(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＮｉＦｅ合金で形成された軟磁性膜において、少なくとも一部の領域には、Ｆｅの組成比が膜厚方向に変動する変動領域が設けられており、前記変動領域では、Ｆｅ組成比が最も多い部分とＦｅ組成比が最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上であり、
少なくとも一部の前記Ｆｅ組成比は膜厚方向に周期的に変動し、一周期の長さは１８ｎｍ以上で７２ｎｍ以下であり、
前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値は、６５質量％以上で８５質量％以下であることを特徴とする軟磁性膜。
【請求項２】
前記Ｆｅ組成比の差は６質量％以上である請求項１記載の軟磁性膜。
【請求項３】
前記Ｆｅ組成比の差は８質量％以上である請求項１記載の軟磁性膜。
【請求項４】
前記Ｆｅ組成比の差は１０質量％以上である請求項１記載の軟磁性膜。
【請求項５】
透過電子顕微鏡で観測したとき、前記軟磁性膜は、Ｆｅ組成比の高い層と低い層とが膜厚方向に交互に積層された膜状態を示す請求項１ないし４のいずれかに記載の軟磁性膜。
【請求項６】
前記軟磁性膜には結晶粒径が、５ｎｍ以上で２０ｎｍ以下となる領域が含まれている請求項１ないし５のいずれかに記載の軟磁性膜。
【請求項７】
前記軟磁性膜には少なくとも一部に、体心立方構造と面心立方構造との混在領域が存在する請求項１ないし６のいずれかに記載の軟磁性膜。
【請求項８】
前記軟磁性膜はメッキ形成される請求項１ないし７のいずれかに記載の軟磁性膜。
【請求項９】
前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値は、７３質量％以上である請求項１ないし８のいずれかに記載の軟磁性膜。
【請求項１０】
前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値は、７５質量％以上である請求項９記載の軟磁性膜。
【請求項１１】
磁性材料製の下部コア層と、前記下部コア層上に磁気ギャップを介して形成された上部コア層と、両コア層に記録磁界を与えるコイル層とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
少なくとも一方のコア層は、請求項１ないし１０のいずれかに記載された軟磁性膜により形成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１２】
前記下部コア層上には記録媒体との対向面で下部磁極層が隆起形成され、前記下部磁極層が前記軟磁性膜により形成されている請求項１１記載の薄膜磁気ヘッド。
【請求項１３】
下部コア層及び上部コア層と、前記下部コア層と上部コア層との間に位置し且つトラック幅方向の幅寸法が前記下部コア層及び上部コア層よりも短く規制された磁極部とを有し、
前記磁極部は、下部コア層と連続する下部磁極層、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記下部磁極層と前記上部磁極層間に位置するギャップ層とで構成され、あるいは前記磁極部は、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記上部磁極層と下部コア層との間に位置するギャップ層とで構成され、
前記上部磁極層、下部磁極層、上部コア層あるいは下部コア層のいずれかが、請求項１ないし１０のいずれかに記載された軟磁性膜により形成されていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１４】
ＮｉＦｅ合金でメッキ形成する軟磁性膜の製造方法において、前記軟磁性膜を電気メッキ法で形成し、このとき印加電流の電流密度を周期的に変動させ、これによりＦｅの組成比が膜厚方向に変動し、Ｆｅ組成比が最も多い部分とＦｅ組成比が最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上となる変動領域を、前記軟磁性膜の少なくとも一部の領域に設け、
少なくとも一部のＦｅ組成比は膜厚方向に周期的に変動し、一周期の長さを１８ｎｍ以上で７２ｎｍ以下にし、
前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値を、６５質量％以上で８５質量％以下で形成することを特徴とする軟磁性膜の製造方法。
【請求項１５】
パルス電流を用いて、印加電流の電流密度を周期的に変動させる請求項１４記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項１６】
前記Ｆｅ組成比の差が６質量％以上となる変動領域を、前記軟磁性膜の少なくとも一部の領域に設ける請求項１４または１５に記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項１７】
前記Ｆｅ組成比の差が８質量％以上となる変動領域を、前記軟磁性膜の少なくとも一部の領域に設ける請求項１４または１５に記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項１８】
前記Ｆｅ組成比の差が１０質量％以上となる変動領域を、前記軟磁性膜の少なくとも一部の領域に設ける請求項１４または１５に記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項１９】
前記軟磁性膜に結晶粒径が、５ｎｍ以上で２０ｎｍ以下となる領域を形成する請求項１４ないし１８のいずれかに記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項２０】
前記軟磁性膜の少なくとも一部に、体心立方構造と面心立方構造との混在領域を形成する請求項１４ないし１９のいずれかに記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項２１】
前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値を、７３質量％以上で形成する請求項１４ないし２０のいずれかに記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項２２】
前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値を、７５質量％以上で形成する請求項２１記載の軟磁性膜の製造方法。
【請求項２３】
磁性材料製の下部コア層と、前記下部コア層上に磁気ギャップを介して形成された上部コア層と、両コア層に記録磁界を与えるコイル層とを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
少なくとも一方のコア層を、請求項１４ないし２２のいずれかに記載された軟磁性膜によりメッキ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２４】
前記下部コア層上には記録媒体との対向面で下部磁極層を隆起形成し、前記下部磁極層を前記軟磁性膜によりメッキ形成する請求項２３記載の薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【請求項２５】
下部コア層及び上部コア層と、前記下部コア層と上部コア層との間に位置し且つトラック幅方向の幅寸法が前記下部コア層及び上部コア層よりも短く規制された磁極部とを有し、
前記磁極部は、下部コア層と連続する下部磁極層、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記下部磁極層と前記上部磁極層間に位置するギャップ層とで構成され、あるいは前記磁極部は、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記上部磁極層と下部コア層との間に位置するギャップ層とで構成され、
前記上部磁極層、下部磁極層、上部コア層あるいは下部コア層のいずれかを、請求項１４ないし２２のいずれかに記載された軟磁性膜によりメッキ形成することを特徴とする薄膜磁気ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハードディスク装置に内蔵される記録用の薄膜磁気ヘッド（インダクティブヘッド）のコア材等として使用されるＦｅとＦｅ以外の磁性元素とを含有した軟磁性膜に係り、特に飽和磁束密度Ｂｓの向上と保磁力Ｈｃの低減を図ることが可能な軟磁性膜と前記軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッド、および前記軟磁性膜の製造方法と前記薄膜磁気ヘッドの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
例えばハードディスク装置に内蔵される記録用の薄膜磁気ヘッド（インダクティブヘッド）を構成するコア材等には、ＮｉＦｅ系合金（パーマロイ）がよく用いられる。
【０００３】
前記ＮｉＦｅ系合金は、比較的優れた軟磁気特性を有し、しかもメッキ形成の容易さなどから、頻繁に使用される磁性材料の一つとなっている。
【０００４】
従来ではＮｉＦｅ系合金のＦｅ組成比は５５質量％程度であり、飽和磁束磁束密度Ｂｓは１．５Ｔ程度であった。
【０００５】
しかし今後の高記録密度化に伴い、記録密度を向上させるには、前記ＮｉＦｅ合金の飽和磁束密度Ｂｓをさらに高くすることが要望されていた。
【０００６】
前記飽和磁束密度Ｂｓは主としてＦｅ組成比に依存することから、従来では前記ＮｉＦｅ系合金のＦｅ組成比を如何にして大きくし飽和磁束密度Ｂｓを高めるかに重点が置かれていた。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従来では例えばＮｉＦｅ系合金などで形成されたコア材は、その全体がほぼ均一な組成比で形成されていた。このように均一な組成比とすることで飽和磁束密度Ｂｓの安定化を図ることができると考えられたからである。
【０００８】
そして、コア材の組成比を均一に保ちながら、Ｆｅ組成比の増大を図ることで、より高い飽和磁束密度Ｂｓが得られるものと考えられた。
【０００９】
しかしながらＦｅ組成比を高めると確かに飽和磁束密度Ｂｓは大きくなるが、その一方で保磁力Ｈｃが大きくなるという課題が発生した。これはＦｅ組成比を均一な組成比に保ちながら大きくしたことで結晶粒径が粗大化したことが一因ではないかと考えられる。
【００１０】
なお保磁力の増大はコア材の磁化反転を鈍化させ、記録特性を劣化させることから好ましくない。
【００１１】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、軟磁性膜に含有されるＦｅ組成比を膜厚方向に変動させ、飽和磁束密度Ｂｓの増大とともに保磁力Ｈｃの低減を図ることが可能な軟磁性膜と前記軟磁性膜を用いた薄膜磁気ヘッド、および前記軟磁性膜の製造方法と前記薄膜磁気ヘッドの製造方法を提供することを目的としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＮｉＦｅ合金で形成された軟磁性膜において、少なくとも一部の領域には、Ｆｅの組成比が膜厚方向に変動する変動領域が設けられており、前記変動領域では、Ｆｅ組成比が最も多い部分とＦｅ組成比が最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上であり、
