JP2950921B2 - Soft magnetic thin film - Google Patents

Soft magnetic thin film

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JP2950921B2 JP16628590A JP16628590A JP2950921B2 JP 2950921 B2 JP2950921 B2 JP 2950921B2 JP 16628590 A JP16628590 A JP 16628590A JP 16628590 A JP16628590 A JP 16628590A JP 2950921 B2 JP2950921 B2 JP 2950921B2
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【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> 本発明は、軟磁性薄膜、特に高密度記録に適した磁気
ヘッド、薄膜インダクタ等に用いられる軟磁性薄膜に関
する。
Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a soft magnetic thin film, particularly to a soft magnetic thin film used for a magnetic head, a thin film inductor, and the like suitable for high-density recording.

<従来の技術> 磁気ヘッドや薄膜インダクタ等の軟磁性薄膜の材料と
して、センダスト、パーマロイ等の各種軟磁性材料が知
られている。
<Related Art> Various soft magnetic materials such as Sendust and Permalloy are known as materials for soft magnetic thin films such as magnetic heads and thin film inductors.

この場合、例えば、磁気記録の分野では、磁気記録の
高密度化に伴ない、高い保磁磁力Hcを有する磁気記録媒
体が用いられる。この場合、高保磁力の磁気記録媒体に
良好な記録を行なうには、磁気ヘッドから密度の高い磁
束を発生させる必要がある。
In this case, for example, in the field of magnetic recording, a magnetic recording medium having a high coercive force Hc is used as the density of magnetic recording increases. In this case, in order to perform good recording on a magnetic recording medium having a high coercive force, it is necessary to generate a high-density magnetic flux from a magnetic head.

このため、磁気ヘッド用の軟磁性薄膜として、飽和磁
束密度Bsが高いものが要求される。
Therefore, a soft magnetic thin film having a high saturation magnetic flux density Bs is required for a magnetic head.

加えて、高い記録・再生感度が得られる点で、軟磁性
薄膜の透磁率μが高いことが好ましい。
In addition, the magnetic permeability μ of the soft magnetic thin film is preferably high from the viewpoint of obtaining high recording / reproducing sensitivity.

さらには、透磁率μの周波数特性が高い点で、電気抵
抗率ρが高いことが好ましい。
Further, it is preferable that the electric resistivity ρ is high in terms of the high frequency characteristics of the magnetic permeability μ.

しかし、センダストやパーマロイでは、飽和磁束密度
Bsが不十分なため、保磁力Hcが1400Oe以上である高保磁
力の磁気記録媒体に十分な書き込みができない。
However, in Sendust and Permalloy, the saturation magnetic flux density
Since Bs is insufficient, sufficient writing cannot be performed on a high-coercivity magnetic recording medium having a coercive force Hc of 1400 Oe or more.

また、数種の軟磁性薄膜を交互に積層した高飽和磁束
密度および高透磁率の多層膜が知られているが、製造工
程が多く、複雑であり、しかも生産歩留りが低いため、
未だ実用化されていない。
In addition, a multilayer film having a high saturation magnetic flux density and a high magnetic permeability in which several kinds of soft magnetic thin films are alternately stacked is known, but because of many manufacturing steps, it is complicated, and the production yield is low.
It has not been put to practical use yet.

<発明が解決しようとする課題> 本発明の目的は、飽和磁束密度Bsが高く、透磁率μが
高く、しかも電気抵抗率ρが高い軟磁性薄膜を提供する
ことにある。
<Problem to be Solved by the Invention> An object of the present invention is to provide a soft magnetic thin film having a high saturation magnetic flux density Bs, a high magnetic permeability μ, and a high electric resistivity ρ.

<課題を解決するための手段> このような目的は下記(1)〜(3)の本発明によっ
て達成される。
<Means for Solving the Problems> Such an object is achieved by the present invention of the following (1) to (3).

(1)Co、M(Mは3A族元素、4A族元素および5A族元素
から選ばれる1種以上である)およびOを含有し、Mの
含有量が2〜15at%であり、Oの含有量が4〜35at%で
あり、 Coを主成分とする主磁性相を有し、前記主磁性相の結晶
粒子が全体の50体積%以上存在することを特徴とする軟
磁性薄膜。
(1) Co, M (M is at least one element selected from Group 3A, Group 4A and Group 5A elements) and O, the content of M is 2 to 15 at%, and the content of O A soft magnetic thin film having an amount of 4 to 35 at%, having a main magnetic phase containing Co as a main component, and having at least 50% by volume of crystal grains of the main magnetic phase.

(2)前記主磁性相の結晶粒子の平均結晶粒径Dが1000
Å以下である上記(1)に記載の軟磁性薄膜。
(2) The average crystal grain diameter D of the crystal grains of the main magnetic phase is 1000
<4> The soft magnetic thin film according to (1) above,

(3)電気抵抗率ρが150×10-6Ω・cm以上である上記
(1)または(2)に記載の軟磁性薄膜。
(3) The soft magnetic thin film according to (1) or (2), wherein the electric resistivity ρ is 150 × 10 −6 Ω · cm or more.

<作用> 本発明の軟磁性薄膜は、飽和磁束密度Bsが高く、透磁
率μが高く、しかも電気抵抗率ρが高い。
<Function> The soft magnetic thin film of the present invention has a high saturation magnetic flux density Bs, a high magnetic permeability μ, and a high electric resistivity ρ.

