JP4297410B2 - 薄膜磁気ヘッドを製造する方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッドの製造方法、特に薄膜コイルを具える書き込み用の誘導型薄膜磁気ヘッド素子と、読み出し用の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド素子とを積層した複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法に関するものである。本発明は特に、読み出し用の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド素子として巨大磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を用い、誘導型薄膜磁気ヘッド素子の薄膜コイルのコイル巻回体ピッチを狭くしてヨーク長をきわめて短くして優れたオーバーライト特性やNLTSを有すると共に高い飽和磁束密度の磁性材料より成る微細なトラックポールによって記録トラック巾を狭くし、したがって磁気記録媒体の面記録密度を向上することができる複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法に関するものである。
【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の向上も求められている。特に最近のＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）素子を用いた磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子においては、面記録密度は１００ギガビット／インチ２ にも達する勢いである。上述したように、複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、磁気記録媒体への情報の書き込みを目的とする誘導型薄膜磁気ヘッド素子と、磁気記録媒体からの情報の読み出しを目的とする磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子とを積層した構成となっている。この内、磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子としては、外部磁界が与えられたときに通常のＭＲ素子に比べて５〜１５倍の大きな磁気抵抗変化を示すＧＭＲ素子が用いられている。このようなＧＭＲ素子の性能をさらに向上させるために、磁気抵抗膜について種々の工夫が提案されている。
【０００３】
一般に、ＭＲ膜は磁気抵抗効果を示す磁性体を膜にしたもので、単層構造となっている。これに対して多くのＧＭＲ膜は、複数の膜を組み合わせた多層構造となっている。ＧＭＲ膜において比較的構造が簡単で、弱い磁界で大きな抵抗変化が得られる特長があり、量産に適したものとしてスピンバルブＧＭＲ膜が知られている。さらに、再生ヘッド素子としての特性は、上述した材料の選択の他にパターン巾で決定されている。このパターン巾はＭＲハイトやトラック巾であるが、トラック巾はフォトリソグラフィ・プロセスで決定され、ＭＲハイトはエアー・ベアリング・サーフェイス（ＡＢＳ）を形成する際の研磨量によって決定される。
【０００４】
一方、再生用ヘッド素子の性能の向上に伴って記録用ヘッド素子の性能向上も求められている。面記録密度を高くするには、トラック密度を高くする必要があるが、そのためには記録用ヘッド素子の磁極部分について半導体加工技術を利用して微細加工を施してトラック巾をサブミクロンオーダー，特に０．２μｍ以下と狭くする必要がある。しかしながら、半導体微細加工技術を利用してトラック巾を狭くしてゆくと、磁極部分が微細化されて十分な量の磁束が得られなくなるという問題がある。このように、再生ヘッド素子としてはＭＲ膜をＧＭＲ膜に変更し、さらに磁気抵抗感度の高い材料を選択することで、比較的容易に所望の高い面記録密度に対応することができる。
【０００５】
一方、１００ギガビット／インチ２ 程度のきわめて高い面記録密度を実現するには、記録媒体である磁気ディスクに保持力の大きな材料を使用する必要がある。その理由は、保持力の大きな材料を使用しないと、記録密度が高くなるのに伴って、熱ゆらぎ現象によって書きこまれたデータが消失してしまうためである。このように高い保持力を有する材料を使用する場合には、書き込みには大きな磁束が必要とされるので、誘導型薄膜磁気ヘッド素子としても大きな磁束を発生できるものが要求されることになる。誘導型薄膜磁気ヘッド素子が発生する磁束を増大させる一般的な方法は、飽和磁束密度の大きな磁性材料（Hi-Bs材料で飽和磁束密度が1.8T（テスラ）以上）でトラックポールを形成することである。従来、飽和磁束密度の大きな磁性材料としては、飽和磁束密度が1.0TのNiFe(80:20)や1.5TのNiFe(45:55)が一般的であり、最近では1.8 Tから2.0 TのCoNiFeなどがあるが、微細化されたトラックポールとして安定した状態で使用するには、1.8T程度の飽和磁束密度を有する磁性材料を使用するのが一般である。しかし、上述したようにトラックポールの幅をサブミクロンオーダと狭くした場合には、このような磁性材料では書き込みに必要な大きな磁束を安定して得ることができず、さらに飽和磁束密度の高い磁性材料を使用することが望まれている。従来、トラックポールを高飽和磁束密度の磁性材料で形成する場合には一般的にメッキ法が採用されているが、幅の狭いトラックポールを安定に形成するには、スパッタ法を採用するのが有利である。そのような観点から、飽和磁束密度が2.0TのFeNや2.4TのFeCoのスパッタ膜でトラックポールを形成するのが有力である。
【０００６】
図１〜９に、従来の標準的な複合型薄膜磁気ヘッドの一例としてＧＭＲ素子を有するものの順次の製造工程を示す断面図である。これらの図面において、Ａはエアベアリング面に垂直な平面で切って示す断面図であり、Ｂはエアーベアリング面に平行な平面で切って示す断面図である。なおこの例は、磁気抵抗効果型の読取用の薄膜磁気ヘッドの上に誘導型の書込用薄膜磁気ヘッドを積層した複合型薄膜磁気ヘッドである。
【０００７】
図１Ａ，１Ｂに示すように、AlTiCより成る基板１の上に、例えばアルミナより成る絶縁膜２を約２〜３μｍの膜厚に堆積し、さらにその上に再生用のＧＭＲヘッド素子に対する磁気シールドを行うための磁性材料より成る下部シールド膜３を形成する。次に、この下部シールド膜３の上に３０〜３５ｎｍの膜厚のアルミナより成る下部シールドギャップ膜４をスパッタリングにより形成した後、所定の層構造を有するＧＭＲ膜５を形成し、さらにこのＧＭＲ膜に対する引出し電極６を、リフトオフによって形成する。その後、アルミナのスパッタリングにより上部シールドギャップ膜７を３０〜３５ｎｍの膜厚に形成し、その上にＧＭＲ素子の上部磁気シールド膜として作用する磁性材料膜８を、約３μｍの膜厚に形成する。
【０００８】
次に、再生用のＧＭＲヘッド素子と記録用の誘導型薄膜磁気ヘッド素子を磁気的に分離して再生用ＧＭＲヘッド素子の再生出力中のノイズを抑圧するためのアルミナより成る分離膜９を約０．３μｍの膜厚に形成した後、記録用ヘッド素子の下部ポール１０を１．５〜２．０μｍの膜厚に形成する。この下部ポール１０は、CoNiFeのメッキ法で形成されている。なお、図面では各部の膜厚の比率は実際のものとは必ずしも一致しておらず、例えば分離膜９の膜厚は厚く描いてある。
【０００９】
次に、図２Ａ，２Ｂに示すように、下部ポール１０の上に非磁性材料より成るライトギャップ膜１１を、例えば１００ｎｍの膜厚に形成し、さらにその上に高飽和磁束密度の磁性材料であるパーマロイより成る上部トラックポール１２を所定のパターンにしたがって形成する。これと同時に下部ポール１０と、後に形成される上部ポールとを磁気的に連結してバックギャップを形成するための橋絡部１３を形成する。これら上部ポール１２および橋絡部１３は、メッキによりおよそ３〜４μｍの膜厚に形成する。
【００１０】
その後、実効書込みトラック巾の広がりを防止するために、すなわちデータの書込み時に下部ポール１０において磁束が広がるのを防止するために、上部トラックポール１２の周囲のライトギャップ膜１１およびその下側の下部ポール１０をイオンミリングによってエッチングしていわゆるトリム構造を形成する。その後、全体の上に厚さ３μｍ程度のアルミナ絶縁膜１４を形成し、化学機械研磨（ＣＭＰ）により表面を平坦とした状態を図３Ａ，３Ｂに示す。
【００１１】
次に、図４Ａ，４Ｂに示すように、平坦とした表面に、Cuより成る薄膜コイルを電解メッキにより形成するために、Cuより成る１００ｎｍ程度の薄いシード層１５をスパッタにより形成し、その上に所定の開口パターンを有するフォトレジスト膜を形成した後、第１層目の薄膜コイル１６を硫酸銅のメッキ液を用いる電解メッキにより所定のパターンにしたがって１．５μｍの膜厚に形成する。その後，フォトレジスト膜を除去した後、シード層１５をアルゴンイオンビームを用いるイオンミリングによって除去した様子を図５Ａ，５Ｂに示す。このようにシード層１５を除去し、コイル巻回体相互を分離して１つのコイル状の導体を形成する。このイオンビームミリングの際には、薄膜コイル１６のコイル巻回体の底部にあるシード層１５が薄膜コイルよりも外方に突出して残るのを抑止するために、イオンビームミリングは５〜１０°の角度を以て行なうようにしている。このように、イオンビームミリングを垂直に近い角度で行うと、イオンビームの衝撃によって飛散したシード層１５の材料が再付着するようになるので、順次のコイル巻回体の間隔は広くしなければならない。
【００１２】
さらに、図６Ａ，６Ｂに示すように、この第１層目の薄膜コイル１６を絶縁分離した状態で保持する絶縁膜１７をフォトレジストにより形成し、図７Ａ，７Ｂに示すように、Cuより成るシード層１８を形成し、電解メッキによって第２層目の薄膜コイル１９を所定のパターンにしたがって１．５μｍの膜厚に形成する。次に、シード層１８をイオンミリングよって除去した後、第２層目の薄膜コイル１９を絶縁分離して支持するフォトレジストより成る絶縁膜２０を形成し、上部トラックポール１２および橋絡部１３と連結するようにパーマロイより成る上部ポール２１を約３μｍの膜厚に形成し、全体をアルミナより成るオーバーコート膜２２で覆った様子を図８Ａ，８Ｂに示す。なお、第１層目および第２層目の薄膜コイル１６および１９の内周端同士を電気的に接続するための接続部２３は、第２層目の薄膜コイル１９を形成するときに同時形成する。最後に、ＧＭＲ膜５、ライトギャップ１１、上部トラックポール１２などが露出する端面を研磨してエアーベアリング面ＡＢＳを形成し、スライダを完成する。実際の薄膜磁気ヘッドの製造においては、上述した構造をウエファに多数形成した後、多数の薄膜磁気ヘッドが配列されたバーにウエファを分割し、このバーの側面を研磨してエアベアリング面ＡＢＳを得るようにしている。
【００１３】
図９は、上述したようにして形成した従来の複合型薄膜磁気ヘッドの構成を模式的に示す断面図および平面図である。下部ポール１０は広い面積を有しているが、上部トラックポール１２および上部ポール２１は下部ポールよりも狭い面積を有している。書込み用ヘッド素子の性能を決定する要因の一つにスロートハイトＴＨがある。このスロートハイトＴＨは、エアーベアリング面ＡＢＳから絶縁膜１４のエッジまでの磁極部分の距離であり、この距離をできるだけ短くすることが望まれている。また、再生用ヘッド素子の性能を決定する要因の一つにＭＲハイトＭＲＨがある。このＭＲハイト（ＭＲＨ）は、端面がエアーベアリング面ＡＢＳに露出するＭＲ膜５の、エアーベアリング面から測った距離であり、薄膜磁気ヘッドの製造工程においては、エアーベアリング面ＡＢＳを研磨して形成する際の研磨量を制御することによって所望のＭＲハイトＭＲＨを得るようにしている。
【００１４】
上述したスロートハイトＴＨおよびＭＲハイトＭＲＨと共に薄膜磁気ヘッドの性能を決定する要因としてエイペックスアングルθがある。このエイペックスアングルθは、薄膜コイル１６を絶縁分離する絶縁膜１７の側面の接線と上部ポール２８の上面との成す角度として規定されるものであり、薄膜磁気ヘッドの微細化を達成するためにはこのエイペックスアングルθをできるだけ大きくすることが要求されている。
【００１５】
【発明が解決すべき課題】
上述したような従来の複合型薄膜磁気ヘッドにおける問題点について以下に説明する。薄膜コイル１６、１９を絶縁膜１７、２０によって絶縁分離して保持するように形成した後、上部ポール２１を形成するが、この際絶縁膜１７、２０のエッジの立ち上がりに沿って上部ポール２１を所定のパターンにしたがって形成する必要がある。このために約７〜１０μｍの段差に上部ポール２１のパターンを規定するためのフォトレジストを３〜４μｍの膜厚で形成している。ここで、絶縁膜１６，１９のエッジ部分においては最低でも３μｍの膜厚のフォトレジストが必要であるとすると、このエッジの低部では８〜１０μｍの厚いフォトレジストが形成されることになる。記録ヘッドのトラック巾はトラックポール１２の巾によって主として規定されるので、上部ポール２１は上部ポールほど微細加工が必要ではないが、トラック巾をサブミクロンと微細化する場合、特に０．２μｍ程度とする場合には、上部ポール２１の磁極部分もサブミクロンオーダの微細化が要求されるようになる。
【００１６】
上述したように、上部ポール２１をメッキにより所定のパターンに形成する際には、１０μｍ以上の高低差のある上部トラックポール１２と絶縁膜１７，２０の表面にフォトレジストを均一の膜厚にコーティングし、このフォトレジストに対して露光を行って上部ポール２１の、サブミクロン巾の磁極部分を規定するパターンを形成する必要がある。すなわち、８〜１０μｍの膜厚を有するフォトレジストでサブミクロンオーダのパターンを形成する必要がある。上部ポール２１をメッキで形成するためには、シード層と呼ばれる薄いパーマロイ電極膜をスパッタリングにより予め形成しており、このパーマロイ膜によりフォトリソグラフィの露光時の光が反射される結果としてパターンの崩れが発生し、サブミクロンオーダの微細なパターンを正確に形成することは非常に困難であった。
【００１７】
上述したように、面記録密度を向上するためには磁極部分の微細化が必要であるが、これに伴って少なくとも微細化された磁極部分を飽和磁束密度の高い磁性材料で形成する必要がある。このような磁性材料としては、一般的にFeN, FeCoが知られているが、これらの磁性材料はスパッタリングによって所定のパターンを有する膜として形成することが困難である。スパッタリングによって形成した磁性膜をパターニングするにはイオンミリングが用いられているが、エッチングレートが低いと共にサブミクロンオーダのトラック巾を精度良く制御することはできない。
【００１８】
また、飽和磁束密度の高い磁性材料としてNiFe, CoNiFe、FeCoなども知られており、これらの磁性材料はメッキ法によって比較的簡単に所望のパターンに形成できる。例えば、NiFeでは、その組成比率をFeリッチ（５０％以上）とすることで、１．５〜１．６テスラ（Ｔ）が得られ、比較的安定した組成コントロールも可能である。しかしながら、面記録密度が１インチ平方当たり８０〜１００Ｇｂとなるとトラック巾は０．２μｍ以下のものが要求され、それに伴って飽和磁束密度のさらに高い磁性材料の使用が要求されるようになってきた。そのためメッキ法によって磁性膜を形成する場合には、CoNiFeを用いることが有力視されているが、１．８〜２．０Ｔ程度の磁気性能しか得られない。１インチ当たり８０〜１００Ｇｂ程度の面記録密度を実現しようとすると、２Ｔ程度の高飽和磁束密度を有する他の磁性材料が望ましい。
【００１９】
誘導型薄膜磁気ヘッドの高周波数特性を決める要因の一つに磁路長がある。この磁路長は、スロートハイト零の位置からバックギャップまでの距離として定義されるが、この磁路長を短くすることによって高周波数特性を向上することができる。薄膜コイルの順次のコイル巻回体の間隔、すなわちコイルピッチを短くすることによって磁路長を短くすることができるが限界がある。そこで上述したように薄膜コイルを２層構造とすることが行われている。従来、２層構造の薄膜コイルを形成する際には、１層目の薄膜コイルを形成した後、フォトレジスト絶縁膜を約２μｍの厚さに形成している。この絶縁膜の外周面は丸みを帯びたものとなるので、２層目の薄膜コイルを形成する際に、この傾斜部にも電解メッキ用のシード層を形成すると、これを所定のパターンにイオンミリングでエッチングする際に傾斜部の影の部分は正確なエッチングが行われなくなり、コイル巻回体が短絡してしまう恐れがある。したがって、２層目の薄膜コイルは、絶縁膜の平坦部に形成する必要がある。
【００２０】
例えば、第１層目の薄膜コイルの膜厚が２〜３μｍで、その上に形成されるフォトレジスト絶縁膜の膜厚が２μｍであるとし、その傾斜部のエイペックスアングルが４５〜５５°であるとすると、スロートハイト零の基準位置から第１層目の薄膜コイルの外周面までの距離のほぼ２倍の６〜８μｍの距離だけは、第２層目の薄膜コイルの外周面をスロートハイト零の基準位置から後退させる必要があり、それだけ磁路長が長くなってしまう。例えば、薄膜コイルのライン／スペースを１．５μｍ／０．５μｍとし、合計で１１個のコイル巻回体を２層の薄膜コイルで形成する場合、第１層目に６つのコイル巻回体を形成し、第２層目に５つのコイル巻回体を形成することになり、薄膜コイルが占める長さは１１．５μｍとなる。したがって、従来の薄膜磁気ヘッドにおいては、磁路長を短くすることができず、高周波数特性の改善が阻害されている。
【００２１】
上述したようにして形成された従来の複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、特に書き込み用の誘導型薄膜磁気ヘッドの微細化の点で問題がある。すなわち、図９に示すように、下部ポール１０および上部ポール２１の、薄膜コイル１６，１９のコイル巻回体を囲む部分の長さである磁路長ＬＭ を短くすることによって、誘導型薄膜磁気ヘッドの磁束立ち上がり時間（Flux Rise Time）や非線形トランジションシフト（Non-linear Transition Shift:NLTS）特性や重ね書き（Over Write) 特性などを改善できることが知られている。この磁路長ＬＭ を短くするためには、薄膜コイル１６，１９の、下部ポール１０および上部ポール２１によって囲まれる部分のコイル巾ＬＣ を短くする必要があるが、従来の薄膜磁気ヘッドでは、以下に説明するようにこのコイル巾ＬＣ を短くすることができなかった。
【００２２】
誘導型薄膜磁気ヘッドのコイル巾ＬＣ を短くするためには、薄膜コイルの各コイル巻回体の巾を小さくするとともに順次のコイル巻回体の間隔を狭くする必要があるが、薄膜コイルの電気抵抗を小さくするためには、コイル巻回体の巾を短くすることには制限がある。すなわち、薄膜コイルの抵抗値を低くするために、導電率の高い銅を用いても、薄膜コイルの高さは２〜３μm に制限されるので、コイル巻回体の幅を１．５μm よりも狭くすることができない。これよりもコイル巻回体の幅を狭くすると、発熱によってＧＭＴ膜１５の特性が劣化する恐れがある。さらに、下部ポール１０や上部ポール２１も加熱されて膨張し、ポール突出という現象が生じ、薄膜磁気ヘッドと記録媒体とが衝突するという大きな問題を引き起こすこともある。したがって、コイル巻回体の幅を狭くすることなく、コイル幅ＬＣ を短くするには、コイル巻回体の間隔を狭くする必要がある。
【００２３】
しかし、従来の薄膜磁気ヘッドにおいては、薄膜コイルのコイル巻回体１６，１９の間隔を狭くすることができない。以下、その理由を説明する。上述したように硫酸銅を用いる電解メッキ法により薄膜コイルのコイル巻回体を形成しているが、シード層の上に形成したフォトレジスト膜に形成した開口内に、ウエファ全体に亘って均一に銅を堆積させるためにシード層を１００ｎｍの膜厚で形成し、このシード層が露出している開口内に選択的に銅が堆積されるように電解メッキ処理を施してコイル巻回体を形成した後、個々のコイル巻回体を分離するために、シード層を選択的に除去している。このシード層の除去には、上述したように、コイル巻回体をマスクとして、例えばアルゴンを用いるイオンビームミリングを採用している。
【００２４】
ここで、コイル巻回体間のシード層を除去するには、イオンビームミリングを基体表面に対して垂直な方向から行なうのが良いが、このようにすると、エッチングされた銅の残渣の再付着が発生し、順次のコイル巻回体間の絶縁不良が起こるので、コイル巻回体の間隔を狭くすることができない。このような欠点を除去しようとして、５〜１０°の角度を以てイオンビームミリングを行うと、フォトレジスト膜の影の部分にはイオンが十分に照射されず、シード層が部分的に残ってしまう。したがって、コイル巻回体間の絶縁不良を回避するためには、コイル巻回体の間の間隔を狭くすることができない。したがって、従来では、コイル巻回体間の間隔を０．３〜０．５μm と広くしており、これよりも狭くするには上に述べているように新たな困難な問題が発生し、コイル巻回体の間隔を狭くすることができなかった。
【００２５】
さらに、上述した電解メッキ法によって薄膜コイル１６，１９を形成する際には、薄膜コイルの膜厚の均一性を確保するために、硫酸銅のようなメッキ液を攪拌する必要があるが、ここで薄膜コイルのコイル巻回体の間隔を狭くするためにフォトレジスト膜の開口を画成する壁の幅を薄くすると、電解液の攪拌によってこの薄い壁が倒壊してしまい、薄膜コイルを正確に形成することができず、この点からも薄膜コイルのコイル巻回体の間隔を狭くすることができなかった。
【００２６】
誘導型薄膜磁気ヘッドのＮＬＴＳ特性を向上するために、薄膜コイルのコイル巻回数を多くすることが考えられる。しかし、磁路長を短くしたままでコイル巻回数を多くするには、薄膜コイル層の層数を４層、５層と多くする必要があり、これによってエイペックスアングルが大きくなってしまい、狭トラック幅を達成することができなくなるという問題があった。エイペックスアングルを所定の範囲に収めるためには、薄膜コイル層の層数は３層以下、好適には２層以下とするのが望ましいが、これではコイル巻回数を多くすることはできず、したがってＮＬＴＳ特性を改善することができない。
【００２７】
さらに、上述したように２層の薄膜コイルを設ける場合、第２層目の薄膜コイル１９の外周近傍では絶縁膜１７が平坦ではなく湾曲しているので、第２層目の薄膜コイル１９が垂直に形成されなくなる。例えば、０．３μｍ以下のスペースを持った薄膜コイルを１．５μｍ以上の膜厚で形成する場合、上述したように垂直に形成されない薄膜コイルのコイル巻回体の間に存在するシード層１８にはアルゴンイオンが有効に入っていかず、またウエファの中心部と周辺部とではイオンミリングの角度が異なることから、シード層１８が十分にエッチングされずに残ってしまうことがしばしばある。さらに、コイル巻回体のスペースが狭い場合、イオンミリングのアルゴン粒子がこの狭いスペースに入っていったとしても、アルゴン粒子と一緒に運び去られたCu粒子が再びコイル巻回体の側壁に付着することがある。このようなエッチング残滓があると、コイル巻回体が短絡されてしまう恐れがある。
【００２８】
特公昭５５−４１０１２号公報には、第１および第２の薄膜コイル半部を層間絶縁膜を介して交互に配置した薄膜コイルが開示されている。この公報の第７図には、第１層目の薄膜コイルの第１および第２の薄膜コイル半部を左巻きに構成し、第２層目の薄膜コイルの第１および第２の薄膜コイル半部を右巻きに形成し、内側の接点パッド同士および外側の接点パッド同士を接続することによって同一方向に電流が流れるようにした構成が示されている。しかしながら、この従来の薄膜コイルでは、第１の薄膜コイル半部を形成した後、全体に亘って層間絶縁膜および導電膜をスパッタまたは蒸着によって形成し、さらにその上に選択的にマスクを形成し、導電膜の、第１の薄膜コイル半部の上に形成されている部分を選択的にエッチングし、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間のスペースを埋める部分を残して第２の薄膜コイル半部を形成している。したがって、第１および第２の薄膜コイル半部は自己整合的に形成されておらず、コイル巻回体の間隔をサブミクロンのオーダまで微細化することはできない。
【００２９】
本発明者は、上述した問題を少なくとも軽減するために、アメリカ特許第6,191,916および6,204,997において、第１の薄膜コイル半部をシード層を用いる電解メッキで形成した後、全体に亘って薄い層間絶縁膜およびシード層を形成し、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間のスペースに開口を有するフォトレジスト膜を形成し、これをマスクとして電解メッキを施して第２の薄膜コイル半部を形成する方法を提案している。このような薄膜コイルの製造方法によれば、第１および第２の薄膜コイル半部を電解メッキによって正確に形成することができる。しかしながら、第２の薄膜コイル半部を形成するために所定のパターンの開口を有するフォトレジスト膜を用いているので、第１および第２の薄膜コイル半部を自己整合的に形成することはできず、したがって順次のコイル巻回体の間のスペースをクオーターミクロンオーダと狭くすることは困難である。
【００３０】
上述したように、第１および第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部は配線を介してそれぞれ所定の部位に接続されているが、このためにこれらコイル巻回体の端部の幅を広くしている。しかしながら、これら第１および第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部の幅を広くしても、これら端部は、層間絶縁膜を介してバックギャップを構成する磁性材料より成る橋絡部に隣接しているので、これらの間を良好に絶縁分離することができず、第１および第２の薄膜コイル半部が短絡してしまう恐れがある。一方、このような短絡を防止できる程度に層間絶縁膜の膜厚を厚くすると、コイル巾Ｌｃ を短くすることができない。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、誘導型薄膜磁気ヘッドの薄膜コイルの最内周のコイル巻回体の端部での短絡を有効に防止しつつコイル巻回体の間隔を狭くしてコイル巾ＬＣを狭くし、その結果として磁路長ＬＭを短くして性能を改善できる薄膜磁気ヘッドを容易且つ正確に製造できる方法を提供しようとするものである。
【００３２】
本発明の他の目的は、磁路長を短くして高周波数特性を改善すると共にクオーターミクロンオーダの微細なポールチップを有し、サイドライトを防止しつつ、面記録密度を向上することができる薄膜磁気ヘッドを正確且つ容易に製造できる方法を提供しようとするものである。
【００３３】
本発明による薄膜磁気ヘッドは、
磁気記録媒体と対向する磁極部分を有する磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの磁極部分の端面とともにエアベアリング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面から離れたバックギャップにおいて下部ポールと磁気的に連結された磁性材料より成る上部ポールと、
少なくとも前記エアベアリング面において下部ポールの磁極部分と上部ポールの磁極部分との間に介挿された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
前記下部ポールおよび上部ポールの間に、絶縁分離された状態で配設された部分を有する薄膜コイルと、
前記下部ポール、上部ポール、ライトギャップ膜および薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘッドであって、
前記薄膜コイルが、所定の間隔を置いて形成されたコイル巻回体を有する第１の薄膜コイル半部と、この第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体と自己整合的に形成されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部と、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体を自己整合的に配置するために、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間のスペースを埋めるように形成された層間絶縁膜と、前記第１および第２の薄膜コイル半部のいずれか一方の最内周のコイル巻回体と、他方の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体との間を電気的に接続するジャンパ配線とを具えるものである。
【００３４】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドは、
磁気記録媒体と対向する磁極部分を有する磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの磁極部分の端面とともにエアベアリング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面から離れたバックギャップにおいて磁性材料より成る橋絡部を介して下部ポールと磁気的に連結された磁性材料より成る上部ポールと、
少なくとも前記エアベアリング面において下部ポールの磁極部分と上部ポールの磁極部分との間に介挿された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
前記下部ポールおよび上部ポールの間に、絶縁分離された状態で配設された部分を有する薄膜コイルと、
前記下部ポールおよび上部ポール、ライトギャップ膜および薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘッドであって、
前記薄膜コイルが、所定の間隔を置いて形成されたコイル巻回体を有する第１の薄膜コイル半部と、この第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体と自己整合的に形成されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部と、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体を自己整合的に配置するために、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間のスペースを埋めるように形成された層間絶縁膜とを有し、前記第１および第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部を他の部分の幅よりも広くし、これら端部と前記バックギャップの橋絡部との間に前記層間絶縁膜よりも厚い絶縁膜を設けたものである。
【００３５】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドは、基板と、この基板によって支持され、エアーベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子を具える薄膜磁気ヘッドであって、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子が、
前記エアーベアリング面から内方に延在する磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの一方の表面上に、前記エアーベアリング面から少なくともトラックポールの長さに相当する距離だけ内方に延在するように形成された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
このライトギャップ膜の、前記下部ポールと接触する表面とは反対側の表面に、前記エアーベアリング面からスロートハイト零の基準位置まで延在するように形成された磁性材料より成る下部トラックポールと、
この下部トラックポールのスロートハイト零の基準位置を規定する内方端面と接触する外方端面を有し、前記下部トラックポールの、前記ライトギャップ膜と接触する第１の表面とは反対側の第２の表面と同一面となるように平坦化された表面を構成するように形成された第１の非磁性材料膜と、
前記下部トラックポールおよび第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に、前記エアーベアリング面から前記第１の非磁性材料膜の内方端面を超えて内方に延在するように形成され、先端がエアーベアリング面に露出するトラックポール部と、これに連続し、トラックポール部よりも幅の広いコンタクト部とを有する磁性材料より成る上部トラックポールと、
