JPH06176314A

JPH06176314A - 薄膜磁気ヘッド

Info

Publication number: JPH06176314A
Application number: JP4663791A
Authority: JP
Inventors: Kenji Komaki; 賢治小巻
Original assignee: Sumitomo Metal Industries Ltd
Current assignee: Nippon Steel Corp
Priority date: 1991-03-12
Filing date: 1991-03-12
Publication date: 1994-06-24

Abstract

(57)【要約】（修正有）【目的】磁気ディスク装置、磁気テープ装置等に用いる
記録再生用の薄膜磁気ヘッドを提供する。【構成】下部磁極層１４と上部磁極層１９との接合面１
Ｂ近傍の傾斜部分１Ａ、１Ｃの曲率半径が５μｍ以上、
かつ２０μｍ以下であり、また接合面１Ｂ高さが下部磁
極層１４と上部磁極層１９とのほぼ中間位置となるよう
に薄膜磁気ヘッドを製造する。このことによって傾斜部
分１Ａ、１Ｃの応力を緩和することができ、下部磁極層
１４及び上部磁極層１９の磁区形状を安定化させること
ができる。従って、信号ノイズの少ない薄膜磁気ヘッド
が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は薄膜磁気ヘッドに関し、
より詳しくは磁気ディスク装置、磁気テープ装置等に用
いられる記録再生用の薄膜磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図３は特開平１−２２０２１０号公報に
開示された薄膜磁気ヘッドの模式的断面図であり、図中
１１は例えばアルチック（Ａｌ₂ Ｏ₃ ・ＴｉＣ）で形成
された基板を示している。基板１１上にはアルミナ（Ａ
ｌ₂ Ｏ₃ ）、酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）等からなる下部保護
層１２が形成され、下部保護層１２上の後述する下部磁
極層１４と上部磁極層１９との接合面２Ｂに対応する箇
所には、下部磁極段差層１３が形成されている。下部磁
極段差層１３は製造工程時のリソグラフィでのフォトレ
ジストが上記接合面２Ｂに過度に入り込むのを防止する
ために、接合面２Ｂのくぼみ深さの低減を図ったもので
あり、非磁性材料で構成されている。この下部磁極段差
層１３を含んで下部保護層１２上には、下部磁極層１４
が形成されており、その上部にはアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ
₃ ）、酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）等からなる磁気ギャップ絶
縁層１５が形成されている。さらに磁気ギャップ絶縁層
１５上の所定箇所には、下部層間絶縁層１６と、銅、ア
ルミ等の金属非磁性導体層からなる導体コイル層１７
と、この導体コイル層１７を被覆する上部層間絶縁層１
８とがこの順に積層形成されており、これら積層体を含
む磁気ギャップ絶縁層１５上には、下部磁極層１４と対
向するように上部磁極層１９が形成されている。上記し
た下部層間絶縁層１６及び上部層間絶縁層１８は、導体
コイル層１７を絶縁するためのものであり、フォトレジ
スト等の樹脂、アルミナ（Ａｌ₂ Ｏ₃ ）あるいは酸化珪
素（ＳｉＯ₂ ）等で構成され、また下部磁極層１４及び
上部磁極層１９は、鉄ニッケル合金、コバルト系合金、
ＦｅＡｌＳｉ合金等の軟磁性材料の単層もしくは積層か
らなり、スパッタリング法、電析法等で形成される。そ
してさらに上部磁極層１９全面上には、アルミナ（Ａｌ
₂ Ｏ₃ ）あるいは酸化珪素（ＳｉＯ₂ ）等で構成された
上部保護膜２０が形成されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】このような従来の薄膜
磁気ヘッドの課題の一つに信号ノイズがある。これは下
部磁極層１４及び上部磁極層１９の磁区構造の不安定性
に起因すると考えられており、下部磁極層１４及び上部
磁極層１９の平面形状、これらの組成及び応力分布に大
きく依存する。中でも、図３中２Ａ、２Ｃで示す接合面
２Ｂ近傍の傾斜部分では、その傾斜形状から局所的に応
力値が大きくなるため、応力と磁歪との積で決まる磁気
弾性エネルギが大きくなって磁区形状が不安定となり、
これが信号ノイズの原因となっていた。

