DE69518097T2

DE69518097T2 - Vertikaler Magnetkopf und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE69518097T2
Application number: DE69518097T
Authority: DE
Inventors: Pierre Gaud; Christine Louis; Henri Sibuet; Nathalie Vallet
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 1994-03-07
Filing date: 1995-03-03
Publication date: 2001-03-22
Anticipated expiration: 2015-03-04
Also published as: FR2716996B1; JP3653778B2; US5883765A; FR2716996A1; JPH07302406A; EP0671724B1; DE69518097D1; EP0671724A1; US6167611B1

Description

Technisches Gebiet

Die vorliegende Erfindung hat einen vertikalen Magnetkopf und sein Herstellungsverfahren zum Gegenstand.
Ihr bevorzugtes Anwendungsgebiet sind die für das breite Publikum bestimmten Videorecordersysteme. Sie kann aber auch auf anderen Gebieten angewandt werden, z. B. dem der Datensicherung oder dem der Computerspeicher.

Stand der Technik

Ein magnetischer Aufzeichnungsträger für Videomaterial, Datensicherung oder Computerspeicher umfasst zahlreiche Spuren, in die Informationen bzw. Daten in Form magnetischer Domänen eingeschrieben werden.
Um die Datendichte zu erhöhen, erhöht man nicht nur die Anzahl der Daten pro Längeneinheit, sondern auch die Anzahl der Spuren. Dazu reduziert man die Breite der Spuren und gleichzeitig den sie trennenden Zwischenraum, bis sie aneinandergrenzen.
Heute findet man auf dem Markt als Antwort auf diese Ziele hauptsächlich zwei Typen von Köpfen, sogenannte "Metall-im-Spalt"-Köpfe (englisch "Metal-in-Gap") und sogenannte "Sandwich"-Köpfe.
Die beigefügte Fig. 1 zeigt ein Beispiel eines Kopfs dieses zweiten Typs. Der dargestellte Kopf umfasst ein Substrat 2, das einen Magnetkreis 4 trägt, gebildet durch eine magnetische Schicht, abgeschieden auf der Oberseite des Substrats, wobei diese Schaltung vom zwei Polschuhe 5 und 7 aufweist, getrennt durch einen Spalt 6, der durch ein unmagnetisches Spaltelement gebildet wird. Dieser Kopf umfasst zudem über dem Magnetkreis ein unmagnetisches Superstrat 2'. Außerdem umfasst der Kopf noch eine Öffnung 8, die die magnetische Schicht, das Substrat und das Superstrat durchquert, sowie eine die Öffnung 8 benutzende leitende Wicklung 9.
Der in der Fig. 1 dargestellte Kopf ist dazu bestimmt, mit einem Aufzeichnungsträger 20 zusammenzuwirken, der senkrecht zu dem Substrat ausgerichtet ist (oder, was auf dasselbe hinausläuft, parallel zu dessen Schnittfläche).
Solche Köpfe kann man insofern als "vertikal" bezeichnen, als die aktive Fläche zum Ausgangssubstrat senkrecht ist.
Die Breite des Spalts, mit I bezeichnet, wird senkrecht zum Substrat gemessen (oder, was auf dasselbe hinausläuft, parallel zum Aufzeichnungsträger). Diese Breite I entspricht im Wesentlichen der jeweiligen Breite der Spuren des Trägers. Seine Länge, mit L bezeichnet, wird in der Richtung der Relativbewegung des Kopfs und des Aufzeichnungsträger 20 gemessen. Die Höhe des Spalts, mit h bezeichnet, wird parallel zu der Fläche des Substrats gemessen, die den Magnetkreis trägt.
Diese Art von Köpfen darf man nicht mit den sogenannten "horizontalen" Köpfen vergleichen, wo der Spalt bündig bzw. auf gleicher Höhe mit einer zum Substrat parallelen Fläche ist und wo der Aufzeichnungsträger sich parallel zu dieser Fläche des Substrats bewegt. Ein horizontaler Magnetkopf wird z. B. in dem Dokument FR-A-2 604 021 beschrieben.
Einer der wesentlichen Unterschiede zwischen den vertikalen Köpfen des Sandwich- Typs und den horizontalen Köpfen (außer evidenten Unterschieden bei ihren Strukturen und ihren Herstellungsverfahren) besteht darin, dass bei den horizontalen Köpfen die Breite des Spalts (der Spurbreite entsprechend) durch Lithographie definiert wird, während das für die Abnützung des Kopfes bestimmte Maß durch die Dicke des abgeschiedenen magnetischen Materials festgelegt wird. Bei den vertikalen Köpfen des Sandwich-Typs wie dem der Fig. 1 ist es hingegen die Breite I des Spalts, die durch die Dicke des abgeschiedenen magnetischen Materials bestimmt wird, während die Höhe h die Abnützung betrifft, die durch Lithographie festgelegt wird.
Die praktische Ausführung vertikaler Köpfe des Sandwich-Typs, wie z. B. die des Kopfes der Fig. 1, erfordert eine große Anzahl Mikromechanik- und Schweißoperationen, letztere bei hohen Temperaturen. Dabei geht es meist um die Herstellung von Einzelstücken und nicht um Kollektiv- bzw. Sammelherstellung.
Bestimmte Herstellungsverfahren werden insbesondere in der Arbeit mit dem Titel "Recent Magnetics for Electronics", JARECT, Vol. 10, Kapitel 11, S. 121-133, 1983, beschrieben, editiert durch Y. SAKURAI, North-Holland, sowie in der Arbeit mit dem Titel "The Complete Handbook of Magnetic Recording", F. JORGENSEN, Kapitel 9, S. 196-216, 1988, editiert durch TAS BOOKS.
Jedoch wurde auch in der internationalen Anmeldung WO-A-9202015 ein Herstellungsverfahren für Magnetköpfe des Typs "Sandwich" vorgeschlagen, das ermöglicht, auf sehr gut kontrollierte Weise einen vertikalen Spalt herzustellen, dessen Breite gleich der Breite der zu lesenden Spur ist, wobei die Ausrichtung der Polschuhe bzw. Polstücke ohne Schwierigkeiten erfolgt. Diese Magnetköpfe akzeptieren die unvermeidliche Abnützung, die mit der Reibung des Aufzeichnungsträgers am Kopf verbunden ist.
