JPH0652516A

JPH0652516A - 薄膜磁気ヘッド及び薄膜磁気ヘッド形成方法

Info

Publication number: JPH0652516A
Application number: JP20373192A
Authority: JP
Inventors: Mikio Kinoshita; 幹夫木下; Wasaburo Ota; 和三郎太田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 1992-07-30
Filing date: 1992-07-30
Publication date: 1994-02-25

Abstract

(57)【要約】【目的】高性能化とコスト低下を図れる薄膜磁気ヘッド
及びその形成方法を提供する。【構成】本発明の薄膜磁気ヘッドは、基板１上に形成さ
れる下部磁極３と、接着層７を介して下部磁極３上に設
置されるコイル５と、コイル５上部に設置される上部磁
極６と、上部磁極６と下部磁極３との間に設けられるギ
ャップ層４とを有する。そしてこの薄膜磁気ヘッドは、
第一の基板１上に下部磁極３を形成する工程、凹部を有
する第二の基板２上にコイル５を形成する工程、基板１
上の下部磁極面と基板２上のコイル面とが密着するよう
に基板１及び／または基板２を研磨する工程、基板１と
基板２とを下部磁極とコイルとが隣接するように接着す
る工程、下部磁極にギャップ層４を形成する工程、基板
２の一部または全部を研磨もしくはエッチングする工
程、及び上部磁極６を形成する工程を有する形成方法に
より形成される。

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及び薄膜
磁気ヘッド形成方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来より、基板上に、下部磁極、ギャッ
プ層、絶縁層付きコイル層、上部磁極を積層形成してな
る薄膜磁気ヘッド及びその形成方法が知られている。図
４は、従来の薄膜磁気ヘッドの一例を示す図であって、
この薄膜磁気ヘッドにおいては、アルミナ−チタンカー
バイド基板100 上に、下部保護層101 を形成後、パーマ
ロイ等の下部磁極102 、ギャップ層103 、絶縁層付きス
パイラルコイル104 、上部磁極105 が順に積層形成され
ている。

【０００３】このような構成の薄膜磁気ヘッドは、磁気
記録の高密度化に寄与するが、そのコスト低下、及び高
性能化が課題であった。特に、コイルには高度な性能が
要求されるが、多層膜形成の困難性により、高度な性能
を有するコイルを安価に製造すること、及び劣化の少な
い上部磁極を形成することは困難であり、また、コイル
の微細加工時のダメージによる下部磁極の劣化を抑制す
るため、磁性層の材料には制限があった。また、高飽和
磁束密度を有する高透磁率磁性層を用いることが、記録
密度の高密度化に寄与するが、このような材料の一つで
ある窒化鉄や鉄薄膜を形成する場合、薄膜の酸化による
特性の劣化が生じてきた。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記事情に鑑
みてなされたものであって、本発明の第一の目的は、従
来のように、単一基板上に磁気ヘッドを構成する薄膜層
を順次堆積させるものではなく、２種類の基板上に堆積
された薄膜層を接着することにより、薄膜磁気ヘッドの
高性能化とコスト低下に寄与する薄膜磁気ヘッド及びそ
の形成方法を提供することである。また、第二の目的
は、磁性層として、鉄または窒化鉄薄膜を用いる場合に
生ずる酸化に起因する特性劣化を抑制し得る薄膜磁気ヘ
ッド形成方法を提供することである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記第一の目的を実現す
るための第一の構成として、本発明の薄膜磁気ヘッド
は、基板上に形成される下部磁極と、接着層を介して該
下部磁極上に設置されるコイルと、該コイル上部に設置
される上部磁極と、上記上部磁極と上記下部磁極との間
に設けられるギャップ層とを有することを特徴としてい
る。そしてこの薄膜磁気ヘッドは、第一の基板(１)上に
下部磁極を形成する工程と、凹部を有する第二の基板
(２)上にコイルを形成する工程と、該基板(１)上の下部
磁極面と該基板(２)上のコイル面とが密着するように該
基板(１)及び／または該基板(２)を研磨する工程と、該
基板(１)と該基板(２)とを該下部磁極と該コイルとが隣
接するように接着する工程と、該下部磁極にギャップ層
を形成する工程と、該基板(２)の一部または全部を研磨
もしくはエッチングする工程、及び、上部磁極を形成す
る工程を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド形成方
法もしくは、第一の基板(１)上に下部磁極を形成する工
程と、凹部を有する第二の基板(２)上にコイルを形成す
る工程と、該基板(１)上の下部磁極面と該基板(２)上の
コイル面とが密着するように該基板(１)及び／または該
基板(２)を研磨する工程と、該基板(１)と該基板(２)と
を該下部磁極と該コイルとが隣接するように接着する工
程と、該下部磁極にギャップ層を形成する工程と、該基
板(２)の一部または全部を研磨もしくはエッチングする
工程と、研磨もしくはエッチング後の基板上にコイルを
形成する工程、及び、上部磁極を形成する工程を有する
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド形成方法により形成さ
れる。

