JP2995170B2 - 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 - Google Patents
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Description
よびその製造方法に関するものであり、特に書き込み用
の誘導型薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法に関するも
のである。
の向上に伴い、薄膜磁気ヘッドについてもその性能向上
が求められている。このような薄膜磁気ヘッドの一つと
して、書き込みを目的とする記録ヘッドと、読み出しを
目的とする再生ヘッドとを積層した構造のものが提案さ
れている。ここで、記録ヘッドとしては誘導型薄膜磁気
ヘッドが用いられ、再生ヘッドとしては磁気抵抗素子が
広く用いられている。このような磁気抵抗素子として
は、通常の異方性磁気抵抗(AMR:AnisotropicMagne
to Resistive)効果を用いたものが従来一般に使用され
てきたが、これよりも抵抗変化率が数倍も大きな巨大磁
気抵抗(GMR:Giant Magneto Resistive)効果を用い
たものも開発されている。本明細書では、これらAMR
素子およびGMR素子を総称して磁気抵抗再生素子また
はMR再生素子と称することにする。
ビット/インチ2 の面記録密度を実現することができ、
またGMR素子を使用することにより、さらに面記録密
度を上げることができる。このように面記録密度を高く
することによって、10Gバイト以上の大容量のハード
ディスク装置の実現が可能となってきている。このよう
な磁気抵抗再生素子よりなる再生ヘッドの性能を決定す
る要因の一つとして、磁気抵抗再生素子の高さ( MR H
eight :MRハイト) がある。このMRハイトは、端面
がエアベアリング面に露出する磁気抵抗再生素子の、エ
アベアリング面から測った距離であり、薄膜磁気ヘッド
の製造過程においては、エアベアリング面を研磨して形
成する際の研磨量を制御することによって所望のMRハ
イトを得るようにしている。
素子を用いることによって向上することができるが、こ
れに伴って記録ヘッドの性能向上も求められている。面
記録密度を上げるには、磁気記録媒体におけるトラック
密度を上げる必要がある。このためには、エアベアリン
グ面における磁極部分およびライトギャップ(writega
p)の幅を数ミクロンからサブミクロンオーダーまで狭く
する必要があり、これを達成するために半導体加工技術
が利用されている。
定する要因の一つとして、スロートハイト(Throat Hei
ght : TH) がある。このスロートハイトは、エアベアリ
ング面から薄膜コイルを電気的に分離する絶縁層のエッ
ジまでの磁極部分の距離であり、この距離をできるだけ
短くすることが望まれている。このスロートハイトの縮
小化もまた、エアベアリング面からの研磨量で決定され
る。また、書き込み用の誘導型薄膜磁気ヘッドの性能を
向上させるために、ボトムポールおよびトップポール
の、薄膜コイルを囲む部分の長さ(本明細書では、磁路
長と呼ぶ)を短くすることが提案されている。
気ヘッドの一例としてGMR素子を有するものの順次の
製造工程を、エアベアリング面に垂直な平面で切って示
す断面図である。なおこの例は、磁気抵抗効果型の読取
用の薄膜磁気ヘッドの上に誘導型の書込用薄膜磁気ヘッ
ドを積層した複合型薄膜磁気ヘッドである。
ック(AlTiC) からなる基体1の上に例えばアルミナ(Al2
O3) からなる絶縁層2を約5〜10μm の厚みに堆積し、
その上に再生ヘッドのMR再生素子を外部磁界の影響か
ら保護する磁気シールドを構成する下部シールド層3を
3〜4μm の厚みで形成し、その後、シールドギャップ
層4に埋設したGMR層5を数十nmの厚みに形成し、
さらにその上にパーマロイよりなる磁性層6を3〜4μ
m の膜厚に形成する。この磁性層6は、上述した下部シ
ールド層3と共にGMR再生素子を磁気遮蔽する上部シ
ールド層の機能を有するだけでなく、書込用の誘導型薄
膜磁気ヘッドの下部磁性層としての機能をも有するもの
である。ここでは説明の便宜上、この磁性層6を書込用
磁気ヘッドを構成する一方の磁性層であることに注目し
て第1の磁性層と称することにする。
の上に、非磁性材料、例えばアルミナよりなるライトギ
ャップ層7を約200nmの膜厚に形成し、後に磁極部
分を構成する部分を除いて、ライトギャップ層7の上に
スロートハイトの基準位置を決定するフォトレジスト層
8を形成し、さらに表面全体に100nm程度の薄い銅
層9をスパッタにより形成する。この銅層9は、後に電
気メッキによって薄膜コイルを形成するために、シード
