JPH10105921A

JPH10105921A - 薄膜磁気ヘッド及びその製造方法

Info

Publication number: JPH10105921A
Application number: JP25407596A
Authority: JP
Inventors: Susumu Hashimoto; 進橋本; Michiko Hara; 通子原; Hiroaki Yoda; 博明與田; Yuichi Osawa; 裕一大沢; Akio Hori; 昭男堀; Norio Ozawa; 則雄小沢; Takeo Sakakubo; 武男坂久保; Takashi Koizumi; 隆小泉
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-09-26
Filing date: 1996-09-26
Publication date: 1998-04-24

Abstract

(57)【要約】【課題】トラック幅Ｗｔ、及び磁気ギャップ長Ｌｇを微
細にかつ高い再現性をもって量産可能な薄膜磁気ヘッド
及びその製造方法。【解決手段】本発明は、下部磁気コア上に非磁性膜を形
成し、絶縁膜の媒体対向面（ＡＢＳ面）を含む磁極端領
域に溝を形成し、少なくとも溝の内表面に磁気ギャップ
を形成し、溝の内部及び前記コイル絶縁膜上に上部磁気
コアを形成する工程を具備する。このように絶縁膜に溝
を形成した後に磁気ギャップを形成することで、トラッ
ク幅Ｗｔを最小加工寸法よりも狭くすることが可能であ
り微細化に適する。又、溝側壁にエッチングによる表面
荒れが発生しても、磁気ギャップにより平滑化されるの
で、記録トラックが従来よりも鮮明に得られる。さらに
又、ギャップ長の再現性に優れた磁気ギャップが得られ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は薄膜磁気ヘッド及び
その製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、ＨＤＤ等の磁気記録媒体では、記
録の高密度化が望まれている。磁気記録媒体の幅あたり
のトラック数はこの媒体の磁束反転をもたらす薄膜磁気
ヘッドのトラック幅Ｗｔに依存する。従って、磁気記録
の高密度化を達成するには薄膜磁気ヘッドのトラック幅
Ｗｔの挟トラック化は必須技術である。例えば、記憶密
度が２００Ｍｂ／ｉｎｃｈ² のＨＤＤではトラック幅Ｗ
ｔは７μｍ、トラック間距離及びトラック幅公差は２μ
ｍ程度であるが、今後はトラック巾Ｗｔを５〜６μｍ以
下に、トラック巾公差を0.5 μ以下とすることが好まし
い。例えば、記録密度１０Ｇｂ／ｉｎｃｈ²では1 μｍ
以下のトラック幅、０．１μｍ程度のトラック幅交差が
要求されるであろう。

【０００３】次に、従来の薄膜磁気ヘッドについて説明
する。図１０（ａ）に従来の薄膜磁気ヘッドの斜視図
を、図１０（ｂ）にこの薄膜磁気ヘッドの記録部を主に
示す断面図を、又、図９（ｄ）に媒体対向面（ＡＢＳ
面）より観察した記録部の側面図を示す。

【０００４】Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ等の基板１上にＡｌ₂
Ｏ₃等からなる絶縁層２を介してパーマロイ等の磁性体
層からなる下部磁気コア３が形成される。下部磁気コア
３上の後部領域にはCu等の金属からなるコイル５が埋め
込まれたポリイミド等のコイル絶縁膜６が形成され、
又、媒体対向面（ＡＢＳ面）を含む磁極端領域にはＳｉ
Ｏ２等の非磁性体層からなる磁気ギャップ４が形成され
る。この磁気ギャップ４及びコイル絶縁膜６を覆うよう
に磁性体層からなる上部磁気コア７が形成され、さら
に、上部磁気コア７を含む基板1 上にはＡｌ₂Ｏ₃等から
なる絶縁体保護膜８が形成される。

【０００５】この薄膜磁気ヘッドのトラック幅Ｗｔは、
図９（ｄ）に示すように、磁極端領域において上部磁気
コア７と下部磁気コア３が磁気ギャップ４を介して近接
する幅Ｗｔにより規定される。又、ギャップ長Ｌｇは図
９（ｄ）の磁気ギャップＬｇの膜厚により規定される。

【０００６】この薄膜磁気ヘッドでは、コイル５に電流
が流されて磁界が発生し、下部磁気コア３及び上部磁気
コア７に磁束反転が誘発される。この磁束反転は磁気ギ
ャップ５により形成される磁極端領域のギャップを横切
り媒体対向面（ABS 面）を通り、データ書き込みの為に
走行中の磁気記録媒体まで伸びる。磁気記録媒体の幅あ
たりのトラック数は薄膜磁気ヘッドのトラック幅Ｗｔに
より決まる。又、磁気記録媒体のトラックの長さが１ｍ
ｍあたりの磁束反転数により薄膜磁気ヘッドの線密度が
決まり、これはギャップ長Ｌｇにより決まる。

【０００７】次に、従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を
媒体対向面（ＡＢＳ面）より観察した工程別断面図であ
る図９（ａ）乃至図９（ｄ）を用いて説明する。まず、
図９（ａ）に示すように、Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ基板１の
表面にＡｌ２Ｏ３等の絶縁膜２をＲＦ（ＲａｄｉｏＦ
ｒｅｑｕｅｎｃｙ）スパッタ法等により形成し、さらに
この絶縁膜２の表面にパーマロイ等の磁性体層をＲＦス
パッタ法等により形成し下部磁気コア３とする。

【０００８】次に、図９（ｂ）に示すように、下部磁気
コア３上に磁気ギャップとなるａ―Ｓｉ等の非磁性膜
４、及びＳｉＯ₂ 等の非磁性膜９をＣＶＤ（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌＶａｐｏｒＤｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法等に
より順次形成する。そして、図９（ｃ）に示すように、
絶縁膜９の上にフォトレジスト膜を塗布しＰＥＰ（Ｐｈ
ｏｔｏＥｎｇｒａｖｅｍｅｎｔＰｒｅｃｅｓｓ）に
よりレジストパターン１０を形成する。