【０００６】また、上記第一の目的を実現するための第
二の構成として、本発明の薄膜磁気ヘッドは、基板上に
形成される下部磁極と、接着層を介して該下部磁極上に
設置されるコイルと、該コイル上部に設置される上部磁
極と、上記上部磁極と上記下部磁極との間に設けられる
ギャップ層とを有し、上記基板を、コイルの形状に適合
する凹部を有する構造としたことを特徴としている。そ
してこの薄膜磁気ヘッドは、凹部を有する第一の基板
(１)上に下部磁極を形成する工程と、第二の基板(２)上
にコイルを形成する工程と、該基板(１)と該基板(２)と
を該下部磁極と該コイルとが隣接するように接着する工
程と、該下部磁極にギャップ層を形成する工程と、該基
板(２)の一部または全部を研磨もしくはエッチングする
工程、及び、上部磁極を形成する工程を有することを特
徴とする薄膜磁気ヘッド形成方法もしくは、凹部を有す
る第一の基板(１)上に下部磁極を形成する工程と、第二
の基板(２)上にコイルを形成する工程と、該基板(１)と
該基板(２)とを該下部磁極と該コイルとが隣接するよう
に接着する工程と、該下部磁極にギャップ層を形成する
工程と、該基板(２)の一部または全部を研磨もしくはエ
ッチングする工程と、研磨もしくはエッチング後の基板
上にコイルを形成する工程、及び、上部磁極を形成する
工程を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッド形成方法
により形成される。

【０００７】また、上記第二の目的を達成するため、本
発明においては、下部磁極を鉄または窒化鉄とし、該下
部磁極形成後、酸素を含む雰囲気にさらす前に、該下部
磁極のアニール処理を行なうことを特徴とする薄膜磁気
ヘッド形成方法、または上部磁極を鉄または窒化鉄と
し、該上部磁極形成後、酸素を含む雰囲気にさらす前
に、該上部磁極のアニール処理を行なうことを特徴とす
る薄膜磁気ヘッド形成方法とした。

【０００８】

【作用】本発明に係る薄膜磁気ヘッドは、上述したよう
に接着層を有しており、この接着層は、２個の基板上に
形成された薄膜層を接着し、一体化した薄膜磁気ヘッド
を構成するためのものである。先ず、本発明の薄膜磁気
ヘッドの第一の構成とその形成方法について述べる。先
ず、第一の基板(１)上に下部磁極及びギャップ層が形成
され、凹部を有する第二の基板(２)の凹部に適合するよ
うにコイルが形成される。この時、金属磁性膜等を磁性
層として用いる場合や、多層のコイルを形成する場合に
は、絶縁層を付加する。そして、基板(１)と基板(２)と
が、接着層を介し、下部磁極とコイルとが隣接するよう
に接着される。従って本発明では、コイル形成に伴う微
細加工プロセスを、下部磁極が存在しない状態で行なう
ことが可能であり、微細加工のプロセス時の下部磁極劣
化への対策が不要である。接着後、基板(２)は、コイル
部を残し、研磨もしくはエッチングされる。尚、任意
に、エッチングされた基板上に付加的なコイルを形成し
ても良い。この場合、付加的なコイルと基板(２)の凹部
に形成されたコイルは、必要に応じ、コンタクトホール
により電気的に接続される。そして最後に上部磁極が、
ギャップ層、コイル上、下部磁極の各層の露出部上に形
成され、薄膜磁気ヘッドが構成される。

【０００９】ここで、基板(２)が結晶質の場合、この基
板の凹部を異方性エッチングにより形成すれば効果的で
ある。また、異方性エッチングにより上部磁極が形成さ
れる面の段差が緩和されれば、上部磁極の磁気特性の劣
化を抑制できる。さらに、基板(１)と基板(２)との接着
において、接着のための緩衝層を設ければ、接着の応力
に起因する磁性層の劣化を抑制することができる。ま
た、磁性層が窒化鉄の場合、ギャップ層をζ構造の窒化
鉄とすれば、ギャップの密着性が良好である。

