DE69121604T2 - Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmmagnetkopfes sowie nach diesem Verfahren herstellbarer Dünnfilmmagnetkopf - Google Patents
Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmmagnetkopfes sowie nach diesem Verfahren herstellbarer DünnfilmmagnetkopfInfo
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Description
- Die Erfindung bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmmagnetkopfes mit einem Magneto-Widerstandselement, wobei von einem Träger ausgegangen wird, auf dem eine erste magnetische Isolierschicht angebracht wird, auf der Flußleiter und wenigstens zwischen den Flußleitern eine zweite magnetische Isolierschicht angebracht wird, wonach auf den Flußleitern und der zweiten magnetischen Isolierschicht eine elektrische Isolierschicht angebracht wird, auf der ein Magneto-Widerstandselement angebracht wird.
- Die Erfindung bezieht sich ebenfalls auf einen Dünnfilmmagnetkopf mit einem magnetischen Träger, auf dem eine erste nicht-magnetische Schicht vorgesehen ist, auf der Flußleiter und eine zweite nicht-magnetische Isolierschicht vorgesehen sind, wobei die zweite nicht-magnetische Schicht wenigstens zwischen den Flußleitern vorgesehen ist, wobei auf den Flußleitern und auf der zweiten nicht-magnetischen Schicht eine elektrisch isolierende Schicht vorgesehen ist, auf der wenigstens gegenüber der zweiten nicht-magnetischen Schicht ein Magneto-Widerstandselement vorhanden ist.
- Ein Verfahren und ein Dünnfilmmagnetkopf der eingangs beschriebenen Art ist in der JP-A 62-146115A beschrieben. Bei dem bekannten Magnetkopf überbrückt das Magneto-Widerstandselement einen vorderen und einen hinteren Flußleiter und das Magneto-Widerstandselement liegt außerhalb des durch die Flußleiter und den Träger gebildeten magnetischen Jochs. Dadurch wird die Wirkung des Dünnfilmmagnetkopfes gegenüber einem magnetkopf, bei dem das Magneto-Widerstandselement sich innerhalb des Jochs zwischen dem träger und den Flußleitern befindet, wesentlich verbessert. Bei dem bekannten Verfahren werden die Flußleiter im Zerstäubungsverfahren angebracht und in einem Ionenätzverfahren strukturiert. Bei einem solchen Verfahren wird zunächst eine magnetische Schicht angebracht, die mit einer Schutzschicht, beispielsweise einem Photoresist, bedeckt wird. Diese Schutzschicht wird danach dadurch strukturiert, daß beispielsweise die Schicht örtlich belichtet wird. Der Photoresist wird dadurch entwikkelt, wonach der belichtete Teil entfernt wird. Daraufhin kann die magnetische Schicht in einem Ionenätzverfahren strukturiert werden. Ein Nachteil dieses bekannten Verfahrens ist, daß relativ viele Verfahrensschritte erforderlich sind zum Bilden der Flußleiter, wodurch dieses Verfahren aufwendig ist.
- Es ist nun u.a. eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zu schaffen zum Herstellen eines Dünnfilmmagnetkopfes, durch das auf einfache und schnelle Art und Weise ein Dünnfilmmagnetkopf mit guten magnetischen Eigenschaften und mit einer sehr einfachen Kopfstruktur erhalten werden kann.
- Dazu weist das erfindungsgemäße Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte auf: das Anbringen einer elektrisch leitenden nicht-magnetischen Basisschicht auf einem magnetischen Träger, das Anbringen von Photoresistwände auf der Basisschicht, das Anbringen magnetischer Schichtteile zwischen den Photoresistwänden auf der Basisschicht durch Elektroplattierung zum Bilden von Flußleitern, das Entfernen der Photoresistwände, das Anbringen einer nicht-magnetischen Schicht zwischen den Flußleitern auf der Basisschicht zum Isolieren der Flußleiter gegenüber einander, das Anbringen einer elektrischen Isolierschicht auf der nicht-magnetischen Schicht und auf den Flußleitern, und das Anbringen einer magnetischen Widerstandsschicht auf der elektrisch isolierenden Schicht zum Bilden des Magneto-Widerstandselements. Dieses Verfahren bietet die Möglichkeit, im Elektroplattierungsverfahren die Flußleiter anzubringen, wodurch weniger Verfahrensschritte als bei dem bekannten Verfahren erforderlich sind.
