JPH08511378A - Magnetoresistive device and magnetic head comprising such a device - Google Patents

Magnetoresistive device and magnetic head comprising such a device

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JPH08511378A
JPH08511378A JP7525063A JP52506395A JPH08511378A JP H08511378 A JPH08511378 A JP H08511378A JP 7525063 A JP7525063 A JP 7525063A JP 52506395 A JP52506395 A JP 52506395A JP H08511378 A JPH08511378 A JP H08511378A
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magnetic
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クリスティアン シェネンベルガー
マルティヌス アーデラ マリア ヒエイス
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フィリップス エレクトロニクス ネムローゼ フェンノートシャップ
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Abstract

(57)【要約】 磁気抵抗装置は、膜（５）の互いに対向する表面（Ｓ1，Ｓ2）を貫通するとともに表面（Ｓ2）を露出する接続通路（７）内に堆積された磁気多層構造体（９）を具え、この多層構造体（９）の連続的な構成層をこれら表面（Ｓ1，Ｓ2）のうちの一つから増大する距離に配置する。このような多層構造体（９）を好適には電気化学技術を用いて配置する。このような多層構造体（９）を、いわゆるＣＰＰ測定幾何配列を利用する超磁気ヘッドに組み込むことができる。 (57) [Summary] The magnetoresistive device has a structure in which the magnetic field deposited in the connection passage (7) that penetrates the surfaces (S 1 , S 2 ) of the film (5) facing each other and exposes the surface (S 2 ). A multi-layer structure (9) is provided, the successive constituent layers of this multi-layer structure (9) being arranged at increasing distances from one of these surfaces (S 1 , S 2 ). Such a multilayer structure (9) is preferably arranged using electrochemical techniques. Such a multi-layer structure (9) can be incorporated into a supermagnetic head which utilizes the so-called CPP measuring geometry.

Description

【発明の詳細な説明】 磁気抵抗装置及びこのような装置を具える磁気ヘッド 本発明は、磁気多層構造体を具える磁気抵抗装置に関するものである。 また本発明は、このような磁気抵抗装置の製造方法に関するものである。 さらに本発明は、このような装置を組み込んだ磁気ヘッドに関するものである 。 磁気抵抗は、適切な材料内の所定の経路に沿って測定される電気抵抗が材料を 交差する磁界の存在によって影響を受けることが確認できるという現象である。 したがってこの現象を、厳密に検査された磁界変動を材料内の測定可能な抵抗変 動に正確に変換するのに利用することができ、その結果それ自体を磁界センサ及 び磁気ヘッドに適用することができる。このような磁気ヘッドを、磁気テープ、 磁気ディスク及び磁気カードのような磁気記録媒体から情報を移し、かつ、磁気 記録媒体に情報を移すのに使用することができる。 特定材料の所定の経路沿いの磁気抵抗効果の大きさを、式 ＭＲ＝（ＲO−ＲF）／ＲF （１） によって規定することができる。ここでＲOを、磁界が存在しない前記経路沿い で測定される電気抵抗とし、ＲFを、可変磁界が存在する同一経路沿いで測定さ れる電気抵抗とする。ＭＲの抵抗は通常百分率で表現され、この抵抗を好適には できるだけ大きくして、既に説明したようなセンサの用途で達成しうる最大感度 を生じさせるようにする。 上記磁気抵抗装置は、米国特許明細書第5,134,533号に記載されている。これ によれば、多層構造体が平坦な非導電基板上に堆積されており、この多層構造体 は、交互に積み重ねた強磁性材料（好適にはＦｅ，Ｃｏ又はＮｉ）の肉薄層及び 非磁性材料（好適にはＣｒ，Ｖ又はＴｉ）の肉薄層を具える。強磁性材料は非磁 性材料を横切って反強磁性的に結合し、面内磁化容易軸を有する。したがって、 形成される多層構造体の全体の厚さはμｍのオーダとなる。このタイプの多層構 造体の電気抵抗を、基板平面に既知の電圧勾配を加えることにより測定すること ができ、これにより多層構造体を横切る測定可能な横方向の電流を誘導し、前記 電圧と電流との比により電気抵抗の値を与える。このように測定する幾何配列を 電流面内（ＣＩＰ）幾何配列と称する。このようにして測定された抵抗値は、外 部磁界が存在する場合でも存在しない場合でも、磁気抵抗効果を上記式（１）を 用いて計算するのに用いることができる。既知の多層構造体とともに得られるこ のような磁気抵抗効果の代表的な値は１０％の目安である。 前記ＣＩＰ技術の代わりに測定する幾何配列は、多層構造体の構成層に対して 垂直な電圧勾配を利用することを意味し、これにより層に垂直な電流も誘導する 。計算によれば、所定の多層構造体に対して、このいわゆる電流垂直面（ＣＰＰ ）幾何配列では、ＣＩＰ手順を用いて得られる磁気抵抗値より著しく大きい５倍 の磁気抵抗値を好適に生じさせることができる。 しかしながら既知の装置の場合、ＣＰＰ幾何配列の場合に測定された絶対電気 抵抗がＣＩＰ幾何配列の場合のそれに比べて大幅に低くなり、ＣＩＰ幾何配列に 比べるとＣＰＰ幾何配列の固有の不都合がある。所定方向の多層構造体の電気抵 抗は式 Ｒ＝ρ（Ｌ／Ｓ） （２） となる。ここで、ρ及びＬをそれぞれ多層構造体の前記方向の平均電気抵抗及び 長さとし、Ｓを、前記方向に対して垂直な多層構造体の断面区域とする。２×２ ｍｍ2基板上に配置された１μｍの厚さの代表的な既知の多層構造体を考えると 、ＣＩＰ幾何配列では、Ｌ＝２ｍｍ及びＳ＝１μｍ×２ｍｍであり、したがって （Ｌ／Ｓ）＝１０6ｍ-1となり、ＣＰＰ幾何配列では、Ｌ＝１μｍ及びＳ＝２ｍ ｍ×２ｍｍであり、したがって（Ｌ／Ｓ）＝０．２５ｍ-1となる。したがってこ の場合、ＣＰＰ幾何配列の抵抗値はＣＩＰ幾何配列の抵抗値の約百万分の一とな る。このように抵抗Ｒが大幅に減少すると、所定の電圧Ｖに対して電力消費Ｐは Ｐ＝Ｖ2／Ｒとなるので、電力消費Ｐが著しく増大する。 この抵抗の問題に対するありふれた解決は、多層構造体の垂直方向の厚さを、 その横寸法に近づく巨視的な値に単に増大させることであり、これにより多層構 造体の垂直抵抗が同様に増大する。しかしながらこれは、堆積工程が長くかつコ ストがかかるものとなるとともに、必要とする（貴）金属の量が大幅に増えると いう観点から、非常に非能率的、高価かつ実行不可能な方法である。これはほと んど実現可能な解決とはならない。 Gijs等による１９９３年のPhys.Rev.Lett.70の３３４３〜３３４６頁及び１９ ９３年のAppl.Phys.Lett. 63の１１１〜１１３頁の論文に記載された他の解決で は、特定のエッチング技術を用いることにより多層構造の横方向の寸法の減少を 達成している。その結果得られる多層構造体は、その横寸法がその垂直方向の厚 さと大体同一の大きさの目安（いずれもμｍの目安）であるので、「ピラー（pi llar）」と称され、その結果従来の多層構造体に比べてＣＰＰ電気抵抗が著しく 増大する。しかしながらこのようなピラーの欠点は、特別大きい（Ｌ／Ｓ）比が 所望される場合特にピラーの製造に用いられる特定の構成技術が高価かつ時間を 消費するものとなることである。 本発明の目的は、このように測定された絶対電気抵抗が不所望に小さくなるこ となくＣＰＰ幾何配列で大きな磁気抵抗効果を示す多層構造体を有する実際的な 磁気抵抗装置を提供することである。本発明の他の目的は、このような装置を比 較的簡単かつ廉価に製造することである。 本発明によれば、この目的及び他の目的は、磁気多層構造体を具える磁気抵抗 装置において、前記多層構造体を、膜の互いに対向する二つの表面Ｓ1及びＳ2間 を貫通するとともに表面Ｓ2が露出された接続通路に堆積し、前記多層構造体の 構成層を順次、これら表面のうちの一方から増大する距離に配置したことを特徴 とする磁気抵抗装置で達成される。 ここで用いられる用語「接続通路」は、狭い侵入孔、トンネル、細孔等のよう な形状を示すよう意図する。このタイプの通路は膜中に本来存在してもよく、ま た、リソグラフィプロセス、化学的又は物理的エッチングプロセス、切除プロセ ス、放射衝撃プロセス、粒子衝撃プロセス、（プレスのような）機械的なレプリ ケーションプロセス等のような物理的、化学的又は物理化学的手段によって膜中 に人工的に拡大又は形成することができる。当然、膜中に複数の通路が存在して もよい。このような通路は一定の断面区画を有する必要がなく、直線である必要 もなく、また、前記膜の表面に対してほぼ垂直である必要もない。原理的には、 割れ目及び裂け目の形態の通路も、後に説明する発明の洞察に用いるのに好適で ある。 多層構造体の構成層を表面Ｓ1，Ｓ2のうちの一つから増大する距離に順次堆積 することにより、多層構造体を例えばＳ1からＳ2に横切る電流が前記構成層のそ れぞれに対してほぼ垂直な方向に流れるように収束させることができる。このよ うにして、（ＣＩＰ幾何配列の代わりに）ＣＰＰ幾何配列の利用を確実にする。 膜に具えられた材料を好適には、電気絶縁体又は半導体のような電気的に弱い 導体とする。代わりに、導電材料の膜の場合には、通路の内側表面及び表面Ｓ1 及びＳ2の関連の部分に、（水晶のような）電気的な絶縁物質を肉薄にして被覆 する必要がある。いずれの場合にも、その先端の接触部を介して多層構造体に供 給される電流を、それを取り囲む膜材料を介してバイパスするよりはむしろ多層 構造体を介して（ほぼ垂直に）流れるように収束させる。 電気的接触部を容易に形成できるようにするために、好適には、比較的肉厚で 、滑らか、かつ、平坦面である二つの高導電材料のボディ間に膜を挟む。このよ うなボディを例えば、肉薄金属プレート又は（バルク基板に堆積した）金属層と して実施する。 本発明による装置を実施するのに好適な膜の特定の例は以下のものを含む。 − 例えば反応性イオンエッチングを用いて孔を形成した（例えばポリイミド又 はフォトレジストの）有機膜。本発明者は、１００ｎｍの小さい径のこのような 膜を作りだすのに成功した。