JP2003282324A

JP2003282324A - マイクロデバイス及びその製造方法

Info

Publication number: JP2003282324A
Application number: JP2002080608A
Authority: JP
Inventors: Satoshi Uejima; 聡史上島
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2002-03-22
Filing date: 2002-03-22
Publication date: 2003-10-03

Abstract

(57)【要約】【課題】磁路長を長くすることなく、コイルターン数を
維持したままで、コイル抵抗値を下げ、発熱量を低減で
きるマイクロデバイスを提供する。【解決手段】第１の薄膜コイル２３１は軸Ｘの周りを平
面状に周回する。第２の薄膜コイル２３２は、その最外
周もしくは最内周を除いて、第１の薄膜コイル２３１の
コイルターン間に配置され、軸Ｘの周りを平面状に周回
し、第１及び第２の端子Ｔ１、Ｔ２により、第１の薄膜
コイル２３１と電気的に並列に接続されている。無機絶
縁膜２５１はギャップの内部にあってギャップ幅αを画
定する。ギャップ幅αは、第１及び第２の薄膜コイル２
３１、２３２の周回面と平行な方向で見たコイルターン
のコイル幅βよりも小さい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、マイクロデバイス
及びその製造方法に関する。本発明において、マイクロ
デバイスとは、薄膜磁気ヘッド、薄膜インダクタ、半導
体デバイス、薄膜センサ、薄膜アクチュエータまたはこ
れらを組み込んだ装置であって、薄膜コイルを有するも
のをいう。

【０００２】

【従来の技術】この種のマイクロデバイスとして、薄膜
磁気ヘッドを例にとると、その内部に備えられる書き込
み素子は、空気ベアリング面（以下ＡＢＳ面と称する）
の側（前方部と称する）において、第１の磁性層の磁極
端及び第２の磁性層の磁極端を、ギャップ層を介して対
向させ、ＡＢＳ面とは反対側の後方部において、第１の
磁性層及び第２の磁性層を磁気結合させ、バックギャッ
プを構成する。バックギャップの周りには、第１の磁性
層及び第２の磁性層の膜面に対して平行で、かつ、ＡＢ
Ｓ面に対してほぼ直交する平面に、バックギャップを周
回する平面状の薄膜コイルが配置されている。

【０００３】薄膜コイルは、一般にフレームめっき法に
よって形成される。特公昭５６−３６７０６号公報に代
表される従来のフレームめっき法では、フレームめっき
処理の後にレジストフレームを除去し、除去されたレジ
ストフレームの底部幅を、隣接コイルターン間の間隔と
して、そのまま残していた。このため、コイル長が長く
ならざるを得ず、インピーダンス値の低減、及び、高周
波特性の改善に限界を生じていた。

【０００４】特開２００１−９３１１３号公報は、平面
状のコイル構造から、コイル周回軸を９０度変更した垂
直周回構造とし、磁路長の縮小と、渦電流損失の低減と
を可能とし、高周波特性を向上させた薄膜磁気ヘッドを
開示している。

【０００５】しかし、この公知文献に記載された技術の
場合も、めっき処理の後に除去されるレジストフレーム
の底部幅を、隣接コイルターン間の間隔として、そのま
ま利用していたので、依然として、従来の問題点が残さ
れたままであった。

【０００６】更に、従来の薄膜コイル構造では、磁路長
を一定に維持したままで、出力向上のためにコイルター
ン数を増やすと、コイル導体幅が狭くならざるを得ず、
コイル抵抗値が高くなり、発熱量が増大するという問題
点があった。

【０００７】コイル薄膜コイルの幅が狭くなった分を、
コイル導体の厚みを増大させることによって補い、コイ
ル抵抗値の増大を押さえることは可能であるが、この場
合には、薄膜コイルをフレ−ムめっき法で形成するとき
のレジストフレ−ムの厚さを、レジストフレ−ムパター
ンの微細化と共に厚くしてはならず、レジストフレ−ム
パターンの形成が困難になり、薄膜コイルの形成が困難
になる。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、磁路
長を長くすることなく、コイルターン数を維持したまま
で、コイル抵抗値を下げ、発熱量を低減できるマイクロ
デバイス、特に、薄膜磁気ヘッド及び薄膜インダクタを
提供することである。

【０００９】本発明のもう一つの課題は、ノイズを減少
させ、更に、信号処理回路の設計を容易化するのに適し
たマイクロデバイス、特に、薄膜磁気ヘッド及び薄膜イ
ンダクタを提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題を解決する
ため、本発明に係るマイクロデバイスは、第１の薄膜コ
イルと、第２の薄膜コイルと、無機絶縁膜と、第１の端
子と、第２の端子とを含む。

【００１１】前記第１の薄膜コイルは、１つの軸の周り
を平面状に周回する。前記第２の薄膜コイルは、前記第
２の薄膜コイルの最外周もしくは最内周を除いて、前記
第１の薄膜コイルの２つのコイルターン間に生じる間隔
内に配置され、前記２つのコイルターンとの間にギャッ
プを有して、前記軸の周りを平面状に周回する。

【００１２】前記第１の薄膜コイル及び第２の薄膜コイ
ルは、それぞれの最内周コイル端末が前記第１の端子に
よって電気的に並列に接続され、それぞれの最外周コイ
ル端末が前記第２の端子によって電気的に並列に接続さ
れている。

【００１３】前記無機絶縁膜は、前記ギャップの内部に
あってギャップ幅αを画定しており、前記ギャップ幅α
は、前記第１及び第２の薄膜コイルの周回面と平行な方
向で見た前記コイルターンのコイル幅βよりも小さい。