このため、本発明の軟磁性薄膜を例えば、磁気ヘッド
に適用する場合、高保磁力の磁気記録媒体に十分書き込
むことができ、しかも高い記録・再生感度が得られ、加
えて、高周波数特性が向上する。
For this reason, when the soft magnetic thin film of the present invention is applied to, for example, a magnetic head, it is possible to sufficiently write on a magnetic recording medium having a high coercive force, obtain high recording / reproducing sensitivity, and improve high frequency characteristics. I do.

<発明の具体的構成> 以下、本発明の具体的構成を詳細に説明する。<Specific Configuration of the Invention> Hereinafter, a specific configuration of the present invention will be described in detail.

本発明の軟磁性薄膜は、下記式で示される原子比組成
を有する。
The soft magnetic thin film of the present invention has an atomic ratio composition represented by the following formula.

式 Co100-(a+b)MaOb 上式においてMは、3A族元素、4A族元素および5A族元
素から選ばれる1種以上である。
Formula Co 100- (a + b) M a Ob In the above formula, M is at least one selected from Group 3A, Group 4A, and Group 5A elements.

このうち、Y、La、Ce、Ti、Zr、Ta、NbおよびHfの1
種以上が好ましい。
Of these, one of Y, La, Ce, Ti, Zr, Ta, Nb and Hf
More than species are preferred.

より好ましくは、緻密性、密着強度および安定性が高
く、しかも内部応力が小さい等の膜質が良好な点で、
Y、Ta、HfおよびZrから選ばれる1種以上、特に好まし
くはこれらのうちで、Hcが低く、μが高く、磁気特性が
良好であり、ρが高く、高周波特性が良好な点でYが好
ましい。
More preferably, denseness, adhesion strength and stability are high, and the film quality is good, such as small internal stress,
One or more selected from Y, Ta, Hf and Zr, particularly preferably, among them, Yc is low in that Hc is low, μ is high, magnetic properties are good, ρ is high, and high-frequency properties are good. preferable.

また、aは2〜15、好ましくは3〜13、特に好ましく
は4〜11である。
A is 2 to 15, preferably 3 to 13, particularly preferably 4 to 11.

前記範囲未満では、保磁力Hcが高く、十分な透磁率μ
が得られない。
Below the range, the coercive force Hc is high and the magnetic permeability μ is sufficient.
Can not be obtained.

前記範囲をこえると飽和磁束密度Bsが11kG以下に低下
する。
If it exceeds the above range, the saturation magnetic flux density Bs decreases to 11 kG or less.

また、bは4〜35、好ましくは7〜28、特に好ましく
は9〜21である。
B is 4 to 35, preferably 7 to 28, particularly preferably 9 to 21.

前記範囲未満では、保磁力Hcが高く、十分な軟磁気特
性が得られない。
Below the above range, the coercive force Hc is high and sufficient soft magnetic properties cannot be obtained.

前記範囲をこえると飽和磁束密度Bsが11kG以下に低下
し、また保磁力Hcも高くなり十分な軟磁気特性が得られ
ない。
If it exceeds the above range, the saturation magnetic flux density Bs decreases to 11 kG or less, and the coercive force Hc also increases, so that sufficient soft magnetic characteristics cannot be obtained.

なお、場合によっては、さらに炭素および/または窒
素が、酸素の飯部を置換して含有していてもよい。
In some cases, carbon and / or nitrogen may further be contained by replacing the oxygen portion.

この場合、酸素の含有量は、酸素、窒素および炭素の
合計に対して、50at%以上、より好ましくは80at%以
上、特に好ましくは90〜100at%であることが好まし
い。
In this case, the content of oxygen is preferably at least 50 at%, more preferably at least 80 at%, and particularly preferably 90 to 100 at%, based on the total of oxygen, nitrogen and carbon.

これにより、特にρが向上し、高周波特性が向上す
る。
Thereby, particularly, ρ is improved, and the high frequency characteristics are improved.

さらにまた、Coの一部はNi、Fe、Mnの一種以上の元素
で置換することもできる。
Furthermore, part of Co can be replaced with one or more elements of Ni, Fe, and Mn.

このような本発明の軟磁性薄膜の組成は、例えば、El
ectron Probe Micro Analysis(EPMA)法によりすれば
よい。
The composition of the soft magnetic thin film of the present invention is, for example, El
It may be performed by the ectron Probe Micro Analysis (EPMA) method.

軟磁性薄膜の膜厚は、用途等に応じて適宜選択すれば
よいが、通常0.3〜5μm程度である。
The thickness of the soft magnetic thin film may be appropriately selected depending on the application and the like, but is usually about 0.3 to 5 μm.

このような本発明の軟磁性薄膜は、通常、Coを主成分
とする主磁性相と、Xの酸化物を主成分とする酸化物相
とを有する。ただし、酸化物相の粒子は微細なため、通
常のX線回折等では検出が困難である。
Such a soft magnetic thin film of the present invention usually has a main magnetic phase mainly containing Co and an oxide phase mainly containing an oxide of X. However, since the particles of the oxide phase are fine, detection by ordinary X-ray diffraction or the like is difficult.

主磁性相は、通常、Coを主成分とする結晶粒子にて構
成される。そして、結晶粒子は、Coのみで構成されても
よく、あるいはCoにMまたは酸素が固溶したものであっ
てもよい。
The main magnetic phase is usually composed of crystal grains containing Co as a main component. The crystal particles may be composed of Co alone, or may be a solid solution of M or oxygen in Co.

