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JPH07182632A - 読出し磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents

読出し磁気ヘッド及びその製造方法

Info

Publication number
JPH07182632A
JPH07182632A JP6295678A JP29567894A JPH07182632A JP H07182632 A JPH07182632 A JP H07182632A JP 6295678 A JP6295678 A JP 6295678A JP 29567894 A JP29567894 A JP 29567894A JP H07182632 A JPH07182632 A JP H07182632A
Authority
JP
Japan
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magnetic
head
magnetoresistive element
conductor
head gap
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP6295678A
Other languages
English (en)
Inventor
Jean-Pierre Lazzari
ラザリ ジャン−ピエール
Jean Mouchot
ムーショ ジャン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Silmag SA
Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Original Assignee
Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Silmag SA
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Commissariat a lEnergie Atomique CEA, Silmag SA filed Critical Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Publication of JPH07182632A publication Critical patent/JPH07182632A/ja
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 多層磁気抵抗素子及び磁界集中機構を有する
読出し磁気ヘッド並びにその製造方法を提供する。 【構成】 ヘッドのギャップ（１００）を規定するポー
ル部（９０1 、９０2 ）の後ろに位置する磁界集中機構
（３０1 、３０2 ）のヘッドギャップ（３２）にまたが
って配置された多層磁気抵抗素子（５０）を備えてい
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多層磁気抵抗素子と磁
界集中機構とを有する読出し磁気ヘッド及びその製造方
法に関する。このヘッドは、磁気情報記録の分野で用い
られる。
【０００２】
【従来の技術】磁気抵抗素子を備えた読出し磁気ヘッド
は公知である。これらの幾つかのヘッドにおいて、磁気
抵抗素子はヘッドギャップの下側に配置されている。こ
のような構成は、例えば仏国特許公報ＦＲ−Ａ−２，６
４５，３１４及びＦＲ−Ａ−２，６５７，１８９に記載
されている。その他においては、例えばヨーロッパ特許
公報ＥＰ−Ａ−４７２，１８７及びＥＰ−Ａ−４７５，
３９７に記載されているように、磁気抵抗素子は、磁気
回路の後部に配置されており、この磁気回路を閉じるた
めに用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】磁気回路を閉じる磁気
抵抗素子をヘッドの後部に用いたこの種のヘッドは、モ
ノリシック磁性材料で動作する。これらは、鉄及びニッ
ケルに基づくコンパウンド、又は鉄、ニッケル及びコバ
ルトに基づくコンパウンドから主としてなる。しかしな
がら、この種の材料と共に磁気抵抗素子が縦方向位置で
使用された場合は、その感度が低くなってしまう。これ
は、読出し磁界が素子内を流れる検出電流に平行となる
ためである。この感度は、素子が横方向で動作するよう
に構成することによって改善される。即ち、読出し磁界
が素子の幅方向に横断するようにこの素子を９０°だけ
回転させ、しかも電流が今まで通りその素子の長さ方向
に印加されるように構成することによって改善される。
しかしながら、この構成は、構造上の問題点をもたら
す。
【０００４】従って本発明は、このような問題点を解決