Die beigefügten Fig. 2a und 2d erinnern schematisch an dieses bekannte Verfahren. Man geht von einem Substrat 16 aus und erzeugt durch verschiedene Ätzoperationen, von denen einige anisotrop sind, und einem thermischen Oxidationsprozess eine vertikale Wand 24 über dem Substrat (Fig. 2a). Wenn das Substrat aus Silicium ist, ist diese Wand 24 aus Siliciumoxid bzw. Siliciumdioxid.
Anschließend wird beiderseits der Wand 24 eine magnetische Schicht 26 abgeschieden, die anschließend planarisiert wird (Fig. 2b). Die Wand 24 wird die Rolle des unmagnetischen Spaltelements spielen. Ihre Breite, senkrecht zum Substrat gemessen, ist wieder mit 1 bezeichnet.
Der Magnetkreis 28 wird anschließend in seiner Gesamtform mittels Lithographie definiert (Fig. 2c).
Das Ganze wird anschließend mit einem Superstrat (nicht dargestellt) bedeckt und mit einer Öffnung 34 versehen (Fig. 2d). Zwei Kerben 36 werden eingearbeitet und ein leitfähiger Draht 38 wird in der Öffnung 34 und in den Kerben 36 um den Magnetkreis 28 herumgewickelt. Schließlich wird mittels Bearbeitung die Reibungsoberfläche 41 hergestellt. Diese Oberfläche ist senkrecht zu der Oberfläche des Substrats. Das Spaltelement 24 ist also auf gleicher Höhe bzw. bündig mit der bearbeiteten Schnittfläche des Substrats und ist parallel zum Aufzeichnungsträger (nicht dargestellt).
Obwohl in gewisser Hinsicht befriedigend, hat dieses Verfahren einen Nachteil aufgrund der Schwierigkeit, ein zufriedenstellendes magnetisches Material herzustellen. Dieses Material muss nämlich über seine magnetischen Eigenschaften hinaus, die zur Herstellung eines Magnetkreises nötig sind, verschleißfest und ausreichend resistiv sein, um die mit Wirbelströmen verbundenen Probleme zu vermeiden, wenn der Kopf mit hoher Frequenz arbeitet. Ein magnetisches Material, das alle diese Bedingungen erfüllt, kann man nur durch Gasphasenabscheidung erzeugen (z. B. durch Sputtern). Aber die derart hergestellten Schichten, die notwendigerweise dünn sind, weisen Probleme auf, die mit der Ausdehnungskoeffizienten-Differenz zwischen dem Substrat und dem magnetischen Material verbunden sind, die Schichtablösungen verursacht.
Die vorliegende Erfindung löst dieses Problem, indem sie in der Spaltzone nicht mehr nur ein magnetisches Material sondern zwei verwendet, aber von unterschiedlicher Art. Ehe präzisiert wird, unter welchen Bedingungen diese beiden Materialien zur Anwendung kommen, sei daran erinnert, dass man schon Magnetköpfe mit zwei Materialien kennt, aber in der weiter oben erwähnten horizontalen Variante und nicht in der vertikalen Variante, auf die sich die vorliegende Erfindung bezieht.
Solche horizontalen Köpfe mit zwei Materialien werden in dem Dokument FR-A-2 658 646 (oder seiner amerikanischen Entsprechung US-A-5,224,260) beschrieben. Die beigefügten Fig. 3 und 4 zeigen zwei Varianten dieser Köpfe.
In der Fig. 3 sieht man im Schnitt einen horizontalen Kopf mit einem unteren Magnetstück 50, zwei magnetischen Säulen 51, 52, einer leitenden Wicklung 54, eingebettet in einen Isolator 56, zwei magnetische Konzentratoren 55, 56 und zwei obere Polstücke, jeweils gebildet durch ein erstes magnetisches Material 57, 58, elektrolytisch abgeschieden auf einer leitenden Unterschicht 59, und einem durch Sputtern abgeschiedenen zweiten magnetischen Material 61, 62. Diese beiden Polstücke sind getrennt durch ein unmagnetisches Spaltelement 64. Das Ganze ist eingebettet in eine Isolierschicht 66. Der Aufzeichnungsträger 70 ist parallel zur Oberfläche des Kopfs, wie bei allen horizontalen Köpfen.
Die Fig. 4 zeigt eine andere Variante mit ähnlichen Elementen, die aus diesem Grund dieselben Bezugszeichen haben, bei denen die beiden magnetischen Materialien aber anders angeordnet sind: das erste, elektrolytisch abgeschiedene Material 57, 58 befindet sich beiderseits des Spaltelements 64, während das zweite Material 61, 62, das bessere mechanische Eigenschaften aufweist und dabei gute magnetische Eigenschaften gewährleistet, den größten Teil der Reibungsfläche einnimmt. Um eine Abnützung von mehr als 10 um zu ermöglichen, muss die Dicke des zweiten Materials folglich größer als 10 um sein. Nun ist es aber sehr schwierig, durch Sputtern ein Material mit einer solchen Dicke abzuscheiden.
Das Problem der Abnützung der Köpfe, insbesondere durch die Magnetbänder, ist also im Stand der Technik nicht völlig gelöst, weil die Schicht aus Material mit guten mechanischen und magnetischen Eigenschaften (die mit dem Aufzeichnungsträger in Kontakt ist) entweder zu dünn (Variante der Fig. 3) oder zu dick ist und daher schwierig herzustellen ist (Variante der Fig. 4).
Es scheint sogar, dass dieses Problem unlösbar ist, da die Anforderungen widersprüchlich sind: die magnetische Schicht sollte zugleich dünn sein, um durch Sputtern abgeschieden werden zu können, und dick, um verschleißfest zu sein.
Eine Lösung wird jedoch durch JP-A-1133210 vorgeschlagen, die einen vertikalen Magnetkopf des Sandwich-Typs beschreibt, hergestellt auf einem Substrat durch elektrolytische Abscheidung einer ersten Schicht aus magnetischem Material, durch Sputtern einer zweiten Schicht aus magnetischem Material auf die ersten Schicht, und durch Verkleben dieses Substrats mit einem anderen Substrat, das auch solche erste und zweite magnetische Schichten aufweist, um eine Sandwich-Struktur zu erhalten.
Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, dieses Dilemma aufzulösen.

