JP3830070B2 - Thin film magnetic head and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、少なくとも誘導型磁気変換素子を有する薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
近年、ハードディスク装置の面記録密度の向上に伴って、薄膜磁気ヘッドの性能向上が求められている。薄膜磁気ヘッドとしては、書き込み用の誘導型磁気変換素子を有する記録ヘッドと読み出し用の磁気抵抗(以下、MR(Magneto Resistive )と記す。)素子を有する再生ヘッドとを積層した構造の複合型薄膜磁気ヘッドが広く用いられている。MR素子としては、異方性磁気抵抗(以下、AMR(Anisotropic Magneto Resistive )と記す。)効果を用いたAMR素子と、巨大磁気抵抗(以下、GMR(Giant Magneto Resistive )と記す。)効果を用いたGMR素子とがある。AMR素子を用いた再生ヘッドはAMRヘッドあるいは単にMRヘッドと呼ばれ、GMR素子を用いた再生ヘッドはGMRヘッドと呼ばれる。AMRヘッドは、面記録密度が1ギガビット/(インチ)2 を超える再生ヘッドとして利用され、GMRヘッドは、面記録密度が3ギガビット/(インチ)2 を超える再生ヘッドとして利用されている。
【0003】
再生ヘッドの性能を向上させる方法としては、MR膜をAMR膜からGMR膜等の磁気抵抗感度の優れた材料に変える方法や、MR膜のパターン幅、特に、MRハイトを適切化する方法等がある。このMRハイトとは、MR素子のエアベアリング面側の端部から反対側の端部までの長さ(高さ)をいい、エアベアリング面の加工の際の研磨量によって制御されるものである。なお、ここにいうエアベアリング面は、薄膜磁気ヘッドの、磁気記録媒体と対向する面であり、トラック面とも呼ばれる。
【0004】
一方、再生ヘッドの性能向上に伴って、記録ヘッドの性能向上も求められている。記録ヘッドの性能を決定する要因としては、パターン幅、特に、スロートハイト(Throat Height :TH)がある。スロートハイトは、2つの磁極層が記録ギャップ層を介して対向する部分の、エアベアリング面側の端部から反対側の端部までの長さ(高さ)をいう。記録ヘッドの性能向上のためには、スロートハイトの縮小化が望まれている。このスロートハイトも、エアベアリング面の加工の際の研磨量によって制御される。
【0005】
記録ヘッドの性能のうち、記録密度を高めるには、磁気記録媒体におけるトラック密度を上げる必要がある。このためには、記録ギャップ層を挟んでその上下に形成された下部磁極および上部磁極のエアベアリング面での幅を数ミクロンからサブミクロン寸法まで狭くした狭トラック構造の記録ヘッドを実現する必要があり、これを達成するために半導体加工技術が利用されている。
【0006】
ここで、図11ないし図16を参照して、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例として、複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法の一例について説明する。なお、図11ないし図16において、(a)はエアベアリング面に垂直な断面を示し、(b)は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示している。
【0007】
この製造方法では、まず、図11に示したように、例えばアルティック(Al2 O3 ・TiC)よりなる基板101の上に、例えばアルミナ(Al2 O3 )よりなる絶縁層102を、約5〜10μm程度の厚みで堆積する。次に、絶縁層102の上に、磁性材料よりなる再生ヘッド用の下部シールド層103を形成する。
【0008】
次に、図12に示したように、下部シールド層103の上に、例えばアルミナを100〜200nmの厚みにスパッタ堆積し、絶縁層としての下部シールドギャップ膜104を形成する。次に、下部シールドギャップ膜104の上に、再生用のMR素子105を形成するためのMR膜を、数十nmの厚みに形成する。次に、このMR膜の上に、MR素子105を形成すべき位置に選択的にフォトレジストパターンを形成する。このとき、リフトオフを容易に行うことができるような形状、例えば断面形状がT型のフォトレジストパターンを形成する。次に、フォトレジストパターンをマスクとして、例えばイオンミリングによってMR膜をエッチングして、MR素子105を形成する。なお、MR素子105は、GMR素子でもよいし、AMR素子でもよい。次に、下部シールドギャップ膜104の上に、同じフォトレジストパターンをマスクとして、MR素子105に電気的に接続される一対の電極層106を形成する。
【0009】
次に、下部シールドギャップ膜104およびMR素子105の上に、絶縁層としての上部シールドギャップ膜107を形成し、MR素子105をシールドギャップ膜104,107内に埋設する。
【0010】
次に、上部シールドギャップ膜107の上に、磁性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用いられる上部シールド層兼下部磁極層(以下、下部磁極層と記す。)108を、約3μmの厚みに形成する。次に、下部磁極層108の上に、絶縁膜、例えばアルミナ膜よりなる記録ギャップ層109を0.3μmの厚みに形成する。
【0011】
次に、図13に示したように、磁路形成のために、記録ギャップ層109を部分的にエッチングして、コンタクトホール109aを形成する。次に、磁極部分における記録ギャップ層109の上に、記録ヘッド用の磁性材料、例えば高飽和磁束密度材のパーマロイ(NiFe)またはFeNよりなる上部磁極チップ110を、0.5〜1.0μmの厚みに形成する。上部磁極チップ110は、上部磁極の一部をなす。このとき、同時に、磁路形成のためのコンタクトホールの上に、磁路形成のための磁性材料からなる磁性層119を形成する。
【0012】
次に、図14に示したように、上部磁極チップ110をマスクとして、イオンミリングによって、記録ギャップ層109と下部磁極層108をエッチングする。図14(b)に示したように、上部磁極(上部磁極チップ110)、記録ギャップ層109および下部磁極層108の一部の各側壁が垂直に自己整合的に形成された構造は、トリム(Trim)構造と呼ばれる。このトリム構造によれば、狭トラックの書き込み時に発生する磁束の広がりによる実効トラック幅の増加を防止することができる。
【0013】
次に、全面に、例えばアルミナ膜よりなる絶縁層111を、約3μmの厚みに形成する。次に、この絶縁層111を、上部磁極チップ110および磁性層119の表面に至るまで研磨して平坦化する。この際の研磨方法としては、機械的な研磨またはCMP(化学機械研磨)が用いられる。この平坦化により、上部磁極チップ110および磁性層119の表面が露出する。
【0014】
次に、図15に示したように、平坦化された絶縁層111の上に、例えば銅(Cu)よりなる誘導型の記録ヘッド用の第1層目の薄膜コイル112を形成する。次に、絶縁層111およびコイル112の上に、フォトレジスト層113を、所定のパターンに形成する。次に、フォトレジスト層113の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。次に、フォトレジスト層113の上に、第2層目の薄膜コイル114を形成する。次に、フォトレジスト層113およびコイル114上に、フォトレジスト層115を、所定のパターンに形成する。次に、フォトレジスト層115の表面を平坦にするために所定の温度で熱処理する。
【0015】
次に、図16に示したように、上部磁極チップ110、フォトレジスト層113,115および磁性層119の上に、記録ヘッド用の磁性材料、例えばパーマロイよりなる上部磁極層116を形成する。次に、上部磁極層116の上に、例えばアルミナよりなるオーバーコート層117を形成する。最後に、スライダの機械加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドのエアベアリング面118を形成して、薄膜磁気ヘッドが完成する。
【0016】
図16において、THは、スロートハイトを表し、MR−Hは、MRハイトを表している。また、P2Wは、磁極幅、すなわち記録トラック幅を表している。薄膜磁気ヘッドの性能を決定する要因として、スロートハイトやMRハイト等の他に、図16においてθで示したようなエイペックスアングル(Apex Angle)がある。このエイペックスアングルは、フォトレジスト層113,115で覆われて山状に盛り上がったコイル部分(以下、エイペックス部と言う。)における磁極側の側面の角部を結ぶ直線と絶縁層110の上面とのなす角度をいう。
【0017】
【発明が解決しようとする課題】
薄膜磁気ヘッドの性能を向上させるには、図16に示したようなスロートハイトTH、MRハイトMR−H、エイペックスアングルθおよびトラック幅P2Wを正確に形成することが重要である。
【0018】
特に、近年は、高面密度記録を可能とするため、すなわち、狭トラック構造の記録ヘッドを形成するために、トラック幅P2Wには1.0μm以下のサブミクロン寸法が要求されている。そのために半導体加工技術を利用して上部磁極をサブミクロン寸法に加工する技術が必要となる。また、狭トラック構造となるに伴って、磁極にはより高い飽和磁束密度を持った磁性材料の使用が望まれている。
【0019】
ここで、問題となるのは、エイペックス部の上に形成される上部磁極層を微細に形成することが困難なことである。
【0020】
ところで、上部磁極層を形成する方法としては、例えば、特開平7−262519号公報に示されるように、フレームめっき法が用いられる。フレームめっき法を用いて上部磁極層を形成する場合は、まず、エイペックス部の上に全体的に、例えばパーマロイよりなる薄い電極膜を、例えばスパッタリングによって形成する。次に、その上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ工程によりパターニングして、めっきのためのフレーム(外枠)を形成する。そして、先に形成した電極膜をシード層として、めっき法によって上部磁極層を形成する。
【0021】