することを目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この目的のために、本発
明では、磁気抵抗素子を形成するのに、モノリシック材
料の代わりに多層を用いることをまず推奨する。それ
は、非磁性金属層によって分離された磁性層の積層体に
よって構成される材料の問題である。
【０００６】コバルト、鉄、銅、クロム、ニッケル、鉄
−ニッケル合金、銀、金、モリブデン、ルテニウム、及
びマンガンを使用する多層磁気構造については、Ｈ．Ｙ
ＡＭＡＭＯＴＯ及びＴ．ＳＨＩＮＪＯ、「多層の磁気抵
抗」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓｌａｔｉｏｎ Ｊｏｕｒｎ
ａｌ ｉｎ Ｊａｐａｎ、Ｖｏｌ．７、ｎｏ．９、ｐ
ｐ．６７４〜６８４、１９９２年９月なる文献中に記載
されている。
【０００７】多層材料は、著しい磁気抵抗効果、低い飽
和磁界、低い飽和保持力及び良好なアニール特性のごと
き興味深い特性を有している。現在までに得られている
最良の構造は、銅層によって分離されたＦｅＮｉ層であ
る。これについては、Ｓ．Ｓ．Ｐ．ＰＡＲＫＩＮ、
「［Ｎｉ81Ｆｅ19／Ｃｕ」N Ｎ層における巨大磁気抵抗
及び非強磁性結合の発振」、Ａｐｐｌ． Ｐｈｙｓ．
Ｌｅｔｔ．、Ｖｏｌ．６０、ｎｏ．４、ｐｐ．５１２〜
５１４、１９９２年１月なる文献中、及びＲ．ＮＡＫＡ
ＴＡＮＩ他、「イオンビームスパッタリングによって形
成されたＮｉ−Ｆｅ／Ｃｕ多層における巨大磁気抵
抗」、ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｍ
ａｎｅｔｉｃｓ、Ｖｏｌ．２８、ｎｏ．５、ｐｐ．２６
６８〜２６７０、１９９２年９月なる文献中に記載され
ている。
【０００８】Ｂ．ＲＯＤＭＡＣＱ他、「Ｎｉ−Ｆｅ／Ａ
ｇ多層における磁気抵抗特性及び熱安定性」、Ｊｏｕｒ
ｎａｌ ｏｆ Ｍａｎｅｔｉｓｍ ａｎｄ Ｍａｇｎｅ
ｔｉｃ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ、１１８、１９９３、ｐ
ｐ．Ｌ１１〜Ｌ１６なる文献中に記載されているよう
に、銀被膜によって分離されたＦｅＮｉ薄膜から形成さ
れる構造によっても良好な結果が得られる。
【０００９】これら新しい材料は高い磁気抵抗特性、即
ち１０〜２０％の相対磁気変化比と４０ｋＡ／ｍより下
の低い飽和磁界とを有している。
【００１０】多層型の材料を用いることにより、磁界が
縦方向に印加される場合に磁束又はその流れに対して高
い感度が得られる。磁気抵抗係数が一定の場合、飽和磁
界が小さい時に感度が最大となる。飽和磁界は、異なる
磁性層の各々を同一方向及び同一回転で磁化すべく、磁
界を印加する必要がある場合にその磁界に対応してい
る。
【００１１】多層バーの長さ方向に平行な磁界内におい
て、前記磁界は単体層の結合磁界に等しい。横方向の磁
界内において、反磁界の出現は、飽和磁界を増大させ、
これは感度を低減させる。
【００１２】換言すれば、感度の点からは、磁気抵抗素
子を縦方向に、即ち読出しすべき磁界に平行なその最大
寸法について縦方向に、配置することが好ましい。
【００１３】縦方向配置の多層材料を用いることに関す
る本発明のこの第１の特徴点の他に、そのギャップにま
たがって磁気抵抗素子が存在する第２のヘッドギャップ
を規定する２つの磁性層から形成される磁界集中機構を
用いることである第２の特徴点を本発明は有している。
これにより、磁気抵抗素子に読出し磁界の集中が生じ、
これは検出信号を増大させる。
【００１４】より特定的には、本発明は、第１のヘッド
ギャップによって分離された２つのポール部と縦方向の
磁気抵抗素子とを有する磁気回路を備えた読出し磁気ヘ
ッドに関する。このヘッドは、ポール部に接触しており
かつ第１のヘッドギャップの下方に位置している第２の
ヘッドギャップによって互いに離隔されている２つの磁
性層を備えている。該磁性層は磁界集中機構を構成すべ
く第２のヘッドギャップに近づくにつれて小さくなる幅
を有している。縦方向の磁気抵抗素子は第２のヘッドギ
ャップをまたがって配置されていると共に非磁性金属層
によって分離された磁性層の積層で構成される多層材料
から形成されている。
【００１５】好ましい実施例において、磁気抵抗素子
は、第２のヘッドギャップをまたがって並列に配置され
た数個の平行な縦方向部分と、横方向部分とから形成さ
れている。縦方向部分は、横方向部分によってそれらの
端において接続され、電気的に直列接続されている。
【００１６】読出しヘッドは、磁気抵抗素子を縦方向に
バイアス可能な電気導体をさらに備えることが可能であ
る。
【００１７】本発明による読出しヘッドは、書込み動作
を可能とする手段によって容易に完成することができ
