DE69634922T2

DE69634922T2 - Dünnschichtkopfanordnung mit Spule und mit Kokonstruktur zum Schutz und zur Planarisierung

Info

Publication number: DE69634922T2
Application number: DE69634922T
Authority: DE
Inventors: G. Robert Fremont Gray; Arun San Jose Malhotra
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1995-02-17
Filing date: 1996-02-16
Publication date: 2006-04-20
Anticipated expiration: 2016-02-17
Also published as: US5684660A; DE69634922D1; EP0727772A3; JPH08315315A; EP0727772B1; EP0727772A2

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG
Gebiet der Erfindung
Diese Erfindung bezieht sich allgemein auf magnetische Aufzeichnungs- und Wiedergabeköpfe und insbesondere auf magnetische Dünnschichtaufzeichnungs- und -wiedergabeköpfe.
Beschreibung des Standes der Technik
In dem kontinuierlichen Bestreben nach erhöhter Speicherdichte bei magnetischen Medienspeichervorrichtungen sind magnetische Dünnschichtköpfe entwickelt worden. Im Gegensatz zu früheren Typen magnetischer Köpfe, deren Herstellung eine erhebliche Detailarbeit und eine manuelle Handhabung der einzelnen winzigen Komponenten bedeutet, nutzen magnetische Dünnschichtköpfe Halbleiterherstellungsprozesse, um eine große Anzahl von Köpfen gleichzeitig auf einem gemeinsamen Substrat oder Wafer zu formen. Sobald die Dünnschichtköpfe auf einem geeigneten Substrat oder einer Form ausgebildet sind, wird die Form in einzelne Köpfe aufgeschnitten.
Dünnschichtköpfe umfassen typischerweise magnetische Polstücke, die von einem Zwischenraum bzw. Spalt dazwischen getrennt sind. Die Spaltlänge L_G ist als Abstand zwischen den magnetischen Polstücken definiert, welche den Spalt des Dünnschichtkopfs bilden. Die Spaltlänge eines bestimmten Dünnschichtkopfs steht allgemein in Zusammenhang mit der Spurbreite der magnetischen Medien, auf denen der Kopf aufzeichnet oder wiedergibt. Mit anderen Worten, je schmäler die Spaltlänge des Kopfs ist, um so schmäler wird die Spurbreite der Medien. In jüngster Zeit bestand der Trend zu magnetischen Medien mit immer kleineren Spurbreiten. Dieser Trend wird durch die Notwendigkeit verstärkt, die Speicherdichte von Daten auf magnetischen Medien zu erhöhen.
Dünnschichtköpfe werden oft bei Video-Kopfanordnungen und digitalen Audioband-Kopfanordnungen (DAT = digital audio tape) angewandt, welche eine spiralförmige Abtastung von Bandmedien einsetzen, um Information zu speichern. Diese Kopfanordnungen werden typischerweise bei spiralförmigen Drehtrommel-Bandrecordern angewandt. 1A zeigt eine perspektivische Ansicht einer DAT-Kopfanordnung 10, die eine Drehtrommel 15 und eine feststehende Trommel 20 aufweist. Ein Dünnschichtkopf 25 ist innerhalb eines rechteckigen Fensters 30 in der Drehtrommel 15 angebracht. Die Trommel 15 mit dem darauf befindlichen Kopf 25 wird von einem Motor (nicht dargestellt) gedreht, der sich in der feststehenden Trommel 20 befindet. Der Kopf 25 wird in der durch einen Teil 32 angegebenen Richtung gedreht. Die feststehende Trommel 20 umfasst eine zurückversetzte Bandführung 35, entlang der ein Medienband vorbeiläuft, wenn die Drehtrommel 15 den Kopf über dem Medienband dreht. Das Medienband wird somit spiralförmig durch den Kopf auf der Drehtrommel abgetastet. Wie aus 1A hervorgeht, muss der Dünnschichtkopf 25 genügend klein sein, um in das Fenster 30 zu passen und darin angebracht zu werden.
1B zeigt eine perspektivische Ansicht einer DAT-Kopfanordnung 50, die ähnlich der Kopfanordnung 10 von 1A ist, außer dass die Anordnung 50 einen Umfangsschlitz 55 zwischen der Drehtrommel 15 und einer feststehenden Trommel 20 aufweist. Der Dünnschichtkopf 25 ist in dem Schlitz 55 angebracht. Wie aus 1B ersichtlich ist, muss der Dünnschichtkopf 25 genügend klein sein, um in den Schlitz 55 zu passen und darin montiert zu werden.
Ein Bandmedium weist eine Tendenz auf, sich zu verformen oder sich einzuschnüren, wenn es an einem Fenster wie dem Fenster 30 von 1A oder an einem Umfangsschlitz, wie dem Schlitz 55 von 1B, vorbeiläuft. Wenn dieser Einschnürungsvorgang auftritt, ist das Band nicht mehr flach, sondern das Band verformt sich konvex in das Fenster oder den Schlitz hinein, wenn es vorbeiläuft. Der Einschnürungsvorgang ist unerwünscht, da er dazu tendiert, das Band zu verformen und die Aufzeichnung von Information auf dem Band zu beeinträchtigen.
Es ist erwünscht, die Höhe des Schlitzes oder Fensters (die Vertikaldimension in 1A und 1B) zu minimieren, um die Einschnürwirkung, die eine Verformung von Bandmedien bewirkt, zu reduzieren. Um die Höhe des Schlitzes oder Fensters zu reduzieren, müssen aber entsprechende immer kleinere Dünnschichtköpfe hergestellt werden, um in den Schlitz oder das Fenster zu passen.
Unglücklicherweise brauchen Dünnschichtköpfe, die planare Spiralspulenstrukturen anwenden, wie z.B. die Spulen 60 und 65 gemäß 2, eine relativ große Substratfläche. Dies trifft besonders zu, wenn mehrere Köpfe und mehrere Spulenstrukturen sich auf einer gemeinsamen Form 70 befinden, wie dargestellt ist. Es ist schwierig, diese planare spiralförmige Kopfanordnung ausreichend zu miniaturisieren, damit sie in Fenster und Schlitze reduzierter Größe in der Kopfanordnung passt.
Während sie einen relativ großen Oberflächenbereich einnehmen, weisen diese Dünnschichtkopfvorrichtungen oft so viele Schichten auf, dass Planarisierungsprobleme an den sie bildenden aufeinandergeschichteten Schichten auftreten. Dies reicht so weit, dass wenn eine bestimmte Schicht nicht planar ist, anschließende Schichten, die über einer solchen Schicht hergestellt werden, dazu tendieren, die unerwünschte Nicht-Planarität anzunehmen.
Außerdem sind die solche Dünnschichtkopfanordnungen bildenden Schichten oft nicht gut gegenüber der Umgebung geschützt. Bei der Fertigstellung sind viele Schichten der Vorrichtung noch gegenüber Umwelteinflüssen offen. Somit ist eine Verunreinigung möglich, welche den Betrieb der Dünnschichtkopfvorrichtung beeinträchtigen oder verhindern könnte.
Die japanischen Patent-Abstracts bezüglich JP-A-63-38030 offenbaren einen magnetischen Dünnschichtkopf mit einer planaren Spule.
US 4837924 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Dünnschichtkopfs mit planarer Struktur und erhabener magnetischer Dünnschicht-Spaltstruktur. Die Teile der einzelnen Spulen werden auf der gleichen Ebene und in einer isolierenden Schicht ausgebildet.
Demgemäß ist eine Kopfanordnung offenbart, von der eine Ausführungsform eine Geometrie und Konfiguration zeigt, die für eine Miniaturisierung geeignet ist, um in Schlitze und Fenster reduzierter Größe in der Kopfanordnung zu passen. Die Kopfanordnung zeigt vorteilhafterweise einen Spulenwiderstand, der pro Spulenwicklung erheblich kleiner ist als bei Kopfanordnungen, die planare Spiralspulenstrukturen anwenden.
Gemäß einem ersten Aspekt der Erfindung wird ein Dünnschichtkopf bereitgestellt mit: einem Substrat aus elektrisch isolierendem Material, einer Dünnschicht-Spulenstruktur, die sich auf dem Substrat befindet, einem Kern aus magnetischem Dünnschichtmaterial, der sich durch die Dünnschicht-Spulenstruktur erstreckt, so dass die Dünnschicht-Spulenstruktur den Kern magnetisch erregen kann, wobei der Kern erste und zweite seitliche Polelemente mit jeweiligen ersten und zweiten seitlichen Polenden aufweist, und einer erhabenen magnetischen Dünnschicht-Spaltstruktur, die sich auf der Spulenstruktur befindet, wobei die Spaltstruktur ein erstes oberes Polelement und ein zweites oberes Polelement aufweist, die jeweils mit den ersten und zweiten seitlichen Polenden magnetisch gekoppelt sind, wobei ein Spaltbereich zwischen dem ersten oberen Polelement und dem zweiten oberen Polelement ausgebildet ist, wobei der Dünnschichtkopf ferner eine schützende Hülle aus elektrisch isolierendem Material umfasst, die sich direkt über der Dünnschichtspule und dem Kern befindet und diese mit Ausnahme der ersten und zweiten seitlichen Polenden bedeckt, wobei die schützende Hülle eine obere planare Oberfläche aufweist, welche die ersten und zweiten seitlichen Polenden freiliegen lässt, wobei sich die magnetische Dünnschicht-Spaltstruktur auf der oberen planaren Oberfläche der Schutzhülle befindet und wobei die Dünnschicht-Spulenstruktur eine spiral- bzw. schraubenförmige Spule aufweist.