【０００９】この後、図９（ｄ）に示すように、レジス
トパターン１０をマスクにＲＩＥ（Ｒｅａｃｔｉｖｅ
ＩｏｎＥｔｃｈｉｎｇ）等の異方性エッチング法によ
り絶縁膜９の部分領域をエッチングし、媒体対向面（Ａ
ＢＳ面）を含む溝（開口）を形成し、この溝の内表面に
コリメーションスパッタ法等によりＣｏ₉₀Ｚｒ₃Ｎｂ₆等
の軟磁性膜を形成して上部磁気コア７を形成する。この
後、絶縁膜９ａ上に形成された軟磁性膜をイオンミリン
グ法等により除去する。

【００１０】次に、上部磁気コア７及び絶縁膜９ａの表
面にＣＶＤ法等により絶縁体保護膜８を形成し、従来の
薄膜磁気ヘッドが完成する。これらは、複数個が基板１
上に形成され、絶縁体保護膜形成後に単体に加工され
る。この従来の製造方法によれば、トラック幅Ｗｔは図
９（ｃ）に示す絶縁膜９ａに形成される溝幅により決ま
り、又トラック幅Ｗｔはパターニング精度に依存する。

【００１１】上記の薄膜磁気ヘッドでは、絶縁膜６と磁
気ギャップ４の下地段差ｈ（図１０（ａ）、図１０
（ｂ）を参照）は１０μｍ程度あり、溝形成のためのフ
ォトレジストマスクは、この段差を完全に被覆する必要
があり、塗布法を工夫してもフォトレジストの厚さは５
μｍ程度必要である。

【００１２】そして、コンタクト方法により露光する
と、１０μｍのフォトマスク下面からフォトレジストの
下面までは最低でも１５μｍ（下地段差１０μｍ＋フォ
トレジスト厚５μｍ）程度となり、この条件ではフレネ
ル回折によるボケの大きさ（光強度が１００％から５０
％まで変化する範囲）は３. ５μｍとなる。従って、ト
ラック幅Ｗｔ及びトラック幅公差は夫々２μｍ、０．５
μｍが最小加工寸法となる。これでは２００Ｍｂ／ｉｎ
ｃｈ²にも対応できない。さらに、狭トラック化が進む
と異方性のＲＩＥ法等によっても微細な溝幅を再現性よ
く実現することが難しくなると共に、溝側壁は異方性エ
ッチングにより表面荒れが発生し、記録トラックが不鮮
明になる等の問題がある。このような問題を解決するた
めに、媒体対向面（ＡＢＳ面）からトラック加工する方
法が提案されている（ＩＥＥＥＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯ
ＮＯＮＭＡＧＮＥＴＩＣＳ，Ｖｏｌ．２４．Ｎｏ．
６，Ｎｏｖｅｍｂｅｒ１９８８ｐ．２８４１−２
８４３）。又、ＦＩＢ（ＦｏｃｕｓＩｏｎＢｅａ
ｍ）エッチングを用いて媒体対向面からトラック加工す
る方法も提案されている（特開平３―２９６９０７号公
報）。これらの方法によれば狭いトラック幅は確保でき
るが、単体毎の処理になること、又ＦＩＢエッチングは
スループットが遅いこと等から量産に向かない。

【００１３】又、上述した従来の製造方法によれば、エ
ッチングによる溝形成時に磁気ギャップ４の表面がオー
バーエッチングされるため、ギャップ長Ｌｇの均一かつ
高精度の制御が困難であるという問題がある。上述の製
造方法により製造した薄膜磁気ヘッドでは、膜厚約０．
３μｍに形成した磁気ギャップ４は溝を形成するための
ＲＩＥ法等の異方性エッチングを行うと、オーバーエッ
チングにより約０．２μｍの厚さまで減少する。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上述の通り、従来の薄
膜磁気ヘッドではその構造から、トラック幅Ｗｔを微細
にかつ再現性よく量産できることが困難であり、記録ト
ラックが不鮮明になる等の問題があった。又、ギャップ
長Ｌｇの均一かつ高精度の制御が困難である等の問題が
あった。

【００１５】本発明はこれらの問題を解決することを目
的とし、トラック幅Ｗｔ、及び磁気ギャップ長Ｌｇを微
細にかつ高い再現性をもって量産可能な薄膜磁気ヘッド
及びその製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決する為
に、本発明の第１は、後部領域及び磁極端領域を備える
第１の磁極層と、第１の磁極層の後部領域に第１の絶縁
膜を介して形成された磁気コイルと、この磁気コイルを
覆うコイル絶縁膜と、第１の磁極層の表面に形成され
た、磁極端領域に溝を備える第２の非磁性膜と、前記溝
の側壁面及び底面に形成された磁気ギャップと、磁気ギ
ャップが形成された前記溝の内部及び前記コイル絶縁膜
上に形成された第２の磁極層であり、後部領域にて第１
の磁極層と接続する第２の磁極層とが備えられたことを
特徴とする薄膜磁気ヘッドを提供する。

【００１７】このように第１の絶縁膜に溝を形成した後
に磁気ギャップ及び第２の磁極層を形成することで、量
産工程においても、トラック幅Ｗｔを最小加工寸法より
も狭くすることが可能である。

【００１８】又、従来の製造方法にみられたようなオー
バーエッチングによるギャップ長Ｌｇの劣化等の問題が
ない。さらに又、第２の非磁性膜の側壁面が荒れていて
も、磁気ギャップにより平滑かされるため、磁気トラッ
クが不鮮明になる等の問題がない。