少なくとも一部の前記Ｆｅ組成比は膜厚方向に周期的に変動し、一周期の長さは１８ｎｍ以上で７２ｎｍ以下であり、
前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値は、６５質量％以上で８５質量％以下であることを特徴とするものである。
【００１３】
後述する実験結果によれば、前記Ｆｅ組成比が最も多い部分とＦｅ組成比が最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上であれば、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動せずほぼ均一な組成比を保つ従来の軟磁性膜に比べて、保磁力Ｈｃを効果的に低減させることができると確認された。
【００１４】
本発明のようにＦｅ組成比を膜厚方向に変動させると、従来のようにＦｅ組成比を均一にしていた場合に比べて結晶粒の成長が組成比の変動によって阻害され、結晶粒は大きく成長しにくい。従って従来に比べて結晶粒径の粗大化が抑制され、前記結晶粒径が微細化しやすくなる。このため軟磁性膜の保磁力Ｈｃを、従来に比べて低減させることができる。
【００１５】
しかも後述する実験結果によれば、本発明における軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値が従来の軟磁性膜のＦｅ組成比と同等である場合、飽和磁束密度Ｂｓは従来とほぼ同じ値になる。つまりＦｅ組成比を膜厚方向に変動させることでＦｅ組成比の小さい領域が存在していても、Ｆｅ組成比の平均値を大きくできれば高い飽和磁束密度Ｂｓが得られることが確認された。
【００１６】
このように本発明によれば、Ｆｅ組成比の平均値の増大によって高い飽和磁束密度Ｂｓと、Ｆｅ組成比の膜厚方向への変動によって従来に比べて低い保磁力Ｈｃとを同時に得ることが可能な軟磁性膜を提供することが可能になる。
また本発明では、少なくとも一部に前記Ｆｅ組成比は膜厚方向に周期的に変動し、一周期の長さは１８ｎｍ以上で７２ｎｍ以下であることが好ましい。
このようにＦｅ組成比を膜厚方向に周期的に変動させることで、従来に比べて保磁力Ｈｃを低くできることが確認されている。周期を短くするほど、保磁力の低減をより適切に図ることができることが確認されている。周期を短くすれば、Ｆｅ組成比がそれだけ膜厚方向に激しく変動することになるから、結晶成長がより鈍化し結晶粒径の微細化を図ることができ、より効果的に保磁力の低減を図ることが可能になる。
また本発明では、前記軟磁性膜は、ＮｉＦｅ合金であることが好ましく、このとき前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値は、６５質量％以上で８５質量％以下であることが好ましい。これによって１．８Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓ、好ましくは１．９Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓ、より好ましくは２．０Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることが可能である。
【００１７】
また本発明では、前記Ｆｅ組成比の差は６質量％以上、あるいは８質量％以上、さらには１０質量％以上であることが好ましい。
【００２０】
また本発明では、透過電子顕微鏡で観測したとき、前記軟磁性膜は、Ｆｅ組成比の高い層と低い層とが膜厚方向に交互に積層された膜状態を示すことが好ましい。このような膜状態は、Ｆｅ組成比が膜厚方向に周期的に変動していることを表している。
【００２１】
また本発明では、前記軟磁性膜には結晶粒径が、５ｎｍ以上で２０ｎｍ以下となる領域（微結晶相）が含まれることが好ましい。これによって保磁力の低減をより適切に図ることが可能である。
【００２２】
また本発明では、前記軟磁性膜には少なくとも一部に、体心立方構造と面心立方構造との混在領域が存在することが好ましい。このように体心立方構造（ｂｃｃ構造）と面心立方構造（ｆｃｃ構造）との混在領域が存在すると、より適切に保磁力Ｈｃの低減を図ることが可能である。
【００２６】
また本発明では、前記軟磁性膜はメッキ形成されることが好ましい。
また、前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値は、７３質量％以上であるものとして構成し、さらに前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値は、７５質量％以上であるものとして構成することが好ましい。
本発明は、磁性材料製の下部コア層と、前記下部コア層上に磁気ギャップを介して形成された上部コア層と、両コア層に記録磁界を与えるコイル層とを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、
少なくとも一方のコア層は、上記のいずれかに記載された軟磁性膜により形成されていることを特徴とするものである。
【００２７】
また本発明では、前記下部コア層上には記録媒体との対向面で下部磁極層が隆起形成され、前記下部磁極層が前記軟磁性膜により形成されていることが好ましい。
【００２８】
また本発明は、下部コア層及び上部コア層と、前記下部コア層と上部コア層との間に位置し且つトラック幅方向の幅寸法が前記下部コア層及び上部コア層よりも短く規制された磁極部とを有し、
前記磁極部は、下部コア層と連続する下部磁極層、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記下部磁極層と前記上部磁極層間に位置するギャップ層とで構成され、あるいは前記磁極部は、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記上部磁極層と下部コア層との間に位置するギャップ層とで構成され、
前記上部磁極層、下部磁極層、上部コア層あるいは下部コア層のいずれかは、上記のいずれかに記載された軟磁性膜により形成されていることを特徴とするものである。
【００２９】
本発明では、従来に比べて高い飽和磁束密度Ｂｓと低い保磁力Ｈｃとを有する薄膜磁気ヘッドを製造することができ、今後の高記録密度化に適切に対応することが可能な、記録特性に優れた薄膜磁気ヘッドを提供することができる。
【００３０】
また本発明は、ＮｉＦｅ合金でメッキ形成する軟磁性膜の製造方法において、前記軟磁性膜を電気メッキ法で形成し、このとき印加電流の電流密度を周期的に変動させ、これによりＦｅの組成比が膜厚方向に変動し、Ｆｅ組成比が最も多い部分とＦｅ組成比が最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上となる変動領域を、前記軟磁性膜の少なくとも一部の領域に設け、
少なくとも一部のＦｅ組成比は膜厚方向に周期的に変動し、一周期の長さを１８ｎｍ以上で７２ｎｍ以下にし、
前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値を、６５質量％以上で８５質量％以下で形成することを特徴とするものである。
【００３１】
上記のように本発明では前記軟磁性膜を電気メッキ法にて形成するとき、印加電流の電流密度を周期的に変動させている。これによって前記軟磁性膜のＦｅ組成比は膜厚方向に変動し、Ｆｅ組成比が最も多い部分と最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上となる変動領域を、前記軟磁性膜の少なくとも一部の領域に設けることが可能になる。
また本発明では、少なくとも一部のＦｅ組成比は膜厚方向に周期的に変動し、このとき一周期の長さを１８ｎｍ以上で７２ｎｍ以下にすることが好ましい。これにより、さらなる保磁力Ｈｃの低減を図ることができる。
また本発明では、前記軟磁性膜を、ＮｉＦｅ合金でメッキ形成することが好ましく、このとき前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値を、６５質量％以上で８５質量％以下で形成することが好ましい。これにより前記軟磁性膜の飽和磁束密度Ｂｓを１．８Ｔ以上にでき、好ましくは１．９Ｔ以上にでき、より好ましくは２．０Ｔ以上にすることができる。
【００３２】
本発明では、パルス電流を用いて、印加電流の電流密度を周期的に変動させることが好ましい。これによって軟磁性膜中のＦｅ組成比の平均値を大きくでき、従来に比べて高い飽和磁束密度Ｂｓを得ることができると共に、効果的に保磁力Ｈｃを低減させることが可能な軟磁性膜を製造することが可能になる。
【００３３】
また本発明では、前記Ｆｅ組成比の差が６質量％以上となる変動領域、あるいは前記Ｆｅ組成比の差が８質量％以上となる変動領域、さらには前記Ｆｅ組成比の差が１０質量％以上となる変動領域を、前記軟磁性膜の少なくとも一部の領域に設けることが好ましい。
【００３５】
また本発明では、前記軟磁性膜に結晶粒径が、５ｎｍ以上で２０ｎｍ以下となる領域を形成することが好ましい。
【００３６】
また本発明では、前記軟磁性膜の少なくとも一部に、体心立方構造と面心立方構造との混在領域を形成することが好ましい。
また、前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値を、７３質量％以上で形成するものとして構成し、さらに前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値を、７５質量％以上で形成するものとして構成することが好ましい。
【００４０】
本発明は、磁性材料製の下部コア層と、前記下部コア層上に磁気ギャップを介して形成された上部コア層と、両コア層に記録磁界を与えるコイル層とを有する薄膜磁気ヘッドの製造方法において、
少なくとも一方のコア層を、上記のいずれかに記載された軟磁性膜によりメッキ形成することを特徴とするものである。
【００４１】
また本発明では、前記下部コア層上には記録媒体との対向面で下部磁極層を隆起形成し、前記下部磁極層を前記軟磁性膜によりメッキ形成することが好ましい。
【００４２】
また本発明は、下部コア層及び上部コア層と、前記下部コア層と上部コア層との間に位置し且つトラック幅方向の幅寸法が前記下部コア層及び上部コア層よりも短く規制された磁極部とを有し、
前記磁極部は、下部コア層と連続する下部磁極層、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記下部磁極層と前記上部磁極層間に位置するギャップ層とで構成され、あるいは前記磁極部は、上部コア層と連続する上部磁極層、および前記上部磁極層と下部コア層との間に位置するギャップ層とで構成され、
前記上部磁極層、下部磁極層、下部コア層あるいは上部コア層のいずれかを、上記のいずれかに記載された軟磁性膜によりメッキ形成することを特徴とするものである。
【００４３】
本発明では、電気メッキ法によりコア層や磁極層をメッキ形成するとき、印加電流の電流密度を周期的に変動させることで、前記コア層や磁極層に含まれるＦｅ組成比を適切に膜厚方向に変動させることができ、従来に比べて高い飽和磁束密度Ｂｓと低い保磁力の双方を兼ね備えた薄膜磁気ヘッドを適切に且つ容易に製造することが可能になっている。
【００４４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１実施形態の薄膜磁気ヘッドの部分正面図、図２は図１に示す薄膜磁気ヘッドを２−２線から切断し矢印方向から見た部分縦断面図である。