【００１４】上述したように、本発明に係るマイクロデ
バイスでは、第１の薄膜コイルは、１つの軸の周りを平
面状に周回しており、第２の薄膜コイルは、その最外周
もしくは最内周を除いて、第１の薄膜コイルのコイルタ
ーン間に配置され、軸の周りを平面状に周回しているか
ら、第１の薄膜コイルの隣接コイルターン間の間隔内
に、第２の薄膜コイルを配置したインサーションコイル
構造を実現することができる。このため、磁路長を長く
することなく、コイルターン数を維持し得る。

【００１５】しかも、第１の薄膜コイル及び第２の薄膜
コイルは、それぞれの最内周コイル端末が第１の端子に
よって電気的に並列に接続され、それぞれの最外周コイ
ル端末が第２の端子によって電気的に並列に接続されて
いるから、コイル抵抗値を下げ、発熱量を低減できる。

【００１６】また、コイル抵抗値を下げ、発熱量を低減
できるので、ノイズを減少させ、更に、信号処理回路の
設計を容易化することができるようになる。

【００１７】前記無機絶縁膜は、前記ギャップの内部に
あってギャップ幅αを画定している。前記ギャップ幅α
は、前記第１及び第２の薄膜コイルの周回面と平行な方
向で見た前記コイルターンのコイル幅βよりも小さい。
ギャップ幅αを画定する無機絶縁膜は、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂、ＡｌＮまたはＤＬＣ（ダイアモンド．ライク．カ
ーボン）等によって構成される。このような無機絶縁膜
は、スパッタまたはＣＶＤ等によって形成し得る。した
がって、これらの薄膜形成技術の限界まで、ギャップ幅
αを微細化し、コイル周回密度を高めることができる。

【００１８】原則的には、前記第１の薄膜コイル及び前
記第２の薄膜コイルは、ターン数が同一である。この構
成によれば、第１の薄膜コイル及び第２の薄膜コイルの
電流分担の均一化、起磁力の均一化に資することができ
る。

【００１９】好ましくは、ギャップ幅αは、０．０１〜
０．０５μｍの範囲に設定する。このようなギャップ幅
αを持つ無機絶縁膜は、スパッタまたはＣＶＤで、確実
に形成し得る。また、この範囲であれば、薄膜インダク
タや薄膜磁気ヘッドへの適用において、必要な電気絶縁
を確保し得る。

【００２０】好ましくは、隣接コイルターン間のギャッ
プ幅α、及び、各コイルターンのコイル幅βは、（１／３００）≦α／β≦（１／５）を満たす。

【００２１】上記条件式において、ギャップ幅αを、
０．０１〜０．０５μｍの範囲に設定した場合、各コイ
ルターンのコイル幅βは０．２５〜３μｍの範囲にな
る。各コイルターンのコイル幅βが、このような範囲に
あれば、本発明の主要な適用例である薄膜インダクタま
たは薄膜磁気ヘッドとしては、十分である。

【００２２】本発明において、マイクロデバイスとは、
薄膜磁気ヘッド、薄膜インダクタ、半導体デバイス、薄
膜センサ、薄膜アクチュエータまたはこれらを組み込ん
だ装置を含む。特に好ましい適用例は、薄膜磁気ヘッド
及び薄膜インダクタである。

【００２３】薄膜磁気ヘッドへの適用において、本発明
は、書き込み素子の薄膜コイルに適用される。薄膜磁気
ヘッドは読み取り素子を含んでいてもよい。前記読み取
り素子は、巨大磁気抵抗効果素子を含むことができる。
前記巨大磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ膜または強
磁性トンネル接合素子の何れかを含むことができる。

【００２４】本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、勿論、磁
気ヘッド装置及び磁気記録再生装置を実現するのに用い
ることができる。

【００２５】薄膜インダクタの場合は、薄膜コイルがそ
のままインダクタンスを生じる線路として用いられる。
薄膜インダクタは、薄膜コイルとともに、薄膜コアを有
していてもよい。

【００２６】本発明は、更に、上述したマイクロデバイ
スの製造方法を開示する。本発明に係る製造方法では、
支持体の表面に、第１の薄膜コイルを、第１のコイルタ
ーン間隔を隔てて、スパイラル状に形成する。

【００２７】次に、前記第１の薄膜コイルの表面、及
び、前記第１のコイルターン間隔に現れる前記支持体の
表面を、ほぼ均一な膜厚で覆う第１の無機絶縁膜を形成
する。

【００２８】次に、前記第１のコイルターン間隔内に、
第２の薄膜コイルの最外周もしくは最内周を除いて、第
２の薄膜コイルを、嵌め込み状態で形成する。

【００２９】そして、第１の薄膜コイル両端部と第２の
薄膜コイル両端部に、第１の薄膜コイルと第２の薄膜コ
イルが電気的に並列回路となるように接続すると同時に
取り出し電極へ引き回すための端子を形成する。

【００３０】以上の工程を含むことにより、第１の薄膜
コイルの隣接コイルターン間の間隔に、それと電気的に
並列回路をなす、もう一つのコイルターンとなる第２の
薄膜コイルをインサートしたインサーションコイル構造
が実現される。

【００３１】本発明の他の目的、構成及び利点について
は、添付図面を参照して、更に詳しく説明する。図面
は、単なる実施例を示すに過ぎない。

【００３２】

【発明の実施の形態】１．薄膜インダクタとしてのマイ
クロデバイス図１は本発明に係るマイクロデバイスの平面図、図２は
図１の２−２線に沿った断面図である。図示実施例は薄
膜インダクタとして具体化されたマイクロデバイスを示
し、第１の薄膜コイル２３１と、第２の薄膜コイル２３
２と、支持体となる絶縁層１６と、第１の端子Ｔ１と、
第２の端子Ｔ２とを含む。

【００３３】第１の薄膜コイル２３１は、絶縁層１６の
面に対して垂直となる１つの軸Ｘの周りを、平面状に周
回する。即ち、スパイラル状である。第１の薄膜コイル
２３１は絶縁層１６の面上に配置されている。第１の薄
膜コイル２３１は、Ｃｕ（銅）などの導電金属材料によ
って構成される。