ところが、エイペックス部と他の部分とでは、例えば7〜10μm以上の高低差がある。このエイペックス部上に、フォトレジストを3〜4μmの厚みで塗布する。エイペックス部上のフォトレジストの膜厚が最低3μm以上必要であるとすると、流動性のあるフォトレジストは低い方に集まることから、エイペックス部の下方では、例えば8〜10μm以上の厚みのフォトレジスト膜が形成される。
【0022】
上述のようにサブミクロン寸法の記録トラック幅を実現するには、フォトレジスト膜によってサブミクロン寸法の幅のフレームパターンを形成する必要がある。従って、エイペックス部上で、8〜10μm以上の厚みのあるフォトレジスト膜によって、サブミクロン寸法の微細なパターンを形成しなければならない。ところが、このような厚い膜厚のフォトレジストパターンを狭パターン幅で形成することは製造工程上極めて困難であった。
【0023】
しかも、フォトリソグラフィの露光時に、露光用の光が、シード層としての下地電極膜で反射し、この反射光によってもフォトレジストが感光して、フォトレジストパターンのくずれ等が生じ、シャープかつ正確なフォトレジストパターンが得られなくなる。
【0024】
このように、従来は、磁極幅がサブミクロン寸法になると、上部磁性層を精度よく形成することが困難になるという問題点があった。
【0025】
このようなことから、上述の従来例の図13ないし図16の工程でも示したように、記録ヘッドの狭トラックの形成に有効な上部磁極チップ110によって、1.0μm以下のトラック幅を形成した後、この上部磁極チップ110と接続されるヨーク部分となる上部磁極層116を形成する方法も採用されている(特開昭62−245509号公報、特開昭60−10409号号公報参照)。このように、通常の上部磁極層を、上部磁極チップ110とヨーク部分となる上部磁極層116とに分割することにより、トラック幅を決定する上部磁極チップ110を、記録ギャップ層109の上の平坦な面の上に、サブミクロン幅で微細に形成することが可能になる。
【0026】
しかしながら、このような薄膜磁気ヘッドにおいても、依然として、以下のような問題点があった。
【0027】
(1)まず、従来の磁気ヘッドでは、上部磁極チップ110のエアベアリング面118から遠い側の端部においてスロートハイトを決定している。しかし、この上部磁極チップ110の幅が狭くなると、フォトリソグラフィーにおいて、パターンエッジが丸みを帯びて形成される。そのため、高精度な寸法を要求されるスロートハイトが不均一となり、エアベアリング面118の加工、研磨工程において、MR素子のトラック幅との間のバランスに欠ける事態が発生していた。例えば、トラック幅として、0.5〜0.6μm必要なときに、上部磁極チップ110のエアベアリング面118から遠い側の端部がスロートハイトゼロ位置(スロートハイトを決定する絶縁層のエアベアリング面側の端部の位置)からエアベアリング面118側にずれ、大きく記録ギャップが開き、記録データの書き込みができなくなるという問題がしばしば発生していた。
【0028】
(2)次に、図16に示した従来の薄膜磁気ヘッドでは、上部磁極チップ110により記録ヘッドのトラック幅が規定されるため、上部磁極層116は、上部磁極チップ110ほどには微細に加工する必要はないと言える。しかしながら、上部磁極層116は、上部磁極チップ110の上部にフォトリソグラフィの位置合わせにより位置が決定されるため、エアベアリング面118側から見た場合、双方が片側に大きく位置ずれすると、上部磁極層116側で書き込みが行われ、実効トラック幅が広くなる場合がある。その結果、記録媒体に対して、本来、データを記録すべき領域以外の領域にもデータを書き込んでしまう、いわゆるサイドライトが発生するという不具合があった。
【0029】
また、記録ヘッドのトラック幅が極微細、特に0.5μm以下になってくると、上部磁極層116においてもサブミクロン幅の加工精度が要求される。すなわち、エアベアリング面118側から見た場合、上部磁極チップ110と上部磁極層116との横方向の寸法差が大き過ぎると、上記と同様に、サイドライトが発生し、本来のデータ記録領域以外の領域においても書き込みが行われるという不具合が発生する。
【0030】
このようなことから、上部磁極チップ110だけでなく、上部磁極層116もサブミクロン幅に加工する必要があるが、上部磁極層116の下のエイペックス部には、依然として、大きな高低差があるため、上部磁極層116の微細加工が困難であった。
【0031】
(3)更に、従来の薄膜磁気ヘッドでは、磁路長(Yoke Length )を短くすることが困難であるという問題点があった。すなわち、コイルピッチが小さいほど、磁路長の短いヘッドを実現することができ、特に高周波特性に優れた記録ヘッドを形成することができるが、コイルピッチを限りなく小さくしていった場合、スロートハイトゼロ位置からコイルの外周端までの距離が、磁路長を短くすることを妨げる大きな要因となっていた。磁路長は、1層のコイルよりは2層のコイルの方が短くできることから、多くの高周波用の記録ヘッドでは2層コイルを採用している。しかしながら、従来の磁気ヘッドでは、1層目のコイルを形成した後、コイル間の絶縁膜を形成するために、フォトレジスト膜を約2μmの厚みで形成している。そのため、1層目のコイルの外周端には丸みを帯びた小さなエイペックス部が形成される。次に、その上に2層目のコイルを形成するが、その際に、エイペックス部の傾斜部では、コイルのシード層のエッチングができず、コイルがショートするため、2層目のコイルは平坦部に形成する必要がある。
【0032】
従って、例えば、コイルの厚みを2〜3μmとし、コイル間絶縁膜の厚みを2μmとし、エイペックスアングルを45°〜55°とすると、磁路長としては、コイルに対応する部分の長さに加え、コイルの外周端からスロートハイトゼロ位置の近傍までの距離である3〜4μmの距離の2倍(上部磁極層と下部磁極層とのコンタクト部からコイル内周端までの距離も3〜4μm必要。)の6〜8μmが必要である。このコイルに対応する部分以外の長さが、磁路長の縮小を妨げる要因となっていた。
【0033】
ここで、例えば、コイルの線幅が1.5μm、スペースが0.5μmの11巻コイルを2層で形成する場合を考える。この場合、図16に示したように、1層目を6巻、2層目を5巻とすると、磁路長のうち、2層目のコイル114に対応する部分の長さは9.5μmである。磁路長には、これに加え、2層目のコイル114の外周端および内周端より、2層目のコイル114を絶縁するためのフォトレジスト層115の端部までの距離として、合計6〜8μmの長さが必要になる。磁路長には、更に、フォトレジスト層115の端部から、1層目のコイル112を絶縁するためのフォトレジスト層113の端部までの距離として、合計6〜8μmの長さが必要になる。なお、本出願では、磁路長を、磁極層のうちの磁極部分およびコンタクト部分を除いた部分の長さで表す。図16では、磁路長L0 は、21.5μmとなっている。従来技術では、これ以上、磁路長の縮小は不可能であり、これが高周波特性の改善を妨げていた。
【0034】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、記録ヘッドの磁路長の縮小を可能にした薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法を提供することにある。
【0035】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、磁気的に連結され、且つ記録媒体に対向する側の一部がギャップ層を介して対向する2つの磁極部分を含み、それぞれ少なくとも1つの層からなる第1および第2の磁性層と、この第1および第2の磁性層の間に絶縁された状態で配設された薄膜コイルと、基板とを備え、第1および第2の磁性層、ギャップ層および薄膜コイルは基板に積層され、且つ第1および第2の磁性層のうち、第1の磁性層の方が基板に近い位置に配置された薄膜磁気ヘッドであって、
第1の磁性層は、薄膜コイルに対向する領域を含む領域に配置され、段差のない第1の部分と、磁極部分を形成し、且つ第1の部分に接続された第2の部分と、第1の部分と第2の磁性層とを接続するための第3の部分とを有し、
薄膜コイルは、1つの層からなる部分を有し、1つの層からなる部分の全体は、絶縁膜を介して第1の部分の上に配置され、1つの層からなる部分の少なくとも一部は、第2の部分と第3の部分の間を通過するように配置され、
第2の部分は、1つの層からなる部分の外周部全体を囲うように配置され、
薄膜磁気ヘッドは、更に、1つの層からなる部分を覆い、第2の部分および第3の部分と共に上面が平坦化された絶縁層を備えたものである。
【0036】
本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法は、磁気的に連結され、且つ記録媒体に対向する側の一部がギャップ層を介して対向する2つの磁極部分を含み、それぞれ少なくとも1つの層からなる第1および第2の磁性層と、この第1および第2の磁性層の間に絶縁された状態で配設された薄膜コイルとを備えた薄膜磁気ヘッドの製造方法であって、
第1の磁性層を形成する工程と、第1の磁性層の上にギャップ層を形成する工程と、ギャップ層の上に第2の磁性層を形成する工程と、第1の磁性層と第2の磁性層の間に絶縁された状態で配置されるように薄膜コイルを形成する工程とを備え、
第1の磁性層を形成する工程は、薄膜コイルに対向する領域を含む領域に配置され、段差のない第1の部分と、磁極部分を形成し、且つ第1の部分に接続された第2の部分と、第1の部分と第2の磁性層とを接続するための第3の部分とを有するように、第1の磁性層を形成し、
薄膜コイルは、1つの層からなる部分を有し、
薄膜コイルを形成する工程は、1つの層からなる部分の全体が絶縁膜を介して第1の部分の上に配置され、1つの層からなる部分の少なくとも一部が第2の部分と第3の部分の間を通過するように配置されるように、薄膜コイルを形成し、
第2の部分は、1つの層からなる部分の外周部全体を囲うように配置され、
薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、1つの層からなる部分を覆う絶縁層を形成する工程と、絶縁層、第2の部分および第3の部分の上面を平坦化する工程とを備えたものである。
【0037】