これにより用いられる既知の微細寸法のエッチング 技術に関する他の情報は、（例えば）１９９１年のAppl.Phys.Lett. 59の１２３ ３〜１２３５頁のGijs等による論文に含まれる。 − アメリカ合衆国のカリフォルニア州に所在のポレティックス株式会社（Pore tics Corp.）から市販されているいわゆるニュークレポール（Nuclepore（登録 商標））フィルタ。これらフィルタは肉薄プラスチック膜からなる。この肉薄プ ラスチック膜は高エネルギー粒子が照射され、次いで化学的エッチャントで処理 される。照射プロセスで損傷のあるトラックが膜に発生し、その後これら損傷の あるトラックを除去して、良好に規定された細孔を露光する。このような細孔の 径を代表的には数ナノメートルから数マイクロメートルの範囲とする。 本発明による装置の直接的な利点は、狭い多層構造体を前記通路内に直接成長 させることができる点である。最初に大きい寸法の構造体を成長させ、次いでそ れの横方向の寸法を大幅に減少させてピロー構造体とする必要はない。他の利点 は、サブミクロンの幅の通路の場合でも、通路に配置された多層構造体の先端と の電気的接触を（表面Ｓ1及びＳ2を介して）容易に形成することができる。それ に対して、ピラーそれ自体が第一に製造が例外的に困難かつ高価なものである点 を全く別にしても、サブミクロン幅のエッチ構造のピラーの先端に電気的接触を 設けるのは非常に困難である。サブミクロン幅の多層構造体は、ＣＰＰ電気抵抗 が（代表的には大きさが１０〜１００Ωの目安で）比較的大きいという相当の利 点を有する。 本発明による装置の好適例は、前記多層構造体の構成層は、前記Ｓ1に対して 平行に測定した平均幅ｗm及び前記Ｓ1に対して垂直に測定した累積厚さｔmを有 し、ｗm／ｔm≦１０としたことを特徴とするものである。（ｔmの所定の値に対 して）ｗmの値が大きくなると、関連する多層構造体の測定されるＣＰＰ抵抗は 小さくなる（式（２）参照）。本発明者は、（代表的かつ実際的な多層の厚さで ある）ｔm≒１μｍに対して、ｗm＞１０μｍの場合には測定されるＣＰＰ抵抗は 非現実的に小さくなり、微妙な磁気抵抗効果の検出が極めて困難となる（また、 電力消費も増大する。）ことを観察した。したがって、ｗmを減少させる（通路 を狭くする）又はｔmを増大させる（通路を長くする）ことにより比ｗm／ｔmを できるだけ小さくするのが好適である。５０Ωの目安の代表的なＣＰＰ抵抗を生 じるｗm／ｔm≦２とする場合特に、満足な信頼性のある結果が得られる。本発明 者は、０．２〜０．３の範囲の比ｗm／ｔmを生じるｗm≒０．２〜０．３μｍ及 びｔm≒１μｍの複数の検査装置を製造するのに成功した。 本発明による装置の他の好適例は、前記Ｓ1に対して垂直に測定した前記膜の 平均厚さｔfが１０μｍを超えないようにしたことを特徴とするものであり、好 適にはｔfは２μｍを超えない。膜を厚くすると、リソグラフィ及びエッチング のような技術を用いて適切な人工の通路を膜に形成するのがより困難になる。さ らに、実際の多層構造体を代表的には約１μｍの肉厚とし、多層構造体を配置し た膜を大幅に厚くする必要が厳密にはない。ｔf＞ｔmの場合、多層構造体によっ て占有されない通路の部分に、Ｃｕ，Ａｕ，Ａｇ等のような高導電材料を充填 することができる。当然ｔf＞１０の膜も、本発明に関連する使用に許容でき、 かつ、好適である。 ＣＰＰ動作用の本発明による装置の適合性を、好適には磁気多層構造体を有効 に選択することにより引き立たせる。この状況では、本発明による磁気抵抗装置 の特に有効な例は、前記多層構造体は、Ｆｅ／Ｃｒ／Ｆｅ，Ｃｏ／Ａｇ／Ｃｏ， Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ，ＭｎＦｅ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ，ＮｉXＦｅYＣｏZ／ Ｃｕ／ＮｉX'ＦｅY'ＣｏZ'，ＮｉXＦｅYＣｏZ／Ａｇ／ＮｉX'ＦｅY'ＣｏZ'，Ｎ ｉXＦｅYＣｏZ／Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／ＮｉX'ＦｅY'ＣｏZ'，ＮｉXＦｅYＣｏZ／Ｃ ｏ／Ａｇ／Ｃｏ／ＮｉX'ＦｅY'ＣｏZ'及びこれらの組合せにより形成された群か ら選択した金属層の少なくとも一つの多重層を具え、合金比の個々の値Ｘ，Ｙ， Ｚ，Ｘ’，Ｙ’及びＺ’は全て０から１の範囲に存在し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１＝Ｘ’ ＋Ｙ’＋Ｚ’としたことを特徴とするものである。これらの多重層は全て大きな スピン−バルブ磁気抵抗効果を示す。当然、多層構造体は、単一タイプ又は混合 タイプの複数のこのような多重層を具えることができ、所望の場合には金属緩衝 層上に堆積することもできる。ここで説明したような全ての例示した多層組成は 、１９９２年に神保等によりJpn.J.Appl.Appl.Phys. 31のＬ１３４８〜Ｌ１３５ ０頁で詳細に議論されている。 当然、本発明による装置は、酸化障壁、絶縁層、電気的な接続路、交換バイア ス構造等として作用する追加の層及び多層を具えることができる。 本発明はまた、以上説明した本発明のタイプの磁気抵抗装置を製造する方法に 関するものである。本発明によれば、このような方法は、前記多層構造体を電気 化学堆積処理によって堆積することを特徴とするものである。多層構造体を比較 的狭い通路に堆積する必要があるので、堆積液を利用する直流電流堆積法は、ス パッタ堆積又は分子ビームエピタキシィのような指導されたガス粒子の堆積流を 用いる技術に比べて著しく良好に侵入する。さらに、電気化学堆積処理は比較的 廉価かつ迅速であり、比較的肉厚な層を設けるのに好適である。 本発明による方法の適用例では、１μｍのＡｕ膜をガラス基板の滑らかな表面 上に堆積し、次いで１μｍのポリイミド膜をスピンコーティング工程を用いて被 覆する。次いで、反応性イオンエッチング技術を用いて、ポリイミド膜の露出さ れた表面に対して垂直に延在するように良好に規定した侵入孔を設ける。Ａｕ膜 をベース電極として用いることにより、Ｃｏ／Ｃｕ多層を、Ｃｏ塩及びＣｕ塩の 溶液から孔に直流電流を用いて堆積する。次いで、露出されたポリイミド表面に 別のＡｕの１μｍの膜を設ける。ポリイミド膜は電気的に絶縁するので、二つの Ａｕ「電極」間に加えられる電圧差により、Ｃｏ／Ｃｕ多層には、Ｃｏ及びＣｕ の構成層に対してほぼ垂直な方向に電流が流れる。 以上説明したような本発明による方法の好適例は、前記多層構造体の少なくと も一部の交互の層を、少なくとも２種類の金属イオンを含む単一溶液から堆積し 、任意のときに堆積される特定の種類を、前記溶液に印加される電位の値を選定 することにより決定することを特徴とするものである。このような技術は、１９ ９３年にAlper等によりAppl.Phys.Lett. 63の２１４４〜２１４６頁の論文にＣ ｕ／ＣｏＮｉＣｕ多層に関連して記載されている。当然、（電解液中に存在する 種々の種類の金属から生じる）種々の構成層の金属材料が相違する負の電位を有 することを条件として、同一の方法を用いて他の多層構造体を堆積することがで きる。この特定の方法の直接的な利点は、多層構造体の連続する構成層を堆積す る間に電解液を交換する必要をなくすことにより時間及び費用を省略することが できるという点である。 本発明による装置の他の製造方法では、多層構造体を、化学的蒸着（ＣＶＤ） 処理を用いて通路に堆積することができる。 本来ＣＰＰセンサとして高感度であるので、後に実施例で詳細に説明するよう に本発明による磁気抵抗装置は特に、磁気ヘッドに組み込むのが好適である。こ のような磁気ヘッドの好適例は、前記磁気抵抗装置を、前記膜の表面の窪みに配 置された少なくとも二つの磁束ガイドの間のギャップに設けたことを特徴とする ものである。このような窪みを、例えばリソグラフィック技術を用いて設けるこ とができ、次いで電気化学的なスパッタ技術及び蒸着技術のような種々の堆積方 法を用いて磁気材料を充填することができる。このようにして、完全に集積され た超肉薄磁気回路を膜中に設けることができる。 本発明及びそれに付随する利点を、実施例及び添付図面を参照して詳細に説明 する。 図１は、本発明による磁気抵抗装置の製造に好適なポリイミド膜を具える３層 スタックの一部の断面図である。 図２は、図１の構造体に接続通路を設けたものを示す。 図３において、図２の通路内に多層構造体を堆積する。 図４は、図３の構造体に導電層を設けたものを示す。 図５は、幅の広い追加の接続通路を設けた図４に示す本発明による装置の横方 向に広げた断面図である。 図６は、図５の構造体の被覆導電層の一部を選択的に除去したものを示す。 図７は、本発明による磁気抵抗装置を組み込んだ磁気ヘッドの斜視図である。 図８は、互いに近接する磁束ガイドを有する本発明による磁気抵抗装置を集積 して製造するのに好適な選択的にエッチングしたポリイミド膜を具える４層スタ ックの部分的斜視図である。 図９は、図８の構造体に複数の追加の処理工程を行った後の線ＡＡ’沿いの断 面図である。 図１０は、種々の形態の多層構造体を本発明によって配置した種々の接続通路 を設けた膜の線図的断面図である。実施例１ 図１〜４は、本発明による磁気抵抗装置の製造の種々の段階を表す。同一部材 に同一符号を付す。 図１において、平坦面基板１に、導電層３及びポリイミド膜５を順次設ける。 基板１及び層３の材料の好適例をそれぞれ、ガラス及び銅とする。例えば、層３ をスパッタ堆積により設けることができ、膜５をスピンコーティングにより設け ることができる。この特定の場合には、層３及び膜５の適切な厚さをそれぞれ、 ４００ｎｍ及びｔf＝１μｍとする。層５を、表面Ｓ1及びＳ2によって境界を画 する。 図２において、接続通路７を層５に形成する。この通路７は、表面Ｓ1及びＳ2 間を貫通して表面Ｓ2を露出する。この通路７を、（例えば）１９９３年に刊行 されたGijs等によるMat.Res.Soc.Symp.Proc.313の１１〜２１頁特に１２頁で説 明されているような既知のリソグラフィック技術及びエッチング技術により形成 することができる。通路７の平均幅を約０．６μｍとする。 ここで示すように、通路７をほぼ直線とし、かつ、Ｓ1に対して垂直にする。 しかしながらこれは厳格に必要とするものではなく、湾曲又は傾斜通路も本発明 と関連して使用することもできる。 図３において、大きなスピン−バルブ磁気抵抗効果（例えば交互の１６ÅのＮ ｉ20Ｆｅ80層及び１９ÅのＣｕ層の繰り返し配置）を示す多層構造体９を通路７ 内に堆積する。（ここでは図示しない）多層構造体の構成層を、（連続的な構成 層が計数される順序に応じてこれら層をＳ1又はＳ2から増大する距離に配置する ために）Ｓ1に対してほぼ垂直な方向に積み重ねる。多重層９を電気化学的に配 置して、ベース電極として層３を使用することができる。 ここで示したように、多層構造体９は通路７をほとんど完全に充填する。しか しながらこれは厳密に必要とするものではなく、所望なら、導電材料の「充填」 層を肉薄の多層構造体のいずれかの側に配置することもできる。 図４は、図３の構成において膜５及び多層構造体９上に導電層１１を配置した 後の図を示す。本例では、層１１は約４００ｎｍの厚さを有し、Ａｕのような金 属材料を具え、これをスパッタ又は蒸着によって設ける。 その結果得られる本発明による磁気抵抗装置を、層３及び１１間の電気抵抗を 測定することによりＣＰＰモードで使用することができる。以下の実施例２は、 このような測定を非常に容易にする説明を示す。実施例２ 図５及び６は、追加の特徴を設けた図４に示す装置を横方向に広げた図を示す 。これらの図において、図１〜４に用いられる構成と同一の部材には同一符号を 付す。 