Gemäß einem zweiten Aspekt der Erfindung wird ein Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtkopfs bereitgestellt mit den folgenden Schritten: Ausbilden einer spiral- bzw. schraubenförmigen Dünnschicht-Spulenstruktur auf einem Substrat, Ausbilden eines Dünnschichtkerns über dem Substrat, der sich durch die Dünnschicht-Spulenstruktur derart erstreckt, dass die Dünnschicht-Spulenstruktur den Dünnschichtkern erregen kann, wobei der Dünnschichtkern erste und zweite seitliche Poleelemente jeweils mit ersten und zweiten seitlichen Polenden aufweist, Ausbilden einer Umhüllungsschicht direkt auf der Dünnschichtspule und dem Dünnschichtkern, Planarisieren der Umhüllungsschicht, um eine planarisierte obere Oberfläche zu bilden, welche die ersten und seitlichen Polenden frei liegen lässt, und Ausbilden einer erhabenen Dünnschicht-Spaltstruktur auf der planarisierten oberen Oberfläche der Umhüllungsschicht, wobei die Spaltstruktur ein erstes oberes Polelement und ein zweites oberes Polelement umfasst, die jeweils mit den ersten und zweiten seitlichen Polenden magnetisch gekoppelt sind, wobei ein Spaltbereich zwischen dem ersten oberen Polelement und dem zweiten oberen Polelement ausgebildet ist.
Die Merkmale der Erfindung, die als neuartig angesehen werden, werden in den beigefügten Ansprüchen im einzelnen dargelegt. Die Erfindung selbst ist aber sowohl hinsichtlich ihrer Struktur als auch ihrer Funktionsweise am besten durch Bezugnahme auf die folgende Beschreibung exemplarischer Ausführungsformen und die beigefügten Zeichnungen verständlich, in denen zeigen:
1A eine perspektivische Draufsicht auf eine herkömmliche Kopfanordnung, die einen in einem Fenster in einer Drehtrommel angebrachten Dünnschichtkopf anwendet,
1B eine Draufsicht auf eine herkömmliche Kopfanordnung, die einen in einem Umfangsschlitz zwischen einer Drehtrommel und einer feststehenden Trommel angebrachten Dünnschichtkopf anwendet,
2 eine perspektivische Draufsicht auf einen Dünnschichtkopf, der eine große planare Spiralspulenstruktur anwendet,
3A–3Q Draufsichten auf den offenbarten Dünnschichtkopf während der mehreren Herstellungsstufen,
4A–4Q Querschnitte der 3A bis 3Q,
5 eine vergrößerte Schnittansicht des fertiggestellten Dünnschichtkopfs,
6A eine perspektivische Draufsicht auf eine Kopfanordnung, welche den Dünnschichtkopf von 5 in einem Fenster in einer Drehtrommel angebracht anwendet,
6B eine perspektivische Draufsicht auf eine Kopfanordnung, welche den in einem Umfangsschlitz zwischen einer Drehtrommel und einer feststehenden Trommel angebrachten Dünnschichtkopf der 6 anwendet,
7 eine alternative Dünnschichtkopfanordnung, die eine spirale Pancake-Spulenstruktur anwendet,
8A–8I Draufsichten auf den Dünnschichtkopf während der mehreren Stufen eines modifizierten Herstellungsverfahrens,
9A–9I jeweils Querschnitte von 8A bis 8I, und
10 eine vergrößerte Schnittansicht des fertiggestellten Dünnschichtkopfs nach dem oben erwähnten modifizierten Herstellungsverfahren.
DETAILLIERTE BESCHREIBUNG DER ERFINDUNG
3A ist eine Draufsicht auf einen Abschnitt eines Formwerkzeugs oder eines Substrats 100, auf dem eine magnetische Dünnschichtkopf-Aufzeichnungsstruktur 110 herzustellen ist. In dieser speziellen Ausführungsform ist das Substrat 100 ein Wafer aus elektrisch isolierendem Material wie beispielsweise Tonerde (Al₂O₃). Das Substrat 100 hat eine Dicke von etwa 0,65 mm (25 mil) und einen Durchmesser von etwa 150 mm. Ein Substrat mit diesen Dimensionen ist leicht mit herkömmlichen Halbleiterherstellungsstandards und -einrichtungen kompatibel. Ein Wafer von 150 mm Durchmesser kann etwa 10000 bis etwa 20000 magnetische Dünnschichtkopf-Aufzeichnungsstrukturen ergeben. 3A zeigt einen teilweise vervollständigten Dünnschichtkopf 10 in den frühen Herstellungsstufen.
4A ist ein Schnitt durch den Dünnschichtkopf 10 der 3A längs einer Schnittlinie IVA-IVA. Wie aus 4A hervorgeht, umfasst das Substrat 100 mehrere tiefe Durchgangslöcher 115, die sich zwischen den gegenüberliegenden Hauptflächen 100A und 100B des Substrats erstrecken. Die Durchgangslöcher 115 sind in dem Substrat 100 ausgebildet und sind mit einem elektrisch leitenden Material gefüllt, um an den gezeigten Stellen Leitungsbahnen durch das Substrat 100 zu erzeugen.
Laserbohren oder andere Hochpräzisions-Durchgangslochbildungstechniken können zur Bildung von Durchgangslöchern 115 angewandt werden. Die Durchgangslöcher 115 werden mit elektrisch leitendem Material wie plattiertem Kupfer in einer dicken Schicht aus behandeltem Gold oder gesintertem Wolfram und Kupfer gefüllt, um Durchgangsloch-Verbindungselemente 120A und 120B zu bilden. Die metallischen Durchgangsloch-Verbindungselemente 120A und 120B können durch Aufbringung von Metall in die vertikalen oder annähernd vertikalen Durchgangslöcher 115 ausgebildet werden, um feste Metallstopfen darin zu bilden.
Eine Saatschicht 125 aus elektrisch leitendem Material, die zum Plattieren geeignet ist, wird auf die Substratoberfläche 100A gesputtert. Die Saatschicht 125 ist so dünn, dass sie keine signifikante Dicke in 4A aufzuweisen scheint. Die Saatschicht 125 kann aus Cr-NiV hergestellt sein, d.h. einer Chromschicht oder einer anderen haftungsfördernden Schicht, gefolgt von einer nicht magnetischen Nickel-Vanadium-7%-Schicht. Die Saatschicht 125 ist ausreichend dick, dass Leitfähigkeit für eine anschließende Elektroplattierung hergestellt wird.
Die Durchgangslochkappen 130 werden mittels photolithographischer Techniken strukturiert und auf die Saatschicht 125 an der Oberseite der Durchgangsloch-Verbindungselemente 120A und 120B plattiert, wie in den 3A und 4A gezeigt ist. Genauer gesagt wird zur Strukturierung der Durchgangslochkappen 130 eine Photoresistschicht (nicht gezeigt) auf die Saatschicht 125 aufgebracht und strukturiert, um Öffnungen oberhalb der Durchgangsloch-Verbindungselemente 120A und 120B aufzuweisen, an denen die Bildung betreffender Durchgangslochkappen 130 erwünscht ist. Dann wird ein Plattiervorgang in diesen Öffnungen mittels der Saatschicht 125 als Saat durchgeführt. Das Photoresist wird dann entfernt, womit strukturierte Durchgangslochkappen 130 hinterlassen werden. Der Begriff "Strukturierung", wie er in diesem Dokument verwendet wird, bedeutet die Bildung einer speziellen Schicht derart, dass die Schicht ein spezifisches Muster bzw. eine spezifische Struktur aufweist, wie sie beispielsweise in bezug auf die Bildung der obigen Durchgangslochkappen 130 beschrieben wurde.
Die Durchgangslochkappen 130 werden aus NiFe durch irgendeinen geeigneten Ablagerungs- oder Plattierprozess hergestellt. Es ist anzumerken, dass später in dem hier beschriebenen Prozess Teile der Saatschicht 125 durch Sputterätzen entfernt werden. Bei dem speziellen beschriebenen Beispiel werden Durchgangslochkappen 130 zwar aus NiFe hergestellt, in der konkreten Praxis können Durchgangslochkappen 130 aber auch aus anderen leitenden Materialien hergestellt werden, die nicht von dem speziellen Ätzmittel angegriffen werden, das zur späteren Beseitigung von Cr-Cu-Saatschichten 222, 214 und 315 verwendet wird. Die Durchgangslochkappen 130 werden als Teil der Durchgangsloch-Verbindungselemente 120A und 120B betrachtet.
Die Saatschicht 125 wird auch dazu verwendet, photolithographische Ausrichtungsziele (nicht gezeigt) zur Ausrichtung anschließender Schichten zu strukturieren und mit NiFe zu plattieren. Die freiliegenden Teile der Saatschicht 125 werden dann durch Sputtern weggeätzt und lassen die Durchgangslochkappen 130 und die Ausrichtungsziele intakt. Es ist anzumerken, dass die Saatschicht 125 als Opferschicht für den Zweck der Ermöglichung des Plattierens der Durchgangslochkappen 130 diente. Außer dem Abschnitt der Saatschicht 125, der sich unter den Durchgangslochkappen 130 befindet, ist die Saatschicht 125 im Kopf 110 nicht mehr vorhanden.
Eine Dünnschichtspule 200 wird nun über dem Substrat 100 hergestellt. Die Dünnschichtspule 200 umfasst eine erste Spulenschicht 220, die in 4A sichtbar ist, und eine zweite Spulenschicht 212, die später hergestellt wird.
Eine erste Spulenschicht 220 wird auf der oberen Oberfläche 100A eines Keramiksubstrats 100 mittels einer Elektroplattiermethode ausgebildet. Die spezifische Prozedur zur Formung der ersten Spulenschicht 220 umfasst die Schritte des Aufsputterns einer Saatschicht 222, des Strukturierens der Saatschicht 222, des Ausbildens der ersten Spulenschicht 220 durch Elektroplattieren und dann des chemischen Wegätzens der freiliegenden Teile der Saatschicht 222. Das Elektroplattieren wird durch ein erstes Aufsputtern einer Plattierbasis-Saatschicht 222 bewerkstelligt, beispielsweise einer Chrom-Kupferschicht (CrCu auf eine Substrat-Vorderseitenfläche 100A. Die Basis-Saatschichttiefe ist angemessen dünn, aber ausreichend dick, so dass die Leitfähigkeit für das Elektroplattieren hergestellt wird. Die Saatschicht 222 ist so dünn, dass sie in 4A keine signifikante Dicke zu haben scheint. Die Saatschicht 222 wird beispielsweise durch Aufsputtern einer Chromschicht (nicht separat gezeigt) auf die Substratoberfläche 100A bis zu einer Tiefe von beispielsweise etwa 300 Å bis 500 Å hergestellt. Eine Kupferschicht (nicht separat gezeigt) wird über der Chrombeschichtung bis auf eine Tiefe von etwa 1000 Å durch Sputtern aufgebracht, um eine zweite Etage der Saatschicht 222 zu bilden. Die Saatschicht 222 wird mittels herkömmlicher photolithographischer Techniken strukturiert.