本発明の薄膜磁気ヘッドまたはその製造方法では、薄膜コイルに対向する領域を含む領域に配置された第1の部分と、磁極部分を形成し、且つ第1の部分に接続された第2の部分と、第1の部分と第2の磁性層とを接続するための第3の部分とを有する第1の磁性層が設けられ、薄膜コイルは、1つの層からなる部分を有し、1つの層からなる部分の全体が絶縁膜を介して第1の部分の上に配置され、1つの層からなる部分の少なくとも一部が第2の部分と第3の部分の間を通過するように配置される。
【0038】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドまたはその製造方法では、第1の磁性層の第2の部分がスロートハイトを規定するようにしてもよい。
【0039】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドまたはその製造方法では、第2の磁性層が、薄膜コイルに対向する領域を含む領域に配置された第1の部分と、磁極部分を形成し、且つ第1の部分に接続された第2の部分と、第1の部分と第1の磁性層とを接続するための第3の部分とを有するようにしてもよい。
【0040】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドまたはその製造方法では、第2の磁性層における第1の部分の記録媒体に対向する側の端面が、薄膜磁気ヘッドの記録媒体に対向する面から離れた位置に配置されるようにしてもよい。
【0041】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドまたはその製造方法では、第2の磁性層における第2の部分の長さが、第1の磁性層における第2の部分のうちのスロートハイトを規定する部分の長さ以上となるようにしてもよい。
【0042】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドまたはその製造方法では、薄膜コイルが、第1の磁性層における第2の部分と第3の部分の間を通過するように配置された第1層部分と、第2の磁性層における第2の部分と第3の部分の間を通過するように配置された第2層部分とを有するようにしてもよい。
【0043】
また、本発明の薄膜磁気ヘッドまたはその製造方法では、薄膜磁気ヘッドが、更に、磁気抵抗素子と、記録媒体に対向する側の一部が磁気抵抗素子を挟んで対向するように配置され、磁気抵抗素子をシールドするための第1および第2のシールド層とを備えるようにしてもよい。この場合、第2のシールド層が、第1の磁性層を兼ねるようにしてもよい。
【0044】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して詳細に説明する。
[本発明の第1の実施の形態]
まず、図1ないし図7を参照して、本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法としての複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法について説明する。なお、図1ないし図6において、(a)はエアベアリング面に垂直な断面を示し、(b)は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示している。
【0045】
本実施の形態に係る製造方法では、まず、図1に示したように、例えばアルティック(Al2 O3 ・TiC)よりなる基板1の上に、例えばアルミナ(Al2 O3 )よりなる絶縁層2を、約5μmの厚みで堆積する。次に、絶縁層2の上に、磁性材料、例えばパーマロイよりなる再生ヘッド用の下部シールド層3を、約3μmの厚みに形成する。下部シールド層3は、例えば、フォトレジスト膜をマスクにして、めっき法によって、絶縁層2の上に選択的に形成する。次に、図示しないが、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層を、例えば4〜5μmの厚みに形成し、例えばCMP(化学機械研磨)によって、下部シールド層3が露出するまで研磨して、表面を平坦化処理する。
【0046】
次に、図2に示したように、下部シールド層3の上に、例えばアルミナまたはチッ化アルミニウムをスパッタ堆積し、絶縁層としての下部シールドギャップ膜4を形成する。次に、下部シールドギャップ膜4の上に、再生用のMR素子5を形成するためのMR膜を、数十nmの厚みに形成する。次に、このMR膜の上に、MR素子5を形成すべき位置に選択的にフォトレジストパターンを形成する。次に、フォトレジストパターンをマスクとして、例えばイオンミリングによってMR膜をエッチングして、MR素子5を形成する。なお、MR素子5は、GMR素子でもよいし、AMR素子でもよい。次に、下部シールドギャップ膜4の上に、同じフォトレジストパターンをマスクとして、MR素子5に電気的に接続される一対の電極層6を、数十nmの厚みに形成する。次に、下部シールドギャップ膜4およびMR素子5の上に、絶縁層としての上部シールドギャップ膜7を形成し、MR素子5をシールドギャップ膜4,7内に埋設する。次に、上部シールドギャップ膜7の上に、磁性材料からなり、再生ヘッドと記録ヘッドの双方に用いられる上部シールド層兼下部磁極層(以下、下部磁極層と記す。)の第1の部分8aを、約1.0〜1.5μmの厚みで、選択的に形成する。下部磁極層の第1の部分8aは、後述する薄膜コイルの全体に対向する面内領域を含む領域に配置される部分である。
【0047】
次に、図3に示したように、下部磁極層の第1の部分8aの上に、下部磁極層の第2の部分8bおよび第3の部分8cを、1.5〜2.5μmの厚みに形成する。第2の部分8bは、下部磁極層の磁極部分を形成し、第1の部分8aに接続される。第3の部分8cは、第1の部分8aと上部磁極層とを接続するための部分である。本実施の形態において、第2の部分8bのエアベアリング面とは反対側(図において右側)の端部の位置は、スロートハイトを規定する。すなわち、この位置が、スロートハイトゼロ位置となる。
【0048】
下部磁極層の第2の部分8bおよび第3の部分8cは、NiFe(Ni:80重量%,Fe:20重量%)や、高飽和磁束密度材料であるNiFe(Ni:45重量%,Fe:55重量%)の材料を用い、めっき法によって形成してもよいし、高飽和磁束密度材料であるFeN,FeZrN等の材料を用い、スパッタによって形成してもよい。この他にも、高飽和磁束密度材料であるCoFe,Co系アモルファス材等を用いてもよい。
【0049】
次に、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁膜10を形成する。この絶縁膜10の厚みは、1μm以下が好ましい。その理由は、これ以上厚くなると、磁路長が大きくなりすぎるからである。本実施の形態では、絶縁膜10の厚みを、約0.3〜0.6μmの厚みに形成する。
【0050】
次に、図示しないが、めっき法によって薄膜コイルの第1層部分を形成するためのシード層を、例えばスパッタリングによって形成する。次に、その上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ工程によりパターニングして、めっきのためのフレーム11を形成する。
【0051】
本実施の形態では、薄膜コイルの第1層部分が、下部磁極層の第3の部分8cの上において、下部磁極層の第3の部分8cの周囲に配置され、その一部が、下部磁極層の第2の部分8bと第3の部分8cとの間を通過するように形成されるように、フレーム11を形成する。
【0052】
次に、このフレーム11を用いて、フレームめっき法によって、例えば銅(Cu)よりなる薄膜コイルの第1層部分12を、例えば約1.0〜2.0μmの厚みに形成する。この第1層部分12のピッチは、例えば約1.2〜2.0μmとする。
【0053】
このようにして、本実施の形態では、薄膜コイルの第1層部分12は、下部磁極層の第3の部分8cの上において、下部磁極層の第3の部分8cの周囲に配置され、その一部が、下部磁極層の第2の部分8bと第3の部分8cとの間を通過するように配置される。
【0054】
次に、図4に示したように、フレーム11とその下のシード層を除去した後、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層13を、約3〜4μmの厚みで形成する。次に、例えばCMPによって、下部磁極層の第2の部分8bおよび第3の部分8cが露出するまで、絶縁層13を研磨して、表面を平坦化処理する。ここで、図4では、平坦化処理によって、薄膜コイルの第1層部分12は露出していないが、露出するようにしてもよい。ただし、平坦化処理によって、第1層部分12のうち、後述する薄膜コイルの第2層部分と接続される部分12aが露出しない場合には、フォトリソグラフィ技術によって、この部分12aを露出させる。
【0055】
次に、図5に示したように、下部磁極層の第2の部分8bおよび第3の部分8c、および絶縁層13の上に、絶縁材料よりなる記録ギャップ層14を、0.2〜0.3μmの厚みで形成する。記録ギャップ層14に使用する絶縁材料としては、一般的に、アルミナ、窒化アルミニウム、シリコン酸化物系材料、シリコン窒化物系材料がある。
【0056】
次に、磁路形成のために、下部磁極層の第3の部分8cの上の部分において、記録ギャップ層14を部分的にエッチングしてコンタクトホールを形成すると共に、薄膜コイルの第1層部分における部分12aと第2層部分とを接続するために、部分12aの上の部分において、記録ギャップ層14を部分的にエッチングしてコンタクトホールを形成する。
【0057】
次に、記録ギャップ層14の上に、上部磁極層の第2の部分15bを、2.0〜3.0μmの厚みに形成すると共に、下部磁極層の第3の部分8cの上に、上部磁極層の第3の部分15cを、2.0〜3.0μmの厚みに形成する。第2の部分15bは、上部磁極層の磁極部分を形成し、後述する上部磁極層の第1の部分に接続される。第3の部分15cは、後述する上部磁極層の第1の部分と下部磁極層とを接続するための部分である。本実施の形態では、上部磁極層の第2の部分15bの長さは、下部磁極層の第2の部分8bの長さ以上に形成される。また、上部磁極層の第2の部分15bは、記録ギャップ層14を介して、薄膜コイルの第1層部分12の一部にオーバーラップするように形成される。
【0058】
上部磁極層の第2の部分15bおよび第3の部分15cは、NiFe(Ni:80重量%,Fe:20重量%)や、高飽和磁束密度材料であるNiFe(Ni:45重量%,Fe:55重量%)の材料を用い、めっき法によって形成してもよいし、高飽和磁束密度材料であるFeN,FeZrN等の材料を用い、スパッタによって形成してもよい。この他にも、高飽和磁束密度材料であるCoFe,Co系アモルファス材等を用いてもよい。
