JPH03505501A - 磁気抵抗による垂直記録用の磁気読取りヘッド及び当該ヘッドの製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 垂直記録用磁気抵抗を存する磁気読取りヘッド及び当該ヘッドの製造方法 本発明は垂直記録用磁気抵抗磁気読取りヘッド及び当該ヘッドの製造方法に関す るものである。本発明はディスク又はテープの如き担体上における情報の読取り と任意に書込みに使用される。

垂直記録用の公知の水平磁気読取り書込みヘッドが第１図に示しである。中央極 部片３を有する厚い水平磁気層２、前記極部片を包囲し絶縁層５内に埋設された 導電体コイル４、中央極部片に延在している薄い磁気単極６及び最終的には外側 平面（゛「フライト面」）を得ることを可能にする硬質誘電層７を見ることが出 来る。

情報の書込みと読取りがなされる担体は基材１２上に配設された磁気層ＩＯで構 成される。このアッセンブリーは単極６の前方も通過する。

こうした装置の動作は以下の通りである。コイル４内の電流の流れで発生する磁 場はその磁束線が単極６内で共に極めて近接しており、分割し次に厚い磁気層２ の横方向極部片で再び閉じられる。これらの条件下で、層ｌＯの記録帯域内の磁 気誘導は層に対して直角になっている。これはこうした装置が直角の即ち垂直の 記録ヘッドと称する理由である。読取りにあたって、単極で検出される磁束の変 動はコイル内に電流を誘因する。こうしたヘッドについては１９８８年３月１５ 日付けＪＰラッツアーリーに許可された米国特許第４．７３１，１５７号に記録 されている。

磁気層の面内に位置付けられる磁気誘導を読取り又は書込むよう設計された他の カテゴリーの読取りヘッドと書込みヘッドが公知であることも指摘する。前記ヘ ッドは長手方向又は水平の記録ヘッドと称している。これらのヘッドは空気間隙 の磁気回路を含む。これらのヘッドは本発明では直接的役割はない。

薄膜ヘッドの前記技術とは独立して磁気抵抗素子を使って磁気情報読取りヘッド を製造する努力がなされて来ている。磁気抵抗は磁性化を備え、磁性化の方法は 外部磁場の効果の下に回転出来ることが知られている。この回転は層の抵抗Ｒの 変動ΔＲを伴なう。この抵抗は弱い電流を層内に通すことで測定出来る。実際、 ０．１μｍの薄い鉄−ニッケル層に対しては抵抗変動は磁性化角度が９０°回転 する際大略１％である。測定感度を高め、直線性を改善するには磁気抵抗層の磁 性化を従前に電流線の４５°に向けることが可能である。

こうした磁気抵抗装置については米国特許第４．　７０３．　３７８号に説明し てあり、当該装置は空気間隙を形成する磁気回路を中断する空間の下方に設置し である。

同様に、欧州特許第２８４，４９５号は空気間隙を定める磁気回路の後部に位置 付けられた２個の磁気抵抗を有する装置について説明している。

全ての場合において、これらは長手方向記録用のヘッド、即ち空気間隙又はヘッ ド間隙を備えたヘッドである。磁気抵抗を装備した垂直記録装置については公知 ではない。

本発明は磁気抵抗素子を備えた垂直記録用薄膜ヘッドを提案することでこの欠点 を無くすことを目的としている。然し乍ら、垂直記録ヘッドの場合、単極の存在 のため磁気抵抗の導入が困難となり、空気間隙ヘッドに固有の手段を使用するこ とは最早可能ではない。

本発明は磁気層内の２個の空間内に設置されたＵ形磁気抵抗素子を使用すること でこの難点を解決しており、Ｕの２個の分岐部を構成する２個のリボンは単極と 平行になっている。これら２個のリボンは磁気抵抗ブリッジで結合されている。

