JPH025211A

JPH025211A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH025211A
Application number: JP15613788A
Authority: JP
Inventors: Hideki Yamazaki; 秀樹山崎; Shinji Narushige; 成重　真治; Takao Imagawa; 尊雄今川; Masaaki Sano; 雅章佐野; Katsuya Mitsuoka; 光岡　勝也; Koichi Nishioka; 浩一西岡; Tetsuo Kobayashi; 哲夫小林; Toshihiro Yoshida; 吉田　敏博
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1990-01-10
Anticipated expiration: 2013-06-04
Also published as: JP2761488B2

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〕本発明は、高密度磁気記録に適する薄膜磁気ヘッドに係
り、特に再生特性に優れた薄膜磁気ヘッドに関する。

〔従来の技術〕

薄膜磁気ヘッドは、一般にセラミック系の非磁性基板上
に薄膜技術を応用して絶縁層、下部磁性膜、非磁性のギ
ャップ層、眉間絶縁膜、導体コイル、層間絶縁膜、上部
磁性膜を順次堆積し、最後に非磁性の保護膜を形成して
構成されている７通常は記録媒体に対する記録と再生を
同一薄膜磁気ヘッドで行なっている。

この薄膜磁気ヘッドの作動原理は、記録媒体に書き込む
ときは導体コイルに信号の電流を流すと薄膜磁気ヘッド
の先端に露出している磁性膜の磁気ギャップに強い磁界
が発生し、先端露出部に近接して移動する記録媒体を磁
化させる。また、記録媒体の記録を読出すときは磁化し
た記録媒体が磁気ギャップ近傍を移動すると、両磁性膜
で構成される磁気コアに磁束の変化をもたらし、これが
導体コイルの両端に電圧を発生させる。

このような記録媒体への書き込み、読出しを高速にする
程高記録密度化が促進されるが、そのためには磁性膜は
、磁気特性としては低保磁力、低異方性磁界でかつ高い
飽和磁束密度を有するとともに磁歪定数が低い材料であ
ることが要求される。

保磁力が小さい程磁気ヒステリシスループが狭くなり、
異方性磁界が低い程磁化が速く、かつ容易にできること
となり、更に飽和磁束密度が高い程記録に寄与する磁気
ヘッドの磁界が強く、かつ急峻となり高分解能の記録が
できる。モして磁歪定数が低い程磁性膜成膜時の基板と
の熱膨張率差に基づく残留応力または機械加工による外
部応力に対応して、透磁率、保磁力等の磁気特性が変動
するのが少くなり記録の読出し、書込み特性が安定化す
る。

上記の磁気特性を有する磁性膜としては、従来は主とし
てめっき法、蒸着法あるいはスパッタリング法等の薄膜
化技術によって堆積されたパーマロイ、Ｆｅ−Ａｌ−８
ｉ、及びＣｏ−Ｎｉ−Ｆｅ合金等の薄膜が用いられてい
る。これらの薄膜を用いて作製される薄膜磁気ヘッドの
再生特性の向上を計るため、従来、磁歪定数を小さくす
ること。

及び保磁力を低下させる試みがなされており、この内、
磁歪定数の制御に関しては、アイ・イー・イー・トラン
ザクションオンマグネティックス・エム・ニー・ジー２
２．　（１９８６年）第６２６頁から６２９頁（ＩＥＥ
Ｅ、Ｔｒａｎｓ、Ｍａｇｎｅｔｉｃｓ、ＭＡＧ−２２，
６２６（１９８６））に、磁歪定数と磁性膜組成の間に
相関性のあることが示されており、磁性膜の組成を管理
することによって、磁歪定数を制御することが可能であ
る。