【００１０】次に第２の構成及び形成方法（請求項８〜
１２）においては、第一の基板(１)を、コイルの形状に
適合する凹部を有する構造としたが、それ以外の点では
上述した第１の構成及び形成方法と同様の作用がある。
また、第３の構成において、磁性層を、高飽和磁束密度
材料である鉄または窒化鉄で形成すれば、記録密度の向
上に寄与するが、この鉄または窒化鉄薄膜の特性を劣化
する酸化が問題となる。この酸化は、主としてリーク後
の酸化であるが、本発明においては、このリーク後の酸
化は、下部磁極または上部磁極を、それぞれ、酸素を含
む雰囲気にさらす前にアニール処理を施すことにより、
著しく抑制することができるため、良好な薄膜磁気ヘッ
ド形成に寄与するものである。

【００１１】

【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。図１は、本発明による薄膜磁気ヘッドの第
１の実施例を示す断面図である。この薄膜磁気ヘッド
は、保護層８をコーティングした基板１からなる第一の
基板(１）上に形成される下部磁極３と、接着層７を介
して該下部磁極３上に設置されるコイル５と、該コイル
５上部に設置される上部磁極６と、上記上部磁極６と上
記下部磁極３との間に設けられるギャップ層４とを有し
ている。ここで、図３は、図１に示す構成の薄膜磁気ヘ
ッドの形成プロセスを示す概略図である。以下、図３を
参照して薄膜磁気ヘッドの形成プロセスについて説明す
る。

【００１２】図３において、先ず、第一の基板(１)の素
材としては、アルミナ、アルミナ−チタンカーバイド、
ガラス、あるいは焼結フォルステライト等が、磁性層の
特性に応じ選択される。本実施例では、アルミナ−チタ
ンカーバイド基板１に保護層８としてアルミナをコーテ
ィングしたものである。この基板(１)上への薄膜形成方
法としては、スパッタ法や蒸着法などがあるが、本実施
例では、本発明者らの一人が発明したプラズマ蒸着法
（特公平２−１６３８０号）が使用される。薄膜形成プ
ロセスでは、先ず、パーマロイ、センダスト、鉄、α，
α’，α''構造の窒化鉄、鉄−珪素合金等が磁性材料と
して選択される。本実施例ではα構造の窒化鉄を磁性材
料として選択し磁性薄膜を形成する。この薄膜が図３
（ａ）に示すように、下部磁極３として基板(１)の保護
層８上に形成され、さらにその下部磁極３上にギャップ
層４が形成される。このギャップ層４としては、二酸化
珪素やアルミナ等がある。また、ζ構造の窒化鉄でもよ
い。

【００１３】次に、図３（ｂ）に示すように、凹部１０
を有する第二の基板(２)が用意される。この基板(２)の
素材としては、ガラス、単結晶シリコン、単結晶岩塩等
があり、必要に応じ、アルミナ、二酸化珪素等の保護層
がコーティングされる。本実施例では、単結晶シリコン
基板２が基板(２)として選択される。基板(２)には、レ
ジストと水酸化カリウム溶液などを用いたエッチングに
より、凹部１０が形成される。そして、この凹部１０に
ガラスやエポキシ樹脂等が充填され、金型により、平坦
な底部を有する凹部１０が形成される。そして、この凹
部１０上に、銅からなるスパイラルコイル５が形成され
る。このスパイラルコイル５は、フォトレジストを使用
した公知の微細加工技術により形成される。さらに、コ
イル上の凹部１０を充填するため、ガラスやエポキシ樹
脂等が充填される。

【００１４】次に、図３（ｃ）に示すように、基板(１)
と基板(２)とが密着するように研磨され、下部磁極３と
コイル５とが隣接するように、接着層７を介し接着され
る。そして、基板(２)は所定の厚さまで研磨される。こ
の場合、水酸化カリウム等を用いた異方性エッチングに
より、端部の段差を緩和することが望ましい。あるい
は、本実施例以外に、基板(２)として、薄い膜厚を有す
るアルミナをコーティングした凹部を有する岩塩を選択
し、その上にドライプロセスによりコイルを形成し、基
板(１)と接着すれば、水によるエッチングにより、岩塩
は消失し、薄い膜厚を有するアルミナ層＋接着層による
段差となる。この段差が解消された面上に、上部磁極６
を形成すれば、好ましい薄膜磁気ヘッドが構成される。
尚、図１及び図３（ｄ）の実施例は、上部磁極６を形成
する前に、基板(２)の面上に付加的なコイル５を形成し
た例である。この場合、付加的なコイルと基板(２)の凹
部に形成されたコイルとは、必要に応じてコンタクトホ
ールにより電気的に接続される。このように付加的なコ
イルを形成することにより、さらに特性の向上が期待さ
れる。