る。この手段は、下部ポール部と導体コイルとからな
る。
【００１８】本発明はさらに、上述したヘッドを製造す
る方法にも関するものである。
【００１９】
【実施例】本発明による読出しヘッドの特徴点は、その
製造方法の連続する工程を通して明らかとなるであろ
う。
【００２０】読出しヘッドのみを得ようとするのであれ
ば、例えばシリコンウエハによって構成される基板がま
ず用いられる。書込みモードにおいても動作可能な読出
しヘッドを得ようとするのであれば、図１に示したよう
なサブアセンブリがまず用いられる。
【００２１】このサブアセンブリは、当業者に公知の技
術で得られるものであり、例えば仏国特許公報ＦＲ−Ａ
−２，６４５，３１４（又は対応する米国特許公報ＵＳ
−Ａ−５，２０８，７１６）に記載されており、従って
この明細書では詳しくは述べない。例えばシリコン半導
体基板１０上に凹部１２が形成され、その中に下部磁性
層１４及び２つの磁性柱（１６1 、１６2 ）がデポジッ
トされていることを指摘することのみが必要とされるも
のである。
【００２２】次いで、導体コイル１８が磁性柱１６1 、
１６2 に捲回される。このコイルは、銅で形成可能であ
る。図１には数ターンのみが示されているが、実際に
は、例えば８ターン２回に分布して同一平面内に１６タ
ーン捲回できることは明らかである。このコイルは、絶
縁層２０内に埋め込まれる。
【００２３】次いで、読出し部を作成するのに必要な処
理工程が、基板として扱われる図１のサブアセンブリか
ら開始される。まず、磁性層のデポジションが行われ、
次いでこの磁性層は、ヘッドギャップ３２（図２及び図
３）によって互いに離隔された２つの部分からなる層３
０1 、３０2 を作成すべくエッチングされる。これらの
層の幅は、ヘッドギャップ３２に近づくにつれて減少す
る。
【００２４】図３には、台形の層３０1 、３０2 が示さ
れている。しかしながら、これらの層は、磁束の集中機
能を満足するのであれば他のいかなる形状であってもよ
い。この集中機構の形成に使用される材料は、鉄−ニッ
ケルであり得る。次いでアセンブリ上に、まず、例えば
０．１〜０．５μｍの厚さのシリカ絶縁層３４（図４）
がデポジットされる。
【００２５】次に、好ましくはチタン、タングステン、
又はモリブデンのような耐熱材料である導体層がデポジ
ットされる。この層の厚さは、０．０５〜０．５μｍの
間であり得る。次に、外部素子２１、２３、２５、２７
と、内部素子４１、４３、４５、４７と、これら内部素
子を外部素子に連結する導体ストリップ３１、３３、３
５、３７と（図５）を形成すべく、この金属層にフォト
リソグラフィがなされる。
【００２６】次いで、磁気抵抗素子が形成される。この
ために、多層の磁気抵抗材料層がデポジットされ、磁気
抵抗素子５０（図６）を形成すべくエッチングがなされ
る。この多層の磁気抵抗材料は、例えばＡｇ／ＦｅＮｉ
であり得る。
【００２７】図７に示した実施例において、磁気抵抗素
子５０は、ヘッドギャップ３２にまたがって並列に配置
された平行な縦方向部分（縦方向アーム）ａ、ｂ、ｃ、
ｄ、ｅと、縦方向アームの端部を連結する横方向部分
（横方向アーム）Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄとを有している。この
磁気抵抗素子は、素子４１及び４７に接続されている。
【００２８】縦方向アームは、ヘッドギャップ３２の各
側部から突出し集中機構の２つの部分に約２μｍだけ重
なっている。例えば、ヘッドギャップ３２が４μｍの長
さであるとすると、縦方向ストリップの長さは約８μｍ
となる。
【００２９】次いで、アセンブリ上に、例えばシリカに
よるさらなる絶縁層５２（図８）がデポジットされる。
フォトリソグラフィによって、バイアス（分極、極性
化、ｐｏｌａｒｉｚａｔｉｏｎ）導体を接続するために
用いられるであろう素子４３、４５を電気的に遊離すべ
く２つの開口６３、６４が形成される。この工程におい
て、開口５４、５５、５６、５７（図９）を介して磁気
抵抗素子の端部Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤを遊離することが可能
である。
【００３０】次に、例えば前のものと同じ種類であり比
較的制限された厚さ、例えば０．５μｍの他の金属層の
デポジションが行われ、さらに、例えば銅の導体層のデ
ポジションが行われる。フォトリソグラフィによって、
遊離されている２つの素子７３、７５が開口６３、６５
内に残され、バイアス導体として働くリボン８０が上述
の２つの素子間に形成される。同時に、素子８１、８
２、８３、８４が磁気抵抗素子の端部に形成された開口
５４、５５、５６、５７内に残される。これら素子は、
磁気抵抗素子の横方向アームＡ、Ｂ、Ｃ、Ｄを短絡す
る。これにより、縦方向アームａ、ｂ、ｃ、ｄ及びｅの
