JPH02257407A - 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法、特に基板
上に下部磁性層下地材、下部磁性層、コイル、磁気ギャ
ップ、上部磁性層などの構成部材を薄膜形成してなる薄
膜磁気ヘッドおよびその製造方法に関するものである。

［従来の技術］ 従来より、各種電子機器において音声および画像などの
情報を記録再生するために、テープレコーダやフロッピ
ーディスクドライブ装置など、磁気記録装置が広く用い
られている。この種の装置では情報の記録再生に磁気ヘ
ッドが使用される。

近年、多用されている薄膜磁気ヘッドは小型軽量である
と共に、薄膜堆積工程およびフォトリソエツチング工程
などで形成されるため大量生産が容易であるという特徴
がある。

従来の薄膜磁気ヘッドの構造を第５図を用いて説明する
。

第５図において符号ｌで示すものは非磁性体材料からな
る基板であり、本薄膜磁気ヘッドの素子部を構成する部
材は基板１上に形成されている。

基板１の上面には下部磁性層２が成膜されている。下部
磁性層２はパーマロイ、センダストなどの磁性体材料か
ら成り、蒸着あるいはスパッタリング法などにより基板
１の表面に膜状に形成される。

下部磁性層２の上面には、絶縁層３を介して、銅あるい
はアルミニウムなどからなるコイル４が形成されている
。

コイル４の上面には絶縁層３を介して磁性体材料からな
る上部磁性層５が成膜されている。上部磁性層５の一端
は下部磁性層２と結合されるが、この結合は前述のコイ
ル４の中心部分に設けられたコンタクトホール９を介し
て行なわれる。また、上部磁性層の他端は非磁性体材料
からなる磁気ギャップ層８を介して下部磁性層２に対向
している。

次にこのような構成の薄膜磁気ヘッドの製造工程につい
て説明する。

ここでは１枚の基板に複数の薄膜磁気ヘッドを同時に形
成し、形成後例々の薄膜磁気ヘッドに切断・分離する製
造工程について説明する。

まず基板１上にパーマロイあるいはセンダストからなる
軟磁性材をメツキ法、蒸着法、スパッタリング法などを
用いて堆積する。

次にフォトリソエツチング法により所定の形状に成形す
ることにより下部磁性層２を形成する。

また、下部磁性層２の上面に酸化ケイ素などで絶縁層３
を成膜する。

その後アルミニウムあるいは銅からなる導電層を堆積し
、フォトリソエツチング法を用いてコイル４を形成する
。

その後、フォトリソエツチング法を用いて磁気コンタク
トホール９および磁気ギャップ８を形成する。その後磁
気コンタクトホール９を介して下部磁性層２と磁気的に
接合するように、また磁気ギャップ６を挟んで下部磁性
層２と対向するように上部磁性層５を形成する。

最後に個々の薄膜磁気ヘッドに切断・分離し、磁気記録
媒体摺動面を研磨し成形する。

近年、磁気記録装置において記録情報量の増大が要求さ
れており、記録密度の高密度化が課題となっている。そ
のため、より高保磁力の記録媒体を用いる、あるいは記
録トラック幅およびトラックピッチを縮小するなどの方
法で記録密度の高密度化が行われている。

記録密度の高密度化を実現するために、より強力な磁界
を発生し、狭トラツクにおいても高記録再生効率を得る
ことができる磁気ヘッドが望まれている。また、転送速
度を上げるために、より小型の素子を高集積化したマル
チトラックの磁気ヘッドも望まれている。

ところで薄膜磁気ヘッドにおいて強力な磁界を発生した
い場合、磁性層をより厚くし磁路長を短くする、磁気コ
ンタクトホールの面積を十分確保するなどの手法が用い
られる。また、再生時においてヘッドから大きな出力を
得るため、加えて記録時において記録電流を減らすため
に、コイルのターン数を増す手法がよく用いられる。