磁性膜の保磁力に関しては、膜の保磁力が大きいと膜の
透磁率が低下し、その結果として、薄膜磁気ヘッドの再
生特性が劣化する。

この磁性膜の保磁力を決める要因として、非金属介在物
等による応力の微少変動、微視的な異方性の分散がある
。応力の微少変動は、膜面全体に渡り分布していると考
えられ、磁気測定によりそれらは検知できる。一方、微
視的な異方性の分散としては、結晶磁気異方性による結
晶粒の分散や、磁性膜が柱状晶となった場合の垂直磁気
異方性による分散が考えられる。磁性膜が柱状構造とな
った場合、その柱状晶の長さと粒径との比、すなわちア
スペクト比が大きくなる。従って、柱状晶が細長くなる
に従い、膜面垂直方向に磁化が向きやすくなり、膜がし
ま状磁区となり、保磁力が大きくなるゆ〔発明が解決しようとする課題〕上記従来技術では、膜構造に関する着目点は、膜表面か
らの結晶粒径のみに限定されており、膜断面の柱状晶の
成長方向については考慮されていないため、特に上部磁
性膜の傾斜部の透磁率との関係ｌよ明らかにされていな
かった。即ち、傾斜部の結晶構造が斜面法線に対して大
きく傾いていたものでは、柱状晶が細長くなってアスペ
クト比が大きくなり、形状効果により垂直異方性の寄与
が面内−軸異方性の寄与に対して相対的に大きくなるた
め、透磁率が低下する。従って、薄膜磁気ヘッドの再生
出力の低下につながっていた６本発明の目的は、前記の
従来技術の欠点を解決するとともに、上部磁性膜の傾斜
部の結晶粒の成長方向を制御することにより、磁性膜の
透磁率を低下させることなく、再生出力の低下を防ぐこ
との出来る薄膜磁気ヘッドを提供することにある６〔課
題を解決するための手段〕上記目的を達成するために、本発明の薄膜磁気・＼ラド
においては、非磁性材からなる基板上に形成された絶縁
層の上に９層間絶縁膜を介在して積層された下部磁性膜
及び上部磁性膜からなる一対の磁性膜と、該磁性膜の一
端でギャップ材を介在して形成された磁気ギャップと、
他端で形成された結合部と、該結合部を巻回する導体コ
イルとを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記−上部磁
性膜の傾斜部の結晶粒成長方向が、前記傾斜部のほぼ法
線方向とするものである。

そして、前記結晶粒成長方向が、前記傾斜部の法線方向
より±１０°以内の方向とするのが効果的である。

また、前記磁性膜が重量％で、Ｎｉ；８０〜８３％、Ｆ
ｅ；残のＮｉ−Ｆｅ合金、Ａ１：３〜８％、Ｓｉ：５〜
ｌ１％、Ｆｅ：残のＦ　ｅ　−Ａ　］、　−Ｓｉ合金、
Ｃｏ：１０〜９０％、Ｆｅ：３〜１５％、Ｎｉ：残のＣ
ｏ−Ｆｅ−Ｎｉ合金、Ｃｏ：２５〜６０％、Ｎｉ：１４
〜５０％、Ｆｅ：ＩＱ〜２４％、Ｐｄ：５〜３０％のＣ
ｏ−Ｎｉ−ＦＣ−Ｐｄ合金のうちいずれか一種でよい。

さらに、前記磁性膜が、到達真空度１０−’Ｔｏｒｒ以
下、電以下親電極間距離ｖ＋＋以上の条件で、スパッタ
リングを行って形成されたものでよい。

そして、前記上部磁性膜が、第１上部磁性膜と、その上
に保護層を介在して形成された第２上部磁性膜とからな
るものであってもよい。

〔作用〕

上記のように構成さ九た薄膜磁気ヘッドの上部磁性膜の
傾斜部の結晶粒成長方向が、傾斜面のほぼ法線方向にす
ることにより、柱状晶のアスペクト比が小さくなって膜
厚方向に磁化が向きにくくなり、従って、垂直磁気異方
性による分散が少なくなって保磁力が減少し、透磁率の
低下が防止できる。

そして、その傾斜部の結晶粒成長方向を、傾斜部の方線
方向より±１０″以内の方向とすることにより、柱状晶
のアスペクト比がより小さくなって透磁率の低下がより
効率的に防止できる。

また、その磁性膜を、請求項３に記載の合金の薄膜とす
ることにより良好な磁気特性が得られるので、傾斜部の
透磁率の改善がはかれる。

そｉぞれの合金を構成する各成分の組成より少なすぎて
も、また多すぎても良好な磁気特性が得ら九ない。

そして、スパッタリングを行う際、基板表面に不純物で
あるＨ２Ｃや０２が吸着していると、ターゲットからス
パッタされた原子が基板表面に達し。

核発生・結晶成長する際の核発生点シこなりやすい。

スパッタ前の到達真空度が１０−”Ｔｏｒｒ以下と良好
なｊ、、１１合、基板表面に吸着しているＨ２Ｃや０２
などの不純物が少なく、核発生点も少ない。そこで。

スパッタされて基板表面に達した原子は、傾斜部表面を
比較的自由に動き回ることができる。そこで核発生点に
は、下地表面を伝って周囲から均一に原子が供給され、
下地に対して垂直に結晶が成長し始める。以後の成長は
この方向にならうため。

結晶は傾斜面法線方向に成長する。そこで、スパッタリ
ング前到達真空度が１０−”Ｔｏｒｒより良くない場合
、基板に吸着しているＨ、○や０２の量も多く、核発生
点が多く存在する。そして、スパッタされて下地表面に
達した匝子は、核発生点が多く存在するために、下地表
面をあまり移動できずに。

その核発生点にトラップされ、ただちに、核発生・成長
が始まる。核発生点に対し、周囲から均一に原子が供給
されず、結晶成長の方向がスパッタされた原子の飛来し
てくる方向に偏ったものになり、結晶は、基板に垂直な
方向に成長し易くなり、その結果、柱状晶のアスペクト
比が小さくなり、透磁率を低下させる。