前記下部トラックポール、第１の非磁性材料膜および上部トラックポールの整列された側面を囲み、前記上部トラックポールの、前記下部トラックポールおよび第１の非磁性材料膜の平坦化された表面と接触する第１の表面とは反対側の第２の表面と同一面となるように平坦化された表面を有する第２の非磁性材料膜と、
前記第２の非磁性材料膜の、前記第１の非磁性材料膜および前記上部トラックポールのコンタクト部の互いに整列された端面と接触する端面よりも内側において電気的に絶縁分離された状態で形成された薄膜コイルと、
一端が前記上部トラックポールのコンタクト部と磁気的に連結され、他端がエアーベアリング面とは反対側のバックギャップにおいて磁性材料より成る橋絡部を介して前記下部ポールと磁気的に連結され、下部ポールと共に前記薄膜コイルの一部分を囲むように形成された磁性材料より成る上部ポールと、
を具え、前記薄膜コイルが、所定の間隔を置いて形成されたコイル巻回体を有する第１の薄膜コイル半部と、この第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体と自己整合的に形成されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部と、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体を自己整合的に配置するために、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間のスペースを埋めるように形成された層間絶縁膜と、前記第１および第２の薄膜コイル半部のいずれか一方の最内周のコイル巻回体と、他方の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体との間を電気的に接続するジャンパ配線とを具えるものである。
【００３６】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドは、基板と、この基板によって支持され、エアーベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子を具える薄膜磁気ヘッドであって、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子が、
前記基板上に、エアーベアリング面から内方に延在するように形成された磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの一方の表面上に、前記エアーベアリング面からスロートハイト零の基準位置まで延在するように形成された磁性材料より成る下部トラックポールと、
前記下部ポールの一方の表面上に、前記エアーベアリング面から離れた位置においてバックギャップを構成するように形成された磁性材料より成る橋絡部と、
前記下部ポールの一方の表面上に、下部ポールとは反対側の表面が前記下部トラックポールの表面と同一面となるように形成された薄膜コイルと、
前記下部トラックポールおよび薄膜コイルの平坦な表面の上に平坦に形成された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
このライトギャップ膜の、前記下部トラックポールと接触する側とは反対側の表面に形成され、前記下部トラックポールと整列する上部トラックポールが一体的に形成されているとともに前記橋絡部と接触するように形成された磁性材料より成る上部ポールと、
を具え、前記薄膜コイルが、所定の間隔を置いて形成されたコイル巻回体を有する第１の薄膜コイル半部と、この第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体と自己整合的に形成されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部と、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体を自己整合的に配置するために、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間のスペースを埋めるように形成された層間絶縁膜とを有し、前記第１および第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部を他の部分の幅よりも広くし、これら端部と前記バックギャップの橋絡部との間に前記層間絶縁膜よりも厚い絶縁膜設けたものである。
【００３７】
このような本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、前記第１の薄膜コイル半部が電解メッキで形成したコイル巻回体を有し、前記第２の薄膜コイル半部がＣＶＤで形成したコイル巻回体を有するものとするのが好適である。この場合、第１の薄膜コイル半部が銅の電解メッキで形成したコイル巻回体を有し、前記第２の薄膜コイル半部がCu-CVDで形成したコイル巻回体を有するものとするのが特に好適であるが、第１および第２の薄膜コイル半部の双方を、銅の電解メッキ膜で形成することもできる。さらに、前記第１および第２の薄膜コイル半部の隣接するコイル巻回体間に配設された前記層間絶縁膜の膜厚を、０．０３〜０．１５μmとするのが好適である。また、この層間絶縁膜は、アルミナ、酸化シリコンおよび窒化シリコンなどの無機絶縁材料で形成することができ、特にアルミナ-CVDで形成するのが好適である。
【００３８】
このように本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、前記薄膜コイルを第１および第２の薄膜コイル半部を以て構成し、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体を層間絶縁膜を介して自己整合的に配置することができ、これら第１および第２の薄膜コイル半部のコイル巻回体間の間隔をきわめて小さくすることができ、したがって磁路長を短くすることができ、その結果として磁束立ち上がり時間やＮＬＴＳ特性や重ね書き特性などを改善することができる。
【００３９】
本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、前記第１および第２の薄膜コイル半部の隣接するコイル巻回体の間隔を０．２μm以下、特に０．０３〜０．１５μmとするのが好適である。ここで、順次のコイル巻回体間の間隔を０．０３μmよりも狭くすると、順次のコイル巻回体間の絶縁不良が発生する恐れがある。また、順次のコイル巻回体間の間隔を０．２μmよりも大きくしたのでは、薄膜コイルの磁路長を短縮する効果が十分に得られない。本発明では、上述したように、順次のコイル巻回体間の間隔を０．２μm以下、特に０．０３〜０．１５μmと狭くすることによって、コイル巻回体の巾を狭くすることなく上述した磁路長を、図９に示した従来の誘導型薄膜磁気ヘッドの磁路長の半分以下と短くすることができ、上述したアメリカ特許第6,191,916および6,204,997に開示された誘導型薄膜磁気ヘッドの磁路長に比べても短くすることができ、誘導型薄膜磁気ヘッドの性能を著しく向上することができる。
【００４０】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、前記下部トラックポールおよび上部トラックポールをＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により自己整合的に形成し、前記第２の非磁性材料膜の、前記上部トラックポールの表面と同一面に平坦化された表面とは反対側の表面を、前記ライトギャップ膜を越えて前記第１のポール側へ延在させてトリム構造を形成するのが好適である。また、前記薄膜コイルは、前記上部トラックポールと第２の非磁性材料膜との同一面に平坦化された表面に形成するのが好適である。また、上部トラックポールは、FeN、FeCo、CoNiFe、FeAlNまたはFeZrNで形成し、下部トラックポールは、FeN、FeCo、CoNiFe、FeAlN、FeZrNまたはNiFeで形成するのが好適である。この場合、CoNiFe、FeCo、NiFeはメッキ膜として形成し、FeN、FeCo、FeAlNおよびFeZrNはスパッタ膜で形成することができる。
【００４１】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法は、
磁気記録媒体と対向する磁極部分を有する磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの磁極部分の端面とともにエアベアリング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面から離れたバックギャップにおいて磁性材料より成る橋絡部を介して下部ポールと磁気的に連結された磁性材料より成る上部ポールと、
少なくとも前記エアベアリング面において下部ポールの磁極部分と上部ポールの磁極部分との間に介挿された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
前記下部ポールおよび上部ポールの間に、絶縁分離された状態で配設された部分を有する薄膜コイルと、
前記下部ポール、上部ポール、ライトギャップ膜および薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法において、
前記薄膜コイルを形成する方法が、
第１の薄膜コイル半部の複数のコイル巻回体を所定の間隔を置いて形成する工程と、
この第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
この層間絶縁膜の上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する工程と、
この導電材料膜の、前記第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体の頂面を覆う部分およびその下側にある前記層間絶縁膜を除去して、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に前記層間絶縁層を介してこれらコイル巻回体と自己整合的に形成され、前記層間絶縁膜によって絶縁分離されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部を形成する工程と、
これら第１および第２の薄膜コイル半部を覆うように第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１および第２の薄膜コイル半部の一方の最内周のコイル巻回体と、第１および第２の薄膜コイル半部の他方の最外周のコイル巻回体との間を電気的に接続するジャンパ配線を前記上部ポールを形成する工程において、その一部分を構成する磁性材料で同時に形成する工程と、
を具えるものである。
【００４２】
このような薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、前記第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成した後、この層間絶縁膜の上に薄膜コイル形成領域を覆うように第２の絶縁膜を形成した状態で、第３の絶縁膜を選択的に形成し、その後、前記バックギャップを構成する橋絡部と、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部との間に、前記層間絶縁膜よりも前記基板に対し垂直方向に膜厚の厚い絶縁膜を残して、前記第３および第２の絶縁膜を除去して第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間にスペースを形成するのが好適である。
【００４３】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法は、基板と、この基板によって支持され、エアーベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子を具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法において、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子を形成する工程が、
磁性材料より成る下部ポールを基板によって支持されるように形成する工程と、
この下部ポールの表面に非磁性材料より成るライトギャップ膜を形成する工程と、
このライトギャップ膜の表面に磁性材料より成る第１の磁性材料膜を形成する工程と、
この第１の磁性材料膜を、少なくともエアーベアリング面を規定する位置からスロートハイト零の基準位置までの距離に等しい幅を残すと共にバックギャップを構成する橋絡部の一部を構成する部分を残して除去する第１のエッチング工程と、
この第１のエッチング工程で除去された部分に、前記スロートハイト零の基準位置において前記第１の磁性材料膜と接触するように第１の非磁性材料膜を形成する工程と、
この第１の非磁性材料膜を研磨して、前記第１の磁性材料膜の表面と同一面となるように平坦化する工程と、
前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に、少なくとも前記エアーベアリング面を規定する位置から少なくとも前記第１の非磁性材料膜の端面まで内方に延在するように形成されたトラックチップ部と、これに連続し、トラックチップ部よりも幅の広いコンタクト部とを有する磁性材料より成る上部トラックポールを形成すると共に前記橋絡部の残部を形成する第２の磁性材料膜を形成する工程と、
少なくともこの上部トラックポールをマスクとするリアクティブ・イオン・エッチングを行って、前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜を選択的に除去して下部トラックポールを形成する第２のエッチング工程と、
この第２のエッチングによって除去された部分に第２の非磁性材料膜を形成する工程と、
この第２の非磁性材料膜を研磨して前記上部トラックポールの表面と同一面となるように平坦化する工程と、
この第２の非磁性材料膜の平坦な表面に電気的に絶縁分離された状態で薄膜コイルを形成する工程と、
一端が前記上部トラックポールのコンタクト部と磁気的に連結され、他端がバックギャップにおいて前記橋絡部を介して前記下部ポールと磁気的に連結され、下部ポールと共に前記薄膜コイルの一部分を囲むように磁性材料より成る上部ポールを形成する工程と、
を具え、
前記薄膜コイルを形成する工程が、
第１の薄膜コイル半部の複数のコイル巻回体を所定の間隔を置いて形成する工程と、
この第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
前記バックギャップの橋絡部と、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部との間に、前記層間絶縁膜よりも厚い第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する工程と、
この導電材料膜の、前記第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体の頂面を覆う部分およびその下側にある前記層間絶縁膜を除去して、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に前記層間絶縁層を介してこれらコイル巻回体と自己整合的に形成され、前記層間絶縁膜によって絶縁分離されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部を形成する工程と、
これら第１および第２の薄膜コイル半部を覆うように第２の絶縁膜を形成する工程と、
を具えるものである。
【００４４】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法は、基板と、この基板によって支持され、エアーベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子を具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法において、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子を形成する工程が、
磁性材料より成る下部ポールを基板によって支持されるように形成する工程と、
この下部ポールの上に下部トラックポールおよびバックギャップの橋絡部を形成するための第１の磁性材料膜を形成する工程と、
前記下部ポールの上に、絶縁分離された状態で支持された薄膜コイルを形成する工程と、
前記第１の磁性材料膜および薄膜コイルの表面を平坦な同一面となるように研磨する工程と、
この平坦な表面の上に非磁性材料より成るライトギャップ膜を形成するための非磁性材料膜を平坦に形成する工程と、
この非磁性材料膜の平坦な表面に、上部トラックポールおよび上部ポールを形成するための第２の磁性材料膜を前記橋絡部と接触するように形成する工程と、
この第２の磁性材料膜の、上部トラックポールを形成すべき部分に形成したマスクを用いて前記第２の磁性材料膜を選択的にエッチングして上部トラックポールを形成すると共に前記非磁性材料膜およびその下側の第１の磁性材料膜を選択的に除去してライトギャップ膜および下部トラックポールを形成するエッチング工程と、
全体の上に絶縁材料より成るオーバーコート膜を形成する工程と、
を具え、前記薄膜コイルを形成する工程が、
前記第１の磁性材料膜の上に、これから絶縁分離されるように第１の薄膜コイル半部の複数のコイル巻回体を所定の間隔を置いて形成する工程と、
この第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
前記橋絡部と、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部との間に、前記層間絶縁膜よりも前記基板に対し垂直方向に膜厚の厚い絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の薄膜コイル半部を覆う前記層間絶縁膜の上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する工程と、
この導電材料膜の、前記第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体の頂面を覆う部分およびその下側にある層間絶縁膜を除去して、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に前記層間絶縁層を介してこれらコイル巻回体と自己整合的に形成され、前記層間絶縁膜によって絶縁分離されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部を形成する工程と、
を具えるものである。
【００４５】
上述した本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、前記第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成した後、その上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する以前に、薄膜コイル形成領域を覆うように第１の絶縁膜を形成した状態で、第２の絶縁膜を選択的に形成し、その後、前記第１の絶縁膜を除去して第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間にスペースを形成するのが好適である。このように第１の絶縁膜で薄膜コイル形成領域を覆った状態で第２の絶縁膜を形成するので、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間のスペースに第２の絶縁膜が侵入することはなくなる。また、第１の絶縁膜は、例えばウエットケミカルエッチングによって容易に除去することができる、フォトレジストやポリイミドなどの有機絶縁材料やスピン・オン・ガラスで形成することによって第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間に容易にスペースを形成することができる。
【００４６】
また、第２の薄膜コイル半部のコイル巻回体を構成する導電膜を形成した後、それを部分的に除去する工程は、アルカリスラリや中性スラリを用いるＣＭＰ，イオンビームミリングやスパッタエッチングなどのドライエッチングで行ったり、ＣＭＰで粗く除去した後、ドライエッチングで微調整して除去することができる。
【００４７】
また本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体を銅の電解メッキで形成し、第２の薄膜コイル半部のコイル巻回体を銅のＣＶＤで形成するのが特に好適であるが、第１および第２の薄膜コイル半部の双方を銅の電解メッキ膜で形成することもできる。
【００４８】
また、エアーベアリング面に最も近いコイル巻回体を第２の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体で構成し、バックギャップを構成する橋絡部に最も近いコイル巻回体を第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体で構成する場合、これら第２の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体および最内周のコイル巻回体の幅を、それ以外のコイル巻回体の幅よりも広くするのが好適である。その理由は、第１薄膜コイル半部を形成する位置がずれた場合でも、これら最外周のコイル巻回体および最内周のコイル巻回体の幅が所望の値よりも狭くなり、抵抗値が過度に高くなる恐れがなくなるためである。
【００４９】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、前記第２のエッチング工程において、前記下部トラックポールを形成した後もＲＩＥを続けて前記ライトギャップ膜を選択的に除去し、さらに前記第１のポールの表面を、その厚さの一部分に亘って除去してトリム構造を形成するのが好適である。この場合、前記上部トラックポールを形成する工程が、前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に第２の磁性材料膜を平坦に形成する工程と、この第２の磁性材料膜の上に形成すべき上部トラックポールの形状に対応したパターン形状を有するマスクを形成する工程と、このマスクを用いたＲＩＥによって前記第２の磁性材料膜を選択的に除去する工程とを含み、このＲＩＥを続行して前記第１の磁性材料膜をエッチングして下部トラックポールをセルフアライメントで形成することができる。また、前記第１の磁性材料膜をFeNまたはFeCoで形成し、前記第２の磁性材料膜を、FeNまたはFeCoのメッキにより形成し、この第２の磁性材料膜および前記第１の磁性材料膜をエッチングするＲＩＥを、Cl2 、Cl2 にBCl2 などのホウ素系ガスを混合した混合ガスあるいはCl2 にAr, N2 などの不活性ガスを混合した混合ガスなどの雰囲気中で、５０℃以上、特に２００〜３００℃の高いエッチング温度で行うのが好適である。
【００５０】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、前記上部トラックポールを形成する工程が、前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に第２の磁性材料膜を平坦に形成する工程と、この第２の磁性材料膜の上に形成すべき上部トラックポールの形状に対応したパターン形状を有するマスクを用いて上部トラックポールを形成する工程とを含み、この上部トラックポールをマスクとしてＲＩＥを行って前記第１の磁性材料膜をエッチングして下部トラックポールを自己整合的に形成するのが好適である。この場合には上述したのと同じ条件でＲＩＥを行うことができる。
【００５１】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、第１および第２の薄膜コイル半部を絶縁する層間絶縁膜は、アルミナ-CVDで形成するのが好適である。このアルミナ-CVD膜は、１〜２ Torrの減圧中において、１００〜３００℃の温度、特に１５０〜２００°Cの温度で、Al(CH3 )3 またはAlCl3 と、H2 O, N2 , N2 OまたはH2 O2 とを交互に断続的に噴射するアトミックレイヤー法で形成された減圧Al2 O3 -CVD膜とするのが特に好適である。このようにしてステップカバレージに優れているとともにキーホールやボイドを含まず、したがって膜厚を薄くしても良好な絶縁特性を有する層間絶縁膜を形成できる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図１０Ａ，１０Ｂ〜２３Ａ，２３Ｂは、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第１の実施例の順次の工程を示す断面図であり、Ａはエアーベアリング面に垂直な断面図、Ｂは磁極部分をエアーベアリング面に平行な平面で切って示す断面図である。読み取り用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッドであるＧＭＲヘッド素子の構成およびその製造方法は従来のものとほぼ同じである。図１０Ａ、１０Ｂに示すように、AlTiCより成る基板３１の上に、アルミナより成る絶縁膜３２を約３μｍの膜厚に堆積し、さらにその上に読み出し用のＧＭＲヘッド素子に対する磁気シールドを行うために、パーマロイより成る下部シールド膜３３を、フォトレジスト膜をマスクとするメッキ法によって所定のパターンにしたがってほぼ２〜３μｍの膜厚に形成する。
【００５３】
次に、ウエファ全体の上に３〜４μｍの膜厚のアルミナ膜を形成し、ＣＭＰによって平坦化することで下部シールド膜を露出させる。続いて、３０〜３５ｎｍの膜厚のアルミナより成る下部シールドギャップ膜３４をスパッタリングにより形成した後、所定の層構造を有するＧＭＲ膜３５およびこのＧＭＲ膜に対する引出し電極３６を、リフトオフによって形成する。その後、アルミナのスパッタリングにより上部シールドギャップ膜３７を３０〜３５ｎｍの膜厚に形成し、その上にＧＭＲヘッド素子の上部磁気シールド膜３８を、約１〜１．５μｍの膜厚に形成する。
【００５４】
次に、再生用のＧＭＲヘッド素子と記録用の誘導型薄膜磁気ヘッド素子を磁気的に分離して再生用ＧＭＲヘッド素子の再生出力中のノイズを抑圧するためのアルミナより成る分離膜３９を約０．１５〜０．３μｍの膜厚に形成した後、記録用ヘッド素子の下部ポール４０を２．０〜２．５μｍの膜厚に形成する。この下部ポール４０は、NiFe(80%:20%)やNiFe(45%:55%)、あるいはCoNiFe（64％：18％：18％）のメッキ膜で形成したり、FeAlN, FeN, FeCo, FeZrNなどのスパッタ膜で形成できるが、本例ではFeNのスパッタ膜で形成する。
【００５５】
次に、図１１Ａ、１１Ｂに示すように、下部ポール４０の上に、スロートハイトゼロの基準位置を決めるアルミナ絶縁膜４１を、０．３〜０．５μｍの膜厚に形成し、ドライエッチングにより所定の形状とする。さらに、ウエファ全体にライトギャップ膜を構成する非磁性膜１４２を０．０８〜０．１０μｍの膜厚に形成する。本例では、この非磁性膜１４２は、Wで形成するが、Ta, Mo, TiN, TaNなどの非磁性金属あるいはアルミナなどの非磁性無機材料で形成することもできる。
【００５６】
次に、図１２Ａ，１２Ｂに示すように、非磁性膜１４２を選択的に除去してライトギャップ膜４２を形成する。この際に、非磁性膜１４２の、後にバックギャップを構成する位置に存在する部分も選択的に除去する。さらに、飽和磁束密度の高い磁性材料膜１４３をスパッタ法により１〜１．５μｍの膜厚に形成する。後述するように、この磁性材料膜１４３は後にトラックポールを構成するものであり、高飽和磁束密度を有するFeN（2.0 T）またはFeCo（2.4 T）で形成するのが好適であるが、本例ではFeNで形成する。このような高飽和磁束密度を有する磁性材料を用いることによりトラック幅をクオーターミクロンオーダ、特に０．２μｍ程度に狭くする場合にも、十分大きな磁束を発生することができる。
【００５７】
次に、図１３Ａ，１３Ｂに示すように、FeNより成る磁性材料膜１４３の上にアルミナ絶縁膜１４４を１〜２μｍの膜厚に形成した後、その表面をＣＭＰによって平坦とし、さらにその上にNiFeより成るシード層１４５を約５０ｎｍの膜厚に形成し、さらにその上に所定のパターンを有するフォトレジストマスク１４６を形成し、シード層１４５の露出した表面に電解メッキによりハードマスクを構成するNiFe膜１４７を１．０〜2．0μｍの膜厚に形成する。フォトレジストマスク１４６は幅の狭いトラックチップのパターンを含んでいるので、NiFe膜１４７も所望のトラックチップパターンを有するものとなる。
【００５８】
次に、図１４Ａ，１４Ｂに示すように、フォトレジストマスク１４６を除去した後、NiFe膜１４７をマスクとしてイオンミリングを施し、シード層１４５の露出した部分を除去する。さらに、NiFe膜１４７をマスクとして、BCl2 ガス雰囲気中で、５０℃の温度でＲＩＥを施してアルミナ絶縁膜１４４を除去した後、BCl2 、Cl2 などの塩素系ガス雰囲気中で、２００℃の温度でＲＩＥを行い、磁性材料膜１４３を選択的に除去して上部トラックポール４３を形成する。さらにＲＩＥを続けて上部トラックポール４３の下側以外のライトギャップ膜４２を除去し、さらにその下側にある下部ポール４０を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成する。このＲＩＥによりアルミナ絶縁膜４１の表面が露出される。
【００５９】
本例の変形例においては、シード層１４５の露出した部分をイオンミリングで除去した後、BCl2 とCl2 との混合ガス雰囲気中で、１５０〜２００℃の温度で、NiFe膜１４７をマスクとするＲＩＥを施してアルミナ絶縁膜１４４を除去し、次に磁性材料膜１４３を選択的に除去し、さらに磁性材料膜１４３の下側以外のライトギャップ膜４２を除去し、さらにその下側にある下部ポール４０を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成することもできる。
【００６０】
さらに、その後、残存するNiFe膜１４７およびシード層１４５を除去した後、図１５Ａ，１５Ｂに示すように、全体の上にアルミナ絶縁膜１４８をほぼ１〜２μｍの膜厚に形成した後、ＣＭＰによってアルミナ絶縁膜１４８および磁性材料膜１４３を研磨して表面を平坦化する。このＣＭＰでは、磁性材料膜１４３の膜厚が０．８〜１．８μｍとなるように研磨量を制御して上部トラックポール４３を形成した状態を図１６Ａ、１６Ｂに示す。このようにして、アルミナ絶縁膜４１のエアーベアリング面側の端面がＧＭＲ膜３５のＭＲハイト零の位置ＭＲ０ の近傍となると共に、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０ を規定するようになる。また、上部トラックポール４３を形成するのと同時にバックギャップを構成する下部橋絡部４４が同じく磁性材料膜１４３で形成される。上述したように、アルミナ絶縁膜１４５の平坦な表面に、上部トラックポール４３を形成するためのマスクとして作用するNiFe膜１４７を形成したので、０．１〜０．３μｍの狭トラックを実現できる。
【００６１】
本発明においては、幅の狭い上部トラックポール４３を形成するＲＩＥを、BCl2 やCl2 などの塩素系ガス或いはCl2 にBCl2 などのホウ素系ガスを混合した混合ガスなどの雰囲気中で、エッチング温度を５０〜３００℃、特に１５０〜３００℃の高温で行うことでRIEの際の再付着物の発生を防ぐことができる。このような条件でＲＩＥを行うことによってFeN、FeCoなどの高飽和磁束密度を有する磁性材料を正確にかつ効率良くエッチングすることができる。
【００６２】
次に、第１の薄膜コイル半部を形成するための銅より成るシード層１５１を５０ｎｍの膜厚に形成し、その上に所定の開口パターンを有するフォトレジストマスクを形成した後、電解メッキを施して銅より成る第１の薄膜コイル半部５１を、ライン幅を０．５μｍとし、ライン幅よりも０．０３〜０．１５μｍだけ大きい間隔（0．53μm〜0．65μm）で、１．５〜２．５ μｍの膜厚で形成し、さらにフォトレジストマスクを除去した後、露出するシード層１５１を除去した様子を図１６Ａおよび１６Ｂに示す。この際、最内周のコイル巻回体の端部５１ａの幅は他のコイル巻回体の幅よりも大きくする。
【００６３】