【0059】
次に、上部磁極層の第2の部分15bをマスクとして、ドライエッチングにより、記録ギャップ層14を選択的にエッチングする。このときのドライエッチングには、例えば、BCl2 ,Cl2 等の塩素系ガスや、CF4 ,SF6 等のフッ素系ガス等のガスを用いた反応性イオンエッチング(RIE)が用いられる。次に、例えばアルゴンイオンミリングによって、下部磁極層の第2の部分8bを選択的に約0.3〜0.6μm程度エッチングして、図5(b)に示したようなトリム構造とする。このトリム構造によれば、狭トラックの書き込み時に発生する磁束の広がりによる実効トラック幅の増加を防止することができる。
【0060】
次に、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁膜16を形成する。この絶縁膜16の厚みは、1μm以下が好ましい。その理由は、これ以上厚くなると、磁路長が大きくなりすぎるからである。本実施の形態では、絶縁膜16の厚みを、約0.3〜0.6μmの厚みに形成する。
【0061】
次に、図示しないが、めっき法によって薄膜コイルの第2層部分を形成するためのシード層を、例えばスパッタリングによって形成する。次に、その上にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラフィ工程によりパターニングして、めっきのためのフレームを形成する。
【0062】
本実施の形態では、薄膜コイルの第2層部分が、上部磁極層の第3の部分15cの周囲に配置され、その一部が、上部磁極層の第2の部分15bと第3の部分15cとの間を通過するように形成されるように、フレームを形成する。
【0063】
次に、このフレームを用いて、フレームめっき法によって、例えば銅(Cu)よりなる薄膜コイルの第2層部分18を、例えば約1.0〜2.0μmの厚みに形成する。この第2層部分18のピッチは、例えば約1.2〜2.0μmとする。ここで、第2層部分18のうち、第1層部分12の部分12aの上に配置される部分18aは、コンタクトホールを介して部分12aに接続される。
【0064】
このようにして、本実施の形態では、薄膜コイルの第2層部分18は、その一部が上部磁極層の第2の部分15bと第3の部分15cとの間に配置される。
【0065】
次に、図6に示したように、フレームとその下のシード層を除去した後、全体に、例えばアルミナよりなる絶縁層19を、約3〜4μmの厚みで形成する。次に、例えばCMPによって、上部磁極層の第2の部分15bおよび第3の部分15cが露出するまで、絶縁層19を研磨して、表面を平坦化処理する。
【0066】
次に、平坦化された上部磁極層の第2の部分15bおよび第3の部分15c、および絶縁層19の上に、記録ヘッド用の磁性材料からなる上部磁極層の第1の部分15aを、例えば約2〜3μmの厚みに形成する。上部磁極層の第1の部分15aは、上部磁極層の第2の部分15bと第3の部分15cとの間において、薄膜コイル12,18に対向する面内領域を含む領域に配置される部分である。この上部磁極層の第1の部分15aは、第3の部分15cを介して下部磁極層の第3の部分8cと接触し、磁気的に連結している。上部磁極層の第1の部分15aは、NiFe(Ni:80重量%,Fe:20重量%)や、高飽和磁束密度材料であるNiFe(Ni:45重量%,Fe:55重量%)の材料を用い、めっき法によって形成してもよいし、高飽和磁束密度材料であるFeN,FeZrN等の材料を用い、スパッタによって形成してもよい。この他にも、高飽和磁束密度材料であるCoFe,Co系アモルファス材等を用いてもよい。また、高周波特性の改善のため、上部磁極層の第1の部分15aを、無機系の絶縁膜とパーマロイ等の磁性層とを何層にも重ね合わせた構造としてもよい。
【0067】
本実施の形態では、上部磁極層の第1の部分15aの記録媒体に対向する側(エアベアリング面側)の端面は、薄膜磁気ヘッドの記録媒体に対向する面から離れた位置(図において右側)に配置されている。
【0068】
次に、上部磁極層の第1の部分15aの上に、例えばアルミナよりなるオーバーコート層20を、20〜40μmの厚みに形成し、その表面を平坦化して、その上に、図示しない電極用パッドを形成する。最後に、スライダの研磨加工を行って、記録ヘッドおよび再生ヘッドのエアベアリング面を形成して、本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドが完成する。
【0069】
本実施の形態では、第1の部分8a、第2の部分8bおよび第3の部分8cよりなる下部磁極層が、本発明における第1の磁性層に対応し、第1の部分15a、第2の部分15bおよび第3の部分15cよりなる上部磁極層が、本発明における第2の磁性層に対応する。
【0070】
図7は、上述のようにして製造された本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの平面図である。この図では、オーバーコート層20は省略している。なお、図7において、図中、符号8Bは、トリム構造とするために下部磁極層の第2の部分8bがエッチングされている部分を表している。
【0071】
図7に示したように、下部磁極層の第1の部分8aは、薄膜コイル12,18の全体に対向する面内領域を含む領域に配置されている。従って、本実施の形態によれば、薄膜コイルの第1層部分12の全体を、段差のない下部磁極層の第1の部分8aの上に、絶縁膜10を介して形成することができるので、薄膜コイルの第1層部分12を微細に形成することができる。また、本実施の形態では、薄膜コイルの第2層部分18も、記録ギャップ層14の平坦な面の上に形成することができるので、微細に形成することができる。これらのことから、本実施の形態によれば、薄膜コイル12,18のピッチを小さくすることが可能となる。その結果、本実施の形態によれば、例えば従来に比べて30%〜40%程度、記録ヘッドの磁路長の縮小が可能になる。そのため、本実施の形態によれば、高周波特性の優れた薄膜磁気ヘッドを提供することができる。また、本実施の形態によれば、磁路長の縮小により、コイルの巻き数が同じでも、コイルの全長を大幅に短くすることができる。その結果、コイルの厚みを、例えば、従来の2〜3μmから、1〜1.5μm程度にまで薄くすることが可能となる。
【0072】
ここで、図16に示した従来例と同じデザインルールで、本実施の形態における薄膜コイル12,18を形成した場合の磁路長を、図6に示したようにL1 とする。磁路長の具体的な数値の一例としては、L1 は14.5μmとなる。
【0073】
また、本実施の形態によれば、記録ヘッドの磁極部分を形成する下部磁極層の第2の部分8bと上部磁極層の第2の部分15bを、共に、平坦な面の上に形成することができることから、これらの第2の部分8b,15bを微細に形成することが可能となる。そのため、記録ヘッドのトラック幅を決定する上部磁極層の第2の部分15bを、ハーフミクロン寸法やクォータミクロン寸法に形成でき、記録ヘッドのトラック幅の縮小が可能となる。これにより、今後要求される20ギガビット/(インチ)2 〜30ギガビット/(インチ)2 の面記録密度を有する薄膜磁気ヘッドも実現可能となる。
【0074】
また、本実施の形態では、下部磁極層の第2の部分8bによってスロートハイトを規定している。この下部磁極層の第2の部分8bは、図8に示したように、フォトリソグラフィを用いて広いパターンとして形成されるので、微細に形成する必要のある上部磁極層の磁極部分によってスロートハイトを規定する場合に比べて、パターンの端部の位置を正確に制御でき、その結果、スロートハイトを正確に規定することが可能となる。
【0075】
また、本実施の形態では、上部磁極層の第1の部分15aのエアベアリング面側の端面を、薄膜磁気ヘッドのエアベアリング面から離れた位置に配置している。そのため、スロートハイトが小さい場合でも、上部磁極層の第1の部分15aがエアベアリング面に露出することがなく、その結果、いわゆるサイドライトが発生せず、実効トラック幅が大きくなることを防止することができる。
【0076】
また、本実施の形態では、下部磁極層(8a,8b,8c)と、薄膜コイルの第1層部分12の間に、薄く且つ十分な絶縁耐圧が得られる無機系の絶縁膜10が設けられるので、下部磁極層と第1層部分12との間に大きな絶縁耐圧を得ることができる。また、薄膜コイルの第1層部分12と第2層部分18との間には、記録ギャップ層14の他に、無機系の絶縁層13および無機系の絶縁膜16が設けられるので、薄膜コイルの第1層部分12と第2層部分18との間に大きな絶縁耐圧を得ることができると共に、薄膜コイル12,18からの磁束の漏れを低減することができる。
【0077】
また、本実施の形態では、図7に示したように、下部磁極層の第2の部分8bを、薄膜コイル12,18の周辺に広く配置しているので、薄膜コイルの第1層部分12を形成した後の平坦化処理が容易である。
【0078】
[本発明の第2の実施の形態]
まず、図8を参照して、本発明の第2の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法について説明する。なお、図8において、(a)はエアベアリング面に垂直な断面を示し、(b)は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示している。
【0079】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドは、第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドにおいて薄膜コイルの第2層部分18の下側に設けられていた絶縁膜16を除き、薄膜コイルの第2層部分18を、記録ギャップ層14の上に直接形成したものである。本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法は、第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法において、絶縁膜16を形成する工程を除いたものとなる。
【0080】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。
【0081】
[本発明の第3の実施の形態]