Darstellung der Erfindung

Zu diesem Zweck schlägt die Erfindung vor, die Technik der beiden magnetischen Materialien auf die vertikalen (und nicht mehr horizontalen) Köpfe des Sandwich-Typs zu übertragen und an sie anzupassen, was ermöglicht, das gestellte technische Problem zu lösen.
Erfindungsgemäß scheidet man das magnetische Material mit den guten Charakteristika (magnetische Eigenschaften, Verschleißfestigkeit, Resistivität) beiderseits des Spaltelements ab, und dies in Dünnschicht und daher kompatibel mit den Gasphasenabscheidungsverfahren, insbesondere durch Sputtern. Die Dünnheit wird in Richtung Breite des Spalts nach den hinsichtlich der Fig. 1 angegebenen Vereinbarungen bzw. Festlegungen gemessen. Da der Kopf eine vertikale Struktur hat, ist die Dünnheit der abgeschiedenen Schicht bezüglich der Abnützung kein Handicap mehr, da diese in Form einer Erosion in der zur Schnittfläche des Kopfs senkrechten Richtung in Erscheinung treten wird, also in der in der Fig. 1 die Höhe des Spalts genannten Richtung. Man kann dieser Höhe also den gewünschten Wert geben, ohne deswegen auf die Dünnheit der Schicht zu verzichten. Das bestehende Problem wird dadurch gelöst, dass man über eine zugleich dünne und hohe Schicht verfügt.
Noch genauer hat die vorliegende Erfindung also einen vertikalen Magnetkopf wie definiert in Anspruch 1 zum Gegenstand.
Vorzugsweise wird das erste magnetische Material aus der Gruppe genommen, die gebildet wird durch die Verbindungen auf der Basis von Eisen und/oder Silicium und/oder Aluminium, die amorphen Materialien, die Kobalt und/oder Niobium und/oder Zirkon enthalten, das Eisennitrid oder eines seiner Derivate.
Vorzugsweise ist das zweite magnetische Material eine Legierung auf der Basis von Eisen und/oder Nickel und/oder Kobalt und z. B. CoFeCu, CoNiFe, ....
Die vorliegende Erfindung hat auch ein Herstellungsverfahren des oben definierten Kopfs zum Gegenstand, wobei dieses Verfahren in Anspruch 7 definiert ist.
Vorzugsweise wird das zweite magnetische Material durch elektrolytisches Wachstum abgeschieden, indem man entweder das erste magnetische Material als Elektrode nimmt, oder indem man eine zusätzliche leitende Schicht abscheidet.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