ところが、これらの手法はすべてコイル、すなわち、素
子の占有容積を拡大することが必要であり、ヘッドの高
集積化、あるいはマルチトラック化により転送速度を向
上することが困難になる。

そこで、コイル部を積層構造とし、薄ｉｉ＋ｔ＋ｉｎ気
ヘッドの水平方向の寸法を縮小し、上下方向（厚みの方
向）の寸法を大きくとることによって、素子の高集積化
とコイルの占有容積の確保の両方を実現する方法が考え
られている。

ところが、このコイル部を積層化する構造では、上部磁
性層の乗り越えるべき高低差が増大し、これは上部磁性
層の乗り越え部分（以下、ステップ部とする）と基板と
の角度が増大することにつながる。すると上部磁性層の
ステップカバレージが悪化するという問題点が生じる。

特に、上部磁性層がセンダストなどの結晶性金属磁性体
であり、これをスパッタリング法あるいは蒸着法により
膜形成を行う場合には、ステップ部での結晶成長の乱れ
や、応力の集中がおこりやすい。そのため軟磁気特性が
著しく損なわれ、記録再生効率の低下を招きやすい。

また、積層コイルでは、高集積化を実現する目的で磁気
コンタクトホールを縮小されると斜め方向からの入射成
分が少なくなり、いわゆるシャドウウィング効果の悪影
響が生じやすい。

また、以上のことから、上部磁性層のステップ部におけ
るステップカバレージの悪化の影響は、磁気ギャップ側
のステップ部よりも磁気コンタクトホール側のステップ
部の方が特に問題になる。

また、磁気コンタクトホールが小さくなると、ステップ
部と基板とのなす角度の制御が困難になるため、磁気ギ
ャップ側のステップ部よりさらに悪影響が生じやすい。

このような問題に鑑み、次に示すような従来構造も知ら
れている。

第６図に示す薄膜磁気ヘッドは、下部磁性層の形状を工
夫することにより上部磁性層のステップカバレージを改
善することを目的としたものである。

第６図の構造では、基板１の上面にパーマロイ合金から
なる下部磁性層２をメツキ法により堆積する。その後、
磁気コンタクトホール９に該当する部分の下部磁性層の
膜厚を厚くするために、エレクトロフォーミング法等に
より、磁気コンタクトホール９部分のみに対し、更に厚
くパーマロイ合金を堆積する。他の部分は第５図の薄膜
磁気ヘッドと同様である。

このような薄膜磁気ヘッドでは、上部磁性層５の乗り越
えるべき高低差が軽減され、ステップカバレージが良好
となり記録再生効率が改善される。また、上部磁性層５
の磁気ギャップ８側の膜厚が厚（なることもなく、その
ためいわゆる絞り込み効果により磁界発生効率も改善さ
れる。

また、第７図のように下部磁性層を構成する構造も知ら
れている。

第７図の構造では、基板１上に下部磁性層２を形成した
後、さらに第２の下部磁性層１０を堆積することにより
、コイルスペースを設ける。このコイルスペースに絶縁
層３およびコイル４を埋め込み、磁気ギャップ８を形成
後、上部磁性層５を平坦に形成する。

このように磁性層を全て平坦な下地上に形成することに
より、第１の従来例よりさらにヘッドの記録再生効率を
改善することができる。

［発明が解決しようとする課題］ ところが、第６図の従来例には以下のような問題点があ
る。

ａ）ｌｉｆｉ気コンタクトホール側のステップカバレー
ジは改善されているが、磁気ギャップ側は改善されてい
ない。

ｂ）−数的に使用されているスパッタリング法や蒸着法
等のドライな堆積方法により下部磁性層を形成する場合
は、磁気コンタクトホール部分以外の下部磁性層がエツ
チング処理で削られ、そのため磁気ギャップ面が荒れて
しまう。