また、酸化物相は、通常、Mの酸化物にて構成される
が、さらにMの窒化物やMの炭化物等が含まれていても
よい。この場合、Mの酸化物は、通常、最も安定な酸化
物の形で存在するが、化学量論の組成から多少ずれてい
てもよい。
The oxide phase is usually composed of M oxide, but may further contain M nitride, M carbide and the like. In this case, the oxide of M is usually present in the most stable oxide form, but may deviate slightly from the stoichiometric composition.

主磁性相の結晶粒子の平均結晶粒径Dは、1000Å以下
であることが好ましい。
The average crystal grain size D of the crystal grains of the main magnetic phase is preferably 1000 ° or less.

前記範囲をこえると異方性分散を小さくすることがで
きなくなると考えられ、結果として保磁力Hcが大きくな
り、軟磁気特性を得ることができない。
If the ratio exceeds the above range, it is considered that the anisotropic dispersion cannot be reduced, and as a result, the coercive force Hc increases and soft magnetic characteristics cannot be obtained.

そして、平均結晶粒径Dは、より好ましくは300Å以
下、特に20〜300Åであることが好ましい。
The average crystal grain size D is more preferably 300 ° or less, particularly preferably 20 to 300 °.

前記範囲の場合、特に高い透磁率μが得られる。 In the case of the above range, a particularly high magnetic permeability μ is obtained.

なお、平均結晶粒径Dが1000Å以下、特に300Å以下
の場合、高い耐食性が得られる。そして、特にMとして
Yが含まれる場合はより一層高い耐食性が得られる。
When the average crystal grain size D is 1000 ° or less, particularly 300 ° or less, high corrosion resistance is obtained. Further, particularly when Y is contained as M, higher corrosion resistance can be obtained.

結晶粒子の平均結晶粒径Dは、粉末法によるX線回折
線のCo(111)ピークの半値巾W50を測定し、下記のシェ
ラーの式から求めればよい。
The average crystal grain diameter D of the crystal grains, the Co (111) half-value width W 50 of the peaks of the X-ray diffraction line according to powder method measures may be obtained from the equation Scherrer below.

式 D=0.9λ/W50cosθ 上式において、λは用いたX線の波長であり、θは回
折角である。
Formula D = 0.9λ / W 50 cos θ In the above formula, λ is the wavelength of the X-ray used, and θ is the diffraction angle.

また、主磁性相の結晶粒子は全体の50体積%以上、特
に80体積%以上存在することが好ましい。
Further, it is preferable that the crystal grains of the main magnetic phase be present in an amount of 50% by volume or more, particularly 80% by volume or more.

前記範囲未満では保磁力Hcが大きく、軟磁気特性が得
られず、しかも飽和磁束密度Bsも低い。
Below this range, the coercive force Hc is large, soft magnetic properties cannot be obtained, and the saturation magnetic flux density Bs is low.

微結晶よりなる主磁性相の体積比率は、例えば透過型
電子顕微鏡を用いて、マトリックスの非結晶相と析出し
ている微結晶相の体積比にて求めればよい。
The volume ratio of the main magnetic phase composed of microcrystals may be determined by the volume ratio of the amorphous phase of the matrix and the precipitated microcrystalline phase using, for example, a transmission electron microscope.

本発明の軟磁性薄膜を成膜するには、蒸着、スパッタ
リング,イオンブレーティング、CVD等の気相法を用い
ればよい。
To form the soft magnetic thin film of the present invention, a vapor phase method such as vapor deposition, sputtering, ion plating, and CVD may be used.

成膜時には、通常、基板を水冷する。基板温度が高い
と成膜される軟磁性薄膜の主磁性相および酸化物相の結
晶粒が成長するため、基板温度は200℃以下が好まし
い。
During film formation, the substrate is usually water-cooled. When the substrate temperature is high, the crystal grains of the main magnetic phase and the oxide phase of the soft magnetic thin film to be formed grow, so that the substrate temperature is preferably 200 ° C. or lower.

基板の冷却法に特に制限はなく、例えば、水冷して成
膜すればよい。
There is no particular limitation on the method of cooling the substrate, and for example, the film may be formed by water cooling.

軟磁性薄膜をスパッタ法により形成するには、例え
ば、以下のようにする。
To form a soft magnetic thin film by a sputtering method, for example, the following is performed.

ターゲットは、合金鋳造体や焼結体さらには複合ター
ゲット等を用いる。
As the target, an alloy cast, a sintered body, a composite target, or the like is used.

酸素を膜中に混入するためには、酸素雰囲気中の反応
性スパッタでもよく、あるいは、ターゲットに酸化物を
用いてもよい。
In order to mix oxygen into the film, reactive sputtering in an oxygen atmosphere may be used, or an oxide may be used as a target.

スパッタリングは、Ar等不活性ガス雰囲気下で行なわ
れる。
The sputtering is performed under an inert gas atmosphere such as Ar.

そして、反応性スパッタの場合は、酸素を0.2〜2.5体
積%程度含有させればよい。
In the case of reactive sputtering, oxygen may be contained at about 0.2 to 2.5% by volume.

スパッタの方式には特に制限はなく、また、使用する
スパッタ装置にも制限はなく、通常のものを用いればよ
い。
There is no particular limitation on the method of sputtering, and there is no particular limitation on the sputtering apparatus to be used, and an ordinary apparatus may be used.