【００３４】第２の薄膜コイル２３２は、その最外周も
しくは最内周を除いて、第１の薄膜コイル２３１のコイ
ルターン間に配置され、軸Ｘの周りを平面状に周回す
る。即ち、第２の薄膜コイル２３２もスパイラル状であ
る。第２の薄膜コイル２３２は、第１の薄膜コイル２３
１と電気的に並列に接続されている。第２の薄膜コイル
２３２も、Ｃｕ（銅）などの導電金属材料によって構成
される。

【００３５】第１の薄膜コイル２３１及び第２の薄膜コ
イル２３２の電気的並列接続に当たって、第１及び第２
の薄膜コイル２３１、２３２の最内周コイル端末２３４
Ａ、２３４Ｂに第１の端子Ｔ１が接続されており、最外
周コイル端末２３５Ａ、２３５Ｂには第２の端子Ｔ２が
接続されている。

【００３６】第１及び第２の薄膜コイル２３１、２３２
のターン数は任意である。但し、原則的には、第１の薄
膜コイル２３１のターン数と、第２の薄膜コイル２３２
のターン数とは、同一にする。本明細書において、コイ
ルターンはコイル膜と同義の技術用語として用いる。

【００３７】上述したように、本発明に係るマイクロデ
バイスでは、第１の薄膜コイル２３１は、軸Ｘの周りを
平面状に周回しており、第２の薄膜コイル２３２は、そ
の最外周もしくは最内周を除いて、第１の薄膜コイル２
３１のコイルターン間に配置され、軸Ｘの周りを平面状
に周回しているから、第１の薄膜コイル２３１の隣接コ
イルターン間の間隔内に、第２の薄膜コイル２３２を配
置したインサーションコイル構造を実現することができ
る。第２のコイル２３２の最外周もしくは最内周に位置
する部分は、第１のコイル２３１をフレ−ムめっき法で
形成するときのレジストフレ−ムが存在する部分であ
る。このため、磁路長を長くすることなく、コイルター
ン数を維持し得る。

【００３８】しかも、第２の薄膜コイル２３２は、第１
の薄膜コイル２３１と電気的に並列に接続されているの
で、コイル抵抗値を下げ、発熱量を低減できる。

【００３９】したがって、本発明によれば、磁路長を長
くすることなく、コイルターン数を維持したままで、コ
イル抵抗値を下げ、発熱量を低減できる。

【００４０】また、コイル抵抗値を下げ、発熱量を低減
できるので、ノイズを減少させ、更に、信号処理回路の
設計を容易化することができるようになる。

【００４１】第１及び第２の薄膜コイル２３１、２３２
の周回する平面と平行な方向で見たギャップ幅αは、同
方向で見た各コイルターンのコイル幅βよりも小さくな
っていて、その寸法は、ギャップ内の無機絶縁膜２５１
の膜厚によって画定されている。無機絶縁膜２５１は、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＡｌＮまたはＤＬＣ等によって構
成される。このような無機絶縁膜２５１は、スパッタま
たはＣＶＤ等によって形成し得る。したがって、これら
の薄膜形成技術の限界まで、ギャップ幅αを微細化し、
コイル周回密度を高めることができる。

【００４２】また、第１の薄膜コイル２３１のターン数
と、第２の薄膜コイル２３２のターン数とを同一にした
場合は、第１の薄膜コイル２３１及び第２の薄膜コイル
２３２の電流分担、起磁力及び発熱の均一化に資するこ
とができる。

【００４３】好ましくは、ギャップ幅αは、０．０１〜
０．０５μｍの範囲に設定する。このようなギャップ幅
αを持つ無機絶縁膜２５１は、薄膜インダクタへの適用
において、必要な電気絶縁を確保し得る。

【００４４】好ましくは、隣接コイルターン間のギャッ
プ幅α、及び、各コイルターンのコイル幅βは、（１／３００）≦α／β≦（１／５）を満たす。

【００４５】上記条件式において、ギャップ幅αを、
０．０１〜０．０５μｍの範囲に設定した場合、各コイ
ルターンのコイル幅βは０．２５〜３μｍの範囲にな
る。各コイルターンのコイル幅βが、このような範囲に
あれば、本発明の適用例である薄膜インダクタとして
は、十分である。

【００４６】図３は本発明に係るマイクロデバイスの更
に別の実施例を示す斜視図、図４は図３の４−４線に沿
った断面図である。図において、図１及び図２に現れた
構成部分と同一の構成部分については、同一の参照符号
を付し、重複説明は省略する。

【００４７】図示実施例の特徴は、第１の磁性層２１及
び第２の磁性層２２を含んでいることである。第１の磁
性層２１は、第１の薄膜コイル２３１の下側において、
絶縁層１６によって支持されている。支持層となる絶縁
層１６は、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＡｌＮまたは
ＤＬＣ等の無機絶縁材料によって構成される。

【００４８】第２の磁性層２２は、第１及び第２の薄膜
コイル２３１、２３２の上側に配置され、両端が第１の
磁性層２３１と磁気的に結合され、それぞれ、磁気的結
合部２１２、２１１を構成する。これにより、第１及び
第２の磁性層２１、２２による閉磁路が形成される。即
ち、第１及び第２の磁性層２１、２２は閉磁路の薄膜コ
アを構成する。

【００４９】第１及び第２の磁性層２１、２２は、例え
ば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮまたはＦｅＺｒＮ等の
磁性材料を用いて構成することができる。第１及び第２
の磁性層２１、２２のそれぞれは単層構造であってもよ
いし、多層構造であってもよい。第１及び第２の磁性層
２１、２２の各膜厚は、例えば、０．２５〜３μｍの範
囲に設定される。このような第１及び第２の磁性層２
１、２２はフレームめっき法によって形成できる。