層(seed layer)を構成するものであるので、シード層と
も称することにする。このシード層9の上に3μm の厚
いフォトレジスト層10を形成し、このフォトレジスト
層にシード層また達する開口11を形成する。この開口
の高さは膜厚に等しく、2μm であり、巾も2μm であ
る。
メッキ処理を行い、図3に示すようにフォトレジスト層
10の開口11内に第1層目の薄膜コイルを構成するコ
イル巻回体12を2〜3μm の膜厚に形成する。このコ
イル巻回体12の膜厚は、開口11の深さよりも小さく
するのが好適である。次に、図4に示すように、フォト
レジスト層10を除去した後、アルゴンイオンビームに
よるミリングを施して、図5に示すようにシード層9を
除去し、コイル巻回体12相互を分離して1つのコイル
状の導体を形成する。このイオンビームミリングの際に
は、薄膜コイルのコイル巻回体12の底部にあるシード
層9が薄膜コイルよりも外方に突出して残るのを抑止す
るために、イオンビームミリングは5〜10°の角度を
以て行なうようにしている。このように、イオンビーム
ミリングを垂直に近い角度で行うと、イオンビームの衝
撃によって飛散したシード層9の材料が再付着するよう
になり、順次のコイル巻回体12の間隔を広くしなけれ
ばならない。
コイルのコイル巻回体12を覆うようにフォトレジスト
層16を形成し、その上面を平坦に研磨した後、上述し
た手法と同様の手法によってシード層14の上に第2層
目の薄膜コイルのコイル巻回体15を形成し、さらにフ
ォトレジスト層16を形成した後、トップポールを構成
するパーマロイより成る第2の磁気シールド層17を3
〜5μm の膜厚に形成する。
磁気シールド層17の磁極部分17aをマスクとしてラ
イトギャップ層7および第1の磁性層6の表面をエッチ
ングしてトリム構造を形成し、さらに全体の上にアルミ
ナより成るオーバーコート層18を形成する。なお、図
8は、図7の8−8線に沿って切った断面図であり、G
MR素子5を電気的に絶縁するとともに磁気的に遮蔽す
るシールドギャップ層4を構成する第1および第2のシ
ールドギャップ層4aおよび4bと、GMR素子に対す
る電気接続を行なうための導電層5aおよび5bをも示
した。
上述した構造をウエファに多数形成した後、多数の薄膜
磁気ヘッドが配列されたバーにウエファを分割し、この
バーの側面を研磨してエアベアリング面19(図7参
照)を得るようにしている。このエアベアリング面19
の形成過程においてGMR層5も研磨され、所望のスロ
ートハイトおよびMRハイトを有する複合型薄膜磁気ヘ
ッドが得られる。さらに、実際の薄膜磁気ヘッドにおい
ては、薄膜コイル12, 15およびGMR再生素子に対
する電気的接続を行なうための接点パッドが形成されて
いるが、図示では省略してある。
8,13および16のエアベアリング面19側の側面を
結ぶ直線Sと基体平面とのなすアペックスアングルθ
(Apex Angle) も、上述したスロートハイトTHおよび
MRハイトと共に、薄膜磁気ヘッドの性能を決定する重
要なファクタとなっている。
のトリム構造となっている磁極部分6aおよび第2の磁
性層17の磁極部分17aの幅Wによって磁気記録媒体
に記録されるトラックの幅が規定されるので、高い面記
録密度を実現するためには、この幅Wをできるだけ狭く
する必要がある。
された従来の複合型薄膜磁気ヘッドにおいては、特に書
き込み用の誘導型薄膜磁気ヘッドの微細化の点で問題が
ある。すなわち、図7に示すように、第1の磁性層6お
よび第2の磁性層17の、薄膜コイルのコイル巻回体1
2および15を囲む部分の長さである磁路長LM を短く
することによって、誘導型薄膜磁気ヘッドの磁束立ち上
がり時間(Flux Rise Time)や非線形トランジションシ
フト(Non-linear Transition Shift:NLTS)特性や重ね
書き(OverWrite) 特性などを改善できることが知られ
ている。この磁路長LM を短くするためには、薄膜コイ
ル12,15の、第1および第2の磁性層6および17
によって囲まれる部分のコイル巾LC を短くする必要が
あるが、従来の薄膜磁気ヘッドでは、以下に説明するよ
うにこのコイル巾LC を短くすることができなかった。
くするためには、薄膜コイルの各コイル巻回体の巾を小
さくするとともに順次のコイル巻回体の間隔を狭くする
必要があるが、薄膜コイルの電気抵抗を小さくするため
には、コイル巻回体の巾を短くすることには制限があ
る。すなわち、薄膜コイルの抵抗値を低くするために、
導電率の高い銅を用いても、薄膜コイルの高さは2〜3
μm に制限されるので、コイル巻回体の巾を1.5μm
よりも狭くすることができない。したがって、コイル巾
LC を短くするには、コイル巻回体の間隔を狭くする必