なお、動作圧力は、通常、RFスパッタの場合には3〜
30×10-3Torr程度、イオンビームスパッタの場合には1.
5〜2.5×10-4Torr程度とすればよく、このほかの諸条件
は、スパッタ方式の種類等に応じ適宜決定する。
The operating pressure is usually 3 to 3 in the case of RF sputtering.
Approximately 30 × 10 -3 Torr, 1.
The pressure may be about 5 to 2.5 × 10 −4 Torr, and other conditions are appropriately determined according to the type of the sputtering method.

成膜直後の膜は、非晶質でも、あるいは結晶質すなわ
ち結晶粒子が存在してもよい。
The film immediately after film formation may be amorphous or crystalline, that is, crystalline particles may be present.

なお、Mと酸素は親和力が強いため、成膜時にM酸化
物の生成熱により膜が自己熱処理され、良好な軟磁性特
性が得られる。
Since M and oxygen have a strong affinity, the film undergoes a self-heat treatment by the heat of formation of the M oxide during film formation, so that good soft magnetic characteristics can be obtained.

軟磁性薄膜の軟磁気遅性をより一層向上させるため熱
処理を行うことが好ましい。この場合、特に下記の条件
が好適である。
Heat treatment is preferably performed to further improve the soft magnetic lag of the soft magnetic thin film. In this case, the following conditions are particularly preferable.

昇温速度:2〜10℃/分程度 保持温度:200〜650℃、特に300〜500℃程度 保持時間:5〜100分程度 冷却速度:2〜20℃/分程度 雰囲気:1×10-4Torr以下の真空中またはAr等の不活性
ガス中 なお、本発明の場合、微細に分散したM酸化物が、熱
処理による結晶粒子の粒成長を抑制するため、平均結晶
粒径Dは前記の範囲内となる。
Heating rate: about 2 to 10 ° C / min Holding temperature: about 200 to 650 ° C, especially about 300 to 500 ° C Holding time: about 5 to 100 minutes Cooling rate: about 2 to 20 ° C / min Atmosphere: 1 × 10 -4 In a vacuum of Torr or less or in an inert gas such as Ar In the present invention, since the finely dispersed M oxide suppresses the crystal growth of the crystal particles due to the heat treatment, the average crystal particle diameter D is in the above range. Inside.

得られた軟磁性薄膜の直流〜50Hz程度での保磁力Hc
は、40e以下、より好ましくは30e以下であることが好ま
しい。
Coercive force Hc of the obtained soft magnetic thin film at DC to about 50 Hz
Is preferably 40e or less, more preferably 30e or less.

また、5MHzでの初透磁率μiは、600以上、特に700以
上のものが得られる。
In addition, the initial magnetic permeability μi at 5 MHz is 600 or more, particularly 700 or more.

保磁力Hcが前記範囲をこえると、あるいは初透磁率μ
iが前記範囲未満であると、磁気ヘッドに適用したと
き、記録・再生感度が低下する傾向にある。
If the coercive force Hc exceeds the above range, or the initial permeability μ
If i is less than the above range, the recording / reproducing sensitivity tends to decrease when applied to a magnetic head.

また、軟磁性薄膜の飽和磁束密度Bsは、11kG以上、特
に13kG以上のものが得られる。
The soft magnetic thin film has a saturation magnetic flux density Bs of 11 kG or more, particularly 13 kG or more.

前記範囲未満であるとオーバーライト特性が悪化し、
特に高保磁力の磁気記録媒体への記録が困難となる。
If it is less than the above range, the overwrite characteristics deteriorate,
In particular, recording on a magnetic recording medium having a high coercive force becomes difficult.

また、軟磁性膜の電気抵抗率ρは、150×10-6Ω・cm
以上、特に180×10-6Ω・cm以上のものが得られる。
The electrical resistivity ρ of the soft magnetic film is 150 × 10 −6 Ωcm
As described above, in particular, those having a density of 180 × 10 −6 Ω · cm or more can be obtained.

このため、本発明の軟磁性薄膜は、例えば膜厚2μm
でμiが約2000の薄膜の場合、13MHz程度の周波数まで
はμiは低下せず、高周波でも高透磁率が得られる。
Therefore, the soft magnetic thin film of the present invention has a thickness of 2 μm, for example.
In the case of a thin film having a μi of about 2000, μi does not decrease up to a frequency of about 13 MHz, and a high magnetic permeability can be obtained even at a high frequency.

なお、Bs、Hc、μiおよびρは下記のとおり測定すれ
ばよい。
Note that Bs, Hc, μi, and ρ may be measured as follows.

Bs:試料振動式磁力計(VSM)を用いて、10kOeの磁場中
で行なう。
Bs: Performed in a magnetic field of 10 kOe using a sample vibration magnetometer (VSM).

Hc:薄膜ヒストロスコープを用いて行なう。Hc: Performed using a thin-film histroscope.

μi:インピーダンスアナライザーを用い、3mOeの磁場中
にて、測定周波数5MHzでインダクタンスを測定して求め
る。
μi: Determined by measuring the inductance at a measurement frequency of 5 MHz in a magnetic field of 3 mOe using an impedance analyzer.

ρ:四端子法でシート抵抗を測定して求める。ρ: Determined by measuring sheet resistance by the four-terminal method.

本発明の軟磁性薄膜は薄膜磁気ヘッド等の各種磁気ヘ
ッドに適用できる。
The soft magnetic thin film of the present invention can be applied to various magnetic heads such as a thin film magnetic head.