【００１９】この薄膜磁気ヘッドにおいて、第１及び／
又は第２の磁気コアは、溝内に形成された磁極先端部半
体及びこの磁極先端部半体に接続する磁極後部半体とか
らなることが好ましい。

【００２０】このように磁気コアを分離することで、媒
体対向面に露出する磁気コアのトラック幅を微細なもの
とできる。又、磁極後部半体は媒体対向面より後方に形
成されることが、磁束の漏洩を防止する為に好ましい。

【００２１】又、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、磁
極先端部半体と前記磁極後部半体の主な構成材料は互い
に異なることが電磁変換効率向上から好ましい。又、本
発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、第２の絶縁膜はノッチ
構造体とすることができる。

【００２２】又、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、第
１の絶縁膜と第２の絶縁膜は同一膜とすることも可能で
ある。又、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、溝は略直
方体であることが媒体対向面への磁束の漏洩を抑制する
ために好ましい。

【００２３】又、本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、溝
内に形成され、かつ磁気ギャップの下に軟磁性膜が備え
られることが大きい磁界強度を得る為に好ましい。又、
本発明の薄膜磁気ヘッドにおいて、磁気ギャップは非磁
性導電体からなり、第２の磁気コアのシード層であるこ
とも可能である。

【００２４】さらに又、本発明の薄膜磁気ヘッドにおい
て、溝はテーパーを有すれば、後に形成する磁気ギャッ
プ等の被覆形状が良好なものとなる。上記課題を解決す
るために、本発明の第２は、後部領域及び磁極端領域を
備える第１の磁極層を形成する工程と、第１の磁極層の
後部領域に絶縁膜を介して磁気コイルを形成する工程
と、磁気コイルを覆うコイル絶縁膜を形成する工程と、
前記第１の磁極層の磁極端領域に非磁性膜を形成する工
程と、非磁性膜の磁極端領域に溝を形成する工程と、少
なくとも前記溝の側壁面及び底面に磁気ギャップを形成
する工程と、溝の内部及び前記コイル第２の絶縁膜上に
第２の磁極層を形成する工程とを備えること薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法を提供する。

【００２５】このように非磁性膜の溝に磁気ギャップ及
び第２の磁極層を形成することで、トラック幅Ｗｔを最
小加工寸法よりも狭くすることが可能であり微細化に適
している。又、溝側壁面にエッチングによる表面荒れが
発生しても、磁気ギャップにより平滑化されるので、記
録トラックが従来よりも鮮明に得られる。さらに又、劣
化のない再現性に優れた磁気ギャップが得られる。

【００２６】又、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法に
おいて、第１及び／又は第２の磁極層を形成する工程
は、溝内に磁極先端部半体を形成する工程、及びこの磁
極先端部半体に接続する磁極後部半体を前記後部領域に
形成する工程とを備えることが好ましい。

【００２７】又、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法に
おいて、磁極先端部半体は媒体対向面より後方に形成す
ることが磁束の漏洩を低減するために好ましい。又、磁
極先端部半体と前記磁極後部半体の主な構成材料は互い
に異なることが好ましい。

【００２８】又、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法に
おいて、非磁性膜はノッチ構造体とすることも可能であ
る。又、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
絶縁膜と非磁性膜を同一膜により形成すれば、工程数の
削減となる。

【００２９】又、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法に
おいて、溝は略直方体であることが磁束の漏洩を低減す
るために、好ましい。又、本発明の薄膜磁気ヘッドの製
造方法において、磁気ギャップの形成に先立ち、少なく
とも前記溝の底面に軟磁性膜を形成することが強い磁界
強度を得る為に好ましい。

【００３０】又、本発明の薄膜磁気ヘッドの製造方法に
おいて、溝はテーパーを有すると、磁気ギャップ等の被
覆形状を良好に行える。さらに又、本発明の薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法において、磁気ギャップは非磁性導電体
からなり、この非磁性導電体をシードとしてめっき成長
法により第２の磁気コアを形成することも可能である。

【００３１】

【発明の実施の形態】以下、本発明の各実施の形態を図
面を参照しつつ説明する。尚、各図は本発明の薄膜磁気
ヘッド及びその方法をわかりやすく説明するために実寸
法とは異なって記載されている。

【００３２】（第１の実施の形態）図１は本発明の第１
の実施形態である薄膜磁気ヘッドの記録部を媒体対向面
（ＡＢＳ面）より観察した側面図であり、図２はこの薄
膜磁気ヘッドの断面図である。図２に示すように、媒体
対向面（ＡＢＳ面）から溝側面に形成された磁気ギャッ
プまでの磁極先端部と、これよりも後方の後部領域とか
らなる。Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ等からなる基板１１上には、
Ａｌ₂Ｏ₃等の絶縁層１２を介して、磁性体からなる下部
磁気コア１３が形成されている。この磁性体材料とし
て、ＣｏＺｒＮｂ，ＮｉＦｅ等がある。この下部磁気コ
ア１３には媒体対向面に望む溝を有するＳｉＯ₂等の絶
縁膜１９ａが形成される。この絶縁膜１９ａの側壁表
面、及び前記溝に露出する下部磁気コア１３の表面には
Ａｌ₂Ｏ₃等の非磁性体層からなる磁気ギャップ１４が形
成される。磁気ギャップ１４として、非磁性の導電性材
料を用いてもよい。磁気ギャップ１４により内表面が覆
われた溝の内部にはＣｏＺｒＮｂ，或いはＮｉＦｅ等の
磁性体からなる上部磁気コア１７が形成される。磁界を
生成するＣｕ等のコイル１５は、図２の断面図に示すよ
うに、下部磁気コア１３上の、磁極端領域よりも後方の
後部領域に、絶縁膜１９ａを介して形成される。コイル
１５はポリイミド等のコイル絶縁膜１６により覆われ、
上述の上部磁気コア１７は絶縁膜１６を覆い、媒体対向
面（ＡＢＳ面）に対して奥側の他端で下部磁気コア１３
と接続され、磁気回路を形成している。