また、電極ｒＪｌ距烈が８０ＩＩＩ！＋以上では、大き
くなるに従い、ターゲットと基板の間の電位差は大きく
なり、ターゲットからたたき出された原子のもつエネル
ギーは大きくなる。従っ“乙基板に達した原子のもつエ
ネルギーも大きく、基板上を動き回る能力も大きい。そ
のため、下地−Ｊ二で結晶が成長する際、核発生点には
１周囲から均一に原子が供給され、下地に対して垂直に
結晶成長し始める。

その結果、結晶は傾斜面法線方向に成長する。電横間距
雑が８０ｍｍより小さいと、上記の電位差が大きくなら
ないため、上記と反対に結晶を傾斜面法線方向に成長さ
せにくくなる。

そして、上部磁性膜を、第１上部磁性膜とその上に保護
層を介在させて形成させた第２上部磁性膜とで構成する
ことにより、第２上部磁性膜の傾斜部も第１磁性膜同様
にその結晶粒が傾斜面のほぼ法線方向に成長したものと
なっており、第２上部磁性膜にも磁束が流れるので、こ
の上部磁性膜もより高い透磁率となる。

〔実施例〕

実施例について図面を参照して説明する。第１図に示す
薄膜磁気ヘッドは、非磁性のセラミックスの基板１上に
Ａ１□Ｏ１の絶縁層２をスパッタリングにより形成し、
その上にパーマロイの下部磁性膜３を下記の条件でスパ
ッタリングにより形成した。

（ａ）到達真空度：　６　Ｘ　１０−’Ｔｏｒｒ（ｂ）
　１！極間距１１：１１０ｎｎ（ｃ）投入電カニ２ｋｗ（ｄ）基板温度：２７０℃ （ｅ）Ａｒガス圧：　２Ｘ１０″″’Ｔｏｒｒ下部磁性
膜３をイオンミリングにより、磁気コア形状にパターニ
ングを行った後、磁気ギャップ層４をスパッタリング法
により形成した。有機系の眉間絶縁膜５中に導体コイル
６を同様の方法で形成した後、第１上部磁性膜７１及び
第２上部磁性膜７２を上記条件によりスパッタリング法
により形成した。第１上部磁性膜７１と第２上部磁性膜
７２の間に保７１層としてＡ１□○１Ｍを設けである。

これは、第２上部磁性膜７２のイオンミリング時に第１
上部磁性膜７１を傷つけないためである。この上部磁性
膜７に対するスパッタリング条件は、第１及び第２上部
磁性膜に適用し、さらに、下部磁性膜３と下部磁性膜７
との結合部にも適用した。

このようにして製作した薄膜磁気ヘッドの再生出力は、
第１表に示すとおりである。

第　　１　　表但し、従来の薄膜磁気ヘッドの作製条件は次のとおりで
ある。

（ａ）到達真空度：　６　Ｘ　１０−”Ｔｏｒｒ（ｂ）
電極間距離ニア０ｒｍ（ｃ）投入電カニ２ｋｗ（ｄ）基板温度：２７０℃ （ｅ）Ａｒガス圧：　２Ｘ１０″″’Ｔｏｒｒこの表に
示す様に、本発明によるヘッドの方が高い再生出力が得
られた。本実施例の作製条件によるヘッド断面を走査型
電子顕微鏡（ＳＥＭ）によりｗｔ察した結果、上部磁性
膜の傾斜部７Ａの結晶粒は、傾斜面の法線方向に成長し
ていた。この法線方向に成長した結晶粒は、第１図に示
す傾斜部７１Ａ、７２Ａのみでなく、下部及び上部磁性
膜の結合部の傾斜部でも認められた。

以上のことから、上部磁性膜の傾斜部の領域が、再生出
力に影響していると考えられるので、傾斜部のＩ　Ｍ　
Ｈｚでの透磁率を測定した。その結果を第２表に示す。

第　　２　　表この表に示す様に、本発明によるヘッドの傾斜部の透磁
率の方が、従来のものより３倍程度大きかった。この様
に、膜成長形態の違いにより、傾斜部の透磁率に差が生
じることを確認した。

また、磁性薄膜の結晶の成長方向と、透磁率との関係を
調べたところ、第２図に示す様な結果が得られた。この
図において、縦軸は、規格化された透磁率、横軸は、結
晶の成長方向の傾斜面法線方向からのずれ角０（°）を
表わしている。この図から判かる様に、透磁率は、θが
１０″′以内ではほぼ一定であるが、１０’　を越える
と大きく低下していた。