【０００４】図４（ａ）は上部磁極層１９の理想的な磁
区構造を模式的に示した平面図であり、図４（ｂ）は実
際の上部磁極層１９の磁区構造を模式的に示した平面図
である。図中２Ｂは下部磁極層１４と上部磁極層１９と
の接合面、２Ａ、２Ｃは接合面２Ｂ近傍の傾斜部分、ま
た図中Ｆは磁束の流れを示している。図４（ａ）は磁区
形状が六角磁区を主とした還流磁区構造をなし、理想の
磁区構造となっている。通常、上部磁極層１９には磁束
Ｆ方向と交叉する方向に磁気異方性を付与するため、図
４（ａ）に示したように六角磁区は磁束Ｆ方向と交叉す
る方向、すなわち紙面において左右に長い形状に形成さ
れる。

【０００５】ところで、接合面２Ｂ近傍の傾斜部分２
Ａ、２Ｃでは傾斜面に沿って応力が働く。このとき上部
磁極層１９では正の応力値が働くが、接合面２Ｂ近傍の
傾斜部分２Ａ、２Ｃの曲率が小さいとその形状から応力
値は大きくなり、磁気弾性エネルギが大きくなる。磁歪
が負の状態では、磁気弾性エネルギ的には磁束Ｆ方向に
磁区が向く方が安定となる。従って傾斜形状によって局
所的に応力値が大きくなると、磁気弾性エネルギが磁気
異方性エネルギより大きくなり、磁区が磁束Ｆ方向に向
き易くなってしまい、図４（ｂ）中Ｗで示す磁束に平行
な磁壁が発生し、磁束に乱れが生じる。そして、上記し
たようにこれが信号ノイズの原因となる。

【０００６】本発明は上記した課題に鑑みなされたもの
であり、接合面近傍の傾斜部分の局所応力に起因する磁
区の不安定化が防止され、信号ノイズが少ない薄膜磁気
ヘッドを提供することを目的としている。

【０００７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、基板上に下部磁
極層、導体コイル層、絶縁層、上部磁極層及び保護層を
備えた薄膜磁気ヘッドにおいて、前記下部磁極層と前記
上部磁極層との接合面近傍の傾斜部分の曲率半径が５μ
ｍ以上、かつ２０μｍ以下であることを特徴とし、また
上記薄膜磁気ヘッドにおいて、下部磁極層と上部磁極層
との接合面高さが、前記下部磁極層と前記上部磁極層と
のほぼ中間位置にあることを特徴としている。

【０００８】

【作用】下部磁極層と上部磁極層との接合面近傍の傾斜
部分における局所応力の大きさは、曲率半径の大きさに
比例して低減される。また磁気弾性エネルギが磁気異方
性エネルギより大きくなることを防止するためには、前
記傾斜部分における応力値が２０ｋｇ／ｍｍ² 以下であ
ることが好ましく、それには曲率半径が５μｍ以上であ
ることが好ましい。さらに曲率半径が２０μｍ以上であ
ると、前記接合面での磁気抵抗が大きくなるため、曲率
半径は２０μｍ以下が好ましい。上記記載の薄膜磁気ヘ
ッドによれば、下部磁極層と上部磁極層との接合面近傍
の傾斜部分の曲率半径が５μｍ以上、かつ２０μｍ以下
であるので、前記傾斜部分の応力値が低減され、磁気弾
性エネルギの増大が防止される。従って磁区形状の不安
定化が防止され、信号ノイズの少ない薄膜磁気ヘッドが
製造される。

【０００９】また前記下部磁極層と前記上部磁極層との
接合面高さが、前記下部磁極層と前記上部磁極層とのほ
ぼ中間位置、例えば中間位置から±３μｍ以内にある場
合には、前記接合面近傍の傾斜部分のくぼみ深さが前記
下部磁極層と前記上部磁極層とでほぼ等分され、これに
伴って局所応力も等分される。従って、一方の磁極層に
過大に応力が加わることがなく、前記傾斜部分の応力が
より一層緩和され、磁区形状が安定化した信号ノイズの
少ない薄膜磁気ヘッドが製造される。なお、上部磁極層
上面の下部磁極層下面に対する高さがほぼ２０μｍであ
る場合には、前記接合面高さが前記中間位置から±５μ
ｍ程度であると応力緩和の効果が大きいが、±３〜７μ
ｍ程度であっても満足のいく応力緩和の効果が得られ
る。また上部磁極層上面の下部磁極層下面に対する高さ
が約４０μｍと大きい場合は、前記接合面高さが前記中
間位置から±１０〜１５μｍ程度であっても応力緩和の
効果が得られる。