- die Fig. 1, schon beschrieben, zeigt einen vertikalen Magnetkopf nach der vorhergehenden Technik,
- die Fig. 2a, 2b, 2c und 2d, schon beschrieben, zeigen vier Stadien eines bekannten Ausführungsverfahrens eines vertikalen Magnetkopfs,
- die Fig. 3, schon beschrieben, zeigt eine erste bekannte Ausführungsart eines horizontalen Kopfs mit zwei leitfähigen Materialien,
- die Fig. 4, schon beschrieben, zeigt eine zweite bekannte Ausführungsart eines horizontalen Kopfs mit zwei leitfähigen Materialien,
- die Fig. 5a bis 5g zeigen diverse Schritte einer Durchführungsart eines Verfahrens zur Herstellung eines erfindungsgemäßen vertikalen Magnetkopfs,
- die Fig. 6a bis 6c zeigen eine Variante mit einer leitfähigen Unterschicht,
- die Fig. 7a bis 7c zeigen eine andere Variante mit Isolierschicht und leitfähiger Unterschicht,
- die Fig. 8a bis 8d zeigen diverse Schritte einer anderen Durchführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- die Fig. 9 zeigt eine Variante mit Isolierschicht und mit leitfähiger Unterschicht,
- die Fig. 10a und 10b zeigen eine Variante mit als Maske dienender oberer Schicht,
- die Fig. 11a bis 11d zeigen vier Schritte einer weiteren Durchführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens,
- die Fig. 12 zeigt eine weitere Variante mit Isolierschicht und leitfähiger Unterschicht.