その後、CoNiFe膜をメッキ法によって、２．０〜２．５μｍの膜厚に形成して、上部トラックポール４３を後に形成する上部ポールと連結するための中間ポール５２およびバックギャップを構成する下部橋絡部４４と連結される上部橋絡部５３を形成する。さらに、全体の上にアルミナ絶縁膜１５２を０．１μｍの膜厚に形成する。このアルミナ絶縁膜１５２は、１〜２ Torrの減圧中において、１００〜４００℃の温度、特に１５０〜２００°Cの温度で、Al(CH3 )3 またはAlCl3 と、H2 O, N2 , N2 OまたはH2 O2 とを交互に断続的に噴射するアトミックレイヤー法で形成された減圧Al2 O3 -CVD膜とするのが特に好適である。磁性材料の特性が加熱によって劣化しないためには、３００°Ｃ以下とするのが良いが、短時間の加熱であれば、４００°Ｃとしても磁性材料の劣化は起こらないので、加熱温度を１００〜４００°Ｃとする。
【００６４】
また、このアルミナ絶縁膜１５２の膜厚によって磁路長が左右されるため、通常は３０ｎｍから２５０ｎｍが適当である。従来の薄膜コイルの製造方法において、順次のコイル巻回体間のスペースを２５０ｎｍ以下にすると、露出したシード膜をイオンミリングで除去する際，再付着のためコイル巻回体間が電気的に短絡される恐れがあるのに対し。本発明ではそのような短絡は発生しない。しかし、アルミナ絶縁膜１５２の膜厚を３０ｎｍよりも薄くすると、Cu-メッキで形成した第１の薄膜コイル半部５１と、後にCu-CVDで形成される第２の薄膜コイル半部をＣＭＰ処理をする際に、これらの薄膜コイル半部の間で銅が移動するスミヤ現象が発生し易いため、コイル巻回体間が互いに電気的に短絡される恐れがある。
【００６５】
次に、図１７Ａ、１７Ｂに示すように、薄膜コイル形成領域を２．５〜３.０μｍの膜厚のフォトレジスト膜１５３で覆い、さらに全体の上にアルミナ絶縁膜１５４を３〜４μｍの膜厚で形成した様子を図１８Ａ、１８Ｂに示す。この際、アルミナ絶縁膜１５４は、上部橋絡部５３と、第１の薄膜コイル半部５１の最内周のコイル巻回体との間にも侵入し、層間絶縁膜を構成するアルミナ絶縁膜１５２よりも膜厚の厚い絶縁膜が形成されることになる。その後、アルミナ絶縁膜１５４の凸部をアルカリスラリまたは中性スラリを用いるＣＭＰで平坦化してフォトレジスト膜１５３を露出させた状態を図１９Ａ、１９Ｂに示す。本例では、このＣＭＰによる研磨量は、中間ポール５２を覆うアルミナ絶縁膜１５２が露出するように制御するが、わずかに隠れるように研磨しても良い。本例においては、このように後に第２の薄膜コイル半部を形成するスペースにアルミナ絶縁膜１５４が侵入しないようにフォトレジスト膜１５３で覆うことが重要であるが、フォトレジスト膜の代わりにＳＧＯ（Spin-On-Glass）膜やポリイミド樹脂膜など、アルミナに比べて容易に除去することができる材料を用いることもできる。
【００６６】
次に、図２０Ａ、２０Ｂに示すように、ケミカルウエットエッチングによってフォトレジスト絶縁膜１５３を除去した後、Cu-CVD膜１５５を１．５〜２．５μｍの膜厚に形成した状態を図２１Ａ、２１Ｂに示す。さらに、Cu-CVD膜１５５をＣＭＰによって平坦化した様子を図２２Ａ、２２Ｂに示す。この際、ＣＭＰの研磨量は第１の薄膜コイル半部５１の頂面に形成されているアルミナ絶縁膜１５２が研磨され、この薄膜コイル半部のコイル巻回体が表面に露出するように制御する。したがって、中間ポール５２および上部橋絡部５３も平坦な表面に露出することになる。このようにCu-CVD膜１５５をＣＭＰによって研磨する際に、第１および第２の薄膜コイル半部５１および５４の表面を同時に研磨するので、アルミナ絶縁膜１５２の膜厚を上述したように３０〜２５０ｎｍと薄くしても、ＣＭＰによってアルミナ絶縁膜が損傷を受けることがなく、第１および第２の薄膜コイル半部間を十分良好に絶縁分離することができる。このようにして第１の薄膜コイル半部５１の順次のコイル巻回体間の空間に第２の薄膜コイル半部５４を形成する。第１および第２の薄膜コイル半部５１および５４の隣接するコイル巻回体の間にはアルミナ絶縁膜１５２が存在するので、コイル巻回体のスペースはこのアルミナ絶縁膜１５２の膜厚に等しくなり、上述したように本例ではアルミナ絶縁膜１５２の膜厚を０．１μmとしたので、コイル巻回体間のスペースは０．１μmときわめて狭いものとなる。
【００６７】
次に、薄膜コイルの上にアルミナ絶縁膜５５を０．２〜０．５μｍの膜厚に形成し、各部のコンタクトホールを形成し、さらに両端が中間ポール５２および上部橋絡部５３と接触するように、FeCoより成る上部ポール５６をメッキ法によって２μｍの膜厚に形成し、さらに全体の上にアルミナより成るオーバーコート膜５７を、２０〜４０μｍの膜厚に形成した様子を図２３Ａ，２３Ｂに示す。本例では、上部ポール５６をFeCo で形成したが、CoNiFeやNiFe(80%:20%)や飽和磁束密度の高い磁性材料であるNiFe(45%:55%)などのメッキ膜で形成しても良い。また、上部ポール５６は、FeN, FeZrNなどのスパッタ膜で形成することもできる。さらに、上部ポール５６を、無機系の絶縁膜とパーマロイなどの磁性材料膜とを複数層、積層したもので形成することもでき、この場合には、高周波数特性をさらに改善できる利点がある。実際の製造工程においては、ウエファをバーに分割し、このバーの側面を研磨してエアーベアリング面を形成し、さらにバーを個々の薄膜磁気ヘッドに分割するが、図２３Ａでは、エアーベアリング面を構成する研磨面を破線Ａ−Ａで示す。バックギャップの橋絡部５３と薄膜コイルの最内周のコイル巻回体の端部との間には、層間絶縁膜１５１よりも膜厚の厚いアルミナ絶縁膜１５４によって絶縁分離されている。
【００６８】
図２４は、上部ポール５６を形成した後の状態を、いくつかの絶縁膜を除去して示す斜視図である。第１の薄膜コイル半部５１と、第２の薄膜コイル半部５４とは、０．１μmのきわめて薄いアルミナ絶縁膜１５２を介して自己整合的に形成されているので、順次のコイル巻回体間のスペースは非常に狭いものとなり、その結果として磁路長を著しく短くすることができる。
【００６９】
さらに、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０ は、上部トラックポール４３とライトギャップ膜４２を介して隣接するアルミナ絶縁膜４１のエアーベアリング面側の端面で正確に規定される。また、上部トラックポール４３は、きわめて幅の狭いポールチップ部４３ａと幅の広いコンタクト部４３ｂとを有し、このコンタクト部が中間ポール５２と広い面積で接触しているので、磁束の飽和が発生することも有効に抑止される。さらに、上部トラックポール４３は、FeNやFeCoなどの２Ｔ以上の高い飽和磁束密度を有する磁性材料で形成しているため、トラックポール全体の高さを低くすることができ、その結果として書込み時に磁束の広がりがなくなり、高い面記録密度を実現することができる。また、上部ポール５６はエアーベアリング面ＡＢＳから後退しているので、これらからの磁束の洩れもなくなりオーバーライト特性やＮＬＳＴ特性を改善することができる。
【００７０】
上述したように、上部ポール５６のエアーベアリング面側の先端位置はエアーベアリング面ＡＢＳ側から後退しているが、この距離は０．５μｍ以上とするのが、上部ポールから洩れる磁束によるサイドライトを防止する上で好適である。さらに、中間ポール５２のエアーベアリング面側の側面もエアーベアリング面ＡＢＳから後退しているので、エアーベアリング面には、上部トラックポール４３の端面だけが露出していることになり、その結果としてきわめて幅の狭いトラックの書き込みが可能となる。
【００７１】
図２５は、第１および第２の薄膜コイル半部５１および５４の接続状態を線図的に示す平面図であり、順次のコイル巻回体間を絶縁分離するアルミナ絶縁膜１５２は太線で示してある。第１のコイルリード１６１は第１の薄膜コイル半部５１の最外周のコイル巻回体に接続されており、第１の薄膜コイル５１の最内周のコイル巻回体の幅の広くなっている端部５１ａは、コンタクト部１６２を介して第１のジャンパ配線１６３の一端に接続されている。この第１のジャンパ配線１６３の他端は、コンタクト部１６４を介して、第２の薄膜コイル半部５４の最外周のコイル巻回体の幅を広くした端部に接続されている。第２の薄膜コイル半部５４の最内周のコイル巻回体の幅の広い端部には、コンタクト部１６５を介して第２のジャンパ配線１６８の一端に接続され、この第２のジャンパ配線の他端は第２のコイルリード１６８に接続されている。このように接続することにより第１および第２の薄膜コイル半部５１および５４のコイル巻回体を右回りに電流が流れることになる。第１および第２のジャンパ配線１６３および１６６は上部ポール５６を形成するときに、上部ポールを構成する磁性材料と同じ材料で形成する。
【００７２】
次に本発明による第２の実施例について説明する。この第２の実施例において第１の実施例と同じ部分には同じ符号をつけて示す。第１の実施例の図１０と同様に、読み取り用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を形成し、さらに分離膜３９の上に下部ポール４０を形成した後、その平坦な表面にライトギャップ膜を構成するアルミナ絶縁膜１４２を０．１μmの膜厚に形成する。さらに、このライトギャップ膜１４２の上に、フォトレジスト膜１７１を、０．３〜０．５μmの膜厚に形成した様子を図２６Ａ，２６Ｂに示す。このフォトレジスト膜１７１は上述した第１の実施例のアルミナ絶縁膜４１と同様の機能を果たすものであり、そのエアーベアリング面側の端面でスロートハイト零の基準位置を規定するものである。このフォトレジスト膜１７１は、W, Ta, Mo, TiN, TaNなどの非磁性金属あるいはアルミナなどの非磁性無機材料で形成することもできる。
【００７３】
次に、図２７Ａ，２７Ｂに示すように、バックギャップ部分の非磁性膜１４２およびフォトレジスト膜１７１を選択的に除去した後、上部トラックポールを構成する飽和磁束密度の高い磁性材料膜１４３をスパッタ法により１．５〜２．５μmの膜厚に形成する。第１の実施例と同様に、この磁性材料膜１４３はFeNまたはFeCoで形成することができる。
【００７４】
次に、図２８Ａ，２８Ｂに示すように、磁性材料膜１４３の表面をＣＭＰによって平坦とした後、アルミナ絶縁膜１７２を１〜２μmの膜厚に形成する。さらに、このアルミナ絶縁膜１７２の上にNiFeより成るシード層１４５を約５０ｎｍの膜厚に形成し、さらにその上に所定のパターンを有するフォトレジストマスク１４６を形成する。さらに、シード層１４５の露出した表面に電解メッキによりハードマスクを構成するNiFe膜１４７を１．５〜２．５μmの膜厚に形成する。その後、フォトレジストマスク１４６を除去した後、NiFe膜１４７をマスクとしてシード層１４５、アルミナ絶縁膜１７２、磁性材料膜１４３、フォトレジスト膜１７１および非磁性材料膜１４２をＲＩＥで選択的に除去する。
【００７５】
その後のプロセスは上述した第１の実施例の図１５〜２２のプロセスと同様であり、最終的に図２９Ａ，２９Ｂに示す構成が得られる。この第２の実施例と上述した第１の実施例の相違点は、第２の実施例では、スロートハイトゼロの基準位置を規定する絶縁膜がフォトレジスト膜１７１で形成されている点と、ライトギャップ膜４２がこのフォトレジスト膜１７１の下側に形成されている点である。第２の実施例のその他の構成は第１の実施例と同様である。
【００７６】
次に、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第３の実施例について説明する。この第３の実施例と、第１および第２の実施例との相違点は、上部トラックポールが第１のトラックポールと第２のトラックポールとの２層で構成されている点である。第１の実施例の図１０に示すように、読み取り用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を形成し、さらに分離膜３９の上に下部ポール４０を形成した後、その平坦な表面に、ライトギャップ膜を構成するアルミナ絶縁膜１４２を０．０８〜０．１μmの膜厚に形成し、そのバックギャップ部分を選択的に除去した後、第１のトラックポールを構成する飽和磁束密度の高い磁性材料膜１８１をスパッタ法により０．５〜０．８μmの膜厚に形成した様子を図３０Ａ，３０Ｂに示す。この磁性材料膜１８１は、第１および第２の実施例の上部トラックポール４３を構成する磁性材料膜１４３と同様にFeNまたはFeCoで形成することができるが、本例では、FeCoで形成する。
【００７７】
次に、図３１Ａ，３１Ｂに示すように、薄膜コイルを形成すべき領域の上にフォトレジスト、金属或いはアルミナより成るマスクを形成した後、BCl2 、Cl2 などの塩素系ガス雰囲気中で、２００℃の高い温度でＲＩＥを行い、磁性材料膜１８１を選択的に除去して帯状にパターニングする。さらに、全体にアルミナ絶縁膜１８２を１．０μmの膜厚に形成した後、ＣＭＰを施して平坦化する。このＣＭＰによる研磨量は、帯状の磁性材料膜１８１の膜厚が０．３〜０．６μmとなるように制御する。また、このアルミナ絶縁膜１８２のエアーベアリング面側の端面によってスロートハイト零の基準位置が規定され、ＭＲハイト零の基準位置もその近傍に位置するように構成する。また、このプロセスにおいて、バックギャップを構成する第１の下部橋絡部４４ａが形成される。
【００７８】
その後、図３２Ａ，３２Ｂに示すように、平坦化された表面に、第１のトラックポールを構成する磁性材料膜１８３を、スパッタ法により０．８〜１．５μmの膜厚に形成する。この磁性材料膜１８３もFeNまたはFeCoで形成することができるが、本例ではNiFeで形成する。さらに、この磁性材料膜１８３の上に、フォトリソグラフィによってアルミナより成るハードマスク１８４を所定のパターンにしたがって形成する。このハードマスク１８４を形成するに際しては、アルミナ絶縁膜を形成した後、NiFe膜を電解メッキによって選択的に形成し、このNiFe膜をマスクとしてアルミナ絶縁膜をエッチングして形成する。
【００７９】
次に、アルミナより成るハードマスク１８４を用い、FeNより成る磁性材料膜１８３をＲＩＥによって選択的に除去して第２のトラックポール８３を形成した状態を図３３Ａ、３３Ｂに示す。また、これと同時に、第１の下部橋絡部４４ａと連結された第２の下部橋絡部４４ｂが形成される。図３６は、ハードマスク１８４および第２トラックポール８３の形状を示す斜視図である。第２トラックポール８３は、０．１〜０．３μｍの巾の狭いポールチップ部８３ａと、後に形成すべき上部ポールと連結される幅の広いコンタクト部８３ｂとを有している。ポールチップ部８３ａは第１トラックポールを構成する帯状の磁性材料膜１８１の上に位置しているが、コンタクト部８３ｂはアルミナ絶縁膜１８２の上に位置している。すなわち、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０ は、ポールチップ部８３ａとコンタクト部８３ｂとの境界に位置している。しかし本発明では必ずしもそのようにする必要はなく、後述する実施例のようにスロートハイト零の基準位置ＴＨ０ を、ポールチップ部８３ａとコンタクト部８３ｂとの境界よりもエアーベアリング面ＡＢＳに近づけることもできる。また、実際の薄膜磁気ヘッドの製造においては、多数の薄膜磁気ヘッド素子をウエファに配列して形成した後、ウエファを、それぞれが複数の薄膜磁気ヘッド素子を配列した複数のバーに切断し、各バーの側面を研磨してエアーベアリング面ＡＢＳを形成し、最後に個々の薄膜磁気ヘッドに切断するようにしている。したがって図３６では第２トラックポール８３のポールチップ部８３ａは長く描かれている。
【００８０】
本実施例においては、このように狭いポールチップ部８３ａを有する第２トラックポール８３を形成するＲＩＥを、Cl2 、Cl2 にBCl2 などのホウ素系ガスを混合した混合ガスあるいはCl2 にO2 ,Ar, N2 などのガスを混合した混合ガスなどの雰囲気中で、エッチング温度を５０〜３００℃、特に２００〜３００℃の高温で行うことでRIEの際の再付着物の発生を防ぐことができる。このような条件で行うＲＩＥを行うことによってFeN、FeCoなどの高飽和磁束密度を有する磁性材料を正確にかつ効率良くエッチングすることができる。また、第２トラックポール８３を構成する磁性材料膜１８３は、第１トラックポールを構成する帯状の磁性材料膜１８１とアルミナ絶縁膜１８２の平坦な表面に平坦に形成されているので、ＲＩＥを行う際に影となるような凹凸がなく、正確なパターニングを行うことができる。上述した条件下でＲＩＥを行う場合には、FeN、FeCoなどの高飽和磁束密度を有する磁性材料に対するエッチングレートはアルミナに対するエッチングレートよりも高いので、図３６に示すように第２トラックポール８３の周辺の磁性材料膜１８１およびアルミナ絶縁膜１８２は未だ残っている。
【００８１】
上述したように第２トラックポール８３を形成した後、ハードマスク１８４をマスクとするＲＩＥを引き続き行い、帯状の磁性材料膜１８１を選択的に除去して第１トラックポール８１を形成する。このように、上部トラックポールをセルフアライメントで形成した第１のトラックポール８１および第２のトラックポール８３の２層構造としたので、サブミクロンオーダのポールチップを正確にかつ安定に形成することができる。また、このＲＩＥの際に、上部トラックポールの下側以外のアルミナ絶縁膜１８２も選択的に除去される。さらにＲＩＥを続けて上部トラックポールの下側以外の非磁性膜１４２を除去してライトギャップ膜４２を形成し、さらにその下側にある下部ポール４０を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成した状態を図３７に示す。ただし、この図３７ではハードマスク１８４を除去した後の状態を示すものである。本例では、ＲＩＥによって下部ポール４０を０．３〜０．４μｍの深さに除去してトリム構造を形成するが、非磁性膜１４２までをＲＩＥで除去し、下部ポール４０をイオンミリングで除去しても良い。本例のように、ＲＩＥを採用してトリム構造を形成することによって下部ポール４０を正確にトリミングすることができ、したがってエアーベアリング面ＡＢＳでの磁束の広がりが少なくなり、隣のトラックへの誤った書き込みがなくなり、サイドライト有効に抑止することができる。
【００８２】
さらに、上述したようにＲＩＥによってトリミングを行う場合には、イオンミリングに比べてトリミング時間を大幅に短縮することができる。下部ポール４０の磁性材料に対するイオンミリングのエッチングレートはほぼ３００Å／ｍｉｎであるのに対し、ＲＩＥのエッチングレートはほぼ２０００Å／ｍｉｎと速いためである。また、第２トラックポール８３のコンタクト部８３ｂは、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０ の位置或いはその近傍から幅が急に広くなっているために従来のイオンミリングでは影ができ、トラックポールの幅が先端に行くにしたがって狭くなってテーパーを持つようになるという欠点が解消され、上部トラックポールの幅がその全長に亘って均一となり、したがってエアーベアリング面ＡＢＳでのトラック幅を正確にかつ安定して規定することができる。
【００８３】
次に、全体の上にアルミナ絶縁膜１８５を１．０〜２．０μmの膜厚に形成した後、ＣＭＰによってハードマスク１８４を除去し、表面を平坦化する。この状態が図３３Ａ、３３Ｂに示されている。このとき、ＣＭＰの研磨量は第２トラックポール８３の膜厚が０．５〜１．０μmとなるように制御する。
【００８４】
次に、図３４に示すように、ＣＭＰによって平坦化された表面に、第１の実施例と同様にして、第１の薄膜コイル５１を形成し、中間ポール５２および上部橋絡部５３を形成する。それ以降のプロセスは、上述した第１の実施例の図１５〜２２のプロセスと同様であり、最終的に図３５Ａ，３５Ｂに示す構成が得られる。この第３の実施例と上述した第１および第２の実施例の相違点は、第３の実施例では、スロートハイトゼロの基準位置を規定する絶縁膜がアルミナ絶縁膜膜１８２で形成されている点と、ライトギャップ膜４２がこのアルミナ絶縁膜１８２および第１トラックポール８１の下側に形成されている点と、上部トラックポールが第１のトラックポール８１と第２のトラックポール８３の２層構造で形成されている点である。第３の実施例のその他の構成は第１および第２の実施例と同様である。
【００８５】
上述した第３の実施例の変形例においては、図３８に示すように、アルミナより成るハードマスク１８４を用いる代わりに、電解メッキによってCoNiFeより成る第２トラックポール１８６を所定のパターンに形成し、この第２トラックポールをマスクとしてＲＩＥを行って、帯状の磁性材料膜１８１、アルミナ絶縁膜１８２および非磁性材料膜１４２をエッチングし、さらに下部ポール４０の表面を部分的にエッチングして、図３９に示すように、第１トラックポール８１、ライトギャップ膜４２およびトリム構造を形成する。
【００８６】
図４０は、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第４の実施例の構成を示す断面図である。本例においても、前例と同様の部分には同じ符号を付けて示した。本例の磁極部分および薄膜コイルの構成は、第３の実施例に示したものと同じであるが、第１の薄膜コイル半部５１と第２の薄膜コイル半部５４とを電気的に接続するジャンパ配線の形成方法が第３の実施例とは相違している。すなわち、第３の実施例では、薄膜コイルを形成した後、上部ポール５６を形成するのと同時にジャンパ配線１６３を形成したが、本例では、第１トラックポール８１を形成するのと同時に、第１のジャンパ配線１９１を形成し、さらに第２トラックポール８３を形成するのと同時に、第１のジャンパ配線１９１の一端と接触するように第２のジャンパ配線１９２ａを形成すると共に第１のジャンパ配線１９１の他端と接触するように第３のジャンパ配線１９２ｂを形成する。薄膜コイルを形成する際に、第２のジャンパ配線１９２ａが第１の薄膜コイル半部５１の最内周のコイル巻回体の幅を広くした端部５１ａで構成されるコンタクト部と接触し、第３のジャンパ配線１９２ａが第２の薄膜コイル半部５４の最外周のコイル巻回体の幅を広くした端部５４ａで構成されるコンタクト部と接触するように構成する。また、第１の薄膜コイル半部５１が第１のジャンパ配線１９１と直接接触しないように、アルミナ絶縁膜１９３を形成する。
【００８７】
図４１は、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第５の実施例の構成を示す断面図である。本例においては、第１の薄膜コイル半部５１と第２の薄膜コイル半部５４とを電気的に接続するジャンパ配線１９４を第２トラックポール８３を形成するのと同時に形成する。すなわち、薄膜コイルを形成する際に、一端が第１の薄膜コイル半部５１の最内周のコイル巻回体の幅を広くした端部５１ａで構成されるコンタクト部と接触し、他端が第２の薄膜コイル半部５４の最外周のコイル巻回体の幅を広くした端部５４ａで構成されるコンタクト部と接触されるジャンパ配線１９４を第２トラックポール８３と同時に形成する。また、第１の薄膜コイル半部５１がこのジャンパ配線１９４と直接接触しないようにアルミナ絶縁膜１９５を形成する。その他の構成は、第４の実施例と同様である。
【００８８】
図４２〜４６は、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第６の実施例の順次の工程を示す断面図である。本例は、上部トラックポールを第１のトラックポールと第２のトラックポールとの２層構造としたものである。上述した第１の実施例と同様にして読み出し用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を形成した後、図４２に示すように、上部シールド膜３８の表面にアルミナ絶縁膜２０１を０．１５〜０．２μmの膜厚に形成する。さらに、このアルミナ絶縁膜２０１の上に、記録用ヘッド素子の下部ポール４０を２．０〜２．５μmの膜厚に形成し、リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）で所定のパターンとした後、全体の上にアルミナ絶縁膜２０２を形成し、化学機械研磨（ＣＭＰ）によって表面を平坦化する。上述した第１の実施例と同様に、下部ポール４０は、NiFe(80%:20%)やNiFe(45%:55%)、FeCo(67% : 33%)あるいはCoNiFe（64％：18％：18％）のメッキ膜で形成したり、FeAlN, FeN, FeCo, FeZrNなどのスパッタ膜で形成できるが、本例ではFeNのスパッタ膜で形成する。さらに、上述したように平坦化した表面に、ライトギャップ膜を構成する非磁性材料膜１４２を０．０８〜０．１０μmの膜厚に形成する。
【００８９】
次に、図４３に示すように、非磁性膜１４２の、バックギャップを構成する部分を選択的に除去した後、第１のトラックポールを構成する飽和磁束密度の高い磁性材料膜１８１をスパッタ法により０．５〜０．８μmの膜厚に形成する。この磁性材料膜１８１は第１のトラックポールを構成するものであり、高飽和磁束密度を有するFeNまたはFeCoで形成するのが好適であるが、本例ではFeNで形成する。
【００９０】
次に、FeNより成る磁性材料膜１８１の上に、所定のパターンのマスクを形成するが、このマスクは、アルミナ、フォトレジスト、金属などで形成することができる。次に、BCl2 、Cl2 などの塩素系ガス雰囲気中にO2 またはN2 を混入させた混合ガスを用い、５０〜３００℃、特に２００℃の高温でＲＩＥを行い、磁性材料膜１８１を帯状に選択的に除去する。この際、下部橋絡部４４ａを形成する。このときのエッチングは非磁性材料膜１４２の表面が露出するまで行う。その後、全体の上にアルミナ絶縁膜１８５をほぼ１μmの膜厚に形成し、さらにＣＭＰによってアルミナ絶縁膜１８５を研磨して帯状の磁性材料膜１８１と同一平面となるように平坦化する。このＣＭＰでは、磁性材料膜１８１の膜厚が０．３〜０．６μｍとなるように研磨量を制御する。このとき、磁性材料膜１８１の内方の端面と接するアルミナ絶縁膜１８５の端面がＧＭＲ膜３５のＭＲハイト零の位置ＭＲ０ の近傍となるようにすると共に、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０ を規定するように構成する。さらに、第２のトラックポールを構成する飽和磁束密度の高い磁性材料膜１８３を、スパッタ法によって０．８〜１．５μｍの膜厚で形成する。この磁性材料膜１８３も飽和磁束密度の高い磁性材料であるFeNで形成するが、FeCoで形成することもできる。
【００９１】
次に、第２トラックポールを構成するための飽和磁束密度の高い磁性材料膜１８３の上にアルミナ絶縁膜を０．５〜１．５μｍの膜厚に形成した後、フォトリソグラフィ・プロセスによって、第２トラックポールおよびバックギャップを形成すべき位置にNiFeより成る金属マスク２０３を形成し、この金属マスクを用いてアルミナ絶縁膜をエッチングして所定のパターンのアルミナより成るマスク１８４を形成する。このようにしてアルミナマスク１８４および金属マスク２０４によってハードマスクを形成した後、FeNより成る磁性材料膜１８３をＲＩＥによって選択的に除去して第２トラックポール８３を形成すると共に下部橋絡部４４ａと連結された上部橋絡部４４ｂを形成する。
【００９２】
上述したように第２トラックポール８３を形成した後、アルミナ絶縁膜１８４、金属マスク２０３をハードマスクとして用いるＲＩＥを引き続き行い、磁性材料膜１８１およびアルミナ絶縁膜１８５を選択的に除去して第１トラックポール８１を形成する。このように、上部トラックポールをセルフアライメントで形成した第１および第２のトラックポール８１および８３の２層構造としたので、サブミクロンオーダのポールチップを正確にかつ安定に形成することができる。また、このＲＩＥの際に、トラックポールの下側以外のアルミナ絶縁膜１８３も選択的に除去される。さらにＲＩＥを続けて上部トラックポールの下側以外の非磁性膜１４２を選択的に除去してライトギャップ膜４２を形成し、さらにその下側にある下部ポール４０を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成する。本例では、ＲＩＥによって下部ポール４０を０．３〜０．４μｍの深さに除去してトリム構造を形成するが、ライトギャップ膜４２を構成する非磁性膜１４２までをＲＩＥで除去し、下部ポール４０をイオンミリングで除去しても良い。しかし、本例のように、ＲＩＥを採用してトリム構造を形成することによって下部ポール４０を正確にトリミングすることができ、したがってエアーベアリング面ＡＢＳでの磁束の広がりが少なくなり、隣のトラックへの誤った書き込みがなくなり、サイドライト有効に抑止することができる。さらに、リアクティブ・イオン・エッチングによって、第１のポールの表面を、その厚さの一部分に亘って除去してトリム構造を形成した後、前記第２のトラックポール、第１のトラックポールおよび第１のポールのトリム構造を構成する側面に対してイオンミリングを施してそれらの幅を細らせることもできる。この場合、イオンミリングを、幅を細らせるべき側面に対して４０〜７５°の角度で行うのが好適である。
【００９３】
次に、アルミナ絶縁膜１８４および金属マスク２０３より成るハードマスクを除去した後、図４５に示すように、全体の表面にアルミナ絶縁膜２０４を０．２μmの膜厚に形成する。その後、上述した実施例と同様に、第１の薄膜コイル半部５１をシード層１５１を用いて形成し、さらに露出しているシード層１５１をイオンミリングで選択的に除去した後、アルミナ絶縁膜１５２を形成する。以後のプロセスは、第１の実施例の図１７〜２３に示したプロセスと同様であり、最終的に図４６に示す構造を有する複合型薄膜磁気ヘッドが得られる。なお、図４６に示すアルミナ絶縁膜２０５は、第１の薄膜コイル半部５１を形成した後、第２の薄膜コイル半部５４を形成する以前に、薄膜コイル形成領域をフォトレジスト膜１５３で薄膜コイル形成領域を覆った後に、アルミナ絶縁膜を形成し、ＣＭＰによって処理することによって形成することができる。本例でも、上述した第３の実施例の効果と同じ効果が得られると共に、薄膜コイル５１，５４は、第１のトラックポール８１および第２のトラックポール８３の膜厚の範囲内に形成されているので、中間ポール５２を設けることなく、上部ポール５６を平坦に形成することができ、ヘッド全体の高さを低くすることができる。
【００９４】
図４７〜６０は、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第７の実施例の順次の工程を示す断面図および平面図である。本例は、薄膜コイルの、下部ポールおよび上部ポールで囲まれる部分の最外周および最内周のコイル巻回体をCu-CVDあるいはCu-メッキで形成し、その幅を他のコイル巻回体の幅よりも広くして抵抗値を下げ、発熱を軽減したものである。さらに本例では、ライトギャップ膜の下側に、下部ポールと接触するように下部トラックポールを設け、２層の上部トラックポールと合わせて３層構造のトラックチップ部を構成したものである。
【００９５】
本例においても、上述した第１の実施例と同様に、読み出し用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を形成した後、図４７に示すように、上部シールド膜３８およびアルミナより成る分離膜３９を形成した後、FeNより成る磁性材料膜４０を1.0から２．０μmの膜厚に形成する。さらにこの磁性材料膜４０の上に、FeNより成る磁性材料膜をスパッタリングにより１．５μmの膜厚に形成し、さらにその上にFeCoより成る磁性材料膜をスパッタリングにより１．０μmの膜厚に形成した後、この上側の磁性材料膜の上にフォトリソグラフィによって金属またはアルミナより成るマスクを形成し、このマスクを使ってその下側の磁性材料膜をエッチングして帯状の磁性材料膜２１２を形成し、さらにエッチングを続けて同じく帯状の磁性材料膜２１３を形成する。このマスクはエッチングされてなくなるので、図示されていない。またその他の形成方法として磁性材料膜４０の上にフォトリソグラフィで選択的に電解メッキ法を使ってCoNiFeより成る磁性材料膜２１３を１．５μｍの膜厚に形成し、さらにその上にCoFeより成る磁性材料膜２１２を１．０μmの膜厚に形成しても良い。後述するように、磁性材料膜２１３は下部トラックポールを構成するものであり、磁性材料膜２１２は磁性材料膜４０と共に下部ポールを構成するものである。また、磁性材料膜２１２を形成するのと同時にバックギャップにおける第１の橋絡部４４ｂが形成され、磁性材料膜２１３を形成するのと同時に第２の橋絡部４４ａが形成される。
【００９６】
