JP2007149293A

JP2007149293A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JP2007149293A
Application number: JP2005345730A
Authority: JP
Inventors: Kiyoshi Kobayashi; 潔小林
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2005-11-30
Filing date: 2005-11-30
Publication date: 2007-06-14
Also published as: US7692894B2; US20070121247A1

Abstract

【課題】コイルコンタクト間の絶縁性を確保でき、且つ、コイル発熱による記録素子部の突出を抑制可能な薄膜磁気ヘッドを得る。
【解決手段】磁性材料層の上下に位置する上層コイル線群及び下層コイル線群と、上層コイル線群及び下層コイル線群の各コイル線の端部同士を接続するコイルコンタクト群とが、磁性材料層に記録磁界を与える一連の薄膜コイルを構成する薄膜磁気ヘッドにおいて、コイルコンタクト群と同一の積層高さ位置に、コイルコンタクト群の各コイルコンタクト間を埋める絶縁レジスト層と、コイルコンタクト群の間を埋める無機絶縁層とを有する。
【選択図】図２

Description

本発明は、ソレノイド状の記録コイルを備えた薄膜磁気ヘッドに関する。

薄膜磁気ヘッドの記録素子部は、周知のように、磁性材料からなる磁性材料層と、この磁性材料層に記録磁界を誘導する薄膜コイルと、磁性材料層の先端に形成した磁気ギャップ層とを備え、記録媒体との対向面で磁気ギャップ層を介して磁性材料層から生じる漏れ磁界により、磁気情報を記録媒体に記録する。

近年では、磁性材料層の周囲の三次元空間を有効利用して記録素子部を小型化できるように、磁性材料層を巻き中心として該磁性材料層の周囲に巻回されるソレノイドタイプの薄膜コイルが提案されている。ソレノイドタイプの薄膜コイルは、磁性材料層の下側に形成した複数のコイル線からなる下層コイル線群と、同磁性材料層の上側に形成した複数のコイル線からなる上層コイル線群と、この下層コイル線群及び上層コイル線群の各コイル線の端部同士を電気的に接続するコイルコンタクト層とで構成され、例えば以下の工程により形成される。

先ず、磁性材料層の下側に、例えばＣｕからなるトラック幅方向に長いコイル線をハイト方向に複数並べて下層コイル線群を形成し、この下層コイル線群及びそのピッチ間を埋めるコイル絶縁層を形成する。次に、コイル絶縁層の一部を除去して下層コイル線群の各コイル線の両端部を露出させ、該両端部上に、コイルコンタクト層群をそれぞれ形成する。同時に、磁性材料層に磁気的に接続される補助ヨーク層を形成する。続いて、コイルコンタクト層群の各コイルコンタクト層間、及び各コイルコンタクト層と補助ヨークの間を絶縁レジストで埋め、この上からアルミナを形成して補助ヨーク層の上面を平坦化する。そして、補助ヨーク層の上に磁性材料層を形成し、この磁性材料層の上にコイル絶縁下地層を介して上層コイル線群を形成する。このとき、上層コイル線群の各コイル線は、その両端部でコイルコンタクト層を介して下層コイル線群に接続される。
特開平８−７２２２号公報

しかしながら、従来のソレノイドタイプの薄膜コイルでは、各コイルコンタクト層間及びコイルコンタクト層群と補助ヨークの間が絶縁レジスト層で埋められ、この絶縁レジスト層の上にアルミナが形成されているので、該薄膜コイルが発熱すると絶縁レジストが膨張し、記録素子部を媒体対抗面側へ突き出させてしまう。記録素子部が記録媒体側へ突出すると、該突出部分が記録媒体を傷つけたり、記録素子部自体が損傷したりなどの問題が生じる。また、ＣＭＰ加工により補助ヨークの上面を平坦化しようとすると、レジストスメアが生じてしまう。これを回避するには、各コイルコンタクト層間をアルミナによって埋めることが考えられるが、コイルコンタクト部はその膜厚に対してピッチ間隔が狭くなっている（アスペクト比が小さくなっている）ので、コイルコンタクト層間をアルミナで完全に埋めることができず、鬆ができてしまう。

本発明は、上述の従来課題に鑑みてなされたもので、コイルコンタクト間の絶縁性を確保でき、且つ、コイル発熱による記録素子部の突出を抑制可能な薄膜磁気ヘッドを得ることを目的としている。