図５において、元の多層構造体９の両側で追加の構造体１３，１５を膜５に設 ける。これら追加の構造体１３，１５は多層構造体９と同一の構成を有するが、 これらの構造体を、元の通路７より大幅に広い（例えば１０倍の）接続通路に配 置する。膜５にも金属層１１を被覆する。 図６において、層１１を、（例えば、リソグラフィック技術を用いて）介在部 １７，１９を除去することにより、（少なくとも）三つの電気的な分離した「島 」２１，２３，２５に分割する。層３と構造体１３，１５のうちのいずれか一方 とを介する多層構造体９の下側２７との電気的接触部を容易に形成することがで きる。このようにして、多層構造体９との全ての電気接触部を、例えば微細な金 の針を個別に島２１と島２３，２５のうちの少なくとも一つとに付着することに より、層５の片側から形成することができる（島２３と２５の両方を使用すると 、既知の「四点」測定幾何配列により多層構造体９の電気抵抗の測定を著しく容 易にする。）。構造体１３，１５は相対的に幅が広いので、これらのＣＰＰ電気 抵抗は著しく低くなり、多層構造体９のＣＰＰ抵抗の数分の１となる。 厳密には、構造体１３，１５を多層構造体９と同一の組成を有する多層として 実施する必要はない。所望な場合には、構造体１３，１５は、必ずしも多層形態 ではない他の金属物質を具えることができるが、このような構造体を設けること は、全リソグラフィック処理に追加の工程を含むことを意味する。実施例３ 図２〜４を参照すれば、フィルム５を既に説明したようなニュークレポール（ Nuclepore（登録商標））膜とする本発明による磁気抵抗装置を製造することも できる。このような装置の残りの部分及び態様を図１のものと同一とすることが できる。実施例４ 図７は、電気的接続部３５を有する本発明による磁気抵抗装置３３を具える磁 気ヘッド３１の一部の斜視図である。磁気ヘッド３１は磁束ガイド３７，３９， ４１も具え、これらを装置３３に関連して配置してこれらとともに磁気回路を形 成するようにする。端面４３，４５は磁気ヘッド３１の極面の一部を形成し、磁 気ギャップ４７をこれら端面４３，４５間に設ける。 磁気テープ又は磁気ディスクのような磁気媒体が端面４３，４５に接近してそ の前を通過する場合、媒体上に磁気的に記憶された情報により上記磁気回路に磁 束変化が発生する。このように変化する磁束が磁気抵抗装置３３に供給され、こ こでこの磁束変化が電気接続部３５により測定可能な電気抵抗変化に変換される 。 磁気ヘッドは、磁気媒体上の磁気情報の記録に用いることができる電気コイル を含むこともできる。実施例５ 図８及び９は、（部分的に）集積された磁束ガイドに結合する本発明による磁 気抵抗装置を具える磁気ヘッドの種々の態様を示す。同一部材に同一符号を付す 。 図８は、本発明による磁気ヘッドの製造に好適な４層スタックの部分的に斜視 した部分的断面を示す図である。このスタックは、電気的絶縁層４、導電層６及 びポリイミド膜８を順次設けた軟磁性基板２を具える。層４及び６は例えば、そ れぞれ水晶及び銅を具える。基板２は例えばＮｉＦｅを具える。膜８に、二つの ほぼ三角形の窪み１２，１４の間のギャップに位置した接続通路１０を設ける。 図９は、図８の構造体に複数の追加の処理工程を行った後の線ＡＡ’沿いの断 面図である。大きなスピン−バルブ磁気抵抗効果を示す多層構造体１６（例えば 、上記実施例１に用いられるようなＮｉＦｅ／Ｃｕの多層）を、本発明により通 路１０に堆積する。それに加えて、層４，６の一部を（例えばエッチングにより ）除去した後、窪み１２，１４に軟磁性材料１８，１８’を充填する。この除去 の結果、材料１８’は基板２との部分的な物理的接触部を形成し、これにより磁 気回路２，１８’，１８を形成する。 適切な電気的接触部を設けた後、このような装置を、極面２０，２２及び磁気 ギャップ２４を有する超小型磁気ヘッドとして使用することができる。所望なら 、ギャップ２４の幅を、リソグラフィック技術を用いて減少させることができる 。 この装置の特に簡単な実施例では、材料１８，１８’を、多層構造体１６と同 一の組成を有するとともに多層構造体１６に一致するように配置した多層として 実施する。実施例６ 図７及び８を参照すると、外部磁束ガイド３９，４１の有効性を改善するため に窪み１２，１４を使用することができる。図８の４層スタックから軟磁性層２ （及び絶縁層４）を省略し、かつ、窪み１２，１４に軟磁性材料を直接充填する ことにより、ポリイミド膜８に集積された先細い「極片」を形成することができ る。このような極片は、（図７の磁束ガイド３９，４１のような）外部磁束ガイ ドから通路１０（及びこの通路１０に堆積した多層構造体）に磁束を正確に収束 するように作用することができる。実施例７ 図１０は、互いに対向する表面Ｓ1及びＳ2を有する膜１００の線形断面図であ る。膜１００に接続通路１０２，１０４，１０６を設け、これらの接続通路に、 本発明により多層構造体１１２，１１４，１１６を堆積する。種々の多層構造体 １１２，１１４，１１６の構成層を線図的に示す。実際の膜を代表的には１μｍ の厚さの目安とし、実際の多層構造体の個々の構成層を代表的には１ｎｍの厚さ の目安とするので、図１０が寸法通りでないのは明らかである。ここでは主に明 瞭のためにこのように図示する。 図示した接続通路１０２，１０４，１０６及び多層構造体１１２，１１４，１ １６は本発明による有効な装置の種々のあり得る特徴を示す。このような装置を 以下のようにする。 − 接続通路を、（通路１０２，１０６の場合のように）膜平面に対して垂直に し、又は、（通路１０４の場合のように）膜平面に対して傾斜させることができ る。 − 多層構造体の構成層を、（構造体１１２，１１４の場合のように）平坦にし 、又は、（構造体１１６の場合のように）湾曲させることができる。このような 湾曲を、例えば表面張力の作用の結果発生させることができる。 − 多層構造体の構成層は、（構造体１１６の場合のように）表面Ｓ1，Ｓ2のう ちの一つと平行である必要がない。 三つの全ての構造体１１２，１１４，１１６に連続的な構成層が例えば表面Ｓ2 から距離が増大するように配置されることは明らかである。Detailed Description of the Invention             Magnetoresistive device and magnetic head comprising such a device   The present invention relates to a magnetoresistive device having a magnetic multilayer structure.   The present invention also relates to a method of manufacturing such a magnetoresistive device.   Furthermore, the present invention relates to a magnetic head incorporating such a device. .   Magnetoresistance is a measure of the electrical resistance of a material measured along a given path in the appropriate material. It is a phenomenon that can be confirmed to be affected by the presence of intersecting magnetic fields. This phenomenon is therefore referred to as a measurable resistance change in a material that is subject to rigorously inspected magnetic field fluctuations. It can be used to accurately convert a magnetic field sensor to And a magnetic head. Such a magnetic head is Transfers information from magnetic recording media such as magnetic disks and magnetic cards, and It can be used to transfer information to a recording medium.   The magnitude of the magnetoresistive effect along a given path for a particular material is       MR = (RO-RF) / RF                          (1) Can be defined by Where ROAlong the path where there is no magnetic field R is the electrical resistance measured byFMeasured along the same path where a variable magnetic field exists. Electrical resistance. MR resistance is usually expressed as a percentage, and this resistance is preferably Maximum sensitivity that can be achieved as large as possible in sensor applications such as those already described To cause.   The magnetoresistive device is described in US Pat. No. 5,134,533. this According to the method, a multilayer structure is deposited on a flat non-conductive substrate. Is a thin layer of alternatingly stacked ferromagnetic materials (preferably Fe, Co or Ni) and It comprises a thin layer of non-magnetic material (preferably Cr, V or Ti). Ferromagnetic material is non-magnetic Antiferromagnetically coupled across the compliant material and having an in-plane easy axis of magnetization. Therefore, The total thickness of the formed multi-layer structure is on the order of μm. This type of multi-layer structure Measuring the electrical resistance of a structure by applying a known voltage gradient in the plane of the substrate Which induces a measurable lateral current across the multilayer structure, The value of electrical resistance is given by the ratio of voltage and current. The geometry to measure in this way Referred to as the current in-plane (CIP) geometry. The resistance value measured in this way is The magnetoresistive effect can be calculated by the above equation (1) whether or not a partial magnetic field exists. Can be used to calculate. Can be obtained with known multilayer structures A typical value of such a magnetoresistive effect is about 10%.   