【００４５】
本発明における薄膜磁気ヘッドは、浮上式ヘッドを構成するセラミック材のスライダ１１のトレーリング側端面１１ａに形成されたものであり、ＭＲヘッドｈ１と、書込み用のインダクティブヘッドｈ２とが積層された、ＭＲ／インダクティブ複合型薄膜磁気ヘッド（以下、単に薄膜磁気ヘッドという）となっている。
【００４６】
ＭＲヘッドｈ１は、磁気抵抗効果を利用してハードディスクなどの記録媒体からの洩れ磁界を検出し、記録信号を読み取るものである。
【００４７】
図２に示すように、前記スライダ１１のトレーリング側端面１１ａ上にＡｌ2Ｏ3膜１２を介してＮｉＦｅ等からなる磁性材料製の下部シールド層１３が形成され、さらにその上に絶縁材料製の下部ギャップ層１４が形成されている。
【００４８】
前記下部ギャップ層１４上には記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）に向けて、異方性磁気抵抗効果を利用した異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ）素子、巨大磁気抵抗効果を利用した巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ）素子あるいはトンネル効果を利用したトンネル型磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子などの磁気抵抗効果素子１０が形成され、さらに前記磁気抵抗効果素子１０及び下部ギャップ層１４上には絶縁材料製の上部ギャップ層１５が形成されている。さらに前記上部ギャップ層１５の上にＮｉＦｅ等の磁性材料で形成された上部シールド層１６が形成されている。ＭＲヘッドｈ１は、前記下部シールド層１３から上部シールド層１６までの積層膜で構成されている。
【００４９】
次に図１及び２に示す実施形態では、前記上部シールド層１６（下部コア層）がインダクティブヘッドｈ２の下部コア層としても兼用されており、前記下部コア層１６上には、Ｇｄ決め層１７が形成され、記録媒体との対向面から前記Ｇｄ決め層１７の先端部までの長さ寸法でギャップデプス（Ｇｄ）が規制される。前記Ｇｄ決め層１７は例えば絶縁材料などで形成される。
【００５０】
また前記下部コア層１６の上面１６ａは図１に示すように、磁極部１８の基端からトラック幅方向（図示Ｘ方向）に離れるにしたがって下面方向に傾く傾斜面で形成されており、これによりサイドフリンジングの発生を抑制することが可能である。
【００５１】
また図２に示すように、記録媒体との対向面から前記Ｇｄ決め層１７上にかけて磁極部１８が形成されている。
【００５２】
前記磁極部１８は下から下部磁極層１９、非磁性のギャップ層２０、及び上部磁極層２１が積層されている。
【００５３】
前記下部磁極層１９は、下部コア層１６上に直接メッキ形成されている。また前記下部磁極層１９の上に形成されたギャップ層２０は、メッキ形成可能な非磁性金属材料で形成されていることが好ましい。具体的には、ＮｉＰ、ＮｉＰｄ、ＮｉＷ、ＮｉＭｏ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｃｒのうち１種または２種以上から選択されたものであることが好ましい。
【００５４】
なお本発明における具体的な実施形態として前記ギャップ層２０にはＮｉＰが使用される。ＮｉＰで前記ギャップ層２０を形成することで前記ギャップ層２０を適切に非磁性状態にできるからである。
【００５５】
さらに前記ギャップ層２０の上に形成された上部磁極層２１は、その上に形成される上部コア層２２と磁気的に接続される。
【００５６】
上記のようにギャップ層２０がメッキ形成可能な非磁性金属材料で形成されると、下部磁極層１９、ギャップ層２０及び上部磁極層２１を連続メッキ形成することが可能である。
【００５７】
なお前記磁極部１８は、ギャップ層２０及び上部磁極層２１の２層で構成されていてもよい。
【００５８】
図１に示すように、前記磁極部１８はトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法がトラック幅Ｔｗで形成されている。前記トラック幅Ｔｗは、０．１μｍ以上で０．８μｍ以下の幅寸法で、より好ましくは、０．１μｍ以上で０．５μｍ以下で形成されている。
【００５９】
また前記磁極部１８の高さ寸法とトラック幅Ｔｗとの比は、３．０〜４０．０程度である。
【００６０】
図１及び図２に示すように、前記磁極部１８のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側及びハイト方向後方（図示Ｙ方向）には絶縁層２３が形成されている。前記絶縁層２３の上面は前記磁極部１８の上面と同一平面とされる。
【００６１】
図２に示すように、前記絶縁層２３上にはコイル層２４が螺旋状にパターン形成されている。また前記コイル層２４上は有機絶縁製の絶縁層２５によって覆われている。
【００６２】
図２に示すように、磁極部１８上から絶縁層２５上にかけて上部コア層２２が例えばフレームメッキ法によりパターン形成されている。図１に示すように、前記上部コア層２２の先端部２２ａは、記録媒体との対向面でのトラック幅方向における幅寸法がＴ１で形成され、かかる幅寸法Ｔ１はトラック幅Ｔｗよりも大きく形成されている。
【００６３】
また図２に示すように、前記上部コア層２２の基端部２２ｂは、下部コア層１６上に形成された磁性材料製の接続層（バックギャップ層）２６上に直接接続されている。
【００６４】
本発明では、前記上部磁極層２１及び／または下部磁極層１９に使用される軟磁性膜は以下の特徴点を有する軟磁性膜で形成される。
【００６５】
本発明では、前記軟磁性膜はＦｅと前記Ｆｅ以外の磁性元素を含有する材質であり、前記軟磁性膜の少なくとも一部の領域には、Ｆｅの組成比が膜厚方向（図示Ｚ方向）に変動する変動領域が形成されている。
【００６６】
さらに本発明では、前記変動領域では、Ｆｅ組成比が最も多い部分と最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上となっている。
【００６７】
図３は、例えば前記上部磁極層２１が本発明におけるＦｅとそれ以外の磁性元素からなる軟磁性膜で形成されているときの、膜厚方向に対するＦｅ組成比の変動を示す模式図である。
【００６８】
従来では、前記Ｆｅ組成比は膜厚方向にほぼ均一にされていたが、本発明では図３のように、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動し、前記Ｆｅ組成比の最も多い部分と最も少ない部分の差ｈ１が４質量％以上となるようにしている。
【００６９】
これによって従来に比べて適切に保磁力Ｈｃの低減を図ることができたのである。
【００７０】
このようにＦｅ組成比を膜厚方向に変動させると、前記軟磁性膜を構成する磁性元素の結晶粒はＦｅ組成の変動によって成長を妨げられ、大きな結晶粒は成長しにくい。このため従来のようにＦｅ組成比を均一な組成比にした場合に比べて結晶粒径は粗大化しにくく、結晶粒径の微細化によって保磁力Ｈｃを低減できる。
【００７１】
また本発明では、前記軟磁性膜に形成された変動領域でのＦｅ組成比が最も高い部分と低い部分との差が６質量％以上であることが好ましく、８質量％以上であることがより好ましく、１０質量％以上であることがさらに好ましい。前記Ｆｅ組成比の変動差が大きければ大きいほど、結晶粒は成長しにくく、結晶粒径の微細化が促進され、より適切に保磁力Ｈｃの低減を図ることができる。
【００７２】
また本発明では前記軟磁性膜のＦｅ組成比は膜厚方向（図示Ｚ方向）に周期的に変動していることが好ましい。図３のように、前記上部磁極層２１内に含有するＦｅ組成比（質量％）は、膜厚方向に周期的に変動しており、一周期の長さがｔ１である。
【００７３】
本発明では前記一周期の長さｔ１は１０ｎｍ以上で１５０ｎｍ以下であることが好ましい。一周期の長さｔ１が１０ｎｍよりも小さくなると組成比の変動を狙い通りに誘導できず、結晶粒の粗大化を招き逆に保磁力Ｈｃの増大を引き起こすことがあり好ましくない。また前記一周期の長さｔ１が１５０ｎｍよりも大きくなると、Ｆｅ組成比の膜厚方向に対する変動が緩やかになりすぎ、結晶粒の粗大化が促進されやすくなり、保磁力Ｈｃの低減を適切に図ることができない。
【００７４】
本発明では前記一周期の長さｔ１を１０ｎｍ以上で１５０ｎｍ以下にすることで、Ｆｅ組成比の膜厚方向に対する変動が激しくなり、これによって適切に結晶成長が阻害され、結晶粒径が微細化し、効果的に保磁力Ｈｃの低減を図ることが可能になる。
【００７５】
本発明では、前記一周期の長さｔ１は１００ｎｍ以下であることが好ましい。前記一周期の長さｔ１が短いほど、結晶成長がより効果的に妨げられ、結晶粒径が微細化し、保磁力Ｈｃをさらに低減させることが可能になる。
【００７６】
また本発明では、後述する実験で説明するように、透過電子顕微鏡写真（ＴＥＭ写真）で前記軟磁性膜の膜厚方向に対する断面形状を観測したとき、前記軟磁性膜は、Ｆｅ組成比が高い層と低い層とが膜厚方向に交互に積層された膜状態を示すことが好ましい。
【００７７】
上記したＦｅ組成比が高い層と低い層は、透過電子顕微鏡写真で見ると層の色の違いで見て取ることができる。透過電子顕微鏡写真では、前記軟磁性膜は膜厚方向に色の濃い層域と色の薄い層域とが交互に積み重なった状態で観測され、色の濃い層域が色の薄い層域に比べてＦｅ組成比の低い層であることがＴＥＭ付属のＥＤＳ分析で確認された。
【００７８】
本発明では上記のように前記Ｆｅ組成比は膜厚方向に周期的に変動しているが、このような周期的なＦｅ組成比の変動は、透過電子顕微鏡写真では、色の濃い層域と色の薄い層域とが交互に積み重なった縞状態として現れるのである。
【００７９】
なお、上記した４質量％以上のＦｅ組成比の変動領域は、下部磁極層１９及び／または上部磁極層２１の全体に形成されていることが好ましいが、一部の領域のみに形成されていても保磁力Ｈｃの低減効果を得ることができる。特にギャップ層２０付近に前記変動領域が形成されていた方が、効果的であると思われる。
【００８０】
また、上記した周期的なＦｅ組成比の変動領域は、下部磁極層１９及び／または上部磁極層２１の全体に形成されていることが好ましいが、そうでなくてもよい。特に上部磁極層２１及び下部磁極層１９の下面付近は、下地となる層との関係で周期的な変動が乱れやすくなるので、少なくとも下部磁極層１９及び／または上部磁極層２１の一部に周期的な変動領域が形成されていればよい。
【００８１】
次に本発明の材質について以下に説明する。本発明では、上部磁極層２１及び／または下部磁極層１９を構成する軟磁性膜はＮｉＦｅ系合金で形成されることが好ましい。
【００８２】
このとき前記Ｆｅ組成比の平均値は６５質量％以上で８５質量％以下であることが好ましい。飽和磁束密度ＢｓはＦｅ組成比の平均値を高くするほど大きくでき、上記のＦｅ組成比の平均値を有するＮｉＦｅ系合金であれば、１．８Ｔ以上、好ましくは１．９Ｔ以上、より好ましくは２．０Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることが可能になる。
【００８３】