【００３３】本実施形態のトラック幅Ｗｔは図１に示す
ように、磁気ギャップ１４が形成された溝内部の上部磁
気コア１７の幅により決定される。従って、溝側壁に形
成された磁気ギャップの厚さ分、ＰＥＰ工程による最小
加工寸法よりも狭く形成でき微細化に適する。又、溝の
側壁にＲＩＥ法等による物理的エッチングによる表面荒
れが発生しても、磁気ギャップにより平滑化されるの
で、記録トラックが従来の構造よりも鮮明に得られる。
さらに又、磁気ギャップ１４には物理的エッチングによ
る膜減りがおこらないので、再現性に優れたギャップ長
Ｌｇといえる。

【００３４】次に、本実施形態の薄膜磁気ヘッドの製造
方法を説明する。まず、図３（ａ）に示すように、Ａ
ｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ等の基板１１の表面に膜厚５μｍ程度の
Ａｌ₂Ｏ₃等の非磁性膜１２をＲＦ（ＲａｄｉｏＦｒｅ
ｑｕａｎｃｙ）スパッタ法等により形成し、さらにこの
非磁性膜１２の表面に膜厚約１μｍの結晶質軟磁性体膜
をＲＦスパッタ法等により形成し、下部磁気コア１３と
する。結晶室軟磁性体膜として、Ｃｏ₈₇Ｚｒ₅Ｎｂ
₈（ａｔ％）、ＦｅＣｏ系の窒化微結晶膜又は酸化微結
晶膜、Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀（ａｔ％）、及びセンダストＦｅＡ
ｌＳｉ等を用いることができる。又、下部磁気コア１３
にはこれらの結晶質軟磁性体を複数積層することも可能
であり、このような構造とすると、上部磁気コアからの
磁束が効率よく下部磁気コアにむけて伝わる。この後、
下部磁気コア１３と後に形成する磁気ギャップ１９の密
着性を向上させる為に、下部磁気コア１３表面にチタン
Ｔｉやアモルファスシリコン等のバッファ膜を形成して
もよい。この後、後部領域には図２に示すようにＣｕ等
の導電体のコイル１５をめっき法等により形成し、この
コイル１５を覆うポリイミド等の絶縁膜１６を形成す
る。

【００３５】次に、図３（ｂ）に示すように、下部磁気
コア１３上に厚さ約１μｍの絶縁膜例えばＳｉＯ₂膜１
９をＲＦスパッタ法等により形成し、さらに、このＳｉ
Ｏ₂膜１９の上にフォトレジスト膜を塗布しＰＥＰによ
りレジストパターン２０を形成する。

【００３６】この後、図３（ｃ）に示すように、レジス
トパターン２０をマスクにＲＩＥ法等の異方性エッチン
グによりＳｉＯ₂膜１９の部分領域をエッチングし、Ｓ
ｉＯ₂膜１９ａに囲まれた深さ１μｍ，幅１μｍの溝１
９ｂを形成する。この溝は基板１１上に複数の薄膜磁気
ヘッドを形成して単体に加工された後に媒体対向面（Ａ
ＢＳ面）に望む。

【００３７】続いて、図３（ｄ）に示すように、溝の内
表面、ＳｉＯ₂膜１９ａの表面に磁気ギャップ１４を形
成する。この磁気ギャップ１４はＲＦスパッタ法により
形成されたＡｌ２Ｏ３等の非磁性膜であり、溝の底の膜
厚は０．３μｍ、ＳｉＯ₂膜１９ａの側壁に付着した厚
さは０．１μｍであった。磁気ギャップ１４は膜厚０.
０２μｍのアモルファスシリコン層と膜厚０．２μｍの
チタン層の積層膜としてもよい。このようにすると、溝
の底面ならびに側壁面の凹凸を抑制できる。

【００３８】そして、図３（ｅ）に示すように、表面に
磁気ギャップ４が形成された溝１９ｂにＣｏ₉₀Ｚｒ₄Ｎ
ｂ₆（ａｔ％）等のアモルファス磁性体層からなる上部
磁気コアを構成する磁極先端部半体１７をコリメーショ
ンスパッタ法等により形成する。又、上部磁気コア１
７の材料として、（ＦｅＣｏ）系の窒化微結晶膜やＮｉ
₈₀Ｆｅ₂₀（ａｔ％）、センダストＦｅＡｌＳｉ等の結晶
質で飽和磁束密度の高い軟磁性膜を用いることもでき
る。この後、絶縁膜１９ａ上にも形成された磁性体膜２
０をイオンミリング法等により除去する。後部領域に
は、図２に示すように、磁極先端部半体１７と面接触
し、上部磁気コアを構成する磁極後部半体１７ａを形成
する。磁極後部半体コア１７ａは後部領域の媒体対向面
（ＡＢＳ面）の他端で下部磁気コア１３と接続される。
溝内に形成された磁極先端部半体１７は高さ１μｍ、幅
０．８μｍとなる。従って、トラック幅Ｗｇは０．８μ
ｍである。この後、絶縁体保護膜１８をＣＶＤ法等によ
り形成し、基板上に複数形成した薄膜磁気ヘッドを単体
に加工して本実施形態の薄膜磁気ヘッドが完成する。

【００３９】上述の製造方法によれば、磁気ギャップ１
４の形成を絶縁膜１９ａの溝を形成した後に行うので、
記録トラック幅Ｗｔは溝側壁の磁気ギャップ１４の幅の
分だけ、最小加工寸法より狭めることができ、挟トラッ
ク化に適している。例えば、溝幅を１．７μｍ、２２．
２μｍとし、上述の条件と同じく磁気ギャップ及び磁極
先端部半体を形成したところ、磁極先端部半体のトラッ
ク幅は夫々１．５μｍ、２．０μｍであった。