【００５０】第１及び第２の薄膜コイル２３１、２３２
は、第１及び第２の磁性層２１、２２の磁気的結合部２
１２の周りを周回している。

【００５１】更に、図示実施例では、第１及び第２の薄
膜コイル２３１、２３２は、無機絶縁膜２５２を介し
て、第１の磁性層２１及び第２の磁性層２２と隣接す
る。無機絶縁膜２５２の材料組成、形成方法及び膜厚等
は、隣接コイルターン間のギャップ幅αを埋める無機絶
縁膜２５１と同じであるので、説明は省略する。

【００５２】更に、図１〜図４において、第１及び第２
の薄膜コイル２３１、２３２の組み合わせは１つだけで
あるが、図５に示すように、第１及び第２の薄膜コイル
２３１、２３２の組み合わせは、複数組２３Ａ、２３Ｂ
であってもよい。複数の第１及び第２の薄膜コイル２３
１、２３２を有する場合は、各組２３Ａ、２３Ｂを個々
に独立させてもよいし、直列（図示実施例）もしくは並
列または直並列等、任意の接続構造を採用することがで
きる。更に、薄膜インダクタは、それ自体として、完結
した電子部品の形態であってもよいし、集積回路等にお
いて、その一部を構成する要素であってもよい。

【００５３】２．薄膜磁気ヘッドとしてのマイクロデバ
イス図６は薄膜磁気ヘッドの斜視図、図７は図６に示した薄
膜磁気ヘッドの断面図、図８は図６、図７に示した薄膜
磁気ヘッドのコイル構造を示す斜視図である。図示され
た薄膜磁気ヘッドは、スライダ１と、書き込み素子２
と、読み取り素子３とを含む。

【００５４】スライダ１は、媒体対向面側にレール１
１、１２を有し、レール１１、１２の表面がＡＢＳ面１
３、１４として利用される。レール１１、１２は２本に
限らない。１〜３本のレールを有することがあり、レー
ルを持たない平面となることもある。また、浮上特性改
善等のために、媒体対向面に種々の幾何学的形状が付さ
れることもある。何れのタイプのスライダ１であって
も、本発明の適用が可能である。また、スライダ１は、
レールの表面に、例えば３〜８ｎｍ程度の層厚を有する
ＤＬＣ等の保護層を備えることもあり、このような場合
は保護層の表面がＡＢＳ１３、１４となる。スライダ１
は、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ等でなる基体１５の表面に、Ａｌ
₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂等の絶縁層１６を設けたセラミック構造
体である。

【００５５】書き込み素子２は誘導型磁気変換素子であ
り、読み取り素子３はＭＲ素子である。書き込み素子２
及び読み取り素子３は、空気の流れ方向Ｆ１で見て、レ
ール１１、１２の一方または両者の空気流出端（トレー
リング．エッジ）ＴＲの側に備えられている。書き込み
素子２及び読み取り素子３は、スライダ１に備えられ、
電磁変換のための端部がＡＢＳ１３、１４と近接した位
置にある。空気流出端ＴＲの側にある側面には、書き込
み素子２に接続された取り出し電極２７、２８、及び、
読み取り素子３に接続された取り出し電極２９、３０が
それぞれ設けられている。

【００５６】書き込み素子２は、読み取り素子３に対す
る第２のシールド層を兼ねている第１の磁性層２１と、
第２の磁性層２２と、第１及び第２の薄膜コイル２３
１、２３２と、アルミナ等でなるギャップ層２４、無機
絶縁膜２５１、２５２と、保護層２６とを有している。
第２のシールド層は、第１の磁性層２１から独立して備
えられていてもよい。

【００５７】第１の磁性層２１は、第１の薄膜コイル２
３１の下側において、絶縁層１６によって支持されてい
る。支持層となる絶縁層１６は、例えば、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓ
ｉＯ ₂、ＡｌＮまたはＤＬＣ等の無機絶縁材料によって
構成される。

【００５８】第１及び第２の磁性層２１、２２は、例え
ば、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮまたはＦｅＺｒＮ等の
磁性材料を用いて構成することができる。第１及び第２
の磁性層２１、２２のそれぞれは単層構造であってもよ
いし、多層構造であってもよい。第１及び第２の磁性層
２１、２２の各膜厚は、例えば、０．２５〜３μｍの範
囲に設定される。このような第１及び第２の磁性層２
１、２２はフレームめっき法によって形成できる。

【００５９】第１の磁性層２１及び第２の磁性層２２の
先端部は、微小厚みのギャップ層２４を隔てて対向する
ポール端２１１となっており、ポール端２１１において
書き込みを行なう。本発明においては、これまで提案さ
れた何れのポール構造も採用できる。ギャップ層２４
は、非磁性金属層またはアルミナ等の無機絶縁層によっ
て構成される。

【００６０】第２の磁性層２２は、更に、第１の磁性層
２１との間にインナーギャップを保って、ＡＢＳ１３、
１４の後方に延び、バックギャップ層２１２において第
２の磁性層２２に結合されている。これにより、第１の
磁性層２１、第２の磁性層２２及びギャップ層２４を巡
る薄膜磁気回路が完結する。

【００６１】第１及び第２の薄膜コイル２３１、２３２
は、第１及び第２の磁性層２１、２２の磁気的結合部２
１２の周りを周回している。第１の薄膜コイル２３１
は、スパイラル状であって、絶縁層１６の面上に配置さ
れ、絶縁層１６の面に対して垂直となる１つの軸Ｘの周
りを平面状に周回する。第１の薄膜コイル２３１は、Ｃ
ｕ（銅）などの導電金属材料によって構成される。

【００６２】第２の薄膜コイル２３２もスパイラル状で
あって、第１の薄膜コイル２３１のコイルターン間に配
置され、軸Ｘの周りを平面状に周回する。第２の薄膜コ
イル２３２は、第１の薄膜コイル２３１と電気的に並列
に接続されている。第２の薄膜コイル２３２も、Ｃｕ
（銅）などの導電金属材料によって構成される。