Die erste Spulenschicht 220 wird dann durch Elektroplattieren mittels Elektrolyse gebildet, um Metall auf die Oberfläche der Saatschicht 222 über der Substratoberfläche 100A entsprechend einem Spulenmuster bzw. einer Spulenstruktur wie dem/der in 4A gezeigten aufzubringen. Nachdem die erste Spulenschicht 220 ausgebildet ist, werden die freiliegenden Teile der Saatschicht 220 durch chemisches Ätzen entfernt, so dass Elemente der ersten Spulenschicht diskret in elektrischer Isolierung auf der Oberfläche 100A des isolierenden Substrats 100 aufsitzen. Für eine Chrom-Kupferspule wird ein chemischer Ätzvorgang mittels einer Chrom-Ätzmittellösung von 80 gm Kaliumpermanganat und 20 gm Kaliumhydroxid, aufgelöst in 1 Liter Wasser, und einer Kupferätzmittellösung von 260 gm über schwefelsaurem Ammon bzw. Ammoniak und 190 ml eines 30%igen Ammoniumhydroxids, aufgelöst in 3 Liter Wasser bewerkstelligt.
Nassätzprozesse sind mit den verschiedenen Aufbringungsschritten des dargestellten Herstellungsverfahrens verbunden, einschließlich der mehrfachen Elektroplattierschritte. Ein Nassätzprozess verwendet Flüssigkeiten wie z.B. Säuren und andere korrosive Chemikalien als Ätzmittel. Der Ätzvorgang geht durch chemische Reaktionen an der Oberfläche eines Materials vor sich. Ein zusätzlicher Elektroplattier-Herstellungsprozess umfasst wesentlich weniger Prozessschritte als ein Aufsputterungsvorgang, der mit Trockenätzen verbunden ist. Somit reduzieren die Elektroplattier- und Nassätzprozesse in Kombination die Zykluszeit des Herstellungsprozesses. Außerdem haben Schaltungen, die mittels Elektroplattierungs- und Nassätzprozessen hergestellt wurden, eine Leistungssteigerung gegenüber Vorrichtungen gezeigt, die mittels Sputtern und Trockenätzbehandeln von magnetischen Aufzeichnungsköpfen hergestellt wurden.
Die erste Spulenschicht 220 wird so mittels herkömmlicher photolithographischer Techniken strukturiert, plattiert und chemisch geätzt, um feine Strukturen zueinander paralleler Linien 226 auf der Oberfläche 100A de keramischen Substrats 100 zu bilden. In einer Ausführungsform ist die Spule 200 von etwa 20 bis etwa 98 parallelen Linien oder Segmenten 226 gebildet, die als Spulenwicklungen dienen. Jede Linie 226 hat eine Länge von etwa 230 Mikron und eine Breite von etwa 5 Mikron, wobei die Linien durch einen Zwischenraum von etwa 2 Mikron voneinander getrennt sind. Die Spulenlinien 226 sind parallel zu einer Achse, die als "easy axis" bezeichnet wird. Der Begriff "easy axis" bezieht sich auf die Ausrichtung des von dem anschließend gebildeten magnetischen Wandler 202, der in den 5 bis 10 dargestellt ist, erzeugten Magnetfelds. Die "Leichtachse" (easy axis) 270 ist orthogonal zu der Richtung der Magnetflussdichte des magnetischen Wandlers 202 ausgerichtet.
Eine erste Spulenlinie 232 ist an einem Ende in einer Richtung orthogonal zu den parallelen Spulenlinien 226 verlaufend dargestellt, um eine Kopflinie 240 zu bilden. Je nach der Stelle der Durchgangslochkappen 130 kann die Leiterlinie 240 unter einem anderen Winkel als orthogonal in bezug auf die Spulenlinien angeordnet sein. So ist die Leiterlinie 240 parallel zu einer zweiten Achse, einer sogenannten "hard axis" angeordnet dargestellt, die zu der "easy axis" 270 orthogonal ist.
Zusätzlich zu den Spulenlinien 226 wird der Elektroplattierprozess dazu verwendet, zwei Nivellierungsblöcke 264 auf jeder lateralen Seite der parallelen Spulenlinien 226 zu bilden. Die Nivellierungsblöcke 264 sind in der Form rechteckig, haben eine Länge von etwa 200 Mikron und eine Breite von etwa 100 Mikron. Die Nivellierungsblöcke 264 sind parallel zu den Spulenlinien und der "easy axis" 270 ausgebildet, und umfassen jeweils einen mittleren Rand, der etwa 5 Mikron von dem lateralen Rand der äußersten Spulenlinien 232 und 234 entfernt ist.
Die Nivellierungsblöcke 264 werden zum Tragen von Strukturen verwendet, die anschließend über der ersten Spulenschicht 220 ausgebildet werden. Die Nivellierungsblöcke 264 dienen auch zum Nivellieren der Substratoberfläche 100A. Die Nivellierungsblöcke 264 werden als Teil der ersten Spulenschicht 220 ausgebildet, um eine ebene Struktur zu erzielen, ohne einen zusätzlichen Prozessschritt durchführen zu müssen.
Gemäß den 3B und 4B ist eine erste Isolierschicht 280 über der ersten Spulenschicht 220 ausgebildet, um die erste Spulenschicht 220 von einem magnetischen Kern 256 elektrisch zu isolieren, der anschließend über der ersten Spulenschicht 220 ausgebildet wird. Die erste Isolierschicht 280 ist aus einem geeigneten Isoliermaterial wie z.B. einem Photoresist oder einer Form eines Siliziumoxids (z.B. Siliziumdioxid oder Siliziummonoxid) oder Aluminiumoxids gebildet. Für die erste Isolierschicht 280 kann beispielsweise ein durch Elektronenstrahlen ausgehärtetes Photoresist wie z.B. AZ4620-Photoresist, hergestellt von Hoechst, verwendet werden. AZ4620-Photoresist ist ein relativ dickes Photoresistmaterial, das sich in einer dicken Schicht ablagert, um die Topographie der ersten Spulenschicht 220 und der Substratoberfläche 100A in geeigneter Weise abzudecken, wie gezeigt ist. Die Photoresistschicht wird für einen Zeitraum von etwa 15 Minuten durch Elektronenstrahlen ausgehärtet, womit die Aushärtzeit im Vergleich zu der üblicheren Aushärtmethode des Hartbackens stark reduziert wird. Außerdem bewirkt das Aushärten durch Elektronenstrahlen eine nur sehr geringe Änderung im Oberflächenprofil des Resists wegen eines Verlaufens oder Verfließens, so dass eine bevorzugte ebene Oberfläche im Gefolge des Aushärtens der Photoresistschicht erzielt wird. Während des Elektronenstrahl-Aushärtprozesses ändert sich das Querschnittsprofil der Resistschicht nicht wesentlich infolge des Verlaufens oder Verfließens des Photoresists.
Die erste Isolierschicht 280 ist eine laminare Struktur, die durch einen einzigen Laminar-Aufbringungs- und -Aushärtschritt gebildet wird. Die erste Isolierschicht 280 ist so strukturiert, dass ein quadratischer oder rechteckiger Oberflächenbereich über der ersten Spulenschicht 220 mit den parallelen Spulenlinien 226 bedeckt wird und sich in der Richtung der Hartachse 272 zwischen mittleren Rändern 266 der jeweiligen Nivellierungsblöcke 264 erstreckt. Die Nivellierungsblöcke 264 sind nicht wesentlich durch die erste Isolierschicht 280 bedeckt, obwohl ein Teil der Isolierschicht 280 die Ränder der Nivellierungsblöcke 264 geringfügig überlappt, wie gezeigt ist. Die erste Isolierschicht 280 ist so strukturiert, dass erste Enden 236 und zweite Enden 237 jeder parallelen Spulenlinie 226 von der Isolierschicht 280 unbedeckt bleiben. Das Photoresist wird anfänglich in einer geeigneten Form durch Belichtung über einer Photomaske strukturiert. Eine etwa 50 bis 80 Mikron große Quadratfläche (μ²) an den Enden 236 und 237 der Spulenlinien 226 wird freigelassen, wodurch mehrere Spulendurchgangslöcher 238 an den Enden 236 und 237 der Spulenlinien 226 gebildet werden.
Wie in 3C und 4C gezeigt ist, wird der Magnetkern 256 über der ersten Isolierschicht 280 gebildet, um eine im wesentlichen rechteckige Oberfläche 274 abzudecken. Der magnetische Kern 256 hat eine Länge, die sich in der Richtung der Hartachse 272 erstreckt, die geeignet ist, die erste Spulenschicht 220 und die erste Isolierschicht 280 einschließlich der parallelen Spulenlinien 226 zu überdecken, und die sich über die lateralen Ränder 266 der Nivellierblöcke 264 hinaus erstreckt. Die Breite des Magnetkerns 256 verläuft in der Richtung der Leichtachse (easy axis) 270 nur so weit wie der Rand der ersten Isolierschicht 280, so dass die Enden der Spulenlinien 226 in der ersten Spulenlinienschicht 220 freigelassen werden.
Der Magnetkern 256 ist eine Nickel-Eisen(NiFe)-Permalloy-Ablagerung, die auf die bei der Aufbringung der ersten Spulenschicht 220 eingesetzte Art elektroplattiert wird. Beispielsweise wird eine Chrom-Kupfer-Saatschicht 282 aufgebracht. Vor der Aufbringung des Magnetkerns 256 wird jedoch eine Chrom-Kupfer-Saatschicht 282 in der Struktur ausgebildet, die als Magnetkern vorgesehen ist. Die Chrom- Kupfer-Saatschicht 282 nimmt die NiFe-Ablagerung auf, welche den Magnetkern 256 bildet.