Beschreibung von Ausführungsarten

Aus Gründen der Vereinfachung bezieht sich die nachfolgende Beschreibung auf einen Kopf mit einem zum Substrat senkrechten Spalt, aber selbstverständlich betrifft die Erfindung auch Köpfe, deren Spalt mit dem Substrat einen von 90º abweichenden Winkel bildet. Die Realisierung eines Spalts dieses letzteren Typs wird insbesondere in der Patentanmeldung WO-A-9202015 beschrieben.
Eine erste Anwendungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens zeigen die Fig. 5a bis 5g. Die Fig. 5a bis 5f sind Schnitte senkrecht zum Substrat. Die Fig. 5g ist eine Draufsicht.
Man geht von einem Substrat 80 aus, z. B. aus monokristallinem Silcium der kristallographischen Orientierung < 110> . Durch verschiedene Ätz- und thermische Oxidationsoperationen, die in dem schon zitierten Dokument WO-A-9202015 beschrieben werden, erhält man eine Siliciumoxidoberfläche 82 und eine vertikale Wand 84, ebenfalls aus Siliciumoxid (Fig. 5a). Die Höhe dieser Wand über dem Substrat entspricht dem, was bezüglich der Fig. 1 als "Breite" I des Spalts bezeichnet wurde.
Anschließend wird mittels Gasphase und insbesondere mittels Sputtern ein erstes magnetisches Material 86 abgeschieden (Fig. 5b). Es kann sich z. B. um eine "Sendust" (Schutzmarke) genannte Legierung handeln, die in Massenanteilen 85% Eisen, 5,4% Aluminium und 9,6% Silicium enthält. Die Dicke der abgeschiedenen Schicht 86 ist kleiner oder gleich der Breite des Spalts, also gleich der Breite der Spur (d. h. gleich der Höhe der Wand 84), um die Ablösprobleme zu vermeiden. Für eine Breite der Aufzeichnungsspur von 5 um bildet man eine Wand 84 von 5 um Höhe, aber eine Schicht 86 mit einer Dicke von nur 3 um.
Das Verfahren wird fortgesetzt, indem man z. B. eine Resistmaske 88 aufbringt (Fig. 5c), in der man eine Öffnung 90 anbringt, die sich in dem Bereich der Wand 84 über derselben befindet. Indem man das erste magnetische Material 86 als leitende Elektrode nimmt, lässt man elektrolytisch ein zweites magnetisches Material 92 aufwachsen, z. B. aus Eisen-Nickel. Die erzeugte Höhe ist so, dass die Gesamtdicke der beiden magnetischen Materialien 86 und 92 beiderseits der Wand 84 größer als die Höhe derselben ist.
Nach dem Entfernen der Resistmaske 88 ätzt man das erste leitende Material 86, indem man das zweite 92 als Maske nimmt (Fig. 5d). Dies kann durch Ionenbearbeitung erfolgen.
Anschließend scheidet man auf dem Ganzen eine isolierende und unmagnetische Schicht 94 ab, z. B. aus Siliciumoxid (Fig. 5e). Dies kann mittels PECVD geschehen. Die Dicke dieser Schicht 94 ist etwas größer oder gleich der Breite I der Aufzeichnungsspur.
Das Ganze wird planarisiert (Fig. 5f) bis zur Hauptebene der isolierenden Schicht 94. Die Wand 84 wurde zum unmagnetischen Spaltelement, bedeckt auf seinen beiden Seitenflächen durch das erste magnetische Material 86, im vorliegenden Fall SendustTM, das in Kontakt ist mit dem zweiten Material, z. B. aus Eisen-Nickel.
Die Fig. 5g ist eine Draufsicht, in der man das unmagnetische Spaltelement 84 mit seiner Höhe h sieht, die die mögliche Abnützung bestimmt, und - beiderseits des Spaltelements - zwei Schenkel A und B des Magnetkreises, dessen Form durch die Maske 88 definiert worden ist. Der Rest des Magnetkreises, der nicht dargestellt ist, kann entweder dieselben Schichten 86 und 92 umfassen oder zusätzliche Abscheidungen magnetischer Schichten. Man beendet die Herstellung auf herkömmliche Weise indem man auf dem Ganzen ein unmagnetisches Superstrat abscheidet, durch Bearbeitung eine Reibungsfläche 96 herstellt und vor oder nach diesen Schritten eine leitfähige Wicklung bildet, wobei all diese Operationen in dem Dokument WO-A-9202015 beschrieben werden.
Die Fig. 6a bis 6c zeigen eine Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens. Ausgehend von dem schon in der Fig. 5b dargestellten Teilaufbau scheidet man auf dem ersten magnetischen Material 86 eine elektrisch leitfähige Unterschicht 87 ab (Fig. 6a). Es kann sich um eine Eisen-Nickel-Schicht mit einer Dicke von 0,1 um handeln, abgeschieden durch Sputtern.
Anschließend definiert man - wie bei der vorhergehenden Ausführungsart und durch Lithographie - die Form des Magnetkreises ganz oder teilweise, und scheidet dann die zweite magnetische Schicht ab. Dazu scheidet man immer eine Maske 88 ab (Fig. 6b) und lässt dieses zweite Material wieder elektrolytisch aufwachsen, wobei man diesmal aber die Schicht 87 als Elektrode nimmt. So erhält man die Schicht 92.
Die anschließenden Operationen sind die gleichen wie in den Fig. 5d bis 5f. Das Endresultat ist in der Fig. 6c dargestellt, die sich von der Fig. 5f nur durch das Vorhandensein der Unterschicht 87 unterscheidet, die die beiden magnetischen Materialien 86 und 92 trennt.
Diese Variante weist insbesondere dann einen Vorteil auf, wenn das erste magnetische Material nicht als Elektrolyse-Unterschicht dienen kann. Außerdem kann die Benutzung einer zusätzlichen Schicht 87 die Haftung der magnetischen Schicht 92 verbessern.
Die Fig. 7a bis 7c zeigen eine weitere Variante, bei der auf dem ersten magnetischen Material 86 eine isolierende und unmagnetische Schicht 89 - z. B. aus Siliciumoxid - durch PECVD abgeschieden wird (Fig. 7a). Diese Schicht 89 kann eine Dicke von ungefähr 0,1 um haben. Anschließend scheidet man eine elektrisch leitfähige Unterschicht 87 auf der Isolierschicht 89 ab.
Die nachfolgenden Schritte sind unverändert, insbesondere: elektrolytisches Wachstum des zweiten magnetischen Materials 92, wobei man die Unterschicht 87 als Elektrode nimmt (Fig. 7b), Abscheidung einer Isolierschicht 94, Planarisierung (Fig. 7c).