Ｃ）下部磁性層の膜厚が厚くなってしまうため、高周波
数域においてうず電流による効率の低下が発生する。

ｄ）下部磁性層としての総膜厚が厚くなり、そのため各
工程の難易度が増すにもかかわらず、下部磁性層の膜厚
の薄い部分の距離が長いため、磁気抵抗軽減の効果は少
ない。

一方、第７図の従来構造には次のような問題がある。

ａ）下部磁性層の膜厚が厚い部分では、高周波数域にお
いてうず電流による効率の低下が発生しやすい。

ｂ）マルチトラックにした場合、隣接トラック間の下部
磁性層の対向面積が増加し、クロストークが増加する。

Ｃ）出力を増加するためにコイルのターン数を増やす場
合、コイルの積層化をおこなうとコイル用窓（インナー
ギャップ）および第２の下部磁性層がより厚くなるため
、上述したａ）　およびｂ）の悪影響がさらに増加する
。

ｄ）一般に金属膜を厚く堆積すると、成長したコラムの
径が大きくなるため表面の粗さが増すので、厚い下部磁
性層上に形成された磁気ギャップ面は粗いものになって
しまう。

ｅ）磁気ギャップ近傍の下部磁性層の膜厚が厚いため、
前述した絞り込み効果が得られず、記録効率や分解能が
悪化する。

本発明の課題は、以上述べた問題点を解決し、磁性層の
特性を劣化させることなく薄膜磁気ヘッドの集積度を高
めることにある。

［課題を解決するための手段］ 以上の課題を解決するために、本発明の装置では、基板
と、前記基板の表面の一部あるいは全部に薄膜形成され
る下部磁性層下地材と、前記基板および下部磁性層下地
材の表面に薄膜形成される下部磁性層と、前記下部磁性
層上に薄膜形成されるコイルと、前記下部磁性層と磁気
的に結合する上部磁性層と、前記各層間に形成される複
数の層間絶縁層からなる薄膜磁気ヘッドにおいて、下部
磁性層下地材の所定部を凸状に形成しこの凸部において
下部磁性層と上部磁性層を磁気的に結合する構成、また
、その製造方法においては、基板と、前記基板の表面の
一部あるいは全部に薄膜形成される下部磁性層下地材と
、前記基板および下部磁性層下地材の表面に薄膜形成さ
れる下部磁性層と、前記下部磁性層上に薄膜形成される
コイルと、前記下部磁性層と磁気的に結合する上部磁性
層と、前記各層間に形成される複数の層間絶縁層からな
る薄膜磁気ヘッドの製造方法において、基板上に金属薄
膜を所定の厚さに堆積する工程と、非磁性絶縁材料を堆
積する工程と、前記非磁性絶縁材料をテーパーエツチン
グして下部磁性層下地材凸部を形成する工程を含む構成
を採用した。

［作用］ 以上の構成によれば、下部磁性層の膜厚を変化させるこ
となく、上部磁性層の乗り越えるべき高低差を小さくす
ることができる。

［実施例］ 以下、図面に示す実施例に基づき、本発明の詳細な説明
する。実施例の図において第５図の従来の薄膜磁気ヘッ
ドと同様の部材には同じ符号を用い、詳細な説明は省略
する。

！」」Ｕ１盟 第１図に本発明を採用した薄膜磁気ヘッドの第１実施例
の断面構造を示す。

基体１上面の磁気コンタクトホール９が配置される位置
には、下部磁性層下地材１１が設けられている。下部磁
性層下地材１１は基板１と同じくＳｉ　０２などの非磁
性体材料で凸状に形成されており、その両側面は基板１
とのなす角度が７０度以下になるよう、テーパー状に整
形しである。

基板１の上面には、下部磁性層２が形成されている。下
部磁性層２は、基板１の上面と共に下部磁性層下地１１
の上部にも連続して形成されるため、下部磁性層下地１
１が位置する部分、すなわち、磁気コンタクトホール９
が位置する部分が凸状になっている。

