部磁極層と、ギャップ層と、コイ
ル層と、該コイル層を被覆する絶縁層と、ポール部とヨ
ーク部とを有する上部磁極層とを順次積層形成する工程
を含む薄膜磁気ヘッドの製造方法において、上部磁極層
のポール部を形成した後に該ポール部をマスクとしてド
ライエッチングすることにより下部磁極層の上部をトリ
ム形成する工程を有し、ヨーク部の形成は、トリム形成
工程の後に行うことを特徴とするものである。さらに、
トリム形成後のヨーク部の形成を、ポール部との接合部
においてヨーク部がポール部上に重合するように行うこ
とが好ましい。また、ポール部とヨーク部とを異なる磁
性材料を用いて形成することができる。

【００１９】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
に基づいて説明する。

【００２０】図１は、本発明の一実施形態に係る磁気抵
抗効果−インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッド１を示
し、該ヘッド１は、スライダとなる基板２のトレーリン
グ側側面に、複数の構成層からなる薄膜磁気ヘッド素子
３を積層形成することにより構成されるものであって、
該素子３は、上下に一体的に積層された再生用の磁気抵
抗効果ヘッド４と記録用のインダクティブヘッド５とに
より構成されている。

【００２１】磁気抵抗効果ヘッド４は、非磁性材料から
なるアンダーコート６を表面に積層形成したアルチック
（Ａｌ−ＴｉＣ）などのアルミナ系非磁性材料（非磁性
合金）からなる基板２上に、軟磁性体からなる下部シー
ルド層７、非磁性材料からなる下部半ギャップ層８、外
部磁界強度に応じて電気抵抗値が変化する磁気抵抗効果
素子膜９、該膜９の両端に接続される導電性の電極層
（図示せず）、非磁性材料からなる上部半ギャップ層１
０、軟磁性体からなる上部磁気シールド層１１を、フォ
トリソグラフィ技術及び真空薄膜形成技術を用いること
により順次形成することにより構成されている。

【００２２】各層の構成材料としては、例えば、アンダ
ーコート６にはアルミナ（Ａｌ）を、磁気シールド層
７，１１にはパーマロイ（ＮｉＦｅ合金）、ＦｅＡｌＳ
ｉ合金若しくはＣｏ系非晶質合金を、磁気ギャップ８，
１０にはアルミナ、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）若しく
は酸化窒素アルミニウム（ＡｌＮＯ）を、電極層には銅
を用いることができる。

【００２３】また、磁気抵抗効果素子９としては、従来
公知のＡＭＲ素子や、スピンバルブ素子やグラニュラー
素子などのＧＭＲ素子を用いることができる。該素子９
は、磁気記録媒体からの磁界に応じて電気抵抗値が変化
するものであり、かかる抵抗変化を検出することによ
り、媒体に磁気記録された情報を再生することができ
る。

【００２４】上記インダクティブヘッド５は、軟磁性体
からなる下部磁極層１１、非磁性材料からなる磁気ギャ
ップ層１２、記録ギャップＷＧの上下位置調整用のコイ
ルベースとなる非磁性材料からなる絶縁層１３、導電性
材料からなる誘導薄膜コイル層１４、該コイル層１４を
覆う非磁性材料からなる絶縁層１５、上部磁極層のポー
ル部１６並びにヨーク部１７を、順次フォトリソグラフ
ィ技術並びに真空薄膜形成技術を用いて積層形成するこ
とにより構成されている。本実施形態に係る薄膜磁気ヘ
ッド１では、上部磁極層１８は、別工程により形成され
たポール部１６とヨーク部１７により構成されている。
該ヘッド５の下部磁極層１１は、磁気抵抗効果ヘッド３
の上部シールド層と共通の軟磁性層により構成されてい
る。

【００２５】下部磁極層１１と上部磁極層１８とは誘導
コイル１４の中心部で接続されており、該コイル１４に
電流を印加することにより上下磁極１１，１８の端部
間、即ち記録ギャップＷＧに磁界を発生させ、該磁界の
作用で磁気記録媒体表面に積層された磁性体の磁気モー
メントを反転させることにより情報の記録を行えるよう
になっている。

【００２６】上記薄膜磁気ヘッド素子３は、その全体が
非磁性材料からなる保護層１９で覆われており、磁気抵
抗効果素子９の両端、並びに、誘導コイル１４の両端に
それぞれ電気的に接続される端子（図示せず）が保護層
１７の表面に露呈される。

【００２７】また、高トラック密度の磁気ディスクに対
応するため、上部磁極１８のポール部１６のコア幅の狭
小化を図るとともに、図３にも示すように、該ポール部
１６のコア幅とほぼ同一幅のトリム部２０を下部磁極層
１１の上部に形成している。

【００２８】この下部磁極層１１のトリミングによるト
リム部２０の形成は、図２に示すように、上部磁極層の
うちポール部１６のみを形成した後、ヨーク部１７を形
成する前に行う。このトリミング工程を説明すると、絶
縁層１５の形成後、ポール部１６のみをフレームメッキ
法等の適宜の手段によって形成した後、図３（ａ）に示
すようにポール１６先端部の近傍以外をレジスト２１で
覆い、図３（ｂ）に示すように、反応性イオンエッチン
グやイオンミリング等のドライエッチングにより記録ギ
ャップ層１２のパターニングを行う。さらに、図３
（ｃ）に示すように、イオンミリングにより下部磁極層
１１の上部のトリム加工を行い、残存するレジスト２１
を除去する。