第1図に、本発明を適用した好適実施例である浮上型
の薄膜磁気ヘッドを示す。
FIG. 1 shows a flying type thin film magnetic head according to a preferred embodiment of the present invention.

第1図に示される薄膜磁気ヘッドは、スライタ7上
に、絶縁層81、下部磁極層91、ギャップ層10、絶縁層8
3、コイル層11、絶縁層85、上部磁極層95および保護層1
2を順次有する。
The thin-film magnetic head shown in FIG. 1 has an insulating layer 81, a lower pole layer 91, a gap layer 10,
3, coil layer 11, insulating layer 85, upper pole layer 95 and protective layer 1
It has 2 sequentially.

本発明においてスライダ7は、材料として従来公知の
種々のものを用いればよく、例えばセラミックス、フェ
ライト等により構成される。
In the present invention, the slider 7 may be made of various known materials, and is made of, for example, ceramics or ferrite.

この場合、セラミックス、特にA2O3−TiCを主成分
とするセラミックス、ZrO2を主成分とするセラミック
ス、SiCを主成分とするセラミックスまたはANを主
成分とするセラミックスが好適である。なお、これら
は、添加物としてMg、Y、ZrO2、TiO2等が含有されてい
てもよい。
In this case, ceramics, particularly ceramics mainly containing A 2 O 3 —TiC, ceramics mainly containing ZrO 2 , ceramics mainly containing SiC, or ceramics mainly containing AN are suitable. In addition, these may contain Mg, Y, ZrO 2 , TiO 2, and the like as additives.

スライダ7の形状やサイズ等の諸条件は公知の何れの
ものであってもよく、用途に応じ適宜選択される。
Various conditions such as the shape and size of the slider 7 may be any known conditions, and are appropriately selected according to the application.

スライダ7上には、絶縁層81が形成される。 An insulating layer 81 is formed on the slider 7.

絶縁層81の材料としては従来公知のものは何れも使用
可能であり、例えば、薄膜作製をスパッタ法により行な
うときにはSiO2、ガラス、A2O3等を用いることがで
きる。
As the material of the insulating layer 81, any of conventionally known materials can be used. For example, when a thin film is formed by a sputtering method, SiO 2 , glass, A 2 O 3 or the like can be used.

絶縁層81の膜厚やパターンは公知の何れのものであっ
てもよく、例えば膜厚は、5〜40μm程度とする。
The thickness and pattern of the insulating layer 81 may be any known ones, for example, the thickness is about 5 to 40 μm.

磁極は、通常図示のように、下部磁極層91と、上部磁
極層95として設けられる。
The magnetic poles are usually provided as a lower magnetic pole layer 91 and an upper magnetic pole layer 95 as shown.

本発明では、下部磁極層91および上部磁極層95に、前
記式で表わされる原子比組成の軟磁性薄膜を用いる。
In the present invention, a soft magnetic thin film having the atomic ratio composition represented by the above formula is used for the lower magnetic pole layer 91 and the upper magnetic pole layer 95.

このため、高保磁力の磁気記録媒体に対してもオーバ
ーライト特性に優れ、記録・再生感度、特に、高周波数
での記録・再生感度が高い磁気ヘッドが得られる。
Therefore, a magnetic head having excellent overwrite characteristics even with a magnetic recording medium having a high coercive force and high recording / reproduction sensitivity, particularly, high recording / reproduction sensitivity at a high frequency can be obtained.

下部および上部磁極層91、95のパターン、膜厚等は公
知のいずれのものであってもよい。例えば下部磁極層91
の膜厚は1〜5μm程度、上部磁極層95の膜厚は1〜5
μm程度とすればよい。
The pattern and thickness of the lower and upper magnetic pole layers 91 and 95 may be any known ones. For example, the lower magnetic pole layer 91
Is about 1 to 5 μm, and the thickness of the upper magnetic pole layer 95 is 1 to 5 μm.
It may be about μm.

下部磁極層91および上部磁極層95の間にはギャップ層
10が形成される。
Gap layer between lower pole layer 91 and upper pole layer 95
10 is formed.

ギャップ層10には、A2O3、SiO2等公知の種々の材
料を用いればよい。
For the gap layer 10, various known materials such as A 2 O 3 and SiO 2 may be used.

また、ギャップ層10のパターン、膜厚等は公知の何れ
のものであってもよい。例えば、ギャップ10の膜厚は0.
2〜1.0μm程度とすればよい。
Further, the pattern, thickness, and the like of the gap layer 10 may be any known one. For example, the thickness of the gap 10 is 0.
The thickness may be about 2 to 1.0 μm.

コイル層11の材質には特に制限はなく、通常用いられ
るA、Cu等の金属を用いればよい。
The material of the coil layer 11 is not particularly limited, and a commonly used metal such as A or Cu may be used.

コイルの巻回パターンや巻回密度についても制限はな
く、公知のものを適宜選択使用すればよい。例えば巻回
パターンについては、図示のスパイラル型の他、積層
型、ジグザグ型等何れであってもよい。
There is no limitation on the winding pattern or the winding density of the coil, and a known coil may be appropriately selected and used. For example, the winding pattern may be any of a spiral type, a lamination type, a zigzag type, and the like.

また、コイル層11の形成にはスパッタ法、めっき法等
の各種気相被着法を用いればよい。
The coil layer 11 may be formed by various vapor deposition methods such as a sputtering method and a plating method.