【００４０】又、磁気ギャップ長Ｌｇを精度よく、又再
現性よく得られる。又、絶縁膜１９ａの溝側壁の表面が
荒れても、磁気ギャップ１４の形成により磁極先端部半
体１７の側面は平滑なものとでき、トラック幅を鮮明な
ものとできる。

【００４１】次に、本発明の第２の実施形態を説明す
る。高密度化に伴い、記録ビット径が小さくなり、これ
に応じて記録ヘッドの記録磁界を大きくする必要があ
る。本実施形態では、図４及び図５に示すように、媒体
対向面（ＡＢＳ面）の磁気ギャップ３４と下部磁気コア
３２ａの界面に飽和磁束密度の大きい、軟磁気特性に優
れる微結晶磁性膜３３を挿入し、磁気記録媒体の高保持
力化に対応した、大きい磁界強度を得ることが可能であ
る。この薄膜磁気ヘッドは、図５に示すように、媒体対
向面（ＡＢＳ面）から溝側面に形成された磁気ギャップ
までの磁極先端部と、これよりも後方の後部領域とから
なる。

【００４２】次に、図６（ａ）乃至（ｃ）を用いて、本
実施形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明する。ま
ず、図６（ａ）に示すように、第１の実施形態と同じ
く、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ等の基板３１の表面に膜厚５μｍ
程度のＡｌ₂Ｏ₃等の絶縁膜３２をＲＦスパッタ法等によ
り形成し、さらにこの絶縁膜３２の表面に膜厚約１μｍ
のＣｏ₈₇Ｚｒ₅Ｎｂ₈（ａｔ％）、ＦｅＣｏ系の窒化微結
晶膜又は酸化微結晶膜、Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀（ａｔ％）、或い
はセンダストＦｅＡｌＳｉ等の結晶質軟磁性体層をＲＦ
スパッタ法等により形成し下部磁気コア３２ａとする。
この下部磁気コア３２ａはこれらの結晶質軟磁性体を複
数積層してもよい。又、後に形成する絶縁膜３２ｂとの
密着性を向上させる為に、下部磁気コア３２ａの表面に
チタンＴｉやアモルファスシリコン等のバッファ層を形
成してもよい。次に、下部磁気コア３２ａ上に絶縁膜例
えばＳｉＯ₂膜を厚さ約１μｍにＲＦスパッタ法等によ
り形成し、さらに、このＳｉＯ₂膜の上にフォトレジス
ト膜を塗布しＰＥＰによりレジストパターンを形成す
る。

【００４３】この後、レジストパターンをマスクにＲＩ
Ｅ等の異方性エッチング法によりＳｉＯ₂膜の部分領域
をエッチングにより除去して、図６（ａ）に示すように
ＳｉＯ₂膜１９ａに囲まれた深さ１μｍ，底の幅が０．
７μｍの溝４０（溝）を形成する。この溝は、基板上の
複数の薄膜磁気ヘッドを単体に加工後した薄膜磁気ヘッ
ドの媒体対向面に望む。この溝４０の形成は記録トラッ
クをきれいに形成し、又、磁気効率からＳｉＯ₂膜１９
ａの側部をテーパー状にして端部が先細りとなるように
形成することが好ましい。このようなテーパー状にする
には、前記エッチングをＣＤＥ等で行う。

【００４４】続いて、図６（ｂ）に示すように、溝４０
の底に露出した下部磁気コア３２ａの表面、及びＳｉＯ
₂膜３２ｂの表面に厚さ０．５μｍのＦｅＴａＮからな
るアモルファス膜を反応性スパッタ法により形成し、温
度３００℃、１時間の熱処理により微結晶化し、軟磁性
化を図る。さらに、図６（ｂ）に示すように、厚さ０．
２μｍのアモルファスシリコン膜等の非磁性膜を形成
し、磁気ギャップ３４とする。溝の底の膜厚は０．２μ
ｍ、ＳｉＯ₂膜３２ｂの側壁面に付着した厚さは０．１
μｍであった。又、磁気ギャップ３４は膜厚０. ２８μ
ｍのアモルファスシリコン（Ｓｉ）層と膜厚０．２μｍ
の酸化チタンの積層膜としてもよい。このようにする
と、溝の底面、側面の表面平坦性が優れる。

【００４５】そして、図６（ｃ）に示すように、表面に
磁気ギャップ３４が形成された溝にＣｏ₉₀Ｚｒ₄Ｎｂ
₆（ａｔ％）、アモルファス磁性体膜からなる上部磁気
コア３５をコリメーションスパッタ法等により形成す
る。この後、絶縁膜３２ｂ上にも形成された磁性体膜
Ｃｏ₈₇Ｚｒ₅Ｎｂ₈３５をイオンミリング法等により除去
する。又、上部磁気コア３５の材料として、（ＦｅＣ
ｏ）系の窒化微結晶膜やＮｉ₈₀Ｆｅ₂₀（ａｔ％）、セン
ダストＦｅＡｌＳｉ等の結晶質で飽和磁束密度の高い軟
磁性膜でもよい。上部磁気コア３５は媒体対向面（ＡＢ
Ｓ面）の他端で下部磁気コア３２ａと接続される。溝内
に形成された上部磁気コア３５は高さ１μｍ、幅０．８
μｍとなる。この後、後部領域には図５に示すように、
Ｃｕ等の導電体のコイル１５をめっき法等により形成
し、このコイル１５を覆うポリイミド等のコイル絶縁体
層１６を形成する。この後、絶縁体保護膜をＣＶＤ法等
により形成して本実施形態の薄膜磁気ヘッドが完成す
る。