- Dadurch, daß die Basisschicht zugleich die Spaltschicht bildet, kann sie relativ dick ausgebildet werden, was für das Elektroplattierungsverfahren günstig ist und es gibt keine Begrenzungen an die Wahl der Spaltlänge In dieser Hinsicht weicht das erfindungsgemäße Verfahren von dem bekannten Elektroplattierungsverfahren ab, bei dem die Spaltlänge dadurch vergrößert wird, daß auf der ersten magnetischen Isolierschicht eine elektrisch leitende und magnetisch nichtleitende Schicht angebracht wird, die als Basis für das Elektroplattierungsverfahren dient. Es ist ebenfalls bekannt, auf der ersten magnetisch isolierenden Schicht eine elektrisch sowie magnetisch leitende Schicht anzubringen. Dadurch werden an die Wahl der Spaltlänge keine Beschränkungen gestellt; eine derartige Schicht kann aber die magnetischen Eigenschaften der Flußleiter beeinträchtigen. Ein zusätzlicher Vorteil des erfindungsgemäßen Verfahrens ist, daß die Basisschicht zugleich als Vormagnetisierungswindung zum Steuern des Magneto- Widerstandselements wirksam sein kann. Weiterhin erfordert das Anbringen der Flußleiter im Elektroplattierungsverfahren weniger Zeit und ist aus diesem Grund weniger aufwendig als das Bilden der Flußleiter im Zerstäubungs- und Strukturierungsverfahren.
- Es sei bemerkt, daß aus "IEEE Transactions on Magnetics", Heft 25, Nr. 5, September 89, Seiten 3686 - 3688 ein Verfahren zum Herstellen von Dünnfilmmagnetkopfschiebern bekannt ist, wobei dieses Verfahren die nachfolgenden Verfahrensschritte aufweist: das Anbringen von Molybdän als nicht-magnetisches Plattierungsbasismaterial auf einem oxidierten Siliziumträger, das Anbringen einer Luftlagerschicht aus einem harten, nicht-magnetischen Material, das Anbringen von Fenstern in der Luftlagerschicht, das Anbringen von NiFe-Schichten und das Plattieren von NiFe- Schichten herunter bis zu der Molybdän-Basisschicht durch die Fenster hindurch zum Bilden von Permalloy-Polteilen, das Bilden von Spaltbegrenzungen in harten Kohlenstoffilmen auf den Molybdänschichten, wobei das Molybdän als Sperre für ein reaktives Ionenätzverfahren für den harten Kohlenstoff wirksam ist, das Vervollständigen der Kopfelemente, das Bedecken des erhaltenen Gebildes und das Wegätzen des trägers und der Molybdänbasis, wobei die Permalloy-Polteile, das Kohlenstoff-Spaltfilter und die Luftlagerschicht als Ätzsperre verwendet werden zum Bilden einer Luftlagerfläche. Dieses bekannte Verfahren führt zu einer Magnetkopfstruktur, deren Filmflächen sich parallel zu der Luftlagerfläche erstrecken. Die Spalttiefe ist senkrecht zu diesen Flächen.