Der hergestellte Kopf unterscheidet sich von dem der Fig. 6c nur durch das Vorhandensein der unmagnetischen Isolierschicht 89, die die beiden magnetischen Materialien trennt.
Die Verwendung dieser Schicht 89 ermöglicht, die in den magnetischen Schichten erzeugten Wirbelströme zu verringern und somit diesen Kopftyp insbesondere für hohe Frequenzen geeignet zu machen.
Die Fig. 8a bis 8d zeigen eine nochmals andere Durchführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens.
Man geht wieder von einem Substrat 80 aus, z. B. aus monokristallinem Silicium der kristallographischen Orientierung < 110> . In dieses Substrat ätzt man eine Mulde 100, realisiert durch diverse bekannte Operationen, die Ätzungen und eine thermische Oxidation umfassen, eine Siliciumoxidschicht 102 und eine vertikale Wand 104, die die Mulde in zwei Teile trennt. Die Höhe der Wand 104 ist etwas größer oder gleich der Breite I des zukünftigen Spalts. Ihre Dicke L entspricht der Länge des zukünftigen Spalts.
Durch Operationen ähnlich den bezüglich der Fig. 5b und 5f beschriebenen scheidet man durch Gasphase und insbesondere durch Sputtern ein erstes magnetisches Material 110 ab, z. B. SendustTM, gebildet durch eine Legierung aus - in Massenanteilen - 85% Eisen, 5,4% Aluminium und 9,6% Silicium. Die Dicke der Schicht 110 ist kleiner oder gleich der Höhe der Wand 104 oder, anders ausgedrückt, der Breite des zukünftigen Spalts. Die Dicke dieser Schicht ist gering, um Ablösprobleme zu vermeiden. Bei einer Spurbreite von 5 um kann man z. B. eine 3 um dicke SendustTM-Schicht abscheiden, dann eine Maske 112 aufbringen und in einer über der genannten Mulde angebrachten Öffnung und in den geeigneten Räumen elektrolytisch ein zweites magnetisches Material 114 aufwachsen lassen, z. B. Eisen-Nickel (Fig. 8b). Die Gesamtdicke muss die Tiefe der Mulde, mit anderen Worten die Höhe der Wand 104, überschreiten.
Anschließend eliminiert man die Maske 112, ätzt dann das erste magnetische Material 110, indem man das zweite (114) als Maske nimmt, durch Ionenätzen, entsprechend den in der Fig. 5d illustrierten Operationen.
Nach dem Planarisieren erhält man das in der Fig. 8c im Schnitt und in der Fig. 8d in der Draufsicht dargestellte Ganze.
Die Fig. 9 zeigt eine Variante, bei der - wie einerseits in den Fig. 6a bis 6c und andererseits den Fig. 7a bis 7c - eventuell eine isolierende und unmagnetische Schicht 120 verwendet wird (z. B. aus Siliciumoxid, erzeugt durch chemische Gasphasenabscheidung mittels Plasma, mit einer Dicke von 0,1 um) und eine elektrisch leitfähige Schicht 122, abgeschieden z. B. durch Sputtern, z. B. aus Eisen-Nickel mit einer Dicke von 0,1 um, wobei diese letztere Schicht bei dem elektrolytischen Wachstumsschritt des zweiten magnetischen Materials 114 als Elektrode dient.
Eine nochmals andere Variante des erfindungsgemäßen Verfahrens ist in den Fig. 10a und 10b dargestellt. Nachdem man das zweite magnetische Material 114 entweder direkt auf dem Material 110 oder auf der eventuell der Schicht 120 (Fig. 8b) zugeordneten Schicht 122 elektrolytisch aufwachsen lies, scheidet man in der in der Maske 112 angebrachten Öffnung ein Material ab, das bei einer chemischen Ätzoperation als Maske dienen kann. Dieses Material kann z. B. elektrolytisch abgeschiedenes Gold sein. Diese Schicht, mit 130 bezeichnet, kann eine Dicke von 2 um haben (Fig. 10a).
Nach dem Entfernen der Maske 112 ätzt man das erste magnetische Material 110 auf chemischem Wege (diese chemische Ätzung weist eine gute Selektivität in Bezug auf das Siliciumoxid 102 auf, das zu Beginn abgeschieden worden war). Man kann z. B. eine Mischung aus H&sub2;So&sub4; (40 ml) + HNO&sub3; (40 ml) + CH&sub3;COOH (20 ml) + HF (10 ml) + H&sub2;O (80 ml) verwenden, um das SendustTM zu ätzen. Man erhält dann den in der Fig. 10b dargestellten Teilaufbau.
Diesen Teilaufbau planarisiert man, wie vorhergehend beschrieben, bis zur Hauptebene des thermischen Oxids 102 (s. Fig. 8c).
Die Fig. 11a bis 11d zeigen wieder eine andere Durchführungsart des erfindungsgemäßen Verfahrens. Bei einem ersten Schritt, dargestellt in der Fig. 11a, ätzt man eine erste Mulde 140 in ein Substrat 80 und führt eine thermische Oxidation durch, um eine Siliciumoxidschicht 142 zu erzeugen. Durch schon beschriebene Operationen (Gasphasenabscheidung, elektrolytisches Wachstum, Ätzen, Planarisieren) bringt man die beiden magnetischen Materialien 144 und 146 auf (Fig. 11, zu vergleichen mit Fig. 8c).
Dann ätzt man eine zweite Mulde 150, wobei man die Oxidwand 143 stehen lässt (Fig. 11c). Erneut scheidet man durch die gleichen Operationen die beiden magnetischen Materialien 154, 156 in dieser zweiten Mulde ab (Fig. 11d).
In dem derart hergestellten Kopf trennt die Wand 143 die beiden Polstücke 144-146 einerseits und 154-156 andererseits. Außerdem isoliert die Oxidschicht 142 in der ersten Mulde das Material 144 vollständig vom Substrat 80, während man in der Fig. 8c eine vollständige Isolierung der magnetischen Materialien vom Substrat dargestellt hat (obwohl die Isolierung der zweiten Mulde ein fakultativer zusätzlicher Schritt ist).
Die Fig. 12 schließlich zeigt eine analoge Variante, bei der man aber in der ersten und der zweiten Mulde eventuell eine unmagnetische Isolierschicht 160 und eine elektrisch leitfähige Unterschicht 112 abscheidet, die dem elektrolytischen Wachstum des zweiten magnetischen Materials dient.
Das erfindungsgemäße Herstellungsverfahren eignet sich sehr gut für die Kollektiv- bzw. Sammelherstellung von Köpfen wie z. B. dem in der Patentanmeldung WO-A-9202015 beschriebenen.