【００４６】次に、本発明の第３の実施形態の薄膜磁気
ヘッドを説明する。この薄膜磁気ヘッドは、媒体対向面
（ＡＢＳ面）から溝側面に形成された磁気ギャップまで
の磁極先端部と、これよりも後方の後部領域とからな
る。又、後部領域にはＢＧ（バックギャップ）が形成さ
れる。

【００４７】図７（ａ）は本実施形態の薄膜磁気ヘッド
を説明するための断面図、図７（ｂ）は媒体対向面（AB
S 面）より観察した側面図、図７（ｃ）は図７（ａ）に
示す薄膜磁気ヘッドのうち磁極先端部を主に示す断面
図、図７（ｄ）は絶縁膜５４を形成した後の磁極先端部
を主に示す平面図である。本実施形態では、表面にＡｌ
₂Ｏ₃等の絶縁膜５２が形成されたＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ等の
基板（図示せず）上に下部磁気コア５３が形成される。
この下部磁気コア５３上には媒体対向面に望む溝が形成
された絶縁膜５４が備えられ、後部領域には絶縁膜５７
により下部磁気コア５３と絶縁された磁気コイル５８が
備えられている。又、この磁気コイルは絶縁膜５９によ
り覆われている。溝の内表面、絶縁膜５４及び絶縁膜５
９上には磁気ギャップ５５が形成され、溝内部の磁気ギ
ャップ上には磁極先端部半体５６ａが形成され，これと
面接触する磁極後部半体５６ｂが絶縁膜５４及び絶縁膜
５９上の磁気ギャップ５５上に形成されている。磁極先
端部半体５６ａと磁極後部半体５６ｂは共に上部磁気コ
アを構成する。

【００４８】次に、本実施形態の製造方法を説明する。
まず、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ等の基板（図示せず）の表面に
膜厚５μｍ程度のＡｌ₂Ｏ₃等の絶縁膜（図示せず）をＲ
Ｆスパッタ法等により形成し、さらにこの絶縁膜の表面
に膜厚約１μｍのＣｏ₈₇Ｚｒ₅Ｎｂ₈（ａｔ％）、ＦｅＣ
ｏ系の窒化微結晶膜又は酸化微結晶膜、Ｎｉ₈₀Ｆｅ
₂₀（ａｔ％）、或いはセンダストＦｅＡｌＳｉ等の結晶
質軟磁性体層をＲＦスパッタ法等により形成し下部磁気
コア５２とする。この下部磁気コア５２はこれらの結晶
質軟磁性体を複数積層してもよい。又、後に形成する絶
縁膜３２ｂとの密着性を向上させる為に、下部磁気コア
３２ａの表面にチタンＴｉやアモルファスシリコン等の
バッファ層を形成してもよい。

【００４９】次に、下部磁気コア５２上に絶縁膜、例え
ばＳｉＯ₂膜を厚さ約１μｍにＲＦスパッタ法等により
形成し、さらに、このＳｉＯ₂膜の上にフォトレジスト
膜を塗布しＰＥＰによりレジストパターンを形成する。
このレジストパターンは単体加工後に媒体対向面に望む
溝を囲むように形成される。

【００５０】この後、レジストパターンをマスクにＲＩ
Ｅ等の異方性エッチング法によりＳｉＯ₂膜の部分領域
をエッチングにより除去して、ＳｉＯ₂膜５４に囲まれ
た深さ１μｍ，底の幅が１μｍの溝を形成する続いて、
絶縁膜５４より後部の下部磁気ギャップ５３上には絶縁
膜５７を介して導電性材料からなるコイル５８、及びこ
れを覆うコイル絶縁膜５９を形成する。

【００５１】続いて、溝の内表面、ＳｉＯ₂膜１９ａ上
に磁気ギャップ１４を形成する。この磁気ギャップ１４
はＲＦスパッタ法により形成されたＡｌ₂Ｏ₃等の非磁性
膜であり、溝の底の膜厚は０．３μｍ、ＳｉＯ₂膜１９
ａの側壁に付着した厚さは０．１μｍであった。磁気ギ
ャップ１４は膜厚０. ０２μｍのアモルファスシリコン
層と膜厚０．２μｍの酸化チタン層の積層膜としてもよ
い。この磁気ギャップ５５により媒体対向面からゼロ・
スロート・レベルの高さが決まり、又、磁気ギャップ５
５表面より媒体対向面（ABS 面）が磁極端領域、ゼロ・
スロート・レベルを境にこれより後方から後部ギャップ
（ＢＧ）が後部領域となる。

【００５２】次に、表面に磁気ギャップ５３が形成され
た溝にＣｏ₉₀Ｚｒ₄Ｎｂ₆（ａｔ％）、アモルファス磁性
体膜からなる上部磁気コア５６ａをコリメーションスパ
ッタ法等により形成する。又、上部磁気コア５６ａの材
料として、（ＦｅＣｏ）系の窒化微結晶膜やＮｉ₈₀Ｆｅ
₂₀（ａｔ％）、センダストＦｅＡｌＳｉ等の結晶質で飽
和磁束密度の高い軟磁性膜でもよい。上部磁気コア５６
ａは媒体対向面（ＡＢＳ面）の他端で下部磁気コア５３
と接続される。溝内に形成された上部磁気コア３５は高
さ１μｍ、幅０．８μｍとなる。この後、絶縁体保護膜
をＣＶＤ法等により形成し、同一基板上に複数形成した
薄膜磁気ヘッドを単体に加工して本実施形態の薄膜磁気
ヘッドが完成する。