The geometry measured instead of the CIP technique is for the constituent layers of the multilayer structure. Means to use a vertical voltage gradient, which also induces a current perpendicular to the layer . Calculations show that for a given multilayer structure, this so-called current vertical plane (CPP ) For geometrical arrangements, 5 times significantly higher than the magnetoresistive value obtained using the CIP procedure. The magnetic reluctance value can be suitably generated.   However, in the case of the known device, the absolute electricity measured in the case of the CPP geometry The resistance is significantly lower than that of the CIP geometry, In comparison, there are inherent disadvantages of CPP geometry. The electrical resistance of a multilayer structure in a given direction Anti is a formula       R = ρ (L / S) (2) Becomes Where ρ and L are the average electric resistance of the multilayer structure in the above direction and Let S be the length and let S be the cross-sectional area of the multilayer structure perpendicular to said direction. 2x2 mm2Considering a typical known multilayer structure with a thickness of 1 μm arranged on a substrate , In the CIP geometry, L = 2 mm and S = 1 μm × 2 mm, thus (L / S) = 106m-1And for the CPP geometry, L = 1 μm and S = 2 m m × 2 mm, therefore (L / S) = 0.25 m-1Becomes Therefore , The resistance value of the CPP geometry is about one millionth of the resistance value of the CIP geometry. It When the resistance R is greatly reduced in this way, the power consumption P is reduced with respect to the predetermined voltage V. P = V2Since / R, the power consumption P significantly increases.   A common solution to this resistance problem is to increase the vertical thickness of a multilayer structure by Simply increasing it to a macroscopic value approaching its lateral dimension, which results in a multilayer structure. The vertical resistance of the construction is likewise increased. However, this is a long deposition process and If the amount of required (precious) metal increases significantly as the cost increases, From that perspective, it is a very inefficient, expensive and infeasible method. This is really It's not a feasible solution.   1993 Phys. Rev. Lett.70Pp. 3343-3346 and 19 1993 Appl.Phys.Lett.63With other solutions described in the article on pages 111-113 of Reduces the lateral dimension of multi-layer structures by using specific etching techniques. Has achieved. The resulting multi-layer structure has lateral dimensions whose vertical thickness is Since it is a guideline of about the same size as the guideline (in each case, a guideline of μm), llar) ”, and as a result, the CPP electrical resistance is significantly higher than that of the conventional multilayer structure. Increase. However, the drawback of such pillars is that they have a particularly large (L / S) ratio. The particular construction techniques used to manufacture the pillars, if desired, are expensive and time consuming. It is something to consume.   It is an object of the invention that the absolute electrical resistance measured in this way is undesirably low. Practical with a multi-layer structure that exhibits a large magnetoresistive effect in a CPP geometry A magnetic resistance device is provided. Another object of the invention is to compare such devices. It is relatively easy and inexpensive to manufacture.   According to the invention, this and other objects are provided by a magnetoresistive device comprising a magnetic multilayer structure. In the device, the multilayer structure is provided with two surfaces S of the membrane facing each other.1And S2while And penetrate the surface S2Of the multi-layer structure is deposited on the exposed connection passages. Characterized by sequentially arranging the constituent layers at increasing distances from one of these surfaces Is achieved with a magnetoresistive device.   As used herein, the term "connecting passage" refers to narrow entry holes, tunnels, pores, etc. Intended to exhibit different shapes. This type of passageway may be naturally present in the membrane, or Lithography process, chemical or physical etching process, ablation process Process, radiation impact process, particle impact process, mechanical (like press) replication In the film by physical, chemical or physicochemical means such as application process Can be artificially enlarged or formed. Of course, there are multiple passages in the membrane Good. Such passages do not have to have a constant cross section and need to be straight Neither does it need to be substantially perpendicular to the surface of the membrane. In principle, Channels in the form of crevices and crevices are also suitable for use in the insights of the invention described below. is there.   