まず、図9を参照して、本発明の第3の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法について説明する。なお、図9において、(a)はエアベアリング面に垂直な断面を示し、(b)は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示している。
【0082】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドでは、第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドにおいて薄膜コイルの第2層部分18の上面が、上部磁極層の第2の部分15bの上面と第3の部分15cの上面と同一面上に配置されている。そして、上部磁極層の第2の部分15bと第3の部分15cとの間における薄膜コイルの第2層部分18の上には、この第2層部分18と上部磁極層の第1の部分15aとを絶縁するための絶縁層31が設けられている。この絶縁層31は、例えばフォトレジストによって形成される。
【0083】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法では、第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法において、例えばCMPによって、上部磁極層の第2の部分15bおよび第3の部分15cが露出するまで、絶縁層19を研磨して、表面を平坦化処理したときに、薄膜コイルの第2層部分18も露出させる。そして、その後、上部磁極層の第2の部分15bと第3の部分15cとの間における薄膜コイルの第2層部分18の上に、絶縁層31を形成する。
【0084】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。
【0085】
[本発明の第4の実施の形態]
まず、図10を参照して、本発明の第4の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法について説明する。なお、図10において、(a)はエアベアリング面に垂直な断面を示し、(b)は磁極部分のエアベアリング面に平行な断面を示している。
【0086】
本実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドでは、第2の実施の形態と同様に、薄膜コイルの第2層部分18を、記録ギャップ層14の上に直接形成し、この第2層部分18をフォトレジスト層41によって覆っている。そして、本実施の形態では、上部磁極層の第2の部分15bおよび第3の部分15c、およびフォトレジスト層41の上に、上部磁極層の第1の部分15aを形成している。
【0087】
本実施の形態では、上部磁極層の第1の部分15aが平坦な面の上に形成されないので、第1の実施の形態における効果のうち、第1の部分15aが平坦な面の上に形成されることによる効果はない。
【0088】
しかし、本実施の形態によれば、CMP工程が少ないので、製造コストを低減することができる。
【0089】
本実施の形態におけるその他の構成、作用および効果は、第1の実施の形態と同様である。
【0090】
なお、本発明は、上記各実施の形態に限定されず、種々の変更が可能である。例えば、上記各実施の形態では、下部磁極層と上部磁極層の双方が、第1の部分、第2の部分および第3の部分を有し、2層からなる薄膜コイルの第1層部分12と第2層部分18の双方が、下部磁極層または上部磁極層の第2の部分8b,15bと第3の部分8c,15cの間を通過するように配置されているが、下部磁極層のみが、第1の部分、第2の部分および第3の部分を有し、第1層部分12のみが、下部磁極層の第2の部分8bと第3の部分8cの間を通過するように配置されるようにしてもよい。
【0091】
また、上記各実施の形態では、下部磁極層によってスロートハイトを規定するようにしたが、上部磁極層によってスロートハイトを規定するようにしてもよい。
【0092】
また、上記各実施の形態では、基体側に読み取り用のMR素子を形成し、その上に、書き込み用の誘導型磁気変換素子を積層した構造の薄膜磁気ヘッドについて説明したが、この積層順序を逆にしてもよい。
【0093】
つまり、基体側に書き込み用の誘導型磁気変換素子を形成し、その上に、読み取り用のMR素子を形成してもよい。このような構造は、例えば、上記実施の形態に示した上部磁極層の機能を有する磁性膜を下部磁極層として基体側に形成し、記録ギャップ膜を介して、それに対向するように上記実施の形態に示した下部磁極層の機能を有する磁性膜を上部磁極層として形成することにより実現できる。この場合、誘導型磁気変換素子の上部磁極層とMR素子の下部シールド層を兼用させることが好ましい。
【0094】
なお、このような構造の薄膜磁気ヘッドでは、凹部を形成した基体を用いることが好ましい。そして、基体の凹部に、コイル部を形成することによって、薄膜磁気ヘッド自体の大きさをさらに縮小化することができる。
【0095】
また、本発明は、誘導型磁気変換素子のみを備え、この誘導型磁気変換素子によって読み取りと書き込みを行う薄膜磁気ヘッドにも適用することができる。
【0096】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1ないし8のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドまたは請求項9ないし16のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法では、薄膜コイルに対向する領域を含む領域に配置された第1の部分と、磁極部分を形成し、且つ第1の部分に接続された第2の部分と、第1の部分と第2の磁性層とを接続するための第3の部分とを有する第1の磁性層が形成され、薄膜コイルは、1つの層からなる部分を有し、1つの層からなる部分の全体が絶縁膜を介して第1の部分の上に配置され、1つの層からなる部分の少なくとも一部が第2の部分と第3の部分の間を通過するように配置される。従って、この薄膜磁気ヘッドまたはその薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、薄膜コイルの1つの層からなる部分を、段差のない第1の磁性層の第1の部分の上に形成することが可能となることから、1つの層からなる部分を微細に形成することが可能となり、その結果、記録ヘッドの磁路長の縮小が可能になるという効果を奏する。
【0097】
また、請求項2記載の薄膜磁気ヘッドまたは請求項10記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、第1の磁性層の第2の部分によってスロートハイトを規定するようにしたので、更に、スロートハイトを正確に規定することが可能となるという効果を奏する。
【0098】
また、請求項4記載の薄膜磁気ヘッドまたは請求項12記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、第2の磁性層を、薄膜コイルに対向する領域を含む領域に配置された第1の部分と、磁極部分を形成し、且つ第1の部分に接続された第2の部分と、第1の部分と第1の磁性層とを接続するための第3の部分とを有するように形成し、第2の磁性層における第1の部分の記録媒体に対向する側の端面を、薄膜磁気ヘッドの記録媒体に対向する面から離れた位置に配置したので、更に、実効トラック幅が大きくなることを防止することができるという効果を奏する。
【0099】
また、請求項6記載の薄膜磁気ヘッドまたは請求項14記載の薄膜磁気ヘッドによれば、薄膜コイルが、第1の磁性層における第2の部分と第3の部分の間を通過するように配置された第1層部分と、第2の磁性層における第2の部分と第3の部分の間を通過するように配置された第2層部分とを有するようにしたので、更に、薄膜コイルの第1層部分および第2層部分を、共に平坦な面の上に形成することが可能となり、その結果、コイルのピッチを縮小して、より磁路長を縮小することが可能になるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造方法における一工程を説明するための断面図である。
【図2】図1に続く工程を説明するための断面図である。
【図3】図2に続く工程を説明するための断面図である。
【図4】図3に続く工程を説明するための断面図である。
【図5】図4に続く工程を説明するための断面図である。
【図6】図5に続く工程を説明するための断面図である。
【図7】本発明の第1の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの平面図である。
【図8】本発明の第2の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面図である。
【図9】本発明の第3の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面図である。
【図10】本発明の第4の実施の形態に係る薄膜磁気ヘッドの断面図である。
【図11】従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法における一工程を説明するための断面図である。
【図12】図11に続く工程を説明するための断面図である。
【図13】図12に続く工程を説明するための断面図である。
【図14】図13に続く工程を説明するための断面図である。
【図15】図14に続く工程を説明するための断面図である。
【図16】図15に続く工程を説明するための断面図である。
【符号の説明】
1…基板、2…絶縁層、3…下部シールド層、5…MR素子、8a…下部磁極層の第1の部分、8b…下部磁極層の第2の部分、8c…下部磁極層の第3の部分、10…絶縁膜、12…薄膜コイルの第1層部分、14…記録ギャップ層、15a…上部磁極層の第1の部分、15b…上部磁極層の第2の部分、15c…上部磁極層の第3の部分、16…絶縁膜、18…薄膜コイルの第2層部分、20…オーバーコート層。[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a thin film magnetic head having at least an inductive magnetic transducer and a method for manufacturing the same.