本発明は、コイルコンタクト間のみを絶縁レジストで埋める構成とすれば、コイルコンタクト間を確実に埋められること、及び、絶縁レジストの存在領域が少ないことから該絶縁レジストの熱膨張量が抑えられて記録素子部の突き出しを抑制でき、さらに補助ヨーク上面のＣＭＰ加工を実施する場合には該ＣＭＰ加工時に生じるスメアを低減できることに着目してなされたものである。

すなわち、本発明は、磁性材料層の上下にそれぞれ位置し、トラック幅方向に長いコイル線をハイト方向に複数配列してなる上層コイル線群及び下層コイル線群と、この上層コイル線群及び下層コイル線群の各コイル線の両端部に形成され、該各コイル線の端部同士を接続する二列のコイルコンタクト群層とを有し、上層コイル線群、下層コイル線群及び二列のコイルコンタクト群層が、磁性材料層に記録磁界を与える一連の薄膜コイルを構成する薄膜磁気ヘッドにおいて、二列のコイルコンタクト群層と同一の積層高さ位置に、該コイルコンタクト群層の各コイルコンタクト層間を埋める絶縁レジスト層と、二列のコイルコンタクト群層間を埋める無機絶縁層とを有することを特徴としている。

また本発明は、別の態様によれば、磁性材料層の上下にそれぞれ位置し、トラック幅方向に長いコイル線をハイト方向に複数配列してなる上層コイル線群及び下層コイル線群と、この上層コイル線群及び下層コイル線群の各コイル線の両端部に形成され、該各コイル線の端部同士を接続する二列のコイルコンタクト群層と、このコイルコンタクト群層と同一の積層高さ位置に形成され、磁性材料層と磁気的に接続する補助ヨーク層とを有し、上層コイル線群、下層コイル線群及び二列のコイルコンタクト群層が、磁性材料層に記録磁界を与える一連の薄膜コイルを構成する薄膜磁気ヘッドにおいて、二列のコイルコンタクト群層と同一の積層高さ位置に、補助ヨーク層に非接触でコイルコンタクト群層の各コイルコンタクト層間を埋める絶縁レジストと、該各コイルコンタクト群層と補助ヨーク層の間を埋める無機絶縁層が形成されていることを特徴としている。

上記薄膜磁気ヘッドにおいて、無機絶縁層は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂またはＡｌ−Ｓｉ−Ｏから形成することが実際的である。

本発明によれば、コイルコンタクト層間のみに絶縁レジストが形成され、コイルコンタクト層間以外の領域は無機絶縁層で覆われるので、コイルコンタクト間の絶縁性を確保でき、且つ、コイル発熱による記録素子部の突出を抑制可能な薄膜磁気ヘッドが得られる。

以下、図面に基づいて本発明の実施形態を説明する。各図において、Ｘ方向はトラック幅方向、Ｙ方向はハイト方向、Ｚ方向は薄膜磁気ヘッドを構成する各層の積層方向とそれぞれ定義する。

図１は、本発明を適用した薄膜磁気ヘッドの積層構造を示す部分縦断面図である。本薄膜磁気ヘッドＨは、記録媒体Ｍに垂直磁界Φを与え、記録媒体Ｍのハード膜Ｍａを垂直方向に磁化させることにより記録動作する垂直磁気ヘッドである。記録媒体Ｍは、残留磁化の高いハード膜Ｍａを媒体表面側に、磁気透過率の高いソフト膜Ｍｂをハード膜Ｍａよりも内側に有している。この記録媒体Ｍは、例えばディスク状であり、ディスクの中心が回転軸中心となって回転させられる。

薄膜磁気ヘッドＨは、スライダ１０１のトレーリング側端面１０１ｂ上に、非磁性絶縁層１０２と、記録素子部Ｗと、記録素子部Ｗを覆う表面保護層１０３とを有している。スライダ１０１はＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣなどの非磁性材料で形成されており、スライダ１０１の媒体対向面１０１ａが記録媒体Ｍに対向し、記録媒体Ｍが回転すると、表面の空気流によりスライダ１０１が記録媒体Ｍの表面から浮上する。あるいは、スライダ１０１が記録媒体Ｍに摺動する。非磁性絶縁層１０２及び表面保護層１０３は、Ａｌ₂Ｏ₃またはＳｉＯ₂等の無機材料から形成されている。