The surface of the constituent layers of the multilayer structure is S1, S2From one of the By doing so, the multi-layer structure can be changed to S1To S2The current across the It can be converged so as to flow in a direction substantially perpendicular to each. This Thus ensuring the use of CPP geometry (instead of CIP geometry).   The material provided for the membrane is preferably electrically weak, such as an electrical insulator or semiconductor. Use as a conductor. Instead, in the case of a film of conductive material, the inner surface of the passage and the surface S1 And S2Thinly coat electrical insulation (like quartz) on relevant parts of There is a need to. In either case, the multilayer structure is supplied through the contact part at the tip. Multiple layers rather than bypassing the supplied current through the surrounding membrane material Converge to flow (almost vertically) through the structure.   In order to facilitate the formation of electrical contacts, it is preferably relatively thick Sandwich the membrane between two bodies of highly conductive material that are smooth and flat. This Such a body with, for example, a thin metal plate or a metal layer (deposited on a bulk substrate) And carry out.   Specific examples of membranes suitable for implementing the device according to the invention include: -For example using reactive ion etching to form holes (eg polyimide or Is an organic film (of photoresist). The inventor has found that such small diameters of 100 nm Succeeded in producing the film. Known fine dimension etching used by this Other information on the technology can be found in Appl. Phys. Lett.59Of 123 Included in the article by Gijs et al., Pages 3-1235. -Poretics, Inc. (Pore Nuclepore (registered), which is commercially available from tics Corp. Trademark)) filter. These filters consist of thin plastic membranes. This thin meat The plastic film is exposed to high energy particles and then treated with a chemical etchant. To be done. The irradiation process creates damaged tracks in the film, Some tracks are removed to expose well-defined pores. Of such pores The diameter is typically in the range of a few nanometers to a few micrometers.   A direct advantage of the device according to the invention is that a narrow multi-layer structure can be grown directly in said channels. This is a point that can be done. First grow large size structures, then It is not necessary to significantly reduce their lateral dimensions to a pillow structure. Other benefits Is the tip of the multilayer structure placed in the passage, even for submicron wide passages. Electrical contact of (surface S1And S2Can be easily formed). That On the other hand, the pillar itself is exceptionally difficult and expensive to manufacture. , The electrical contact is made to the tip of the pillar of the sub-micron width etched structure. It is very difficult to provide. Submicron width multilayer structure has CPP electrical resistance Is relatively large (typically, the size is about 10 to 100Ω). Have a point.   In a preferred example of the device according to the present invention, the constituent layers of the multilayer structure are the S1Against Average width w measured in parallelmAnd the S1Cumulative thickness t measured perpendicular tomHave Then wm/ TmIt is characterized in that ≦ 10. (TmFor a given value of Then) wmThe larger the value of, the measured CPP resistance of the associated multilayer structure is It becomes smaller (see formula (2)). The present inventor (with typical and practical multilayer thickness Yes) tm≈ 1 μm, wmFor> 10 μm, the measured CPP resistance is It becomes unrealistically small, and it becomes extremely difficult to detect subtle magnetoresistive effects. Power consumption also increases. ) Was observed. Therefore, wmDecrease (passage Narrower) or tmBy increasing (making the passage longer) the ratio wm/ TmTo It is preferable to make it as small as possible. Create a typical CPP resistance of 50Ω Wm/ TmEspecially when ≦ 2, satisfactory and reliable results are obtained. The present invention Have a ratio w in the range of 0.2 to 0.3m/ TmTo produce wm≈ 0.2-0.3 μm And tmWe succeeded in manufacturing a plurality of inspection devices of ≈1 μm.   Another preferred embodiment of the device according to the invention is the S1Of the film measured perpendicular to Average thickness tfIs characterized in that it does not exceed 10 μm. Suitably tfDoes not exceed 2 μm. Thicker films allow lithography and etching It becomes more difficult to form suitable artificial passages in the membrane using such techniques. It In addition, the actual multilayer structure is typically made to have a thickness of about 1 μm, and the multilayer structure is arranged. It is not strictly necessary to make the membrane significantly thicker. tf> TmIn the case of Filled with highly conductive material such as Cu, Au, Ag, etc. can do. Naturally tfMembranes> 10 are also acceptable for use in connection with the present invention, And it is suitable.   