[0002]
[Prior art]
In recent years, with the improvement in the surface recording density of hard disk devices, there has been a demand for improved performance of thin film magnetic heads. As a thin film magnetic head, a composite thin film having a structure in which a recording head having an inductive magnetic transducer for writing and a reproducing head having a magnetoresistive (MR) element for reading are laminated. Magnetic heads are widely used. As the MR element, an AMR element using an anisotropic magnetoresistance (hereinafter referred to as AMR (Anisotropic Magneto Resistive)) effect and a giant magnetoresistance (hereinafter referred to as GMR (Giant Magneto Resistive)) effect are used. GMR element. A reproducing head using an AMR element is called an AMR head or simply an MR head, and a reproducing head using a GMR element is called a GMR head. The AMR head is used as a reproducing head having a surface recording density exceeding 1 gigabit / (inch) 2 , and the GMR head is used as a reproducing head having a surface recording density exceeding 3 gigabit / (inch) 2 .
[0003]
As a method for improving the performance of the reproducing head, there are a method of changing the MR film from an AMR film to a material having excellent magnetoresistance sensitivity such as a GMR film, and a method of optimizing the MR film pattern width, in particular, MR height. is there. This MR height refers to the length (height) from the end of the MR element on the air bearing surface side to the opposite end, and is controlled by the amount of polishing when processing the air bearing surface. . The air bearing surface referred to here is a surface of the thin film magnetic head that faces the magnetic recording medium, and is also called a track surface.
[0004]
On the other hand, with an improvement in the performance of the reproducing head, an improvement in the performance of the recording head is also required. Factors that determine the performance of the recording head include the pattern width, in particular, the throat height (TH). The throat height refers to the length (height) from the end on the air bearing surface side to the end on the opposite side of the portion where the two pole layers face each other with the recording gap layer interposed therebetween. In order to improve the performance of the recording head, it is desired to reduce the throat height. This throat height is also controlled by the polishing amount when the air bearing surface is processed.
[0005]
Of the performance of the recording head, in order to increase the recording density, it is necessary to increase the track density in the magnetic recording medium. For this purpose, it is necessary to realize a recording head having a narrow track structure in which the width of the lower and upper magnetic poles formed above and below the recording gap layer on the air bearing surface is reduced from several microns to sub-micron dimensions. In order to achieve this, semiconductor processing technology is used.
[0006]
Here, with reference to FIGS. 11 to 16, an example of a method of manufacturing a composite thin film magnetic head will be described as an example of a method of manufacturing a conventional thin film magnetic head. 11 to 16, (a) shows a cross section perpendicular to the air bearing surface, and (b) shows a cross section parallel to the air bearing surface of the magnetic pole portion.
[0007]
In this manufacturing method, first, as shown in FIG. 11, an
[0008]
Next, as shown in FIG. 12, on the
[0009]
Next, an upper
[0010]
Next, an upper shield layer / lower magnetic pole layer (hereinafter referred to as a lower magnetic pole layer) 108 made of a magnetic material and used for both the reproducing head and the recording head is formed on the upper
[0011]
Next, as shown in FIG. 13, in order to form a magnetic path, the
[0012]
Next, as shown in FIG. 14, the
[0013]
Next, an
[0014]
Next, as shown in FIG. 15, a first-layer
[0015]
Next, as shown in FIG. 16, an upper
[0016]
In FIG. 16, TH represents the throat height, and MR-H represents the MR height. P2W represents the magnetic pole width, that is, the recording track width. In addition to the throat height and MR height, there are apex angles as shown by θ in FIG. 16 as factors that determine the performance of the thin film magnetic head. This apex angle is a straight line that connects a corner of the side surface on the magnetic pole side in a coil portion (hereinafter referred to as an apex portion) that is covered with the photoresist layers 113 and 115 and is raised in a mountain shape, and the upper surface of the insulating
[0017]
[Problems to be solved by the invention]
In order to improve the performance of the thin film magnetic head, it is important to accurately form the throat height TH, MR height MR-H, apex angle θ, and track width P2W as shown in FIG.
[0018]
Particularly in recent years, in order to enable high surface density recording, that is, to form a recording head having a narrow track structure, the track width P2W is required to have a submicron dimension of 1.0 μm or less. For this purpose, a technique for processing the upper magnetic pole to a submicron dimension using a semiconductor processing technique is required. In addition, with the narrow track structure, it is desired to use a magnetic material having a higher saturation magnetic flux density for the magnetic pole.
[0019]
Here, the problem is that it is difficult to finely form the upper magnetic pole layer formed on the apex portion.
[0020]
By the way, as a method of forming the upper magnetic pole layer, for example, a frame plating method is used as disclosed in JP-A-7-262519. When the upper magnetic pole layer is formed by using the frame plating method, first, a thin electrode film made of, for example, permalloy is formed on the apex portion entirely by, for example, sputtering. Next, a photoresist is applied thereon and patterned by a photolithography process to form a frame (outer frame) for plating. Then, the upper magnetic pole layer is formed by a plating method using the previously formed electrode film as a seed layer.
[0021]
However, the apex portion and other portions have a height difference of, for example, 7 to 10 μm or more. On this apex part, a photoresist is apply | coated with the thickness of 3-4 micrometers. If the photoresist film thickness on the apex portion is required to be at least 3 μm, the flowable photoresist collects on the lower side. Therefore, below the apex portion, for example, a photo resist having a thickness of 8 to 10 μm or more. A resist film is formed.
[0022]
As described above, in order to realize a recording track width of a submicron dimension, it is necessary to form a frame pattern having a width of a submicron dimension by a photoresist film. Therefore, a fine pattern with a submicron dimension must be formed on the apex portion by a photoresist film having a thickness of 8 to 10 μm or more. However, it has been extremely difficult in the manufacturing process to form such a thick photoresist pattern with a narrow pattern width.
[0023]
Moreover, at the time of photolithography exposure, the exposure light is reflected by the base electrode film as the seed layer, and this reflected light also sensitizes the photoresist, resulting in a photoresist pattern breakage and the like, which is sharp and accurate. A photoresist pattern cannot be obtained.
[0024]
As described above, conventionally, when the magnetic pole width is submicron, it is difficult to accurately form the upper magnetic layer.
[0025]
For this reason, a track width of 1.0 μm or less is formed by the upper
[0026]
However, such a thin film magnetic head still has the following problems.
[0027]
(1) First, in the conventional magnetic head, the throat height is determined at the end of the upper
[0028]
(2) Next, in the conventional thin film magnetic head shown in FIG. 16, since the track width of the recording head is defined by the upper
[0029]
When the track width of the recording head is extremely fine, particularly 0.5 μm or less, the upper
[0030]
For this reason, it is necessary to process not only the upper
[0031]
(3) Further, the conventional thin film magnetic head has a problem that it is difficult to shorten the magnetic path length (Yoke Length). That is, as the coil pitch is smaller, a head having a shorter magnetic path length can be realized, and in particular, a recording head having excellent high frequency characteristics can be formed. However, when the coil pitch is reduced as much as possible, the throat The distance from the height zero position to the outer peripheral end of the coil is a major factor that hinders shortening of the magnetic path length. Since the magnetic path length can be shorter in the two-layer coil than in the one-layer coil, many high-frequency recording heads employ a two-layer coil. However, in the conventional magnetic head, after forming the first layer coil, a photoresist film is formed with a thickness of about 2 μm in order to form an insulating film between the coils. Therefore, a rounded small apex portion is formed at the outer peripheral end of the first layer coil. Next, a second layer coil is formed thereon. At that time, in the inclined portion of the apex portion, the coil seed layer cannot be etched, and the coil is short-circuited. It is necessary to form on a flat part.