【００１５】次に、図２は本発明による薄膜磁気ヘッド
の第２の実施例を示す断面図である。この薄膜磁気ヘッ
ドでは、凹部１０を有する基板１上に下部磁極３が形成
され、この凹部１０に適合するコイル５が基板(２)上に
形成される。尚、その他の構成及び形成方法は第１の実
施例の場合と同様である。

【００１６】さて、図１、図２に示す薄膜磁気ヘッドに
おいて、記録密度の向上を図るため、高飽和磁束密度磁
性層として、鉄や窒化鉄薄膜を下部磁極３及び上部磁極
６として形成する場合、薄膜酸化による特性劣化を抑制
する方法として、薄膜形成後、酸素を含む雰囲気にさら
す前にアニールする方法がある。このアニール温度は１
５０℃以上、特に、３００℃以上が好ましい。但し、磁
性層として、α’，α''構造の窒化鉄を選択する場合
は、１５０℃程度の低温アニールが好ましい。また、窒
化鉄薄膜の磁化は、窒素濃度と構造に応じ変化するが、
ギャップ層４に近い部分をより高飽和磁束密度の窒化鉄
薄膜に、ギャップ層に遠い部分を、より低飽和磁束密度
の薄膜とすれば、透磁率向上が期待できる。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の第１の構
成の薄膜磁気ヘッド及びその形成方法（請求項１〜７）
においては、下部磁極が形成された基板（１）と、コイ
ルが形成された基板（２）とを、接着層を介し、下部磁
極とコイルとが隣接するように接着して一体化した構成
のため、コイル形成に伴う微細加工プロセスを、下部磁
極が存在しない状態で行なうことが可能であり、微細加
工のプロセス時の下部磁極劣化への対策が不要であり、
薄膜磁気ヘッドの高性能化とコスト低下を図ることがで
きる。また、基板（２）のエッチング後、基板（２）上
に付加的なコイルを形成し、この後、上部磁極を形成す
る場合には、磁気特性の向上が図れる。さらに、基板
(２)が結晶質の場合、この基板の凹部を異方性エッチン
グにより形成すれば効果的である。また、異方性エッチ
ングにより上部磁極が形成される面の段差が緩和されれ
ば、上部磁極の磁気特性の劣化を抑制できる。さらに、
基板(１)と基板(２)との接着において、接着のための緩
衝層を設ければ、接着の応力に起因する磁性層の劣化を
抑制することができる。また、磁性層が窒化鉄の場合、
ギャップ層をζ構造の窒化鉄とすれば、ギャップの密着
性が良好である。

【００１８】第２の構成の薄膜磁気ヘッド及びその形成
方法（請求項８〜１２）においては、第一の基板(１)
を、コイルの形状に適合する凹部を有する構造とした
が、それ以外の点では上述した第１の構成及び形成方法
と同様の作用効果がある。また、請求項１３，１４の形
成方法のように、薄膜磁気ヘッドの磁性層（下部磁極、
上部磁極）を、高飽和磁束密度材料である鉄または窒化
鉄で形成すると記録密度の向上を図れ、さらに、下部磁
極形成後または上部磁極形成後、それぞれ、酸素を含む
雰囲気にさらす前に、下部磁極または上部磁極のアニー
ル処理を施すことにより、下部磁極または上部磁極の酸
化を著しく抑制することができるため、良好な薄膜磁気
ヘッドを形成することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による薄膜磁気ヘッドの第１の実施例を
示す断面図である。