【００５３】次に、本発明の第４の実施形態を図８（a
）の再生部の磁極端領域及び後部領域の一部を示す断
面図、乃び図８（ｂ）の媒体対向面より観察した側面図
を用いて説明する。本実施形態では、表面にＡｌ₂Ｏ₃等
の絶縁膜（図示せず）が形成されたＡｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ等
の基板（図示せず）上に下部磁気コアの一部を構成する
磁極後部半体８３ａが形成される。この磁極後部半体８
３ａ上には媒体対向面に望む溝が形成されたＵ形状の絶
縁膜８４が備えられ、この絶縁膜８４より後方には絶縁
膜５７上に磁気コイル（図示せす）が備えられている。
又、この磁気コイルはコイル絶縁膜５９により覆われて
いる。Ｕ形状の絶縁膜８３の溝の内側壁、、この磁気ギ
ャップ８５により覆われた溝内部には下部磁気コアの一
部を構成し、磁極後部半体８３ａに面接触する磁極先端
部半体８３ｂ、この磁極先端部半体８３ｂ，絶縁膜８４
の溝内側壁及びコイル絶縁膜５９上に形成される磁気ギ
ャップ８５、及び上部磁気コアの一部を構成する磁極先
端部半体８６ａが順次積層形成されている。磁極先端部
半体８６ａ及びコイル絶縁膜５９上には、上部磁気コア
の一部を構成する磁極後部半体８６ｂが形成される。

【００５４】本実施形態の薄膜磁気ヘッドによれば、絶
縁膜８４の内側壁にギャップ層８５が形成されているた
め、絶縁膜８４の溝の形成がＰＥＰの最小加工寸法であ
っても、トラック幅Ｗｔはさらに小さくできる。又、絶
縁膜８４の内側壁に物理的エッチングによる表面荒れが
あっても、ギャップ層８５により平滑化され、磁気トラ
ックの鮮明さが得られる。又、溝形成のための物理的エ
ッチングを行った後に磁気ギャップが形成されるので、
ギャップ長Ｌｇは再現性よく、又精度よいものである。

【００５５】次に、本実施形態の製造方法を説明する。
まず、Ａｌ₂Ｏ₃・ＴｉＣ等の基板（図示せず）の表面に
膜厚５μｍ程度のＡｌ₂Ｏ₃等の絶縁膜（図示せず）をＲ
Ｆスパッタ法等により形成し、さらにこの絶縁膜の表面
に膜厚約１μｍのＣｏ₈₇Ｚｒ₅Ｎｂ₈（ａｔ％）、ＦｅＣ
ｏ系の窒化微結晶膜又は酸化微結晶膜、Ｎｉ₈₀Ｆｅ
₂₀（ａｔ％）、或いはセンダストＦｅＡｌＳｉ等の結晶
質軟磁性体層をＲＦスパッタ法等により形成し下部磁気
コアの一部を構成する磁極後部半体８３ａとする。この
磁極後部半体８３ａはこれらの結晶質軟磁性体を複数積
層してもよい。

【００５６】次に、下部磁気コア８３ａ上に絶縁膜、例
えばＳｉＯ₂膜を厚さ約１μｍにＲＦスパッタ法等によ
り形成し、さらに、このＳｉＯ₂膜の上にフォトレジス
ト膜を塗布しＰＥＰによりレジストパターン（図示せ
ず）を形成する。このレジストパターンは単体加工後に
は媒体対向面に望む溝を囲むように形成される、この
後、レジストパターンをマスクにＲＩＥ等の異方性エッ
チング法によりＳｉＯ₂膜の部分領域をエッチングによ
り除去して、ＳｉＯ₂膜８４に囲まれた深さ１μｍ，底
の幅が１μｍの溝を形成する続いて、絶縁膜８４より後
部の下部磁気ギャップ５３上には絶縁膜５７を介して導
電性材料からなるコイル（図示せず）、及びこれを覆う
コイル絶縁膜５９を形成する。

【００５７】続いて、溝の内表面に下部磁極の一部を構
成する磁極先端部半体８３ｂを磁性体を用いて形成す
る。この磁極先端部半体８３ｂは絶縁膜８４の上面に至
るまでは形成しない。後に形成する絶縁膜８５との密着
性を向上させる為に、磁極先端部半体８３ｂの表面にチ
タンＴｉやアモルファスシリコン等のバッファ層を形成
してもよい。

【００５８】続いて、磁極先端部半体８３ｂ，溝の内側
壁、及びコイル絶縁膜５９上に磁気ギャップ１４を形成
する。この磁気ギャップ１４はＲＦスパッタ法により形
成されたＡｌ₂Ｏ₃等の非磁性膜であり、溝の底の膜厚は
０．３μｍ、ＳｉＯ₂膜１９ａの側壁に付着した厚さは
０．１μｍであった。磁気ギャップ１４は膜厚０. ０２
μｍのアモルファスシリコン層と膜厚０．２μｍの酸化
チタン層の積層膜としてもよい。この磁気ギャップ５５
により媒体対向面からゼロ・スロート・レベルの高さが
決まり、又、磁気ギャップ５５表面より媒体対向面（AB
S 面）が磁極端領域、ゼロ・スロート・レベルを境にこ
れより後方から後部ギャップ（ＢＧ）が後部領域とな
る。

【００５９】次に、内表面に磁気ギャップ８５が形成さ
れた溝にＣｏ₉₀Ｚｒ₄Ｎｂ₆（ａｔ％）、アモルファス磁
性体膜からなる上部磁気コア８６ａをコリメーションス
パッタ法等により形成する。又、上部磁気コア８６ａの
材料として、（ＦｅＣｏ）系の窒化微結晶膜やＮｉ₈₀Ｆ
ｅ₂₀（ａｔ％）、センダストＦｅＡｌＳｉ等の結晶質で
飽和磁束密度の高い軟磁性膜でもよい。上部磁気コアを
構成する後部磁極半体８６ａは媒体対向面（ＡＢＳ面）
の他端で下部磁気コアを構成する後部磁極半体８３ａと
接続される。溝内に形成された上部磁気コア３５は幅
０．８μｍとなる。この後、絶縁体保護膜をＣＶＤ法等
により形成し、同一基板上に複数形成した薄膜磁気ヘッ
ドを単体加工して本実施形態の薄膜磁気ヘッドが完成す
る。