記録素子部Ｗには、主磁極層１１０と、補助磁極層１１５と、記録媒体との対向面Ｆで主磁極層１１０と補助磁極層１１５の間に介在する磁気ギャップ層１１３と、主磁極層１１０及び補助磁極層１１５に記録磁界を与える記録コイルＣと、主磁極層１１０に磁気的に接続された補助ヨーク層１１７とが備えられている。

主磁極層１１０は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料からなる。主磁極層１１０は、対向面Ｆから図示Ｙ方向（ハイト方向）に所定長さを有し、且つ、対向面Ｆに露出する先端面１１０ａの図示Ｘ方向（トラック幅方向）の寸法がトラック幅に規定されている。補助ヨーク層１１７は、主磁極層１１０よりも磁束飽和密度の低い磁性材料で該主磁極層１１０の直下に形成されており、磁気的に主磁極層１１０の一部として機能する。主磁極層１１０及び補助ヨーク層１１７の周囲には、例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ等からなる絶縁材料層１１１及び無機絶縁層１２７がそれぞれ形成されている。

磁気ギャップ層１１３は、アルミナまたはＳｉＯ₂、Ａｕ、Ｒｕなどの非磁性材料からなり、主磁極層１１０及び絶縁材料層１１１の上に形成されている。補助磁極層１１５は、Ｎｉ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｏなどの飽和磁束密度の高い強磁性材料からなり、対向面Ｆに露出する先端面１１５ａでギャップ間隔Ｇをあけて主磁極層１１０と対向し、該先端面１１５ａよりもハイト方向奥側に位置する接続部１１５ｂで主磁極層と接続している。磁気ギャップ層１１３上であって対向面Ｆから所定距離離れた位置には、無機または有機材料によってハイト決め層１１４が形成されている。この対向面Ｆからハイト決め層１１４の前端縁までの距離により、薄膜磁気ヘッドＨのスロートハイトが規定されている。

記録コイルは、非磁性絶縁層１０２の上にコイル絶縁下地層１２０を介して形成された下層コイル線群１２１と、磁気ギャップ層１１３の上にコイル絶縁下地層１２３を介して形成された上層コイル線群１２４と、この下層コイル線群１２１及び上層コイル線群１２４を接続するコイルコンタクト群１２６（図２、図３）とから構成されている。

下層コイル線群１２１及び上層コイル線群１２４は、記録トラック幅方向に長く延びる複数のコイル線をハイト方向に複数列並べて形成したもので、各コイル線の端部同士がコイルコンタクト群１２６によって接続され、主磁極層１１０及び補助ヨーク層１１７を中心として該主磁極層１１０及び補助ヨーク層１１７の上下に巻回されたソレノイド状コイルをなしている。下層コイル線群１２１及び上層コイル線群１２４の各コイル線は、例えばＡｕ，Ｃｕ，Ｎｉ，Ａｌから選ばれる１種、または２種以上の非磁性金属材料から形成されている。下層コイル線群１２１及び上層コイル線群１２４は、レジストなどの有機絶縁材料からなるコイル絶縁層１２２、１２５で覆われている。コイル絶縁層１２２、１２５の上面は平坦化されており、この平坦面の上に補助ヨーク層１１７及び補助磁極層１１５がそれぞれ形成されている。

図２はコイルコンタクト群を示す模式平面図であり、図３はコイルコンタクト群を示す模式断面図である。コイルコンタクト群１２６は、この図２及び図３に示されるように、下層コイル線群１２１を構成する各コイル線のトラック幅方向の両端部に形成され、該両端部にて、ハイト方向にコイルピッチ間隔と同一のピッチ間隔をあけて並んでいる。この二列のコイルコンタクト群１２６は、下層コイル線群１２１を覆うコイル絶縁層１２２上に形成される補助ヨーク層１１７と同一の積層高さ位置にある。

上記コイルコンタクト群１２６において、各コイルコンタクト間は、絶縁レジストＲによって完全に埋められている。絶縁レジストＲは、コイルコンタクト群１２６及び補助ヨーク層１１７と同一の積層高さ位置で、コイルコンタクト群１２６の各コイルコンタクト間のみに塗布されている。別言すれば、絶縁レジストＲは、コイルコンタクト群１２６外の領域には存在しておらず、補助ヨーク層１１７とは非接触である。補助ヨーク層１１７とコイルコンタクト群１２６との間は、補助ヨーク層１１７の上面を平坦化させるための無機絶縁層１２７によって埋められている。無機絶縁層１２７は、上述したようにＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂またはＡｌ−Ｓｉ−Ｏ等からなり、絶縁レジストＲよりも熱膨張係数が低く、絶縁レジストＲほど熱膨張することはない。この無機絶縁層１２７は、補助ヨーク層１１７及びコイルコンタクト群１２６の形成後に絶縁レジストＲをコイルコンタクト間のみに塗布してから全面的に成膜され、その後、ＣＭＰ加工を施されてなる。