こうしたヘッドは単に読取り手段を構成しているに過ぎない。然し乍ら、同時に 書込み装置を得る目的上、導電体コイルにこうしたヘッドを加えることが常時可 能である。

本発明は又、こうしたヘッドを製造する方法に関している。

非限定的でない実施態様と添付図面を参照して本発明につき以後一層詳細に説明 する。

第１図は先行技術による既に説明済みの垂直記録磁気へ、ラドを示す。

第２図は本発明による製造方法の第１段階を示す。

第３図は層を設置することから成る方法の第２段階を示す。

第４図は食刻パターンの断面図を示す。

第５図は前記パターンを斜視図で示す。

第６図はパターンの側壁上の絶縁材の設置を示す。

第７図は厚い磁気層を形成する補助段階を示す。

第８図は得られたヘッドの断面図を示す。

第９図は前記ヘッドを平面図で示す。

第１θ図は読取り磁束の分布を模式的に示す。

第１１図は非動作状懇における磁気抵抗層での磁性化の向きを示す。

第１２図は異なる読取りの場合における前記磁性化の反対方向の回転を示す。

第１３図は前記回転に起因する２個の磁気抵抗リボンの抵抗変動を示す。

第１４図は極性場の線を模式的に示す。

第１５図は直列での読取りの磁性化回路を示す。

第１６図は前記回転に起因する各磁気抵抗リボンの抵抗変動を示す。

第１７図（ａ、　ｂ、　　ｃ、　　ｄ）は導電性コイルと磁気抵抗素子の４個の 可能な分岐部を示す。

第２図ないし第８図は本発明による読取り書込みヘッドの製造方法における各種 段階を示す。切欠き２２（第２図）は例えばシリコン半導体基材２０内に形成さ れる。前記切欠き２２の底部には例えばシリカ５ｉｎｓの第１絶縁層２４、例え ば鉄−ニッケルの磁気抵抗材料層２６及び例えばシリカ（第３図）の第２絶縁層 ２８で構成された３個の層が設置しである。前記３個の層はＵ形パターン３２（ 第５図）を得る目的で樹脂マスク３０（第４図）で食刻され、２個の分岐部は２ 個の磁気抵抗リボン３４．３５及び磁気抵抗ブリッジ３６を含む。この食刻作動 中に、マスキングの目的に使用される樹脂３０は不溶にされは前述の米国特許第 ４，７３１．１５７号に説明した方法を使って垂直絶縁層４４（第６図）に設置 される。これらの層の厚さは０．２又は０．３μｍに出来る。切欠きの部分には パターンのいずれか一方の側の２個のリボン３４．３５及び２個の横方向帯域５ １．５２の間に中央極部片５０も得る目的上厚さ２〜５μｍの磁気層が充填され る（第７図）。この動作は電極を構成する導電性層を使用するか又は充分に導電 性があれば電極の如き基材２０を使用することにより例えば、欧州特許第２６２ ゜０２８号（又はこの対応する米国特許第４，８３７，９２４号）に記載の如き 電界付着で実施可能である。単極５６は米国特許第４．７３１．１５７号に説明 された様式で中央極部片５０上方に形成され、単極のいずれか一方の側部は例え ばシリカの如き硬質誘電材料５３で充填が行なわれ、引続き平面化される（第８ 図）。

読取りと同様、書込みのため使用可能なヘッドを得る目的で導電体コイル５４は 前述した米国特許に記載された方法を使用して第８図に図解された様式にて形成 されよう。反対の場合、電解により付着される磁気層はそれが樹脂層３０の上部 と面一になる迄制限され、引続き垂直単極の形成がなされ、これが幾分ヘッドの 高さを低減化する。

第９図は改変型コイル内に得られるヘッドを平面図で示す。

２個のリボン３４．３５の自由端部において２個の接続体３８゜４０を見ること が出来る。これらの接続は樹脂３０及び上方絶縁層１８（第４図及び第５図参照 ）を通じて行なわれる。以後一層容易に明らかになる如く、接触は動作を得る目 的上ブリッジ３６上で行なうことが出来る。