要がある。
は、薄膜コイルのコイル巻回体12,15の間隔を狭く
することができない。以下、その理由を説明する。上述
したように薄膜コイルのコイル巻回体12,15は銅の
電気メッキ法により形成されているが、フォトレジスト
層10に形成した開口11内に、ウエファ全体に亘って
均一に銅を堆積させるためにシード層9を100nmの
膜厚で形成し、このシード層9が露出している開口11
内に選択的に銅が堆積されるように電気メッキ処理を施
してコイル巻回体12,15を形成した後、個々のコイ
ル巻回体を分離するために、シード層9を選択的に除去
している。このシード層9の除去には、上述したよう
に、コイル巻回体12,15をマスクとして、例えばア
ルゴンを用いるイオンビームミリングを採用している。
ド層9を除去するには、イオンビームミリングを基体表
面に対して垂直な方向から行なうのが良いが、このよう
にすると、エッチングされた銅の再付着が発生し、順次
のコイル巻回体間の絶縁不良が起こるので、コイル巻回
体の間隔を狭くすることができない。このような欠点を
除去しようとして、40〜45°の角度を以てイオンビ
ームミリングを行うと、フォトレジスト10の影の部分
にはイオンが十分に照射されず、シード層9が部分的に
残ってしまう。したがって、コイル巻回体12,15間
の絶縁不良を回避するためには、コイル巻回体の間の間
隔を狭くすることができない。したがって、従来では、
コイル巻回体間の間隔を2〜3μm と広くしており、こ
れよりも狭くすることができなかった。
膜コイル12,15を形成する際には、薄膜コイルの膜
厚の均一性を確保するために、硫酸銅のようなメッキ液
を攪拌する必要があるが、ここで薄膜コイルのコイル巻
回体の間隔を狭くするためにフォトレジスト層10の開
口11を画成する壁の巾を薄くすると、電解液の攪拌に
よってこの薄い壁が倒壊してしまい、薄膜コイルを正確
に形成することができず、この点からも薄膜コイルのコ
イル巻回体の間隔を狭くすることができなかった。
スロートハイトに対する基準位置、すなわちスロートハ
イト零の位置を規定するフォトレジスト層8が形成され
ているが、第1層目の薄膜コイル12を形成した後、シ
ード層9をエッチングにより除去する際にフォトレジス
ト層8もエッチングされ、スロートハイト零の位置を規
定するフォトレジスト層の端縁が後退してしまい、完成
した薄膜磁気ヘッドにおいて正確に設計値通りのスロー
トハイトを得ることができないという問題もあり、この
ことが製造の歩留りを低下させる原因の一つとなってい
た。
上するために、薄膜コイルのコイル巻回数を多くするこ
とが考えられる。しかし、このようにコイル巻回数を多
くするには薄膜コイル層の層数を4層、5層と多くする
必要があり、これによってアペックスアングルが大きく
なってしまい、狭トラック巾を達成することができなく
なるという問題があった。アペックスアングルを所定の
範囲に収めるためには、薄膜コイル層の層数は3層以
下、好適には2層以下とするのが望ましいが、これでは
コイル巻回数を多くすることはできず、したがってNL
TS特性を改善することができない。
導型薄膜磁気ヘッドの薄膜コイルのコイル巻回体の間隔
を狭くして磁路長LM を短くし、その結果として性能を
改善した薄膜磁気ヘッドおよびこのような薄膜磁気ヘッ
ドを容易かつ正確に製造することができる薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法を提供しようとするものである。本発明の
他の目的は、上述したようにコイル巻回体の間隔を狭く
して磁路長を短くした薄膜磁気ヘッドを、スロートハイ
ト零の位置を製造工程中正確に維持できるようにした製
造方法を提供しようとするものである。
と対向する磁極部分を有する第1の磁性層と、この第1
の磁性層の磁極部分の端面とともにエアベアリング面を
構成する磁極部分を有し、エアベアリング面から離れた
位置において第1の磁性層と磁気的に連結された第2の
磁性層と、少なくとも前記エアベアリング面において第
1の磁性層の磁極部分と第2の磁性層の磁極部分との間
に介挿された非磁性材料より成るギャップ層と、前記第
1および第2の磁性層の間に、絶縁分離された状態で配
設された部分を有する一層または複数層の薄膜コイル
と、前記第1および第2の磁性層、ギャップ層、絶縁層
および薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘ
ッドであって、前記一層の薄膜コイルまたは複数層の薄
膜コイルの内の少なくとも一層の薄膜コイルが、無機絶
縁材料より成る第1の絶縁層と、この第1の絶縁層に形
成したコイル状の溝内に、化学気相成長によって堆積さ
せた銅より成るコイル巻回体と、これら第1の絶縁層お