下部磁性層２の上面には、絶縁層３を介して、コイル４
が形成されている。

コイル４の上面には絶縁層３を介して、上部磁性層５が
成膜される。上部磁性層５の一端は磁気ギャップ８を介
して下部磁性層２に対向してぃる。

上部磁性層５の他端は、磁気コンタクトホール９で前述
した下部磁性層２の凸部と磁気的に結合される。

また、上部磁性層５の上面には、保護板６および補強板
７が取り付けられる。

次にこのような構成の薄膜磁気ヘッドの製造方法につい
て説明する。

まず、基板ｌ上に５ｉ０２などの非磁性材料をスパッタ
リング法などにより堆積する。

次に、この非磁性膜の磁気コンタクトホール９に相当す
る部分以外を、エツチング処理により削除して凸状の下
部磁性層下地１１を形成する。

このとき下部磁性層下地１１の膜厚は、この後形成され
るインナーギャップの厚み（コイル＋絶縁層の厚み）と
等しくなるように形成する。

また、凸状の下部磁性層下地１１の両側面はテーパーエ
ツチングを施し、テーパー状に形成する。テーパーエツ
チングの方法としては、レジストのベーキングによりレ
ジスト形状を滑らかに整形し、この滑らかな形状をイオ
ンエツチングにより下部磁性層下地１１の凸部の形状に
転写することが考えられる。

次に基板１ｉ５よび下部磁性層下地１１上に、センタス
トなどの金属磁性膜を成膜し下部磁性層２とする。

以後の製造工程は従来の製造方法と同様である。

上記の薄膜磁気ヘッドでは、磁気コンタクトホール９が
ほぼ平坦に形成されるだけでなく、上部磁性層５が下部
磁性層２の凸部を覆うように形成されている。

したがって、上部磁性層５は、特にその特性に大きく影
響するコンタクトホール側において段差を乗り越える必
要がなく、従来の上部磁性層を磁気コンタクトホールに
埋め込む方法と比べて、ステップカバレージの問題が発
生しにくいという効果がある。

また、同じ理由で、狭トラツクピッチヘッドの高集積化
のために、面内方向寸法に対する膜厚方向の寸法、いわ
ゆるアスペクト比を高めていった場合でも、前述したシ
ャドウウィングの悪影響が少ない、さらに、アスペクト
比の大きな場合についても金属磁性材を厚く堆積する必
要がないため、応力の発生を抑制できると共に、うず電
流による高周波数域における透磁率の減少を防ぐという
効果がある。

さらに、下部磁性層の膜厚が増加しないので、隣接トラ
ック間のクロストークの増加も抑制される。また、磁気
ギャップ部における下部磁性層の膜厚も増加しないので
発生磁界を急峻にでき、さらに磁気ギャップ面の荒れを
抑えることもできるという効果がある。

１１災血１ 第２図（Ａ）、（Ｂ）に本発明の第２実施例を示す。

第２図（Ａ）のヘッドでは、凸状の下部磁性層下地材１
１を磁気コンタクトホール９の部分だけではなく、磁気
ギャップ８の部分にも設けている。他の部分および製造
方法は第１実施例と同様である。

このような構成によれば、上部磁性層５がほぼ平坦に形
成されるため、第１実施例の薄膜磁気ヘッドよりさらに
ステップカバレージが改善される。

一方、コイルの積層化による高集積化を図る場合には、
インナーギャップの厚みが大きくなり、インナーギャッ
プの長さが小さくなる。これにより下部磁性層２が、２
つの凸状の下部磁性層下地材１１の間に挟まれる形にな
るため、下部磁性層２のステップカバレージが悪化し易
い。