- Für eine Struktur, bei der das Magneto-Widerstandselement außerhalb des Joches liegt, ist es für den Raum zwischen dem vorderen und dem hinteren Flußleiter notwendig, daß sie planiert werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, daß im Zerstäubungs-, Sprüh- oder im CVD-Verfahren eine zu große Menge Isoliermaterial angebracht wird, wonach das überflüssige Material durch Ätzung entfernt wird. Ein weiteres Verfahren, das bei der bekannten methode angewandt wird, ist das Auffüllen des Raumes zwischen den Flußleitern in einem Schleuderverfahren und das Anbringen der elektrisch isolierenden Schicht auf dem Flußleiter in diesem selben Verfahren. Diese Techniken zum Anbringen der elektrisch isolierenden Schicht sind sehr aufwendig.
- Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, bei dem die genannten Nachteile nicht auftreten weist das Kennzeichen auf, daß die nicht-magnetische Schicht dadurch gebildet wird, daß auf der Basisschicht, wenigstens zwischen den Flußleitern eine elektrisch leitende, nicht magnetische Schicht im Elektroplattierungsver fahren angebracht wird. Dies bietet den Vorteil, daß im Elektroplattierungsverfahren eine flache Schicht konstanter Dicke anwächst. Ein hinzukommender Vorteil ist die Geschwindigkeit des Elektroplattierungsverfahrens. Ein anderer Vorteil ist, daß die elektrisch schwebenden Flußleiter des bekannten Magnetkopfes nun elektrisch miteinander verbunden sind, was eine Verringerung des elektrischen Rauschanteils mit sich bringt, der durch statische Aufladung der Flußleiter durch Reibung mit einem magnetischen Medium verursacht wird, und die gefahr vor ESD (elektrostatische Entladung) verringert.
- Eine praktische Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens, geeignet zum galvanischen Anwachsen der zweiten magnetisch isolierenden Schicht, weist das Kennzeichen auf, daß bevor die Photoresistwände entfernt werden, eine elektrisch isolierende Schutzschicht wenigstens auf den Flußleitern angebracht wird, wonach das Gebilde aus magnetischen Schichtteilen, Schutzschicht und Photoresistwänden derart strukturiert wird, daß nur die Flußleiter mit einem Teil der Schutzschicht übrigbleiben, wonach dann auf der Basisschicht weitere Photoresistwände angebracht werden, wonach wenigstens zwischen den Flußleitern und den weiteren Photoresistwänden galvanisch die elektrisch leitende magnetische Isolierschicht angebracht wird zum Bilden der zweiten magnetischen Isolierschicht und wonach der genannte Teil der Schutzschicht und die weiteren Photoresistwände entfernt werden.
- Eine Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens weist das Kennzeichen auf, daß beim Anbringen der magnetischen Schichtteilen auf der Basisschicht außer den Flußleitern auch noch magnetische Hilfsschichten galvanisch angebracht werden, wonach auf den magnetischen Schichtteilen und den Photoresistwänden die Schutzschicht angebracht wird, auf der wenigstens an der Stelle der Flußleiter Photoresistwände angebracht werden, wonach beim Strukturieren auch die Photoresistwände entfernt werden. Dieses praktische Verfahren hat den Vorteil, daß die magnetischen Schichtteile über eine größere Oberfläche galvanisch angewachsen werden als bei den bereits beschriebenen Ausführungsformen Dadurch wird der elektrische Strom beim Verfahren gleichmäßiger über die Oberfläche verteilt werden, wodurch das galvanische Aufwachsen gleichmäßiger und besser steuerbar erfolgt.
- Der erfindungsgemäße Dünnfilmmagnetkopf weist das Kennzeichen auf, daß die erste nicht-magnetische Schicht eine elektrisch leitende Basisschicht ist. Dadurch, daß der Übertragungsspalt aus nur einer Schicht gebildet wird, wird eine gut definierte Spalflänge erhalten. Eine geeignete elektrisch leitende Basisschicht ist beispielsweise eine Au-Schicht.