【図２】本発明による薄膜磁気ヘッドの第２の実施例を
示す断面図である。

【図３】図１に示す構成の薄膜磁気ヘッドの形成プロセ
スを示す概略図である。

【図４】従来技術による薄膜磁気ヘッドの一例を示す断
面図である。

【符号の説明】

１・・・基板（１）２・・・基板（２）３・・・下部磁極４・・・ギャップ層５・・・コイル６・・・上部磁極７・・・接着層８・・・保護層１０・・・凹部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板上に形成される下部磁極と、接着層を
介して該下部磁極上に設置されるコイルと、該コイル上
部に設置される上部磁極と、上記上部磁極と上記下部磁
極との間に設けられるギャップ層とを有することを特徴
とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】請求項１記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、
ギャップ層がζ構造の窒化鉄であることを特徴とする薄
膜磁気ヘッド。
【請求項３】第一の基板(１)上に下部磁極を形成する工
程と、凹部を有する第二の基板(２)上にコイルを形成す
る工程と、該基板(１)上の下部磁極面と該基板(２)上の
コイル面とが密着するように該基板(１)及び／または該
基板(２)を研磨する工程と、該基板(１)と該基板(２)と
を該下部磁極と該コイルとが隣接するように接着する工
程と、該下部磁極にギャップ層を形成する工程と、該基
板(２)の一部または全部を研磨もしくはエッチングする
工程、及び、上部磁極を形成する工程を有することを特
徴とする薄膜磁気ヘッド形成方法。
【請求項４】第一の基板(１)上に下部磁極を形成する工
程と、凹部を有する第二の基板(２)上にコイルを形成す
る工程と、該基板(１)上の下部磁極面と該基板(２)上の
コイル面とが密着するように該基板(１)及び／または該
基板(２)を研磨する工程と、該基板(１)と該基板(２)と
を該下部磁極と該コイルとが隣接するように接着する工
程と、該下部磁極にギャップ層を形成する工程と、該基
板(２)の一部または全部を研磨もしくはエッチングする
工程と、研磨もしくはエッチング後の基板上にコイルを
形成する工程、及び、上部磁極を形成する工程を有する
ことを特徴とする薄膜磁気ヘッド形成方法。
【請求項５】請求項３もしくは請求項４記載の薄膜磁気
ヘッド形成方法において、基板(２）を結晶質とし、異
方性エッチングにより凹部を形成することを特徴とする
薄膜磁気ヘッド形成方法。
【請求項６】請求項３，４もしくは請求項５記載の薄膜
磁気ヘッド形成方法において、基板（１)上の磁性層及
び／または基板(２)のコイル上に、接着のための緩衝層
を形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッド形成方法。
【請求項７】請求項３，４，５もしくは請求項６記載の
薄膜磁気ヘッド形成方法において、基板(２)の材質とし
て結晶質の基板を用い、異方性エッチングにより上部磁
極が形成される面の段差を鈍角とすることを特徴とする
薄膜磁気ヘッド形成方法。
【請求項８】基板上に形成される下部磁極と、接着層を
介して該下部磁極上に設置されるコイルと、該コイル上
部に設置される上部磁極と、上記上部磁極と上記下部磁
極との間に設けられるギャップ層とを有し、上記基板
を、コイルの形状に適合する凹部を有する構造としたこ
とを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】請求項８記載の薄膜磁気ヘッドにおいて、
ギャップ層がζ構造の窒化鉄であることを特徴とする薄
膜磁気ヘッド。
【請求項１０】凹部を有する第一の基板(１)上に下部磁
極を形成する工程と、第二の基板(２)上にコイルを形成
する工程と、該基板(１)と該基板(２)とを該下部磁極と
該コイルとが隣接するように接着する工程と、該下部磁
極にギャップ層を形成する工程と、該基板(２)の一部ま
たは全部を研磨もしくはエッチングする工程、及び、上
部磁極を形成する工程を有することを特徴とする薄膜磁
気ヘッド形成方法。
【請求項１１】凹部を有する第一の基板(１)上に下部磁
極を形成する工程と、第二の基板(２)上にコイルを形成
する工程と、該基板(１)と該基板(２)とを該下部磁極と
該コイルとが隣接するように接着する工程と、該下部磁
極にギャップ層を形成する工程と、該基板(２)の一部ま
たは全部を研磨もしくはエッチングする工程と、研磨も
しくはエッチング後の基板上にコイルを形成する工程、
及び、上部磁極を形成する工程を有することを特徴とす
る薄膜磁気ヘッド形成方法。
【請求項１２】請求項１０もしくは請求項１１記載の薄
膜磁気ヘッド形成方法において、基板(１)と基板(２)と
が密着するように、該基板(１)及び／または該基板(２)
を研磨する工程を有することを特徴とする薄膜磁気ヘッ
ド形成方法。
【請求項１３】請求項３〜７及び請求項１０〜１２記載
の薄膜磁気ヘッド形成方法において、下部磁極を鉄もし
くは窒化鉄とし、該下部磁極形成後、酸素を含む雰囲気
にさらす前に、該下部磁極のアニール処理を行なうこと
を特徴とする薄膜磁気ヘッド形成方法。
【請求項１４】請求項３〜７及び請求項１０〜１２記載
の薄膜磁気ヘッド形成方法において、上部磁極を鉄もし
くは窒化鉄とし、該上部磁極形成後、酸素を含む雰囲気
にさらす前に、該上部磁極のアニール処理を行なうこと
を特徴とする薄膜磁気ヘッド形成方法。