次に、表面全体にアルミナより成る絶縁膜２１４を０．２μｍの膜厚に形成した後、Cuより成るシード膜を５０nmの膜厚に形成し、その上に所定の形状のレジストマスクを形成した後、電解メッキにより第１の薄膜コイル半部２１５を２．５〜３．０μmの膜厚に形成し、レジストマスクを除去し、露出したシード層を除去した様子を図４８に示す。ただし、図面では薄膜コイル半部２１５の底部に形成されているシード層には符合を付けていない。このとき、後に配線に対するコンタクト部を構成する最内周のコイル巻回体の端部２１５ａの幅は広くする。また、本実施例においては、薄膜コイルの、下部ポールおよび上部ポールによって囲まれる部分においては、最外周のコイル巻回体および最内周のコイル巻回体を後に形成する第２の薄膜コイル半部で構成し、さらにそれらの幅が他の部分の幅よりも広くなるように間隔を設定する。すなわち、トラックポールを構成する磁性材料膜２１２、２１３の端面と第１の薄膜コイル半部２１５の最外周のコイル巻回体との間のスペースの幅Ｗ１およびバックギャップを構成する橋絡部４４ａ、４４ｂの端面と最内周のコイル巻回体との間のスペースの幅Ｗ２を、順次のコイル巻回体間のスペースの幅Ｗ３よりも広くする。本例では、薄膜コイル半部２１５のコイル巻回体の幅が０．３μmの時、Ｗ１＝Ｗ２＝0.4μm、Ｗ３＝0.3μmとし、最外周および最内周のコイル巻回体の幅をそれ以外のコイル巻回体の幅よりも０．１μmだけ広くするが、本発明においては、この差は０．１〜０．３μmとすることができる。また、薄膜コイルの、下部ポールおよび上部ポールによって囲まれる領域以外のコイル巻回体の幅を広くするために、橋絡部４４ａ、４４ｂの、エアーベアリング面側とは反対側のスペースの幅Ｗ４は、上述した幅Ｗ１，Ｗ２およびＷ３よりも広くする。ただし、図面ではこれらの幅の比率を正確に表すものではなく、大小関係を示すものである。
【００９７】
上述したように、Ｗ１、Ｗ２＞Ｗ３とする理由は以下の通りである。上述したように第１の薄膜コイル半部２１５を形成する際にはレジストマスクを使用するが、その位置がずれる可能性がある。例えば、レジストマスクがエアーベアリング面側にずれると、磁性材料膜２１２、２１３の端面と第１の薄膜コイル半部２１５の最外周のコイル巻回体との間のスペースの幅Ｗ１は狭くなり、レジストマスクがエアーベアリング面とは反対側にずれると、バックギャップを構成する橋絡部４４ａ、４４ｂの端面と第１の薄膜コイル半部２１５の最内周のコイル巻回体との間のスペースの幅Ｗ２が狭くなる。このようにスペースの幅Ｗ１あるいはＷ２がミスアライメント等で狭くなると、後に形成される第２の薄膜コイル半部のコイル巻回体の幅が狭くなり、抵抗値が所定の値よりも高くなってしまう。特に、最外周のコイル巻回体は、その長さが他のコイル巻回体に比べて長いので、その幅Ｗ１が狭くなると抵抗値が非常に高くなり、発熱する恐れがある。このようにエアーベアリング面に近い部分での発熱は、熱膨張によってポールチップが外側に膨らんで記録媒体と接触するポール突出（pole protrusion）の問題が起こる恐れがある。上述したように、Ｗ１、Ｗ２＞Ｗ３とすることによって、第１の薄膜コイル半部２１５を形成する際のレジストマスクの位置のずれがあっても、第１の薄膜コイル半部の最外周および最内周のコイル巻回体の幅が所定の幅よりも狭くなることがなくなり、上述したポール突出の問題を有効に解決することができる。さらに、第１の薄膜コイル半部２１５を形成する際に、その最外周および最内周のコイル巻回体と磁性材料膜２１３および橋絡部４４aとの間の距離が長くなると、フォトリソグラフィの露光時にこれらの磁性材料膜および橋絡部からの反射が少なくくなるので、フォトリソグラフィが容易かつ正確となるという利点もある。
【００９８】
次に、図４９に示すように、表面全体にアルミナ絶縁膜２１６を０．１μmの膜厚に形成した後、薄膜コイル形成領域を覆うようにレジスト膜２１７を選択的に形成する。このアルミナ絶縁膜２１６はＣＶＤによって形成するのが好適である。すなわち、ウエファを収容したＣＶＤチャンバを１〜２Torrの減圧状態に保ち、１００〜４００°Ｃの温度で、Al(CH3 )3 またはAlCl3 と、H2 O, N2 , N2 OあるいはH2 O2 とを交互に断続的に噴射し、ケミカル反応によって堆積形成するアトミックレイヤー法で形成するのが好適である。本例では、１．５Torrに減圧し、温度を２５０°Ｃに保ったチャンバに、水蒸気（H2O）とAl(CH3 )3 を約１秒間に１回の割合で噴射させて減圧アルミナ-CVD絶縁膜２１６を形成する。このような減圧アルミナ-CVD絶縁膜２１６は、良好な絶縁特性を有するとともに優れたステップカバレージを有している利点がある。その後薄膜コイル形成領域を覆うフォトレジスト膜２１７を３〜４μｍの厚みで形成する。
【００９９】
次に、図５０に示すように、全体の上にアルミナ絶縁膜２１８を３〜４μmの膜厚に形成した後、コイル上のアルミナ絶縁膜２１８の凸部をＣＭＰすることでフォトレジスト膜２１７が露出するように研磨した様子を図５１に示す。図５１に示すように、バックギャップを構成する磁性材料より成る橋絡部４４ａ、４４ｂと第１の薄膜コイル半部２１５の最内周のコイル巻回体との間にアルミナ絶縁膜２１８を残してある。また、エアーベアリング面側にもアルミナ絶縁膜２１８が残っている。
【０１００】
さらに、図５２に示すようにフォトレジスト膜２１７をウエットケミカルエッチングによって除去した後、図５３に示すようにCu-CVD膜２１９を１．５〜２．５μmの膜厚に形成する。次に、ＣＭＰを施して図５４に示すように、第１の薄膜コイル半部２１５、磁性材料膜２１４、第２の橋絡部４４ｂ、アルミナ絶縁膜２１８を露出させて平坦な表面とする。このＣＭＰによって、第１の薄膜コイル半部２１５の間にアルミナ-CVD絶縁膜２１６を介して第２の薄膜コイル半部２２０が自己整合的に形成される。本例では、上述したように、Ｗ１、Ｗ２＞Ｗ３としたので、第２の薄膜コイル半部２２０の最外周のコイル巻回体２２０ａおよび最内周のコイル巻回体２２０ｂの幅は、その他のコイル巻回体の幅よりも広くなっている。また、図５４には示していないが、第２の薄膜コイル半部２２０の最内周のコイル巻回体２２０ｂの、コンタクト部を構成する端部の幅を広くしてある。本実施例においては、第２の薄膜コイル半部２２０を上述したようにCu-CVD膜で形成したが、上述した実施例と同様に、第２の薄膜コイル半部を第１の薄膜コイル半部と同じCu-メッキ膜で形成することもできる。
【０１０１】
次に、図５５に示すように、第２橋絡部４４ｂと、第１および第２の薄膜コイル半部２１５および２２０の最内周のコイル巻回体の端部を覆うようにフォトレジストマスク２２１を選択的に形成した後、ライトギャップ膜を構成するアルミナ絶縁膜２２２を０．１μmの膜厚に形成する。
【０１０２】
次に、図５６に示すように、上部トラックポールを構成するために、FeCoまたはFeNより成る磁性材料膜２２３を１．０μmの膜厚に形成し、さらにその上にCoNiFeより成る磁性材料膜２２４を２〜３μｍの膜厚で所定のパターンに形成する。その後、このCoNiFeより成る磁性材料膜２２４をマスクとして、BCl2 、Cl2 などの塩素系ガス雰囲気中で、２００℃の温度でＲＩＥを行い、下側のFeNまたはFeCoより成る磁性材料膜２２３を所望のパターンにエッチングして上部トラックポールを形成する。
【０１０３】
また磁性材料膜２２３，２２４を形成するのと同時に、第１の薄膜コイル半部２１５の最内周のコイル巻回体の端部と第２の薄膜コイル半部２２０の最外周のコイル巻回体の端部とを電気的に接続するための第１のジャンパ配線と、第２の薄膜コイル半部２２０の最内周のコイル巻回体の端部を、外部回路に接続するための接点パッドに接続するための第２のジャンパ配線とを、磁性材料膜２２３，２２４と同じ磁性材料で形成する。すなわち、図５７に示すように、一端が第１の薄膜コイル半部２１５の最内周のコイル巻回体の端部２１５ａに形成されたコンタクト部２１５ｂと接触し、他端が第２の薄膜コイル半部２２０の最外周のコイル巻回体２２０ａの端部２２０ｃに形成されたコンタクト部２２０ｄと接触する第１のジャンパ配線２２６と、一端が第２の薄膜コイル半部２２０の最内周のコイル巻回体２２０ｂの端部に形成されたコンタクト部２２０ｄと接触する第２のジャンパ配線２２７を形成する。これらのジャンパ配線２２６および２２７は、アルミナ絶縁膜２２２の上に形成されることになるが、図５７ではこのアルミナ絶縁膜は省略してある。また、第１の薄膜コイル半部２１５の最外周のコイル巻回体の端部２１５ｃは、これと一体的に形成された第３の配線２１５ｄによって第１の接点パッドまで導かれている。さらに、第２のジャンパ配線２２７の他端は、第１の薄膜コイル半部２１５と同時に形成された第４の配線２２８のコンタクト部２２８ａとアルミナ絶縁膜２２２に形成した開口を経て接触しており、この第４の配線２２８は第２の接点パッド位置まで延在している。
【０１０４】
上述したように、第１および第２の接点パッドは、薄膜コイルの両端にそれぞれ接続されることになるが、第３および第４の接点パッドは、ＧＭＲ素子の電極膜３６に接続されることになる。また、上述したように、第１および第２のジャンパ配線２２６および２２７を、上部ポールを構成する磁性材料膜を形成するのと同時に形成しているので、バックギャップを構成する橋絡部４４ａ，４４ｂと第１および第２の薄膜コイル半部２１５および２２０の最内周のコイル巻回体の端部との間に、層間絶縁膜よりも膜厚の厚いアルミナ絶縁膜２１８を形成することにより、第１および第２のジャンパ配線２２６および２２７が橋絡部４４ａ，４４ｂに接触して電気的に短絡するのを有効に防止することができる。
【０１０５】
その後、薄膜コイル形成領域を覆うようにフォトレジストパターンを形成するか、あるいはトラックポール部に開口を有するフォトレジストパターンを形成した後、イオンミリングでアルミナ絶縁膜２２２をエッチングしてライトギャップ膜２２５を形成し、磁性材料膜２１３を選択的に除去して下部トラックポールを形成し、さらにその下側の磁性材料膜２１２を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成した様子を図５８および５９に示す。また、上述したフォトレジストパターンに形成した開口を図５９では仮想線で示してある。最後に、図６０に示すように、全体の上にアルミナより成るオーバーコート膜２３０を形成する。
【０１０６】
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例えば、上述した実施例では、磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子と誘導型薄膜磁気ヘッド素子とを積層した複合型薄膜磁気ヘッドとして形成したが、誘導型薄膜磁気ヘッドとして構成することもできる。また、上述した実施例では、第１の薄膜コイル半部を電解メッキで形成し、第２の薄膜コイル半部をCu-CVDで形成したが、第２の薄膜コイル半部も電気メッキで形成することもできる。しかし、Cu-CVDは電解メッキに比べてステップカバレージが良いので、第２の薄膜コイル半部はCu-CVDで形成するのが好適である。さらに、上述した実施例では、第２の薄膜コイル半部を形成するに当たり、Cu-CVD膜を厚く堆積した後、ＣＭＰによって余分なCu-CVDを除去したが、ドライエッチングやイオンビームエッチングで除去したり、ＣＭＰで粗く除去した後、イオンビームエッチングやスパッタエッチングのようなドライエッチングで微調整しながら除去することもできる。また、上述した実施例では、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体と、第２の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体との間をジャンパ配線を介して電気的に接続したが、第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体と、第１の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体との間をジャンパ配線を介して電気的に接続することもできる。
【０１０７】
上述した本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、薄膜コイルを自己整合的に正確に形成でき、したがって薄膜コイル半部を構成するコイル巻回体間の間隔を従来に比べて著しく短くすることができる。その結果として、磁路長を短くすることができ、磁束立ち上がり特性やＮＬＴＳ特性や重ね書き特性などを改善することができる。すなわち、薄膜コイル半部のコイル巻回体間には膜厚が０．０３〜０．２５μmときわめて薄い絶縁層をアルミナや、酸化シリコンや窒化シリコンなどの微細加工が可能な無機絶縁材料で形成することができるので、コイル巻回体の間隔を、０．０３〜０．２５μmときわめて狭くすることができる。この場合、第２の薄膜コイル半部はステップカバレージの良好なＣＶＤで形成するのが特に好適である。このようにして、一層の薄膜コイルで十分大きな磁束を発生させることができるので、アペックスアングルを小さくすることができ、トラック巾の狭くすることができる。さらに、第１の薄膜コイル半部を形成する際の順次のコイル巻回体間の間隔は大きく取れるので、シード層を除去するためのエッチングを良好に行なうことができ、再付着の恐れもなくなる。
【０１０８】
さらに、ポールチップ部の上部トラックポールを第１および第２のトラックポールの積層構造で形成した実施例や、ポールチップ部を、下部トラックポールと上部トラックポールの積層構造で形成した実施例においては、これらを構成する磁性材料膜は平坦な表面に平坦に形成されているので、エッチングにより正確に所定のパターンに形成できる。しかもこれらのトラックポールはセルフアライメントで形成されているので、０．１〜０．３μmの狭い幅を有するトラックポールを正確にかつ安定して得ることができる。また、これらのトラックポールは、飽和磁束密度が高い磁性材料であるFeNやFeCoで形成しているので、薄膜コイルで発生される磁束が飽和することなく、微細構造として形成されたトラックポールを有効に流れるので、磁束のロスが少なく、高い面記録密度を有する記録媒体が必要とする大きな磁束を有効に発生することができる能率の高い誘導型薄膜磁気ヘッドが得られる。
【０１０９】
さらに、トラックチップ部を積層構造としたトラックポールで形成した実施例において、上部トラックポールの第２のトラックポールを形成する際のＲＩＥに対するマスクとしてCoNiFeのメッキ膜を使用する場合には、このCoNiFeのメッキ膜のエッチングレートは、これをマスクとしてエッチングすべきFeNやFeCoのエッチングレートに比べて１／３〜１／２と遅いので、ＲＩＥのマスクとして最適であり、所望の膜厚のトラックポールを正確に形成することができる。また、CoNiFeのメッキ膜はFeNやFeCo膜に比べて硬度が高いので、CoNiFeのメッキ膜だけでトラックポールを形成しようとすると、膜厚が厚くなり、内部ストレスのために剥れる恐れがあるが、本発明では上部トラックポールは第１および第２のトラックポールの２層構造となっているので、CoNiFeのメッキ膜を上部トラックポール膜として使用する場合でも、CoNiFeのメッキ膜は薄くできるので剥れの恐れはない。
【０１１０】
さらに、CoNiFeのメッキ膜だけで０．１〜０．２μｍの狭い幅を有するトラックポールを形成しようとすると、３元素の組成の制御が難しく、量産ではオーバーライト不良等の多くの問題点があった。しかし、上部トラックポールを第１および第２のトラックポールの２層構造とした本発明の実施例においては、CoNiFeのメッキ膜より成る第２のトラックポールの組成や膜厚が多少変動しても、その下側の第１のトラックポールを正確に形成できるので何ら問題はない。このようにして本発明では、０．１〜０．２μｍの狭い幅を有するトラックチップ部でありながら、磁束の飽和や洩れのない優れた特性を有する誘導型薄膜磁気ヘッドが得られる。
【０１１１】
本発明のトラックチッブ部を構成する上部トラックポールは飽和磁束密度の高い磁性材料で形成することができるので高さ（膜厚）を薄くでき、しかも２層構造となっているので、第２のトラックポールの膜厚を薄くすることができる。したがって第２のトラックポールの形状を規定するフォトレジストのフレームパターンの膜厚を薄くすることができ、その結果フォトリソグラフィのフォーカスをシャープとし、高感度のレジストを使用することができるので、高解像度のフォトリソグラフィが可能となり、微細な構造の上部トラックポールを正確に形成することができる。
【０１１２】
さらに、本発明の実施例では、第１のトラックポールは、幅のきわめて狭いトラックポール部と、幅の広いコンタクト部とが連続した形状となっている。従来のイオンミリングで下部ポールを部分的にエッチングしてトリム構造を形成する場合、このように幅が急激に変化するコーナーでは陰となる部分が生じ正確なエッチングができないが、本発明においてはＲＩＥを用いるのでこのようなコーナー部分においても下部ポールを正確にエッチングすることができ、トリム構造を正確に形成することができる。
【０１１３】
また、従来のイオンミリングで下部ポールを部分的にエッチングしてトリム構造を形成する場合、トラックポールの幅が０．１μｍほど痩せることがある。特に上述したように幅が急激に変化するコーナー部分がある場合には、コーナーに近いほど太く、離れるほど痩せて細くなってしまう。エアーベアリング面を形成する際の研磨量はＧＭＲヘッド素子のＭＲハイトによって決まり、常に同じスロートハイトの位置にエアーベアリング面が形成されるとは限らない。したがって、従来のようにトラックポール幅が先端に向けて細くなっているとエアーベアリング面に露出する部分のトラックポールの幅が一定にならない欠点があった。これに対して本発明では、トラックポールの幅をその全長に亘って均一に形成できるので、エアーベアリング面の位置が変化してもエアーベアリング面におけるトラックポールの幅は常に一定となる。
【０１１４】
さらに、第１および第２の薄膜コイル半部を電気的に接続するためのジャンパ配線を、上部ポールの磁性材料で、上部ポールを形成するのと同時に形成した実施例では、配線形成プロセスが簡単となり、スループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の複合型薄膜磁気ヘッドを製造する工程を示す断面図である。
【図２】図１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３】図２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４】図３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５】図４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図６】図５の工程に続く工程を示す断面図である。
【図７】図６の工程に続く工程を示す断面図である。
【図８】図７の工程に続く工程を示す断面図である。
【図９】従来の複合型薄膜磁気ヘッドの構成を示す断面図および平面図である。
【図１０】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第１の実施例を製造する工程を示す断面図である。
【図１１】図１０の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１２】図１１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１３】図１２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１４】図１３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１５】図１４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１６】図１５の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１７】図１６の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１８】図１７の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１９】図１８の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２０】図１９の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２１】図２０の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２２】図２１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２３】図２２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２４】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第１の実施例の磁極部分および薄膜コイルの構成を示す斜視図である。
【図２５】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第１の実施例の薄膜コイルと配線との接続状態を線図的に示す平面図である。
【図２６】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第２の実施例を製造する工程を示す断面図である。
【図２７】図２６の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２８】図２７の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２９】図２８の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３０】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第３の実施例を製造する工程を示す断面図である。
【図３１】図３０の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３２】図３１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３３】図３２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３４】図３３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３５】図３４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３６】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第３の実施例において下部および上部トラックポールを形成するプロセスを示す斜視図である。
【図３７】図３６の工程に続く工程を示す斜視図である。
【図３８】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第３の実施例の変形例において下部および上部トラックポールを形成するプロセスを示す斜視図である。
【図３９】図３８の工程に続く工程を示す斜視図である。
【図４０】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第４の実施例の構成を示す断面図である。
【図４１】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第５の実施例の構成を示す断面図である。
【図４２】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第６の実施例を製造する工程を示す断面図である。
【図４３】図４２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４４】図４３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４５】図４４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４６】図４５の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４７】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第７の実施例を製造する工程を示す断面図である。
【図４８】図４７の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４９】図４８の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５０】図４９の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５１】図５０の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５２】図５１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５３】図５２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５４】図５３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５５】図５４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５６】図５５の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５７】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第７の実施例の第１および第２の薄膜コイル半部と、これらを接続する第１および第２のジャンパ配線の配置を示す平面図である。
【図５８】図５６の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５９】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第７の実施例の上部トラックポールおよびそれを形成するためのレジスト開口を示す平面図である。
【図６０】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第７の実施例のオーバーコート膜を形成した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
３１ 基板、 ４０ 下部ポール、 ４２ ライトギャップ膜、 ４３ 上部トラックポール、 ５１ 第１の薄膜コイル半部、５１ａ 第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部、 ５４ 第２の薄膜コイル半部、 ４４、５３ 橋絡部、 ５６ 上部ポール、 １６３，１６６ 配線ジャンパ
【発明の属する技術分野】
本発明は、薄膜磁気ヘッドの製造方法、特に薄膜コイルを具える書き込み用の誘導型薄膜磁気ヘッド素子と、読み出し用の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド素子とを積層した複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法に関するものである。本発明は特に、読み出し用の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッド素子として巨大磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を用い、誘導型薄膜磁気ヘッド素子の薄膜コイルのコイル巻回体ピッチを狭くしてヨーク長をきわめて短くして優れたオーバーライト特性やNLTSを有すると共に高い飽和磁束密度の磁性材料より成る微細なトラックポールによって記録トラック巾を狭くし、したがって磁気記録媒体の面記録密度を向上することができる複合型薄膜磁気ヘッドの製造方法に関するものである。
【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の向上も求められている。特に最近のＧＭＲ（Giant Magneto-Resistive）素子を用いた磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子においては、面記録密度は１００ギガビット／インチ２ にも達する勢いである。上述したように、複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、磁気記録媒体への情報の書き込みを目的とする誘導型薄膜磁気ヘッド素子と、磁気記録媒体からの情報の読み出しを目的とする磁気抵抗効果を利用した磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子とを積層した構成となっている。この内、磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子としては、外部磁界が与えられたときに通常のＭＲ素子に比べて５〜１５倍の大きな磁気抵抗変化を示すＧＭＲ素子が用いられている。このようなＧＭＲ素子の性能をさらに向上させるために、磁気抵抗膜について種々の工夫が提案されている。
【０００３】
一般に、ＭＲ膜は磁気抵抗効果を示す磁性体を膜にしたもので、単層構造となっている。これに対して多くのＧＭＲ膜は、複数の膜を組み合わせた多層構造となっている。ＧＭＲ膜において比較的構造が簡単で、弱い磁界で大きな抵抗変化が得られる特長があり、量産に適したものとしてスピンバルブＧＭＲ膜が知られている。さらに、再生ヘッド素子としての特性は、上述した材料の選択の他にパターン巾で決定されている。このパターン巾はＭＲハイトやトラック巾であるが、トラック巾はフォトリソグラフィ・プロセスで決定され、ＭＲハイトはエアー・ベアリング・サーフェイス（ＡＢＳ）を形成する際の研磨量によって決定される。
【０００４】
一方、再生用ヘッド素子の性能の向上に伴って記録用ヘッド素子の性能向上も求められている。面記録密度を高くするには、トラック密度を高くする必要があるが、そのためには記録用ヘッド素子の磁極部分について半導体加工技術を利用して微細加工を施してトラック巾をサブミクロンオーダー，特に０．２μｍ以下と狭くする必要がある。しかしながら、半導体微細加工技術を利用してトラック巾を狭くしてゆくと、磁極部分が微細化されて十分な量の磁束が得られなくなるという問題がある。このように、再生ヘッド素子としてはＭＲ膜をＧＭＲ膜に変更し、さらに磁気抵抗感度の高い材料を選択することで、比較的容易に所望の高い面記録密度に対応することができる。
【０００５】
一方、１００ギガビット／インチ２ 程度のきわめて高い面記録密度を実現するには、記録媒体である磁気ディスクに保持力の大きな材料を使用する必要がある。その理由は、保持力の大きな材料を使用しないと、記録密度が高くなるのに伴って、熱ゆらぎ現象によって書きこまれたデータが消失してしまうためである。このように高い保持力を有する材料を使用する場合には、書き込みには大きな磁束が必要とされるので、誘導型薄膜磁気ヘッド素子としても大きな磁束を発生できるものが要求されることになる。誘導型薄膜磁気ヘッド素子が発生する磁束を増大させる一般的な方法は、飽和磁束密度の大きな磁性材料（Hi-Bs材料で飽和磁束密度が1.8T（テスラ）以上）でトラックポールを形成することである。従来、飽和磁束密度の大きな磁性材料としては、飽和磁束密度が1.0TのNiFe(80:20)や1.5TのNiFe(45:55)が一般的であり、最近では1.8 Tから2.0 TのCoNiFeなどがあるが、微細化されたトラックポールとして安定した状態で使用するには、1.8T程度の飽和磁束密度を有する磁性材料を使用するのが一般である。しかし、上述したようにトラックポールの幅をサブミクロンオーダと狭くした場合には、このような磁性材料では書き込みに必要な大きな磁束を安定して得ることができず、さらに飽和磁束密度の高い磁性材料を使用することが望まれている。従来、トラックポールを高飽和磁束密度の磁性材料で形成する場合には一般的にメッキ法が採用されているが、幅の狭いトラックポールを安定に形成するには、スパッタ法を採用するのが有利である。そのような観点から、飽和磁束密度が2.0TのFeNや2.4TのFeCoのスパッタ膜でトラックポールを形成するのが有力である。
【０００６】
図１〜９に、従来の標準的な複合型薄膜磁気ヘッドの一例としてＧＭＲ素子を有するものの順次の製造工程を示す断面図である。これらの図面において、Ａはエアベアリング面に垂直な平面で切って示す断面図であり、Ｂはエアーベアリング面に平行な平面で切って示す断面図である。なおこの例は、磁気抵抗効果型の読取用の薄膜磁気ヘッドの上に誘導型の書込用薄膜磁気ヘッドを積層した複合型薄膜磁気ヘッドである。