In der konkreten Praxis wird ein "Ablöse"-Prozess ("lift-off" process) dazu verwendet, die Saatschicht 282 mit der vorgesehenen Struktur auszubilden. Eine NiFe-Schicht 284 wird anschließend auf die Saatschicht 282 strukturiert und plattiert. Die freiliegenden Teile der Saatschicht 282 werden dann weggeätzt.
Um die Saatschicht 282 der 4C durch den Ablöseprozess tatsächlich auszubilden, wird die obere Oberfläche der teilweise vollständigen Kopfstruktur 110 der 4B mit Photoresist bedeckt (nicht dargestellt). Das Photoresist wird strukturiert, um die gesamte obere Oberfläche der Struktur 110 zu bedecken, außer dessen Abschnitt, an dem die Saatschicht 282 auszubilden ist (4C zeigt die gewünschte Stelle der Saatschicht 282 als die Stelle, an der der Magnetkern 256 zu strukturieren ist). Eine Schicht aus Cr-NiV (nicht gezeigt) wird dann auf die freiliegende obere Oberfläche der teilweise kompletten Kopfstruktur 110 aufgesputtert.
Das Photoresist, das auf der Kopfstruktur 110 strukturiert wurde, wird nun von der Kopfstruktur 110 "abgelöst". Um diese Ablösung auszuführen, wird der teilweise fertiggestellte Kopf 110 in einem Ultraschallbad mit einer Photoresistlösung wie z.B. Aceton angeordnet. Die gesputterte Chrom-Kupferschicht ist genügend dünn, so dass sie die Photoresistschicht an den lateralen Seiten des Magnetkerns 256 nicht gut abdeckt. Auf diese Weise gibt es genügend Angriffswege, über die das Lösemittel durch die aufgesputterte Chrom-Kupferschicht an deren Rändern hindurchgehen kann, um die Photoresistschicht aufzulösen. Wenn die Photoresistschicht so aufgelöst worden ist, fließen die Teile der aufgesputterten Chrom-Kupferschicht weg, außer der verbleibenden gewünschten Saatschichtstelle 282 unter der zukünftigen Stelle des Magnetkerns 256. Der Einfachheit halber ist die Saatschicht 282 in den folgenden Schnittzeichnungen nicht dargestellt.
Das NiFe-Permalloy, das für den Magnetkern 256 verwendet wird, hat eine Zusammensetzung, die etwa 80% Nickel und 20% Eisen beträgt. Der Magnetkern 256 ist eine magnetisch anisotrope Kernstruktur, die durch Anwenden einer magnetischen Anisotropie auf den Kern 256 in einer Richtung parallel zu einer Richtung der Hartachse 272 gebildet wird. Abweichungen von einer perfekt flachen Oberfläche werden allgemein durch die finite Dicke der ersten Isolierschicht 280 verursacht. Obwohl eine perfekt flache Oberfläche der Magnetspule 256 theoretisch ideal für die magnetische Leistung ist und eine solche Oberflächenform durch zusätzliches selektives Plattieren der ersten Spulenschicht 220 erzielbar ist, wird der Grad der Verbesserung in der Leistung nicht als ausreichend angesehen, um den zusätzlichen Behandlungsschritt zu rechtfertigen. Bei anderen Dünnschicht-Magnetkernausführungen 256 können solche zusätzlichen Bearbeitungsschritte durch die gesteigerte magnetische Leistung gerechtfertigt sein.
Die 3D und 4D zeigen die Ausbildung einer zweiten Isolierschicht 290 über dem Magnetkern 256 zur elektrischen Isolierung des Magnetkerns 256 von einer zweiten Spulenschicht 212, die anschließend über dem Magnetkern 256 gebildet wird. Die zweite Isolierschicht 290 wird aus einem geeigneten Isoliermaterial gebildet und ist bei dieser veranschaulichenden Ausführungsform aus dem gleichen, mit Elektronenstrahlen ausgehärteten AZ4620-Photoresist gebildet, das zum Aufbau der ersten Isolierschicht 280 verwendet wurde. Die zweite Isolierschicht 290 wird so strukturiert, dass sie einen zentralen Teil des Magnetkerns 256 überlagert, wie 4D zeigt. Die zweite Isolierschicht 290 wird so strukturiert, dass etwa 50 bis 80 Mikron Quadratfläche (μ²) an den Enden der parallelen Linien 226 freigelassen wird, wodurch Kontaktanschlussstellen an den Enden 236 und 237 jeder Spulenlinie 226 gebildet werden.
In dem in den 3E und 4E gezeigten nächsten Schritt werden seitliche Polbasen 291 und 292 über dem Rest des Magnetkerns 256 auf beiden lateralen Seiten der zweiten Isolierschicht 290 gebildet. Die seitlichen Polbasen 291 und 292 werden durch Plattieren des gleichen magnetischen Materials (Nickel-Eisen (NiFe)-Permalloy), die zur Bildung des Kerns 256 verwendet wird, gebildet.
Eine zweite Spulenschicht 212 der Spule 200 wird dann auf der Oberfläche der zweiten Isolierschicht 290 gebildet, wie in 3F und 4F gezeigt ist. Die zweite Spulenschicht 212 wird auf ähnliche Weise wie bei der Prozedur für die Herstellung der ersten Spulenschicht 220 gebildet. Die erste Spulenschicht 220 wird aber mittels nur einer einzigen Maske bzw. Abdeckung gebildet, da die gesamte Spule auf einer im wesentlichen ebenen Fläche gebildet wird. Demgegenüber wird die zweite Spulenschicht 212 nicht auf einer ebenen Oberfläche gebildet, so dass in der veranschaulichenden Ausführungsform des Herstellungsverfahrens mehrere Masken bzw. Abdeckungen in der photolithographischen Prozedur vor dem Elektroplattieren zum Aufbau der zweiten Spulenschicht 212 verwendet werden. Eine geeignete Belichtungsmenge variiert in verschiedenen Zonen des Spulen-Oberflächenbereichs. So variiert die Belichtungszeit in diesen unterschiedlichen Regionen. Eine Reihe von Masken wird verwendet, um diese Abweichungen in der Belichtungszeit zu erreichen. In der veranschaulichenden Ausführungsform des Herstellungsverfahrens werden drei Masken (nicht gezeigt) verwendet, um die zweite Spulenschicht 212 zu bilden.
Der Elektroplattierprozess zum Aufbau der zweiten Spulenschicht 212 umfasst die Ausbildung einer Chrom-Kupfer-Plattierbasis-Saatschicht 214. Eine Schicht aus Chrom (nicht separat dargestellt) und dann eine Schicht aus Kupfer (nicht separat dargestellt), werden über der zweiten Isolierschicht 290 aufgesputtert, um die Saatschicht 214 zu bilden, wie 4F zeigt. Zur Förderung der Klarheit in den Zeichnungen ist die zweite Schicht 214 in 3F und den nachfolgenden Zeichnungen nicht gezeigt. Die zweite Spulenschicht 212 wird mittels einer ersten Maske (nicht gezeigt) mehrerer Masken strukturiert. Die erste Maske ist eine Hauptmaske, die allgemein die Spulensegmente 218 strukturiert.
Die zweite Spulenschicht 212 ist durch etwa 20 bis etwa 98 parallele Linien oder Segmente 218 gebildet, wobei sich alle Spulenlinien von einem ersten Ende 246 zu einem zweiten Ende 248 unter einem leichten Winkel in bezug auf die Leichtachse bzw. "easy axis" 270 erstrecken. Die parallelen Linien 218 der zweiten Spulenschicht sind nicht parallel zu den Linien 226 der ersten Spulenschicht ausgerichtet, sondern von den Linien 226 der ersten Spulenschicht versetzt. Somit liegt das erste Ende 246 einer ersten Linie 242 der zweiten Spulenschicht direkt über dem ersten Ende 236 der ersten Linie 232 der ersten Spulenschicht. Das zweite Ende 248 der ersten Linie 246 der zweiten Spulenschicht liegt jedoch direkt über dem zweiten Ende 237 einer zweiten Linie 233 der ersten Spulenschicht, die an die erste Linie 232 der ersten Spulenschicht angrenzt. Die zweite Spulenschicht 212 wird auf die Enden 236 und 237 der ersten Spulenschichtlinien aufgebracht. Auf diese Weise werden die erste Spulenschicht 220 und die zweite Spulenschicht 212 der 4F, die jeweils auf eine planare Schicht auf einer Oberfläche des Substrats beschränkt sind, kombiniert, um eine allgemein spiralförmige bzw. schraubenförmige Spulenstruktur zu bilden. Diese spiralförmige Spulenstruktur umfasst eine mittlere Longitudinalachse 257, wie 3F zeigt. Genauer gesagt wird jede Spulenlinie 218 der zweiten Spulenschicht 212 mit einer betreffenden Spulenlinie 226 der ersten Spulenschicht 220 kombiniert, um jeweils eine Spulenwicklung zu bilden.
Nachdem die Saatschicht 214 der zweiten Spulenschicht 212 auf der Isolierschicht 290 strukturiert ist, wird eine zweite Maske verwendet, um den "Schenkelbereich" ("foot region") über den Enden der ersten Spulenschichtlinien dort, wo die zweite Spulenschicht 212 in Kontakt mit der ersten Spulenschicht 220 steht, zu bereinigen. Es ist anzumerken, dass vor der Aufbringung der zweiten Maske diese Schenkelbereiche allgemein nicht verdeckt sind, da die intervenierenden Isolierschichten 280 und 290 die Form rechteckiger Schichten aufweisen, die sich nicht lateral bis zu den Enden der Spulenlinien erstrecken, sondern vielmehr die Enden der Spulenlinien der ersten Spulenschicht 220 freilassen. Die zweite Spulenschicht 212 wird durch Elektroplattieren gebildet und umfasst mehrere Spulenlinien, die sich lateral über die Oberfläche der zweiten Isolierschicht 290 erstrecken, umfasst aber auch vertikale Segmente, die sich von den Enden der zweiten Spulenschichtlinien 212 zu den Enden der ersten Spulenschichtlinien 220 erstrecken. Somit werden die sich lateral erstreckenden ersten Spulenschichtlinien 220 und die sich lateral erstreckenden zweiten Spulenschichtlinien 212 durch die vertikalen Segmente der zweiten Spulenschichtlinien 212 verbunden, um eine Spulenstruktur zu vervollständigen, die um den Magnetkern 256 verläuft.