よびコイル巻回体を覆う第2の絶縁層とを具え、順次の
コイル巻回体の間隔を0.3〜0.5μmとしたことを
特徴とするものである。
おいては、前記第1の絶縁層を無機絶縁材料、特に酸化
シリコン、窒化シリコン、アルミナ等を以て構成する
が、このような無機絶縁材料は、機械的な強度が高いの
で微細加工が可能である。したがって、順次の溝の間
隔、すなわち薄膜コイルの順次のコイル巻回体の間隔を
0.3〜0.5μm とすることができる。ここで、順次
のコイル巻回体間の間隔を0.3μm よりも狭くする
と、機械的な強度の高い無機絶縁材料を用いても溝を構
成する壁が倒壊する恐れが生じるとともに順次のコイル
巻回体間の絶縁不良が発生する恐れがある。また、順次
のコイル巻回体間の間隔を0.5μm よりも大きくした
ので、薄膜コイルの磁路長を短縮する効果が十分ではな
い。本発明では、上述したように、順次のコイル巻回体
間の間隔を0.3〜0.5μm と狭くすることによっ
て、コイル巻回体の巾を狭くすることなく上述した磁路
長を、従来の磁路長の50〜75%程度に短くすること
ができ、誘導型薄膜磁気ヘッドの性能を著しく向上する
ことができる。
回体を化学気相成長によって堆積させた銅とすることに
よってコイル巻回体の抵抗値を下げることができる。こ
の場合、銅層の膜厚を均一にするとともに銅層の剥がれ
を防止するために、溝の内壁にTi, TiN またはTaN 層を
設け、この層によって形成される空間に化学気相成長に
よって銅を堆積させるのが好適である。
磁極部分を有する第1の磁性層と、この第1の磁性層の
磁極部分の端面とともにエアベアリング面を構成する磁
極部分を有し、エアベアリング面から離れた位置におい
て第1の磁性層と磁気的に連結された第2の磁性層と、
少なくとも前記エアベアリング面において第1の磁性層
の磁極部分と第2の磁性層の磁極部分との間に介挿され
た非磁性材料より成るギャップ層と、前記第1および第
2の磁性層の間に絶縁体を介して配設された部分を有す
る一層または複数層の薄膜コイルと、前記第1および第
2の磁性層、ギャップ層、絶縁層および薄膜コイルを支
持する基体とを具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法で
あって、少なくとも一層の薄膜コイルを形成する工程
が、前記基体によって支持されるように無機絶縁材料よ
り成る第1の絶縁層を形成する工程と、この第1の絶縁
層の表面に、形成すべき薄膜コイルのコイル巻回体の巾
および間隔に等しい巾および間隔を有するとともにコイ
ル巻回体の高さよりも大きな深さを有するコイル状の溝
を、前記間隔が0.3〜0.5μmとなるように形成す
る工程と、前記溝を埋めるとともに前記第1の絶縁層の
表面を覆うように、化学気相成長によって銅層を堆積さ
せる工程と、この銅層を、前記第1の絶縁層の表面が露
出するまで研磨して、第1の絶縁層の表面と同一面とな
る平坦な表面を有するコイル巻回体を形成する工程と、
この平坦に研磨された表面の上に第2の絶縁層を形成す
る工程と、を具えることを特徴とするものである。
磁極部分を有する第1の磁性層と、この第1の磁性層の
磁極部分の端面とともにエアベアリング面を構成する磁
極部分を有し、エアベアリング面から離れた位置におい
て第1の磁性層と磁気的に連結された第2の磁性層と、
少なくとも前記エアベアリング面において第1の磁性層
の磁極部分と第2の磁性層の磁極部分との間に介挿され
た非磁性材料より成るギャップ層と、前記第1および第
2の磁性層の間に絶縁体を介して配設された部分を有す
る一層または複数層の薄膜コイルと、前記第1および第
2の磁性層、ギャップ層、絶縁層および薄膜コイルを支
持する基体とを具える薄膜磁気ヘッドを製造する方法で
あって、前記基体によって支持されるように無機絶縁材
料より成る第1の絶縁層を形成する工程と、この第1の
絶縁層の表面に、形成すべき薄膜コイルのコイル巻回体
の巾および間隔に等しい巾および間隔を有するとともに
コイル巻回体の高さよりも大きな深さを有するコイル状
の溝を形成する工程と、前記溝を埋めるとともに前記第
1の絶縁層の表面を覆うように、化学気相成長によって
銅層を堆積させる工程と、この銅層を、前記第1の絶縁
層の表面が露出するまで研磨して、第1の絶縁層の表面
と同一面となる平坦な表面を有するコイル巻回体を形成
する工程と、この平坦に研磨された表面を有する第1の
絶縁層をドライエッチングして、後に第2の磁性層の磁
極部分を形成すべき部分を選択的に除去して第1の磁性
層の表面を露出させるとともにスロートハイト零の基準
位置を規定する周縁にテーパーを付ける工程と、を経て
薄膜コイルを形成した後、前記露出した第1の磁性層の
表面、前記第1の絶縁層のテーパーを付けた周縁および