そこで、第２図（Ｂ）に示す実施例のように。

下部磁性層下地材１１の膜厚をインナーギャップの厚さ
の１／２以下にする方法も考えられる。このような構成
の薄膜磁気ヘッドでは、下部磁性層２のステップカバレ
ージが良好となるばかりではなく、磁気ギャップ面の荒
れも改善でき、さらに磁気ギャップの深さ位置の制御も
容易となる。

１１叉１１ 第３図に本発明の第３実施例を示す。

第３図の薄膜磁気ヘッドでは、第１図の薄膜磁気ヘッド
の下部磁性層下地材１１を後方（図の右方向）に延長し
ている。

このような構成の薄膜磁気ヘッドでも第１図の薄膜磁気
ヘッドと同様な効果を期待できる。

１土叉１３ 第４図に本発明の第４実施例を示す。

第４図の構造では、基板ｌの上表面に、クロムなどの金
属膜１２を所定の厚み、たとえば３００〜２０００オン
グストロ一ム程度の厚みに堆積した後、下部磁性層下地
材１２、下部磁性層２・・・の順に成膜を行なう、他の
部分の構成および製造方法は第１図の薄膜磁気ヘッドと
同様である。

このような構成によれば、第１図の薄膜磁気ヘッドの効
果に加え、下部磁性層下地材１１を堆積しその後エツチ
ング処理で凸状に形成する際に、金属薄膜をストッパー
として機能させ、下地除去部の面荒れを防止できる。

本例では金属薄膜としてクロムを用いたが、エツチング
時に下部磁性層下地材と選択性があり、基板との付着力
が大きいものであれば、チタン右よびモリブデンなどを
使用してもよい。

また、第４図の構造において、下部磁性層下地材１１を
形成した後、さらにクロムなどの金属薄膜を基板面およ
び凸状の下部磁性層下地材１１の表面に堆積してもよい
。

一般に、ガラスなどの非磁性体材料からなる基ζｒノ 板と金属磁性膜の熱膨張係数が異なるために、基板に反
りが生じてしまう。

これを防ぐために下部磁性層スパッタリング時に直流バ
イアスを印加して反りの原因である応力を抑制する方法
が知られている。

ところがこのとき、下部磁性層下地材が絶縁体で形成さ
れていると、下部磁性層成長初期に凸状部分のみに直流
バイアスが印加されなかったり、電界の不均一が生じた
りして磁気特性の劣化につながってしまうが。

しかし、下部磁性層下地材１１を形成した後。

さらにクロムなどの金属薄膜な基板面および凸状の下部
磁性層下地材１１の表面に成膜しておくことにより、下
部磁性層下地材の上面にも金属薄膜が成膜されているた
め、直流バイアスを印加しても電界の不均一が発生せず
応力制御を均一に行なうことができ、下部磁性層の磁気
特性を劣化することなく下部磁性層下地材を形成するこ
とができる。