The suitability of the device according to the invention for CPP operation, preferably the magnetic multilayer structure is effective Make it stand out by selecting. In this situation, the magnetoresistive device according to the invention A particularly effective example of the multi-layer structure is Fe / Cr / Fe, Co / Ag / Co, Co / Cu / Co, MnFe / NiFe / Cu / NiFe, NiXFeYCoZ/ Cu / NiX 'FeY 'CoZ ', NiXFeYCoZ/ Ag / NiX 'FeY 'CoZ ', N iXFeYCoZ/ Co / Cu / Co / NiX 'FeY 'CoZ ', NiXFeYCoZ/ C o / Ag / Co / NiX 'FeY 'CoZ 'And a group formed by a combination of these Comprising at least one multi-layer of metal layers selected from Z, X ', Y'and Z'are all in the range 0 to 1 and X + Y + Z = 1 = X' The feature is that it is + Y '+ Z'. All these layers are big The spin-valve magnetoresistive effect is shown. Naturally, a multilayer structure can be a single type or a mixed A plurality of such multi-layers of the type may be provided, with metal buffers if desired. It can also be deposited on a layer. All exemplified multilayer compositions as described here are , Jpn.J.Appl.Appl.Phys.31L1348 ~ L135 It is discussed in detail on page 0.   Naturally, the device according to the invention comprises an oxidation barrier, an insulating layer, electrical connections, exchange vias. Additional layers and multiple layers can be included to act as a woven structure or the like.   The invention also relates to a method of manufacturing a magnetoresistive device of the type of the invention described above. It is related. In accordance with the present invention, such a method provides for the electrical construction of said multilayer structure. It is characterized by being deposited by a chemical deposition process. Compare multi-layer structures Since it is necessary to deposit in a narrow passage, a direct current deposition method using a deposition liquid Guided deposition of gas particles such as putter deposition or molecular beam epitaxy It penetrates significantly better than the technology used. Moreover, the electrochemical deposition process is relatively It is inexpensive and quick, and is suitable for providing a relatively thick layer.   In the application example of the method according to the present invention, an Au film of 1 μm is applied to a smooth surface of a glass substrate. Deposited on top and then coated with a 1 μm polyimide film using a spin coating process. Overturn. The polyimide film is then exposed using a reactive ion etching technique. A well-defined entry hole is provided to extend perpendicular to the exposed surface. Au film By using Co as a base electrode, a Co / Cu multilayer can be formed of Co salt and Cu salt. Deposition from solution into the holes using direct current. Then on the exposed polyimide surface Another Au 1 μm film is provided. Since the polyimide film electrically insulates, Due to the voltage difference applied between the Au “electrodes”, the Co / Cu multilayer has Co and Cu An electric current flows in a direction substantially perpendicular to the constituent layers.   A preferred example of the method according to the present invention as described above is at least the multilayer structure. Deposit some alternating layers from a single solution containing at least two metal ions , Select the specific type that is deposited at any time, the value of the potential applied to the solution It is characterized by making a decision. Such technology is Appl. Phys. Lett. 1993 by Alper et al.63C in the papers on pages 2144-2146 of Described in connection with u / CoNiCu multilayers. Of course, (present in the electrolyte) The metal materials of the various constituent layers (from different kinds of metals) have different negative potentials. Other multilayer structures can be deposited using the same method, provided that Wear. The direct advantage of this particular method is that it deposits successive constituent layers of a multilayer structure. Saving time and money by eliminating the need to change electrolytes during The point is that you can.   In another method of manufacturing a device according to the invention, the multilayer structure is chemically vapor deposited (CVD). The process can be used to deposit in the passages.   Since it is originally a highly sensitive CPP sensor, it will be described in detail later in Examples. In particular, the magnetoresistive device according to the present invention is preferably incorporated in a magnetic head. This In a preferred example of the magnetic head as described above, the magnetoresistive device is arranged in a depression on the surface of the film. Characterized by being provided in a gap between at least two magnetic flux guides placed It is a thing. Providing such depressions using, for example, lithographic techniques Various deposition methods such as electrochemical sputtering and evaporation techniques. The magnetic material can be filled using the method. In this way, it is fully integrated An ultra-thin magnetic circuit can be provided in the film.   