【００６３】第１の薄膜コイル２３１及び第２の薄膜コ
イル２３２の電気的並列接続に当って、第１及び第２の
薄膜コイル２３１、２３２の最内周コイル端末２３４
Ａ、２３４Ｂに第１の端子Ｔ１が接続されており、最外
周コイル端末２３５Ａ、２３５Ｂには第２の端子Ｔ２が
接続されている（図８参照）。第１及び第２の薄膜コイ
ル２３１、２３２のターン数は任意である。但し、原則
的には、第１の薄膜コイル２３１のターン数と、第２の
薄膜コイル２３２のターン数とは、同一にする。

【００６４】上述したように、本発明に係る薄膜磁気ヘ
ッドでは、第１の薄膜コイル２３１は、軸Ｘの周りを平
面状に周回し、第２の薄膜コイル２３２は第１の薄膜コ
イル２３１のコイルターン間に配置され、軸Ｘの周りを
平面状に周回するから、第１の薄膜コイル２３１の隣接
コイルターン間の間隔内に、第２の薄膜コイル２３２を
配置したインサーションコイル構造を実現することがで
きる。このため、磁路長を長くすることなく、コイルタ
ーン数を維持し得る。

【００６５】しかも、第２の薄膜コイル２３２は、第１
の薄膜コイル２３１と電気的に並列に接続されているの
で、コイル抵抗値を下げ、発熱量を低減できる。

【００６６】また、コイル抵抗値を下げ、発熱量を低減
できるので、ノイズを減少させ、更に、信号処理回路の
設計を容易化することができるようになる。

【００６７】第１及び第２の薄膜コイル２３１、２３２
の周回する平面と平行な方向で見たギャップ幅αは、同
方向で見た各コイルターンのコイル幅βよりも小さくな
っていて、その寸法は、ギャップ内の無機絶縁膜２５１
の膜厚によって画定されている。無機絶縁膜２５１は、
Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＡｌＮまたはＤＬＣ等によって構
成される。このような無機絶縁膜２５１は、スパッタま
たはＣＶＤ等によって形成し得る。したがって、これら
の薄膜形成技術の限界まで、ギャップ幅αを微細化し、
コイル周回密度を高めることができる。

【００６８】第１の薄膜コイル２３１のターン数と、第
２の薄膜コイル２３２のターン数とを同一にした場合
は、第１の薄膜コイル２３１及び第２の薄膜コイル２３
２の電流分担、起磁力及び発熱の均一化に資することが
できる。

【００６９】好ましくは、ギャップ幅αは、０．０１〜
０．０５μｍの範囲に設定する。このようなギャップ幅
αを持つ無機絶縁膜２５１は、薄膜磁気ヘッドへの適用
において、必要な電気絶縁を確保し得る。

【００７０】好ましくは、隣接コイルターン間のギャッ
プ幅α、及び、各コイルターンのコイル幅βは、（１／３００）≦α／β≦（１／５）を満たす。

【００７１】上記条件式において、ギャップ幅αを、
０．０１〜０．０５μｍの範囲に設定した場合、各コイ
ルターンのコイル幅βは０．２５〜３μｍの範囲にな
る。各コイルターンのコイル幅βが、このような範囲に
あれば、本発明の適用例である薄膜磁気ヘッドとして
は、十分である。

【００７２】更に、図示実施例では、第１及び第２の薄
膜コイル２３１、２３２は、無機絶縁膜２５２を介し
て、第１の磁性層２１及び第２の磁性層２２と隣接す
る。無機絶縁膜２５２の材料組成、形成方法及び膜厚等
は、隣接コイルターン間のギャップ幅αを画定する無機
絶縁膜２５１と同じであるので、説明は省略する。

【００７３】保護層２６は、書き込み素子２の全体を覆
っている。保護層２６は、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂等の
無機絶縁材料で構成されている。

【００７４】読み取り素子３の付近には、第１のシール
ド層３１と、絶縁層３２と、絶縁層３３と、第１の磁性
層２１として兼用される第２のシールド層２１とが備え
られている。第１のシールド層３１は、パーマロイ等に
よって構成される。読み取り素子３は、第１のシールド
層３１及び第２のシールド層２１の間に配置されてい
る。読み取り素子３は、端面がＡＢＳ１３、１４に臨ん
でいる。

【００７５】読み取り素子３は、巨大磁気抵抗効果素子
（ＧＭＲ素子）を含む。ＧＭＲ素子は、スピンバルブ膜
または強磁性トンネル接合素子の何れかによって構成す
ることができる。

【００７６】３．マイクロデバイスの製造方法図９〜図２１は本発明に係るマイクロデバイスの製造方
法を説明する図である。実施例では、図６〜図８に示し
た薄膜磁気ヘッドとしてのマイクロデバイスについて、
その製造方法を説明するが、図１〜図５に示した薄膜イ
ンダクタも、この製造方法に準じて製造し得る。

【００７７】図９〜図２１に示すマイクロデバイスの製
造方法は、全て、図９に示すウエハ１００の上で実行さ
れる。ウエハ１００の一面上には、読み取り素子製造プ
ロセスを完了した薄膜磁気ヘッド要素Ｑ１１〜Ｑｎｍが
整列されているものとし、薄膜磁気ヘッド要素Ｑ１１〜
Ｑｎｍから抽出された一つの薄膜磁気ヘッド要素につい
て、その製造方法を説明する。

【００７８】まず、図１０に示すように、読み取り素子
３を埋設した絶縁層３２、３３の表面に第１の磁性層２
１を形成する。第１の磁性層２１は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦ
ｅ、ＦｅＮまたはＦｅＺｒＮ等の磁性材料を用い、膜厚
０．２５〜３μｍの範囲となるように形成することが好
ましい。また、第１の磁性層２１は、フレームめっき法
等によって形成することができる。