［発明の効果］ 以上から明らかなように本発明によれば、本発明の装置
では、非磁性体材料からなる基板と、前記基板の表面の
一部あるいは全部に薄膜形成される下部磁性層下地材と
、前記基板および下部磁性層下地材の表面に薄膜形成さ
れる下部磁性層と、前記下部磁性層上に薄膜形成される
コイルと、前記下部磁性層と磁気的に結合する上部磁性
層と、前記各層間に形成される複数の層間絶縁層からな
る薄膜磁気ヘッドにおいて、下部磁性層下地材の所定部
を凸状に形成しこの凸部において下部磁性層と上部磁性
層を磁気的に結合する構成を、また、その製造方法にお
いては、非磁性体材料からなる基板と、前記基板の表面
の一部あるいは全部に薄膜形成される下部磁性層下地材
と、前記基板および下部磁性層下地材の表面に薄膜形成
される下部磁性層と、前記下部磁性層上に薄膜形成され
るコイルと、前記下部磁性層と磁気的に結合する上部磁
性層と、前記各層間に形成される複数の層間絶縁層から
なる薄膜磁気ヘッドの製造方法において、基板上に金属
薄膜を所定の厚さに堆積する工程と、非磁性絶縁材料を
堆積する工程と、前記非磁性絶縁材料をテーパーエツチ
ングして下部磁性層下地材凸部を形成する工程を含む構
成を採用しているので、下部磁性層の膜厚を変化させる
ことなく上部磁性層の乗り越えるべき高低差を小さくす
ることができる。そのため上部磁性層のステップカバレ
ージが良好となり、記録再生効率を向上できる。また、
下部磁性層の膜厚が増加しないため、狭トラツクピッチ
のマルチトラック薄膜磁気ヘッドを構成しても、隣接ト
ラックの間とのクロストークが発生しにくいなどの優れ
た効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を採用した第１実施例の薄膜磁気ヘッド
の断面図、第２図（Ａ）、（Ｂ）は本発明を採用した第
２実施例の薄膜磁気ヘッドの断面図、第３図は本発明を
採用した第３実施例の薄膜磁気ヘッドの断面図、第４図
は本発明を採用した第４実施例の薄膜磁気ヘッドの断面
図、第５図は従来の一般的な薄膜磁気ヘッドの断面図、
第６図および第７図は第５図の薄膜磁気ヘッドを改善し
た従来の薄膜磁気ヘッドの断面図である。 １−・基板　　　　　２・−・下部磁性層３−・・絶縁
層　　　　４・−・コイル５−上部磁性層　　６−・・
保護板 ７・・・補強材　　　　８・・・磁気ギャップ９−磁気
コンタクトホール １１−・・下部磁性層下地材

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）基板と、前記基板の表面の一部あるいは全部に薄膜
   形成される下部磁性層下地材と、前記基板および下部磁
   性層下地材の表面に薄膜形成される下部磁性層と、前記
   下部磁性層上に薄膜形成されるコイルと、前記下部磁性
   層と磁気的に結合する上部磁性層と、前記各層間に形成
   される複数の層間絶縁層からなる薄膜磁気ヘッドにおい
   て、下部磁性層下地材の所定部を凸状に形成しこの凸部
   において下部磁性層と上部磁性層を磁気的に結合したこ
   とを特徴とする薄膜磁気ヘッド。 ２）前記薄膜磁気ヘッドにおいて、下部磁性層下地材の
   凸部の側面をテーパー状に形成しこの凸部側面と基板の
   なす角度を２０度以上７０度以下に形成したことを特徴
   とする請求項第１項に記載の薄膜磁気ヘッド。 ３）前記薄膜磁気ヘッドにおいて、下部磁性層下地材の
   凸部の少なくとも表面を金属膜から構成したことを特徴
   とする請求項第１項または第２項に記載の薄膜磁気ヘッ
   ド。 ４）基板と、前記基板の表面の一部あるいは全部に薄膜
   形成される下部磁性層下地材と、前記基板および下部磁
   性層下地材の表面に薄膜形成される下部磁性層と、前記
   下部磁性層上に薄膜形成されるコイルと、前記下部磁性
   層と磁気的に結合する上部磁性層と、前記各層間に形成
   される複数の層間絶縁層からなる薄膜磁気ヘッドの製造
   方法において、基板上に金属薄膜を所定の厚さに堆積す
   る工程と、非磁性絶縁材料を堆積する工程と、前記非磁
   性絶縁材料をテーパーエッチングして下部磁性層下地材
   凸部を形成する工程を含むことを特徴とする薄膜磁気ヘ
   ッドの製造方法。 ５）前記薄膜磁気ヘッドの製造方法において、下部磁性
   層を形成する前に、基板上に金属薄膜を所定の厚さに堆
   積する工程に続き金属薄膜に直流バイアス電圧を印加し
   つつスパッタリング法により金属磁性膜を堆積する工程
   を有することを特徴とする請求項第４項に記載の薄膜磁
   気ヘッドの製造方法。