前記平坦に研磨した表面に前記ギャップ層を形成するこ
とを特徴とするものである。
するに当たっては、前記溝を、順次の溝の間隔が0.3
〜0.5μmとなるように形成するのが、磁路長が短
く、したがって性能が向上した薄膜磁気ヘッドを製造す
るのに好適である。
気ヘッドの一実施例を製造する方法の一例の順次の工程
を示す断面図である。本例では、基体の上に磁気抵抗効
果型薄膜磁気ヘッドと誘導型薄膜磁気ヘッドとを順次に
積層した複合型薄膜磁気ヘッドを製造するものである。
先ず、図9に示すように、例えばアルティック(AlTiC)
からなる基体31の上にアルミナからなる絶縁層32を
約5μm の厚みに堆積する。次いで、図10に示すよう
に、MR再生ヘッドを外部磁界の影響から保護する磁気
シールドを構成する下部シールド層33を2〜3μm の
厚みで形成した後、アルミナより成る下部シールドギャ
ップ層を0.1μm の膜厚に形成し、その上にGMR再
生素子を構成するGMR層35を、高精度のマスクアラ
イメントで所望の形状に形成し、さらにその上に上部シ
ールドギャップ層を0.1μm の膜厚に形成する。図面
では、下部シールドギャップ層および上部シールドギャ
ップ層をシールドギャップ層34として示す。その後、
図面には示していないが、GMR膜5に対する電気的な
接続を行なう導電層を形成した後、図11に示すよう
に、パーマロイより成る第1の磁性層36を2〜3μm
の膜厚に形成する。
36の上に、第1の絶縁層を構成する酸化シリコン層3
7をスパッタリングによって3〜4μm の膜厚に形成す
る。その後、酸化シリコン層37の上に形成したフォト
レジストに所望のパターンの開口を形成し、この開口を
経て酸化シリコン層をドライエッチングして、深さ2.
5〜3μm 、巾1.5〜2.5μm 、間隔0.3〜0.
5μm の溝38をコイル状に形成する。このドライエッ
チングは、BCl3, Cl2, CF4, SF4 などのエッチングガス
を用いるリアクティブイオンエッチングとすることがで
きる。このように酸化シリコン層にドライエッチングを
施して微細な溝を形成する技術は半導体製造技術におい
て十分に確立されている。
VD:Metal Organic CVD) によって、銅ヘキサフルオア
セチルアセトネート(Copper Hexafluoacetylacetonat
e:hfac)と、トリメチルビニルシラン(Trimethylvinylsi
lane:tmvs) とを用い、約150〜200°Cの温度
で、銅層39を3〜4μm の膜厚に堆積する。このMO
−CVDによって、シリコン酸化層37に形成したコイ
ル状の溝38の内部を埋めるとともにシリコン酸化層の
表面をも覆う銅層39を均一に形成することができる。
学─機械的研磨(CMP:ChemicalMechanical Polishi
ng)により、酸化シリコン層37の表面が露出するまで
研磨し、第1層目の薄膜コイルの巻回体40を形成す
る。この薄膜コイルのコイル巻回体40の断面寸法は、
上述した溝38の断面寸法に等しく、高さは3〜4μm
で、巾は1.5〜2.5μm であり、十分に低い抵抗値
を有するものである。また、順次のコイル巻回体40の
間隔は、溝38の間隔に等しく、0.3〜0.5μm で
あり、従来の薄膜コイルのコイル巻回体の間隔のほぼ5
0〜75%であり、それだけ磁路長を短くすることがで
きる。
ラフィにより、第1の絶縁層37をドライエッチングし
て、磁極部分に対応する部分を選択的に除去するととも
に周縁にテーパーを付ける。このテーパーを付けた周縁
の先端位置が、スロートハイト零の位置となる。その
後、図17に示すように、第1の磁性層36の露出した
表面および上述したCMPによって平坦とした第1の絶
縁層37の表面および薄膜コイルのコイル巻回体40の
表面に、アルミナより成るライトギャップ層41を10
0〜300nmの膜厚に形成する。このライトギャップ
層41が第2の絶縁層を構成するものである。
プ層41の上に、ポールチップを構成するためにパーマ
ロイより成る第2の磁性層42を3〜4μm の膜厚で所
望のパターンにしたがって形成する。この第2の磁性層
42の、上述したコイル巻回体40を具える薄膜コイル
を形成した部分には開口が形成されている。その後、こ
の第2の磁性層42の磁極部分42aをマスクとしてエ
ッチングを行い、ライトギャップ層41および第1の磁
性層36の表面の一部分を除去してトリム構造を形成す
る。
リコン酸化層43を形成し、CMPによって平坦化して
フォトレジストを形成した後、第2の磁性層42の開口
内に形成された酸化シリコン層43に対してリアクティ
ブイオンエッチングを施してコイル状の溝44を形成
し、フォトレジストを除去した様子を図19に示す。本