- Eine Ausführungsform des erfindungsgemaßen Dünnfilmmagnetkopfes weist das Kennzeichen auf, daß die zweite nicht-magnetische Schicht aus einem elektrisch leitenden material besteht. Dadurch ist es möglich, die zweite nicht-magnetische Schicht als galvanisch gebildete Schicht auszuführen. Dadurch, daß die Dicke der zweiten nicht-magnetischen Schicht der der Flußleiter entsprechend gemacht wird, wird eine flache Schicht erhalten, was bei der Fertigung vorteilhaft ist zum Anbringen des Magneto-Widerstandselementes. Ein geeignetes Material für die zweite magnetisch isolierende Schicht ist Cu.
- Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt und werden im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:
- Fig. 1 bis 5 je einen Schnitt durch Zwischenerzeugnisse während des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- Fig. 6 eine Draufsicht der planierten Struktur der Flußleiter und der magnetischen Isolierschicht eines Zwischenerzeugnisses,
- Fig. 7 einen Schnitt durch eine erste Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetkopfes, und
- Fig. 8 einen Schnitt durch eine zweite Ausführungsform des erfindungsgemäßen Magnetkopfes.
- Bei einer Ausführungsform des erfindungsgemäßen Verfahrens wird von einem magnetischen Träger 1 ausgegangen, hier als Ferritträger ausgebildet, der zugleich den magnetischen Fluß leitet. Auf diesem Träger 1 wird die Basisschicht 2 aus einem elektrisch leitenden aber magnetisch nicht-leitenden Material, beispielsweise Au, angebracht. Auf der Basisschicht 2 werden Photoresistwände 3 angebracht, wonach magnetische Schichtteile 4, 4a und 4b, beispielsweise aus NiFe, in einem Elektroplattierungsverfahren auf der Basisschicht 2 angewachsen werden. Fig. 1 zeigt einen Schnitt senkrecht zu dem träger 1 des nun erhaltenen Zwischenerzeugnisses. Die Magnetschichtteile umfassen außer Flußleitern 4a und 4b auch nicht-magnetische Hilfsschichten 4 zum Erhalten einer großen Oberfläche, wodurch beim galvanischen Anwachsen eine verbesserte Verteilung des elektrischen Stromes in der Basisschicht 2 erhalten wird und das Anwachsen besser gesteuert erfolgt.
- Auf diesem Zwischenerzeugnis wird eine Schutzschicht 5, beispielsweise eine Quarzschicht oder eine Photoresistschicht, angebracht, von der in einer späteren Phase des Verfahrens Teile als elektrische Isolierung der Flußleiter 4a und 4b wirksam sind. Auf dem auf diese Weise erhaltenen Gebilde aus magnetischen Schichtteilen 4, 4a und 4b, Photoresistwänden 3 und der Schutzschicht 5 werden Photoresistschichten 6 angebracht, die als Sperre beim Strukturieren der zusammengesetzten Schicht wirksam sind. Fig. 2 zeigt ein Zwischenerzeugnis vor dem Strukturieren und Fig. 3 zeigt das Ergebnis nach dem Strukturieren. Dieses Strukturieren kann beispielsweise in einem naß-chemischen Ätzverfahren durchgeführt werden. Beim Strukturieren werden die Photoresistwände 3, die magnetischen Hilfsschichten 4 und teilweise die Schutzschicht 5 entfernt. Auf den Flußleitern 4a und 4b soll nach wie vor die Schutzschicht 5 vorhanden sein, damit vermieden wird, daß bei einem nachfolgenden galvanischen Prozeß im weiteren verlauf des Verfahrens auf den Flußleitern unerwünschte Schichten gebildet werden.