【０００７】
図１Ａ，１Ｂに示すように、AlTiCより成る基板１の上に、例えばアルミナより成る絶縁膜２を約２〜３μｍの膜厚に堆積し、さらにその上に再生用のＧＭＲヘッド素子に対する磁気シールドを行うための磁性材料より成る下部シールド膜３を形成する。次に、この下部シールド膜３の上に３０〜３５ｎｍの膜厚のアルミナより成る下部シールドギャップ膜４をスパッタリングにより形成した後、所定の層構造を有するＧＭＲ膜５を形成し、さらにこのＧＭＲ膜に対する引出し電極６を、リフトオフによって形成する。その後、アルミナのスパッタリングにより上部シールドギャップ膜７を３０〜３５ｎｍの膜厚に形成し、その上にＧＭＲ素子の上部磁気シールド膜として作用する磁性材料膜８を、約３μｍの膜厚に形成する。
【０００８】
次に、再生用のＧＭＲヘッド素子と記録用の誘導型薄膜磁気ヘッド素子を磁気的に分離して再生用ＧＭＲヘッド素子の再生出力中のノイズを抑圧するためのアルミナより成る分離膜９を約０．３μｍの膜厚に形成した後、記録用ヘッド素子の下部ポール１０を１．５〜２．０μｍの膜厚に形成する。この下部ポール１０は、CoNiFeのメッキ法で形成されている。なお、図面では各部の膜厚の比率は実際のものとは必ずしも一致しておらず、例えば分離膜９の膜厚は厚く描いてある。
【０００９】
次に、図２Ａ，２Ｂに示すように、下部ポール１０の上に非磁性材料より成るライトギャップ膜１１を、例えば１００ｎｍの膜厚に形成し、さらにその上に高飽和磁束密度の磁性材料であるパーマロイより成る上部トラックポール１２を所定のパターンにしたがって形成する。これと同時に下部ポール１０と、後に形成される上部ポールとを磁気的に連結してバックギャップを形成するための橋絡部１３を形成する。これら上部ポール１２および橋絡部１３は、メッキによりおよそ３〜４μｍの膜厚に形成する。
【００１０】
その後、実効書込みトラック巾の広がりを防止するために、すなわちデータの書込み時に下部ポール１０において磁束が広がるのを防止するために、上部トラックポール１２の周囲のライトギャップ膜１１およびその下側の下部ポール１０をイオンミリングによってエッチングしていわゆるトリム構造を形成する。その後、全体の上に厚さ３μｍ程度のアルミナ絶縁膜１４を形成し、化学機械研磨（ＣＭＰ）により表面を平坦とした状態を図３Ａ，３Ｂに示す。
【００１１】
次に、図４Ａ，４Ｂに示すように、平坦とした表面に、Cuより成る薄膜コイルを電解メッキにより形成するために、Cuより成る１００ｎｍ程度の薄いシード層１５をスパッタにより形成し、その上に所定の開口パターンを有するフォトレジスト膜を形成した後、第１層目の薄膜コイル１６を硫酸銅のメッキ液を用いる電解メッキにより所定のパターンにしたがって１．５μｍの膜厚に形成する。その後，フォトレジスト膜を除去した後、シード層１５をアルゴンイオンビームを用いるイオンミリングによって除去した様子を図５Ａ，５Ｂに示す。このようにシード層１５を除去し、コイル巻回体相互を分離して１つのコイル状の導体を形成する。このイオンビームミリングの際には、薄膜コイル１６のコイル巻回体の底部にあるシード層１５が薄膜コイルよりも外方に突出して残るのを抑止するために、イオンビームミリングは５〜１０°の角度を以て行なうようにしている。このように、イオンビームミリングを垂直に近い角度で行うと、イオンビームの衝撃によって飛散したシード層１５の材料が再付着するようになるので、順次のコイル巻回体の間隔は広くしなければならない。
【００１２】
さらに、図６Ａ，６Ｂに示すように、この第１層目の薄膜コイル１６を絶縁分離した状態で保持する絶縁膜１７をフォトレジストにより形成し、図７Ａ，７Ｂに示すように、Cuより成るシード層１８を形成し、電解メッキによって第２層目の薄膜コイル１９を所定のパターンにしたがって１．５μｍの膜厚に形成する。次に、シード層１８をイオンミリングよって除去した後、第２層目の薄膜コイル１９を絶縁分離して支持するフォトレジストより成る絶縁膜２０を形成し、上部トラックポール１２および橋絡部１３と連結するようにパーマロイより成る上部ポール２１を約３μｍの膜厚に形成し、全体をアルミナより成るオーバーコート膜２２で覆った様子を図８Ａ，８Ｂに示す。なお、第１層目および第２層目の薄膜コイル１６および１９の内周端同士を電気的に接続するための接続部２３は、第２層目の薄膜コイル１９を形成するときに同時形成する。最後に、ＧＭＲ膜５、ライトギャップ１１、上部トラックポール１２などが露出する端面を研磨してエアーベアリング面ＡＢＳを形成し、スライダを完成する。実際の薄膜磁気ヘッドの製造においては、上述した構造をウエファに多数形成した後、多数の薄膜磁気ヘッドが配列されたバーにウエファを分割し、このバーの側面を研磨してエアベアリング面ＡＢＳを得るようにしている。
【００１３】
図９は、上述したようにして形成した従来の複合型薄膜磁気ヘッドの構成を模式的に示す断面図および平面図である。下部ポール１０は広い面積を有しているが、上部トラックポール１２および上部ポール２１は下部ポールよりも狭い面積を有している。書込み用ヘッド素子の性能を決定する要因の一つにスロートハイトＴＨがある。このスロートハイトＴＨは、エアーベアリング面ＡＢＳから絶縁膜１４のエッジまでの磁極部分の距離であり、この距離をできるだけ短くすることが望まれている。また、再生用ヘッド素子の性能を決定する要因の一つにＭＲハイトＭＲＨがある。このＭＲハイト（ＭＲＨ）は、端面がエアーベアリング面ＡＢＳに露出するＭＲ膜５の、エアーベアリング面から測った距離であり、薄膜磁気ヘッドの製造工程においては、エアーベアリング面ＡＢＳを研磨して形成する際の研磨量を制御することによって所望のＭＲハイトＭＲＨを得るようにしている。
【００１４】
上述したスロートハイトＴＨおよびＭＲハイトＭＲＨと共に薄膜磁気ヘッドの性能を決定する要因としてエイペックスアングルθがある。このエイペックスアングルθは、薄膜コイル１６を絶縁分離する絶縁膜１７の側面の接線と上部ポール２８の上面との成す角度として規定されるものであり、薄膜磁気ヘッドの微細化を達成するためにはこのエイペックスアングルθをできるだけ大きくすることが要求されている。
【００１５】
【発明が解決すべき課題】
上述したような従来の複合型薄膜磁気ヘッドにおける問題点について以下に説明する。薄膜コイル１６、１９を絶縁膜１７、２０によって絶縁分離して保持するように形成した後、上部ポール２１を形成するが、この際絶縁膜１７、２０のエッジの立ち上がりに沿って上部ポール２１を所定のパターンにしたがって形成する必要がある。このために約７〜１０μｍの段差に上部ポール２１のパターンを規定するためのフォトレジストを３〜４μｍの膜厚で形成している。ここで、絶縁膜１６，１９のエッジ部分においては最低でも３μｍの膜厚のフォトレジストが必要であるとすると、このエッジの低部では８〜１０μｍの厚いフォトレジストが形成されることになる。記録ヘッドのトラック巾はトラックポール１２の巾によって主として規定されるので、上部ポール２１は上部ポールほど微細加工が必要ではないが、トラック巾をサブミクロンと微細化する場合、特に０．２μｍ程度とする場合には、上部ポール２１の磁極部分もサブミクロンオーダの微細化が要求されるようになる。
【００１６】
上述したように、上部ポール２１をメッキにより所定のパターンに形成する際には、１０μｍ以上の高低差のある上部トラックポール１２と絶縁膜１７，２０の表面にフォトレジストを均一の膜厚にコーティングし、このフォトレジストに対して露光を行って上部ポール２１の、サブミクロン巾の磁極部分を規定するパターンを形成する必要がある。すなわち、８〜１０μｍの膜厚を有するフォトレジストでサブミクロンオーダのパターンを形成する必要がある。上部ポール２１をメッキで形成するためには、シード層と呼ばれる薄いパーマロイ電極膜をスパッタリングにより予め形成しており、このパーマロイ膜によりフォトリソグラフィの露光時の光が反射される結果としてパターンの崩れが発生し、サブミクロンオーダの微細なパターンを正確に形成することは非常に困難であった。
【００１７】
上述したように、面記録密度を向上するためには磁極部分の微細化が必要であるが、これに伴って少なくとも微細化された磁極部分を飽和磁束密度の高い磁性材料で形成する必要がある。このような磁性材料としては、一般的にFeN, FeCoが知られているが、これらの磁性材料はスパッタリングによって所定のパターンを有する膜として形成することが困難である。スパッタリングによって形成した磁性膜をパターニングするにはイオンミリングが用いられているが、エッチングレートが低いと共にサブミクロンオーダのトラック巾を精度良く制御することはできない。
【００１８】
また、飽和磁束密度の高い磁性材料としてNiFe, CoNiFe、FeCoなども知られており、これらの磁性材料はメッキ法によって比較的簡単に所望のパターンに形成できる。例えば、NiFeでは、その組成比率をFeリッチ（５０％以上）とすることで、１．５〜１．６テスラ（Ｔ）が得られ、比較的安定した組成コントロールも可能である。しかしながら、面記録密度が１インチ平方当たり８０〜１００Ｇｂとなるとトラック巾は０．２μｍ以下のものが要求され、それに伴って飽和磁束密度のさらに高い磁性材料の使用が要求されるようになってきた。そのためメッキ法によって磁性膜を形成する場合には、CoNiFeを用いることが有力視されているが、１．８〜２．０Ｔ程度の磁気性能しか得られない。１インチ当たり８０〜１００Ｇｂ程度の面記録密度を実現しようとすると、２Ｔ程度の高飽和磁束密度を有する他の磁性材料が望ましい。
【００１９】
誘導型薄膜磁気ヘッドの高周波数特性を決める要因の一つに磁路長がある。この磁路長は、スロートハイト零の位置からバックギャップまでの距離として定義されるが、この磁路長を短くすることによって高周波数特性を向上することができる。薄膜コイルの順次のコイル巻回体の間隔、すなわちコイルピッチを短くすることによって磁路長を短くすることができるが限界がある。そこで上述したように薄膜コイルを２層構造とすることが行われている。従来、２層構造の薄膜コイルを形成する際には、１層目の薄膜コイルを形成した後、フォトレジスト絶縁膜を約２μｍの厚さに形成している。この絶縁膜の外周面は丸みを帯びたものとなるので、２層目の薄膜コイルを形成する際に、この傾斜部にも電解メッキ用のシード層を形成すると、これを所定のパターンにイオンミリングでエッチングする際に傾斜部の影の部分は正確なエッチングが行われなくなり、コイル巻回体が短絡してしまう恐れがある。したがって、２層目の薄膜コイルは、絶縁膜の平坦部に形成する必要がある。
【００２０】
例えば、第１層目の薄膜コイルの膜厚が２〜３μｍで、その上に形成されるフォトレジスト絶縁膜の膜厚が２μｍであるとし、その傾斜部のエイペックスアングルが４５〜５５°であるとすると、スロートハイト零の基準位置から第１層目の薄膜コイルの外周面までの距離のほぼ２倍の６〜８μｍの距離だけは、第２層目の薄膜コイルの外周面をスロートハイト零の基準位置から後退させる必要があり、それだけ磁路長が長くなってしまう。例えば、薄膜コイルのライン／スペースを１．５μｍ／０．５μｍとし、合計で１１個のコイル巻回体を２層の薄膜コイルで形成する場合、第１層目に６つのコイル巻回体を形成し、第２層目に５つのコイル巻回体を形成することになり、薄膜コイルが占める長さは１１．５μｍとなる。したがって、従来の薄膜磁気ヘッドにおいては、磁路長を短くすることができず、高周波数特性の改善が阻害されている。
【００２１】
上述したようにして形成された従来の複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、特に書き込み用の誘導型薄膜磁気ヘッドの微細化の点で問題がある。すなわち、図９に示すように、下部ポール１０および上部ポール２１の、薄膜コイル１６，１９のコイル巻回体を囲む部分の長さである磁路長ＬＭ を短くすることによって、誘導型薄膜磁気ヘッドの磁束立ち上がり時間（Flux Rise Time）や非線形トランジションシフト（Non-linear Transition Shift:NLTS）特性や重ね書き（Over Write) 特性などを改善できることが知られている。この磁路長ＬＭ を短くするためには、薄膜コイル１６，１９の、下部ポール１０および上部ポール２１によって囲まれる部分のコイル巾ＬＣ を短くする必要があるが、従来の薄膜磁気ヘッドでは、以下に説明するようにこのコイル巾ＬＣ を短くすることができなかった。
【００２２】
誘導型薄膜磁気ヘッドのコイル巾ＬＣ を短くするためには、薄膜コイルの各コイル巻回体の巾を小さくするとともに順次のコイル巻回体の間隔を狭くする必要があるが、薄膜コイルの電気抵抗を小さくするためには、コイル巻回体の巾を短くすることには制限がある。すなわち、薄膜コイルの抵抗値を低くするために、導電率の高い銅を用いても、薄膜コイルの高さは２〜３μm に制限されるので、コイル巻回体の幅を１．５μm よりも狭くすることができない。これよりもコイル巻回体の幅を狭くすると、発熱によってＧＭＴ膜１５の特性が劣化する恐れがある。さらに、下部ポール１０や上部ポール２１も加熱されて膨張し、ポール突出という現象が生じ、薄膜磁気ヘッドと記録媒体とが衝突するという大きな問題を引き起こすこともある。したがって、コイル巻回体の幅を狭くすることなく、コイル幅ＬＣ を短くするには、コイル巻回体の間隔を狭くする必要がある。
【００２３】
しかし、従来の薄膜磁気ヘッドにおいては、薄膜コイルのコイル巻回体１６，１９の間隔を狭くすることができない。以下、その理由を説明する。上述したように硫酸銅を用いる電解メッキ法により薄膜コイルのコイル巻回体を形成しているが、シード層の上に形成したフォトレジスト膜に形成した開口内に、ウエファ全体に亘って均一に銅を堆積させるためにシード層を１００ｎｍの膜厚で形成し、このシード層が露出している開口内に選択的に銅が堆積されるように電解メッキ処理を施してコイル巻回体を形成した後、個々のコイル巻回体を分離するために、シード層を選択的に除去している。このシード層の除去には、上述したように、コイル巻回体をマスクとして、例えばアルゴンを用いるイオンビームミリングを採用している。
【００２４】
ここで、コイル巻回体間のシード層を除去するには、イオンビームミリングを基体表面に対して垂直な方向から行なうのが良いが、このようにすると、エッチングされた銅の残渣の再付着が発生し、順次のコイル巻回体間の絶縁不良が起こるので、コイル巻回体の間隔を狭くすることができない。このような欠点を除去しようとして、５〜１０°の角度を以てイオンビームミリングを行うと、フォトレジスト膜の影の部分にはイオンが十分に照射されず、シード層が部分的に残ってしまう。したがって、コイル巻回体間の絶縁不良を回避するためには、コイル巻回体の間の間隔を狭くすることができない。したがって、従来では、コイル巻回体間の間隔を０．３〜０．５μm と広くしており、これよりも狭くするには上に述べているように新たな困難な問題が発生し、コイル巻回体の間隔を狭くすることができなかった。
【００２５】
さらに、上述した電解メッキ法によって薄膜コイル１６，１９を形成する際には、薄膜コイルの膜厚の均一性を確保するために、硫酸銅のようなメッキ液を攪拌する必要があるが、ここで薄膜コイルのコイル巻回体の間隔を狭くするためにフォトレジスト膜の開口を画成する壁の幅を薄くすると、電解液の攪拌によってこの薄い壁が倒壊してしまい、薄膜コイルを正確に形成することができず、この点からも薄膜コイルのコイル巻回体の間隔を狭くすることができなかった。
【００２６】
誘導型薄膜磁気ヘッドのＮＬＴＳ特性を向上するために、薄膜コイルのコイル巻回数を多くすることが考えられる。しかし、磁路長を短くしたままでコイル巻回数を多くするには、薄膜コイル層の層数を４層、５層と多くする必要があり、これによってエイペックスアングルが大きくなってしまい、狭トラック幅を達成することができなくなるという問題があった。エイペックスアングルを所定の範囲に収めるためには、薄膜コイル層の層数は３層以下、好適には２層以下とするのが望ましいが、これではコイル巻回数を多くすることはできず、したがってＮＬＴＳ特性を改善することができない。
【００２７】
さらに、上述したように２層の薄膜コイルを設ける場合、第２層目の薄膜コイル１９の外周近傍では絶縁膜１７が平坦ではなく湾曲しているので、第２層目の薄膜コイル１９が垂直に形成されなくなる。例えば、０．３μｍ以下のスペースを持った薄膜コイルを１．５μｍ以上の膜厚で形成する場合、上述したように垂直に形成されない薄膜コイルのコイル巻回体の間に存在するシード層１８にはアルゴンイオンが有効に入っていかず、またウエファの中心部と周辺部とではイオンミリングの角度が異なることから、シード層１８が十分にエッチングされずに残ってしまうことがしばしばある。さらに、コイル巻回体のスペースが狭い場合、イオンミリングのアルゴン粒子がこの狭いスペースに入っていったとしても、アルゴン粒子と一緒に運び去られたCu粒子が再びコイル巻回体の側壁に付着することがある。このようなエッチング残滓があると、コイル巻回体が短絡されてしまう恐れがある。
【００２８】
特公昭５５−４１０１２号公報には、第１および第２の薄膜コイル半部を層間絶縁膜を介して交互に配置した薄膜コイルが開示されている。この公報の第７図には、第１層目の薄膜コイルの第１および第２の薄膜コイル半部を左巻きに構成し、第２層目の薄膜コイルの第１および第２の薄膜コイル半部を右巻きに形成し、内側の接点パッド同士および外側の接点パッド同士を接続することによって同一方向に電流が流れるようにした構成が示されている。しかしながら、この従来の薄膜コイルでは、第１の薄膜コイル半部を形成した後、全体に亘って層間絶縁膜および導電膜をスパッタまたは蒸着によって形成し、さらにその上に選択的にマスクを形成し、導電膜の、第１の薄膜コイル半部の上に形成されている部分を選択的にエッチングし、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間のスペースを埋める部分を残して第２の薄膜コイル半部を形成している。したがって、第１および第２の薄膜コイル半部は自己整合的に形成されておらず、コイル巻回体の間隔をサブミクロンのオーダまで微細化することはできない。
【００２９】
本発明者は、上述した問題を少なくとも軽減するために、アメリカ特許第6,191,916および6,204,997において、第１の薄膜コイル半部をシード層を用いる電解メッキで形成した後、全体に亘って薄い層間絶縁膜およびシード層を形成し、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間のスペースに開口を有するフォトレジスト膜を形成し、これをマスクとして電解メッキを施して第２の薄膜コイル半部を形成する方法を提案している。このような薄膜コイルの製造方法によれば、第１および第２の薄膜コイル半部を電解メッキによって正確に形成することができる。しかしながら、第２の薄膜コイル半部を形成するために所定のパターンの開口を有するフォトレジスト膜を用いているので、第１および第２の薄膜コイル半部を自己整合的に形成することはできず、したがって順次のコイル巻回体の間のスペースをクオーターミクロンオーダと狭くすることは困難である。
【００３０】
上述したように、第１および第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部は配線を介してそれぞれ所定の部位に接続されているが、このためにこれらコイル巻回体の端部の幅を広くしている。しかしながら、これら第１および第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部の幅を広くしても、これら端部は、層間絶縁膜を介してバックギャップを構成する磁性材料より成る橋絡部に隣接しているので、これらの間を良好に絶縁分離することができず、第１および第２の薄膜コイル半部が短絡してしまう恐れがある。一方、このような短絡を防止できる程度に層間絶縁膜の膜厚を厚くすると、コイル巾Ｌｃ を短くすることができない。
【００３１】
【課題を解決するための手段】
本発明の目的は、誘導型薄膜磁気ヘッドの薄膜コイルの最内周のコイル巻回体の端部での短絡を有効に防止しつつコイル巻回体の間隔を狭くしてコイル巾ＬＣを狭くし、その結果として磁路長ＬＭを短くして性能を改善できる薄膜磁気ヘッドを容易且つ正確に製造できる方法を提供しようとするものである。
【００３２】
本発明の他の目的は、磁路長を短くして高周波数特性を改善すると共にクオーターミクロンオーダの微細なポールチップを有し、サイドライトを防止しつつ、面記録密度を向上することができる薄膜磁気ヘッドを正確且つ容易に製造できる方法を提供しようとするものである。
【００３３】
本発明による薄膜磁気ヘッドは、
磁気記録媒体と対向する磁極部分を有する磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの磁極部分の端面とともにエアベアリング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面から離れたバックギャップにおいて下部ポールと磁気的に連結された磁性材料より成る上部ポールと、
少なくとも前記エアベアリング面において下部ポールの磁極部分と上部ポールの磁極部分との間に介挿された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
前記下部ポールおよび上部ポールの間に、絶縁分離された状態で配設された部分を有する薄膜コイルと、
前記下部ポール、上部ポール、ライトギャップ膜および薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘッドであって、
前記薄膜コイルが、所定の間隔を置いて形成されたコイル巻回体を有する第１の薄膜コイル半部と、この第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体と自己整合的に形成されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部と、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体を自己整合的に配置するために、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間のスペースを埋めるように形成された層間絶縁膜と、前記第１および第２の薄膜コイル半部のいずれか一方の最内周のコイル巻回体と、他方の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体との間を電気的に接続するジャンパ配線とを具えるものである。
【００３４】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドは、
磁気記録媒体と対向する磁極部分を有する磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの磁極部分の端面とともにエアベアリング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面から離れたバックギャップにおいて磁性材料より成る橋絡部を介して下部ポールと磁気的に連結された磁性材料より成る上部ポールと、
少なくとも前記エアベアリング面において下部ポールの磁極部分と上部ポールの磁極部分との間に介挿された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
前記下部ポールおよび上部ポールの間に、絶縁分離された状態で配設された部分を有する薄膜コイルと、
前記下部ポールおよび上部ポール、ライトギャップ膜および薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘッドであって、
前記薄膜コイルが、所定の間隔を置いて形成されたコイル巻回体を有する第１の薄膜コイル半部と、この第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体と自己整合的に形成されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部と、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体を自己整合的に配置するために、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間のスペースを埋めるように形成された層間絶縁膜とを有し、前記第１および第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部を他の部分の幅よりも広くし、これら端部と前記バックギャップの橋絡部との間に前記層間絶縁膜よりも厚い絶縁膜を設けたものである。
【００３５】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドは、基板と、この基板によって支持され、エアーベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子を具える薄膜磁気ヘッドであって、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子が、
前記エアーベアリング面から内方に延在する磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの一方の表面上に、前記エアーベアリング面から少なくともトラックポールの長さに相当する距離だけ内方に延在するように形成された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
このライトギャップ膜の、前記下部ポールと接触する表面とは反対側の表面に、前記エアーベアリング面からスロートハイト零の基準位置まで延在するように形成された磁性材料より成る下部トラックポールと、
この下部トラックポールのスロートハイト零の基準位置を規定する内方端面と接触する外方端面を有し、前記下部トラックポールの、前記ライトギャップ膜と接触する第１の表面とは反対側の第２の表面と同一面となるように平坦化された表面を構成するように形成された第１の非磁性材料膜と、
前記下部トラックポールおよび第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に、前記エアーベアリング面から前記第１の非磁性材料膜の内方端面を超えて内方に延在するように形成され、先端がエアーベアリング面に露出するトラックポール部と、これに連続し、トラックポール部よりも幅の広いコンタクト部とを有する磁性材料より成る上部トラックポールと、
前記下部トラックポール、第１の非磁性材料膜および上部トラックポールの整列された側面を囲み、前記上部トラックポールの、前記下部トラックポールおよび第１の非磁性材料膜の平坦化された表面と接触する第１の表面とは反対側の第２の表面と同一面となるように平坦化された表面を有する第２の非磁性材料膜と、
前記第２の非磁性材料膜の、前記第１の非磁性材料膜および前記上部トラックポールのコンタクト部の互いに整列された端面と接触する端面よりも内側において電気的に絶縁分離された状態で形成された薄膜コイルと、
一端が前記上部トラックポールのコンタクト部と磁気的に連結され、他端がエアーベアリング面とは反対側のバックギャップにおいて磁性材料より成る橋絡部を介して前記下部ポールと磁気的に連結され、下部ポールと共に前記薄膜コイルの一部分を囲むように形成された磁性材料より成る上部ポールと、
を具え、前記薄膜コイルが、所定の間隔を置いて形成されたコイル巻回体を有する第１の薄膜コイル半部と、この第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体と自己整合的に形成されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部と、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体を自己整合的に配置するために、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間のスペースを埋めるように形成された層間絶縁膜と、前記第１および第２の薄膜コイル半部のいずれか一方の最内周のコイル巻回体と、他方の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体との間を電気的に接続するジャンパ配線とを具えるものである。
【００３６】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドは、基板と、この基板によって支持され、エアーベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子を具える薄膜磁気ヘッドであって、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子が、
前記基板上に、エアーベアリング面から内方に延在するように形成された磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの一方の表面上に、前記エアーベアリング面からスロートハイト零の基準位置まで延在するように形成された磁性材料より成る下部トラックポールと、
前記下部ポールの一方の表面上に、前記エアーベアリング面から離れた位置においてバックギャップを構成するように形成された磁性材料より成る橋絡部と、
前記下部ポールの一方の表面上に、下部ポールとは反対側の表面が前記下部トラックポールの表面と同一面となるように形成された薄膜コイルと、
前記下部トラックポールおよび薄膜コイルの平坦な表面の上に平坦に形成された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
このライトギャップ膜の、前記下部トラックポールと接触する側とは反対側の表面に形成され、前記下部トラックポールと整列する上部トラックポールが一体的に形成されているとともに前記橋絡部と接触するように形成された磁性材料より成る上部ポールと、
を具え、前記薄膜コイルが、所定の間隔を置いて形成されたコイル巻回体を有する第１の薄膜コイル半部と、この第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体と自己整合的に形成されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部と、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体を自己整合的に配置するために、これら第１および第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間のスペースを埋めるように形成された層間絶縁膜とを有し、前記第１および第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部を他の部分の幅よりも広くし、これら端部と前記バックギャップの橋絡部との間に前記層間絶縁膜よりも厚い絶縁膜設けたものである。
【００３７】
このような本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、前記第１の薄膜コイル半部が電解メッキで形成したコイル巻回体を有し、前記第２の薄膜コイル半部がＣＶＤで形成したコイル巻回体を有するものとするのが好適である。この場合、第１の薄膜コイル半部が銅の電解メッキで形成したコイル巻回体を有し、前記第２の薄膜コイル半部がCu-CVDで形成したコイル巻回体を有するものとするのが特に好適であるが、第１および第２の薄膜コイル半部の双方を、銅の電解メッキ膜で形成することもできる。さらに、前記第１および第２の薄膜コイル半部の隣接するコイル巻回体間に配設された前記層間絶縁膜の膜厚を、０．０３〜０．１５μmとするのが好適である。また、この層間絶縁膜は、アルミナ、酸化シリコンおよび窒化シリコンなどの無機絶縁材料で形成することができ、特にアルミナ-CVDで形成するのが好適である。
【００３８】
このように本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、前記薄膜コイルを第１および第２の薄膜コイル半部を以て構成し、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に第２の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体を層間絶縁膜を介して自己整合的に配置することができ、これら第１および第２の薄膜コイル半部のコイル巻回体間の間隔をきわめて小さくすることができ、したがって磁路長を短くすることができ、その結果として磁束立ち上がり時間やＮＬＴＳ特性や重ね書き特性などを改善することができる。