上記の結果は磁性膜の材料としてパーマロイ（Ｎ　ｉ　
：　８０〜８３％、Ｆｅ；残、のＮｉ−Ｆｅ合金）を用
いた場合のものであるが、この外にセンダスト（Ａｌ：
３〜８％、Ｓｉ：５〜１１％、Ｆｅ：残、のＦｅ−Ａｌ
−Ｓｉ合金）、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ合金（Ｃｏ：１０〜９
０％、Ｆｅ：３〜１５％、Ｎｉ：残）　、Ｃｏ−Ｎｉ−
Ｆｅ−Ｐｄ合金（Ｃｏ：２５〜６０％、Ｎｉ：１４〜５
０％、Ｆｅ：１０〜２４％、Ｐｄ：５〜３０％）の合金
薄膜とした場合も同様な結果が得られた。

〔発明の効果〕

本発明は、以上説明したように構成されているので、以
下に記載されるような効果を奏する。

薄膜磁気ヘッドの上部磁性膜の傾斜部の結晶粒成長方向
が、傾斜面のほぼ法線方向になることにより、その傾斜
部の透磁率を高くすることが出来るので、高い再生出力
の薄膜磁気ヘッドが得られる。

そして、傾斜部の結晶粒成長方向が、傾斜面の法線方向
より±１０°以内の方向とすることにより、その傾斜部
の透磁率が増大するので、薄膜磁気ヘッドの再生出力が
より有効に向上する。

また、磁性膜を請求項３に記載の合金の薄膜とすること
により、傾斜部の透磁率の改善がはかれるので、傾斜部
の透磁率の低下を有効に防止できる。

そして、磁性膜が、到達真空度１０″″’　Ｔｏｒｒ以
下、電極間距離を８０１１Ｉ１１以上の条件でスパッタ
リングを行って形成されたことにより、磁性膜の結晶は
傾斜面の法線方向に成長したものとなるので、再生出力
の良好な薄膜磁気ヘッドとなる。

また、上部磁性膜を、保護層を介在させて第１上部磁性
膜と第２上部磁性膜とで構成することにより、第２上部
磁性膜の傾斜部の透磁率が改善されるので、薄膜磁気ヘ
ッドの再生出力が向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明により形成された薄膜磁気ヘッドの構造
を示す断面図、第２図は磁性薄膜の結晶粒成長方向と透
磁率との関係を示すグラフ、第３図は従来法により形成
された薄膜磁気ヘッドの構造を示す断面図である。１・・・基板、２・・・絶縁Ｗ、３・・・下部磁性膜。４・・・ｍ気ギャップ層、５・・・層間絶縁膜。６・・・導体コイル、７・・・上部磁性膜、７１・・・
第１土部磁性膜、７２・・・第２上部磁性膜、７Ａ、７
１Ａ、７２Ａ・・・傾斜部、８・・・保護層、１ｏ・・
・薄膜磁気ヘッド。第　１　図

Claims

【特許請求の範囲】１、非磁性材からなる基板上に形成された絶縁層の上に
、層間絶縁膜を介在して積層された下部磁性膜及び上部
磁性膜からなる１対の磁性膜と、該磁性膜の一端で磁気
ギャップ層を介して形成された磁気ギャップと、他端で
形成された結合部と、該結合部を巻回する導体コイルと
を有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記上部磁性膜の傾
斜部の結晶粒成長方向が、前記傾斜部のほぼ法線方向と
することを特徴とする薄膜磁気ヘッド。２、前記結晶粒成長方向が、前記傾斜部の法線方向より
±１０°以内の方向とすることを特徴とする請求項１に
記載の薄膜磁気ヘッド。３、前記磁性膜が、重量％で、Ｎｉ；８０〜８３％、Ｆ
ｅ；残のＮｉ−Ｆｅ合金、Ａｌ：３〜８％、Ｓｉ：５〜
１１％、Ｆｅ：残のＦｅ−Ａｌ−Ｓｉ合金、Ｃｏ：１０
〜９０％、Ｆｅ：３〜１５％、Ｎｉ：残のＣｏ−Ｆｅ−
Ｎｉ合金、Ｃｏ：２５〜６０％、Ｎｉ：１４〜５０％、
Ｆｅ：１０〜２４％、Ｐｄ：５〜３０％のＣｏ−Ｎｉ−
Ｆｅ−Ｐｄ合金のうちいずれか一種であることを特徴と
する請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド。４、前記磁性膜が、到達真空度１０＾−＾６Ｔｏｒｒ以
下、電極間距離を８０ｍｍ以上の条件でスパッタリング
を行って形成されたことを特徴とする請求項１、２又は
３に記載の薄膜磁気ヘッド。５、前記上部磁性膜が、第１上部磁性膜と、その上に保
護層を介在して形成された第２上部磁性膜とからなるこ
とを特徴とする請求項１、２、３又は４に記載の薄膜磁
気ヘッド。