例では、この酸化シリコン層43に形成したコイル状の
溝44は、上述した酸化シリコン層37に形成したコイ
ル状の溝38と同じ断面形状を有しており、深さが3〜
4μm で、巾が1.5〜2.5μm で、間隔が0.3〜
0.5μm であるが、これとは相違する断面形状を有す
るように形成することもできる。
VDを施して3〜4μm の膜厚の銅層を形成し、CMP
によってシリコン酸化層43の表面が露出するまで研磨
して第2層目の薄膜コイルのコイル巻回体45を形成し
た状態を図20に示す。その後、コイル巻回体45の上
にフォトレジストより成る絶縁層46を3〜5μm の膜
厚に形成した後、その上に上部ポールを構成するパーマ
ロイより成る第3の磁性層47を3〜4μm の膜厚に形
成し、さらにアルミナより成るオーバーコート層48を
形成した様子を図21に示す。この第3の磁性層47
は、第2の磁性層42と接触させ、第1の磁性層36、
第2の磁性層42および第3の磁性層47によって閉じ
た磁路を構成する。
よる薄膜磁気ヘッドとの磁路長を比較して示す線図的平
面図である。本発明によれば、上述したように薄膜コイ
ルのコイル巻回体40および45の巾は従来のものと同
じであるが、間隔は従来ほぼ2μm 程度であったもの
が、0.3〜0.5μm と狭くすることができるので、
磁路長は従来の磁路長のほぼ60%と大幅に短くするこ
とができる。このように磁路長を短くすることができる
ので、磁束立ち上がり時間やNLTSや重ね書き特性な
どを向上することができる。
は、第1の磁性層37をドライエッチングによって選択
的に除去するとともに周縁にテーパーを付けるが、この
テーパーを付けた周縁の端縁によってスロートハイト零
の基準位置が規定され、この位置は製造工程中変動する
ことがないので、正確に設計値通りのスロートハイトを
得ることができる。
ッドの第2の実施例を製造する方法の順次の工程を示す
断面図である。本例では、第1層目の薄膜コイルのコイ
ル巻回体40を形成した後、ライトギャップ層41を形
成するまでの工程は前例と同じである。本例では、図2
3に示すように、薄膜コイルのコイル巻回体40の上方
に位置するライトギャップ層41の部分の上にフォトレ
ジスト層51を形成した後、全体の表面に銅よりなるシ
ード層52を100nmの膜厚に形成する。フォトレジ
スト層51は1層目の薄膜コイルと2層目の薄膜コイル
との絶縁特性を向上するためのものである。
同様に、フォトリソグラフィによりフォトレジスト層に
開口を形成し、この開口内に電気メッキにより銅より成
る第2層目の薄膜コイルのコイル巻回体53を形成した
後、フォトレジスト層を除去した状態を図24に示す。
上述したように、このようにして形成した第2層目の薄
膜コイルのコイル巻回体53の高さは2〜3μm であ
り、巾は2μm であり、間隔は2μm である。
ト層54で薄膜コイル53を被覆した後、第2磁性層5
5を所望のパターンにしたがって形成する。この第2の
磁性層55の磁極部分55aをマスクとしてエッチング
を行い、磁極部分周辺のライトギャップ層41を除去す
るとともに第1の磁性層36の表面を部分的に除去して
トリム構造を形成した様子を図26に示す。続いてアル
ミナより成るオーバーコート層56を被覆した状態を図
27に示す。
巻回体40はCu-CVDによって形成するので、隣接するコ
イル巻回体間の間隔を0.3〜0.5μm と狭くするこ
とができるが、第2層目の薄膜コイルのコイル巻回体5
3は従来と同様に電気メッキによって形成するので、そ
のコイル巻回体の間隔は2〜3μm と広くなっている。
しかし、第1層目の薄膜コイルのコイル巻回体40の巻
回数を多くすることができるので、第2層目の薄膜コイ
ルのコイル巻回体53の巻回数を少なくすることがで
き、これによって従来の薄膜磁気ヘッドよりも磁路長を
短くすることができる。
ものではなく、幾多の変更や変形が可能である。例え
ば、上述した実施例では、2層の薄膜コイルを設けた
が、1層の薄膜コイルとしたり、3層以上の薄膜コイル
とすることもできる。ただし、本発明による薄膜磁気ヘ
ッドによれば、コイル巻回数を多くすることができるの
で、4層以上の多層とする必要性は殆どない。
する場合に、銅層の膜厚を均一にするとともに剥がれを
防止するために、溝の内部に予めTi, TiN またはTaN 層
を形成しておくこともできる。また、上述した実施例で
は、溝を形成する第1の絶縁層を酸化シリコンとした
が、シリコン窒化膜やアルミナなどの無機絶縁材料を用
いることもできる。
読み取り用の磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドを形成し、
さらにその上に書き込み用の誘導型薄膜磁気ヘッドを積
層したノーマルタイプの複合型薄膜磁気ヘッドとした