[0032]
Therefore, for example, if the thickness of the coil is 2 to 3 μm, the thickness of the inter-coil insulating film is 2 μm, and the apex angle is 45 ° to 55 °, the magnetic path length is the length of the portion corresponding to the coil. In addition, twice the distance of 3 to 4 μm, which is the distance from the outer peripheral edge of the coil to the vicinity of the throat height zero position (the distance from the contact portion between the upper magnetic pole layer and the lower magnetic pole layer to the inner peripheral edge of the coil is also 3 to 4 μm) 6-8 μm is required. The length other than the portion corresponding to the coil is a factor that hinders the reduction of the magnetic path length.
[0033]
Here, for example, a case where an 11-turn coil having a coil wire width of 1.5 μm and a space of 0.5 μm is formed in two layers is considered. In this case, as shown in FIG. 16, when the first layer has 6 turns and the second layer has 5 turns, the length of the magnetic path length corresponding to the
[0034]
The present invention has been made in view of such problems, and an object of the present invention is to provide a thin-film magnetic head capable of reducing the magnetic path length of a recording head and a method of manufacturing the same.
[0035]
[Means for Solving the Problems]
The thin film magnetic head of the present invention includes two magnetic pole portions that are magnetically coupled and that part of the side facing the recording medium is opposed via a gap layer, and each of the first and second layers is composed of at least one layer. Two magnetic layers, a thin film coil disposed in an insulated state between the first and second magnetic layers, and a substrate, the first and second magnetic layers, the gap layer, and the thin film coil Is a thin film magnetic head that is stacked on a substrate, and of the first and second magnetic layers, the first magnetic layer is disposed closer to the substrate,
The first magnetic layer is disposed in a region including a region facing the thin film coil, and includes a first portion without a step, a second portion that forms a magnetic pole portion and is connected to the first portion, A third portion for connecting the first portion and the second magnetic layer;
The thin film coil has a portion made of one layer, and the whole portion made of one layer is disposed on the first portion via the insulating film, and at least a part of the portion made of one layer is formed. , Arranged to pass between the second part and the third part ,
The second part is arranged so as to surround the entire outer peripheral part of the part composed of one layer,
The thin film magnetic head further includes an insulating layer that covers a portion composed of one layer and has a flattened upper surface together with the second portion and the third portion .
[0036]
The method of manufacturing a thin film magnetic head according to the present invention includes two magnetic pole portions that are magnetically coupled and that part of the side facing the recording medium is opposed to each other via a gap layer, each comprising at least one layer. A method of manufacturing a thin film magnetic head comprising: first and second magnetic layers; and a thin film coil disposed in an insulated state between the first and second magnetic layers,
Forming a first magnetic layer; forming a gap layer on the first magnetic layer; forming a second magnetic layer on the gap layer; and Forming a thin film coil so as to be insulated between the two magnetic layers,
The step of forming the first magnetic layer is arranged in a region including a region facing the thin film coil, and forms a first portion without a step, a magnetic pole portion, and is connected to the first portion. And forming a first magnetic layer so as to have a third portion for connecting the first portion and the second magnetic layer,
The thin film coil has a portion made of one layer,
The step of forming the thin-film coil is such that the entire portion composed of one layer is disposed on the first portion via the insulating film, and at least a portion of the portion composed of one layer is the second portion and the third portion. of as being arranged so as to pass between the parts, to form a thin film coil,
The second part is arranged so as to surround the entire outer peripheral part of the part composed of one layer,
The method of manufacturing a thin film magnetic head further includes a step of forming an insulating layer covering a portion composed of one layer, and a step of flattening the upper surfaces of the insulating layer, the second portion, and the third portion. It is.
[0037]
In the thin film magnetic head or the method of manufacturing the same of the present invention, the first portion disposed in the region including the region facing the thin film coil, and the second portion formed with the magnetic pole portion and connected to the first portion And a first magnetic layer having a third portion for connecting the first portion and the second magnetic layer, and the thin film coil has a portion composed of one layer, The entire layer portion is disposed on the first portion through the insulating film, and at least a portion of the one layer portion is disposed between the second portion and the third portion. Is done.
[0038]
In the thin film magnetic head or the manufacturing method thereof according to the present invention, the second portion of the first magnetic layer may define the throat height.
[0039]
In the thin film magnetic head or the method of manufacturing the same of the present invention, the second magnetic layer forms a first portion disposed in a region including a region facing the thin film coil, a magnetic pole portion, and the first magnetic layer. You may make it have the 2nd part connected to the part, and the 3rd part for connecting the 1st part and the 1st magnetic layer.
[0040]
In the thin film magnetic head of the present invention or the manufacturing method thereof, the end surface of the second magnetic layer on the side facing the recording medium of the first portion is located away from the surface facing the recording medium of the thin film magnetic head. It may be arranged.
[0041]
In the thin film magnetic head of the present invention or the manufacturing method thereof, the length of the second portion of the second magnetic layer is the length of the portion defining the throat height of the second portion of the first magnetic layer. You may make it become more than this.
[0042]
In the thin film magnetic head of the present invention or the method of manufacturing the same, the first layer portion in which the thin film coil is disposed so as to pass between the second portion and the third portion of the first magnetic layer, You may make it have the 2nd layer part arrange | positioned so that it may pass between the 2nd part and 3rd part in 2 magnetic layers.
[0043]
In the thin film magnetic head of the present invention or the method of manufacturing the same, the thin film magnetic head is further arranged so that the magnetoresistive element and a part of the side facing the recording medium are opposed to each other with the magnetoresistive element interposed therebetween. You may make it provide the 1st and 2nd shield layer for shielding a resistive element. In this case, the second shield layer may also serve as the first magnetic layer.
[0044]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
[First embodiment of the present invention]
First, a manufacturing method of a composite thin film magnetic head as a manufacturing method of a thin film magnetic head according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 6, (a) shows a cross section perpendicular to the air bearing surface, and (b) shows a cross section parallel to the air bearing surface of the magnetic pole portion.
[0045]
In accordance with the present embodiment, first, as shown in FIG. 1, for example on the AlTiC (Al 2 O 3 · TiC) than consisting
[0046]
Next, as shown in FIG. 2, for example, alumina or aluminum nitride is sputter deposited on the
[0047]
Next, as shown in FIG. 3, the
[0048]
The
[0049]
Next, an insulating
[0050]
Next, although not shown, a seed layer for forming the first layer portion of the thin film coil is formed by, for example, sputtering by plating. Next, a photoresist is applied thereon and patterned by a photolithography process to form a
[0051]
In the present embodiment, the first layer portion of the thin-film coil is disposed around the
[0052]
Next, the
[0053]
In this way, in the present embodiment, the
[0054]
Next, as shown in FIG. 4, after removing the
[0055]
Next, as shown in FIG. 5, the
[0056]
Next, in order to form the magnetic path, the
[0057]
Next, a
[0058]
The
[0059]
Next, the
[0060]
Next, an insulating
[0061]
Next, although not shown, a seed layer for forming the second layer portion of the thin film coil is formed by sputtering, for example, by sputtering. Next, a photoresist is applied thereon and patterned by a photolithography process to form a frame for plating.
[0062]
In the present embodiment, the second layer portion of the thin film coil is arranged around the
[0063]
Next, using this frame, the
[0064]
In this manner, in the present embodiment, a part of the
[0065]
Next, as shown in FIG. 6, after removing the frame and the seed layer therebelow, an insulating
[0066]
Next, the
[0067]
In the present embodiment, the end surface of the
[0068]
Next, an
[0069]
In the present embodiment, the bottom pole layer composed of the
[0070]
FIG. 7 is a plan view of the thin film magnetic head according to the present embodiment manufactured as described above. In this figure, the
[0071]
As shown in FIG. 7, the
[0072]
Here, the magnetic path length when the thin-film coils 12 and 18 in the present embodiment are formed with the same design rule as the conventional example shown in FIG. 16 is set to L 1 as shown in FIG. As an example of a specific numerical value of the magnetic path length, L 1 is 14.5 μm.
[0073]
Further, according to the present embodiment, the
[0074]
In the present embodiment, the throat height is defined by the
[0075]
In the present embodiment, the end surface on the air bearing surface side of the
[0076]
In the present embodiment, the inorganic insulating
[0077]
In the present embodiment, as shown in FIG. 7, the
[0078]
[Second embodiment of the present invention]
First, a thin film magnetic head and a method for manufacturing the same according to a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIG. 8A shows a cross section perpendicular to the air bearing surface, and FIG. 8B shows a cross section of the magnetic pole portion parallel to the air bearing surface.