図示例ではコイル層11は、いわゆるスパイラル型とし
てスパイラル状に上部および下部磁極層91、95間に配設
されており、コイル層11と上部および下部磁極層91、95
間には絶縁層83、85が設層されている。
In the illustrated example, the coil layer 11 is spirally disposed between the upper and lower pole layers 91 and 95 as a so-called spiral type, and the coil layer 11 and the upper and lower pole layers 91 and 95 are spirally arranged.
Insulating layers 83 and 85 are provided between them.

絶縁層83、85の材料としては従来公知のものは何れも
使用可能であり、例えば、薄膜作製をスパッタ法により
行なうときには、SiO2、ガラス、A2O3等を用いるこ
とができる。
As the material for the insulating layers 83 and 85, any of conventionally known materials can be used. For example, when a thin film is formed by a sputtering method, SiO 2 , glass, A 2 O 3 or the like can be used.

また、上部磁極層95上には保護層12が設層される。保
護層12の材料としては従来公知のものは何れも使用可能
であり、例えばA2O3等を用いることができる。
On the upper pole layer 95, a protective layer 12 is provided. As the material of the protective layer 12, any conventionally known material can be used, and for example, A 2 O 3 or the like can be used.

この場合、保護層12のパターンや膜厚等は従来公知の
ものはいずれも使用可能であり、例えば膜厚は10〜50μ
m程度とすればよい。
In this case, any of conventionally known patterns and film thicknesses of the protective layer 12 can be used, for example, the film thickness is 10 to 50 μm.
m.

なお、本発明ではさらに各種樹脂コート層等を積層し
てもよい。
In the present invention, various resin coat layers may be further laminated.

このような薄膜磁気ヘッドの製造工程は、通常、薄膜
作製とパターン形成とによって行なわれる。
The manufacturing process of such a thin film magnetic head is usually performed by forming a thin film and forming a pattern.

各種の薄膜作製には、上記したように、従来公知の技
術である気相被着法、例えば真空蒸着法、スパッタ法、
あるいはめっき法等を用いればよい。
For the production of various thin films, as described above, a conventionally known vapor deposition method, for example, a vacuum deposition method, a sputtering method,
Alternatively, a plating method or the like may be used.

薄膜磁気ヘッドの各層のパターン形成は、従来公知の
技術である選択エッチングあるいは選択デポジションに
より行なうことができる。エッチングとしてはウェット
エッチングやドライエッチングにより行なうことができ
る。
The pattern formation of each layer of the thin-film magnetic head can be performed by a conventionally known technique such as selective etching or selective deposition. The etching can be performed by wet etching or dry etching.

本発明を適用した薄膜磁気ヘッドは、アーム等の従来
公知のアセンブリーと組み合わせて使用される。
The thin-film magnetic head to which the present invention is applied is used in combination with a conventionally known assembly such as an arm.

また、前記の薄膜磁気ヘッドを用いて、種々の方式の
オーバーライト記録を行うことができる。
In addition, various types of overwrite recording can be performed using the above-described thin film magnetic head.

本発明の軟磁性薄膜は、このような薄膜磁気ヘッドの
ほかMIG(メタル・イン・ギャップ)ヘッド等の各種磁
気ヘッドに適用できる。
The soft magnetic thin film of the present invention can be applied to various magnetic heads such as a MIG (metal-in-gap) head in addition to such a thin-film magnetic head.

また、熱処理温度が比較定低い300℃程度で十分な磁
気特性が得られるので、ポリイミドなどの高分子フィル
ムの上に成膜することもできるので、薄膜インダクタ等
にも適用できる。
Further, since sufficient magnetic properties can be obtained at a relatively low heat treatment temperature of about 300 ° C., the film can be formed on a polymer film such as polyimide, and thus can be applied to a thin film inductor and the like.

<実 施 例> 以下、本発明の具体的実施例を挙げ、本発明をさらに
詳細に説明する。
<Examples> Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to specific examples of the present invention.

実施例1 RFスパッタ装置を用いて、表1に示される原子比組成
を有し、膜厚、約1μmのCo−Y−O軟磁性薄膜を基板
上に成膜した。
Example 1 A Co-YO soft magnetic thin film having an atomic ratio composition shown in Table 1 and a film thickness of about 1 μm was formed on a substrate using an RF sputtering apparatus.

まず、純Co(コバルト)ターゲット上にYのチップを
対称性よく配置し、この復号ターゲットから55mmの位置
に基板を置き、ArとO2の混合ガスでスパッタリングを行
なった。
First, a Y chip was placed on a pure Co (cobalt) target with good symmetry, a substrate was placed at a position 55 mm from the decoding target, and sputtering was performed with a mixed gas of Ar and O 2 .

なお、基板には結晶化ガラス(コーニング社製フォト
セラム)を用い、間接水冷して、基板の温度を100℃以
下に保持した。
The substrate was made of crystallized glass (Photo Serum manufactured by Corning Incorporated) and was indirectly water-cooled to keep the temperature of the substrate at 100 ° C. or lower.

主な成膜条件は、下記のとおりである。 The main film forming conditions are as follows.