The present invention and its attendant advantages will be explained in detail with reference to the embodiments and the accompanying drawings. To do.   FIG. 1 shows a three-layered polyimide film suitable for manufacturing a magnetoresistive device according to the present invention. It is a sectional view of a part of stack.   FIG. 2 shows the structure of FIG. 1 with connection passages.   In FIG. 3, the multilayer structure is deposited in the passage of FIG.   FIG. 4 shows the structure of FIG. 3 provided with a conductive layer.   FIG. 5 shows a lateral view of the device according to the invention shown in FIG. 4 with an additional wide connecting passage. It is the sectional view expanded to the direction.   FIG. 6 shows the structure of FIG. 5 with the coating conductive layer partially removed.   FIG. 7 is a perspective view of a magnetic head incorporating the magnetoresistive device according to the present invention.   FIG. 8 shows an integrated magnetoresistive device according to the invention with flux guides in close proximity to each other. 4-layer stack with selectively etched polyimide film suitable for manufacturing FIG.   FIG. 9 shows a cut along line AA ′ after the structure of FIG. 8 has been subjected to a number of additional processing steps. It is a side view.   FIG. 10 shows various connecting passages in which various forms of multilayer structures are arranged according to the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a film provided with.Example 1   1 to 4 represent various stages of manufacture of a magnetoresistive device according to the invention. Same member Are given the same symbols.   In FIG. 1, a conductive layer 3 and a polyimide film 5 are sequentially provided on a flat surface substrate 1. Suitable examples of materials for the substrate 1 and the layer 3 are glass and copper, respectively. For example, layer 3 Can be provided by sputter deposition, and the film 5 can be provided by spin coating. Can be In this particular case, the appropriate thicknesses of layer 3 and membrane 5, respectively, are 400 nm and tf= 1 μm. Layer 5 to surface S1And S2Borders by To do.   In FIG. 2, the connection passage 7 is formed in the layer 5. This passage 7 has a surface S1And S2 Surface S penetrating between2To expose. Published this passage 7 in 1993 (for example) Mat.Res.Soc.Symp.Proc. By Gijs et al.31311-21, especially on page 12 Formed by known lithographic and etching techniques as disclosed can do. The average width of the passage 7 is about 0.6 μm.   As shown here, the passage 7 is made substantially straight, and S1Vertical to. However, this is not strictly necessary, and curved or sloping passages are also contemplated by the present invention. It can also be used in connection with.   In FIG. 3, a large spin-valve magnetoresistive effect (eg, alternating 16ÅN i20Fe80Layer and a 19 Å Cu layer repeated arrangement) through the multi-layer structure 9 Deposited inside. The constituent layers of the multilayer structure (not shown here) are S-layer these layers according to the order in which they are counted.1Or S2Placed at increasing distance from For) S1Stack in a direction almost perpendicular to. The multilayer 9 is arranged electrochemically Alternatively, layer 3 can be used as a base electrode.   As shown here, the multilayer structure 9 fills the passage 7 almost completely. Only However, this is not strictly necessary and if desired "filling" with conductive material. It is also possible to place the layers on either side of the thin multilayer structure.   FIG. 4 shows that the conductive layer 11 is arranged on the film 5 and the multilayer structure 9 in the structure of FIG. Later figures are shown. In this example, the layer 11 has a thickness of about 400 nm and is made of gold such as Au. A metal material is provided and is provided by sputtering or vapor deposition.   The resulting magnetoresistive device according to the invention is provided with an electrical resistance between layers 3 and 11. It can be used in the CPP mode by measuring. Example 2 below A description will be given that greatly facilitates such measurements.Example 2   5 and 6 show laterally expanded views of the device shown in FIG. 4 with additional features. . In these figures, the same members as those used in FIGS. Attach.   In FIG. 5, additional structures 13, 15 are provided on the membrane 5 on both sides of the original multilayer structure 9. Kick These additional structures 13, 15 have the same structure as the multilayer structure 9, Place these structures in connection passages that are significantly wider than the original passages 7 (eg 10 times larger). Place. The film 5 is also coated with the metal layer 11.   