第１０図ないし第１３図はいわゆる差動モードでの読取り時におけるヘッドの動 作を図解している。

簡略化の目的上、一部の補助的手段が図解されていない第１０図において、ヘッ ドの前方を通る記録層からの漏洩磁束φｌが単極５６で検出され、反対方向に移 動しているこの磁束φ２．φ３に分割されることを見ることが出来る。これらの 磁束は磁気抵抗リボン３４．３５を横断する。

磁気抵抗層の厚さく約０．１μｍ）は磁気層５０．　５１．　５２の厚さく２〜 ５μｍ）より更に小さいので、磁束φ２とφ３に対応する磁場は磁気抵抗層に強 い誘導を生ずる。これは磁気抵抗層の磁性化を回転する効果を持つ。非動作状態 即ち外部磁場の外側において、磁気抵抗層内の磁気誘導は単極の軸線に対して４ ５°になっている（第１１図）。薄い磁気抵抗層２６の生長中に磁気結晶不等温 性で与えられるこの磁性化方法は磁気抵抗素子のリボン形状に起因して不等温性 とは反対になっている。

最初の不等温性を越える前記第２の不等温性はリボンの長さ方向において非動作 状態での磁性化を向ける傾向にある。然し乍ら、厚い鉄−ニッケル層５０，５１ ．５２が作成されると、これは厚さが０．２〜０．３μｍの絶縁壁４４（第６図 参照）により分離されるに過ぎないので、磁気抵抗リボンを極めて近接して包囲 する。従って、磁気抵抗リボンを構成する薄い層又は膜は厚い鉄−ニッケル層で 相当接続され、これがリボンの縁部における非磁性化場を最低にし、形態上の不 等温性を著しく低減化する。従って、磁気抵抗層における磁性化の方向は第１１ 図に図解された様式にて４５°である。

磁束φ２及びφ３で生じた磁性化のスイッチングは第１２図に示しである。磁性 化は分岐部３４で−■だけ回転し、分岐部３５内で＋■だけ回転する。２個の分 岐部内で流れる電流３７は向き（４５−（Ｘ）’及び（４５＋■）’に対して材 料の抵抗に対応する２個の異なる抵抗を読取ることが出来る。

この抵抗の相対的変動ΔＲ／Ｒを第１３図に示す。抵抗は左側分岐部で増加し、 右側分岐部で減少する。共通出力３６に対するリボン３４．３５の端部の間の差 動増幅器を接続することにより、磁気抵抗材料の本質的抵抗変動と比較して２倍 になろう。然し乍ら、外側からの寄生する磁束は磁気抵抗素子の２個の分岐部に おいて同じ方向を存し、測定を妨害しない。

本発明による装置の第２実施態様を使用出来、この実施態様を第１４図ないし第 １６図に図解する。この場合、書込みに使用される導電性コイル５４（第８図参 照）内に弱い電流が流れ、即ちヘッドはこうしたコイルで即ち読取り書込みヘッ ド両者として設計されねばならない。極性場Ｈｐは反対の方向を呈する（第４図 ）。この弱い電流は単極軸線から４５°の磁気抵抗層に磁性化を与えるが磁気抵 抗素子（第１５図）の２個の分岐部に於て異なる方向に向けられる。

従って、読取り場Ｈ１は両方の分岐部で同様の様式にて角度■だけ磁性化を切換 える。角度回転に起因する抵抗の相対的変化ΔＲ／Ｒがそのため両方の分岐部で 同じになる。

本例の場合、差動配列の如き共通モードは最早存在しないが、代わりに２個の同 様の手段が直列に接続される。この改変例はブリッジ３６上に第３接続部を最早 要求しない利点がある。リボン３４．３５の自由端部における２個の接続体が適 している。

第１７図は各種ヘッドの入力−出力の多数の接続を示す。部分（ａ）において、 導電体コイル５４の端子６１．６２は磁気抵抗素子３４．３５の３個のコイル３ ６．３８．４０とは独立している。後者の素子は差動動作のため３個の接続部に 接続されている。部分（ｂ）において、磁気抵抗素子の接続部３６は更に差動動 作モードにおいて導電体コイル５４の端子６２の一方の端子に接続されている。