【００７９】次に、図１１に示すように、第１の磁性層
２１の上に、磁極端部層２１１及びバックギャップ層２
１２を形成する。磁極端部層２１１及びバックギャップ
層２１２は、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮまたはＦｅＺ
ｒＮ等の磁性材料を用い、膜厚０．２５〜３μｍの範囲
となるように、フレームめっき法等によって形成するこ
とができる。

【００８０】次に、図１２に示すように、無機絶縁膜２
５２を形成する。無機絶縁膜２５２は、第１の磁性層２
１、磁極端部層２１１及びバックギャップ層２１２を覆
う。無機絶縁膜２５２は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＡｌＮ
またはＤＬＣ等によって構成される。無機絶縁膜２５２
は、スパッタまたはＣＶＤ等のドライ薄膜形成法によっ
て形成することができる。無機絶縁膜２５２の膜厚は、
０．０１〜０．０５μｍの範囲とすることが好ましい。

【００８１】次に、図１３に示すように、無機絶縁膜２
５２の表面に、第１の薄膜コイル２３１を形成する。第
１の薄膜コイル２３１は、例えば、Ｃｕ（銅）などの導
電金属材料によって構成され、フレームめっき法の適用
によって形成される。したがって、第１の薄膜コイル２
３１のコイルターン間に生じる間隔Ａは、ほぼ、レジス
トフレームの底部幅に相当する。フレームめっき法を適
用する場合は、事前に、無機絶縁膜２５２の表面にシー
ド層を形成しておく。これは、フレームめっき法におけ
る常套手段である。

【００８２】第１の薄膜コイル２３１は、幅βが０．２
５〜３μｍの範囲となるように形成する。第１の薄膜コ
イル２３１の膜厚は、厚い方が好ましいが、フレ−ムめ
っき法により形成した場合、コイル幅βの２倍程度が形
成可能である。

【００８３】次に、図１４に示すように、隣接する第１
の薄膜コイル２３１−２３１間に存在する無機絶縁膜２
５２を除去する。無機絶縁膜２５２の除去に当たって
は、第１の薄膜コイル２３１をマスクにし、ミリングま
たはリアクティブ．イオン．エッチング（以下ＲＩＥと
称する）等のドライエッチング法を実行する。

【００８４】次に、図１５に示すように、第１の薄膜コ
イル２３１の表面、及び、第１の薄膜コイル２３１−２
３１間に現れる第１の磁性層２１の表面を、ほぼ均一な
膜厚で覆う無機絶縁膜２５１を形成する。無機絶縁膜２
５１は、無機絶縁膜２５２と同様に、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ
₂、ＡｌＮまたはＤＬＣ等によって構成される。無機絶
縁膜２５２はスパッタまたはＣＶＤ等のドライ薄膜形成
法によって形成することができる。無機絶縁膜２５２の
膜厚は０．０１〜０．０５μｍの範囲とすることが好ま
しい。

【００８５】次に、図１６に示すように、第２の薄膜コ
イル２３２を形成する。第２の薄膜コイル２３２はフレ
ームめっき法によって形成する。第２の薄膜コイル２３
２は、最内周を除いて、第１の薄膜コイル２３１の間に
存在する隣接コイルターン間隔Ａを埋めるように、嵌め
込み状態で成膜される。

【００８６】次に、図１７に示すように、平坦化に供さ
れる無機絶縁膜２５３を形成する。無機絶縁膜２５３
は、第１の薄膜コイル２３１、第２の薄膜コイル２３
２、磁極端部２１１及びバックギャップ２１２の全体を
覆って形成する。無機絶縁膜２５３は、Ａｌ₂Ｏ₃、Ｓｉ
Ｏ₂等によって構成される。無機絶縁膜２５３はスパッ
タまたはＣＶＤ等のドライ薄膜形成法によって形成する
ことができる。

【００８７】次に、図１８に示すように、無機絶縁膜２
５３を、ＣＭＰなどにより平坦化する。無機絶縁膜２５
３は、磁極端部層２１１と第１の薄膜コイル２３１の間
に残存し、磁極端部層２１１からバックギャップ層２１
２が平坦化される。

【００８８】次に、図１９に示すように、ギャップ層２
４を形成する。ギャップ層２４は、平坦化された無機絶
縁膜２５３、第１及び第２の導体膜２３１、２３２の上
面に設けられる。ギャップ層２４は、スパッタまたはＣ
ＶＤ等のドライ薄膜形成法によって形成することができ
る。ギャップ層２４は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＡｌＮま
たはＤＬＣ等によって構成される。ギャップ層２４の膜
厚は、０．０１〜０．０５μｍの範囲とすることが好ま
しい。

【００８９】図示はしていないが、第１の薄膜コイル２
３１、第２の薄膜コイル２３２、磁極端部２１１及びバ
ックギャップ２１２の全体を覆うギャップ層２４を形成
した後、バックギャップ層２１２上と、第１及び第２の
薄膜コイル２３１、２３２の最内周コイル端末２３４Ａ
上、２３４Ｂ上、最外周コイル端末２３５Ａ上、２３５
Ｂ上、のギャップ層２４を除去する。ギャップ層２４の
除去に当たっては、レジストパターンをマスクにして、
バックギャップ層２１２上のギャップ層２４をミリング
またはＲＩＥ等のドライエッチング法を実行する。そし
て、溶剤剥離、アッシングなどによりレジストマスクを
除去する。そして、フレ−ムめっき法などにより、第１
及び第２の薄膜コイル２３１、２３２の最内周コイル端
末２３４Ａ上、２３４Ｂ上にまたがるように第１の端子
Ｔ１を形成し、最外周コイル端末２３５Ａ上、２３５Ｂ
上にまたがるように第２の端子Ｔ２を形成し、第１及び
第２の薄膜コイル２３１、２３２を電気的に並列回路と
する。第１の端子Ｔ１、Ｔ２は、例えば、Ｃｕ（銅）等
の導電金属材料によって構成される。また、第１の端子
Ｔ１、Ｔ２は、バンプ層を介して取り出し電極２７、２
８に接続される。