Claims

1. Vertikaler Magnetkopf des Sandwich-Typs mit einem Substrat mit einer Fläche und einer Schnittfläche, einem auf der Fläche des Substrats angeordneten Magnetkreis und einer leitenden Wicklung bzw. Spule, wobei dieser Kreis eine Spalt-Zone mit zwei Polschuhen aufweist, die durch einen unmagnetischen Abstandshalter (84, 104, 143) getrennt sind, dieser Abstandshalter mit der Schnittfläche des Substrats (80) auf gleicher Höhe ist und dieser Kopf dazu bestimmt ist, mit einem Aufzeichnungsträger zusammenzuwirken, der vor der Spalt-Zone vorbeiläuft und in Höhe des Spalts parallel zu der Schnittfläche des Substrats ausgerichtet ist, wobei dieser Kopf dadurch gekennzeichnet ist, dass der Magnetkreis in der Spalt-Zone eine dünne Schicht aus einem ersten magnetischen Material (86, 110, 144, 154) umfasst, wobei diese Schicht in der Gasphase abgeschieden wird und den Abstandshalter (84, 104, 143) über die gesamte Breite (e) des Abstandshalters, senkrecht zu der Fläche des Substrats (80), und auf der gesamten Fläche umgibt, die auf dem Substrat die Polschuhe von der Spalt-Zone abgrenzt, wobei der Magnetkreis auch ein zweites magnetisches Material (92, 114, 146, 156) umfasst, dessen mechanische Verschleißfestigkeitswerte niedriger sind als die des ersten.

2. Vertikaler Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er zwischen dem ersten magnetischen Material (86, 110, 144, 154) und dem zweiten (92, 114, 146, 156) außerdem eine Schicht aus einem elektrisch isolierenden und unmagnetischen Material (89, 120, 160) umfasst.

3. Vertikaler Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass er unter dem zweiten magnetischen Material (92, 114, 146, 156) eine elektrisch leitende Unterschicht (87, 122, 162) umfasst.

4. Vertikaler Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das erste magnetische Material (86, 110, 144, 154) aus der Gruppe genommen wird, die durch die Verbindungen auf Eisen- und/oder Silizium- und/oder Aluminiumbasis, die Kobalt und/oder Niobium und/oder Zirkonium enthaltenden amorphen Materialien, das Eisennitrid oder eines seiner Derivate gebildet wird.

5. Vertikaler Magnetkopf nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das zweite magnetische Material (92, 114, 146, 156) eine Legierung auf Eisen- und/oder Nickel- und/oder Kobaltbasis ist.

6. Vertikaler Magnetkopf nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat (80) aus Silizium ist und der Abstandshalter (82, 104, 143) aus Siliziumoxid.

7. Verfahren zur Herstellung eines vertikalen Magnetkopfs nach Anspruch 1, darin bestehend:

- auf einem Substrat (80) einen unmagnetischen Abstandshalter (84, 104, 143) zu realisieren,

- beiderseits dieses Abstandshalters (84) wenigstens ein magnetisches Material abzuscheiden, um eine Spalt-Zone zu bilden,

- den Magnetkreis um die Spalt-Zone herum zu vervollständigen und im eine leitende Spule zuzuordnen,

dadurch gekennzeichnet, dass es, um die Spalt-Zone zu bilden, die folgenden Operationen umfasst:

- Abscheiden einer dünnen Schicht aus einem ersten magnetischen Material (86, 110, 144, 154) beiderseits des Abstandshalters (84, 104, 143) über seine ganze Breite (I), senkrecht zum Substrat (80) gesehen,

- Abscheiden eines zweiten, dicken magnetischen Materials (92, 114, 146, 156) mit niedrigeren mechanischen Werten als die des ersten.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Operationen umfasst:

- man scheidet auf dem Substrat (80), auf dem man eine unmagnetische Wand (84) gebildet hat, in der Gasphase eine erste magnetisch Schicht (86) ab, die die Wand (84) überragt bzw. überwölbt und sich mit einer Dicke, die kleiner ist als die Höhe der Wand (84), teilweise über das Substrat (80) erstreckt, beiderseits der Wand (84),

- man scheidet eine erste Maske (88) ab, in der man eine Öffnung (90) ausspart, die sich über der Wand (84) befindet,

- man scheidet das zweite magnetische Material (92) auf dem ersten Material (86) ab, in der in der ersten Maske (88) ausgesparten Öffnung (90), wobei dieses zweite magnetische Material (92) das erste (86) in der Öffnung bedeckt,

- man entfernt die erste Maske (88),

- man ätzt die Schicht des ersten magnetischen Materials (86), indem man die zweite Schicht aus magnetischem Material (92) als Maske benutzt,

- man scheidet auf dem derart geätzten Teilaufbau eine Isolierschicht (94) mit einer Dicke ab, die etwas größer als oder gleich groß wie die Breite des gewünschten Spalts ist,

- man planarisiert das Ganze bis auf das Niveau der Isolierschicht (94), was die Wand (84) freilegt.