また本発明では、前記軟磁性膜はＣｏＦｅ系合金で形成されることが好ましく、このとき前記Ｆｅ組成比の平均値は６０質量％以上で８０質量％以下であることが好ましい。上記のＦｅ組成比の平均値を有するＣｏＦｅ系合金であれば２．０Ｔ以上、より好ましくは２．２Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることが可能になる。
【００８４】
また本発明では、前記軟磁性膜はＣｏＦｅＮｉ系合金で形成されることが好ましい。本発明では、前記軟磁性膜のＣｏ組成比の平均値ａは、８質量％以上で４８質量％以下で、Ｆｅ組成比の平均値ｂは、５０質量％以上で９０質量％以下で、Ｎｉ組成比の平均値ｃは、２質量％以上で２０質量％以下であり、各平均値を足し合わせたａ＋ｂ＋ｃは１００質量％であることが好ましい。これによって飽和磁束密度Ｂｓを２．０Ｔ以上、好ましくは２．２Ｔ以上得ることができる。
【００８５】
そして本発明では、このようにＦｅ組成比の平均値が高い値であっても、図３のようにＦｅ組成比は膜厚方向に変動していることで十分に保磁力Ｈｃを低減させることができ、今後の高記録密度化に適切に対応可能な記録特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になっている。
【００８６】
なお本発明では、前記軟磁性膜はＮｉＦｅ系合金、ＣｏＦｅ系合金あるいはＣｏＦｅＮｉ系合金に限るものではない。例えばＣｏＦｅＸ又はＦｅＮｉＸ（ただしＸは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｐｔのいずれか１種または２種以上）であってもよいし、Ｓなどの非金属元素をさらに含有した、例えばＮｉＦｅＳ合金などであっても本発明の効果を得ることができる。
【００８７】
また本発明では前記軟磁性膜はメッキ形成されていることが好ましい。後述する製造方法による電気メッキ法により、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動する軟磁性膜を適切に且つ容易に形成することが可能である。またメッキ形成であると、スパッタ等の場合に比べて前記軟磁性膜の膜厚を厚く形成することができる。
【００８８】
次に前記軟磁性膜の結晶構造について以下に説明する。軟磁性膜中に含まれるＦｅの組成比が増加すると結晶構造は体心立方構造（ｂｃｃ構造）になりやすいことがわかっている。逆にＦｅ組成比が減少すると結晶構造は面心立方構造（ｆｃｃ構造）になりやすくなる。
【００８９】
図４は、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｆｅの三元図であり、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉ組成比と結晶構造との関係を示している。図４に示す三元図は、軟磁性膜の製造工程時に、サッカリンナトリウムを応力緩和剤として用いなかった場合の結果である。
【００９０】
図４に示すように、例えば軟磁性膜がＮｉＦｅ合金の場合、Ｆｅ組成比は６５質量％を越えると結晶構造は体心立方構造（ｂｃｃ構造）になりやくなる。一方、Ｆｅ組成比が６５質量％よりも小さくなると結晶構造は面心立方構造（ｆｃｃ構造）になりやすくなる。
【００９１】
本発明では前記軟磁性膜には少なくとも一部に、体心立方構造と面心立方構造との混在領域が存在することが好ましい。このように異なる結晶構造が混在する領域が存在すると、結晶成長はより適切に阻害され結晶粒径の微細化を促進できる。従って保磁力Ｈｃの低下をさらに促進させることができる。前記軟磁性膜が上記したＮｉＦｅ合金である場合、Ｆｅの組成比が約６５質量％となる領域が存在すると、その領域では、体心立方構造と面心立方構造とが混在する領域となり、ＮｉＦｅ合金膜の保磁力Ｈｃの低下を促進させることが可能になる。
【００９２】
なお本発明ではＦｅ組成比は膜厚方向に変動しているから、例えば前記Ｆｅ組成比の平均値が７５質量％であったとしても、その平均値から変動幅を１０質量％以上となるように組成変動させて膜形成すれば、６５質量％となるＦｅ組成比を含む領域が膜中に存在し、前記ＮｉＦｅ合金内に体心立方構造と面心立方構造とが混在する領域を設けることが可能になる。
【００９３】
図５に示すＦｅ、Ｃｏ及びＮｉからなる三元図は、軟磁性膜の製造工程時に、サッカリンナトリウムを応力緩和剤として用いた場合の結果である。
【００９４】
図５に示すように、例えば軟磁性膜がＮｉＦｅ合金の場合、Ｆｅ組成比は６０質量％を越えると結晶構造は体心立方構造（ｂｃｃ構造）になりやくなる。一方、Ｆｅ組成比が６０質量％より小さくなると結晶構造は面心立方構造（ｆｃｃ構造）になりやすくなる。前記軟磁性膜の少なくとも一部に、体心立方構造と面心立方構造との混相領域を存在させるには、Ｆｅの組成比が約６０質量％となる領域が存在することが好ましい。その領域では、体心立方構造と面心立方構造とが混在する領域となり、ＮｉＦｅ合金膜の保磁力の低下を促進させることが可能になる。
【００９５】
なお体心立方構造と面心立方構造との混相領域が存在すると保磁力の低減を図ることができる効果は、ＮｉＦｅ合金以外の軟磁性膜も同じである。図４に示すようにＣｏＦｅ系合金では、Ｃｏが８０質量％、Ｆｅが２０質量％となる領域があれば、その領域は体心立方構造と面心立方構造とが混在する領域となる。ＣｏＦｅＮｉ系合金の場合は、図４に示す「ｂｃｃ＋ｆｃｃ」領域の範囲内（線上も含む）の組成比を選択すれば、その領域は、体心立方構造と面心立方構造とが混在する領域となる。
【００９６】
また図５の場合、ＣｏＦｅ系合金では、Ｃｏが約８５質量％、Ｆｅが１５質量％となる領域があれば、その領域は体心立方構造と面心立方構造とが混在する領域となる。またＣｏＦｅＮｉ系合金の場合は、図５に示す「ｂｃｃ＋ｆｃｃ」線上の組成比を選択すれば、その組成比からなる領域は、体心立方構造と面心立方構造とが混在する領域となる。
【００９７】
次に前記軟磁性膜の結晶粒径について以下に説明する。本発明では前記結晶粒径は５ｎｍ以上で２０ｎｍ以下で形成されることが好ましい。後述する実験によれば本発明では、前記結晶粒径を５ｎｍ以上で２０ｎｍ以下に設定できる。
【００９８】
上記したように、本発明ではＦｅ組成比が膜厚方向に変動しており、Ｆｅ組成比の変動差が４％以上ある変動領域が存在することで、その領域では適切に結晶粒径を微細化でき、本発明では、上記した５ｎｍ以上で２０ｎｍ以下の結晶粒径を得ることができるのである。これにより、より適切に保磁力Ｈｃの低減を図ることができる。本発明では、前記保磁力Ｈｃを約７９（Ａ／ｍ）＝１（Ｏｅ）以下にできることが後述する実験で確認されている。
【００９９】
なお上記した本発明における軟磁性膜は下部コア層１６及び／または上部コア層２２に使用されてもよい。
【０１００】
上記した本発明における軟磁性膜は、図１及び図２に示す薄膜磁気ヘッド以外の薄膜磁気ヘッドに使用可能である。
【０１０１】
図６は、本発明における第２実施形態の薄膜磁気ヘッドの構造を示す部分正面図、図７は図６に示す７−７線から薄膜磁気ヘッドを切断し矢印方向から見た部分縦断面図である。
【０１０２】
この実施形態では、ＭＲヘッドｈ１の構造は図１及び図２と同じである。
図６に示すように下部コア層１６上には、絶縁層３１が形成されている。前記絶縁層３１には、記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）後方に所定の長さ寸法で形成されたトラック幅形成溝３１ａが形成されている。前記トラック幅形成溝３１ａは記録媒体との対向面においてトラック幅Ｔｗで形成されている。
【０１０３】
前記トラック幅形成溝３１ａには、下から下部磁極層３２、非磁性のギャップ層３３、及び上部磁極層３４が積層された磁極部３０が形成されている。
【０１０４】
前記下部磁極層３２は、下部コア層１６上に直接メッキ形成されている。また前記下部磁極層３２の上に形成されたギャップ層３３は、メッキ形成可能な非磁性金属材料で形成されていることが好ましい。具体的には、ＮｉＰ、ＮｉＰｄ、ＮｉＷ、ＮｉＭｏ、Ａｕ、Ｐｔ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｃｒのうち１種または２種以上から選択されたものであることが好ましい。
【０１０５】
なお本発明における具体的な実施形態として前記ギャップ層３３にはＮｉＰが使用される。ＮｉＰで前記ギャップ層３３を形成することで前記ギャップ層３３を適切に非磁性状態にできるからである。
【０１０６】
なお前記磁極部３０は、ギャップ層３３及び上部磁極層３４の２層で構成されていてもよい。
【０１０７】
図７に示すように前記ギャップ層３３の上には、記録媒体との対向面からギャップデプス（Ｇｄ）だけ離れた位置から絶縁層３１上にかけてＧｄ決め層３７が形成されている。
【０１０８】
さらに前記ギャップ層３３の上に形成された上部磁極層３４は、その上に形成される上部コア層４０と磁気的に接続される。
【０１０９】
上記のようにギャップ層３３がメッキ形成可能な非磁性金属材料で形成されると、下部磁極層３２、ギャップ層３３及び上部磁極層３４を連続メッキ形成することが可能である。
【０１１０】
図７に示すように前記絶縁層３１の上にはコイル層３８が螺旋状にパターン形成されている。前記コイル層３８は有機絶縁材料などで形成された絶縁層３９によって覆われている。
【０１１１】
図６に示すように、トラック幅規制溝３１ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面には、前記上部磁極層３４の上面から前記絶縁層３１の上面３１ｂにかけて下部コア層１６から離れる方向にしたがって徐々に幅寸法が広がる傾斜面３１ｃ，３１ｃが形成されている。
【０１１２】
そして図６に示すように上部コア層４０の先端部４０ａは、前記上部磁極層３４上面から前記傾斜面３１ｃ，３１ｃ上にかけて下部コア層１６から離れる方向に形成されている。
【０１１３】
図７に示すように前記上部コア層４０は、記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）にかけて絶縁層３９上に形成され、前記上部コア層４０の基端部４０ｂは下部コア層１６上に直接形成されている。
【０１１４】
図６及び図７に示す第２実施形態では、下部磁極層３２及び／または上部磁極層３４は、少なくとも一部の領域に、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動する変動領域が設けられた軟磁性膜で形成されている。前記変動領域では、Ｆｅ組成比が最も多い部分と最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上となっている。
【０１１５】
本発明では、このようにＦｅ組成比の変動差が膜厚方向に４質量％以上変動する軟磁性膜を用いて、磁極層３２、３４を形成することで、前記磁極層３２、３４の結晶粒径を微細化でき、保磁力Ｈｃを従来に比べて低減させることができる。
【０１１６】
一方、Ｆｅ組成比の平均値を大きくすることで前記磁極層３２、３４の飽和磁束密度Ｂｓを高めることができ、本発明によれば、軟磁性膜の材質、およびＦｅ組成比の平均値を適切に設定することで１．８Ｔ以上、好ましくは１．９Ｔ以上、より好ましくは２．０Ｔ以上、さらに好ましくは２．２Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることが可能である。
【０１１７】
このように本発明では、従来に比べて高い飽和磁束密度Ｂｓと共に、保磁力の低減を図ることができ、今後の高記録密度化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【０１１８】