【００９０】次に、図２０に示すように、第２の磁性層
２２が形成される。第２の磁性層２２は、フレームめっ
き法等によって形成する。第２の磁性層２２は、ＮｉＦ
ｅ、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅ、ＦｅＮ、ＦｅＺｒＮ等に
より構成される。第２の磁性層２２の膜厚は、０．２５
〜３μｍの範囲とすることが好ましい。第２の磁性層２
２は、ギャップ層２４によって支持され、バックギャッ
プ層２１２で磁気的に結合されている。これにより、第
１の磁性層２１、第２の磁性層２２及びギャップ層２４
を巡る薄膜磁気回路が完成する。第２の磁性層２２は、
単層構造であってもよいし、多層構造であってもよい。

【００９１】次に、図２１に示すように、保護層２６を
形成する。保護層２６は、スパッタなどにより成膜さ
れ、ＣＭＰなどにより平坦化される。保護層２６は、Ａ
ｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂等により構成される。

【００９２】上述した工程を経ることにより、図６〜図
８に示した構造を有する薄膜磁気ヘッド要素が、ウエハ
（図９参照）上に形成される。その他、電極取り出し配
線、バンプ層、バンプ保護層などは別途作成する。説明
は省略するが、図１〜図５に示した薄膜インダクタ等の
他のマイクロデバイスも、同様の工程を経て製造でき
る。

【００９３】４．薄膜磁気ヘッドを用いた磁気ヘッド装
置及び磁気記録再生装置本発明は、更に、磁気ヘッド装置及び磁気記録再生装置
についても開示する。まず、図２２は本発明に係る磁気
ヘッド装置の一部を示す正面図、図２３は図２２に示し
た磁気ヘッド装置の底面図である。磁気ヘッド装置は、
薄膜磁気ヘッド４と、ヘッド支持装置５とを含んでい
る。薄膜磁気ヘッド４は、図６〜図８を参照して説明し
た本発明に係る薄膜磁気ヘッドである。

【００９４】ヘッド支持装置５は、金属薄板でなる支持
体５３の長手方向の一端にある自由端に、同じく金属薄
板でなる可撓体５１を取付け、この可撓体５１の下面に
薄膜磁気ヘッド４を取付けた構造となっている。

【００９５】可撓体５１は、支持体５３の長手方向軸線
と略平行して伸びる２つの外側枠部５５、５６と、支持
体５３から離れた端において外側枠部５５、５６を連結
する横枠５４と、横枠５４の略中央部から外側枠部５
５、５６に略平行するように延びていて先端を自由端と
した舌状片５２とを有する。

【００９６】舌状片５２のほぼ中央部には、支持体５３
から隆起した、例えば半球状の荷重用突起５７が設けら
れている。この荷重用突起５７により、支持体５３の自
由端から舌状片５２へ荷重力が伝えられる。

【００９７】舌状片５２の下面に薄膜磁気ヘッド４を接
着等の手段によって取付けてある。薄膜磁気ヘッド４
は、空気流出側端側が横枠５４の方向になるように、舌
状片５２に取付けられている。本発明に適用可能なヘッ
ド支持装置５は、上記実施例に限らない。

【００９８】図２４は本発明に係る磁気記録再生装置の
平面図である。図示された磁気記録再生装置は、磁気ヘ
ッド装置６と、磁気ディスク７とを含む。磁気ヘッド装
置６は図２２、図２３に図示したものである。磁気ヘッ
ド装置６は、ヘッド支持装置５の一端がアーム９の一端
に結合され、アーム９の他端がボイスコイル等を含む位
置決め装置８によって支持され、かつ、駆動される。薄
膜磁気ヘッド４は、ヘッド支持装置５の自由端側におい
て、ヘッド支持装置５によって支持され、磁気ディスク
７の磁気記録面と対向するように配置される。

【００９９】磁気ディスク７が、図示しない駆動装置に
より、矢印Ｆ１の方向に回転駆動されると、薄膜磁気ヘ
ッド４が、微小浮上量で、磁気ディスク７の面から浮上
する。ヘッド支持装置５の先端部に取り付けられた薄膜
磁気ヘッド４は、磁気ディスク７の径方向に駆動され
る。そして、ヘッド支持装置５を駆動する位置決め装置
８により、薄膜磁気ヘッド４が、磁気ディスク７上の所
定のトラック位置に位置決めされ、磁気記録の読み出
し、書き込みが行われる。

【０１００】以上、好ましい実施例を参照して本発明の
内容を具体的に説明したが、本発明の基本的技術思想及
び教示に基づいて、当業者であれば、種々の変形態様を
採り得ることは自明である。

【０１０１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。（ａ）磁路長を長くすることなく、コイルターン数を維
持したままで、コイル抵抗値を下げ、発熱量を低減でき
るマイクロデバイス、特に、薄膜磁気ヘッド及び薄膜イ
ンダクタを提供することができる。（ｂ）ノイズを減少させ、更に、信号処理回路の設計を
容易化するのに適したマイクロデバイス、特に、薄膜磁
気ヘッド及び薄膜インダクタを提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るマイクロデバイスの平面図であ
る。

