(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
下部シールドと中部磁極の間に読み取り用の磁気抵抗効果素子を有し、非磁性材料よりなるギャップ層を挟んで前記中部磁極と対向する上部磁極を有し、前記上部磁極はポールチップとヨークで構成され、前記ポールチップのギャップ層側の幅が記録トラック幅を規定する幅であり、前記ポールチップの端面が前記中部磁極の端面とともにエアベアリング面を構成し、前記ヨークは前記ポールチップと前記中部磁極の間に設けられ、前記ヨークと中部磁極と接合する面はバックコンタクト面であり、前記ヨークの中部磁極と接合する部分はバックヨークであり、前記エアベアリング面において磁気記録媒体に対する書き込み用の磁束を発生させるように中部磁極と上部磁極の間に薄膜コイルを有する薄膜磁気ヘッドにおいて、前記バックヨークと接する部分の前記中部磁極の膜厚を前記エアベアリング面付近の中部磁極の膜厚以下にしたことを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は記録・再生分離の磁気ヘッドに係り、特に高密度高周波ディジタル記録を可能にする薄膜磁気ヘッドに関わる。
【０００２】
【従来の技術】
近年、磁気記録装置の記録密度の向上は著しく、計算機用の磁気ディスク装置の分野では、記録密度の増加が年率１００％以上の割合で進んでいる。１平方インチあたり数Ｇｂから数１０Ｇｂ以上の記録密度を達成するために、再生用の磁気ヘッド（以下、再生ヘッドと称す）として、従来のインダクティブ型よりも格段に再生出力の高い磁気抵抗及び巨大磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と称す）を用いたＭＲヘッドが実用化されている。一方、記録用の磁気ヘッド（以下、記録ヘッドと称す）には、従来の電磁誘導現象を利用したインダクティブ型の薄膜ヘッドが用いられている。現実には、この再生ヘッドと記録ヘッドを一体に組み合わせたＭＲ複合薄膜磁気ヘッドが用いられている。以下、このＭＲ複合薄膜磁気ヘッドを薄膜磁気ヘッドと称する。
【０００３】
図８は現在用いられている薄膜磁気ヘッドの構造を示している。基板１の上に、下部シールド２、絶縁層３、中部磁極４が形成され、下部シールド２と中部磁極４の間に、ＭＲ素子５が構成されている。ここで中部磁極４はシールドとしての機能も備える。中部磁極４の上に記録ギャップ膜６が形成され、さらに薄膜コイル７が形成されている。薄膜コイルを絶縁するために絶縁層８が形成され、さらに上部磁極（ポールチップ９ａ、ヨーク９ｂ）が形成され最上層にこれらを保護するための保護層１０が形成されている。記録トラック幅１ミクロン以下のヘッドにおいて上部磁極を２つの部分から製造することが有効であることが特開平１１−２１３３３１に示されている。この薄膜磁気ヘッドは、薄膜コイル７に記録電流を印加して上部磁極９と中部磁極４に記録磁束を誘起して、記録ギャップ近傍で上部磁極９と中部磁極４からの漏洩磁界により、エアベアリング面１１の近傍に設置した記録媒体に磁化パターンを記録する。再生は記録媒体の磁化パターンから発生する磁界をＭＲ素子で検出する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