【００１０】

【実施例】以下、本発明に係る薄膜磁気ヘッドの実施例
を図面に基づいて説明する。なお、従来例と同一機能を
有する構成部品には同一の符号を付すこととする。

【００１１】図１は本発明に係る薄膜磁気ヘッドの一実
施例を示した模式的断面図であり、基板１１上にはアル
ミナからなる厚さ２０μｍの下部保護層１２が形成され
ている。下部保護層１２上の後述する下部磁極層１４と
上部磁極層１９との接合面１Ｂに対応する箇所には、ノ
ボラック系樹脂からなる下部磁極段差層２３が形成され
ており、下部磁極段差層２３を含んで下部保護層１２上
には、Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀膜で構成された厚さ２μｍの下部磁
極層１４が形成されている。下部磁極層１４上には、ア
ルミナで構成された厚さ０．３μｍの磁気ギャップ絶縁
層１５が形成されており、磁気ギャップ絶縁層１５上の
所定箇所には、厚さ３μｍのノボラック系樹脂からなる
下部層間絶縁層１６が形成されている。さらに下部層間
絶縁層１６上には、銅で構成された厚さ４μｍの導体コ
イル層１７が形成されており、この導体コイル層１７上
には厚さ５μｍのノボラック系樹脂からなる上部層間絶
縁層１８が導体コイル層１７を被覆する態様で形成され
ている。これら積層体を含む磁気ギャップ絶縁層１５上
には、下部磁極層１４と対向するようにＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀膜
で構成された厚さ２μｍの上部磁極層１９が形成されて
おり、上部磁極層１９全面上には、アルミナで構成され
た厚さ５０μｍの上部保護膜２０が形成されている。

【００１２】そして上記薄膜磁気ヘッドにおいては、上
部磁極層１９上面の下部磁極層１４下面に対する高さ
（Ｈ₁ ）は１５μｍに、下部磁極層１４と上部磁極層１
９との接合面１Ｂの下部磁極層１４下面からの高さ（Ｈ
₂ ）は下部磁極層１４と上部磁極層１９とのほぼ中間位
置の７．３μｍに、また接合面１Ｂ近傍の傾斜部分１Ａ
の下部段差層２３側を中心とする曲率半径（ｒ₁ ）及び
傾斜部分１Ｃの上部層間絶縁層１８側を中心とする曲率
半径（ｒ₂ ）は、それぞれおよそ１０μｍに形成されて
いる。

【００１３】図２（ａ）〜（ｌ）は薄膜磁気ヘッドの製
造工程の一例を工程順に示した断面図であり、上記した
如く構成された薄膜磁気ヘッドは以下に説明するように
製造される。まず、基板１１にアルミナを高周波スパッ
タリング法によって積層し、厚さ２０μｍの下部保護層
１２を形成する（図２（ａ））。次いで下部保護層１２
上の所定箇所に、フォトリソグラフィーによりノボラッ
ク系樹脂のフォトレジストを厚み６μｍ、幅３０μｍの
大きさに形成し（図２（ｂ））、熱処理により焼き締め
て形状に丸みをもたせ、下部磁極段差層２３を形成する
（図２（ｃ））。次に、下部磁極段差層２３上に電析法
により厚さ２μｍのＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀膜を形成した後、パタ
ーニング加工を施して下部磁極層１４を形成する（図２
（ｄ））。この後、下部磁極層１４上に高周波スパッタ
リング法によって厚み０．３μｍのアルミナ膜を形成
し、パターニング加工を施して磁気ギャップ絶縁層１５
を形成する（図２（ｅ））。次に、フォトリソグラフィ
ーによりノボラック系樹脂のフォトレジストを３μｍの
厚みに形成し、熱処理により焼き締めて下部層間絶縁層
１６を形成する（図２（ｆ））。続いて電析法、高周波
スパッタリング法もしくは真空蒸着法により下部層間絶
縁層１６上に銅を４μｍの厚さに形成し（図２
（ｇ））、パターニング加工を施して導体コイル層１７
を形成する（図２（ｈ））。次に、導体コイル層１７上
にノボラック系樹脂のフォトレジストをフォトリソグラ
フィーによって５μｍの厚みに形成し、熱処理により焼
き締めて上部層間絶縁層１８を形成する（図２
（ｉ））。そしてこれら積層体を含む磁気ギャップ絶縁
層１５上に、電析法もしくは高周波スパッタリング法に
よって厚さ２μｍのＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀膜を形成した後、パタ
ーニング加工を施して上部磁極層１９を形成する（図２
（ｊ））。最後に高周波スパッタリング法によって厚さ
５０μｍのアルミナ膜を上部保護層２０として形成し
（図２（ｋ））、機械研磨によりヘッド先端部を加工す
る（図２（ｌ））。

