JPH065572B2

JPH065572B2 - 薄膜磁気ヘツド

Info

Publication number: JPH065572B2
Application number: JP28478586A
Authority: JP
Inventors: 一彦山田
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-11-28
Filing date: 1986-11-28
Publication date: 1994-01-19
Anticipated expiration: 2009-01-19
Also published as: JPS63138516A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は磁気ディスク装置、磁気テープ装置等に使用さ
れる、集積化薄膜技術を用いて作製される薄膜磁気ヘッ
ドに関するものである。

（従来の技術）近年磁気記録の分野においては、高記録密度化が増々進
み記録媒体と共に磁気記録を支える薄膜磁気ヘッドにお
いても前述の高記録密度化に対応することが強く求めら
れている。

この様な高記録密度化、特に狭トラック幅化に対応した
薄膜磁気ヘッドとしては、例えば第２図に示した如き構
造を有するヘッドがある。

すなわち、第２図(a)においてAl₂O₃−TiC等のセラミッ
クスより成る基板（図示せず）上に軟磁性薄膜より成る
一対のローク２が集積化薄膜技術を用いて形成されてい
る。ここでヨーク２はその媒体対向面側で絞り込まれ、
所定のギャップ長(GL)に相当する間隙が形成されてい
る。

更に、ヨーク２の他端側には一方のヨークから他のヨー
クへ磁束を還流させる機能を有する、軟磁性薄膜（例え
ば、CoZr膜）からなるリターン・パス３が形成されてい
る。このリターン・パス３にはCu，Au等の導電性薄膜か
らなる下コイル（図示せず）と上コイル７が形成され、
記録媒体に情報を書き込む電磁誘導型のエレメント部が
構成されている。

更に、ヨーク２とリターン・パス３との間が酸化硅素等
の非磁性かつ非導電性材料で埋め込まれ、その後平坦化
され、NiFe合金あるいはNiCo合金よりなる磁気抵抗効果
素子（MR素子）４が、前記ヨーク２及びリターン・パス
３との間に配置され、情報を読み出す磁気抵抗効果型の
エレメント部が構成されている。

この様にして、電磁誘導型と磁気抵抗効果型との両エレ
メントを複合化した薄膜磁気ヘッドが形成されている。
尚、前述したように下コイルは図の煩雑さを避けるため
図示していないが、下コイルは予めリターン・パス３の
下側にリターン・パス３とは絶縁されて形成されてお
り、ヨーク２やリターン・パス３等を形成後、前述した
ようにヨーク２とリターン・パス３との間が酸化硅素等
の非磁性かつ非導電性材料で埋め込み平坦化されたあ
と、上コイル７と電気的連続性を損なうことなく結合・
一体化して、リターン・パス３に巻線されるコイルとな
る。

又、第２図におて、６はMR素子４ないしはコイル部（下
コイルと上コイル７）を回路系と接続する端子であり、
５はMR素子４を差動構成とするための中間端子である。

第２図(b)は、第２図(a)のＡ−Ａ部の概略断面図であ
る。ここで、ヨーク２およびリターン・パス３の間の間
隙は、前述したように酸化硅素膜８で埋め込まれて平坦
化され、それらの各端部上に、MR素子４が絶縁層（例え
ば酸化硅素膜。図示せず。）を介して、ヨーク２および
リターン・パス３と磁気的連続性を損なうことなく積層
・配置された構造となっている。

以上の様な第２図に示した薄膜磁気ヘッドにおいては、
トラック幅Ｔ_ｗはヨーク２の膜厚で規定される。従っ
て、狭トラック幅化はヨーク２を成す軟磁性薄膜の膜厚
を薄くすることにより成され、エッチングにより軟磁性
薄膜パターンのパターン幅を狭めて狭トラック幅化を実
現する必然がないため、本質的に狭トラック幅化が簡便
且つ容易であるという利点がある。又、磁気回路を成す
ヨーク２とリターン・パス３の間に、再生効率の優れた
MR素子４を配置し、しかもこのMR素子４を差動構成とし
ているため、狭トラック幅化しても大きな再生出力を得
られるという利点がある。更に、MR素子４がヨーク２を
介して記録媒体と接するため、接触・摺動にともなうMR
素子４のノイズ発生が抑制されるという利点もある。

（発明が解決しようとする問題点）しかしながら第２図に示した如き薄膜磁気ヘッドにおい
ては、以下に述べる如き重大な欠点があった。

すなわち、前述したように下コイルは、ヨーク２あるい
はリターン・パス３の形成過程に先立ちCu、Au等の導電
性薄膜より形成される。その後、該下コイル上に酸化硅
素などの絶縁層を成膜後、ヨーク２及びリターン・パス
３が形成される。更に、ヨーク２とリターン・パス３と
の間が酸化硅素等の非磁性かつ絶縁性材料、例えば酸化
硅素で埋め込まれて平坦化され、NiFe合金等よりなるMR
素子４が、前記ヨーク２及びリターン・パス３との間に
各々１個配置された構造となっている。