Eine dritte Maske wird aufgebracht, welche die gesamte Fläche des Spulenbereichs bis zu dem Rand der Isolierschicht 290 bedeckt. Mittels der drei Masken zum Bilden der zweiten Spulenschicht 212 werden Photoätzungs-Belichtungszeiten angepasst, um in geeigneter Weise die Form und Dicke der Spulenstruktur zu steuern.
Gemäß den 3G und 4G werden Seitenpolerweiterungen bzw. -verlängerungen 300 und 305 jeweils über den seitlichen Polbasen 291 und 292 gebildet. Genauer gesagt werden die seitlichen Polerweiterungen 300 und 305 durch Strukturieren und Plattieren von NiFe-Magnetmaterial gebildet, bis die seitlichen Polerweiterungen 300 und 305 etwa 15 μ dick sind. Die seitliche Polbasis 291 und die seitliche Polerweiterung 300 kooperieren, um einen ersten seitlichen Pol zu bilden. Auf ähnliche Weise kooperieren die seitliche Polbasis 292 und die seitliche Polerweiterung 305, um einen zweiten seitlichen Pol zu bilden. Diese ersten und zweiten seitlichen Pole können als Erweiterung des Magnetkerns 256 angesehen werden.
Eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material 296 wie z.B. Tonerde (Aluminiumoxid) wird über den gesamten Wafer gesputtert, der zur Bildung der Dünnschicht-Kopfanordnung 110 verwendet wird, wie die 3H und 4H zeigen. Die Dicke der Isolierschicht 296 ist etwa gleich der Höhe der in 4F dargestellten, teilweise fertiggestellten Kopfanordnung. Genauer gesagt liegt die Dicke der Isolierschicht 296 typischerweise in dem Bereich von etwa 20 μ bis etwa 40 μ. Es ist jedoch anzumerken, dass die Dicke der Isolierschicht 296 auch außerhalb dieses Bereichs je nach der speziellen Kopfanwendung variieren kann. Infolge der relativ geringen Sputtergeschwindigkeit von Tonerde sind dünnere Isolierschichten 296 leichter herzustellen. Es ist anzumerken, dass der Wafer, aus dem die Kopfanordnung 110 gebildet wird, noch nicht in separate Kopfanordnungen aufgeteilt ist, die Kopfanordnung 110 zur leichteren Veranschaulichung aber als separate Kopfanordnung in 3H gezeigt ist.
Die Isolierschicht 296 wird bis zu einem Pegel, welcher die seitlichen Polerweiterungen 300 und 305 freilegt, wie 3I und 4I zeigen, geläppt und/oder chemisch-mechanisch poliert oder planarisiert (CMP). Dieser Läppvorgang bewirkt, dass die Schicht 296 planarisiert wird. Die planarisierte geläppte Schicht, die so gebildet wird, wird nachstehend als Kokonschicht 296' bezeichnet. In einer Ausführungsform zeigt die Isolierschicht 296 die folgenden Eigenschaften. Die Schicht 296 ist elektrisch isolierend und optisch transparent. Die Schicht 296 ist mechanisch genügend robust, um dem Läppvorgang, einer maschinellen Bearbeitung oder einem Poliervorgang zu widerstehen, der zum Planarisieren der Schicht 296 erforderlich ist. Die Schicht 296 zeigt auch eine minimale Schichtbelastung, die typischerweise geringer ist als etwa 100 Megapascal. In einer Ausführungsform ist die Isolierschicht 296 optisch transparent, um eine Einsichtnahme der Ausrichtungsziele auf der Substratoberfläche von über der Kopfstruktur 110 aus zu gestatten. Ein Beispiel eines Materials, das sich mit akzeptablen Ergebnissen als Isolierschicht 296 erwiesen hat, ist gesputtertes Aluminiumoxid. Gesputterte oder bei niedriger Temperatur durch chemisches Aufdampfen aufgebrachte Siliziumoxide können ebenfalls als Isolierschicht 296 verwendet werden.
Infolge der bisher durchgeführten Behandlung bzw. Verarbeitung ist die teilweise fertiggestellte Kopfanordnung 110 der 3I und 4I in einen schützenden Kokon eingeschlossen, der die zweite Spulenschicht 212, die Durchgangsloch-Verbindungselemente 120A und 120B sowie die Durchgangslochkappen 130 elektrisch isoliert und vor der Umgebung schützt. Die im wesentlichen planare obere Oberfläche der Kokonschicht 296' wird als planare Oberfläche 296A bezeichnet. Das Vorsehen einer Kokonstruktur mit einer planarisierten Oberfläche 296A auf diese Weise verbessert die Planarität der Dünnschichtstrukturen, die anschließend auf der Kokonstruktur hergestellt werden.
Die obere Oberfläche des teilweise fertiggestellten Kopfs 110 der 4J wird dann mit einer Schicht aus Cr-Cu bedeckt, die strukturiert und geätzt wird, um die Saatschicht zu bilden. Genauer gesagt wird der Teil der Cr-Cu-Schicht unter dem isolierenden Sockel 310 weggeätzt, und die Teile der Cr-Cu-Schicht über den Seitenpolerweiterungen 300 und 305 werden geätzt, um strukturierte Saatschichten 315 zu bilden, wie in 4J gezeigt ist. Die Teile der Cr-Cu-Schicht über den Polerweiterungen werden entfernt, um eine Verschlechterung der magnetischen Bahnen durch nichtmagnetische Schichten zu verhindern. Der Einfachheit halber ist die Saatschicht 315 in den folgenden Schnittzeichnungen nicht dargestellt.
Um bei der anschließenden Ausbildung einer erhabenen Spaltstruktur zu helfen, wird ein isolierender Sockel 310 über dem zentralen Abschnitt der Kokonschicht 296' strukturiert, wie in 3J und 4J gezeigt ist. Der isolierende Sockel 310 wird aus dem gleichen, durch Elektronenstrahlen aushärtenden AZ4620-Photoresist, das zur Bildung der ersten Isolierschicht 280 verwendet wurde, einfach hergestellt.
Dann wird ein erstes erhabenes Joch 320 strukturiert und über der planaren Oberfläche 296A auf beiden lateralen Seiten des isolierenden Sockels 310 angeordnet, wie 3K und 4K zeigen. Genauer gesagt umfasst das erste erhabene Joch 320 den Jochabschnitt 320A auf einer lateralen Seite des isolierenden Sockels 310 und einen weiteren Jochabschnitt 320B auf der anderen lateralen Seite des isolierenden Sockels 310. Das erste erhabene Joch 320 wird aus magnetischem Material wie z.B. NiFe hergestellt. In dieser speziellen Ausführungsform weisen die Jochabschnitte 320A und 320B jeweils eine im wesentlichen rechteckige Geometrie auf.
Über dem isolierenden Sattel wird dann ein erhabenes Isolierelement 325 strukturiert, wie 3L und 4L zeigen. In dieser speziellen Ausführungsform weist das erhabene Isolierelement 325 im wesentlichen die gleiche Geometrie auf wie der isolierende Sockel 310. Das erhabene Isolierelement 325 deckt somit im wesentlichen den isolierenden Sockel 310 ab. Das erhabene Isolierelement 325 wird aus dem gleichen, mit Elektronenstrahlen ausgehärteten AZ4620-Photoresist, das zur Bildung der ersten Isolierschicht 280 verwendet wurde, einfach hergestellt.
Ein zweites erhabenes Joch 330 aus magnetischem Material wie z.B. NiFe wird über seitlichen Polerweiterungen 300 und 305 und Jochabschnitten 320A und 320B strukturiert und plattiert, wie in 3M und 4M gezeigt ist. Das zweite erhabene Joch 330 umfasst die Jochabschnitte 330A und 330B, die sich angrenzend an gegenüberliegende laterale Seiten des erhabenen isolierenden Elements 325 befinden.
Nun wird ein "Ablöse"-Prozess angewandt, um eine CrNiV-Saatschicht 335 über dem erhabenen Isolierelement 325 und einem angrenzenden Teil der Jochabschnitte 330A und 330B zu bilden. Der Grund zur Bildung der Saatschicht 335 an dieser Stelle liegt darin, ein anschließendes Plattieren von Polstrukturen zu ermöglichen. Um die Saatschicht 335 konkret durch den Ablöseprozess zu bilden, wird die obere Oberfläche der teilweise fertiggestellten Kopfstruktur 110 der 4M mit Photoresist bedeckt (nicht dargestellt). Das Photoresist wird strukturiert, um die gesamte obere Oberfläche der Struktur 110 außer dessen Abschnitt, an dem die Saatschicht 335 auszubilden ist, zu bedecken. (4N zeigt die gewünschte Stelle der Saatschicht 335). Eine Schicht aus CrNiV (nicht dargestellt) wird dann auf die freiliegende obere Oberfläche der teilweise fertiggestellten Kopfstruktur 110 gesputtert.
Das Photoresist, das auf der Kopfstruktur 110 strukturiert wurde, wird nun von der Kopfstruktur 110 "abgelöst". Um diese Ablösung zu bewerkstelligen, wird der teilweise fertiggestellte Kopf 110 beispielsweise in ein Ultraschallbad mit einem Photoresist-Lösemittel wie Aceton gegeben. Die gesputterte CrNiV-Schicht ist genügend dünn, so dass sie die Photoresistschicht nicht sehr gut an den lateralen Seiten von 330A und 330B abdeckt. Auf diese Weise gibt es genügend Angriffswege, durch die das Lösemittel durch die gesputterte CrNiV-Schicht an deren Rändern eindringen kann, um die Photoresistschicht aufzulösen. Wenn die Photoresistschicht auf diese Weise aufgelöst ist, schwimmen die Teile der gesputterten CrNiV-Schicht außer der verbleibenden gewünschten Saatschichtstelle 335 weg, wie in 3N und 4N gezeigt ist, wo kein Photoresist vorhanden war. Die Saatschicht 335 wird nun in den folgenden Schnittzeichnungen dargestellt.