スパッタガス:Ar+0.1体積%O2〜Ar+2.5体積%O2 スパッタガス圧:5×10-3Torr 投入電力:2.4W/cm2 成膜速度:160Å/分 到達真空度:1×10-6Torr 次に、磁気特性を向上させるために真空度1×10-6To
rr、温度500℃、保持時間1時間にて熱処理を行なった
後に、以下の方法で諸特性を評価した。
Sputtering gas: Ar + 0.1% by volume O 2 to Ar + 2.5% by volume O 2 Sputtering gas pressure: 5 × 10 -3 Torr Input power: 2.4 W / cm 2 Deposition rate: 160Å / min Ultimate vacuum: 1 × 10 -6 Torr Next, in order to improve the magnetic properties, the degree of vacuum is 1 × 10 -6
After heat treatment at rr, a temperature of 500 ° C. and a holding time of 1 hour, various properties were evaluated by the following methods.

(1) 膜組成 特別に純度99.85%のアルミニウム基板上に成膜した
膜を用いて、EPMA法により求めた。
(1) Film composition The film composition was determined by EPMA using a film formed on an aluminum substrate having a purity of 99.85%.

(2) 初透磁率(μi) フェライトヨークを膜面に当て、インピーダンスアナ
ライザを用いて、3mOeの磁場、測定周波数5MHzでインダ
クタンスを測定することにより求めた。
(2) Initial magnetic permeability (μi) The magnetic permeability was determined by applying a ferrite yoke to the film surface, and measuring the inductance at a magnetic field of 3 mOe and a measurement frequency of 5 MHz using an impedance analyzer.

(3) 保磁力(Hc) 薄膜ヒストロスコープにより求めた。(3) Coercive force (Hc) The coercive force was determined using a thin-film histroscope.

(4) 飽和磁束密度(Bs) VSMを用いて10kOeの磁場中で測定した。(4) Saturation magnetic flux density (Bs) Measured in a magnetic field of 10 kOe using VSM.

(5) 電気抵抗率(ρ) 四端子法でシート抵抗を測定することにより求めた。(5) Electric resistivity (ρ) It was determined by measuring sheet resistance by a four-terminal method.

(6) 結晶粒子の平均結晶粒径(D) X線回折法を用いてCo(111)ピークの半値幅より求
めた。
(6) Average crystal grain size of crystal grains (D) It was determined from the half width of the Co (111) peak using X-ray diffraction.

(7) 結晶粒子の含有率 透過型電子顕微鏡を用いて、マトリックスの非晶質相
と析出している微結晶相の堆積比より求めた。
(7) Content of Crystal Particles The content was determined from the deposition ratio between the amorphous phase of the matrix and the precipitated microcrystalline phase using a transmission electron microscope.

また、比較用に、Fe74Si18A(at%)の組成の合
金ターゲットを用いて、Ar中でスパッタリングを行なっ
たほかは、前記と同様とし、膜厚1μmのFe−Si−A
軟磁性薄膜をガラス基板上に成膜した。
For comparison, a 1 μm-thick Fe—Si—A film was formed in the same manner as described above, except that sputtering was performed in Ar using an alloy target having a composition of Fe 74 Si 18 A 8 (at%).
A soft magnetic thin film was formed on a glass substrate.

そして、真空度1×10-6Torr、温度600℃、保持時間
1時間にて熱処理を行なった後、前記と同様に諸特性を
評価した。
Then, after performing a heat treatment at a degree of vacuum of 1 × 10 −6 Torr, a temperature of 600 ° C. and a holding time of 1 hour, various characteristics were evaluated in the same manner as described above.

結果は表1に示されるとおりである。 The results are as shown in Table 1.

表1に示される結果から本発明の効果が明らかであ
る。
From the results shown in Table 1, the effect of the present invention is clear.

なお、1〜20MHzの周波数でμiを測定したところ、
サンプルNo.1、2では、それぞれ1〜10MHzにて一定の
μiが得られ、20MHzでもμiの低下量はわずかであっ
た。
When μi was measured at a frequency of 1 to 20 MHz,
In Sample Nos. 1 and 2, a constant μi was obtained at 1 to 10 MHz, respectively, and the decrease in μi was slight even at 20 MHz.

加えて、耐食性も良好であった。 In addition, the corrosion resistance was also good.

実施例2 Co−Ta−O軟磁性薄膜をイオンビームスパッタ装置を
用いて下記のように作製した。
Example 2 A Co—Ta—O soft magnetic thin film was produced as follows using an ion beam sputtering apparatus.

まず、Coターゲット上にTaのチップを対称性よく配置
した複合ターゲットに対し、100mm径のバケット型イオ
ンガンをもつイオンビームスパッタ装置にてArイオンを
加速してターゲットに当て、ターゲットから所定の距離
に基板を置いて膜厚約1μmの膜を成膜した。
First, Ar ions are accelerated by the ion beam sputtering device with a bucket type ion gun with a diameter of 100 mm on the composite target in which Ta chips are placed on the Co target with good symmetry, and the target is placed at a predetermined distance from the target. A film having a thickness of about 1 μm was formed on the substrate.

この場合、真空チャンバーの基板に近い所から微量の
酸素を流し、反応性スパッタを行なった。
In this case, a small amount of oxygen was flowed from a place near the substrate in the vacuum chamber, and reactive sputtering was performed.

また、基板には実施例1と同様、結晶化ガラスを用
い、間接水冷した。
Further, similarly to Example 1, crystallized glass was used for the substrate, and the substrate was indirectly water-cooled.

主な成膜条件は下記の通りである。 The main film forming conditions are as follows.