この様な製造プロセスを経ることにより、前記下コイル
は絶縁層例えば酸化硅素により完全に被覆されている。
この時、下コイル上に成膜される絶縁層の膜厚(t)は、
少なくとも下コイルとリターンパス３との層間絶縁層の
膜厚(t₁)とヨーク２及びリターンパス３を埋め込み平坦
化するのに要する絶縁層の膜厚(t₂)との膜厚の和以上で
ある。ここで、ｔ_１は通常0.5μｍ程度であり、一方ｔ
_２はヨーク２あるいはリターン・パス３の膜厚と等し
く、これは又、所定のトラック幅に等しく例えばトラッ
ク幅２μｍの薄膜磁気ヘッドの場合、ｔ_２は２μｍとな
る。従って、下コイル上に成膜された絶縁層の膜厚ｔは
少なくとも2.5μｍと厚いものとなる。更に、上コイル
７とリターン・パス３との間の絶縁層の膜厚ｔ_３がこれ
に加算されるため、下コイル上の絶縁層の膜厚は、より
大きなものとなる。

以上のような状態にある下コイルは、以後の薄膜磁気ヘ
ッド製造プロセスにおいて上コイル７と電気的に接続さ
れ、薄膜磁気ヘッドに記録媒体への書き込み動作を付与
する一連のコイル部となる。

第３図(a)に、この様な状態にあるコイル部の概略断面
図を示す。尚、この断面図は、第２図(a)においてＢ−
Ｂ部断面に相当する箇所である。ここで、下コイル９上
に堆積した不要な酸化硅素膜（膜厚が各々ｔ_１，ｔ_２，
ｔ_３の３層の酸化硅素膜）をイオンエッチング法等によ
り除去したのち、上コイル７が形成されて下コイル９と
接続され、リターン・パス３を取巻く一連のコイルを成
している。

しかし、この下コイルと上コイル７の接続プロセスは、
前述したように少なくとも2.5μｍの厚みを持つ絶縁層
をエッチングにより除去して、下コイルの一部を露出し
た後、上コイル７を接続することにより行われるため、
加工性及び歩留りの低下を招き、薄膜磁気ヘッドの製造
プロセス上極めて大きな問題となっていた。

つまり、絶縁層のエッチング工程は通常ドライエッチン
グ法を用いて行われるが、そのエッチング速度は、フォ
トレジストパターンに損傷を与えない程度の条件下で
は、高々200〜500オングストローム毎分（酸化硅素の場
合）程度であり、2.5μｍの厚みを持つ絶縁層を加工す
るのに50〜120分もの時間を必要としていた。

又、ヨークの平坦化と同時に下コイルも絶縁層に埋め込
まれ、しかも下コイルは幅５〜１０μｍのパターンが、
間隔３〜５μｍで形成された微細なものであるため、上
コイル７との接続に必要な、絶縁層のエッチング用のフ
ォトレジストパターンの露光時に、目合わせ誤差が生じ
易く歩留りが低下していた。

更に、第３図(b)に示したように、下コイル９上の酸化
硅素膜８からなる絶縁層を除去して形成され凹部には、
上コイル７の形成用のフォトレジスト10が厚く溜り、前
記凹部でのフォトレジスト10の膜厚Ｐ_１は、所定膜厚Ｐ
に比較して極めて大きくなる。この為、上コイル７の
フォトレシストパターンを露光する際に、フォトレジス
ト10の一部が前述の凹部に残存するという問題があっ
た。

このことは現在薄膜磁気ヘッドのコイル形成方法として
一般的な銅メッキ法を用いて上コイル７を形成するとき
に、メッキ膜が下コイルとの接続部に析出しないことを
意味しており、下コイルと上コイル７の電気的連続性が
阻害され、歩留りが低下する。

本発明は以上述べてきたような従来の薄膜磁気ヘッドの
諸欠点を除去せしめて、製造プロセスにおいて高い加工
性と歩留りを有する高記録密度の薄膜磁気ヘッドを提供
することを目的とするものである。