このように絶縁レジストＲでコイルコンタクト群１２６のコイルコンタクト間のみを埋めれば、コイルコンタクト群１２６のピッチ間隔（下層コイル線群１２１及び上層コイル線群１２４のピッチ間隔）が該コイルコンタクト厚に比べて小さくても、コイルコンタクト間を完全に埋め込むことができ、コイルコンタクト間の絶縁性を十分に確保できる。同時に、絶縁レジストＲの塗布領域が局所的であるから、記録コイル（下層コイル線群１２１及び上層コイル線群１２４）が発熱しても該発熱による絶縁レジストＲの熱膨張は少なく、記録素子部Ｗの記録媒体側への過度な突き出しを回避できる。また絶縁レジストＲの塗布領域が局所的であれば、補助ヨーク層１１７の上面を平坦化させるＣＭＰ加工時に生じるレジストスメアを低減させることができる。

本実施形態では、下層コイル線群１２１と上層コイル線群１２４を接続するコイルコンタクト群１２６が補助ヨーク層１１７と同一の積層高さ位置に形成されているが、コイルコンタクト群１２６と補助ヨーク層１１７は異なる積層高さ位置で形成されていてもよい。コイルコンタクト群１２６と補助ヨーク層１１７の積層高さ位置が異なる場合、すなわち、二列のコイルコンタクト群１２６の間に補助ヨーク層１１７が形成されていない場合には、二列のコイルコンタクト群１２６の間を無機絶縁層で埋めることが好ましい。

以上では、垂直磁気記録ヘッドに本発明を適用した実施形態について説明したが、本発明は、長手記録方式の薄膜磁気ヘッドにも適用可能である。

本発明の一実施形態による薄膜磁気ヘッドの積層構造を示す部分縦断面図である。図１のコイルコンタクト群を示す部分平面図である。図１のコイルコンタクト群を示す部分横断面図である。

符号の説明

１１０主磁極層（下部コア層）
１１５補助磁極層（上部コア層）
１１７補助ヨーク層
１２１下層コイル線群
１２４上層コイル線群
１２６コイルコンタクト群
１２７無機絶縁層

Claims

磁性材料層の上下にそれぞれ位置し、トラック幅方向に長いコイル線をハイト方向に複数配列してなる上層コイル線群及び下層コイル線群と、この上層コイル線群及び下層コイル線群の各コイル線の両端部に形成され、該各コイル線の端部同士を接続する二列のコイルコンタクト群とを有し、前記上層コイル線群、下層コイル線群及び二列のコイルコンタクト群が、前記磁性材料層に記録磁界を与える一連の薄膜コイルを構成する薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記二列のコイルコンタクト群と同一の積層高さ位置に、該コイルコンタクト群層の各コイルコンタクト間を埋める絶縁レジスト層と、前記二列のコイルコンタクト群間を埋める無機絶縁層とを有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
磁性材料層の上下にそれぞれ位置し、トラック幅方向に長いコイル線をハイト方向に複数配列してなる上層コイル線群及び下層コイル線群と、この上層コイル線群及び下層コイル線群の各コイル線の両端部に形成され、該各コイル線の端部同士を接続する二列のコイルコンタクト群と、このコイルコンタクト群と同一の積層高さ位置に形成され、前記磁性材料層と磁気的に接続する補助ヨーク層とを有し、前記上層コイル線群、下層コイル線群及び二列のコイルコンタクト群が、前記磁性材料層に記録磁界を与える一連の薄膜コイルを構成する薄膜磁気ヘッドにおいて、
前記二列のコイルコンタクト群と同一の積層高さ位置に、前記補助ヨーク層に非接触で前記コイルコンタクト群の各コイルコンタクト層間を埋める絶縁レジストと、該各コイルコンタクト群と前記補助ヨーク層の間を埋める無機絶縁層が形成されている薄膜磁気ヘッド。
請求項１または２記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、前記無機絶縁層はＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂またはＡｌ−Ｓｉ−Ｏからなる薄膜磁気ヘッド。