また本発明では、前記磁極層３２、３４を構成する軟磁性膜のＦｅ組成比が膜厚方向に周期的に変動し、一周期の長さは１０ｎｍ以上で１５０ｎｍ以下であることが好ましい。これにより前記軟磁性膜の結晶粒径の微細化をより適切に図ることができ、さらなる保磁力Ｈｃの低下を図ることが可能である。
【０１１９】
なお前記磁極層３２、３４を構成する軟磁性膜の材質や組成比、結晶粒径、結晶構造等については、図１、２で説明した軟磁性膜と同じである。
【０１２０】
なお上記した本発明における軟磁性膜は、下部コア層１６及び／または上部コア層４０に使用されてもよい。
【０１２１】
図８は本発明における第３実施形態の薄膜磁気ヘッドの縦断面図である。
この実施形態ではＭＲヘッドｈ１が図１と同じである。図８に示すように下部コア層１６にはアルミナなどによる磁気ギャップ層（非磁性材料層）４１が形成されている。さらに前記磁気ギャップ層４１の上にはポリイミドまたはレジスト材料製の絶縁層４３を介して平面的に螺旋状となるようにパターン形成されたコイル層４４が設けられている。なお、前記コイル層４４はＣｕ（銅）などの電気抵抗の小さい非磁性導電性材料で形成されている。
【０１２２】
さらに、前記コイル層４４はポリイミドまたはレジスト材料で形成された絶縁層４５に囲まれ、前記絶縁層４５の上に軟磁性材料製の上部コア層４６が形成されている。
【０１２３】
図８に示すように、前記上部コア層４６の先端部４６ａは、記録媒体との対向面において、下部コア層１６の上に前記磁気ギャップ層４１を介して対向し、磁気ギャップ長Ｇｌ1の磁気ギャップが形成されており、上部コア層４６の基端部４６ｂは図７に示すように、下部コア層１６と磁気的に接続されている。
【０１２４】
本発明では、下部コア層１６及び／または上部コア層４６は、少なくとも一部の領域に、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動する変動領域が設けられた軟磁性膜で形成されている。前記変動領域では、Ｆｅ組成比が最も多い部分と最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上となっている。
【０１２５】
本発明では、このようにＦｅ組成比の変動差が膜厚方向に４質量％以上変動する軟磁性膜を用いて、コア層１６、４６を形成することで、前記コア層１６、４６の結晶粒径を微細化でき、保磁力Ｈｃを従来に比べて低減させることができる。
【０１２６】
一方、Ｆｅ組成比の平均値を大きくすることで前記コア層１６、４６の飽和磁束密度Ｂｓを高めることができ、本発明によれば、軟磁性膜の材質、およびＦｅ組成比の平均値を適切に設定することで１．８Ｔ以上、好ましくは１．９Ｔ以上、より好ましくは２．０Ｔ以上、さらに好ましくは２．２Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることが可能である。
【０１２７】
このように本発明では従来に比べて、高い飽和磁束密度Ｂｓと共に、保磁力Ｈｃの低減を図ることができ、今後の高記録密度化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【０１２８】
また本発明では、前記コア層１６、４６を構成する軟磁性膜のＦｅ組成比が膜厚方向に周期的に変動し、一周期の長さは１０ｎｍ以上で１５０ｎｍ以下であることが好ましい。これにより前記軟磁性膜の結晶粒径の微細化をより適切に図ることができ、さらなる保磁力Ｈｃの低下を図ることが可能である。
【０１２９】
なお前記コア層１６、４６を構成する軟磁性膜の材質や組成比、結晶粒径、結晶構造等については、図１、２で説明した軟磁性膜と同じである。
【０１３０】
図９は本発明における第４実施形態の薄膜磁気ヘッドの縦断面図である。
図８との違いは、上部コア層４６が２層の磁性層で積層されて構成されていることである。
【０１３１】
前記上部コア層４６は、高い飽和磁束密度Ｂｓを有する高Ｂｓ層４７とその上に積層された上層４８とで構成されている。
【０１３２】
前記高Ｂｓ層４７は、少なくとも一部の領域に、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動する変動領域が設けられた軟磁性膜で形成されている。前記変動領域では、Ｆｅ組成比が最も多い部分と最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上となっている。
【０１３３】
本発明では、このようにＦｅ組成比の変動差が膜厚方向に４質量％以上変動する軟磁性膜を用いて、前記高Ｂｓ層４７を形成することで、前記高Ｂｓ層４７の結晶粒径を微細化でき、保磁力Ｈｃを従来に比べて低減させることができる。
【０１３４】
一方、Ｆｅ組成比の平均値を大きくすることで前記高Ｂｓ層４７の飽和磁束密度Ｂｓを高めることができ、本発明によれば、軟磁性膜の材質、およびＦｅ組成比の平均値を適切に設定することで１．８Ｔ以上、好ましくは１．９Ｔ以上、より好ましくは２．０Ｔ以上、さらに好ましくは２．２Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることが可能である。
【０１３５】
このように本発明では従来に比べて、高い飽和磁束密度Ｂｓと共に、保磁力Ｈｃの低減を図ることができ、今後の高記録密度化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【０１３６】
また本発明では、前記高Ｂｓ層４７を構成する軟磁性膜のＦｅ組成比が膜厚方向に周期的に変動し、一周期の長さは１０ｎｍ以上で１５０ｎｍ以下であることが好ましい。これにより前記軟磁性膜の結晶粒径の微細化をより適切に図ることができ、さらなる保磁力Ｈｃの低下を図ることが可能である。
【０１３７】
なお前記高Ｂｓ層４７を構成する軟磁性膜の材質や組成比、結晶粒径、結晶構造等については、図１、２で説明した軟磁性膜と同じである。
【０１３８】
前記上部コア層４６を構成する上層４８は、高Ｂｓ層４７に比べて飽和磁束密度Ｂｓが小さくなっているものの、前記高Ｂｓ層４７よりも比抵抗が高くされている。前記上層４８は例えばＮｉＦｅ合金で形成され、この場合、前記上層４８のＦｅ組成比の平均値は、高Ｂｓ層４７のＦｅの組成比の平均値よりも小さいことが好ましい。これによって前記高Ｂｓ層４７が前記上層４８よりも高い飽和磁束密度Ｂｓを有し、ギャップ近傍に磁束を集中させて、記録分解能を向上させることが可能になる。なお前記上層４８はＮｉＦｅ合金で形成される必要はなく、例えばＣｏＦｅ合金やＣｏＦｅＮｉ等で形成されてもよい。かかる場合、前記高Ｂｓ層４７の飽和磁束密度Ｂｓの方が上層４８よりも高くなるように、前記上層４８を形成する軟磁性材料の組成比を適切に調整することが好ましい。
【０１３９】
また前記上部コア層４６に比抵抗の高い上層４８が設けられたことで、記録周波数が上昇することにより発生する渦電流による損失を低減させることができ、今後の高記録周波数化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【０１４０】
また本発明では図９に示すように、高Ｂｓ層４７が、ギャップ層４１と対向する下層側に形成されていることが好ましい。また前記高Ｂｓ層４７はギャップ層４１上に直接接する上部コア層４６の先端部４６ａのみに形成されていてもよい。
【０１４１】
また下部コア層１６も、高Ｂｓ層と高比抵抗層の２層で構成されていてもよい。かかる構成の場合、高比抵抗層の上に高Ｂｓ層が積層され、前記高Ｂｓ層がギャップ層４１を介して上部コア層４６と対向する。
【０１４２】
また図９に示す実施形態では、上部コア層４６が２層の積層構造となっているが、３層以上であってもよい。かかる構成の場合、高Ｂｓ層４７は、磁気ギャップ層４１に接する側に形成されることが好ましい。
【０１４３】
なお前記下部コア層１６あるいは上部コア層４６の上層４８が本発明における軟磁性膜で形成されていてもよい。
【０１４４】
図１０は本発明における第５実施形態の薄膜磁気ヘッドの縦断面図である。
図１０の実施形態ではＭＲヘッドｈ１の構成は図１と同じである。図１０に示すように下部コア層１６の上に下部磁極層５０が記録媒体との対向面から隆起形成されている。前記下部磁極層５０のハイト方向後方（図示Ｙ方向）には絶縁層５１が形成されている。前記絶縁層５１の上面は、凹形状となり、コイル形成面５１ａが形成されている。
【０１４５】
前記下部磁極層５０上から前記絶縁層５１上にかけてギャップ層５２が形成されている。さらに前記絶縁層５１のコイル形成面５１ａ上にはギャップ層５２を介してコイル層５３が形成されている。前記コイル層５３上は有機絶縁製の絶縁層５４によって覆われている。
【０１４６】
図１０に示すように上部コア層５５は、前記ギャップ層５２上から絶縁層５４上にかけて例えばフレームメッキ法によりパターン形成されている。
【０１４７】
前記上部コア層５５の先端部５５ａは前記ギャップ層５２上に下部磁極層５０と対向して形成される。前記上部コア層５５の基端部５５ｂは、下部コア層１６上に形成された持上げ層５６を介して前記下部コア層１６に磁気的に接続される。
【０１４８】
この実施形態においては、上部コア層５５及び／または下部磁極層５０は、少なくとも一部の領域に、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動する変動領域が設けられた軟磁性膜で形成されている。前記変動領域では、Ｆｅ組成比が最も多い部分と最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上となっている。
【０１４９】
本発明では、このようにＦｅ組成比の変動差が膜厚方向に４質量％以上変動する軟磁性膜を用いて、上部コア層５５及び／または下部磁極層５０を形成することで、前記上部コア層５５及び／または下部磁極層５０の結晶粒径を微細化でき、保磁力Ｈｃを従来に比べて低減させることができる。
【０１５０】
一方、Ｆｅ組成比の平均値を大きくすることで前記上部コア層５５及び／または下部磁極層５０の飽和磁束密度Ｂｓを高めることができ、本発明によれば、軟磁性膜の材質、およびＦｅ組成比の平均値を適切に設定することで１．８Ｔ以上、好ましくは１．９Ｔ以上、より好ましくは２．０Ｔ以上、さらに好ましくは２．２Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓを得ることが可能である。
【０１５１】
このように本発明では従来に比べて、高い飽和磁束密度Ｂｓと共に、保磁力の低減を図ることができ、今後の高記録密度化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【０１５２】
また本発明では、前記上部コア層５５及び／または下部磁極層５０を構成する軟磁性膜のＦｅ組成比が膜厚方向に周期的に変動し、一周期の長さは１０ｎｍ以上で１５０ｎｍ以下であることが好ましい。これにより前記軟磁性膜の結晶粒径の微細化をより適切に図ることができ、さらなる保磁力Ｈｃの低下を図ることが可能である。
【０１５３】
なお前記上部コア層５５及び／または下部磁極層５０を構成する軟磁性膜の材質や組成比、結晶粒径、結晶構造等については、図１、２で説明した軟磁性膜と同じである。
【０１５４】
図１０では下部磁極層５０が形成され、前記下部磁極層５０が下部コア層１６よりも高い飽和磁束密度Ｂｓを有する前記軟磁性膜で形成されると、ギャップ近傍に磁束を集中させることができ記録密度の向上を図ることが可能である。