【００２９】かかる下部磁極層１１のトリミング工程の
後、ヨーク部１７を、ポール部１６と一部重合するよう
に形成する。かかるヨーク部１７の形成は、フレームメ
ッキ法や、イオンプレーティング法、スパッタ蒸着法等
の適宜の手段により行うことができる。このように、分
割形成されるポール部１６とヨーク部１７をそれらの接
合部において上下に重合させることによって、その接合
部のボリュームが自然に大きくなり、他に特別な手段を
講じることなく接合部の飽和磁束密度を大きくすること
ができ、記録特性を良好なものとすることができる。

【００３０】なお、上記各層の構成材料としては、例え
ば、磁極層１１，１８にはパーマロイ、ＦｅＡｌＳｉ合
金、Ｃｏ系非晶質合金を、磁気ギャップ層１２や絶縁層
１３，１５にはアルミナや五酸化タンタルを、コイル層
１４には銅や銀などを用いることができる。また、磁気
ギャップ層１２は、アルミナ、又は、アルミナを含む合
金並びにセラミック等のアルミナ系非磁性材料を用いて
も良いが、アルミナは磁極層１１のトリミングに一般に
用いられるイオンミリングでは加工に困難を伴うので、
比較的容易にミリングし得る非アルミナ系非磁性材料を
用いるのが良い。このように、非アルミナ系非磁性材料
により磁気ギャップ層１２を構成することによって、上
記トリム部２０の形成と、磁気ギャップ層１２のパター
ニングとを、ともにイオンミリングにより行うことがで
き、設備の共通化による設備コストの低減を図ることが
できる。なお、このような非アルミナ系非磁性材料とし
ては、例えば、酸化ケイ素、五酸化タンタルなどが考え
られる。

【００３１】

【発明の効果】本発明によれば、上部磁極層のポール部
の形成とヨーク部の形成とを別工程により行い、ポール
部のみ形成した後に下部磁極層のトリミングを行い、そ
の後ヨーク部を形成することによって、下部磁極層のト
リム部の精度の向上、トリム深さの確保を図ることがで
きるとともに、ポール部の形成時にはコア幅寸法精度の
向上に注力し、ヨーク部の形成時にはボリュームや体積
の確保による記録特性の向上に注力することができ、コ
ア幅（トラック幅）が１μｍを下回るインダクティブヘ
ッドの記録特性の向上を図ることができ、特に、ＭＲ−
インダクティブ複合ヘッドにおける記録ヘッド部の記録
特性向上に特に有用である。

【００３２】さらに、ポール部は飽和磁束密度の高い磁
性材料で形成し、ヨーク部は高比抵抗の磁性材料で形成
することにより、より一層の記録特性の向上を図り得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの縦
断面図である。

【図２】同薄膜磁気ヘッドの製造工程途中の縦断面図で
ある。

【図３】同薄膜磁気ヘッドにおけるトリミング工程を示
す簡略断面図である。

【符号の説明】

２ 基板 １１ 下部磁極層 １２ 記録ギャップ層 １４ 薄膜コイル １５ 絶縁層 １６ ポール部 １７ ヨーク部 １８ 上部磁極層 ２０ トリム部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮崎 富仁 大阪府三島郡島本町江川２丁目15番17号 リードライト・エスエムアイ株式会社内 Ｆターム(参考） 5D033 BA01 BA08 BA13 CA02 DA02 DA08

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 絶縁層で被覆された薄膜コイルと、該コ
   イルの中心部で接続される上下磁極層と、記録ギャップ
   を形成するために上下磁極層間に介在されたギャップ層
   とを備え、上部磁極層は、記録ギャップ側の幅狭のポー
   ル部とコイル上方にオーバーラップされる幅広のヨーク
   部とを有し、下部磁極層の上部が、前記ポール部をマス
   クとしてドライエッチングすることによりトリム形成さ
   れており、前記ヨーク部が、下部磁極層に形成されたト
   リム部の上方のポール部とは分割形成されていることを
   特徴とする薄膜磁気ヘッド。
2. 【請求項２】 分割形成されるポール部とヨーク部と
   が、それらの接合部分において上下に重合されているこ
   とを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。
3. 【請求項３】 ポール部とヨーク部とが、異なる磁性材
   料により形成されていることを特徴とする請求項１又は
   ２に記載の薄膜磁気ヘッド。
4. 【請求項４】 基板上に、下部磁極層と、ギャップ層
   と、コイル層と、該コイル層を被覆する絶縁層と、ポー
   ル部とヨーク部とを有する上部磁極層とを順次積層形成
   する工程を含む薄膜磁気ヘッドの製造方法において、 上部磁極層のポール部を形成した後に該ポール部をマス
   クとしてドライエッチングすることにより下部磁極層の
   上部をトリム形成する工程を有し、ヨーク部の形成は、
   トリム形成工程の後に行うことを特徴とする薄膜磁気ヘ
   ッドの製造方法。
5. 【請求項５】 トリム形成後のヨーク部の形成は、ポー
   ル部との接合部においてヨーク部がポール部の上に重合
   するように行うことを特徴とする請求項４に記載の薄膜
   磁気ヘッドの製造方法。
6. 【請求項６】 ポール部とヨーク部とを異なる磁性材料
   を用いて形成することを特徴とする請求項４又は５に記
   載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。