【００３９】
本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、前記第１および第２の薄膜コイル半部の隣接するコイル巻回体の間隔を０．２μm以下、特に０．０３〜０．１５μmとするのが好適である。ここで、順次のコイル巻回体間の間隔を０．０３μmよりも狭くすると、順次のコイル巻回体間の絶縁不良が発生する恐れがある。また、順次のコイル巻回体間の間隔を０．２μmよりも大きくしたのでは、薄膜コイルの磁路長を短縮する効果が十分に得られない。本発明では、上述したように、順次のコイル巻回体間の間隔を０．２μm以下、特に０．０３〜０．１５μmと狭くすることによって、コイル巻回体の巾を狭くすることなく上述した磁路長を、図９に示した従来の誘導型薄膜磁気ヘッドの磁路長の半分以下と短くすることができ、上述したアメリカ特許第6,191,916および6,204,997に開示された誘導型薄膜磁気ヘッドの磁路長に比べても短くすることができ、誘導型薄膜磁気ヘッドの性能を著しく向上することができる。
【００４０】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、前記下部トラックポールおよび上部トラックポールをＲＩＥ（Reactive Ion Etching）により自己整合的に形成し、前記第２の非磁性材料膜の、前記上部トラックポールの表面と同一面に平坦化された表面とは反対側の表面を、前記ライトギャップ膜を越えて前記第１のポール側へ延在させてトリム構造を形成するのが好適である。また、前記薄膜コイルは、前記上部トラックポールと第２の非磁性材料膜との同一面に平坦化された表面に形成するのが好適である。また、上部トラックポールは、FeN、FeCo、CoNiFe、FeAlNまたはFeZrNで形成し、下部トラックポールは、FeN、FeCo、CoNiFe、FeAlN、FeZrNまたはNiFeで形成するのが好適である。この場合、CoNiFe、FeCo、NiFeはメッキ膜として形成し、FeN、FeCo、FeAlNおよびFeZrNはスパッタ膜で形成することができる。
【００４１】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法は、
磁気記録媒体と対向する磁極部分を有する磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの磁極部分の端面とともにエアベアリング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面から離れたバックギャップにおいて磁性材料より成る橋絡部を介して下部ポールと磁気的に連結された磁性材料より成る上部ポールと、
少なくとも前記エアベアリング面において下部ポールの磁極部分と上部ポールの磁極部分との間に介挿された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
前記下部ポールおよび上部ポールの間に、絶縁分離された状態で配設された部分を有する薄膜コイルと、
前記下部ポール、上部ポール、ライトギャップ膜および薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法において、
前記薄膜コイルを形成する方法が、
第１の薄膜コイル半部の複数のコイル巻回体を所定の間隔を置いて形成する工程と、
この第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
この層間絶縁膜の上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する工程と、
この導電材料膜の、前記第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体の頂面を覆う部分およびその下側にある前記層間絶縁膜を除去して、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に前記層間絶縁層を介してこれらコイル巻回体と自己整合的に形成され、前記層間絶縁膜によって絶縁分離されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部を形成する工程と、
これら第１および第２の薄膜コイル半部を覆うように第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１および第２の薄膜コイル半部の一方の最内周のコイル巻回体と、第１および第２の薄膜コイル半部の他方の最外周のコイル巻回体との間を電気的に接続するジャンパ配線を前記上部ポールを形成する工程において、その一部分を構成する磁性材料で同時に形成する工程と、
を具えるものである。
【００４２】
このような薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、前記第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成した後、この層間絶縁膜の上に薄膜コイル形成領域を覆うように第２の絶縁膜を形成した状態で、第３の絶縁膜を選択的に形成し、その後、前記バックギャップを構成する橋絡部と、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部との間に、前記層間絶縁膜よりも前記基板に対し垂直方向に膜厚の厚い絶縁膜を残して、前記第３および第２の絶縁膜を除去して第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間にスペースを形成するのが好適である。
【００４３】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法は、基板と、この基板によって支持され、エアーベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子を具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法において、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子を形成する工程が、
磁性材料より成る下部ポールを基板によって支持されるように形成する工程と、
この下部ポールの表面に非磁性材料より成るライトギャップ膜を形成する工程と、
このライトギャップ膜の表面に磁性材料より成る第１の磁性材料膜を形成する工程と、
この第１の磁性材料膜を、少なくともエアーベアリング面を規定する位置からスロートハイト零の基準位置までの距離に等しい幅を残すと共にバックギャップを構成する橋絡部の一部を構成する部分を残して除去する第１のエッチング工程と、
この第１のエッチング工程で除去された部分に、前記スロートハイト零の基準位置において前記第１の磁性材料膜と接触するように第１の非磁性材料膜を形成する工程と、
この第１の非磁性材料膜を研磨して、前記第１の磁性材料膜の表面と同一面となるように平坦化する工程と、
前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に、少なくとも前記エアーベアリング面を規定する位置から少なくとも前記第１の非磁性材料膜の端面まで内方に延在するように形成されたトラックチップ部と、これに連続し、トラックチップ部よりも幅の広いコンタクト部とを有する磁性材料より成る上部トラックポールを形成すると共に前記橋絡部の残部を形成する第２の磁性材料膜を形成する工程と、
少なくともこの上部トラックポールをマスクとするリアクティブ・イオン・エッチングを行って、前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜を選択的に除去して下部トラックポールを形成する第２のエッチング工程と、
この第２のエッチングによって除去された部分に第２の非磁性材料膜を形成する工程と、
この第２の非磁性材料膜を研磨して前記上部トラックポールの表面と同一面となるように平坦化する工程と、
この第２の非磁性材料膜の平坦な表面に電気的に絶縁分離された状態で薄膜コイルを形成する工程と、
一端が前記上部トラックポールのコンタクト部と磁気的に連結され、他端がバックギャップにおいて前記橋絡部を介して前記下部ポールと磁気的に連結され、下部ポールと共に前記薄膜コイルの一部分を囲むように磁性材料より成る上部ポールを形成する工程と、
を具え、
前記薄膜コイルを形成する工程が、
第１の薄膜コイル半部の複数のコイル巻回体を所定の間隔を置いて形成する工程と、
この第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
前記バックギャップの橋絡部と、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部との間に、前記層間絶縁膜よりも厚い第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記層間絶縁膜の上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する工程と、
この導電材料膜の、前記第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体の頂面を覆う部分およびその下側にある前記層間絶縁膜を除去して、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に前記層間絶縁層を介してこれらコイル巻回体と自己整合的に形成され、前記層間絶縁膜によって絶縁分離されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部を形成する工程と、
これら第１および第２の薄膜コイル半部を覆うように第２の絶縁膜を形成する工程と、
を具えるものである。
【００４４】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法は、基板と、この基板によって支持され、エアーベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子を具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法において、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子を形成する工程が、
磁性材料より成る下部ポールを基板によって支持されるように形成する工程と、
この下部ポールの上に下部トラックポールおよびバックギャップの橋絡部を形成するための第１の磁性材料膜を形成する工程と、
前記下部ポールの上に、絶縁分離された状態で支持された薄膜コイルを形成する工程と、
前記第１の磁性材料膜および薄膜コイルの表面を平坦な同一面となるように研磨する工程と、
この平坦な表面の上に非磁性材料より成るライトギャップ膜を形成するための非磁性材料膜を平坦に形成する工程と、
この非磁性材料膜の平坦な表面に、上部トラックポールおよび上部ポールを形成するための第２の磁性材料膜を前記橋絡部と接触するように形成する工程と、
この第２の磁性材料膜の、上部トラックポールを形成すべき部分に形成したマスクを用いて前記第２の磁性材料膜を選択的にエッチングして上部トラックポールを形成すると共に前記非磁性材料膜およびその下側の第１の磁性材料膜を選択的に除去してライトギャップ膜および下部トラックポールを形成するエッチング工程と、
全体の上に絶縁材料より成るオーバーコート膜を形成する工程と、
を具え、前記薄膜コイルを形成する工程が、
前記第１の磁性材料膜の上に、これから絶縁分離されるように第１の薄膜コイル半部の複数のコイル巻回体を所定の間隔を置いて形成する工程と、
この第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
前記橋絡部と、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部との間に、前記層間絶縁膜よりも前記基板に対し垂直方向に膜厚の厚い絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の薄膜コイル半部を覆う前記層間絶縁膜の上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する工程と、
この導電材料膜の、前記第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体の頂面を覆う部分およびその下側にある層間絶縁膜を除去して、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に前記層間絶縁層を介してこれらコイル巻回体と自己整合的に形成され、前記層間絶縁膜によって絶縁分離されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部を形成する工程と、
を具えるものである。
【００４５】
上述した本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、前記第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成した後、その上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する以前に、薄膜コイル形成領域を覆うように第１の絶縁膜を形成した状態で、第２の絶縁膜を選択的に形成し、その後、前記第１の絶縁膜を除去して第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間にスペースを形成するのが好適である。このように第１の絶縁膜で薄膜コイル形成領域を覆った状態で第２の絶縁膜を形成するので、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間のスペースに第２の絶縁膜が侵入することはなくなる。また、第１の絶縁膜は、例えばウエットケミカルエッチングによって容易に除去することができる、フォトレジストやポリイミドなどの有機絶縁材料やスピン・オン・ガラスで形成することによって第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間に容易にスペースを形成することができる。
【００４６】
また、第２の薄膜コイル半部のコイル巻回体を構成する導電膜を形成した後、それを部分的に除去する工程は、アルカリスラリや中性スラリを用いるＣＭＰ，イオンビームミリングやスパッタエッチングなどのドライエッチングで行ったり、ＣＭＰで粗く除去した後、ドライエッチングで微調整して除去することができる。
【００４７】
また本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体を銅の電解メッキで形成し、第２の薄膜コイル半部のコイル巻回体を銅のＣＶＤで形成するのが特に好適であるが、第１および第２の薄膜コイル半部の双方を銅の電解メッキ膜で形成することもできる。
【００４８】
また、エアーベアリング面に最も近いコイル巻回体を第２の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体で構成し、バックギャップを構成する橋絡部に最も近いコイル巻回体を第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体で構成する場合、これら第２の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体および最内周のコイル巻回体の幅を、それ以外のコイル巻回体の幅よりも広くするのが好適である。その理由は、第１薄膜コイル半部を形成する位置がずれた場合でも、これら最外周のコイル巻回体および最内周のコイル巻回体の幅が所望の値よりも狭くなり、抵抗値が過度に高くなる恐れがなくなるためである。
【００４９】
本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、前記第２のエッチング工程において、前記下部トラックポールを形成した後もＲＩＥを続けて前記ライトギャップ膜を選択的に除去し、さらに前記第１のポールの表面を、その厚さの一部分に亘って除去してトリム構造を形成するのが好適である。この場合、前記上部トラックポールを形成する工程が、前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に第２の磁性材料膜を平坦に形成する工程と、この第２の磁性材料膜の上に形成すべき上部トラックポールの形状に対応したパターン形状を有するマスクを形成する工程と、このマスクを用いたＲＩＥによって前記第２の磁性材料膜を選択的に除去する工程とを含み、このＲＩＥを続行して前記第１の磁性材料膜をエッチングして下部トラックポールをセルフアライメントで形成することができる。また、前記第１の磁性材料膜をFeNまたはFeCoで形成し、前記第２の磁性材料膜を、FeNまたはFeCoのメッキにより形成し、この第２の磁性材料膜および前記第１の磁性材料膜をエッチングするＲＩＥを、Cl2 、Cl2 にBCl2 などのホウ素系ガスを混合した混合ガスあるいはCl2 にAr, N2 などの不活性ガスを混合した混合ガスなどの雰囲気中で、５０℃以上、特に２００〜３００℃の高いエッチング温度で行うのが好適である。
【００５０】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、前記上部トラックポールを形成する工程が、前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に第２の磁性材料膜を平坦に形成する工程と、この第２の磁性材料膜の上に形成すべき上部トラックポールの形状に対応したパターン形状を有するマスクを用いて上部トラックポールを形成する工程とを含み、この上部トラックポールをマスクとしてＲＩＥを行って前記第１の磁性材料膜をエッチングして下部トラックポールを自己整合的に形成するのが好適である。この場合には上述したのと同じ条件でＲＩＥを行うことができる。
【００５１】
さらに本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法においては、第１および第２の薄膜コイル半部を絶縁する層間絶縁膜は、アルミナ-CVDで形成するのが好適である。このアルミナ-CVD膜は、１〜２ Torrの減圧中において、１００〜３００℃の温度、特に１５０〜２００°Cの温度で、Al(CH3 )3 またはAlCl3 と、H2 O, N2 , N2 OまたはH2 O2 とを交互に断続的に噴射するアトミックレイヤー法で形成された減圧Al2 O3 -CVD膜とするのが特に好適である。このようにしてステップカバレージに優れているとともにキーホールやボイドを含まず、したがって膜厚を薄くしても良好な絶縁特性を有する層間絶縁膜を形成できる。
【００５２】
【発明の実施の形態】
図１０Ａ，１０Ｂ〜２３Ａ，２３Ｂは、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第１の実施例の順次の工程を示す断面図であり、Ａはエアーベアリング面に垂直な断面図、Ｂは磁極部分をエアーベアリング面に平行な平面で切って示す断面図である。読み取り用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッドであるＧＭＲヘッド素子の構成およびその製造方法は従来のものとほぼ同じである。図１０Ａ、１０Ｂに示すように、AlTiCより成る基板３１の上に、アルミナより成る絶縁膜３２を約３μｍの膜厚に堆積し、さらにその上に読み出し用のＧＭＲヘッド素子に対する磁気シールドを行うために、パーマロイより成る下部シールド膜３３を、フォトレジスト膜をマスクとするメッキ法によって所定のパターンにしたがってほぼ２〜３μｍの膜厚に形成する。
【００５３】
次に、ウエファ全体の上に３〜４μｍの膜厚のアルミナ膜を形成し、ＣＭＰによって平坦化することで下部シールド膜を露出させる。続いて、３０〜３５ｎｍの膜厚のアルミナより成る下部シールドギャップ膜３４をスパッタリングにより形成した後、所定の層構造を有するＧＭＲ膜３５およびこのＧＭＲ膜に対する引出し電極３６を、リフトオフによって形成する。その後、アルミナのスパッタリングにより上部シールドギャップ膜３７を３０〜３５ｎｍの膜厚に形成し、その上にＧＭＲヘッド素子の上部磁気シールド膜３８を、約１〜１．５μｍの膜厚に形成する。
【００５４】
次に、再生用のＧＭＲヘッド素子と記録用の誘導型薄膜磁気ヘッド素子を磁気的に分離して再生用ＧＭＲヘッド素子の再生出力中のノイズを抑圧するためのアルミナより成る分離膜３９を約０．１５〜０．３μｍの膜厚に形成した後、記録用ヘッド素子の下部ポール４０を２．０〜２．５μｍの膜厚に形成する。この下部ポール４０は、NiFe(80%:20%)やNiFe(45%:55%)、あるいはCoNiFe（64％：18％：18％）のメッキ膜で形成したり、FeAlN, FeN, FeCo, FeZrNなどのスパッタ膜で形成できるが、本例ではFeNのスパッタ膜で形成する。
【００５５】
次に、図１１Ａ、１１Ｂに示すように、下部ポール４０の上に、スロートハイトゼロの基準位置を決めるアルミナ絶縁膜４１を、０．３〜０．５μｍの膜厚に形成し、ドライエッチングにより所定の形状とする。さらに、ウエファ全体にライトギャップ膜を構成する非磁性膜１４２を０．０８〜０．１０μｍの膜厚に形成する。本例では、この非磁性膜１４２は、Wで形成するが、Ta, Mo, TiN, TaNなどの非磁性金属あるいはアルミナなどの非磁性無機材料で形成することもできる。
【００５６】
次に、図１２Ａ，１２Ｂに示すように、非磁性膜１４２を選択的に除去してライトギャップ膜４２を形成する。この際に、非磁性膜１４２の、後にバックギャップを構成する位置に存在する部分も選択的に除去する。さらに、飽和磁束密度の高い磁性材料膜１４３をスパッタ法により１〜１．５μｍの膜厚に形成する。後述するように、この磁性材料膜１４３は後にトラックポールを構成するものであり、高飽和磁束密度を有するFeN（2.0 T）またはFeCo（2.4 T）で形成するのが好適であるが、本例ではFeNで形成する。このような高飽和磁束密度を有する磁性材料を用いることによりトラック幅をクオーターミクロンオーダ、特に０．２μｍ程度に狭くする場合にも、十分大きな磁束を発生することができる。
【００５７】
次に、図１３Ａ，１３Ｂに示すように、FeNより成る磁性材料膜１４３の上にアルミナ絶縁膜１４４を１〜２μｍの膜厚に形成した後、その表面をＣＭＰによって平坦とし、さらにその上にNiFeより成るシード層１４５を約５０ｎｍの膜厚に形成し、さらにその上に所定のパターンを有するフォトレジストマスク１４６を形成し、シード層１４５の露出した表面に電解メッキによりハードマスクを構成するNiFe膜１４７を１．０〜2．0μｍの膜厚に形成する。フォトレジストマスク１４６は幅の狭いトラックチップのパターンを含んでいるので、NiFe膜１４７も所望のトラックチップパターンを有するものとなる。
【００５８】
次に、図１４Ａ，１４Ｂに示すように、フォトレジストマスク１４６を除去した後、NiFe膜１４７をマスクとしてイオンミリングを施し、シード層１４５の露出した部分を除去する。さらに、NiFe膜１４７をマスクとして、BCl2 ガス雰囲気中で、５０℃の温度でＲＩＥを施してアルミナ絶縁膜１４４を除去した後、BCl2 、Cl2 などの塩素系ガス雰囲気中で、２００℃の温度でＲＩＥを行い、磁性材料膜１４３を選択的に除去して上部トラックポール４３を形成する。さらにＲＩＥを続けて上部トラックポール４３の下側以外のライトギャップ膜４２を除去し、さらにその下側にある下部ポール４０を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成する。このＲＩＥによりアルミナ絶縁膜４１の表面が露出される。
【００５９】
本例の変形例においては、シード層１４５の露出した部分をイオンミリングで除去した後、BCl2 とCl2 との混合ガス雰囲気中で、１５０〜２００℃の温度で、NiFe膜１４７をマスクとするＲＩＥを施してアルミナ絶縁膜１４４を除去し、次に磁性材料膜１４３を選択的に除去し、さらに磁性材料膜１４３の下側以外のライトギャップ膜４２を除去し、さらにその下側にある下部ポール４０を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成することもできる。
【００６０】
さらに、その後、残存するNiFe膜１４７およびシード層１４５を除去した後、図１５Ａ，１５Ｂに示すように、全体の上にアルミナ絶縁膜１４８をほぼ１〜２μｍの膜厚に形成した後、ＣＭＰによってアルミナ絶縁膜１４８および磁性材料膜１４３を研磨して表面を平坦化する。このＣＭＰでは、磁性材料膜１４３の膜厚が０．８〜１．８μｍとなるように研磨量を制御して上部トラックポール４３を形成した状態を図１６Ａ、１６Ｂに示す。このようにして、アルミナ絶縁膜４１のエアーベアリング面側の端面がＧＭＲ膜３５のＭＲハイト零の位置ＭＲ０ の近傍となると共に、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０ を規定するようになる。また、上部トラックポール４３を形成するのと同時にバックギャップを構成する下部橋絡部４４が同じく磁性材料膜１４３で形成される。上述したように、アルミナ絶縁膜１４５の平坦な表面に、上部トラックポール４３を形成するためのマスクとして作用するNiFe膜１４７を形成したので、０．１〜０．３μｍの狭トラックを実現できる。
【００６１】
本発明においては、幅の狭い上部トラックポール４３を形成するＲＩＥを、BCl2 やCl2 などの塩素系ガス或いはCl2 にBCl2 などのホウ素系ガスを混合した混合ガスなどの雰囲気中で、エッチング温度を５０〜３００℃、特に１５０〜３００℃の高温で行うことでRIEの際の再付着物の発生を防ぐことができる。このような条件でＲＩＥを行うことによってFeN、FeCoなどの高飽和磁束密度を有する磁性材料を正確にかつ効率良くエッチングすることができる。
【００６２】
次に、第１の薄膜コイル半部を形成するための銅より成るシード層１５１を５０ｎｍの膜厚に形成し、その上に所定の開口パターンを有するフォトレジストマスクを形成した後、電解メッキを施して銅より成る第１の薄膜コイル半部５１を、ライン幅を０．５μｍとし、ライン幅よりも０．０３〜０．１５μｍだけ大きい間隔（0．53μm〜0．65μm）で、１．５〜２．５ μｍの膜厚で形成し、さらにフォトレジストマスクを除去した後、露出するシード層１５１を除去した様子を図１６Ａおよび１６Ｂに示す。この際、最内周のコイル巻回体の端部５１ａの幅は他のコイル巻回体の幅よりも大きくする。
【００６３】
その後、CoNiFe膜をメッキ法によって、２．０〜２．５μｍの膜厚に形成して、上部トラックポール４３を後に形成する上部ポールと連結するための中間ポール５２およびバックギャップを構成する下部橋絡部４４と連結される上部橋絡部５３を形成する。さらに、全体の上にアルミナ絶縁膜１５２を０．１μｍの膜厚に形成する。このアルミナ絶縁膜１５２は、１〜２ Torrの減圧中において、１００〜４００℃の温度、特に１５０〜２００°Cの温度で、Al(CH3 )3 またはAlCl3 と、H2 O, N2 , N2 OまたはH2 O2 とを交互に断続的に噴射するアトミックレイヤー法で形成された減圧Al2 O3 -CVD膜とするのが特に好適である。磁性材料の特性が加熱によって劣化しないためには、３００°Ｃ以下とするのが良いが、短時間の加熱であれば、４００°Ｃとしても磁性材料の劣化は起こらないので、加熱温度を１００〜４００°Ｃとする。
【００６４】
また、このアルミナ絶縁膜１５２の膜厚によって磁路長が左右されるため、通常は３０ｎｍから２５０ｎｍが適当である。従来の薄膜コイルの製造方法において、順次のコイル巻回体間のスペースを２５０ｎｍ以下にすると、露出したシード膜をイオンミリングで除去する際，再付着のためコイル巻回体間が電気的に短絡される恐れがあるのに対し。本発明ではそのような短絡は発生しない。しかし、アルミナ絶縁膜１５２の膜厚を３０ｎｍよりも薄くすると、Cu-メッキで形成した第１の薄膜コイル半部５１と、後にCu-CVDで形成される第２の薄膜コイル半部をＣＭＰ処理をする際に、これらの薄膜コイル半部の間で銅が移動するスミヤ現象が発生し易いため、コイル巻回体間が互いに電気的に短絡される恐れがある。
【００６５】
次に、図１７Ａ、１７Ｂに示すように、薄膜コイル形成領域を２．５〜３.０μｍの膜厚のフォトレジスト膜１５３で覆い、さらに全体の上にアルミナ絶縁膜１５４を３〜４μｍの膜厚で形成した様子を図１８Ａ、１８Ｂに示す。この際、アルミナ絶縁膜１５４は、上部橋絡部５３と、第１の薄膜コイル半部５１の最内周のコイル巻回体との間にも侵入し、層間絶縁膜を構成するアルミナ絶縁膜１５２よりも膜厚の厚い絶縁膜が形成されることになる。その後、アルミナ絶縁膜１５４の凸部をアルカリスラリまたは中性スラリを用いるＣＭＰで平坦化してフォトレジスト膜１５３を露出させた状態を図１９Ａ、１９Ｂに示す。本例では、このＣＭＰによる研磨量は、中間ポール５２を覆うアルミナ絶縁膜１５２が露出するように制御するが、わずかに隠れるように研磨しても良い。本例においては、このように後に第２の薄膜コイル半部を形成するスペースにアルミナ絶縁膜１５４が侵入しないようにフォトレジスト膜１５３で覆うことが重要であるが、フォトレジスト膜の代わりにＳＧＯ（Spin-On-Glass）膜やポリイミド樹脂膜など、アルミナに比べて容易に除去することができる材料を用いることもできる。
【００６６】
次に、図２０Ａ、２０Ｂに示すように、ケミカルウエットエッチングによってフォトレジスト絶縁膜１５３を除去した後、Cu-CVD膜１５５を１．５〜２．５μｍの膜厚に形成した状態を図２１Ａ、２１Ｂに示す。さらに、Cu-CVD膜１５５をＣＭＰによって平坦化した様子を図２２Ａ、２２Ｂに示す。この際、ＣＭＰの研磨量は第１の薄膜コイル半部５１の頂面に形成されているアルミナ絶縁膜１５２が研磨され、この薄膜コイル半部のコイル巻回体が表面に露出するように制御する。したがって、中間ポール５２および上部橋絡部５３も平坦な表面に露出することになる。このようにCu-CVD膜１５５をＣＭＰによって研磨する際に、第１および第２の薄膜コイル半部５１および５４の表面を同時に研磨するので、アルミナ絶縁膜１５２の膜厚を上述したように３０〜２５０ｎｍと薄くしても、ＣＭＰによってアルミナ絶縁膜が損傷を受けることがなく、第１および第２の薄膜コイル半部間を十分良好に絶縁分離することができる。このようにして第１の薄膜コイル半部５１の順次のコイル巻回体間の空間に第２の薄膜コイル半部５４を形成する。第１および第２の薄膜コイル半部５１および５４の隣接するコイル巻回体の間にはアルミナ絶縁膜１５２が存在するので、コイル巻回体のスペースはこのアルミナ絶縁膜１５２の膜厚に等しくなり、上述したように本例ではアルミナ絶縁膜１５２の膜厚を０．１μmとしたので、コイル巻回体間のスペースは０．１μmときわめて狭いものとなる。
【００６７】
次に、薄膜コイルの上にアルミナ絶縁膜５５を０．２〜０．５μｍの膜厚に形成し、各部のコンタクトホールを形成し、さらに両端が中間ポール５２および上部橋絡部５３と接触するように、FeCoより成る上部ポール５６をメッキ法によって２μｍの膜厚に形成し、さらに全体の上にアルミナより成るオーバーコート膜５７を、２０〜４０μｍの膜厚に形成した様子を図２３Ａ，２３Ｂに示す。本例では、上部ポール５６をFeCo で形成したが、CoNiFeやNiFe(80%:20%)や飽和磁束密度の高い磁性材料であるNiFe(45%:55%)などのメッキ膜で形成しても良い。また、上部ポール５６は、FeN, FeZrNなどのスパッタ膜で形成することもできる。さらに、上部ポール５６を、無機系の絶縁膜とパーマロイなどの磁性材料膜とを複数層、積層したもので形成することもでき、この場合には、高周波数特性をさらに改善できる利点がある。実際の製造工程においては、ウエファをバーに分割し、このバーの側面を研磨してエアーベアリング面を形成し、さらにバーを個々の薄膜磁気ヘッドに分割するが、図２３Ａでは、エアーベアリング面を構成する研磨面を破線Ａ−Ａで示す。バックギャップの橋絡部５３と薄膜コイルの最内周のコイル巻回体の端部との間には、層間絶縁膜１５１よりも膜厚の厚いアルミナ絶縁膜１５４によって絶縁分離されている。
【００６８】
図２４は、上部ポール５６を形成した後の状態を、いくつかの絶縁膜を除去して示す斜視図である。第１の薄膜コイル半部５１と、第２の薄膜コイル半部５４とは、０．１μmのきわめて薄いアルミナ絶縁膜１５２を介して自己整合的に形成されているので、順次のコイル巻回体間のスペースは非常に狭いものとなり、その結果として磁路長を著しく短くすることができる。