（問題を解決するための手段）所定のトラック幅と等しい膜厚を有する同一平面上に形
成された軟磁性薄膜パターンよりなる一対のヨークと、
該ヨークの各端部に磁気的連続性を損なうことなく配置
された各々１個の強磁性磁気抵抗効果素子と、該強磁性
磁気抵抗効果素子を互いに磁気的に結合する軟磁性薄膜
パターンよりなるリターン・パスとを具備し、しかも該
リターン・パスに導電性薄膜を用いた上下両コイルより
なるコイル部が形成されてなる薄膜磁気ヘッドにおい
て、予め非磁性かつ非導電性材料で平坦化された前記ヨ
ーク、強磁性磁気抵抗効果素子及びリターン・パスが、
この順序に積層された構造を有することを特徴とする薄
膜磁気ヘッドが得られ、これにより従前の問題点は解決
される。

（作用）本発明は上述の構成をとることにより従来の問題点を改
善した薄膜磁気ヘッドの提供を可能とした。すなわち、
予め非磁性かつ非導電性材料によって平坦化されたヨー
クの端部に、強磁性磁気抵抗効果素子、リターン・パス
をこの順序に、かつ磁気的連続性を損なうことなく配置
・積層する構造とすることにより、前記リターン・パス
の下部に形成される下コイル上に成膜される絶縁層のう
ち、その大部分を占めるヨークを埋め込み平坦化するの
に要する絶縁層の、下コイル上への堆積が行われないた
め、下コイル上の絶縁層の膜厚が大幅に小さくなる。

従って、下コイルと上コイルを接続するための絶縁層除
去工程に要する時間が激減する。本発明によれば、例え
ば前述した従来ヘッドと同じトラック幅２μｍの薄膜磁
気ヘッドの場合、下コイル上の絶縁層の膜層は約0.5μ
ｍとなり、絶縁層除去工程に要する時間は、従来に比較
して約1/5の10〜25分程度に減少する。

又、同時に下コイル上の絶縁層を除去して出来る凹部の
深さも、従来に比較して1/5程度に浅くなるため、上コ
イル形成用のフォトレジストの前述した凹部への溜りも
抑制され、凹部でのフォトレジスト残存の問題も解決さ
れる。

しかも、下コイルは構造上ヨークの平坦化工程を経験し
ないため、絶縁層に埋め込まれる必然がなく、絶縁層除
去工程での目合わせ誤差の発生も抑制され歩留りが大幅
に向上する。

（実施例）第１図(a)は本発明の一実施例を示す概略図である。第
１図(a)においてAl₂O₃−TiC等のセラミックスより成る
基板（図示せず）上に、スパッタ法によりCoZr(Zr:10a
t.％）膜を２μｍ成膜し、フォトリソグラフィー技術を
用いて一対のヨーク２を形成した。ここで、前記ヨーク
２の媒体対向面側は絞り込まれ、所定のギャップ長(GL)
に相当する間隙を儲けるようにパターン化した。本実施
例では、GL＝0.4μｍである。尚、トラック幅はヨーク
２の膜厚と等しく、本実施例では２μｍである。

その後、約２μｍの酸化硅素膜をスパッタ法により成膜
し、エッチバック法を用いて前記ヨーク２を埋め込み平
坦化した。この平坦化工程は、酸化硅素膜を形成後、ノ
ボラック系のフォトレジストを約2.5μｍ回転塗布した
のち、紫外光を基板全面に照射し、続いて250℃で１時
間熱処理することにより、ヨーク２の段差を吸収して平
面となし、Arガス雰囲気中でイオンエッチングを行うこ
とにより行った。尚、イオンエッチングの条件は、Arガ
ス圧力：２×10^-4Torr、加速電圧：500Volt、入射角：
θ＝45°である。

ついで、NiFe(Fe:18at.％）合金を蒸着により成膜し、
フォトリソグラフィー技術を用いて強磁性磁気抵抗効果
(MR)素子４を、ヨーク２のギャップ側とは反対側の端部
上に、磁気的連続性を損なわないようにして各々一個積
層・配置した。尚、MR素子４の膜厚は400オングストロ
ームである。又、NiFe合金の蒸着に先立って、ヨーク２
とMR素子４を電気的に絶縁するために、酸化硅素膜（図
示せず。膜厚：0.2μｍ）をスパッタ法を用いて成膜し
た。

その後、再度酸化硅素膜（図示せず。膜厚0.2μｍ）を
スパッタ法で成膜し、ついでフォトレジストパターンを
用いたスルーホールめっき法により、Cuよりなる下コイ
ル（図示せず）を形成した。Cuめっき膜の厚みは２μｍ
とした。

しかるのち、下コイルとリターン・パス３を電気的に絶
縁する、酸化硅素膜（図示せず。膜厚0.5μｍ）をスパ
ッタした。

その後、膜厚２μｍのCoZr(Zr:10at.％）膜をスパッタ
し、公知のフォトリソグラフィーを用いて、リターン・
パス３を形成した。ここで、リターン・パス３は、MR素
子４との磁気的連続性が損なわれぬように、MR素子４の
各端部上に僅かにオーバーラップするように積層・配置
されている。