【００６０】上述の第１の実施形態及び第２の実施形態
ではでは磁極後部半体５６ｂ、８３ａ，８６ｂが媒体対
向面（ＡＢＳ面）の一部を構成しているが、媒体対向面
より後退してもよく、このようにすると磁束漏洩が低減
でき、好ましい。又、上述のすべての実施形態において
磁気コアを磁極先端部半体と磁極後部半体のように分離
せずに、一体に形成してもよい。さらに、又、溝が形成
される絶縁膜１４、３４、５５、８５はコイルを覆うコ
イル絶縁膜１６、５９を形成した後に形成し、絶縁膜そ
の一部がコイル絶縁膜上に延在するように形成してもよ
い。

【００６１】溝が形成される非磁性膜には二酸化シリコ
ン等のシリコン酸化物やシリコン窒化物、シリコン、カ
ーボンを用いることができる。又、磁気ギャップはＡｌ
₂Ｏ₃の他に、ニッケル・リン、ニッケル・モリブデン、
ニッケル・クロム、ニッケル・タングステン、金及び銅
等の導電性の非磁性体があげられる。これらを用いた場
合には、これをシードとして上部磁気コアをめっき成長
させることができる。

【００６２】

【発明の効果】本発明によれば、鮮明で微細なトラック
幅Ｗｔ、及び精度よいギャップ長Ｌｇを高い再現性をも
って量産可能な薄膜磁気ヘッド及びその製造方法が得ら
れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施形態の薄膜磁気ヘッドを説
明するための媒体対向面（ＡＢＳ面）の側面図。

【図２】第１の実施形態の薄膜磁気ヘッドを説明するた
めの断面図。

【図３】第１の実施形態の薄膜磁気ヘッドの製造方法を
説明する為の断面図。

【図４】本発明の第２の実施形態の薄膜磁気ヘッドを説
明するための媒体対向面（ＡＢＳ面）の側面図。

【図５】第２の実施形態の薄膜磁気ヘッドを説明するた
めの断面図。

【図６】第２の実施形態の薄膜磁気ヘッドを説明するた
めの断面図。

【図７】本発明の第３の実施形態の薄膜磁気ヘッドを説
明するための断面図（図７（ａ），図７（ｃ））、側面
図（図７（ｂ））及び平面図（図７（ｄ））。

【図８】本発明の第４の実施形態の薄膜磁気ヘッドを説
明するための断面図及び側面図。

【図９】従来の薄膜磁気ヘッドの製造方法を説明するた
めの断面図。

【図１０】薄膜磁気ヘッドの斜視図、及び断面図。

【符号の説明】

１，１１，３１，・・基板２，１２，３２，５２・・絶縁膜３，１３，３２ａ，５３，８３ａ，８３ｂ・・下部磁気
コア４，１４，３４，５５，８５・・磁気ギャップ５，１５，５８・・コイル６，１６，５９・・コイル絶縁膜７，１７，１７ａ，３７，３７ａ，５６ｂ，８６ａ，８
６ｂ・・上部磁気コア８，１８，３９，・・絶縁体保護膜９，９ａ，１９ａ，３２ｂ，５４，８４・・絶縁膜１０・・レジストパターン３３・・微結晶軟磁性体

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者大沢裕一神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝川崎事業所内 (72)発明者堀昭男神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝川崎事業所内 (72)発明者小沢則雄神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝川崎事業所内 (72)発明者坂久保武男神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝川崎事業所内 (72)発明者小泉隆神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝川崎事業所内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】後部領域及び磁極端領域を備える第１の磁
極層と、前記第１の磁極層の後部領域に絶縁膜を介して形成され
た磁気コイルと、この磁気コイルを覆うコイル絶縁膜と、前記第１の磁極層の磁極端領域に溝を備える非磁性膜
と、前記溝の側壁面及び底面に形成された磁気ギャップと、前記磁気ギャップが形成された前記溝の内部及び前記コ
イル絶縁膜上に形成された第２の磁極層であり、前記後
部領域にて前記第１の磁極層と接続される第２の磁極層
とが備えられたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項２】前記第１及び第２の磁極層のいずれかは、
前記溝内に形成された磁極先端部半体及びこの磁極先
端部半体に接続する磁極後部半体とからなることを特徴
とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項３】前記磁極後部半体は媒体対向面より後方に
形成されたことを特徴とする請求項２記載の薄膜磁気ヘ
ッド。
【請求項４】前記磁極先端部半体と前記磁極後部半体の
主な構成材料は互いに異なることを特徴とする請求項２
記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項５】前記第２の絶縁膜はノッチ構造体であるこ
とを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項６】前記絶縁膜と前記非磁性膜は同一膜である
ことを特徴とする請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項７】前記溝は略直方体であることを特徴とする
請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項８】前記溝内に形成され、かつ前記磁気ギャッ
プの下に形成された軟磁性膜を具備することを特徴とす
る請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項９】前記磁気ギャップは非磁性導電体からな
り、第２の磁極層のシード層であることを特徴とする請
求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１０】前記溝はテーパーを有することを特徴と
する請求項１記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１１】後部領域及び磁極端領域を備える第１の
磁極層を形成する工程と、前記第１の磁極層の後部領域に絶縁膜を介して磁気コイ
ルを形成する工程と、この磁気コイルを覆うコイル絶縁膜を形成する工程と、前記第１の磁極層の磁極端領域に非磁性膜を形成する工
程と、この非磁性膜の磁極端領域に溝を形成する工程と、前記溝の側壁面及び底面に磁気ギャップを形成する工程
と、前記溝の内部及び前記コイル絶縁膜上に第２の磁極層を
形成する工程とを備えることを特徴とする薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法。