磁気ディスク装置の分野では、高密度、高周波化が進んでいる。周波数が高くなった場合には、必要な記録信号の変化に、磁極の磁束変化が追従できず記録磁界の立ち上がり時間に遅れが生じる。この遅延は、オーバーライト特性（Ｏ／Ｗ）や非線型磁化遷移点シフト（Ｎｏｎ Ｌｉｎｅａｒ ＴｒａｎｓｉｔｉｏｎＳｈｉｆｔ；ＮＬＴＳ）などの記録再生特性が劣化するという問題がある。必要な記録信号の変化に、いかに磁極の磁束変化を追従させるかということが、従来技術の解決すべき課題である。本発明の目的は、この問題点を抑制した薄膜磁気ヘッドを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明の薄膜磁気ヘッドは、下部シールドと中部磁極の間に読み取り用の磁気抵抗効果素子を有し、非磁性材料よりなるギャップ層を挟んで前記中部磁極と対向する上部磁極を有し、前記上部磁極はポールチップとヨークで構成され、前記ポールチップのギャップ層側の幅が記録トラック幅を規定する幅であり、前記ポールチップの端面が前記中部磁極の端面とともにエアベアリング面を構成し、前記ヨークは前記ポールチップと前記中部磁極の間に設けられ、前記ヨークと中部磁極と接合する面はバックコンタクト面であり、前記ヨークの中部磁極と接合する部分はバックヨークであり、前記エアベアリング面において磁気記録媒体に対する書き込み用の磁束を発生させるように中部磁極と上部磁極の間に薄膜コイルを有し、前記バックヨークと接する部分の前記中部磁極の膜厚を前記エアベアリング面付近の中部磁極の膜厚以下にしたことを特徴とする。
【０００６】
次に、本発明の作用について説明する。本発明は磁気ヘッドの磁路内に発生する渦電流損失を小さくすることにより記録信号の変化に対する磁極の磁束変化の遅れ時間が小さくできる点に着目している。
【０００７】
しかし、磁気記録装置の高記録密度化に伴い、記録磁極のトラック幅を１ｍｍ以下の寸法となるように狭トラック化が進んでいる。単一の上部磁極を形成使用とするとプロセス的には従来構造では困難になってきている。上部磁極を二つの部分に分けて製造する方法が有利である。その場合、中部磁極とヨークが接する面Ｓ１（以下、バックコンタクト面と称す）に接するバックヨーク９ｃの体積が増加してしまう。そのため、渦電流損失が大きくなってしまう。磁気記録ヘッドはエアベアリング面付近の磁極先端の絞り部分以外の磁路の断面積φの積が等しいことが望ましい。しかし、プロセス上の問題から、バックコンタクト面Ｓ１の面積のみ大きくなっている。そこで、この点を考慮して、記録磁界強度を減少させることなしに必要な記録信号の変化に、磁極の磁束変化を追従させることを目的とした。
【０００８】
まず、我々は、バックヨーク９ｃの体積の記録磁界強度、磁界立ち上がり時間への影響を検討した。バックヨーク９ｃの体積を小さくすることにより記録磁界強度を減少させることなしに、記録磁界の立ち上がり時間を小さくできることを見出した。この原因は、渦電流損失を小さくできたためである。また、バックヨークに隣接するサイドヨーク９ｄの体積を減少させても記録磁界強度に影響はない。そこで、記録磁界を減少させることなく、磁気ヘッドの渦電流損失を減少させ、必要な記録信号の変化に、磁極の磁束変化が追従させることをはかった。
【０００９】
【発明の実施の形態】
図１は、記録磁界の立ち上がりの改善を説明するグラフである。図２および図５は参考例の薄膜磁気ヘッドの断面図である。
【００１０】
（参考例）図１に、本形態と従来例の薄膜磁気ヘッドの記録磁界の立ち上がり特性を示す。同図中、本形態の薄膜磁気ヘッドは図２の構成とした。図１に示すように、従来の構成に比べて本発明の構成は記録磁界の立ち上がりが早い。したがって、本形態によれば記録磁界を減少させることなく、必要な記録信号の変化に対する磁極の磁束変化の遅れを減少させることができる。
【００１１】