【０１５５】
また上部コア層５５は、図９と同様に前記上部コア層５５が２層以上の磁性層の積層構造であり、そのギャップ層５２と対向する側が高Ｂｓ層で形成されていてもよい。またかかる場合、前記上部コア層５５の先端部５５ａのみが２層以上の磁性層の積層構造で形成され、前記ギャップ層５２上に接して高Ｂｓ層が形成されていることが、ギャップ近傍に磁束を集中させ、記録密度を向上させる点からして好ましい。
【０１５６】
なお各実施形態において、符号１６の層は、下部コア層と上部シールド層の兼用層となっているが、前記下部コア層と上部シールド層とが別々に形成されていてもよい。かかる場合、前記下部コア層と上部シールド層間には絶縁層を介在させる。
【０１５７】
また前記下部コア層１６が本発明における軟磁性膜で形成されていてもよい。次に図１、２、図６ないし図１０に示す薄膜磁気ヘッドの一般的な製造方法について以下に説明する。
【０１５８】
図１及び図２に示す薄膜磁気ヘッドは、下部コア層１６上にＧｄ決め層１７を形成した後、レジストを用いて記録媒体との対向面からハイト方向に下部磁極層１９、非磁性のギャップ層２０及び上部磁極層２１から成る磁極部１８を連続メッキによって形成する。次に前記磁極部１８のハイト方向後方に絶縁層２３を形成した後、例えばＣＭＰ技術を用いて前記磁極部１８の上面と前記絶縁層２３の上面とを同一平面に平坦化する。前記絶縁層２３の上にコイル層２４を螺旋状にパターン形成した後、前記コイル層２４の上に絶縁層２５を形成する。そして前記磁極部１８上から絶縁層２５上にかけて上部コア層２２を例えばフレームメッキ法により形成する。
【０１５９】
図６及び図７に示す薄膜磁気ヘッドは、下部コア層１６上に絶縁層３１を形成した後、レジストを用いて前記絶縁層３１の記録媒体との対向面からハイト方向後方に向けてトラック幅形成溝３１ａを形成する。さらに前記トラック幅形成溝３１ａに図６に示す傾斜面３１ｃ，３１ｃを形成する。
【０１６０】
前記トラック幅形成溝３１ａ内に、下部磁極層３２、非磁性のギャップ層３３を形成する。前記ギャップ層３３上から絶縁層３１上にＧｄ決め層３７を形成した後、前記ギャップ層３３上に上部磁極層３４をメッキ形成する。次に前記絶縁層３１上にコイル層３８を螺旋状にパターン形成した後、前記コイル層３８上に絶縁層３９を形成する。そして前記上部磁極層３４上から絶縁層３９上にかけて上部コア層４０を例えばフレームメッキ法にて形成する。
【０１６１】
図８、図９に示す薄膜磁気ヘッドは、まず下部コア層１６上にギャップ層４１を形成し、さらに絶縁層４３を形成した後、前記絶縁層４３の上にコイル層４４をパターン形成する。前記コイル層４４上に絶縁層４５を形成した後、ギャップ層４１から前記絶縁層４５上にかけて上部コア層４６をフレームメッキ法によりパターン形成する。
【０１６２】
図１０に示す薄膜磁気ヘッドは、まず下部コア層１６上にレジストを用いて下部磁極層５０を形成し、さらに前記下部磁極層５０のハイト方向後方に絶縁層５１を形成する。前記下部磁極層５０と前記絶縁層５１の上面はＣＭＰ技術によって一旦平坦化された後、前記絶縁層５１の上面に凹形状となるコイル形成面５１ａを形成する。次に前記下部磁極層５０上から前記絶縁層５１上にギャップ層５２を形成した後、前記ギャップ層５２上にコイル層５３を螺旋状にパターン形成し、さらに前記コイル層５３上に絶縁層５４を形成する。そして、前記ギャップ層５２上から絶縁層５４上にかけて上部コア層５５を例えばフレームメッキ法によりパターン形成する。
【０１６３】
次に本発明における軟磁性膜の製造方法について以下に説明する。本発明における軟磁性膜はＦｅと前記Ｆｅ以外の磁性元素を含有するものである。例えばＮｉＦｅ系合金、ＣｏＦｅ系合金、ＣｏＦｅＮｉ系合金などである。
【０１６４】
本発明では、上記軟磁性膜を電気メッキ法を用いてメッキ形成する。電気メッキ法には、例えばパルス電流を用いた電気メッキ法を用いる。パルス電流を用いた電気メッキ法では、例えば電流制御素子のＯＮ／ＯＦＦを繰返し、メッキ形成時に、電流を流す時間と、電流を流さない空白な時間を設ける。このように電流を流さない時間を設けることで、軟磁性膜を、少しずつメッキ形成し、そしてメッキ浴に占めるＦｅイオンの濃度を増やしても、直流電流を用いた場合に比べメッキ形成時における電流密度の分布の偏りを緩和することが可能になっている。
【０１６５】
なおパルス電流は、例えば数秒サイクルでＯＮ／ＯＦＦを繰返し、デューティ比を０．１〜０．５程度にすることが好ましい。パルス電流の条件は、軟磁性膜の平均結晶粒径及び膜面の中心線平均粗さＲａなどに影響を与える。
【０１６６】
上記のようにパルス電流による電気メッキ法では、メッキ形成時における電流密度の分布の偏りを緩和することができるから、直流電流による電気メッキ法に比べて軟磁性膜に含まれるＦｅ含有量を従来よりも増やすことが可能になる。
【０１６７】
また本発明では、前記パルス電流による電気メッキの際、印加電流の電流密度を周期的に変動させる。図１１は、本発明におけるパルス電流のタイミング図である。
【０１６８】
図１１に示すように、まずＯＮ時の電流密度（通電電流密度）がｉ１であり、ＯＮ時間がＴ１ａ（秒）、ＯＦＦ時間がＴ１ｂ（秒）のパルス電流をＴ１（秒）流す。次に電流密度が前記電流密度ｉ１よりも大きいｉ２であり、ＯＮ時間がＴ２ａ、ＯＦＦ時間がＴ２ｂのパルス電流をＴ２（秒）流す。
【０１６９】
図１１に示すように高い電流密度ｉ２を有するパルス電流と低い電流密度ｉ１を有するパルス電流とを交互に繰返し周期的に流し、前記軟磁性膜を電気メッキしていくと、前記軟磁性膜にはＦｅ組成比が膜厚方向に変動する変動領域が形成される。本発明では前記変動領域において、Ｆｅ組成比が最も多い部分と少ない部分とで前記Ｆｅ組成比の差が４質量％以上となるように、前記電流密度の大きさを調整する。
【０１７０】
電気メッキ時における前記電流密度が大きくなれば、Ｆｅ組成比は大きくなり、前記電流密度が小さくなれば、Ｆｅ組成比は小さくなる。このため図１１に示す高い電流密度ｉ２と低い電流密度ｉ１との差を大きくすることで、軟磁性膜中に含まれるＦｅ組成比の変動差を大きくでき、前記変動差を４質量％以上にすることが可能になる。
【０１７１】
なお本発明では前記変動差が６質量％以上になることが好ましく、また前記変動差が８質量％以上になることがより好ましく、また前記変動差が１０質量％以上になることがさらに好ましいので、このような変動差を得られるように、電気メッキ時における高い電流密度ｉ２と低い電流密度ｉ１との大きさを調整することが好ましい。Ｆｅ組成比の変動差が大きくなることで、軟磁性膜の結晶粒はより微細化し、保磁力Ｈｃのさらなる低減を図ることができる。
【０１７２】
また図１１に示すようにパルス電流を、低い電流密度ｉ１でＴ１の時間流した後、高い電流密度ｉ２でＴ２の時間流し、これを一サイクルとして、周期的にこのサイクルを繰り返している。このようにパルス電流を所定時間、周期的に変動させることで、メッキ形成される軟磁性膜のＦｅ組成比は図３に示すように、膜厚方向に周期的に変動するようになる。本発明では、前記Ｆｅ組成比の変動の一周期は１０ｎｍ以上で１５０ｎｍ以下であることが、より適切に結晶粒径の微細化を促進させることができ、さらなる保磁力Ｈｃの低減を図ることができるので、前記Ｆｅ組成比の変動の一周期が１０ｎｍ以上で１５０ｎｍ以下となるように、図１１に示す時間Ｔ１、Ｔ２を調整することが好ましい。この時間Ｔ１と時間Ｔ２を合わせた時間が長くなればなるほど一周期の長さは長くなり、一方、前記時間Ｔ１と時間Ｔ２を合わせた時間が短くなればなるほど一周期の長さは短くなる。
【０１７３】
また本発明では、前記一周期の長さが１００ｎｍ以下となるように、電気メッキ時の時間Ｔ１とＴ２とを合わせた時間を適切に調整することが好ましい。
【０１７４】
なお図１１では１周期目と２周期目、及びそれ以降の周期が全く同じパルス条件となっているが、周期毎にパルス条件（電流密度の大きさや電流時間など）を変えてもかまわない。これによってＦｅ組成比の変動差が途中から変わったり、あるいはＦｅ組成比の一周期の長さが途中で変化する軟磁性膜を製造できる。
【０１７５】
また図１１では、最初、低い電流密度ｉ１のパルス電流を流し、次に高い電流密度ｉ２のパルス電流を流しているが、逆に、最初に高い電流密度ｉ２のパルス電流を流した後、次に低い電流密度ｉ１のパルス電流を流し、これを周期的に繰返してもよいことは言うまでもない。
【０１７６】
また本発明では、パルス電流以外に直流電流を用いた電気メッキ法を使用してもよい。図１２のタイミング図に示すように、まず電流密度がｉ３の直流電流をＴ３流した後、直流電流の電流密度をｉ４に上昇させてＴ４時間流す。これによってもＦｅ組成比の変動差が膜厚方向に４質量％以上変動し、さらには前記Ｆｅ組成比が膜厚方向に周期的に変動する軟磁性膜を製造することが可能である。
【０１７７】
なお図１２でも図１１と同様に１周期目と２周期目、及びそれ以降の周期が全く同じ電流条件となっているが、周期毎に電流条件（電流密度の大きさや電流時間など）を変えてもかまわない。これによってＦｅ組成比の変動幅が途中から変わったり、あるいはＦｅ組成比の一周期の長さが途中で変化する軟磁性膜を製造できる。
【０１７８】
また図１２では、最初、低い電流密度ｉ３の直流電流を流し、次に高い電流密度ｉ４の直流電流を流しているが、逆に、最初に高い電流密度ｉ４の直流電流を流した後、次に低い電流密度ｉ３の直流電流を流し、これを周期的に繰返してもよいことは言うまでもない。
【０１７９】
なお図１１に示すパルス電流を用いた電気メッキ法はＮｉＦｅ系合金の軟磁性膜のメッキ成膜に使用するのが望ましく、図１２に示す直流電流を用いた電気メッキ法はＣｏＦｅ系合金、ＣｏＦｅＮｉ系合金からなる軟磁性膜のメッキ形成に使用することが好ましい。
【０１８０】
次に本発明では、前記軟磁性膜をＮｉＦｅ系合金で形成することが好ましく、このとき前記Ｆｅ組成比の平均値を６５質量％以上で８５質量％以下で形成することが好ましい。
【０１８１】
Ｆｅ組成比の平均値を向上させるにはメッキ浴組成のＮｉイオン濃度を低下させることが好ましい。
【０１８２】
これにより成膜時、カソード（メッキされる側）表面上に触れるメッキ液中のＮｉイオンを減らすことができ、攪拌効果を高めてＮｉＦｅ合金中に多くのＦｅを入れることが可能になる。
【０１８３】
本発明では、例えばメッキ浴中におけるＮｉイオン濃度を６．６ｇ／ｌ以上で４０ｇ／ｌ以下とし、且つＦｅイオン濃度／Ｎｉイオン濃度の比率を０．１５以上で０．８０以下とする。これにより上記したＦｅ組成比の平均値を有するＮｉＦｅ系合金からなる軟磁性膜をメッキ形成できる。
【０１８４】
また本発明では前記軟磁性膜をＣｏＦｅ系合金で形成し、このとき前記軟磁性膜のＦｅ組成比の平均値を、６０質量％以上で８０質量％以下で形成することが好ましい。
【０１８５】
なお例えばメッキ浴組成の一例をあげると、Ｆｅイオン濃度／Ｃｏイオン濃度の比率を１．５以上で２．５以下に設定する。これによりＣｏＦｅ合金のＦｅ組成比の平均値を６０質量％以上で８０質量％以下に調整することが可能である。
【０１８６】
また本発明では、前記軟磁性膜をＣｏＦｅＮｉ系合金で形成し、このとき前記Ｃｏ組成比の平均値ａを、８質量％以上で４８質量％以下で、Ｆｅ組成比の平均値ｂを、５０質量％以上で９０質量％以下で、Ｎｉ組成比の平均値ｃを、２質量％以上で２０質量％以下で形成し、各平均値を足し合わせたａ＋ｂ＋ｃを１００質量％とすることが好ましい。