【００６９】
さらに、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０ は、上部トラックポール４３とライトギャップ膜４２を介して隣接するアルミナ絶縁膜４１のエアーベアリング面側の端面で正確に規定される。また、上部トラックポール４３は、きわめて幅の狭いポールチップ部４３ａと幅の広いコンタクト部４３ｂとを有し、このコンタクト部が中間ポール５２と広い面積で接触しているので、磁束の飽和が発生することも有効に抑止される。さらに、上部トラックポール４３は、FeNやFeCoなどの２Ｔ以上の高い飽和磁束密度を有する磁性材料で形成しているため、トラックポール全体の高さを低くすることができ、その結果として書込み時に磁束の広がりがなくなり、高い面記録密度を実現することができる。また、上部ポール５６はエアーベアリング面ＡＢＳから後退しているので、これらからの磁束の洩れもなくなりオーバーライト特性やＮＬＳＴ特性を改善することができる。
【００７０】
上述したように、上部ポール５６のエアーベアリング面側の先端位置はエアーベアリング面ＡＢＳ側から後退しているが、この距離は０．５μｍ以上とするのが、上部ポールから洩れる磁束によるサイドライトを防止する上で好適である。さらに、中間ポール５２のエアーベアリング面側の側面もエアーベアリング面ＡＢＳから後退しているので、エアーベアリング面には、上部トラックポール４３の端面だけが露出していることになり、その結果としてきわめて幅の狭いトラックの書き込みが可能となる。
【００７１】
図２５は、第１および第２の薄膜コイル半部５１および５４の接続状態を線図的に示す平面図であり、順次のコイル巻回体間を絶縁分離するアルミナ絶縁膜１５２は太線で示してある。第１のコイルリード１６１は第１の薄膜コイル半部５１の最外周のコイル巻回体に接続されており、第１の薄膜コイル５１の最内周のコイル巻回体の幅の広くなっている端部５１ａは、コンタクト部１６２を介して第１のジャンパ配線１６３の一端に接続されている。この第１のジャンパ配線１６３の他端は、コンタクト部１６４を介して、第２の薄膜コイル半部５４の最外周のコイル巻回体の幅を広くした端部に接続されている。第２の薄膜コイル半部５４の最内周のコイル巻回体の幅の広い端部には、コンタクト部１６５を介して第２のジャンパ配線１６８の一端に接続され、この第２のジャンパ配線の他端は第２のコイルリード１６８に接続されている。このように接続することにより第１および第２の薄膜コイル半部５１および５４のコイル巻回体を右回りに電流が流れることになる。第１および第２のジャンパ配線１６３および１６６は上部ポール５６を形成するときに、上部ポールを構成する磁性材料と同じ材料で形成する。
【００７２】
次に本発明による第２の実施例について説明する。この第２の実施例において第１の実施例と同じ部分には同じ符号をつけて示す。第１の実施例の図１０と同様に、読み取り用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を形成し、さらに分離膜３９の上に下部ポール４０を形成した後、その平坦な表面にライトギャップ膜を構成するアルミナ絶縁膜１４２を０．１μmの膜厚に形成する。さらに、このライトギャップ膜１４２の上に、フォトレジスト膜１７１を、０．３〜０．５μmの膜厚に形成した様子を図２６Ａ，２６Ｂに示す。このフォトレジスト膜１７１は上述した第１の実施例のアルミナ絶縁膜４１と同様の機能を果たすものであり、そのエアーベアリング面側の端面でスロートハイト零の基準位置を規定するものである。このフォトレジスト膜１７１は、W, Ta, Mo, TiN, TaNなどの非磁性金属あるいはアルミナなどの非磁性無機材料で形成することもできる。
【００７３】
次に、図２７Ａ，２７Ｂに示すように、バックギャップ部分の非磁性膜１４２およびフォトレジスト膜１７１を選択的に除去した後、上部トラックポールを構成する飽和磁束密度の高い磁性材料膜１４３をスパッタ法により１．５〜２．５μmの膜厚に形成する。第１の実施例と同様に、この磁性材料膜１４３はFeNまたはFeCoで形成することができる。
【００７４】
次に、図２８Ａ，２８Ｂに示すように、磁性材料膜１４３の表面をＣＭＰによって平坦とした後、アルミナ絶縁膜１７２を１〜２μmの膜厚に形成する。さらに、このアルミナ絶縁膜１７２の上にNiFeより成るシード層１４５を約５０ｎｍの膜厚に形成し、さらにその上に所定のパターンを有するフォトレジストマスク１４６を形成する。さらに、シード層１４５の露出した表面に電解メッキによりハードマスクを構成するNiFe膜１４７を１．５〜２．５μmの膜厚に形成する。その後、フォトレジストマスク１４６を除去した後、NiFe膜１４７をマスクとしてシード層１４５、アルミナ絶縁膜１７２、磁性材料膜１４３、フォトレジスト膜１７１および非磁性材料膜１４２をＲＩＥで選択的に除去する。
【００７５】
その後のプロセスは上述した第１の実施例の図１５〜２２のプロセスと同様であり、最終的に図２９Ａ，２９Ｂに示す構成が得られる。この第２の実施例と上述した第１の実施例の相違点は、第２の実施例では、スロートハイトゼロの基準位置を規定する絶縁膜がフォトレジスト膜１７１で形成されている点と、ライトギャップ膜４２がこのフォトレジスト膜１７１の下側に形成されている点である。第２の実施例のその他の構成は第１の実施例と同様である。
【００７６】
次に、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第３の実施例について説明する。この第３の実施例と、第１および第２の実施例との相違点は、上部トラックポールが第１のトラックポールと第２のトラックポールとの２層で構成されている点である。第１の実施例の図１０に示すように、読み取り用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を形成し、さらに分離膜３９の上に下部ポール４０を形成した後、その平坦な表面に、ライトギャップ膜を構成するアルミナ絶縁膜１４２を０．０８〜０．１μmの膜厚に形成し、そのバックギャップ部分を選択的に除去した後、第１のトラックポールを構成する飽和磁束密度の高い磁性材料膜１８１をスパッタ法により０．５〜０．８μmの膜厚に形成した様子を図３０Ａ，３０Ｂに示す。この磁性材料膜１８１は、第１および第２の実施例の上部トラックポール４３を構成する磁性材料膜１４３と同様にFeNまたはFeCoで形成することができるが、本例では、FeCoで形成する。
【００７７】
次に、図３１Ａ，３１Ｂに示すように、薄膜コイルを形成すべき領域の上にフォトレジスト、金属或いはアルミナより成るマスクを形成した後、BCl2 、Cl2 などの塩素系ガス雰囲気中で、２００℃の高い温度でＲＩＥを行い、磁性材料膜１８１を選択的に除去して帯状にパターニングする。さらに、全体にアルミナ絶縁膜１８２を１．０μmの膜厚に形成した後、ＣＭＰを施して平坦化する。このＣＭＰによる研磨量は、帯状の磁性材料膜１８１の膜厚が０．３〜０．６μmとなるように制御する。また、このアルミナ絶縁膜１８２のエアーベアリング面側の端面によってスロートハイト零の基準位置が規定され、ＭＲハイト零の基準位置もその近傍に位置するように構成する。また、このプロセスにおいて、バックギャップを構成する第１の下部橋絡部４４ａが形成される。
【００７８】
その後、図３２Ａ，３２Ｂに示すように、平坦化された表面に、第１のトラックポールを構成する磁性材料膜１８３を、スパッタ法により０．８〜１．５μmの膜厚に形成する。この磁性材料膜１８３もFeNまたはFeCoで形成することができるが、本例ではNiFeで形成する。さらに、この磁性材料膜１８３の上に、フォトリソグラフィによってアルミナより成るハードマスク１８４を所定のパターンにしたがって形成する。このハードマスク１８４を形成するに際しては、アルミナ絶縁膜を形成した後、NiFe膜を電解メッキによって選択的に形成し、このNiFe膜をマスクとしてアルミナ絶縁膜をエッチングして形成する。
【００７９】
次に、アルミナより成るハードマスク１８４を用い、FeNより成る磁性材料膜１８３をＲＩＥによって選択的に除去して第２のトラックポール８３を形成した状態を図３３Ａ、３３Ｂに示す。また、これと同時に、第１の下部橋絡部４４ａと連結された第２の下部橋絡部４４ｂが形成される。図３６は、ハードマスク１８４および第２トラックポール８３の形状を示す斜視図である。第２トラックポール８３は、０．１〜０．３μｍの巾の狭いポールチップ部８３ａと、後に形成すべき上部ポールと連結される幅の広いコンタクト部８３ｂとを有している。ポールチップ部８３ａは第１トラックポールを構成する帯状の磁性材料膜１８１の上に位置しているが、コンタクト部８３ｂはアルミナ絶縁膜１８２の上に位置している。すなわち、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０ は、ポールチップ部８３ａとコンタクト部８３ｂとの境界に位置している。しかし本発明では必ずしもそのようにする必要はなく、後述する実施例のようにスロートハイト零の基準位置ＴＨ０ を、ポールチップ部８３ａとコンタクト部８３ｂとの境界よりもエアーベアリング面ＡＢＳに近づけることもできる。また、実際の薄膜磁気ヘッドの製造においては、多数の薄膜磁気ヘッド素子をウエファに配列して形成した後、ウエファを、それぞれが複数の薄膜磁気ヘッド素子を配列した複数のバーに切断し、各バーの側面を研磨してエアーベアリング面ＡＢＳを形成し、最後に個々の薄膜磁気ヘッドに切断するようにしている。したがって図３６では第２トラックポール８３のポールチップ部８３ａは長く描かれている。
【００８０】
本実施例においては、このように狭いポールチップ部８３ａを有する第２トラックポール８３を形成するＲＩＥを、Cl2 、Cl2 にBCl2 などのホウ素系ガスを混合した混合ガスあるいはCl2 にO2 ,Ar, N2 などのガスを混合した混合ガスなどの雰囲気中で、エッチング温度を５０〜３００℃、特に２００〜３００℃の高温で行うことでRIEの際の再付着物の発生を防ぐことができる。このような条件で行うＲＩＥを行うことによってFeN、FeCoなどの高飽和磁束密度を有する磁性材料を正確にかつ効率良くエッチングすることができる。また、第２トラックポール８３を構成する磁性材料膜１８３は、第１トラックポールを構成する帯状の磁性材料膜１８１とアルミナ絶縁膜１８２の平坦な表面に平坦に形成されているので、ＲＩＥを行う際に影となるような凹凸がなく、正確なパターニングを行うことができる。上述した条件下でＲＩＥを行う場合には、FeN、FeCoなどの高飽和磁束密度を有する磁性材料に対するエッチングレートはアルミナに対するエッチングレートよりも高いので、図３６に示すように第２トラックポール８３の周辺の磁性材料膜１８１およびアルミナ絶縁膜１８２は未だ残っている。
【００８１】
上述したように第２トラックポール８３を形成した後、ハードマスク１８４をマスクとするＲＩＥを引き続き行い、帯状の磁性材料膜１８１を選択的に除去して第１トラックポール８１を形成する。このように、上部トラックポールをセルフアライメントで形成した第１のトラックポール８１および第２のトラックポール８３の２層構造としたので、サブミクロンオーダのポールチップを正確にかつ安定に形成することができる。また、このＲＩＥの際に、上部トラックポールの下側以外のアルミナ絶縁膜１８２も選択的に除去される。さらにＲＩＥを続けて上部トラックポールの下側以外の非磁性膜１４２を除去してライトギャップ膜４２を形成し、さらにその下側にある下部ポール４０を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成した状態を図３７に示す。ただし、この図３７ではハードマスク１８４を除去した後の状態を示すものである。本例では、ＲＩＥによって下部ポール４０を０．３〜０．４μｍの深さに除去してトリム構造を形成するが、非磁性膜１４２までをＲＩＥで除去し、下部ポール４０をイオンミリングで除去しても良い。本例のように、ＲＩＥを採用してトリム構造を形成することによって下部ポール４０を正確にトリミングすることができ、したがってエアーベアリング面ＡＢＳでの磁束の広がりが少なくなり、隣のトラックへの誤った書き込みがなくなり、サイドライト有効に抑止することができる。
【００８２】
さらに、上述したようにＲＩＥによってトリミングを行う場合には、イオンミリングに比べてトリミング時間を大幅に短縮することができる。下部ポール４０の磁性材料に対するイオンミリングのエッチングレートはほぼ３００Å／ｍｉｎであるのに対し、ＲＩＥのエッチングレートはほぼ２０００Å／ｍｉｎと速いためである。また、第２トラックポール８３のコンタクト部８３ｂは、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０ の位置或いはその近傍から幅が急に広くなっているために従来のイオンミリングでは影ができ、トラックポールの幅が先端に行くにしたがって狭くなってテーパーを持つようになるという欠点が解消され、上部トラックポールの幅がその全長に亘って均一となり、したがってエアーベアリング面ＡＢＳでのトラック幅を正確にかつ安定して規定することができる。
【００８３】
次に、全体の上にアルミナ絶縁膜１８５を１．０〜２．０μmの膜厚に形成した後、ＣＭＰによってハードマスク１８４を除去し、表面を平坦化する。この状態が図３３Ａ、３３Ｂに示されている。このとき、ＣＭＰの研磨量は第２トラックポール８３の膜厚が０．５〜１．０μmとなるように制御する。
【００８４】
次に、図３４に示すように、ＣＭＰによって平坦化された表面に、第１の実施例と同様にして、第１の薄膜コイル５１を形成し、中間ポール５２および上部橋絡部５３を形成する。それ以降のプロセスは、上述した第１の実施例の図１５〜２２のプロセスと同様であり、最終的に図３５Ａ，３５Ｂに示す構成が得られる。この第３の実施例と上述した第１および第２の実施例の相違点は、第３の実施例では、スロートハイトゼロの基準位置を規定する絶縁膜がアルミナ絶縁膜膜１８２で形成されている点と、ライトギャップ膜４２がこのアルミナ絶縁膜１８２および第１トラックポール８１の下側に形成されている点と、上部トラックポールが第１のトラックポール８１と第２のトラックポール８３の２層構造で形成されている点である。第３の実施例のその他の構成は第１および第２の実施例と同様である。
【００８５】
上述した第３の実施例の変形例においては、図３８に示すように、アルミナより成るハードマスク１８４を用いる代わりに、電解メッキによってCoNiFeより成る第２トラックポール１８６を所定のパターンに形成し、この第２トラックポールをマスクとしてＲＩＥを行って、帯状の磁性材料膜１８１、アルミナ絶縁膜１８２および非磁性材料膜１４２をエッチングし、さらに下部ポール４０の表面を部分的にエッチングして、図３９に示すように、第１トラックポール８１、ライトギャップ膜４２およびトリム構造を形成する。
【００８６】
図４０は、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第４の実施例の構成を示す断面図である。本例においても、前例と同様の部分には同じ符号を付けて示した。本例の磁極部分および薄膜コイルの構成は、第３の実施例に示したものと同じであるが、第１の薄膜コイル半部５１と第２の薄膜コイル半部５４とを電気的に接続するジャンパ配線の形成方法が第３の実施例とは相違している。すなわち、第３の実施例では、薄膜コイルを形成した後、上部ポール５６を形成するのと同時にジャンパ配線１６３を形成したが、本例では、第１トラックポール８１を形成するのと同時に、第１のジャンパ配線１９１を形成し、さらに第２トラックポール８３を形成するのと同時に、第１のジャンパ配線１９１の一端と接触するように第２のジャンパ配線１９２ａを形成すると共に第１のジャンパ配線１９１の他端と接触するように第３のジャンパ配線１９２ｂを形成する。薄膜コイルを形成する際に、第２のジャンパ配線１９２ａが第１の薄膜コイル半部５１の最内周のコイル巻回体の幅を広くした端部５１ａで構成されるコンタクト部と接触し、第３のジャンパ配線１９２ａが第２の薄膜コイル半部５４の最外周のコイル巻回体の幅を広くした端部５４ａで構成されるコンタクト部と接触するように構成する。また、第１の薄膜コイル半部５１が第１のジャンパ配線１９１と直接接触しないように、アルミナ絶縁膜１９３を形成する。
【００８７】
図４１は、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第５の実施例の構成を示す断面図である。本例においては、第１の薄膜コイル半部５１と第２の薄膜コイル半部５４とを電気的に接続するジャンパ配線１９４を第２トラックポール８３を形成するのと同時に形成する。すなわち、薄膜コイルを形成する際に、一端が第１の薄膜コイル半部５１の最内周のコイル巻回体の幅を広くした端部５１ａで構成されるコンタクト部と接触し、他端が第２の薄膜コイル半部５４の最外周のコイル巻回体の幅を広くした端部５４ａで構成されるコンタクト部と接触されるジャンパ配線１９４を第２トラックポール８３と同時に形成する。また、第１の薄膜コイル半部５１がこのジャンパ配線１９４と直接接触しないようにアルミナ絶縁膜１９５を形成する。その他の構成は、第４の実施例と同様である。
【００８８】
図４２〜４６は、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第６の実施例の順次の工程を示す断面図である。本例は、上部トラックポールを第１のトラックポールと第２のトラックポールとの２層構造としたものである。上述した第１の実施例と同様にして読み出し用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を形成した後、図４２に示すように、上部シールド膜３８の表面にアルミナ絶縁膜２０１を０．１５〜０．２μmの膜厚に形成する。さらに、このアルミナ絶縁膜２０１の上に、記録用ヘッド素子の下部ポール４０を２．０〜２．５μmの膜厚に形成し、リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）で所定のパターンとした後、全体の上にアルミナ絶縁膜２０２を形成し、化学機械研磨（ＣＭＰ）によって表面を平坦化する。上述した第１の実施例と同様に、下部ポール４０は、NiFe(80%:20%)やNiFe(45%:55%)、FeCo(67% : 33%)あるいはCoNiFe（64％：18％：18％）のメッキ膜で形成したり、FeAlN, FeN, FeCo, FeZrNなどのスパッタ膜で形成できるが、本例ではFeNのスパッタ膜で形成する。さらに、上述したように平坦化した表面に、ライトギャップ膜を構成する非磁性材料膜１４２を０．０８〜０．１０μmの膜厚に形成する。
【００８９】
次に、図４３に示すように、非磁性膜１４２の、バックギャップを構成する部分を選択的に除去した後、第１のトラックポールを構成する飽和磁束密度の高い磁性材料膜１８１をスパッタ法により０．５〜０．８μmの膜厚に形成する。この磁性材料膜１８１は第１のトラックポールを構成するものであり、高飽和磁束密度を有するFeNまたはFeCoで形成するのが好適であるが、本例ではFeNで形成する。
【００９０】
次に、FeNより成る磁性材料膜１８１の上に、所定のパターンのマスクを形成するが、このマスクは、アルミナ、フォトレジスト、金属などで形成することができる。次に、BCl2 、Cl2 などの塩素系ガス雰囲気中にO2 またはN2 を混入させた混合ガスを用い、５０〜３００℃、特に２００℃の高温でＲＩＥを行い、磁性材料膜１８１を帯状に選択的に除去する。この際、下部橋絡部４４ａを形成する。このときのエッチングは非磁性材料膜１４２の表面が露出するまで行う。その後、全体の上にアルミナ絶縁膜１８５をほぼ１μmの膜厚に形成し、さらにＣＭＰによってアルミナ絶縁膜１８５を研磨して帯状の磁性材料膜１８１と同一平面となるように平坦化する。このＣＭＰでは、磁性材料膜１８１の膜厚が０．３〜０．６μｍとなるように研磨量を制御する。このとき、磁性材料膜１８１の内方の端面と接するアルミナ絶縁膜１８５の端面がＧＭＲ膜３５のＭＲハイト零の位置ＭＲ０ の近傍となるようにすると共に、スロートハイト零の基準位置ＴＨ０ を規定するように構成する。さらに、第２のトラックポールを構成する飽和磁束密度の高い磁性材料膜１８３を、スパッタ法によって０．８〜１．５μｍの膜厚で形成する。この磁性材料膜１８３も飽和磁束密度の高い磁性材料であるFeNで形成するが、FeCoで形成することもできる。
【００９１】
次に、第２トラックポールを構成するための飽和磁束密度の高い磁性材料膜１８３の上にアルミナ絶縁膜を０．５〜１．５μｍの膜厚に形成した後、フォトリソグラフィ・プロセスによって、第２トラックポールおよびバックギャップを形成すべき位置にNiFeより成る金属マスク２０３を形成し、この金属マスクを用いてアルミナ絶縁膜をエッチングして所定のパターンのアルミナより成るマスク１８４を形成する。このようにしてアルミナマスク１８４および金属マスク２０４によってハードマスクを形成した後、FeNより成る磁性材料膜１８３をＲＩＥによって選択的に除去して第２トラックポール８３を形成すると共に下部橋絡部４４ａと連結された上部橋絡部４４ｂを形成する。
【００９２】
上述したように第２トラックポール８３を形成した後、アルミナ絶縁膜１８４、金属マスク２０３をハードマスクとして用いるＲＩＥを引き続き行い、磁性材料膜１８１およびアルミナ絶縁膜１８５を選択的に除去して第１トラックポール８１を形成する。このように、上部トラックポールをセルフアライメントで形成した第１および第２のトラックポール８１および８３の２層構造としたので、サブミクロンオーダのポールチップを正確にかつ安定に形成することができる。また、このＲＩＥの際に、トラックポールの下側以外のアルミナ絶縁膜１８３も選択的に除去される。さらにＲＩＥを続けて上部トラックポールの下側以外の非磁性膜１４２を選択的に除去してライトギャップ膜４２を形成し、さらにその下側にある下部ポール４０を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成する。本例では、ＲＩＥによって下部ポール４０を０．３〜０．４μｍの深さに除去してトリム構造を形成するが、ライトギャップ膜４２を構成する非磁性膜１４２までをＲＩＥで除去し、下部ポール４０をイオンミリングで除去しても良い。しかし、本例のように、ＲＩＥを採用してトリム構造を形成することによって下部ポール４０を正確にトリミングすることができ、したがってエアーベアリング面ＡＢＳでの磁束の広がりが少なくなり、隣のトラックへの誤った書き込みがなくなり、サイドライト有効に抑止することができる。さらに、リアクティブ・イオン・エッチングによって、第１のポールの表面を、その厚さの一部分に亘って除去してトリム構造を形成した後、前記第２のトラックポール、第１のトラックポールおよび第１のポールのトリム構造を構成する側面に対してイオンミリングを施してそれらの幅を細らせることもできる。この場合、イオンミリングを、幅を細らせるべき側面に対して４０〜７５°の角度で行うのが好適である。
【００９３】
次に、アルミナ絶縁膜１８４および金属マスク２０３より成るハードマスクを除去した後、図４５に示すように、全体の表面にアルミナ絶縁膜２０４を０．２μmの膜厚に形成する。その後、上述した実施例と同様に、第１の薄膜コイル半部５１をシード層１５１を用いて形成し、さらに露出しているシード層１５１をイオンミリングで選択的に除去した後、アルミナ絶縁膜１５２を形成する。以後のプロセスは、第１の実施例の図１７〜２３に示したプロセスと同様であり、最終的に図４６に示す構造を有する複合型薄膜磁気ヘッドが得られる。なお、図４６に示すアルミナ絶縁膜２０５は、第１の薄膜コイル半部５１を形成した後、第２の薄膜コイル半部５４を形成する以前に、薄膜コイル形成領域をフォトレジスト膜１５３で薄膜コイル形成領域を覆った後に、アルミナ絶縁膜を形成し、ＣＭＰによって処理することによって形成することができる。本例でも、上述した第３の実施例の効果と同じ効果が得られると共に、薄膜コイル５１，５４は、第１のトラックポール８１および第２のトラックポール８３の膜厚の範囲内に形成されているので、中間ポール５２を設けることなく、上部ポール５６を平坦に形成することができ、ヘッド全体の高さを低くすることができる。
【００９４】
図４７〜６０は、本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第７の実施例の順次の工程を示す断面図および平面図である。本例は、薄膜コイルの、下部ポールおよび上部ポールで囲まれる部分の最外周および最内周のコイル巻回体をCu-CVDあるいはCu-メッキで形成し、その幅を他のコイル巻回体の幅よりも広くして抵抗値を下げ、発熱を軽減したものである。さらに本例では、ライトギャップ膜の下側に、下部ポールと接触するように下部トラックポールを設け、２層の上部トラックポールと合わせて３層構造のトラックチップ部を構成したものである。
【００９５】
本例においても、上述した第１の実施例と同様に、読み出し用の磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子を形成した後、図４７に示すように、上部シールド膜３８およびアルミナより成る分離膜３９を形成した後、FeNより成る磁性材料膜４０を1.0から２．０μmの膜厚に形成する。さらにこの磁性材料膜４０の上に、FeNより成る磁性材料膜をスパッタリングにより１．５μmの膜厚に形成し、さらにその上にFeCoより成る磁性材料膜をスパッタリングにより１．０μmの膜厚に形成した後、この上側の磁性材料膜の上にフォトリソグラフィによって金属またはアルミナより成るマスクを形成し、このマスクを使ってその下側の磁性材料膜をエッチングして帯状の磁性材料膜２１２を形成し、さらにエッチングを続けて同じく帯状の磁性材料膜２１３を形成する。このマスクはエッチングされてなくなるので、図示されていない。またその他の形成方法として磁性材料膜４０の上にフォトリソグラフィで選択的に電解メッキ法を使ってCoNiFeより成る磁性材料膜２１３を１．５μｍの膜厚に形成し、さらにその上にCoFeより成る磁性材料膜２１２を１．０μmの膜厚に形成しても良い。後述するように、磁性材料膜２１３は下部トラックポールを構成するものであり、磁性材料膜２１２は磁性材料膜４０と共に下部ポールを構成するものである。また、磁性材料膜２１２を形成するのと同時にバックギャップにおける第１の橋絡部４４ｂが形成され、磁性材料膜２１３を形成するのと同時に第２の橋絡部４４ａが形成される。
【００９６】
次に、表面全体にアルミナより成る絶縁膜２１４を０．２μｍの膜厚に形成した後、Cuより成るシード膜を５０nmの膜厚に形成し、その上に所定の形状のレジストマスクを形成した後、電解メッキにより第１の薄膜コイル半部２１５を２．５〜３．０μmの膜厚に形成し、レジストマスクを除去し、露出したシード層を除去した様子を図４８に示す。ただし、図面では薄膜コイル半部２１５の底部に形成されているシード層には符合を付けていない。このとき、後に配線に対するコンタクト部を構成する最内周のコイル巻回体の端部２１５ａの幅は広くする。また、本実施例においては、薄膜コイルの、下部ポールおよび上部ポールによって囲まれる部分においては、最外周のコイル巻回体および最内周のコイル巻回体を後に形成する第２の薄膜コイル半部で構成し、さらにそれらの幅が他の部分の幅よりも広くなるように間隔を設定する。すなわち、トラックポールを構成する磁性材料膜２１２、２１３の端面と第１の薄膜コイル半部２１５の最外周のコイル巻回体との間のスペースの幅Ｗ１およびバックギャップを構成する橋絡部４４ａ、４４ｂの端面と最内周のコイル巻回体との間のスペースの幅Ｗ２を、順次のコイル巻回体間のスペースの幅Ｗ３よりも広くする。本例では、薄膜コイル半部２１５のコイル巻回体の幅が０．３μmの時、Ｗ１＝Ｗ２＝0.4μm、Ｗ３＝0.3μmとし、最外周および最内周のコイル巻回体の幅をそれ以外のコイル巻回体の幅よりも０．１μmだけ広くするが、本発明においては、この差は０．１〜０．３μmとすることができる。また、薄膜コイルの、下部ポールおよび上部ポールによって囲まれる領域以外のコイル巻回体の幅を広くするために、橋絡部４４ａ、４４ｂの、エアーベアリング面側とは反対側のスペースの幅Ｗ４は、上述した幅Ｗ１，Ｗ２およびＷ３よりも広くする。ただし、図面ではこれらの幅の比率を正確に表すものではなく、大小関係を示すものである。
【００９７】
上述したように、Ｗ１、Ｗ２＞Ｗ３とする理由は以下の通りである。上述したように第１の薄膜コイル半部２１５を形成する際にはレジストマスクを使用するが、その位置がずれる可能性がある。例えば、レジストマスクがエアーベアリング面側にずれると、磁性材料膜２１２、２１３の端面と第１の薄膜コイル半部２１５の最外周のコイル巻回体との間のスペースの幅Ｗ１は狭くなり、レジストマスクがエアーベアリング面とは反対側にずれると、バックギャップを構成する橋絡部４４ａ、４４ｂの端面と第１の薄膜コイル半部２１５の最内周のコイル巻回体との間のスペースの幅Ｗ２が狭くなる。このようにスペースの幅Ｗ１あるいはＷ２がミスアライメント等で狭くなると、後に形成される第２の薄膜コイル半部のコイル巻回体の幅が狭くなり、抵抗値が所定の値よりも高くなってしまう。特に、最外周のコイル巻回体は、その長さが他のコイル巻回体に比べて長いので、その幅Ｗ１が狭くなると抵抗値が非常に高くなり、発熱する恐れがある。このようにエアーベアリング面に近い部分での発熱は、熱膨張によってポールチップが外側に膨らんで記録媒体と接触するポール突出（pole protrusion）の問題が起こる恐れがある。上述したように、Ｗ１、Ｗ２＞Ｗ３とすることによって、第１の薄膜コイル半部２１５を形成する際のレジストマスクの位置のずれがあっても、第１の薄膜コイル半部の最外周および最内周のコイル巻回体の幅が所定の幅よりも狭くなることがなくなり、上述したポール突出の問題を有効に解決することができる。さらに、第１の薄膜コイル半部２１５を形成する際に、その最外周および最内周のコイル巻回体と磁性材料膜２１３および橋絡部４４aとの間の距離が長くなると、フォトリソグラフィの露光時にこれらの磁性材料膜および橋絡部からの反射が少なくくなるので、フォトリソグラフィが容易かつ正確となるという利点もある。
【００９８】
次に、図４９に示すように、表面全体にアルミナ絶縁膜２１６を０．１μmの膜厚に形成した後、薄膜コイル形成領域を覆うようにレジスト膜２１７を選択的に形成する。このアルミナ絶縁膜２１６はＣＶＤによって形成するのが好適である。すなわち、ウエファを収容したＣＶＤチャンバを１〜２Torrの減圧状態に保ち、１００〜４００°Ｃの温度で、Al(CH3 )3 またはAlCl3 と、H2 O, N2 , N2 OあるいはH2 O2 とを交互に断続的に噴射し、ケミカル反応によって堆積形成するアトミックレイヤー法で形成するのが好適である。本例では、１．５Torrに減圧し、温度を２５０°Ｃに保ったチャンバに、水蒸気（H2O）とAl(CH3 )3 を約１秒間に１回の割合で噴射させて減圧アルミナ-CVD絶縁膜２１６を形成する。このような減圧アルミナ-CVD絶縁膜２１６は、良好な絶縁特性を有するとともに優れたステップカバレージを有している利点がある。その後薄膜コイル形成領域を覆うフォトレジスト膜２１７を３〜４μｍの厚みで形成する。
【００９９】
次に、図５０に示すように、全体の上にアルミナ絶縁膜２１８を３〜４μmの膜厚に形成した後、コイル上のアルミナ絶縁膜２１８の凸部をＣＭＰすることでフォトレジスト膜２１７が露出するように研磨した様子を図５１に示す。図５１に示すように、バックギャップを構成する磁性材料より成る橋絡部４４ａ、４４ｂと第１の薄膜コイル半部２１５の最内周のコイル巻回体との間にアルミナ絶縁膜２１８を残してある。また、エアーベアリング面側にもアルミナ絶縁膜２１８が残っている。
【０１００】
さらに、図５２に示すようにフォトレジスト膜２１７をウエットケミカルエッチングによって除去した後、図５３に示すようにCu-CVD膜２１９を１．５〜２．５μmの膜厚に形成する。次に、ＣＭＰを施して図５４に示すように、第１の薄膜コイル半部２１５、磁性材料膜２１４、第２の橋絡部４４ｂ、アルミナ絶縁膜２１８を露出させて平坦な表面とする。このＣＭＰによって、第１の薄膜コイル半部２１５の間にアルミナ-CVD絶縁膜２１６を介して第２の薄膜コイル半部２２０が自己整合的に形成される。本例では、上述したように、Ｗ１、Ｗ２＞Ｗ３としたので、第２の薄膜コイル半部２２０の最外周のコイル巻回体２２０ａおよび最内周のコイル巻回体２２０ｂの幅は、その他のコイル巻回体の幅よりも広くなっている。また、図５４には示していないが、第２の薄膜コイル半部２２０の最内周のコイル巻回体２２０ｂの、コンタクト部を構成する端部の幅を広くしてある。本実施例においては、第２の薄膜コイル半部２２０を上述したようにCu-CVD膜で形成したが、上述した実施例と同様に、第２の薄膜コイル半部を第１の薄膜コイル半部と同じCu-メッキ膜で形成することもできる。