図２の薄膜磁気ヘッドはバックコンタクト面Ｓ１からポールチップ９ａのギャップ膜６と接する面の反対側の上端面Ｓ２までの距離Ｌ１よりバックコンタクト面Ｓ１からバックヨーク９ｃのバックコンタクト面Ｓ１と接する反対側の面Ｓ３までの距離Ｌ２を小さく構成する。これにより、バックコンタクト面上で増加する磁路の面積の増加を減少させることができる。積層の順序を説明する。まず、絶縁膜を被覆したアルミナチタンカーバイド基板１の上に、ＮｉＦｅ合金の下部シールド２と、アルミナ膜とＭＲ素子５とアルミナ膜と、中部磁極層４を積層して構成する。前記ＭＲ素子５を挟むアルミナ膜同士は再生ギャップとして機能する絶縁層３を構成する。次に中部磁極４の上に記録ギャップ膜６を形成したのち、ポールチップ９ａを構成する。次に、絶縁層である例えばアルミナ膜を形成後、全体をＣＭＰ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｍｅｃａｎｉｃａｌ Ｐｏｌｉｓｈ）にて平坦化する。その後、薄膜コイル７同士の隙間を埋めるレジストの絶縁層８と、ヨーク９ｂを形成した。ヨーク９ｂは、その中央部で薄膜コイルを覆い、その後部で中部磁極４と接合させる。この接合面をバックコンタクト面Ｓ１という。つぎに、このヨーク９ｂのバックコンタクト面Ｓ１上の部分であるバックヨーク９ｃの面Ｓ３をイオンミリング等のイオンビームエッチングで削っていき、ポールチップ９ａの上面Ｓ２より下にする。その後、このポールチップ９ａ及びヨーク９ｂの上には保護膜１０を被覆する。各々の膜を適宜の形状・厚さの成膜・パターニングしながら上述の積層構造と作製する。この積層構造において、記録ギャップ膜および再生素子５のある側は、研磨して媒体対向面（エアベアリング面）１１を形成する。中部磁極は、例えばＮｉ濃度８３ｗｔ％のＮｉＦｅ合金で構成する。
【００１２】
（参考例）また、図３に示すように、このバックヨーク９ｃの大部分をイオンミリング等のイオンビームエッチングで削除し、バックヨーク９ｃの中部磁極と接する面の断面の長さＬ３がヨーク９ｂの膜厚ｔ９ｂ以下になるように形成した。これにより、バックコンタクト面Ｓ１上で増加する磁路の面積の増加を減少することができる。
【００１３】
（参考例）また、別のヘッドを図４に示した。図４（ａ）は上部磁極の平面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）の４Ａから４Ａ’における断面図である。図４に示すように、他の磁気ヘッドは、バックヨーク９ｃとサイドヨーク９ｄを含む点線で囲った領域Ａ１を削除し、それらの体積がヨーク９ｂ作成時点より少なく作成した。さらに、バックコンタクト面Ｓ１下の中部磁極を同時に削除しても良い。
【００１４】
（参考例）また、図５に示すように、他の磁気ヘッドは、バックヨーク９ｃとサイドヨーク９ｄをイオンミリング等のイオンビームエッチングで削除し、バックヨーク９ｃの中部磁極と接する面の断面の長さＬ３がヨーク９ｂの膜厚ｔ９ｂ以下に形成した。さらに、バックコンタクト面Ｓ１下の中部磁極４ｂを同時に削除するか、あらかじめバックコンタクト面Ｓ１下の中部磁極４ｂがないように中部磁極を形成しても良い。
【００１５】
（実施形態１）また、本実施形態では図６に示すようにバックコンタクト面Ｓ１下の中部磁極４ｂの膜厚ｔ４ｂを、エアベアリング面付近の中部磁極４の膜厚ｔ４より薄く作成した。場合によっては、ｔ４ｂを０としてもよい。
【００１６】
いずれの形態も、発生記録磁界強度を減少させないよう、磁束の流れる磁路の断面積を減少させ、渦電流を抑制して、必要な記録信号の変化に対する磁極の磁束変化の遅れを減少させ、オーバーライト特性（Ｏ／Ｗ）や非線型磁化遷移点シフト（ＮＬＴＳ）などの記録再生特性の劣化を抑制して、高密度・高周波記録を実現できる薄膜磁気ヘッドを提供できる。