【０１８７】
例えばメッキ浴組成の一例をあげると、メッキ浴中のＦｅイオン濃度／Ｃｏイオン濃度を１．５以上とし、Ｆｅイオン濃度／Ｎｉイオン濃度を２以上で４以下とする。これにより上記した組成比の平均値を有するＣｏＦｅＮｉ合金をメッキ形成することができる。
【０１８８】
また本発明では、軟磁性膜のメッキ浴中にサッカリンナトリウム（Ｃ6Ｈ4ＣＯＮＮａＳＯ2）を混入することが好ましい。前記サッカリンナトリウムは応力緩和剤の役割を持っており、メッキ形成された軟磁性膜の膜応力を低減させることが可能になる。
【０１８９】
また軟磁性膜のメッキ浴中に、２−ブチン−１、４ジオールを混入することが好ましい。これにより前記ＮｉＦｅ合金の結晶粒径の粗大化を抑制しさらに保磁力Ｈｃを低減させることができる。
【０１９０】
また本発明では、前記軟磁性膜のメッキ浴中に２−エチルヘキシル硫酸ナトリウムを混入することが好ましい。
【０１９１】
前記２−エチルヘキシル硫酸ナトリウムは界面活性剤である。前記２−エチルヘキシル硫酸ナトリウムの混入によって、軟磁性膜のメッキ形成時に発生する水素を除去でき、メッキ膜に前記水素が付着することを防止することができる。前記メッキ膜に水素が付着すると、結晶が緻密に形成されずその結果、膜面の面粗れをひどくする原因となるため、本発明のように前記水素を除去することで、前記メッキ膜の膜面の面粗れを小さくでき、さらに保磁力Ｈｃを小さくすることが可能である。
【０１９２】
なお前記２−エチルヘキシル硫酸ナトリウムに代えてラウリル硫酸ナトリウムを混入してもよいが、前記ラウリル硫酸ナトリウムは、前記２−エチルヘキシル硫酸ナトリウムに比べてメッキ浴中に入れたとき泡立ちやすいために、前記ラウリル硫酸ナトリウムを効果的に水素を除去できる程度に混入することが難しい。このため本発明では、前記ラウリル硫酸ナトリウムに比べて泡立ちにくい２−エチルヘキシル硫酸ナトリウムを水素を効果的に除去できる程度に混入することが好ましい。
【０１９３】
また前記メッキ浴中にホウ酸を混入することが好ましい。ホウ酸は、電極表面のｐＨ緩衝剤となり、またメッキ膜の光沢を出すのに効果的である。
【０１９４】
また本発明では、前記軟磁性膜の結晶粒径を５ｎｍ以上で２０ｎｍ以下で形成することが好ましい。これによりさらなる保磁力の低減を図ることができる。
【０１９５】
また本発明では、前記軟磁性膜の少なくとも一部に、体心立方構造と面心立方構造との混在領域が存在するように、前記軟磁性膜の組成比や電気メッキの際の電流密度を調整することが好ましい。図４（メッキ浴中にサッカリンナトリウムを含まない場合）、および図５（メッキ浴中にサッカリンナトリウムを含む場合）で説明したように、図４及び図５の三元図の「ｂｃｃ＋ｆｃｃ」線上、あるいは「ｂｃｃ＋ｆｃｃ」領域内に、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉの組成比が当てはまるように、メッキ浴組成や電気メッキの際の電流密度を調整する。軟磁性膜中に体心立方構造及び面心立方構造の混在領域が含まれることで、軟磁性膜全体の保磁力Ｈｃのさらなる低減を図ることが可能である。
【０１９６】
そして上記した方法を用いて電気メッキ法により図１、２に示す磁極層１９、２１あるいはコア層１６、２２、図６、７に示す磁極層３２、３４あるいはコア層１６、４０、図８に示すコア層１６、４６、図９に示す高Ｂｓ層４７あるいは下部コア層１６、および図１０に示す下部磁極層５０、上部コア層５５、下部コア層１６をメッキ形成すると、各薄膜磁気ヘッドが完成する。
【０１９７】
なお本発明における軟磁性膜は、ハードディスク装置に内蔵される記録用の薄膜磁気ヘッド（インダクティブヘッド）のコア層や磁極層の他、インダクタ等の種々の磁気素子に使用することもできる。
【０１９８】
【実施例】
本発明では、基板上にＮｉＦｅ合金膜をパルス電流を用いた電気メッキ法にてメッキ形成し、前記ＮｉＦｅ合金膜の膜厚と前記膜中に含まれるＦｅ組成比との関係について調べた。
【０１９９】
実験では４つの試料ａ〜ｄを用意した。４つの試料をメッキ形成する際のメッキ浴組成は以下の通りである。
Ｆｅイオン  ５（ｇ／ｌ）
Ｎｉイオン  １０（ｇ／ｌ）
ほう酸  ２５（ｇ／ｌ）
塩化ナトリウム  ２５（ｇ／ｌ）
【０２００】
またメッキ浴濃度を３０℃に設定した。また電極のｐＨを３．５に設定した。またアノード側の電極にはＮｉ電極を用いた。
【０２０１】
試料ａを、上記のメッキ浴から、図１１に示すパルス電流のタイミング図において、ｉ１＝５ｍＡ／ｃｍ２、ｉ２＝２０ｍＡ／ｃｍ２、Ｔ１＝４０秒、Ｔ２＝５秒となるパルス電流を用いてメッキ形成した。
【０２０２】
試料ｂを、上記のメッキ浴から、図１１に示すパルス電流のタイミング図において、ｉ１＝５ｍＡ／ｃｍ２、ｉ２＝２０ｍＡ／ｃｍ２、Ｔ１＝８０秒、Ｔ２＝１０秒となるパルス電流を用いてメッキ形成した。
【０２０３】
試料ｃを、上記のメッキ浴から、図１１に示すパルス電流のタイミング図において、ｉ１＝５ｍＡ／ｃｍ２、ｉ２＝２０ｍＡ／ｃｍ２、Ｔ１＝１６０秒、Ｔ２＝２０秒となるパルス電流を用いてメッキ形成した。
【０２０４】
試料ｄを、上記のメッキ浴から、パルス電流の電流密度が２０ｍＡ／ｃｍ２となる一定の電流密度を有するパルス電流を用いてメッキ形成した。
【０２０５】
図１３は、上記した試料ａにおけるＮｉＦｅ合金膜の膜厚と膜中に占めるＦｅ組成比との関係を示すグラフである。なおＦｅ組成比の測定は、ＴＥＭ付属のＥＤＳ分析で、膜厚については透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）を用いて測定した。なおＴＥＭには日本電子製ＪＥＭ２０１０Ｆを、ＥＤＳ（Ｘ線分析法）にはノーラン社製ＶＡＮＴＡＧＥを用いた。
【０２０６】
図１３に示す「成膜１００ｎｍ」のグラフには、メッキ形成された膜の途中から表面に向けて１００ｎｍまでの膜厚中に占めるＦｅ組成比の変動が示されている。なお「成膜１００ｎｍ」のグラフの意味は図１４ないし図１６全て同じである。
【０２０７】
図１３に示すように、膜中に占めるＦｅ組成比は膜厚方向にうねりながら変化しており、ほぼ周期的に変動していることがわかる。一周期の長さｔ１は概ね１８ｎｍ程度であった。またＦｅ組成比が最も多い部分と最も少ない部分とでＦｅ組成比の差は、グラフで４〜６質量％程度であった。
【０２０８】
次に図１４は上記した試料ｂにおけるＮｉＦｅ合金膜の膜厚と膜中に占めるＦｅ組成比との関係を示すグラフである。
【０２０９】
図１４も図１３と同様に、膜中に占めるＦｅ組成比は膜厚方向にうねりながら変化しており、ほぼ周期的に変動していることがわかる。一周期の長さｔ１は概ね３６ｎｍ程度であった。またＦｅ組成比が最も多い部分と最も少ない部分とでＦｅ組成比の差は、２６〜２８質量％程度であった。
【０２１０】
次に図１５は上記した試料ｃにおけるＮｉＦｅ合金膜の膜厚と膜中に占めるＦｅ組成比との関係を示すグラフである。
【０２１１】
図１５も図１３、図１４と同様に、膜中に占めるＦｅ組成比は膜厚方向にうねりながら変化しており、ほぼ周期的に変動していることがわかる。一周期の長さｔ１は概ね７２ｎｍ程度であった。またＦｅ組成比が最も多い部分と最も少ない部分とでＦｅ組成比の差は、３０〜３１質量％程度であった。
【０２１２】
以上、試料ａ〜ｃでは、いずれもＦｅ組成比が膜厚方向に変動し、しかもＦｅ組成比は膜厚方向に周期的に変動していることがわかった。
【０２１３】
一方、図１６は試料ｄにおけるＮｉＦｅ合金膜の膜厚と膜中に占めるＦｅ組成比との関係を示すグラフであるが、図１６では、Ｆｅ組成比は膜厚方向にほとんど変動していないことがわかった。すなわちＦｅ組成比は膜厚方向にほぼ一定となっている。Ｆｅ組成比の膜厚方向への変動差はわずか１〜２質量％程度である。
【０２１４】
上記した試料ａ〜ｃのように、Ｆｅ組成比を膜厚方向に変動させると、これによりＮｉＦｅ合金膜の保磁力Ｈｃを、変動させない場合に比べて低減させることが可能になる。
【０２１５】
図１７は、Ｆｅ組成比の変動周期と保磁力Ｈｃとの関係を示すグラフである。図１７に示すように、Ｆｅ組成比が膜厚方向に周期的に変動している試料ａないしｃのＮｉＦｅ合金膜では、いずれも保持力Ｈｃが、７９（Ａ／ｍ）＝１（Ｏｅ）を下回っているのに対し、Ｆｅ組成比が膜厚方向にほとんど変動しない試料ｄのＮｉＦｅ合金膜では、保磁力Ｈｃが、７９（Ａ／ｍ）を上回り、試料ａないしｃに比べてかなり保磁力Ｈｃが高いことがわかった。
【０２１６】
また試料ａないしｃはいずれもＦｅ組成比の最も多い部分と少ない部分との差が４質量％以上であり、従って本発明では変動差を少なくとも４質量％以上とした。また本発明では、前記変動差がさらに大きいことが好ましく、特に試料ｂ、ｃではいずれも変動差が１０質量％以上となっており、いずれも試料ｄに比べて小さい保磁力Ｈｃを得ることができた。
【０２１７】
また試料ｅは、一周期の長さが約１０ｎｍであり、保持力Ｈｃが、７９（Ａ／ｍ）＝１（Ｏｅ）を下回っていることがわかった。
【０２１８】
よってＦｅ組成比の膜厚方向への変動における一周期の長さは、１０ｎｍ以上であることが好ましいとした。試料ａないしｃ、ｅはいずれも一周期の長さが１０ｎｍ以上である。なおより好ましくは１８ｎｍ以上である。試料ａの実験結果に基づくものである。また一周期の長さは１５０ｎｍ以下であることが好ましいとした。図１７に示すように、一周期の長さが長くなるほど、結晶粒径が微細化しにくくなり保磁力Ｈｃが大きくなるからである。なおより好ましくは１００ｎｍ以下とした。１００ｎｍ以下であれば、図１７に示すように保磁力Ｈｃを約７９（Ａ／ｍ）＝１Ｏe以下にすることができるからである。さらに好ましくは７２ｎｍ以下である。これは試料ｃの実験結果に基づくものである。
【０２１９】
次に、ＮｉＦｅ合金膜中に占めるＦｅ組成比の平均値と磁気特性との関係について調べた。
【０２２０】
図１８は、ＮｉＦｅ合金膜中に占めるＦｅ組成比と飽和磁束密度との関係を示すグラフである。図１８における「ＤＣ」なるグラフは、前記ＮｉＦｅ合金膜を一定の直流電流で電気メッキした場合の実験結果である。また図１８における「Ｐｕｌｓｅ」なるグラフは、前記ＮｉＦｅ合金膜を一定の電流密度を有するパルス電流で電気メッキした場合の実験結果である。「ＤＣ」及び「Ｐｕｌｓｅ」なるグラフはいずれも比較例である。
【０２２１】
図１８における「組成変調」のグラフは、上記した試料ａないしｃと同じようにＦｅ組成比が膜厚方向に変動し、しかも前記Ｆｅ組成比が膜厚方向に周期的に変動しているＮｉＦｅ合金膜の実験結果であり、このグラフが本発明における実施例である。なお「組成変調」のグラフのＦｅ組成比は、平均値である。なおこのＮｉＦｅ合金は図１１に示すタイミング図によるパルス電流を用いてメッキ形成した。
【０２２２】
図１８に示すように、Ｆｅ組成比が大きくなるほど飽和磁束密度Ｂｓが大きくなることがわかった。図１８に示すように、「組成変調」のグラフでは、Ｆｅ組成比の平均値を約７３質量％以上にすると飽和磁束密度Ｂｓが１．９Ｔ程度にまで上昇し、「ＤＣ」のグラフの飽和磁束密度よりも高い飽和磁束密度を得ることができることがわかった。
【０２２３】
このように図１８の「組成変調」のグラフに示すように、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動していても、Ｆｅ組成比の平均値を大きくできれば、飽和磁束密度Ｂｓを大きくできることがわかった。また「組成変調」のＮｉＦｅ合金では、８５質量％程度にまでＦｅ組成比の平均値を大きくできることがわかった。また、図１８に示すように、Ｆｅ組成比の平均値が６５質量％以上であると１．８Ｔ以上の飽和磁束密度Ｂｓが得られることがわかった。またＦｅ組成比の平均値が７５質量％以上に多くなると、飽和磁束密度Ｂｓは１．９Ｔ以上、あるいは１．９５Ｔ以上となることがわかった。