【０１０１】
次に、図５５に示すように、第２橋絡部４４ｂと、第１および第２の薄膜コイル半部２１５および２２０の最内周のコイル巻回体の端部を覆うようにフォトレジストマスク２２１を選択的に形成した後、ライトギャップ膜を構成するアルミナ絶縁膜２２２を０．１μmの膜厚に形成する。
【０１０２】
次に、図５６に示すように、上部トラックポールを構成するために、FeCoまたはFeNより成る磁性材料膜２２３を１．０μmの膜厚に形成し、さらにその上にCoNiFeより成る磁性材料膜２２４を２〜３μｍの膜厚で所定のパターンに形成する。その後、このCoNiFeより成る磁性材料膜２２４をマスクとして、BCl2 、Cl2 などの塩素系ガス雰囲気中で、２００℃の温度でＲＩＥを行い、下側のFeNまたはFeCoより成る磁性材料膜２２３を所望のパターンにエッチングして上部トラックポールを形成する。
【０１０３】
また磁性材料膜２２３，２２４を形成するのと同時に、第１の薄膜コイル半部２１５の最内周のコイル巻回体の端部と第２の薄膜コイル半部２２０の最外周のコイル巻回体の端部とを電気的に接続するための第１のジャンパ配線と、第２の薄膜コイル半部２２０の最内周のコイル巻回体の端部を、外部回路に接続するための接点パッドに接続するための第２のジャンパ配線とを、磁性材料膜２２３，２２４と同じ磁性材料で形成する。すなわち、図５７に示すように、一端が第１の薄膜コイル半部２１５の最内周のコイル巻回体の端部２１５ａに形成されたコンタクト部２１５ｂと接触し、他端が第２の薄膜コイル半部２２０の最外周のコイル巻回体２２０ａの端部２２０ｃに形成されたコンタクト部２２０ｄと接触する第１のジャンパ配線２２６と、一端が第２の薄膜コイル半部２２０の最内周のコイル巻回体２２０ｂの端部に形成されたコンタクト部２２０ｄと接触する第２のジャンパ配線２２７を形成する。これらのジャンパ配線２２６および２２７は、アルミナ絶縁膜２２２の上に形成されることになるが、図５７ではこのアルミナ絶縁膜は省略してある。また、第１の薄膜コイル半部２１５の最外周のコイル巻回体の端部２１５ｃは、これと一体的に形成された第３の配線２１５ｄによって第１の接点パッドまで導かれている。さらに、第２のジャンパ配線２２７の他端は、第１の薄膜コイル半部２１５と同時に形成された第４の配線２２８のコンタクト部２２８ａとアルミナ絶縁膜２２２に形成した開口を経て接触しており、この第４の配線２２８は第２の接点パッド位置まで延在している。
【０１０４】
上述したように、第１および第２の接点パッドは、薄膜コイルの両端にそれぞれ接続されることになるが、第３および第４の接点パッドは、ＧＭＲ素子の電極膜３６に接続されることになる。また、上述したように、第１および第２のジャンパ配線２２６および２２７を、上部ポールを構成する磁性材料膜を形成するのと同時に形成しているので、バックギャップを構成する橋絡部４４ａ，４４ｂと第１および第２の薄膜コイル半部２１５および２２０の最内周のコイル巻回体の端部との間に、層間絶縁膜よりも膜厚の厚いアルミナ絶縁膜２１８を形成することにより、第１および第２のジャンパ配線２２６および２２７が橋絡部４４ａ，４４ｂに接触して電気的に短絡するのを有効に防止することができる。
【０１０５】
その後、薄膜コイル形成領域を覆うようにフォトレジストパターンを形成するか、あるいはトラックポール部に開口を有するフォトレジストパターンを形成した後、イオンミリングでアルミナ絶縁膜２２２をエッチングしてライトギャップ膜２２５を形成し、磁性材料膜２１３を選択的に除去して下部トラックポールを形成し、さらにその下側の磁性材料膜２１２を、その厚さの一部分に亘って選択的に除去してトリム構造を形成した様子を図５８および５９に示す。また、上述したフォトレジストパターンに形成した開口を図５９では仮想線で示してある。最後に、図６０に示すように、全体の上にアルミナより成るオーバーコート膜２３０を形成する。
【０１０６】
本発明は上述した実施例にのみ限定されるものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例えば、上述した実施例では、磁気抵抗型薄膜磁気ヘッド素子と誘導型薄膜磁気ヘッド素子とを積層した複合型薄膜磁気ヘッドとして形成したが、誘導型薄膜磁気ヘッドとして構成することもできる。また、上述した実施例では、第１の薄膜コイル半部を電解メッキで形成し、第２の薄膜コイル半部をCu-CVDで形成したが、第２の薄膜コイル半部も電気メッキで形成することもできる。しかし、Cu-CVDは電解メッキに比べてステップカバレージが良いので、第２の薄膜コイル半部はCu-CVDで形成するのが好適である。さらに、上述した実施例では、第２の薄膜コイル半部を形成するに当たり、Cu-CVD膜を厚く堆積した後、ＣＭＰによって余分なCu-CVDを除去したが、ドライエッチングやイオンビームエッチングで除去したり、ＣＭＰで粗く除去した後、イオンビームエッチングやスパッタエッチングのようなドライエッチングで微調整しながら除去することもできる。また、上述した実施例では、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体と、第２の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体との間をジャンパ配線を介して電気的に接続したが、第２の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体と、第１の薄膜コイル半部の最外周のコイル巻回体との間をジャンパ配線を介して電気的に接続することもできる。
【０１０７】
上述した本発明による薄膜磁気ヘッドの製造方法によれば、薄膜コイルを自己整合的に正確に形成でき、したがって薄膜コイル半部を構成するコイル巻回体間の間隔を従来に比べて著しく短くすることができる。その結果として、磁路長を短くすることができ、磁束立ち上がり特性やＮＬＴＳ特性や重ね書き特性などを改善することができる。すなわち、薄膜コイル半部のコイル巻回体間には膜厚が０．０３〜０．２５μmときわめて薄い絶縁層をアルミナや、酸化シリコンや窒化シリコンなどの微細加工が可能な無機絶縁材料で形成することができるので、コイル巻回体の間隔を、０．０３〜０．２５μmときわめて狭くすることができる。この場合、第２の薄膜コイル半部はステップカバレージの良好なＣＶＤで形成するのが特に好適である。このようにして、一層の薄膜コイルで十分大きな磁束を発生させることができるので、アペックスアングルを小さくすることができ、トラック巾の狭くすることができる。さらに、第１の薄膜コイル半部を形成する際の順次のコイル巻回体間の間隔は大きく取れるので、シード層を除去するためのエッチングを良好に行なうことができ、再付着の恐れもなくなる。
【０１０８】
さらに、ポールチップ部の上部トラックポールを第１および第２のトラックポールの積層構造で形成した実施例や、ポールチップ部を、下部トラックポールと上部トラックポールの積層構造で形成した実施例においては、これらを構成する磁性材料膜は平坦な表面に平坦に形成されているので、エッチングにより正確に所定のパターンに形成できる。しかもこれらのトラックポールはセルフアライメントで形成されているので、０．１〜０．３μmの狭い幅を有するトラックポールを正確にかつ安定して得ることができる。また、これらのトラックポールは、飽和磁束密度が高い磁性材料であるFeNやFeCoで形成しているので、薄膜コイルで発生される磁束が飽和することなく、微細構造として形成されたトラックポールを有効に流れるので、磁束のロスが少なく、高い面記録密度を有する記録媒体が必要とする大きな磁束を有効に発生することができる能率の高い誘導型薄膜磁気ヘッドが得られる。
【０１０９】
さらに、トラックチップ部を積層構造としたトラックポールで形成した実施例において、上部トラックポールの第２のトラックポールを形成する際のＲＩＥに対するマスクとしてCoNiFeのメッキ膜を使用する場合には、このCoNiFeのメッキ膜のエッチングレートは、これをマスクとしてエッチングすべきFeNやFeCoのエッチングレートに比べて１／３〜１／２と遅いので、ＲＩＥのマスクとして最適であり、所望の膜厚のトラックポールを正確に形成することができる。また、CoNiFeのメッキ膜はFeNやFeCo膜に比べて硬度が高いので、CoNiFeのメッキ膜だけでトラックポールを形成しようとすると、膜厚が厚くなり、内部ストレスのために剥れる恐れがあるが、本発明では上部トラックポールは第１および第２のトラックポールの２層構造となっているので、CoNiFeのメッキ膜を上部トラックポール膜として使用する場合でも、CoNiFeのメッキ膜は薄くできるので剥れの恐れはない。
【０１１０】
さらに、CoNiFeのメッキ膜だけで０．１〜０．２μｍの狭い幅を有するトラックポールを形成しようとすると、３元素の組成の制御が難しく、量産ではオーバーライト不良等の多くの問題点があった。しかし、上部トラックポールを第１および第２のトラックポールの２層構造とした本発明の実施例においては、CoNiFeのメッキ膜より成る第２のトラックポールの組成や膜厚が多少変動しても、その下側の第１のトラックポールを正確に形成できるので何ら問題はない。このようにして本発明では、０．１〜０．２μｍの狭い幅を有するトラックチップ部でありながら、磁束の飽和や洩れのない優れた特性を有する誘導型薄膜磁気ヘッドが得られる。
【０１１１】
本発明のトラックチッブ部を構成する上部トラックポールは飽和磁束密度の高い磁性材料で形成することができるので高さ（膜厚）を薄くでき、しかも２層構造となっているので、第２のトラックポールの膜厚を薄くすることができる。したがって第２のトラックポールの形状を規定するフォトレジストのフレームパターンの膜厚を薄くすることができ、その結果フォトリソグラフィのフォーカスをシャープとし、高感度のレジストを使用することができるので、高解像度のフォトリソグラフィが可能となり、微細な構造の上部トラックポールを正確に形成することができる。
【０１１２】
さらに、本発明の実施例では、第１のトラックポールは、幅のきわめて狭いトラックポール部と、幅の広いコンタクト部とが連続した形状となっている。従来のイオンミリングで下部ポールを部分的にエッチングしてトリム構造を形成する場合、このように幅が急激に変化するコーナーでは陰となる部分が生じ正確なエッチングができないが、本発明においてはＲＩＥを用いるのでこのようなコーナー部分においても下部ポールを正確にエッチングすることができ、トリム構造を正確に形成することができる。
【０１１３】
また、従来のイオンミリングで下部ポールを部分的にエッチングしてトリム構造を形成する場合、トラックポールの幅が０．１μｍほど痩せることがある。特に上述したように幅が急激に変化するコーナー部分がある場合には、コーナーに近いほど太く、離れるほど痩せて細くなってしまう。エアーベアリング面を形成する際の研磨量はＧＭＲヘッド素子のＭＲハイトによって決まり、常に同じスロートハイトの位置にエアーベアリング面が形成されるとは限らない。したがって、従来のようにトラックポール幅が先端に向けて細くなっているとエアーベアリング面に露出する部分のトラックポールの幅が一定にならない欠点があった。これに対して本発明では、トラックポールの幅をその全長に亘って均一に形成できるので、エアーベアリング面の位置が変化してもエアーベアリング面におけるトラックポールの幅は常に一定となる。
【０１１４】
さらに、第１および第２の薄膜コイル半部を電気的に接続するためのジャンパ配線を、上部ポールの磁性材料で、上部ポールを形成するのと同時に形成した実施例では、配線形成プロセスが簡単となり、スループットを向上することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来の複合型薄膜磁気ヘッドを製造する工程を示す断面図である。
【図２】図１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３】図２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４】図３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５】図４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図６】図５の工程に続く工程を示す断面図である。
【図７】図６の工程に続く工程を示す断面図である。
【図８】図７の工程に続く工程を示す断面図である。
【図９】従来の複合型薄膜磁気ヘッドの構成を示す断面図および平面図である。
【図１０】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第１の実施例を製造する工程を示す断面図である。
【図１１】図１０の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１２】図１１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１３】図１２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１４】図１３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１５】図１４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１６】図１５の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１７】図１６の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１８】図１７の工程に続く工程を示す断面図である。
【図１９】図１８の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２０】図１９の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２１】図２０の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２２】図２１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２３】図２２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２４】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第１の実施例の磁極部分および薄膜コイルの構成を示す斜視図である。
【図２５】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第１の実施例の薄膜コイルと配線との接続状態を線図的に示す平面図である。
【図２６】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第２の実施例を製造する工程を示す断面図である。
【図２７】図２６の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２８】図２７の工程に続く工程を示す断面図である。
【図２９】図２８の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３０】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第３の実施例を製造する工程を示す断面図である。
【図３１】図３０の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３２】図３１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３３】図３２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３４】図３３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３５】図３４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図３６】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第３の実施例において下部および上部トラックポールを形成するプロセスを示す斜視図である。
【図３７】図３６の工程に続く工程を示す斜視図である。
【図３８】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第３の実施例の変形例において下部および上部トラックポールを形成するプロセスを示す斜視図である。
【図３９】図３８の工程に続く工程を示す斜視図である。
【図４０】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第４の実施例の構成を示す断面図である。
【図４１】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第５の実施例の構成を示す断面図である。
【図４２】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第６の実施例を製造する工程を示す断面図である。
【図４３】図４２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４４】図４３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４５】図４４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４６】図４５の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４７】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第７の実施例を製造する工程を示す断面図である。
【図４８】図４７の工程に続く工程を示す断面図である。
【図４９】図４８の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５０】図４９の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５１】図５０の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５２】図５１の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５３】図５２の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５４】図５３の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５５】図５４の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５６】図５５の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５７】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第７の実施例の第１および第２の薄膜コイル半部と、これらを接続する第１および第２のジャンパ配線の配置を示す平面図である。
【図５８】図５６の工程に続く工程を示す断面図である。
【図５９】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第７の実施例の上部トラックポールおよびそれを形成するためのレジスト開口を示す平面図である。
【図６０】本発明による複合型薄膜磁気ヘッドの第７の実施例のオーバーコート膜を形成した状態を示す断面図である。
【符号の説明】
３１ 基板、 ４０ 下部ポール、 ４２ ライトギャップ膜、 ４３ 上部トラックポール、 ５１ 第１の薄膜コイル半部、５１ａ 第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部、 ５４ 第２の薄膜コイル半部、 ４４、５３ 橋絡部、 ５６ 上部ポール、 １６３，１６６ 配線ジャンパ
Claims (8)
- 磁気記録媒体と対向する磁極部分を有する磁性材料より成る下部ポールと、
この下部ポールの磁極部分の端面とともにエアベアリング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面から離れたバックギャップにおいて磁性材料より成る橋絡部を介して下部ポールと磁気的に連結された磁性材料より成る上部ポールと、
少なくとも前記エアベアリング面において下部ポールの磁極部分と上部ポールの磁極部分との間に介挿された非磁性材料より成るライトギャップ膜と、
前記下部ポールおよび上部ポールの間に、絶縁分離された状態で配設された部分を有する薄膜コイルと、
前記下部ポール、上部ポール、ライトギャップ膜および薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法において、前記薄膜コイルを形成する方法が、
第１の薄膜コイル半部の複数のコイル巻回体を所定の間隔を置いて形成する工程と、
この第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
この層間絶縁膜の上に薄膜コイル形成領域を覆うように第２の絶縁膜を形成した状態で、第３の絶縁膜を選択的に形成し、その後、前記バックギャップを構成する橋絡部と、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部との間に、前記層間絶縁膜よりも前記基板に対し垂直方向に膜厚の厚い厚膜絶縁膜を残して、前記第３および第２の絶縁膜を除去して第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間にスペースを形成する工程と、
露出した層間絶縁膜の上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する工程と、
この導電材料膜の、前記第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体の頂面を覆う部分およびその下側にある前記層間絶縁膜を除去して、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、前記層間絶縁膜によって前記第１の薄膜コイル半部の順次のコイル積層体と絶縁分離されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部を形成する工程と、
これら第１および第２の薄膜コイル半部を覆うように第１の絶縁膜を形成する工程と、
前記第１および第２の薄膜コイル半部の一方の最内周のコイル巻回体と、第１および第２の薄膜コイル半部の他方の最外周のコイル巻回体との間を電気的に接続するジャンパ配線を、前記上部ポールを形成する工程において、その一部分を構成する磁性材料で同時に形成する工程と
を具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法。 - 基板と、この基板によって支持され、エアベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子を具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法において、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子を形成する工程が、
磁性材料より成る下部ポールを基板によって支持されるように形成する工程と、
この下部ポールの表面に非磁性材料より成るライトギャップ膜を形成する工程と、
このライトギャップ膜の表面に磁性材料より成る第１の磁性材料膜を形成する工程と、
この第１の磁性材料膜を、少なくともエアベアリング面を規定する位置からスロートハイト零の基準位置までの距離に等しい幅を残すと共にバックギャップを構成する橋絡部の一部を構成する部分を残して除去する第１のエッチング工程と、
この第１のエッチング工程で除去された部分に、前記スロートハイト零の基準位置において前記第１の磁性材料膜と接触するように第１の非磁性材料膜を形成する工程と、
この第１の非磁性材料膜を研磨して、前記第１の磁性材料膜の表面と同一面となるように平坦化する工程と、
前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜の平坦化された表面に、少なくとも前記エアベアリング面を規定する位置から少なくとも前記第１の非磁性材料膜の端面まで内方に延在するように形成されたトラックチップ部と、これに連続し、トラックチップ部よりも幅の広いコンタクト部とを有する磁性材料より成る上部トラックポールを形成すると共に前記橋絡部の残部を形成する第２の磁性材料膜を形成する工程と、
少なくともこの上部トラックポールをマスクとするリアクティブ・イオン・エッチングを行って、前記第１の磁性材料膜および第１の非磁性材料膜を選択的に除去して下部トラックポールを形成する第２のエッチング工程と、
この第２のエッチングによって除去された部分に第２の非磁性材料膜を形成する工程と、
この第２の非磁性材料膜を研磨して前記上部トラックポールの表面と同一面となるように平坦化する工程と、
この第２の非磁性材料膜の平坦な表面に電気的に絶縁分離された状態で薄膜コイルを形成する工程と、
一端が前記上部トラックポールのコンタクト部と磁気的に連結され、他端がバックギャップにおいて前記橋絡部を介して前記下部ポールと磁気的に連結され、下部ポールと共に前記薄膜コイルの一部分を囲むように磁性材料より成る上部ポールを形成する工程と
を具え、前記薄膜コイルを形成する工程が、
第１の薄膜コイル半部の複数のコイル巻回体を所定の間隔を置いて形成する工程と、
この第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
この層間絶縁膜の上に薄膜コイル形成領域を覆うように第２の絶縁膜を形成した状態で、第３の絶縁膜を選択的に形成し、その後、前記バックギャップを構成する橋絡部と、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部との間に、前記層間絶縁膜よりも前記基板に対し垂直方向に膜厚の厚い厚膜絶縁膜を残して、前記第３および第２の絶縁膜を除去して第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間にスペースを形成する工程と、
露出した層間絶縁膜の上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する工程と、
この導電材料膜の、前記第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体の頂面を覆う部分およびその下側にある前記層間絶縁膜を除去して、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、前記層間絶縁膜によって前記第１の薄膜コイル半部の順次のコイル積層体と絶縁分離されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部を形成する工程と、
これら第１および第２の薄膜コイル半部を覆うように第１の絶縁膜を形成する工程とを具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法。 - 基板と、この基板によって支持され、エアベアリング面を規定するように積層された誘導型薄膜磁気ヘッド素子を具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法において、前記誘導型薄膜磁気ヘッド素子を形成する工程が、
磁性材料より成る下部ポールを基板によって支持されるように形成する工程と、
この下部ポールの上に下部トラックポールおよびバックギャップの橋絡部を形成するための第１の磁性材料膜を形成する工程と、
前記下部ポールの上に、絶縁分離された状態で支持された薄膜コイルを形成する工程と、
前記第１の磁性材料膜および薄膜コイルの表面を平坦な同一面となるように研磨する工程と、
この平坦な表面の上に非磁性材料より成るライトギャップ膜を形成するための非磁性材料膜を平坦に形成する工程と、
この非磁性材料膜の平坦な表面に、上部トラックポールおよび上部ポールを形成するための第２の磁性材料膜を前記橋絡部と接触するように形成する工程と、
この第２の磁性材料膜の、上部トラックポールを形成すべき部分に形成したマスクを用いて前記第２の磁性材料膜を選択的にエッチングして上部トラックポールを形成すると共に前記非磁性材料膜およびその下側の第１の磁性材料膜を選択的に除去してライトギャップ膜および下部トラックポールを形成するエッチング工程と、
全体の上に絶縁材料より成るオーバーコート膜を形成する工程と
を具え、前記薄膜コイルを形成する工程が、
前記第１の磁性材料膜の上に、これから絶縁分離されるように第１の薄膜コイル半部の複数のコイル巻回体を所定の間隔を置いて形成する工程と、
この第１の薄膜コイル半部の全体を覆うように層間絶縁膜を形成する工程と、
この層間絶縁膜の上に薄膜コイル形成領域を覆うように第２の絶縁膜を形成した状態で、第３の絶縁膜を選択的に形成し、その後、前記バックギャップを構成する橋絡部と、第１の薄膜コイル半部の最内周のコイル巻回体の端部との間に、前記層間絶縁膜よりも前記基板に対し垂直方向に膜厚の厚い厚膜絶縁膜を残して、前記第３および第２の絶縁膜を除去して第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体間にスペースを形成する工程と、
露出した層間絶縁膜の上に、その順次のコイル巻回体のスペースを埋めるように導電材料膜を形成する工程と、
この導電材料膜の、前記第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体の頂面を覆う部分およびその下側にある前記層間絶縁膜を除去して、第１の薄膜コイル半部の順次のコイル巻回体の間に、前記層間絶縁膜によって前記第１の薄膜コイル半部の順次のコイル積層体と絶縁分離されたコイル巻回体を有する第２の薄膜コイル半部を形成する工程と
を具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法。 - 請求項１〜３の何れかに記載の方法において、前記層間絶縁膜を、１〜２Torrの減圧中において、１００〜４００℃の温度で、Al(CH3)3またはAlCl3と、H2O,N2,N2OまたはH2O2とを交互に断続的に噴射し、化学反応でアルミナを堆積させるアトミックレイヤー法で形成する薄膜磁気ヘッドを製造する方法。
- 請求項１〜３の何れかに記載の方法において、前記第１の薄膜コイル半部のコイル巻回体を銅の電解メッキで形成し、前記第２の薄膜コイル半部のコイル巻回体をCu-CVDで形成する薄膜磁気ヘッドを製造する方法。
- 請求項１〜３の何れかに記載の方法において、前記第１および第２の薄膜コイル半部のコイル巻回体を、銅の電解メッキで形成する薄膜磁気ヘッドを製造する方法。
- 請求項２または３に記載の方法において、前記第１の磁性材料膜をFeNまたはFeCoで形成し、前記第２の磁性材料膜を、FeNまたはFeCoまたはCoNiFeのメッキにより所定のパターンに形成し、この第２の磁性材料膜をマスクとして前記第１の磁性材料膜をエッチングするリアクティブ・イオン・エッチングを、Cl2、あるいはCl2にBCl2などのホウ素系ガスを混合した混合ガス、あるいはCl2にO2,Ar,N2の少なくとも一つのガスを混合した混合ガス雰囲気中で、５０〜３００℃のエッチング温度で行う薄膜磁気ヘッドを製造する方法。
- 請求項２または３に記載の方法において、前記第１の磁性材料膜をFeNまたはFeCoで形成し、前記第２の磁性材料膜をFeNまたはFeCoのスパッタリングで形成し、この第２の磁性材料膜上に形成したCoNiFeのメッキ膜を用いて上部トラックポールを形成し、さらに前記第１の磁性材料膜をエッチングして下部トラックポールを形成するリアクティブ・イオン・エッチングを、Cl2あるいはCl2にBCl2などのホウ素系ガスを混合した混合ガス、あるいはCl2にO2,Ar,N2の少なくとも一つのガスを混合した混合ガス雰囲気中で、５０〜３００℃のエッチング温度で行う薄膜磁気ヘッドを製造する方法。
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