【００１４】このようにして製造された本実施例に係る
薄膜磁気ヘッドは、上記したように上部磁極層１９上面
の高さ（Ｈ₁ ）が１５μｍ、接合面１Ｂの高さ（Ｈ₂ ）
が７．３μｍ、また接合面１Ｂ近傍の傾斜部分１Ａ、１
Ｃの曲率半径ｒ₁ 及びｒ₂ がおよそ１０μｍであり、Ｈ
₁ が１５μｍ、Ｈ₂ が７μｍ、またｒ₁ 、ｒ₂ がおよそ
４μｍに形成された従来の薄膜磁気ヘッドと比較して５
０％以上の信号ノイズの低減が見られた。

【００１５】以上説明したように、上記実施例に係る薄
膜磁気ヘッドにおいては、接合面１Ｂ近傍の傾斜部分１
Ａ、１Ｃの曲率半径が５μｍ以上、かつ２０μｍ以下と
なるように形成されており、また接合面１Ｂ高さが下部
磁極層１４と上部磁極層１９とのほぼ中間位置となるよ
うに形成されているので、傾斜部分１Ａ、１Ｃの応力を
緩和することができ、下部磁極層１４及び上部磁極層１
９の磁区形状を安定化させることができる。従って、信
号ノイズの少ない薄膜磁気ヘッドを製造することができ
ることとなる。

【００１６】なお、上記実施例においては下部磁極段差
層２３、上部層間絶縁層１８をフォトリソグラフィーに
より形成しているが、その他酸化珪素、アルミナ等の高
周波スパッタリング法によっても形成可能であり、その
場合には接合面１Ｂ近傍の傾斜部分１Ａ、１Ｃの加工は
イオンビームエッチング、プラズマエッチング等により
行なうことができる。

【００１７】

【発明の効果】以上の説明により明らかなように、本発
明に係る薄膜磁気ヘッドにあっては、下部磁極層と上部
磁極層との接合面近傍の傾斜部分の曲率半径が５μｍ以
上、かつ２０μｍ以下であるので、前記傾斜部分の応力
値を低減することができると共に、磁気弾性エネルギの
増大を防止することができる。従って、磁区形状の安定
した信号ノイズの少ない薄膜磁気ヘッドを製造すること
ができる。

【００１８】また前記下部磁極層と前記上部磁極層との
接合面高さが、前記下部磁極層と前記上部磁極層とのほ
ぼ中間位置にある場合には、前記下部磁極層及び前記上
部磁極層のそれぞれに応力が等分に加わることとなるの
で、前記傾斜部分の応力をより一層緩和することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る薄膜磁気ヘッドの一実施例を示す
模式的断面図である。

【図２】（ａ）〜（ｌ）は薄膜磁気ヘッドの製造工程の
一例を工程順に示した断面図である。

【図３】従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す模式的断面
図である。

【図４】（ａ）は上部磁極層の理想的な磁区構造を模式
的に示した平面図であり、（ｂ）は従来の上部磁極層の
磁区構造を模式的に示した平面図である。

【符号の説明】

１Ａ、１Ｃ接合面近傍の傾斜部分１Ｂ接合面１１基板１４下部磁極層１６下部層間絶縁層１７導体コイル層１８上部層間絶縁層１９上部磁極層２０上部保護層

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【手続補正書】

【提出日】平成５年１０月８日

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】図面の簡単な説明

【補正方法】変更

【補正内容】

【図面の簡単な説明】

【図２の１】及び

【図２の２】（ａ）〜（ｌ）は薄膜磁気ヘッドの製造工
程の一例を工程順に示した断面図である。

【符号の説明】１Ａ、１Ｃ接合面近傍の傾斜部分１Ｂ接合面１１基板１４下部磁極層１６下部層間絶縁層１７導体コイル層１８上部層間絶縁層１９上部磁極層２０上部保護層

【手続補正２】

【補正対象書類名】図面

【補正対象項目名】全図

【補正方法】変更

【補正内容】

【図１】

【図２の１】

【図２の２】

【図３】

【図４】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に下部磁極層、導体コイル層、絶
縁層、上部磁極層及び保護層を備えた薄膜磁気ヘッドに
おいて、前記下部磁極層と前記上部磁極層との接合面近
傍の傾斜部分の曲率半径が５μｍ以上、かつ２０μｍ以
下であることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】下部磁極層と上部磁極層との接合面高さ
が、前記下部磁極層と前記上部磁極層とのほぼ中間位置
にある請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。