[0079]
The thin film magnetic head according to the present embodiment is the second thin film coil except for the insulating
[0080]
Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0081]
[Third embodiment of the present invention]
First, with reference to FIG. 9, a thin film magnetic head and a method for manufacturing the same according to a third embodiment of the invention will be described. 9A shows a cross section perpendicular to the air bearing surface, and FIG. 9B shows a cross section parallel to the air bearing surface of the magnetic pole portion.
[0082]
In the thin film magnetic head according to the present embodiment, the upper surface of the
[0083]
In the method of manufacturing the thin film magnetic head according to the present embodiment, in the method of manufacturing the thin film magnetic head according to the first embodiment, the
[0084]
Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0085]
[Fourth embodiment of the present invention]
First, with reference to FIG. 10, a thin film magnetic head and a method for manufacturing the same according to a fourth embodiment of the invention will be described. 10A shows a cross section perpendicular to the air bearing surface, and FIG. 10B shows a cross section parallel to the air bearing surface of the magnetic pole portion.
[0086]
In the thin film magnetic head according to the present embodiment, as in the second embodiment, the
[0087]
In the present embodiment, the
[0088]
However, according to the present embodiment, since the number of CMP processes is small, the manufacturing cost can be reduced.
[0089]
Other configurations, operations, and effects in the present embodiment are the same as those in the first embodiment.
[0090]
In addition, this invention is not limited to said each embodiment, A various change is possible. For example, in each of the above-described embodiments, both the lower magnetic pole layer and the upper magnetic pole layer have the first portion, the second portion, and the third portion, and the
[0091]
In each of the above embodiments, the throat height is defined by the lower magnetic pole layer. However, the throat height may be defined by the upper magnetic pole layer.
[0092]
In each of the above embodiments, a thin film magnetic head having a structure in which an MR element for reading is formed on the substrate side and an inductive magnetic transducer for writing is stacked thereon has been described. It may be reversed.
[0093]
That is, an inductive magnetic transducer element for writing may be formed on the substrate side, and an MR element for reading may be formed thereon. In such a structure, for example, the magnetic film having the function of the upper magnetic pole layer shown in the above-described embodiment is formed on the substrate side as the lower magnetic pole layer, and the above-described implementation is performed so as to face the recording gap film. This can be realized by forming the magnetic film having the function of the lower magnetic pole layer shown in the embodiment as the upper magnetic pole layer. In this case, it is preferable to use both the upper magnetic pole layer of the inductive magnetic transducer and the lower shield layer of the MR element.
[0094]
In the thin film magnetic head having such a structure, it is preferable to use a substrate having a recess. The size of the thin film magnetic head itself can be further reduced by forming a coil portion in the recess of the base.
[0095]
The present invention can also be applied to a thin film magnetic head that includes only an inductive magnetic transducer and performs reading and writing with the inductive magnetic transducer.
[0096]
【The invention's effect】
As described above, in the method of manufacturing the thin film magnetic head according to any one of
[0097]
According to the method of manufacturing the thin film magnetic head according to
[0098]
According to the manufacturing method of
[0099]
The thin film magnetic head according to claim 6 or the thin film magnetic head according to
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining one step in a method of manufacturing a thin film magnetic head according to a first embodiment of the invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a step following the step in FIG. 1;
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a step following the step of FIG. 2;
4 is a cross-sectional view for explaining a process following the process in FIG. 3; FIG.
FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a process following the process in FIG. 4;
6 is a cross-sectional view for illustrating a process following the process in FIG. 5. FIG.
FIG. 7 is a plan view of the thin film magnetic head according to the first embodiment of the invention.
FIG. 8 is a cross-sectional view of a thin film magnetic head according to a second embodiment of the invention.
FIG. 9 is a cross-sectional view of a thin film magnetic head according to a third embodiment of the invention.
FIG. 10 is a cross-sectional view of a thin film magnetic head according to a fourth embodiment of the invention.
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining one step in a conventional method of manufacturing a thin film magnetic head.
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a process following the process in FIG. 11;
FIG. 13 is a cross-sectional view for explaining a process following the process in FIG. 12;
FIG. 14 is a cross-sectional view for explaining a process following the process in FIG. 13;
FIG. 15 is a cross-sectional view for explaining a process following the process in FIG. 14;
16 is a cross-sectional view for illustrating a process following the process in FIG. 15. FIG.
[Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (16)
前記第1の磁性層は、前記薄膜コイルに対向する領域を含む領域に配置され、段差のない第1の部分と、磁極部分を形成し、且つ前記第1の部分に接続された第2の部分と、前記第1の部分と前記第2の磁性層とを接続するための第3の部分とを有し、
前記薄膜コイルは、1つの層からなる部分を有し、前記1つの層からなる部分の全体は、絶縁膜を介して前記第1の部分の上に配置され、前記1つの層からなる部分の少なくとも一部は、前記第2の部分と第3の部分の間を通過するように配置され、
前記第2の部分は、前記1つの層からなる部分の外周部全体を囲うように配置され、
薄膜磁気ヘッドは、更に、前記1つの層からなる部分を覆い、前記第2の部分および第3の部分と共に上面が平坦化された絶縁層を備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。First and second magnetic layers each including at least one layer including two magnetic pole portions that are magnetically coupled and part of the side facing the recording medium is opposed to each other with a gap layer therebetween. A thin film coil disposed in an insulated state between the first and second magnetic layers, and a substrate, the first and second magnetic layers, the gap layer, and the thin film coil are stacked on the substrate; And among the first and second magnetic layers, the first magnetic layer is a thin film magnetic head disposed closer to the substrate,
The first magnetic layer is disposed in a region including a region facing the thin film coil, and forms a first portion having no step, a magnetic pole portion, and a second portion connected to the first portion. A portion, and a third portion for connecting the first portion and the second magnetic layer,
The thin film coil has a portion made of one layer, and the whole portion made of the one layer is disposed on the first portion with an insulating film interposed therebetween, and the portion made of the one layer At least a portion is disposed to pass between the second portion and the third portion ;
The second part is arranged so as to surround the entire outer peripheral part of the part composed of the one layer,
The thin film magnetic head further comprises an insulating layer that covers a portion made of the one layer and has a flattened upper surface together with the second portion and the third portion .
前記第1の磁性層を形成する工程と、
前記第1の磁性層の上に前記ギャップ層を形成する工程と、
前記ギャップ層の上に前記第2の磁性層を形成する工程と、
前記第1の磁性層と前記第2の磁性層の間に絶縁された状態で配置されるように前記薄膜コイルを形成する工程と
を備え、
前記第1の磁性層を形成する工程は、前記薄膜コイルに対向する領域を含む領域に配置され、段差のない第1の部分と、磁極部分を形成し、且つ前記第1の部分に接続された第2の部分と、前記第1の部分と前記第2の磁性層とを接続するための第3の部分とを有するように、第1の磁性層を形成し、
前記薄膜コイルは、1つの層からなる部分を有し、
前記薄膜コイルを形成する工程は、前記1つの層からなる部分の全体が絶縁膜を介して前記第1の部分の上に配置され、前記1つの層からなる部分の少なくとも一部が前記第2の部分と第3の部分の間を通過するように配置されるように、薄膜コイルを形成し、
前記第2の部分は、前記1つの層からなる部分の外周部全体を囲うように配置され、
薄膜磁気ヘッドの製造方法は、更に、前記1つの層からなる部分を覆う絶縁層を形成する工程と、前記絶縁層、第2の部分および第3の部分の上面を平坦化する工程とを備えたことを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。First and second magnetic layers each including at least one layer including two magnetic pole portions that are magnetically coupled and a part of the side facing the recording medium is opposed to each other with a gap layer therebetween. A method of manufacturing a thin film magnetic head comprising a thin film coil disposed in an insulated state between a first magnetic layer and a second magnetic layer,
Forming the first magnetic layer;
Forming the gap layer on the first magnetic layer;
Forming the second magnetic layer on the gap layer;
Forming the thin film coil so as to be disposed in an insulated state between the first magnetic layer and the second magnetic layer,
The step of forming the first magnetic layer is disposed in a region including a region facing the thin film coil, and forms a first portion without a step, a magnetic pole portion, and is connected to the first portion. Forming a first magnetic layer so as to have a second portion and a third portion for connecting the first portion and the second magnetic layer;
The thin film coil has a portion composed of one layer,
In the step of forming the thin film coil, the entire portion composed of the one layer is disposed on the first portion via an insulating film, and at least a portion of the portion composed of the one layer is the second layer. Forming a thin film coil so as to pass between the portion and the third portion ,
The second part is arranged so as to surround the entire outer peripheral part of the part composed of the one layer,
The method of manufacturing a thin film magnetic head further includes a step of forming an insulating layer covering a portion composed of the one layer, and a step of flattening the upper surfaces of the insulating layer, the second portion, and the third portion. A method of manufacturing a thin film magnetic head, comprising:
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