Wie in 3N und 4N gezeigt ist, wird nun ein Rahmen 340 aus hartem schützendem Verschleißmaterial wie z.B. diamantartiger Kohlenstoff (DLC = diamond-like carbon) über den Jochabschnitten 330A und 330B außer deren Teil, auf dem sich die Saatschicht 335 befindet, ausgebildet. Eine Polkammer oder eine Vertiefung 345 wird so in dem DLC-Rahmen 340 ausgebildet. Um einen solchen DLC-Schutzrahmen 340 herzustellen, wird eine Siliziumschicht (in 4N nicht gezeigt) auf die obere Oberfläche des teilweise fertiggestellten Kopfs 110 der 4N vor der Bildung des DLC-Rahmens 340 aufgesputtert. Diese Siliziumschicht wirkt als Haftschicht für die anschließende Aufbringung einer DLC-Schicht.
Eine harte schützende Verschleißmaterialschicht wie z.B. diamantartiger Kohlenstoff (DLC) wird dann auf die gesamte obere Oberfläche der teilweise fertiggestellten Kopfstruktur 110 aufgebracht. In einer Ausführungsform wird die DLC-Schicht durch chemisches Aufdampfen (CVD = chemical vapor deposition) aufgebracht. Die Silizium-Haftschicht verstärkt die Haftung der DLC-Schicht auf den Schichten der Kopfstruktur 110 von unten. Diese Siliziumhaftschicht weist typischerweise eine Dicke im Bereich von etwa 400 Å bis etwa 1000 Å auf. Diese Siliziumhaftschicht hat eine nominale Dicke von etwa 600 Å in einer bevorzugten Ausführungsform.
Die DLC-Schicht wird dann strukturiert und einem reaktiven Zonenätzvorgang unterzogen, um einen DLC-Rahmen 340 mit einer Geometrie zu bilden, die eine im wesentlichen rechteckige Polkammer 345 über der Saatschicht 335 umfasst, wie 3N und 4N zeigen. Die Polstrukturen werden anschließend innerhalb der Polkammer ausgebildet, wie später erläutert wird. Der DLC-Rahmen 340 ist im wesentlichen rechteckig. Der Teil der Siliziumhaftschicht über der Saatschicht 335 wird mit einem reaktiven Ionenätzvorgang weggeätzt, wobei ein Gasgemisch von etwa 80% bis etwa 90% CF₄ – etwa 30% bis etwa 10% O₂ nach dem reaktiven Ionenätzen der DLC-Schicht, welche den DLC-Rahmen 340 bildet, verwendet wird.
Die Schutzschicht 340 weist eine Knoop-Härte auf, die größer ist als etwa 700 Knoop und vorzugsweise größer als 800 Knoop. Die Härte dieser Schutzschicht sollte im Bereich von mehr als etwa 700 Knoop bis etwa 1800 Knoop liegen. Es ist auch möglich, eine Schutzschicht mit einer Knoop-Härte größer als 1800 Knoop als Schutzschicht 340 zu verwenden. Ein Material, das zur Bildung der schützenden Verschleißschicht 400 geeignet ist, ist diamantartiger Kohlenstoff (DLC).
Es wird nun näher auf die Bildung der schützenden DLC-Verschleißschicht 340 eingegangen. Bevor die schützende DLC-Verschleißschicht 340 tatsächlich auf die Silizium-Haftschicht aufgebracht wird, wird die Haftschicht durch Sputtern gereinigt. Im Verlauf der Ausführung dieser Sputterreinigung werden etwa 200 Å der oberen Oberfläche der Siliziumhaftschicht entfernt. Genauer gesagt wird die Siliziumhaftschicht in einer SAMCO-Plasmamaschine, Modell Nr. PD-200D (durch Plasma verstärktes CVD-System für DLC-Aufbringung und Ätzung), nachstehend als "Plasmamaschine" bezeichnet, durch Sputtern gereinigt. Diese Sputterreinigung wird mit Argon in einem Plasma innerhalb des Plasmamaschinenbehälters bei einem Druck von 70 mTorr mit 180 Watt RF-Eingangsenergie bei einer Frequenz von 13,56 MHz durchgeführt. Die Strömungsrate von Argon beträgt etwa 100 sccm. Die teilweise fertiggestellte Kopfstruktur 110 befindet sich auf einer Kathode von 6 Inch Durchmesser (d.h. der angeregten Elektrode) der SAMCO-Plasmamaschine, Modell PD-200D für etwa 3 bis 4 Minuten.
Unmittelbar nachdem die Argon-Plasmareinigung (das Sputterätzen) abgeschlossen ist, wird die Eingangsenergie auf 110 bis 350 Watt bei derselben 6-Inch-Kathodenelektrode verändert. Die Argonquelle wird abgeschaltet und eine Quelle von DLC-Quellenmaterial aus flüssigem Kohlenwasserstoff angeschaltet. Beispielsweise ist ein DLC-Quellenmaterial, das verwendet werden kann, Teile Nr. S-12, erhältlich von SAMCO, Sunnyvale, CA. Der Druck innerhalb des Behälters beträgt etwa 10 bis etwa 25 mTorr bei einer Strömungsrate des Quellenmaterials von etwa 6 bis etwa 25 cm³/min. Obwohl die Temperatur während dieses Prozesses nicht speziell gesteuert wird, befindet sich der Wafer, auf dem der Kopf hergestellt wird, auf einer wassergekühlten Kathode, während er in der Plasmamaschine ist. Unter diesen Bedingungen wird eine DLC-Aufbringungsrate von etwa 1000 A/min erhalten, die beibehalten wird, bis die gewünschte DLC-Dicke erreicht ist, nämlich etwa 5 μ bis etwa 10 μ.
Auf diese Weise hergestelltes DLC ergibt eine DLC-Schicht 340 mit einer Knoop-Härte von etwa 800 bis etwa 1800. Es hat sich herausgestellt, dass DLC-Schicht-Knoop-Härten von mehr als etwa 700 bis zu etwa 1800 Knoop eine akzeptabel harte Verschleißschicht 400 für Verschleiß- und Schutzzwecke erzeugt. In einer Ausführungsform wird das Härteprofil der DLC-Schicht variiert. Bei einer solchen Ausführungsform mit variiertem Härteprofil wird beispielsweise die DLC-Schicht durch eine DLC-Aufbringung von 1 bis 2 μ zu 800 Knoop DLC gebildet, gefolgt von 3 bis 4 μ zu 1300 bis 1800 Knoop DLC, gefolgt von 3 bis 4 μ zu 800 Knoop DLC. Diese Dicken- und Härtezahlen sind angenähert. Eine DLC-Schicht 340 mit einem vertikal variierenden, sandwichartigen Härteprofil wird so gebildet. Die DLC-Schicht wird dann einem reaktiven Ionenätzen unterzogen, wie es bei der Bildung der in 4N dargestellten DLC-Verschleißschicht 340 beschrieben wurde. Dieser reaktive Ionenätzschritt wird zur Bildung der Polkammer oder der Vertiefung 345 als im wesentlichen rechteckige Kammer innerhalb des DLC-Rahmens 340 verwendet.
Dann wird ein erster oberer Pol 350 aus magnetischem Material wie z.B. NiFe innerhalb der Polkammer 345 strukturiert und plattiert, so dass er sich über dem Jochabschnitt 330A vom Rand der Polkammer 345 teilweise weg in die Polkammer 345 hinein erstreckt, wie in 3O und 4O gezeigt ist. Auf diese Weise macht der erste obere Pol 350 einen elektrischen und magnetischen Kontakt mit dem Jochabschnitt 330A. Ein Spaltbereich 355 aus hartem, dauerhaftem Schutzmaterial, wie z.B. diamantartigem Kohlenstoff (DLC), wird angrenzend an den ersten oberen Pol 350 ausgebildet, wie 3P und 4P zeigen. Der Spaltbereich 355 weist eine im wesentlichen rechteckige Geometrie auf, wie 3P zeigt. Ein zweiter oberer Pol 360 wird dann so strukturiert und plattiert, dass er den Rest der Polkammer 345 zwischen dem Spaltbereich 355 und dem Rand der Polkammer 345 auffüllt, wie 3Q und 4Q zeigen. Der zweite obere Pol 360 weist eine im wesentlichen rechteckige Geometrie auf.
Die obere Oberfläche der teilweise fertiggestellten Kopfstruktur 110 der 4Q wird geläppt oder maschinell bearbeitet, um die gewünschte Kontur für die Kopf-Medien-Schnittstelle zu bilden, wie sie im Querschnitt der 5 gezeigt ist. In dieser speziellen Ausführungsform wird die obere Oberfläche der Kopfstruktur 110 geläppt, um die Kopfanordnung mit einer abgerundeten Konturfläche 110A zu versehen. Ferner ist in dieser speziellen Ausführungsform die Spaltlänge L_G des Kopfs 100 etwa 0,4 Mikron. Eine obere Kopfanordnung 365 wird so durch die Schichten der Dünnschicht-Kopfstruktur 110 über dem Schutzkokon 296' gebildet, wie 5 zeigt. Die obere Kopfstruktur 365 umfasst den isolierenden Sockel 310, die Saatschicht 315 (CrCu), das erste erhabene Joch 320 (die Jochabschnitte 320A und 320B), das erhabene Isolierelement 325, das zweite erhabene Joch 330 (die Jochabschnitte 330A und 330B), die Saatschicht 335, den DLC-Rahmen 340, die Polkammer 345, den ersten oberen Pol 350, den Spaltbereich 355 und den zweiten oberen Pol 360. Die Planarität der einzelnen Schichten, welche die obere Kopfstruktur 365 bilden, wird durch die planare Kokonschicht 296' wesentlich verbessert.