9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet:

- dass man in das Substrat (80) eine Senke (100) mit einer Tiefe ätzt, die etwas größer als oder gleich groß wie die Breite des gewünschten Spalts ist,

- dass man in dieser Senke (100) eine Isolierschicht (102) und eine unmagnetische Wand (104) bildet, wobei die Wand (104) in zwei Teile trennt,

- dass man in der Gasphase auf dem Ganzen eine dünne Schicht (110) aus dem ersten magnetischen Material abscheidet, wobei dieses erste magnetische Material die Senke bis auf eine Höhe füllt, die kleiner ist als die Höhe der Wand und sich beiderseits der Senke über das Substrat (80) erstreckt,

- dass man auf dem Ganzen eine dritte Maske (112) abscheidet,

- dass man in dieser dritten Maske (112) eine Öffnung definiert, die sich über der Wand (104) befindet und breiter als die Senke (100) ist,

- dass man das zweite magnetische Material (114) in dieser Öffnung und auf dem ersten magnetischen Material (110) abscheidet,

- dass man die dritte Maske (112) entfernt,

- dass man das Ganze planarisiert bis die Wand (104) auf einer Höhe mit der das Substrat (80) bedeckenden Isolierschicht (102) ist.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass man nach dem Entfernen der dritten Maske (112) und vor dem Planarisieren die Schicht des ersten magnetischen Materials (110) ätzt, indem man das zweite magnetische Material (114) als vierte Maske benutzt.

11. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet:

- dass man vor dem Entfernen der dritten Maske (112) auf dem zweiten magnetischen Material (114) eine Schicht (130) aus einem Material abscheidet, das sich als Maske für eine chemische Ätzung eignet,

- dass man die dritte Maske (112) entfernt,

- dass man das erste magnetische Material (110) ätzt, indem man die Schicht (130) als Maske benutzt,

- dass man das Ganze planarisiert.

12. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass es die folgenden Operationen umfasst:

A) in einer ersten Phase:

- realisiert man eine erste Senke (140) in dem Substrat (80), wobei diese erste Senke (140) eine bestimmte Tiefe hat, die etwas größer als oder gleich groß wie die Breite des erwünschten Spalts ist,

- bildet man eine Isolierschicht (142) auf dem Boden und den Seitenwänden dieser ersten Senke und auf dem Substrat (80),

- scheidet man in der Gasphase eine Schicht des ersten magnetischen Materials (144) ab, wobei diese Schicht eine Dicke hat, die kleiner ist als die Tiefe der ersten Senke,

- scheidet man auf dem ersten magnetischen Material (144) das zweite magnetische Material (146) ab,

- planarisiert man das Ganze, um es auf gleiche Höhe mit der Isolierschicht (142) des Substrats (80) zu bringen,

B) in einer zweiten Phase:

- ätzt man eine zweite Senke (150) seitlich der ersten (140), wobei die zweite Senke (150) eine Tiefe hat, die etwas größer als oder gleich groß wie die Breite des erwünschten Spalts ist, und von der ersten Senke durch eine Seitenwand (143) getrennt ist,

- scheidet man in der Gasphase in der zweiten Senke (150) eine dünne Schicht (154) des ersten magnetischen Materials ab, wobei diese Schicht eine Dicke hat, die kleiner ist als die Tiefe der zweiten Senke (150),

- scheidet man das zweite magnetische Material auf der Schicht (154) des ersten Materials ab,

- planarisiert man das Ganze, um es auf gleiche Höhe wie die Isolierschicht (142) des Substrats (80) zu bringen.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass man das zweite magnetische Material (92, 114, 146, 156) durch elektrolytisches Wachstum erhält.

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man, um das zweite magnetische Material (92, 114, 146, 156) elektrolytisch aufwachsen zu lassen, das erste magnetische Material (86, 110, 144, 154) als Elektrode benutzt.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass man, um das zweite magnetische Material (92, 114, 146, 156) elektrolytisch aufwachsen zu lassen, eine elektrisch leitende Schicht (87, 122, 162) abscheidet und man diese leitende Schicht als Elektrode benutzt.

16. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet:

- dass man auf dem ersten magnetischen Material (86, 110, 114, 154) eine Schicht aus isolierendem und unmagnetischem Material (89, 120, 160) abscheidet,

- dass man auf dieser isolierenden und unmagnetischen Schicht (89, 120, 160) eine elektrisch leitende Schicht (87, 122, 162) abscheidet,

- dass man diese leitende Schicht (87, 122, 162) als Elektrode benutzt, um das zweite magnetische Material (92, 114, 146, 156) elektrolytisch aufwachsen zu lassen.

17. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche 7 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Gasphasenabscheidungsoperation der dünnen Schicht des ersten Materials (86, 110, 114, 154) eine Kathodenzerstäubung ist.