が、磁気抵抗効果型薄膜磁気ヘッドと誘導型薄膜磁気ヘ
ッドとの上下関係を反転させたリバースタイプの複合型
薄膜磁気ヘッドとすることもできる。さらには、複合型
薄膜磁気ヘッドとする必要はなく、誘導型薄膜磁気ヘッ
ドのみを基体上に形成したものとすることもできる。
よれば、薄膜コイルを構成するコイル巻回体間の間隔を
従来に比べて短くすることができるので、磁路長を短く
することができ、磁束立ち上がり特性やNLTS特性や
重ね書き特性などを改善することができる。また、第1
の絶縁層を酸化シリコンや窒化シリコンやアルミナなど
の微細加工が可能な無機絶縁材料で構成するので、コイ
ル状の溝の間隔を、0.3〜0.5μm ときわめて狭く
することができ、したがって薄膜コイルのコイル巻回体
の間隔を狭くすることができるので、一層当たりのコイ
ル巻回数を多くすることができ、特にNLTS特性を向
上することができる。
ド層をエッチングすることによるフォトレジストパター
ンの後退がないので、スロートハイト零の基準位置が製
造過程で変動することがなく、したがって正確に設計値
通りのスロートハイトを有する誘導型薄膜磁気ヘッドを
得ることができ、製造の歩留りを向上することができ
る。
する最初の工程を示す断面図である。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
ある。
を製造する最初の工程を示す断面図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
による薄膜磁気ヘッドとの磁路長を対比して示す線図的
平面図である。
他の実施例の製造工程を示す断面図である。
図である。
図である。
図である。
図である。
34 シールドギャップ層、 35 GMR層、 3
6 第1の磁性層、 37 酸化シリコン層(第1の絶
縁層)、 38 コイル状の溝、 39 銅層、 40
コイル巻回体、41 ライトギャップ層(第2の絶縁
層)、 42 第2の磁性層、 42a磁極部分、 4
3 酸化シリコン層(第1の絶縁層)、 44 コイル
状の溝、 45 コイル巻回体、 46 絶縁層(第2
の絶縁層)、 47 第3の磁性層、 48 オーバー
コート層、 51 フォトレジスト層、 52 シード
層、 53 コイル巻回体、 54 絶縁層、 55
第2の磁性層、 55a磁極部分、 56 オーバーコ
ート層
Claims (7)
- 【請求項1】 磁気記録媒体と対向する磁極部分を有す
る第1の磁性層と、 この第1の磁性層の磁極部分の端面とともにエアベアリ
ング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面か
ら離れた位置において第1の磁性層と磁気的に連結され
た第2の磁性層と、 少なくとも前記エアベアリング面において第1の磁性層
の磁極部分と第2の磁性層の磁極部分との間に介挿され
た非磁性材料より成るギャップ層と、 前記第1および第2の磁性層の間に、絶縁分離された状
態で配設された部分を有する一層または複数層の薄膜コ
イルと、 前記第1および第2の磁性層、ギャップ層、絶縁層およ
び薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘッド
であって、 前記一層の薄膜コイルまたは複数層の薄膜コイルの内の
少なくとも一層の薄膜コイルが、無機絶縁材料より成る
第1の絶縁層と、この第1の絶縁層に形成したコイル状
の溝内に、化学気相成長によって堆積させた銅より成る
コイル巻回体と、これら第1の絶縁層およびコイル巻回
体を覆う第2の絶縁層とを具え、順次のコイル巻回体の
間隔を0.3〜0.5μmとしたことを特徴とする薄膜
磁気ヘッド。 - 【請求項2】 前記第1の絶縁層を構成する無機絶縁材
料を、酸化シリコン、窒化シリコンまたはアルミナとし
たことを特徴とする請求項1に記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項3】 前記薄膜コイルのコイル巻回体を構成す
る前記銅と、前記第1の絶縁層の溝の内壁との間に、T
i, TiN またはTaN 層を設けたことを特徴とする請求項
1または2に記載の薄膜磁気ヘッド。 - 【請求項4】 磁気記録媒体と対向する磁極部分を有す
る第1の磁性層と、 この第1の磁性層の磁極部分の端面とともにエアベアリ
ング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面か
ら離れた位置において第1の磁性層と磁気的に連結され
た第2の磁性層と、 少なくとも前記エアベアリング面において第1の磁性層
の磁極部分と第2の磁性層の磁極部分との間に介挿され
た非磁性材料より成るギャップ層と、 前記第1および第2の磁性層の間に絶縁体を介して配設