【図２】図１の２−２線に沿った断面図である。

【図３】本発明に係るマイクロデバイスの更に別の実施
例を示す斜視図である。

【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。

【図５】本発明に係るマイクロデバイスの更に別の実施
例を示す図である。

【図６】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの斜視図である。

【図７】図６に示した薄膜磁気ヘッドの断面図である。

【図８】図６、図７に示した薄膜磁気ヘッドのコイル構
造を示す斜視図である。

【図９】本発明に係る製造方法が実行されるウエハの斜
視図である。

【図１０】図９に示したウエハ上で見た薄膜磁気ヘッド
要素の１つを示す断面図である。

【図１１】図１０に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図１２】図１１に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図１３】図１２に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図１４】図１３に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図１５】図１４に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図１６】図１５に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図１７】図１６に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図１８】図１７に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図１９】図１８に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図２０】図１９に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図２１】図２０に示した工程の後の工程を示す図であ
る。

【図２２】本発明に係る磁気ヘッド装置の一部を示す正
面図である。

【図２３】図２２に示した磁気ヘッド装置の底面図であ
る。

【図２４】本発明に係る磁気記録再生装置の平面図であ
る。

【符号の説明】

２３１第１の薄膜コイル２３２第２の薄膜コイル２５１無機絶縁膜 α ギャップ幅 β コイルターンのコイル幅

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】第１の薄膜コイルと、第２の薄膜コイル
と、無機絶縁膜と、第１の端子と、第２の端子とを含む
マイクロデバイスであって、前記第１の薄膜コイルは、１つの軸の周りを平面状に周
回し、前記第２の薄膜コイルは、前記第２の薄膜コイルの最外
周もしくは最内周を除いて、前記第１の薄膜コイルの２
つのコイルターン間に生じる間隔内に配置され、前記２
つのコイルターンとの間にギャップを有して、前記軸の
周りを平面状に周回し、前記第１の薄膜コイル及び第２の薄膜コイルは、それぞ
れの最内周コイル端末が前記第１の端子によって電気的
に並列に接続され、それぞれの最外周コイル端末が前記
第２の端子によって電気的に並列に接続されており、前記無機絶縁膜は、前記ギャップの内部にあってギャッ
プ幅αを画定しており、前記ギャップ幅αは、前記第１及び第２の薄膜コイルの
周回面と平行な方向で見た前記コイルターンのコイル幅
βよりも小さいマイクロデバイス。
【請求項２】請求項１に記載されたマイクロデバイス
であって、前記第１の薄膜コイル及び前記第２の薄膜コイルは、タ
ーン数が同一であるマイクロデバイス。
【請求項３】請求項１又は２に記載されたマイクロデ
バイスであって、前記ギャップ幅αは、０．０１〜０．０５μｍの範囲に
あるマイクロデバイス。
【請求項４】請求項１乃至３の何れかに記載されたマ
イクロデバイスであって、（１／３００）≦α／β≦（１／５）を満たすマイクロデバイス。
【請求項５】請求項１乃至４の何れかに記載されたマ
イクロデバイスであって、更に、第１の磁性層及び第２の磁性層を含んでおり、前記第１の磁性層は、前記第１及び第２の薄膜コイルの
下側に配置されており、前記第２の磁性層は、前記第１及び第２の薄膜コイルの
上側に配置され、前記第１の磁性層と磁気的に結合され
ており、前記薄膜コイルは、前記第１及び第２の磁性層の磁気的
結合部の周りを周回するマイクロデバイス。
【請求項６】請求項５に記載されたマイクロデバイス
であって、前記第１及び第２の薄膜コイルは、第２の無
機絶縁膜を介して、前記第１の磁性層及び前記第２の磁
性層と隣接するマイクロデバイス。
【請求項７】請求項５に記載されたマイクロデバイス
であって、前記第２の無機絶縁膜は、膜厚が０．０１〜
０．０５μｍの範囲にあるマイクロデバイス。
【請求項８】請求項１乃至７の何れかに記載されたマ
イクロデバイスであって、薄膜インダクタであるマイク
ロデバイス。
【請求項９】請求項１乃至７の何れかに記載されたマ
イクロデバイスであって、薄膜磁気ヘッドであるマイク
ロデバイス。
【請求項１０】請求項９に記載されたマイクロデバイ
スであって、更に、読み取り素子を含んでおり、前記読
み取り素子は、巨大磁気抵抗効果素子を含むマイクロデ
バイス。
【請求項１１】請求項１０に記載されたマイクロデバ
イスであって、前記巨大磁気抵抗効果素子は、スピンバ
ルブ膜または強磁性トンネル接合の何れかを含むマイク
ロデバイス。
【請求項１２】薄膜磁気ヘッドと、ヘッド支持装置と
を含む磁気ヘッド装置であって、前記薄膜磁気ヘッドは、請求項９乃至１１の何れかに記
載されたものでなり、前記ヘッド支持装置は、前記薄膜
磁気ヘッドを支持する磁気ヘッド装置。
【請求項１３】磁気ヘッド装置と、磁気記録媒体とを
含む磁気記録再生装置であって、前記磁気ヘッド装置は、請求項１２に記載されたもので
なり、前記磁気記録媒体は、前記薄膜磁気ヘッドと協働して磁
気記録再生を行う磁気記録再生装置。
【請求項１４】第１の薄膜コイルと、第２の薄膜コイ
ルと、無機絶縁膜を含むマイクロデバイスの製造方法で
あって、支持体の表面に、第１の薄膜コイルを、第１のコイルタ
ーン間隔を隔てて、スパイラル状に形成し、次に、前記第１の薄膜コイルの表面、及び、前記第１の
コイルターン間隔に現れる前記支持体の表面を、ほぼ均
一な膜厚で覆う第１の無機絶縁膜を形成し、次に、前記第１のコイルターン間隔内に、第２の薄膜コ
イルの最外周もしくは最内周を除いて、第２の薄膜コイ
ルを、嵌め込み状態で形成し、次に、第１の薄膜コイル両端部と第２の薄膜コイル両端
部に、第１の薄膜コイルと第２の薄膜コイルが電気的に
並列回路になるように接続すると同時に、取り出し電極
へ引き回すための端子を形成する工程を含むマイクロデ
バイスの製造方法。