みがアクティブとなる。
【００３１】ヘッドギャップ１００によって分離された
２つのポール部９０1 、９０2 を形成する（これらは全
て絶縁層１０２内に埋め込まれる）ことによってヘッド
の製造が完了する（図１１）。
【００３２】磁気抵抗素子の接続素子及びバイアス導体
は、絶縁層１０２を通って相互に導通されるような不都
合を避けるために、素子２１、２３、２５、２７の周辺
に配置されている。
【００３３】以上述べた実施例においては、磁気抵抗素
子５０は、第２のヘッドギャップ３２の上方に設けられ
ている。この素子５０が、第２のヘッドギャップ３２の
下方に設けられることも、本発明の範囲を逸脱するもの
でないことは明らかである。同様に、バイアス導体８０
は、磁気抵抗素子の上に位置する代わりにその下に位置
していてもよい。
【図面の簡単な説明】
【図１】書込み手段に関連するサブアセンブリを示す断
面図である。
【図２】磁界集中機構の構成を示す断面図である。
【図３】磁界集中機構を示す平面図である。
【図４】絶縁層をデポジットする中間工程を示す断面図
である。
【図５】接続素子の平面図である。
【図６】磁気抵抗素子を示す断面図である。
【図７】磁気抵抗素子を示す平面図である。
【図８】新たな絶縁層をデポジットする中間工程を示す
断面図である。
【図９】絶縁層内の開口の形成を示す図である。
【図１０】導体素子及び電極導体素子を示す図である。
【図１１】最終的に得られる読み書きヘッドの断面図で
ある。
【符号の説明】
１０ 基板 １２ 凹部 １４ 下部磁性層 １６1 、１６2 磁性柱 １８ 導体コイル ２０、３４、１０２ 絶縁層 ２１、２３、２５、２７ 外部素子 ３０1 、３０2 層 ３１、３３、３５、３７ 導体ストリップ ３２、１００ ヘッドギャップ ４１、４３、４５、４７ 内部素子 ５０ 磁気抵抗素子 ５４、５５、５６、５７、６３、６４ 開口 ８０ リボン ７３、７５、８１、８２、８３、８４ 素子 ９０1 、９０2 ポール部 ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ 縦方向部分（縦方向アーム） Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ 横方向部分（横方向アーム）
フロントページの続き (72)発明者 ジャン−ピエール ラザリ フランス国， 38700 コレン， シュマ ン ドゥ マラノ， 45番地 (72)発明者 ジャン ムーショ フランス国， 38000 グルノーブル， リュ サン ローラン， 42番地

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１のヘッドギャップ（１００）によっ
    て分離された２つのポール部（９０1 、９０2 ）と縦方
    向の磁気抵抗素子（５０）とを有する磁気回路を備えた
    読出し磁気ヘッドであって、該ヘッドは前記ポール部
    （９０1 、９０2 ）に接触しておりかつ前記第１のヘッ
    ドギャップ（１００）の下方に位置している第２のヘッ
    ドギャップ（３２）によって互いに離隔されている２つ
    の磁性層（３０1 、３０2 ）を備えており、該磁性層
    （３０1 、３０2 ）は磁界集中機構を構成すべく前記第
    ２のヘッドギャップ（３２）に近づくにつれて小さくな
    る幅を有しており、前記縦方向の磁気抵抗素子（５０）
    は前記第２のヘッドギャップ（３２）をまたがって配置
    されていると共に非磁性金属層によって分離された磁性
    層の積層で構成される多層材料から形成されていること
    を特徴とする読出し磁気ヘッド。
  2. 【請求項２】 前記磁気抵抗素子（５０）は、それ自身
    折り曲がっており、前記第２のヘッドギャップ（３２）
    をまたがって並列に配置された数個の平行な縦方向部分
    （ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ）と、横方向部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、
    Ｄ）とから形成されていることを特徴とする請求項１に
    記載の磁気ヘッド。
  3. 【請求項３】 前記横方向部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）は、
    導体（８１、８２、８３、８４）によって短絡されてい
    ることを特徴とする請求項２に記載の磁気ヘッド。
  4. 【請求項４】 前記磁気抵抗素子（５０）を縦方向にバ
    イアス可能な電気導体（８０）をさらに備えていること
    を特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