加速電圧:1200V ビーム電流:130mA 成膜速度:160Å/分 到達真空度:1×10-7Torr 成膜中真空度:1.5〜2.5×10-4Torr 次に得られた薄膜の磁気特性を向上させるために真空
度1×10-6Torr、温度500℃、保持時間1時間にて熱処
理を行なった後に、実施例1と同様の方法で諸特性を評
価した。
Acceleration voltage: 1200V Beam current: 130mA Deposition rate: 160Å / min Ultimate vacuum: 1 × 10 -7 Torr Vacuum during deposition: 1.5 to 2.5 × 10 -4 Torr Next, improve the magnetic properties of the thin film obtained After performing a heat treatment at a degree of vacuum of 1 × 10 −6 Torr, a temperature of 500 ° C. and a holding time of 1 hour, various characteristics were evaluated in the same manner as in Example 1.

結果は表2に示されるとおりである。 The results are as shown in Table 2.

表2に示される結果から本発明の効果が明らかであ
る。
From the results shown in Table 2, the effect of the present invention is clear.

なお、このほか、3A族元素、4A族元素および5A族元素
から選ばれる種々の金属を用いてCo−M−O軟磁性薄膜
を成膜して前記と同様の評価を行なったところ同等の結
果が得られた。
In addition, a Co-MO soft magnetic thin film was formed using various metals selected from Group 3A elements, Group 4A elements and Group 5A elements, and the same evaluation was performed. was gotten.

また、本発明の軟磁性薄膜を磁気ヘッドに適用して、
薄膜磁気ヘッドを製造した。
Further, applying the soft magnetic thin film of the present invention to a magnetic head,
A thin film magnetic head was manufactured.

そして、高保磁力の磁気記録媒体に対し、記録・再生
を行なったところ、十分なオバーライト特性と高周波数
での高い記録・再生感度等の優れた電磁変換特性が得ら
れた。
When recording and reproduction were performed on a magnetic recording medium having a high coercive force, excellent electromagnetic characteristics such as sufficient overwrite characteristics and high recording and reproduction sensitivity at high frequencies were obtained.

<発明の効果> 本発明の軟磁性薄膜は、飽和磁束密度Bsが高く、透磁
率μが高く、保磁力Hcが低い軟磁気特性を有し、しかも
電気抵抗率ρが高い。
<Effect of the Invention> The soft magnetic thin film of the present invention has soft magnetic characteristics with high saturation magnetic flux density Bs, high magnetic permeability μ, low coercive force Hc, and high electric resistivity ρ.

加えて、耐食性が良い。 In addition, it has good corrosion resistance.

さらには、単層膜で前記の特性が得られるため、成膜
が容易であり、生産歩留りや量産性が高い。
Further, since the above-mentioned characteristics can be obtained with a single-layer film, film formation is easy, and production yield and mass productivity are high.

また、本発明の軟磁性薄膜を例えば、磁気ヘッドに適
用する場合、高保磁力の磁気記録媒体へ十分な記録を行
なうことができ、十分なオーバーライト特性が得られ
る。
When the soft magnetic thin film of the present invention is applied to, for example, a magnetic head, sufficient recording can be performed on a magnetic recording medium having a high coercive force, and sufficient overwrite characteristics can be obtained.

加えて、記録・再生感度、特に高周波数での記録・再
生感度が従来のものに比べ格段と向上にする。
In addition, the recording / reproducing sensitivity, especially the recording / reproducing sensitivity at a high frequency, is significantly improved as compared with the conventional one.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

第1図は、本発明の軟磁性薄膜を適用した薄膜磁気ヘッ
ドの1例が示される部分断面図である。 符号の説明 7……スライダ 81、83、85……絶縁層 91……下部磁極層 95……上部磁極層 10……ギャップ層 11……コイル層 12……保護層
FIG. 1 is a partial sectional view showing an example of a thin-film magnetic head to which the soft magnetic thin film of the present invention is applied. Reference numeral 7: slider 81, 83, 85 insulating layer 91 lower magnetic pole layer 95 upper magnetic pole layer 10 gap layer 11 coil layer 12 protective layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01F 10/16 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (58) Field surveyed (Int.Cl. 6 , DB name) H01F 10/16

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】Co、M(Mは3A族元素、4A族元素および5A
族元素から選ばれる1種以上である)およびOを含有
し、Mの含有量が2×15at%であり、Oの含有量が4〜
35at%であり、 Coを主成分とする主磁性相を有し、前記主磁性相の結晶
粒子が全体の50体積%以上存在することを特徴とする軟
磁性薄膜。
1. Co, M (M is a Group 3A element, a Group 4A element and a 5A
And at least one element selected from group III elements) and O, the content of M is 2 × 15 at%, and the content of O is 4 to
A soft magnetic thin film comprising 35 at%, having a main magnetic phase containing Co as a main component, and having crystal grains of the main magnetic phase present in 50% by volume or more of the whole.
【請求項2】前記主磁性相の結晶粒子の平均結晶粒径D
が1000Å以下である請求項1に記載の軟磁性薄膜。
2. An average crystal grain size D of crystal grains of said main magnetic phase.
2. The soft magnetic thin film according to claim 1, wherein
【請求項3】電気抵抗率ρが150×10-6Ω・cm以上であ
る請求項1または2に記載の軟磁性薄膜。
3. The soft magnetic thin film according to claim 1, wherein the electric resistivity ρ is 150 × 10 −6 Ω · cm or more.
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