部分（Ｃ）において、磁気抵抗素子は直列作動に対し２個の接続部を育し、コイ ルの２個の接続部は磁気抵抗素子の接続部とは無関係である。最後に、部分（ｄ ）においては、端子３８及び６２は共に接続され、磁気抵抗素子は直列に移動さ れる。

ＲＧ、　１１　　　　　　　　　　　　８６．１２Ｒ４Ｊ５ 手続補正書動式） ％式％ １、事件の表示 平成２年特許願第５０５９９９号 国際出願番号　ＰＣＴ／ＦＲ９０１００２１２２、発明の名称 垂直記録用磁気抵抗を有する磁気読取りヘッド及び当該ヘッドの製造方法 ３、補正をする者 事件との関係：　特許出願人 名　称：　コミッサレ・ア・レナジイ・アトミック４、代　理　人 住所　〒１００ 東京都千代田区霞が関３丁目８番１号 虎の門三井ビル１４階 栄光特許事務所 電話（３５８１）−９６０１（代表） 氏　名　　弁理士　（７３８７）　　萩　　野　　　平（ほか３名） ５、補正命令の日付 平成３年８月２０日　（発送日：　平成３年８月２７日）６、補正の対象 明細書及び請求の範囲の翻訳文の浄書（内容に変更なし）国際調査報告 国際調査報告

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １）半導体基材（２）、ヘッドの表面と面一の薄い垂直単極（５６）で周わりに 設置された中央極部片（５０）を有する水平磁気層を含む垂直記録用水平磁気読 取りヘッドであって、単極（５６）の面に対して対称的に配列され、この面に平 行に配列された２個のスペーサーにより磁気層が中断されること、単極の平行で 端々磁気層の２個のスペーサー内に配列された２個のリボン（３４，３５）で構 成されたＵ形磁気抵抗素子及び２個のリボン（３４，３５）を接続するブリッジ （３６）を含み、前記磁気抵抗素子の２個の端部がヘッドの読取り出力を構成す る接続素子（３８，４０）に接続されていることを特徴とする磁気ヘッド。 ２）２個の磁気抵抗リボンを接続するブリッジ（３６）が第３読取り出力（３６ ）に接続されていることを特徴とする請求の範囲１項記載の磁気ヘッド。 ３）中央極部片（５０）を包囲し２個の書込み出力（６１，６２）に接続された 導電体コイル（５４）を含み、そのためヘッドが結果的に読取り書込みヘッドと なることを特徴とする請求の範囲１項記載の磁気ヘッド。 ４）導電体コイル（５４）の書込み出力（６２）の１つの出力が磁気抵抗素子の 読取り出力の１つの出力（３６，３８，４０）に接続されていることを特徴とす る請求の範囲３項記載の磁気ヘッド。 ５）半導体基材（２０）内に切欠き（２２）を形成すること、第１絶縁層（２４ ）、磁気抵抗材料層（２６）及び第２絶縁層（２８）で構成された３個の層を前 記切欠き（２２）の底部に設置すること、Ｕ形パターン（３２）の形態で前記３ 個の層を食刻し２個の分岐部が２個の磁気抵抗リボン（３４，３５）及び２個の リボンを接続する磁気抵抗ブリッジ（３６）を含むことから成り、垂直絶縁層（ ４４）の前記食刻パターン（３２）の側壁上の設置、パターン（３２）のいずれ か一方の側上で２個のリボン（３４，３５）と２個の横方向極部片（５１，５２ ）の間に中央極部片（５０）を得る目的上切欠きの部分に磁気層を充填すること 、単極（５６）が中央極部片（５０）上方に形成され、単極のいずれか一方の側 の領域が誘電材料（６３）で充填されることを特徴とする請求の範囲１項記載の 磁気読取りヘッドの製造方法。 ６）中央極部片（５０）と単極（５６）を包囲し、端子（６１，６２）の出力を 有する導電体コイル（５４）も形成され、こうして得られたヘッドが読取り書込 みヘッドであることを特徴とする請求の範囲５項記載の方法。