ついで、0.5μｍの酸化硅素膜（図示せず）をスパッタ
法により成膜し、ついで下コイル上の不要な酸化硅素膜
をイオンエッチング法で除去したのち、下コイルと同様
の方法を用いて、Cuよりなる上コイル７を下コイルと電
気的連続性を保つ様に形成した。

最後に、MR素子４およびコイル部（下コイルと上コイル
７）を回路系と接続する導電性薄膜からなる端子６、中
間端子５を形成して薄膜磁気ヘッドを作製した。尚、端
子６および中間端子５は、具体的には、膜厚２μｍのCu
薄膜パターンで形成した。

第１図(b)は第１図(a)のＡ−Ａ部断面を示す概略図であ
るが、酸化硅素膜８により埋め込まれ平坦化されたヨー
ク２の端部上に、MR素子４およびリターン・パス３がこ
の順序で、磁気的連続性を損なうことなく、酸化硅素膜
（図示せず）を介して、積層・配置された構造となって
いる。

本発明による薄膜磁気ヘッドでは、その製造工程、特に
下コイル上の不要絶縁層（本実施例では酸化硅素膜）除
去工程での作業時間が、従来の薄膜磁気ヘッドの場合に
比較して約1/5に短縮され、しかも歩留りも大幅に向上
した。

尚、本実施例の薄膜磁気ヘッドの磁気ヘッドとしての性
能、つまり磁気記録媒体への情報の書き込みおよび読み
出しの能力は、従来の薄膜磁気ヘッドと全く遜色がな
く、本実施例による薄膜磁気ヘッドが磁気ヘッドとして
優れた性能を具備することが確認された。

（発明の効果）以上述べてきたように、本発明による薄膜磁気ヘッドで
は、ヨーク２を酸化硅素膜８で埋め込み平坦化したの
ち、下コイルを形成することが可能であるため、下コイ
ル上に堆積する絶縁層（本実施例では酸化硅素膜）の膜
厚が激減する。

従って、下コイル上の不要な絶縁層を除去する工程の作
業時間が大幅に短縮される。しかも下コイルは、ヨーク
２と異なり絶縁層により埋め込まれる必然がないため、
この工程におけるフォトレジストパターン形成時の目合
わせ誤差の発生が抑制され歩留りが向上する。

更に、絶縁層除去により生じる凹部の深さは、従来の約
20％と浅くなるため、上コイル７用のフォトレジストが
この凹部へ溜ることが抑制され、上コイル７のフォトレ
ジストパターンを露光する際に、フォトレジストパター
ンが前述の凹部に残存することがなくなり、この工程に
おいても歩留りが向上する。

この様に本発明による薄膜磁気ヘッドにおいては、製造
工程の作業時間が短縮され且つ歩留りが大幅に改善さ
れ、本発明の持つ工業的価値は大きいと言える。

尚、以上の説明においては、絶縁層として酸化硅素膜の
みについて言及したが、酸化アルミニウム膜等他の絶縁
性物質を用いても良いことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図(a)，(b)は本発明による薄膜磁気ヘッドの一実施
例を示す概略図であり、第２図(a)，(b)は従来の薄膜磁
気ヘッドを示す概略図である。第３図(a)，(b)は従来ヘ
ッドの問題点を説明するための概略断面図である。図において、２…ヨーク、３…リターン・パス、４…MR素子、５…中間端子、６…端子、７…上コイル、８…酸化硅素膜、９…下コイル、 10…フォトレジストである。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定のトラック幅と等しい膜厚を有し同一
平面上に形成された軟磁性薄膜パターンよりなる一対の
ヨークの各端部に磁気的連続性を損なうことなく配置さ
れた各々１個の強磁性磁気抵抗効果素子と、該強磁性磁
気抵抗効果素子を互いに磁気的に結合する軟磁性薄膜パ
ターンよりなるリターン・パスとを具備し、しかも該リ
ターン・パスに導電性薄膜を用いたコイル部が形成され
てなる薄膜磁気ヘッドにおいて、前記ヨーク上面と略同
一平面を成す非磁性かつ非導電性材料と、この非磁性か
つ非導電性材料と前記ヨークからなる平面上に、それぞ
れ絶縁膜を介して強磁性磁気抵抗効果素子及びリターン
・パスが、この順序に積層された構造を有することを特
徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】ヨークの各端部に配置された各々１個の強
磁性磁気抵抗効果素子が互いに差動構成であることを特
徴とする特許請求の範囲第１項記載の薄膜磁気ヘッド。