された部分を有する一層または複数層の薄膜コイルと、 前記第1および第2の磁性層、ギャップ層、絶縁層およ
び薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘッド
を製造する方法であって、 少なくとも一層の薄膜コイルを形成する工程が、 前記基体によって支持されるように無機絶縁材料より成
る第1の絶縁層を形成する工程と、 この第1の絶縁層の表面に、形成すべき薄膜コイルのコ
イル巻回体の巾および間隔に等しい巾および間隔を有す
るとともにコイル巻回体の高さよりも大きな深さを有す
るコイル状の溝を、前記間隔が0.3〜0.5μmとな
るように形成する工程と、 前記溝を埋めるとともに前記第1の絶縁層の表面を覆う
ように、化学気相成長によって銅層を堆積させる工程
と、 この銅層を、前記第1の絶縁層の表面が露出するまで研
磨して、第1の絶縁層の表面と同一面となる平坦な表面
を有するコイル巻回体を形成する工程と、 この平坦に研磨された表面の上に第2の絶縁層を形成す
る工程と、を具えることを特徴とする薄膜磁気ヘッドの
製造方法。 - 【請求項5】 磁気記録媒体と対向する磁極部分を有す
る第1の磁性層と、 この第1の磁性層の磁極部分の端面とともにエアベアリ
ング面を構成する磁極部分を有し、エアベアリング面か
ら離れた位置において第1の磁性層と磁気的に連結され
た第2の磁性層と、 少なくとも前記エアベアリング面において第1の磁性層
の磁極部分と第2の磁性層の磁極部分との間に介挿され
た非磁性材料より成るギャップ層と、 前記第1および第2の磁性層の間に絶縁体を介して配設
された部分を有する一層または複数層の薄膜コイルと、 前記第1および第2の磁性層、ギャップ層、絶縁層およ
び薄膜コイルを支持する基体とを具える薄膜磁気ヘッド
を製造する方法であって、 前記基体によって支持されるように無機絶縁材料より成
る第1の絶縁層を形成する工程と、 この第1の絶縁層の表面に、形成すべき薄膜コイルのコ
イル巻回体の巾および間隔に等しい巾および間隔を有す
るとともにコイル巻回体の高さよりも大きな深さを有す
るコイル状の溝を形成する工程と、 前記溝を埋めるとともに前記第1の絶縁層の表面を覆う
ように、化学気相成長によって銅層を堆積させる工程
と、 この銅層を、前記第1の絶縁層の表面が露出するまで研
磨して、第1の絶縁層の表面と同一面となる平坦な表面
を有するコイル巻回体を形成する工程と、 この平坦に研磨された表面を有する第1の絶縁層をドラ
イエッチングして、後に第2の磁性層の磁極部分を形成
すべき部分を選択的に除去して第1の磁性層の表面を露
出させるとともにスロートハイト零の基準位置を規定す
る周縁にテーパーを付ける工程と、を経て薄膜コイルを
形成した後、 前記露出した第1の磁性層の表面、前記第1の絶縁層の
テーパーを付けた周縁および前記平坦に研磨した表面に
前記ギャップ層を形成することを特徴とする薄膜磁気ヘ
ッドの製造方法。 - 【請求項6】 前記第1の絶縁層の表面にコイル状の溝
を形成するに際して、溝の間隔を、0.3〜0.5μm
とすることを特徴とする請求項5に記載の薄膜磁気ヘッ
ドの製造方法。 - 【請求項7】 前記溝内にコイル巻回体を形成する工程
が、 少なくとも前記溝の内壁にTi, TiN またはTaN 層を形成
する工程と、 このTi, TiN またはTaN 層によって囲まれる空間に銅を
化学気相成長によって堆積する工程と、を具えることを
特徴とする請求項5または6の何れかに記載の薄膜磁気
ヘッドの製造方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10061476A JP2995170B2 (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 |
US09/087,974 US6195872B1 (en) | 1998-03-12 | 1998-06-01 | Method of manufacturing a thin film magnetic head |
US09/740,058 US6477004B2 (en) | 1998-03-12 | 2000-12-20 | Thin film magnetic head |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10061476A JP2995170B2 (ja) | 1998-03-12 | 1998-03-12 | 薄膜磁気ヘッドおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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