【００１７】
（実施形態２）次に、本発明の一実施形態に係る薄膜磁気ヘッドの製造工程の要部を図７で説明する。図６は、図７の製造工程で上部磁極を形成した薄膜磁気ヘッドである。アルミナチタンカーバイドからなる非磁性の基板１の上にアルミナの絶縁膜１ａをスパッタで成膜する（２−ａ）。絶縁膜１ａの上にＣｏＴａＺｒの軟磁性膜をスパッタで成膜し、必要な形状にこの軟磁性膜をパターニングして、下部シールド２を得る。次に下部シールド２の上にアルミナの絶縁層３とＭＲ素子５を形成する（２−ｂ）。中部磁極を短くするための絶縁層３ａを作製する。絶縁層３の上に、絶縁層３ａと同一平面を構成するようにしてに中部磁極４を形成し、つづけて中部磁極４と絶縁層３ａの上に中部磁極４を延長して形成する。次に記録ギャップ膜６を形成する（２−ｄ）。その後、実施形態１と同様の後工程を実施することにより、図６の断面図に示す薄膜磁気ヘッドを得る。
【００１８】
上記の本実施形態の薄膜磁気ヘッドにおいて、ＭＲ素子には次に挙げるものを用いることができる。例えば、磁気抵抗効果膜とスペーサとＳＡＬ膜を備えるＳＡＬバイアス型ＭＲ素子、反強磁性膜を接合した軟磁性膜と非磁性金属膜と軟磁性膜を備えるスピンバルブ型ＭＲ素子、複数の軟磁性膜を積層した構成を備えるＧＭＲ素子、２つの軟磁性膜で絶縁膜を挟む構成を備えたトンネル接合型ＭＲ素子等である。これらの再生素子の再生トラック幅は、薄膜磁気ヘッドの上部磁極先端の幅（記録トラック幅）以下の大きさにすることが好ましい。
【００１９】
【発明の効果】
以上述べてきたように、本発明によればバックコンタクト部分の体積を減少させる事により、必要な記録信号の変化に対する磁極の磁束変化の遅れを減少させ、オーバーライト特性（Ｏ／Ｗ）や非線型磁化遷移点シフト（ＮＬＴＳ）などの記録再生特性の劣化を抑制して、高密度・高周波記録を実現できる薄膜磁気ヘッドを提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図２の形態による記録磁界の立ち上がり特性を示すグラフ。
【図２】参考例の薄膜磁気ヘッドの断面図。
【図３】参考例の薄膜磁気ヘッドの断面図。
【図４】参考例の薄膜磁気ヘッドの断面図。
【図５】参考例の薄膜磁気ヘッドの断面図。
【図６】本発明の一実施形態の薄膜磁気ヘッドの断面図。
【図７】本発明の一実施形態の製法を説明する工程図。
【図８】従来の薄膜磁気ヘッドの断面図。
【符号の説明】
１  基板、
１ａ  絶縁膜、
２  下部シールド、
３  絶縁層、
４  中部磁極、
４ｂ  バックヨークと接する中部磁極、
５  再生素子、
６  記録ギャップ膜、
７  薄膜コイル、
８  絶縁層、
９ａ  ポールチップ、
９ｂ  ヨーク、
９ｃ  バックヨーク、
９ｄ  サイドヨーク、
１０  保護膜、
１１  エアベアリング面、
Ｓ１  バックコンタクト面、
Ｓ２  ポールチップのギャップ膜と接する反対側の面、
Ｓ３  バックヨークのバックコンタクト面と反対側の面、
Ｌ１  Ｓ１とＳ２の距離、
Ｌ２  Ｓ１とＳ３の距離、
Ｌ３  バックコンタクト面の辺の長さ、
ｔ４  中部磁極のエアベアリング面付近の膜厚
ｔ４ｂ  バックコンタクト面に接する中部磁極の膜厚
ｔ９ｂ  ヨークの膜厚
【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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