- Während des letztgenannten galvanischen Prozesses wird eine zweite magnetische Isolierschicht 8 angebracht. Es reicht bereits, diese Schicht 8 nur zwischen den Flußleitern 4a und 4b anzubringen. Um eine gleichmäßige Stromverteilung und dadurch einen besser kontrollierbaren Prozeß zu erhalten, wird vorzugsweise auf einer größeren Oberfläche die Schicht angewachsen. Zunächst werden weitere Photoresistwände 7 auf der Basisschicht 2 angebracht, damit die Oberfläche, auf der die zweite magnetische Isolierschicht 8 angebracht wird, begrenzt wird. Danach wird die Isolierschicht 8 angebracht, bis diese eine Abmessung t in einer Richtung senkrecht zu dem Träger 1 gleich der der Flußleiter erreicht hat, wie in Fig. 4 angegeben. Nach Entfernung der Schutzschichtteile 5 und der weiteren Photoresistwände 7 bleibt eine planierte Struktur übrig, wie in Fig. 5 dargestellt. Auf dieser Struktur werden nacheinander eine elektrische Isolierschicht 9 und ein Magneto-Widerstandselement 10 angebracht. Die gezogene Linie 11 gibt dabei die Stelle der zu bildenden Kopffläche an. Diese Kopffläche 14, siehe Fig. 7, wird nach dem Schleifen des in Fig. 5 dargestellten Zwischenerzeugnisses erhalten. Bevor das Schleifen stattfindet, wird auf der Magnetkopfstruktur eine Füllschicht 12 angebracht, beispielsweise aus SiO&sub2;. Fig. 7 zeigt den nach dem obenstehenden Verfahren erhaltenen Magnetkopf, wobei die Kopffläche 14 mit einem schematisch dargestellten magnetischen Informationsträger 13 zusammenarbeitet, der in den Richtungen des Doppelpfeils A verlagerbar ist.
- Fig. 8 zeigt eine andere Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Magnetkopfes nach einem zweiten Verfahren, das von dem oben beschriebenen Verfahren einigermaßen abweicht. Dabei sind nur die Flußleiter 20 und 21 galvanisch angewachsen. Dabei ist auf einem magnetischen Träger 22 eine Plattierungsschicht 23 angebracht. Die zweite magnetische Isolierschicht und die elektrische Isolierschicht sind gemeinsam durch eine Isolierschicht 24 gebildet, die magnetisch sowie elektrisch isolierend und beispielsweise aus SiO&sub2; gebildet ist. Diese planierte Isolierschicht 24 ist beispielsweise im Zerstäubungsverfahren oder im CVD-Verfahren angebracht, wonach das überflüssig angebrachte Material weggeätzt worden ist. Auf dieser Isolierschicht 24 befinden sind nacheinander ein Magneto-Widerstandselement25, eine weitere Isolierschicht 26 und eine Füllschicht 27.
- Es sei bemerkt, daß die Erfindung sich nicht aus die dargestellten Ausführungsbeispiele beschränkt, sondern daß im Rahmen der Erfindung auch andere Ausführungsformen möglich sind. So braucht der Träger nicht völlig aus magnetischem Material zu bestehen. Möglich ist auch ein Träger, aufgebaut aus einem nicht-magnetischen Substrat, auf der sich eine Magnetschicht befindet. Auch eine Ausführungsform, bei der die Trägerfläche des Trägers nicht magnetisch ist, gehört zu den Möglichkeiten. Der Träger kann beispielsweise ein magnetisches Substrat aufweisen, auf dem sich Schreibwindungen befinden, die durch eine magnetische Isolierschicht abgedeckt sind, auf der dann die Basisschicht angebracht wird. Auch ist eine Magnetkopfstruktur möglich mit mehreren Übertragungsspalten nebeneinander, von der Fig. 6 ein Zwischenerzeugnis darstellt.