【０２２４】
図１９は、ＮｉＦｅ合金膜中に占めるＦｅ組成比と保磁力Ｈｃとの関係について調べた実験結果である。図１９に示す「ＤＣ」「Ｐｕｌｓｅ」「組成変動」のグラフの意味は図１８で説明した通りである。
【０２２５】
図１９に示すように、「ＤＣ」「Ｐｕｌｓｅ」のグラフでは、Ｆｅ組成比が６５質量％以上になると、保磁力が７９（Ａ／ｍ）＝１（Ｏｅ）を越えるか、あるいは７９（Ａ／ｍ）にかなり近づくことがわかる。
【０２２６】
これに対し、「組成変調」のグラフでは、膜中に占めるＦｅ組成比の平均値が８０質量％を越えても、保磁力が７９（Ａ／ｍ）＝１（Ｏｅ）を大きく下回り、「ＤＣ」「Ｐｕｌｓｅ」の場合に比べて、Ｆｅ組成比の平均値が大きくなっても、より適切に保磁力Ｈｃの低減を図ることができるとわかった。
【０２２７】
図１８及び図１９の実験結果から、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動し、さらにＦｅ組成比が膜厚方向に周期的に変動する軟磁性膜であれば、Ｆｅ組成比の平均値を大きくすることで飽和磁束密度Ｂｓを大きくすることができると同時に、Ｆｅ組成比の平均値が大きくなっても保磁力Ｈｃを従来に比べて十分に小さくすることができることがわかった。
【０２２８】
図２０は、ＮｉＦｅ合金膜中に占めるＦｅ組成比と異方性磁界Ｈｋとの関係について調べた実験結果である。なお図２０に示す「ＤＣ」「Ｐｕｌｓｅ」「組成変動」のグラフの意味は図１８で説明した通りである。
【０２２９】
図２０に示すように、「組成変調」のグラフでは、「ＤＣ」「Ｐｕｌｓｅ」のグラフに比べて、Ｆｅ組成比が大きくなっても、大きな異方性磁界Ｈｋを得られることができるとわかった。
【０２３０】
次に、上記した試料ｂ、試料ｃ及び試料ｄを用いて、ＮｉＦｅ合金からなる各試料の膜厚方向への断面の膜状態を透過電子顕微鏡で観察した。
【０２３１】
図２１は、試料ｃ（Ｆｅ組成比の変動周期が約７２ｎｍ）のＮｉＦｅ合金の膜厚方向への断面の膜状態を示す透過電子顕微鏡写真（ＴＥＭ写真）であり、図２２が、図２１に示す透過電子顕微鏡写真の部分模式図である。
【０２３２】
図２１及び図２２に示すように、試料ｃのＮｉＦｅ合金では、基板表面とほぼ平行な方向に延びる色の濃い層域と色の薄い層域とが交互に積層された膜状態となっていることがわかった。色の濃い層域は、色の薄い層域に比べてＦｅ組成比が低くなっていた。すなわち換言すれば、試料ｃのＮｉＦｅ合金は、透過電子顕微鏡写真で観測すると、Ｆｅ組成比が高い層と低い層とが膜厚方向に交互に積層された膜状態となっているのである。また図２１に示す写真には、大きな結晶粒が見られなかった。
【０２３３】
図２３は、試料ｂ（Ｆｅ組成比の変動周期は約３６ｎｍ）のＮｉＦｅ合金の膜厚方向への断面の状態を示す透過電子顕微鏡写真（ＴＥＭ写真）であり、図２４が、図２３に示す透過電子顕微鏡写真の部分模式図である。
【０２３４】
図２１、図２２の試料ｃの場合に比べて若干見え難いが、図２３及び図２４の試料ｂのＮｉＦｅ合金においても、基板表面とほぼ平行な方向に延びる色の濃い層域と色の薄い層域とが交互に積層された膜状態となっていることがわかった。また、図２３及び図２４には、大きな結晶粒は見られなかった。
【０２３５】
なお図２３及び図２４において、色の濃い層域と色の薄い層域との間隔が、図２１及び図２２に比べて狭いのは、試料ｃのＮｉＦｅ合金のＦｅ組成比の変動周期が約７２ｎｍであるのに対し、試料ｂのＮｉＦｅ合金のＦｅ組成比の変動周期は約３６ｎｍと短いからであると考えられる。
【０２３６】
以上、試料ｂ及び試料ｃのように、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動し、さらにＦｅ組成比が膜厚方向に周期的に変動する軟磁性膜を透過電子顕微鏡写真で見ると、Ｆｅ組成比が高い層と低い層とが交互に積層された膜状態が観測できることがわかった。
【０２３７】
図２５は、試料ｄのＮｉＦｅ合金の膜厚方向への断面の状態を示す透過電子顕微鏡写真（ＴＥＭ写真）であり、図２６が、図２５に示す透過電子顕微鏡写真の部分模式図である。
【０２３８】
試料ｄのＮｉＦｅ合金、すなわちＦｅ組成比が膜厚方向にほとんど変動せず、ほぼ一定であるＮｉＦｅ合金では、図２５及び図２６に示すように、試料ｂ及びｃのような色の濃い層域と色の薄い層域とが交互に積層された膜状態は見られなかった。ところが試料ｄのＮｉＦｅ合金では、図２５及び図２６に示すように、基板上から膜厚方向に結晶組織（柱状組織）が延び、基板上からＮｉＦｅ合金の表面にまで到達するほどの非常に巨大な結晶組織が形成されており、内部の結晶粒も試料ｂ、ｃに比べて大きいことがわかった。またこのような巨大な結晶組織が成長していることで、試料ｄのＮｉＦｅ合金の表面は、試料ｂ及び試料ｃのＮｉＦｅ合金の表面（図２１ないし図２４を参照されたい）に比べてうねりが激しいことがわかった。
【０２３９】
このように試料ｂ及びｃのＮｉＦｅ合金は、試料ｄのＮｉＦｅ合金に比べて結晶粒径が小さいことがわかった。試料ｂ及び試料ｃのＮｉＦｅ合金において結晶粒径が小さくなるのは、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動し、さらに膜厚方向に周期的に変動しているからである。
【０２４０】
次にＸＲＤ（Ｘ線回折装置）により求めた結晶粒径と保磁力との関係について調べた。その実験結果を図２７に示す。図２７に示す、結晶粒径が２００Åを越え、保磁力Ｈｃが、約３１６（Ａ／ｍ）＝４（Ｏｅ）を越える点は、試料ｄと同様にＦｅ含有量が膜厚方向に変動せず、ほぼ一定値であるＮｉＦｅ合金の実験結果であり、残りの４点が、試料ａないしｃと同様に、Ｆｅ組成比が膜厚方向に変動し、さらに膜厚方向に周期的に変動するＮｉＦｅ合金の実験結果である。
【０２４１】
図２７に示すように、結晶粒径が大きくなっていくと、保磁力Ｈｃが増大することがわかる。
【０２４２】
この図２７に示す実験結果から、２００Å以下の結晶粒径を好ましい範囲とした。これにより前記保磁力Ｈｃを約７９（Ａ／ｍ）＝１（Ｏｅ）以下に抑えることが可能になる。
【０２４３】
【発明の効果】
以上詳述した本発明では、Ｆｅと前記Ｆｅ以外の磁性元素を含有する軟磁性膜において、少なくとも一部の領域には、Ｆｅの組成比が膜厚方向に変動する変動領域が設けられており、前記変動領域では、Ｆｅ組成比が最も多い部分とＦｅ組成比が最も少ない部分とでＦｅ組成比の差が４質量％以上となっている。
【０２４４】
さらには、前記Ｆｅ組成比は膜厚方向に周期的に変動し、一周期の長さが１０ｎｍ以上で１５０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０２４５】
上記の軟磁性膜によれば、前記Ｆｅ組成比の平均値を大きくすることで飽和磁束密度Ｂｓを大きくできると同時に、前記Ｆｅ組成比の平均値を大きくしても、結晶粒径の微細化により保磁力Ｈｃを従来より小さくすることができる。
【０２４６】
従って上記した軟磁性膜を、例えばハードディスク装置に搭載される記録用の薄膜磁気ヘッド（インダクティブヘッド）のコア材、磁極材として使用することで、今後の高記録密度化に適切に対応することができる、記録特性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１実施形態の薄膜磁気ヘッドの部分正面図、
【図２】図１の部分縦断面図、
【図３】図１に示す上部磁極層２１中に含有されたＦｅ組成比の変動を説明するための部分模式図、
【図４】メッキ浴中にサッカリンナトリウムを含有させない場合の、組成比と結晶構造との関係を示すためのＦｅ、Ｃｏ及びＮｉの三元図、
【図５】メッキ浴中にサッカリンナトリウムを含有させた場合の、組成比と結晶構造との関係を示すためのＦｅ、Ｃｏ及びＮｉの三元図、
【図６】本発明の第２実施形態の薄膜磁気ヘッドの部分正面図、
【図７】図６の部分縦断面図、
【図８】本発明の第３実施形態の薄膜磁気ヘッドの縦断面図、
【図９】本発明の第４実施形態の薄膜磁気ヘッドの縦断面図、
【図１０】本発明の第５実施形態の薄膜磁気ヘッドの縦断面図、
【図１１】本発明の軟磁性膜をパルス電流による電気メッキ法でメッキ形成する際の、前記パルス電流のタイミング図、
【図１２】本発明の軟磁性膜を直流電流による電気メッキ法でメッキ形成する際の、前記直流電流のタイミング図、
【図１３】ＮｉＦｅ系合金膜のＦｅ組成比を膜厚方向に周期的に変動させ、このとき一周期の長さを約１８ｎｍとした場合（試料▲１▼）の、前記ＮｉＦｅ系合金膜の膜厚と膜中に占めるＦｅ組成比との関係を示すグラフ、
【図１４】ＮｉＦｅ系合金膜のＦｅ組成比を膜厚方向に周期的に変動させ、このとき一周期の長さを約３６ｎｍとした場合（試料▲２▼）の、前記ＮｉＦｅ系合金膜の膜厚と膜中に占めるＦｅ組成比との関係を示すグラフ、
【図１５】ＮｉＦｅ系合金膜のＦｅ組成比を膜厚方向に周期的に変動させ、このとき一周期の長さを約７２ｎｍとした場合（試料▲３▼）の、前記ＮｉＦｅ系合金膜の膜厚と膜中に占めるＦｅ組成比との関係を示すグラフ、
【図１６】ＮｉＦｅ系合金膜のＦｅ組成比を膜厚方向にほぼ一定に調整した場合（試料▲４▼）の、前記ＮｉＦｅ系合金膜の膜厚と膜中に占めるＦｅ組成比との関係を示すグラフ、
【図１７】試料▲１▼〜▲４▼のＮｉＦｅ系合金のＦｅ組成比の変調周期と保磁力Ｈｃとの関係を示すグラフ、
【図１８】ＮｉＦｅ系合金を、一定の電流密度を有する直流電流、一定の電流密度を有するパルス電流、および電流密度を周期的に変動させたパルス電流によってメッキ形成した場合の、Ｆｅ組成比と飽和磁束密度Ｂｓとの関係を示すグラフ、
【図１９】ＮｉＦｅ系合金を、一定の電流密度を有する直流電流、一定の電流密度を有するパルス電流、および電流密度を周期的に変動させたパルス電流によってメッキ形成した場合の、Ｆｅ組成比と保磁力Ｈｃとの関係を示すグラフ、
【図２０】ＮｉＦｅ系合金を、一定の電流密度を有する直流電流、一定の電流密度を有するパルス電流、および電流密度を周期的に変動させたパルス電流によってメッキ形成した場合の、Ｆｅ組成比と異方性磁界Ｈｋとの関係を示すグラフ、
【図２１】試料▲３▼のＮｉＦｅ系合金の膜厚方向に対する断面の膜状態を示す透過電子顕微鏡写真、
【図２２】図２１の膜状態を図示した部分拡大模式図、
【図２３】試料▲２▼のＮｉＦｅ系合金の膜厚方向に対する断面の膜状態を示す透過電子顕微鏡写真、
【図２４】図２３の膜状態を図示した部分拡大模式図、
【図２５】試料▲４▼のＮｉＦｅ系合金の膜厚方向に対する断面の膜状態を示す透過電子顕微鏡写真、
【図２６】図２５の膜状態を図示した部分拡大模式図、
【図２７】ＮｉＦｅ合金中における結晶粒径と保磁力Ｈｃとの関係を示すグラフ、
【符号の説明】
１１  スライダ
１０  磁気抵抗効果素子
１６  下部コア層（上部シールド層）
１８、３０  磁極部
１９、３２、５０  下部磁極層
２０、３３  ギャップ層
２１、３４  上部磁極層
２２、４０、４６、５５  上部コア層
４１  磁気ギャップ層
４７  高Ｂｓ層
４８  上層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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