In der konkreten Praxis werden Tausende von Köpfen 110 auf einer gemeinsamen Form oder einem Substrat hergestellt. Bei Abschluss des Herstellungsprozesses wird das Substrat in einzelne Köpfe, wie z.B. die in 5 gezeigten, aufgeteilt. In dieser speziellen Ausführungsform betragen die Dimensionen des Substrats des Kopfs 110 nach der Aufteilung etwa 0,7 mm auf etwa 1 mm. Die miniaturisierten rechteckigen Dimensionen des Kopfs 110 passen leicht in ein miniaturisiertes Fenster 430 an der Drehkopfanordnung 400 der 6A oder in den Schlitz 455 der Drehkopfanordnung 450 der 6B. Ein Einschnüren des Bandes, wenn das Medienband am Fenster oder dem Schlitz vorbeiläuft, wird damit erheblich reduziert.
6A zeigt eine drehbare Kopfanordnung 400, bei der der Kopf 110 angewandt werden kann. Die drehbare Kopfanordnung 400 umfasst eine zylindrische Drehtrommel 415 und eine feststehende zylindrische Trommel 420. Die Drehtrommel 415 dreht sich in der durch eine im Teil 432 angegebenen Richtung. Das Bandmedium läuft entlang der Ausnehmung 435, die als Bandführung dient. Die Ausnehmung 435 befindet sich unter einem Winkel von etwa 5 bis etwa 30° in bezug auf das Ende der zylindrischen Drehtrommel 415, welche der festen Trommel 420 zugewandt ist. Die Drehtrommel 415 umfasst ein im wesentlichen rechteckiges Fenster 430, in dem der Kopf 110 fest angebracht ist, so dass er sich mit der Drehtrommel dreht. In dieser speziellen Ausführungsform sind die Dimensionen des Fensters 430 etwa 1 mm oder weniger zu 3 mm oder weniger. Ein Motor 440 ist and er Drehtrommel 415 innerhalb der Anordnung 400 angebracht, um die Trommel 415 mit 1500 U/min anzutreiben, wenn das Bandmedium entlang der Bandführung oder der Ausnehmung 435 vorbeiläuft. Eine geeignete elektrische Verbindung (nicht dargestellt) ist zum Kopf 110 hergestellt, um ein Lesen von dem und Schreiben auf das magnetische Bandmedium zu ermöglichen.
6B zeigt eine weitere Drehtrommelanordnung 450, bei der der Kopf 110 angewandt wird. Die Drehtrommelanordnung 450 ist im wesentlichen ähnlich der drehbaren Trommelanordnung 400, außer dass der Kopf 110 in einem Umfangsschlitz 455 zwischen der Drehtrommel 415 und der feststehenden Trommel 420 angebracht ist, statt dass der Kopf 110 sich im Fenster 430 befindet. Die vertikale Dimension des Schlitzes 455 beträgt etwa 1 mm oder weniger bei dieser speziellen Ausführungsform.
Bei dem in den 3A bis 3Q und 4A bis 4Q sowie 5 dargestellten spiralförmigen Magnetspulenaufbau sind auch alternative Ausführungsformen unter Verwendung anderer Arten von Spulenaufbauten möglich. Wenn beispielweise die Miniaturisierung ein geringeres Problem ist, kann in dem unteren Abschnitt des Dünnschichtkopfs statt einer spiralförmigen Spule eine spiralförmige Spule vom Pancake-Typ angewandt werden. Bei einer solchen Ausführungsform ist die spiralförmige Pancake-Spulenstruktur mit einer schützenden Kokonstruktur bedeckt, die im wesentlichen so ist wie die bereits mit Bezug auf die Kokonstruktur beschriebene, welche die spiralförmige Spulenstruktur der Dünnschichtkopfanordnung 110 bedeckt. Diese spiralförmige Pancake-Spulenausführungsform ist jedoch nicht so leicht zu miniaturisieren wie die spiralförmige Spulenausführungsform, hat aber nach wie vor die Vorteile einer schützenden Kokonstruktur, die auch als Zwischen-Planarisierungsstruktur für die oberen Schichten der Dünnschichtkopfanordnung dient.
Ein Beispiel einer solchen Dünnschichtkopfanordnung umfasst eine spiralförmige Pancake-Spule mit einer schützenden planarisierenden Kokonstruktur und ist in 7 als Dünnschichtkopfanordnung 500 dargestellt. Die Dünnschichtkopfanordnung 500 umfasst einen Hauptkern und einen Spulenabschnitt 505, der mehrere Elemente gemeinsam mit dem Hauptkern und dem Spulenabschnitt hat, der in unserer Patentanmeldung mit dem Titel "Thin film Magnetic Head Including Layered Magnetic Side Poles", Malhotra et al., Serien-Nr. 08/297 186, eingereicht am 8/26/94, deren Offenbarung hier durch Bezugnahme einbezogen ist. Zur leichteren Bezugnahme in der folgenden kurzen Beschreibung des Hauptkerns und des Spulenabschnitts 505 werden die gleichen Bezugsziffern, die bei Malhotra et al. verwendet werden, hier benutzt, außer dass die Strichelung nach jeder Bezugsziffer angewandt wird. Die Unterschiede zwischen der zitierten Malhotra et al.-Patentanmeldung und der vorliegenden Dünnschichtkopfanordnung 500 werden nachstehend erläutert.
Der Dünnschichtkopf 500 umfasst ein Tonerdesubstrat 105', in dem Durchgangslöcher zur Aufnahme von Durchgangs-Verbindungselementen 112A', 112B' und 112C' ausgebildet sind, oder in dem ein repräsentatives Durchgangsloch-Verbindungselement 112B' dargestellt ist. Die Durchgangsloch-Verbindungselemente sind durch Durchgangslochkappen wie z.B. die Durchgangslochkappe 120' bedeckt, welche die Durchgangsloch-Verbindungselemente vor Ätzmitteln schützt, die in anschließenden Ätzschritten verwendet werden. Das Durchgangsloch-Verbindungselement 112B koppelt in dieser speziellen Ausführungsform den Magnetkern des Kopfs mit Erde. Die restlichen Durchgangsloch-Verbindungselemente (nicht dargestellt) koppeln die jeweiligen Enden der unteren Spulenschicht 190' und der oberen Spulenschicht 235'. Diese Anordnung erleichtert eine Verbindung des Kopfs 500 mit einer externen elektrischen Schaltung.
Ein magnetisches Joch 145' ist Schicht um Schicht auf einer Saatschicht 130' leitenden Materials aufgebaut, die an der oberen Oberfläche des Substrats 105' angeordnet ist. Ein magnetisches Material, das als Material für das magnetische Joch 145 verwendet werden kann, ist Nickel-Eisen (NiFe). Die untere magnetische Schicht 150' ist in einer Öffnung in einer Isolierschicht 135', die über der Saatschicht 130' gelegen ist, plattiert. Ein erster magnetischer Seitenpol 265' ist Schicht um Schicht an einem Ende der unteren magnetischen Schicht 150' aufgebaut, während der zweite magnetische Seitenpol 270 Schicht um Schicht am anderen Ende der unteren magnetischen Schicht 150' aufgebaut ist, wie in 7 gezeigt ist. Genauer gesagt ist jede der magnetischen Schichten oder Elemente 175', 220' und 255', die zusammen den ersten Seitenpol 265 bilden, in offenen Bereichen in jeweiligen Isolierschichten 160', 200' und der Kokonschicht 510 aufgebaut. Desgleichen ist jede der magnetischen Schichten oder Elemente 180', 225' und 260', die zusammen den zweiten Pol 270' bilden, in offenen Bereichen in jeweiligen Isolierschichten 160', 200' und der Kokonschicht 510 aufgebaut. Somit ist ein magnetisches Joch 145' durch die untere magnetische Schicht 150', die magnetischen Schichten 175', 220', 255 sowie die magnetischen Schichten 180', 225', 260 gebildet, die alle mittels einer gemeinsamen Saatschicht 130 als Elektrode plattiert sind. Die Kokonschicht 510 ist eine Schicht aus elektrisch isolierendem Material, die im wesentlichen die gleichen Eigenschaften aufweist wie die Isolierschicht 296, die früher erläutert wurde. Aluminiumoxid ist ein Beispiel eines Materials, das als Kokonschicht 510 verwendet werden kann.
Eine Ausführungsform des Kopfs 100 umfasst einen Erdungsstreifen 295', welcher das Durchgangsloch-Verbindungselement 112B' mit dem magnetischen Joch 145' über die elektrisch leitende Bahn durch die Saatschicht 130' koppelt. Der Erdungsstreifen 295' und das Verbindungselement 112B' werden weggelassen, falls eine Erdung des Kopfs 500 für eine spezielle Anwendung nicht erwünscht ist.
Die Kokonschicht 510 bedeckt die Komponenten der Dünnschichtkopfanordnung 500 unter dieser, weist aber Öffnungen 515 und 520 auf, an denen jeweils die oberen Enden des ersten Seitenpols 265' und des zweiten Seitenpols 270' positioniert sind. Eine obere Kopfanordnung 365, die im wesentlichen ähnlich der oberen Kopfanordnung 365 von 5 ist, befindet sich über dem Hauptkern und dem Spulenabschnitt 510, wie 7 zeigt. Es ist anzumerken, dass diese obere Kopfanordnung 365 einen isolierenden Sockel 310, eine Saatschicht 315 (CrCu), ein erstes erhabenes Joch 320 (die Jochabschnitte 320A und 320B), ein erhabenes Isolierelement 325, ein zweites erhabenes Joch 330 (die Jochabschnitte 330A und 330B), die Saatschicht 335, den DLC-Rahmen 340, die Polkammer 345, den ersten oberen Pol 350, den Spaltbereich 355 und den zweiten oberen Pol 360 umfasst. Die Planarität der einzelnen Schichten, welche die obere Kopfstruktur 365 bilden, wird durch die planare Kokonschicht 510 wesentlich verbessert.