Claims (10)
1. Verfahren zum Herstellen eines Dünnfilmmagnetkopfes mit einem
Magneto-Widerstandselement (10, 25), wobei dieses Verfahren die nachfolgenden
Verfahrensschritte aufweist:
- das Anbringen einer elektrisch leitenden nicht-magnetischen Basisschicht (2, 23)
auf einem magnetischen Träger (1, 22),
- das Anbringen von Photoresistwänden (3) auf der Basisschicht,
- das Anbringen magnetischer Schichtteile (4a; 4b) zwischen den
Photoresistwänden auf der Basisschicht durch Elektroplattierung zum Bilden von
Flußleitern,
- das Entfernen der Photoresistwände,
- das Anbringen einer nicht-magnetischen Schicht (8, 24) zwischen den
Flußleitern auf der Basisschicht zum Isolieren der Flußleiter gegenüber einander,
- das Anbringen einer elektrisch isolierenden Schicht (9, 24) auf der
nicht-magnetischen Schicht und auf den Flußleitern, und
- das Anbringen einer magnetischen Widerstandsschicht auf der elektrisch
isolierenden Schicht zum Bilden des Magneto-Widerstandselements.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die
nichtmagnetische Schicht (8) dadurch gebildet wird, daß auf der Basisschicht (2), wenigstens
zwischen den Flußleitern, eine elektrisch leitende, nicht-magnetische Schicht im
Elektroplattierungsverfahren angebracht wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß bevor die
Photoresistwände (3) entfernt werden, wenigstens auf den Flußleitern eine elektrisch
isolierende Schutzschicht (5) angebracht wird, wonach das Gebilde aus magnetischen
Schichtteilen (4a; 4b), der Schutzschicht und den Photoresistwänden derart strukturiert
wird, daß nur die Flußleiter mit einem Teil der Schutzschicht übrigbleiben, wonach
dann auf der Basisschicht (2) weitere Photoresistwände (7) angebracht werden, wonach
wenigstens zwischen den Flußleitern und den weiteren Photoresistwänden galvanisch die
elektrisch leitende nicht-magnetische Isolierschicht zum Bilden der nicht-magnetischen
Isolierschicht (8) angebracht wird und wonach der genannte Teil der Schutzschicht und
die weiteren Photoresistwände entfernt werden.
4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß beim Anbringen
der magnetischen Schichtteile (4a; 4b) auf der Basisschicht (2) außer den Flußleitern
auch nicht-magnetische Hilfsschichten (4) galvanisch angebracht werden, wonach auf
den magnetischen Schichtteilen (4; 4a; 4b) und den Photoresistwänden (3) die
Schutzschicht (5) angebracht wird, aufder wenigstens an der Stelle der Flußleiter
Photoresistwände angebracht werden, wonach beim Strukturieren auch die Photoresistwände
entfernt werden.
5. Dünnfilmmagnetkopf, herstellbar nach einem Verfahren nach einem der
vorstehenden Ansprüche, wobei von einem Träger (1, 22) ausgegangen wird, auf dem
eine erste nicht-magnetische Schicht angebracht wird, auf der Flußleiter (4a; 4b; 20; 21)
und, wenigstens zwischen den Flußleitern, eine zweite nicht-magnetische Schicht (8, 24)
angebracht wird, wonach auf den Flußleitern und der zweiten nicht-magnetischen
Schicht eine elektrische Isolierschicht (9, 24) angebracht wird, auf der ein Magneto-
Widerstandselement (10, 25) vorhanden ist.
6. Dünnfilmmagnetkopf nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die
Basisschicht (2, 23) Au aufweist.
7. Dünnfilmmagnetkopf nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite nicht-magnetische Schicht (8, 24) aus einem elektrisch leitenden Material
besteht.
8. Dünnfilmmagnetkopf nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß die
zweite nicht-magnetische Schicht (8, 24) eine im Elektroplattierungsverfahren erhaltene
Schicht ist.
9. Dünnfilmmagnetkopf nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet,
daß die Abmessung der zweiten nicht-magnetischen Schicht (8, 24) der der Flußleiter
(4a; 4b, 20; 21), in einer Richtung senkrecht zu der Basisschicht (2, 23) wenigstens
nahezu entspricht.
10. Dünnfilmmagnetkopf nach Anspruch 7, 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet,
daß die zweite nicht-magnetische Schicht (8, 24) Cu aufweist.
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