  5. 【請求項５】 前記バイアス導体（８０）の材料は、前
    記磁気抵抗素子（５０）の縦方向部分（ａ、ｂ、ｃ、
    ｄ、ｅ）を短絡する導体（８１、８２、８３、８４）の
    材料と同一であることを特徴とする請求項４に記載の磁
    気ヘッド。
  6. 【請求項６】 前記磁気抵抗素子（５０）は、２つの導
    体ストリップ（３１、３７）によって２つの外部素子
    （２１、２７）に接続された２つの端部を有しているこ
    とを特徴とする請求項１に記載の磁気ヘッド。
  7. 【請求項７】 前記電気バイアス導体（８０）は、２つ
    の導体ストリップ（３３、３５）によって２つの外部素
    子（２３、２５）に接続された２つの端部（４３、４
    ５）を有していることを特徴とする請求項４に記載の磁
    気ヘッド。
  8. 【請求項８】 当該ヘッドが読出し及び書込みの両方の
    動作をするように、前記２つのポール部（９０1 、９０
    2 ）に結合された下部磁性部（１４、１６1、１６2 ）
    と、磁気回路の前記部分（１６1 、１６2 ）を囲む導体
    コイル（１８）とをさらに備えたことを特徴とする請求
    項１から７のいずれか１項に記載の磁気ヘッド。
  9. 【請求項９】 請求項１に記載された読出し磁気ヘッド
    を製造する方法であって、 基板（２０、１６1 、１６2 ）上に磁性材料層をデポジ
    ットし、ヘッドギャップ（３２）によって互いに離隔さ
    れ、該ヘッドギャップ（３２）に近づくにつれて小さく
    なる幅を有する２つの層（３０1 、３０2 ）を形成すべ
    くエッチングする段階と、 該アセンブリ上に第１の絶縁層（３４）をデポジットす
    る段階と、 ４つの導体ストリップ（３１、３３、３５、３７）によ
    って４つの外部素子（２１、２３、２５、２７）に接続
    された４つの内部導体素子（４１、４３、４５、４７）
    を形成すべく金属層をデポジットしエッチングする段階
    と、 ２つの第１の前記内部素子（４１、４７）に接触した２
    つの端部を有する磁気抵抗素子を形成すべく多層の磁気
    抵抗材料層をデポジットしエッチングする段階と、 第２の絶縁層（５２）をデポジットする段階と、 ２つの他の前記内部素子（４３、４５）を遊離するべく
    前記第２の絶縁層（５２）をエッチングする段階と、 ２つの前記内部素子（４３、４５）に接触した２つの端
    部（７３、７５）を有しかつ前記磁気抵抗素子（５０）
    をまたがって伸長するリボン（８０）を残すべく導体層
    をデポジットしエッチングする段階と、 前記アセンブリ上に、２つの前記磁性層（３０1 、３０
    2 ）に支持されておりかつヘッドギャップ（１００）に
    よって分離された２つのポール部（９０1 、９０2 ）を
    形成する段階と、を備えたことを特徴とする製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記２つの磁性層（３０1 、３０2 ）
    を分離する前記ヘッドギャップ（３２）をまたがって並
    列に配置された平行な縦方向部分（ａ、ｂ、ｃ、ｄ、
    ｅ）と、該縦方向部分の端を連結する横方向部分（Ａ、
    Ｂ、Ｃ、Ｄ）とからなる形態で磁気抵抗素子（５０）が
    形成されることを特徴とする請求項９に記載の製造方
    法。
  11. 【請求項１１】 前記第２の絶縁層（５２）をエッチン
    グする段階において、２つの他の前記内部素子（４３、
    ４５）が遊離されるのみならず、導体層のデポジット段
    階で前記磁気抵抗素子（５０）の前記横方向部分（Ａ、
    Ｂ、Ｃ、Ｄ）上に横方向導体（８１、８２、８３、８
    ４）が形成されるように、該磁気抵抗素子（５０）の該
    横方向部分（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）も遊離されることを特徴
    とする請求項１０に記載の製造方法。
  12. 【請求項１２】 読出し及び書込みヘッドを製造すべ
    く、基板（１０）上に２つの柱（１６1 、１６2 ）を備
    えたポール部（１４）と絶縁物（２０）内に埋め込まれ
    た導体コイル（１８）とが形成されており以後の段階に
    おいて基板として扱われるサブアセンブリが前もって形
    成されていることを特徴とする請求項９に記載の製造方
    法。
JP6295678A 1993-11-08 1994-11-04 読出し磁気ヘッド及びその製造方法 Pending JPH07182632A (ja)

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