7 zeigt speziell die Saatschicht 315' unter den Jochabschnitten 320A, 320B, 330A und 330B. In dieser speziellen Ausführungsform ist die Saatschicht 315' außerhalb der oberen Kopfanordnung 365 weggeätzt, wie gezeigt ist. In der konkreten Praxis wird zur Fertigstellung der Kopfstruktur die Silizium-Haftschicht (nicht dargestellt) unter der DLC-Schicht, die den DLC-Rahmen 340 bildet, durch reaktives Ionenätzen aus Bereichen des Kopfs außerhalb des DLC-Rahmens 340 weggeätzt.
Die 8a bis 8I sind Drauf sichten auf einen Schichtkopf während der mehreren Stufen eines modifizierten Herstellungsverfahrens, und die 9A bis 9I sind jeweils Schnitte von 8A bis 8I.
Bei diesem modifizierten Herstellungsverfahren wird die in den 3F und 4F dargestellte Struktur gemäß den Prozessschritten erzeugt, die identisch mit den bereits mit Bezug auf 3A bis 3F und 4A bis 4F beschriebenen Schritten sind. Die in den 8A bis 8I und 9A bis 9I gezeigten Strukturen entsprechen den in den 3I bis 3Q und 4I bis 4Q gezeigten Strukturen, und diese Strukturen werden nach den mit Bezug auf die 3A bis 3F und 4A bis 4F beschriebenen Prozessschritten erhalten. Gleiche Elemente oder Teile werden durch gleiche Bezugsziffern in den gesamten 3I bis 3Q, 4I bis 4Q, 8A bis 8I und 9A bis 9I bezeichnet.
Gemäß den 8A und 9A ist eine dritte Isolierschicht 296 auf einer teilweise fertiggestellten Dünnschicht-Kopfstruktur 110 aufgebracht und strukturiert, um die zweiten Spulenschichtlinien 220 und den zweiten Isolierschichtabschnitt 290A zu bedecken, wie gezeigt ist. Die dritte Isolierschicht 296 ist aus einem geeigneten Isoliermaterial gebildet und ist in dieser veranschaulichenden Ausführungsform aus dem gleichen mit Elektronenstrahlen ausgehärteten AZ4620-Photoresist aufgebaut, um die erste Isolierschicht 280 und die zweite Isolierschicht 290 zu bilden.
Seitliche Polerweiterungen 300 und 305 werden dann strukturiert und auf die seitlichen Polbasen 291 bzw. 292 an den Enden des Magnetkerns 256 strukturiert und plattiert. Die seitliche Polbasis 291 und die seitliche Polerweiterung 300 wirken zusammen, um einen ersten seitlichen Pol zu bilden. Auf ähnliche Weise wirken die seitliche Polbasis 292 und die seitliche Polerweiterung 305 zusammen, um einen zweiten seitlichen Pol zu bilden. Die seitlichen Polerweiterungen 300 und 305 werden aus einem magnetischen Material wie z.B. NiFe hergestellt. Um bei der anschließenden Formung einer erhabenen Spaltstruktur zu helfen, wird ein isolierender Sockel 310 auf dem mittleren Abschnitt der dritten Isolierschicht 296 strukturiert, wie in den 8B und 9B gezeigt ist. Der isolierende Sockel 310 wird einfach aus dem mit Elektronenstrahlen ausgehärteten AZ4620-Photoresist hergestellt, das zur Bildung der ersten Isolierschicht 280 verwendet wurde.
Die obere Oberfläche des teilweise fertiggestellten Kopfs 110 von 9B wird dann mit einer Schicht aus Cr-Cu bedeckt, die strukturiert und plattiert wird, um die Saatschicht 315 zu bilden. Genauer gesagt wird der Teil der Cr-Cu-Schicht über dem isolierenden Sockel 310 weggeätzt und die Abschnitte der Cr-Cu-Schicht über den seitlichen Polerweiterungen 300 und 305 werden geätzt, um eine strukturierte Saatschicht 315 zu bilden, wie in 9b gezeigt ist. Die Teile der Cr-Cu-Schicht über den Polerweiterungen werden entfernt, um eine Verschlechterung der magnetischen Bahn durch nicht-magnetische Schichten zu verhindern. Der Einfachheit halber ist die Saatschicht 315 in den nachfolgenden Zeichnungen nicht gezeigt.
Danach wird der Schichtkopf gemäß dem modifizierten Herstellungsverfahren sukzessive nach den in den 8C, 9C bis 8I, 9I gezeigten Prozessschritten hergestellt. Die Beschreibung dieser Prozessschritte fällt weg, da die Prozessschritte und die Strukturen, die dadurch erhalten werden, im wesentlichen identisch mit den Prozessschritten und den erhaltenen Strukturen sind, die bereits mit Bezug auf die 3K, 4K bis 3Q, 4Q beschrieben wurden.
In der konkreten Praxis werden Tausende von Köpfen 110 auf einem gemeinsamen Formträger oder Substrat hergestellt. Bei Abschluss des Herstellungsprozesses wird das Substrat in einzelne Köpfe aufgeteilt, wie in 10 gezeigt ist. In dieser Ausführungsform betragen die Dimensionen des Substrats des Kopfs 110 nach dem Aufteilen etwa 0,7 mm zu etwa 1 mm, ähnlich der mit Bezug auf die 3A bis 3Q und 4A bis 4Q beschriebenen Struktur.
Vorstehend wurde eine Kopfstruktur beschrieben, die eine Geometrie und Konfiguration zeigt, welche für eine Miniaturisierung geeignet ist, um in Schlitze und Fenster reduzierter Größe in einer Drehkopfanordnung zu passen. Die spiralförmige Spulenausführung der Kopfstruktur zeigt vorteilhafterweise einen Spulenwiderstand, der wesentlich geringer pro Spulenwicklung ist als bei Kopfanordnungen, die planare spiralförmige Spulenstrukturen einsetzen. Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung schützt die schützende Kokonstruktur vorteilhafterweise die Spulenstruktur und den Kern vor unerwünschten Umwelteinflüssen, während sie gleichzeitig die Planarität der über dem Kokon hergestellten Strukturen fördert.
Es sind zwar nur bestimmte bevorzugte Merkmale der Erfindung anhand der Veranschaulichung gezeigt worden, es sind jedoch viele Modifikationen und Änderungen ersichtlich, ohne vom Schutzumfang der Erfindung, wie er durch die beigefügten Ansprüche beschrieben ist, abzuweichen.

Claims

Dünnschichtkopf mit: einem Substrat (100) aus elektrisch isolierendem Material, einer Dünnschicht-Spulenstruktur (200, 220, 212), die sich auf dem Substrat befindet, einem Kern aus magnetischem Dünnschichtmaterial (256), der sich durch die Dünnschicht-Spulenstruktur erstreckt, so dass die Dünnschicht-Spulenstruktur den Kern magnetisch erregen kann, wobei der Kern erste und zweite seitliche Polelemente mit jeweiligen ersten und zweiten seitlichen Polenden aufweist, und einer erhabenen magnetischen Dünnschicht-Spaltstruktur (320, 325, 330, 350, 360), die sich auf der Spulenstruktur befindet, wobei die Spaltstruktur ein erstes oberes Polelement (350) und ein zweites oberes Polelement (360) aufweist, die jeweils mit den ersten und zweiten seitlichen Polenden magnetisch gekoppelt sind, wobei ein Spaltbereich (355) zwischen dem ersten oberen Polelement und dem zweiten oberen Polelement ausgebildet ist, wobei der Dünnschichtkopf ferner eine schützende Hülle (296') aus elektrisch isolierendem Material umfasst, die sich direkt über der Dünnschichtspule und dem Kern befindet und diese mit Ausnahme der ersten und zweiten seitlichen Polenden bedeckt, wobei die schützende Hülle eine obere planare Oberfläche aufweist, welche die ersten und zweiten seitlichen Polenden freiliegen lässt, wobei sich die magnetische Dünnschicht-Spaltstruktur (320, 325, 330, 350, 360) auf der oberen planaren Oberfläche der Schutzhülle befindet und wobei die Dünnschicht-Spulenstruktur (200, 220, 212) eine spiral- bzw. schraubenförmige Spule aufweist.
Dünnschichtkopf nach Anspruch 1, wobei die Schutzhülle (296') aus Aluminiumoxid gebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtkopfs, mit den folgenden Schritten: Ausbilden einer spiral- bzw. schraubenförmigen Dünnschicht-Spulenstruktur (200, 220, 212) auf einem Substrat, Ausbilden eines Dünnschichtkerns (256) über dem Substrat, der sich durch die Dünnschicht-Spulenstruktur derart erstreckt, dass die Dünnschicht-Spulenstruktur den Dünnschichtkern erregen kann, wobei der Dünnschichtkern erste und zweite seitliche Poleelemente jeweils mit ersten und zweiten seitlichen Polenden aufweist, Ausbilden einer Umhüllungsschicht (296) direkt auf der Dünnschichtspule und dem Dünnschichtkern, Planarisieren der Umhüllungsschicht (296'), um eine planarisierte obere Oberfläche zu bilden, welche die ersten und seitlichen Polenden frei liegen lässt, und Ausbilden einer erhabenen Dünnschicht-Spaltstruktur (320, 325, 330, 350, 360) auf der planarisierten oberen Oberfläche der Umhüllungsschicht, wobei die Spaltstruktur ein erstes oberes Polelement und ein zweites oberes Polelement umfasst, die jeweils mit den ersten und zweiten seitlichen Polenden magnetisch gekoppelt sind, wobei ein Spaltbereich zwischen dem ersten oberen Polelement und dem zweiten oberen Polelement ausgebildet ist.
Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtkopfs nach Anspruch 3, wobei der Planarisierungsschritt umfasst: Läppen der Umhüllungsschicht (296) bis auf ein Niveau, das ausreicht, um die ersten und zweiten seitlichen Polenden freizulegen.
Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtkopfs nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Umhüllungsschicht (296) aus Aluminiumoxid besteht.
Verfahren zur Herstellung eines Dünnschichtkopfs nach Anspruch 3 oder 4, wobei die Umhüllungsschicht (296) aus Siliziumoxid besteht.