In FIG. 6, layer 11 is interleaved (eg, using lithographic techniques). By removing 17, 19 three (at least) electrically isolated "islands" , 21, 23, 25. Either layer 3 or structure 13, 15 It is possible to easily form an electrical contact portion with the lower side 27 of the multilayer structure 9 via Wear. In this way, all electrical contacts to the multilayer structure 9 are Individually attach the needles to the island 21 and at least one of the islands 23 and 25. Can be formed from one side of layer 5 (using both islands 23 and 25 , The known "four-point" measurement geometry allows the electrical resistance of the multilayer structure 9 to be measured significantly. Make it easy. ). Since the structures 13 and 15 are relatively wide, these CPP electric The resistance is extremely low, which is a fraction of the CPP resistance of the multilayer structure 9.   Strictly speaking, the structures 13 and 15 are formed as a multilayer having the same composition as the multilayer structure 9. It need not be implemented. If desired, the structures 13, 15 are not necessarily of a multi-layered form. Providing such a structure, although it may include other metallic substances not Means that the entire lithographic process includes additional steps.Example 3   Referring to FIGS. 2 to 4, the film 5 is made of the nucleopole ( It is also possible to manufacture a magnetoresistive device according to the invention with a Nuclepore® film. it can. The remaining parts and aspects of such a device may be identical to those of FIG. it can.Example 4   FIG. 7 shows a magnet with a magnetoresistive device 33 according to the invention with an electrical connection 35. It is a perspective view of a part of the air head 31. The magnetic head 31 includes magnetic flux guides 37, 39, 41, which are arranged in relation to the device 33 to form a magnetic circuit with them. Try to achieve. The end faces 43 and 45 form a part of the pole face of the magnetic head 31, and An air gap 47 is provided between these end faces 43, 45.   A magnetic medium such as a magnetic tape or a magnetic disk approaches the end faces 43 and 45, and When passing in front of, the magnetic circuit is magnetized by the information magnetically stored on the medium. A bundle change occurs. The magnetic flux that changes in this way is supplied to the magnetoresistive device 33, and Here, this magnetic flux change is converted into a measurable electric resistance change by the electric connection portion 35. .   A magnetic head is an electric coil that can be used to record magnetic information on a magnetic medium. Can also be included.Example 5   8 and 9 show a magnet according to the invention for coupling to a (partially) integrated flux guide. 3 illustrates various aspects of a magnetic head including a resistance device. The same code is attached to the same member .   FIG. 8 is a partial perspective view of a four-layer stack suitable for manufacturing a magnetic head according to the present invention. It is a figure which shows the partially cut cross section. This stack comprises an electrically insulating layer 4, a conductive layer 6 and And a soft magnetic substrate 2 sequentially provided with a polyimide film 8. Layers 4 and 6 are, for example, Equipped with crystal and copper respectively. The substrate 2 comprises, for example, NiFe. On membrane 8, two There is a connecting passage 10 located in the gap between the generally triangular depressions 12,14.   FIG. 9 shows a cut along line AA ′ after the structure of FIG. 8 has been subjected to a number of additional processing steps. It is a side view. A multilayer structure 16 (for example, a large spin-valve magnetoresistive effect) A NiFe / Cu multilayer as used in Example 1 above). Deposit on path 10. In addition, part of layers 4, 6 (for example by etching ) After removal, the depressions 12, 14 are filled with soft magnetic material 18, 18 '. This removal As a result, the material 18 'forms a partial physical contact with the substrate 2 and thus the magnetic field. The air circuits 2, 18 ', 18 are formed.   After providing the appropriate electrical contacts, such a device is installed on the pole faces 20, 22 and the magnetic surface. It can be used as a micro magnetic head having a gap 24. If desired , The width of the gap 24 can be reduced using lithographic techniques .   In a particularly simple embodiment of this device, the materials 18, 18 'are the same as the multilayer structure 16. As a multilayer having a composition of 1 and arranged to match the multilayer structure 16. carry out.Example 6   Referring to FIGS. 7 and 8, to improve the effectiveness of the external flux guides 39, 41. Recesses 12, 14 can be used. From the four-layer stack of FIG. 8 to the soft magnetic layer 2 (And the insulating layer 4) is omitted, and the depressions 12 and 14 are directly filled with the soft magnetic material. By doing so, it is possible to form a tapered “pole piece” integrated on the polyimide film 8. It Such a pole piece is an external flux guide (such as the flux guides 39, 41 in FIG. 7). Accurately converges the magnetic flux from the channel to the passage 10 (and the multilayer structure deposited in this passage 10) Can act to.Example 7   FIG. 10 shows surfaces S facing each other.1And S21 is a linear cross-sectional view of a membrane 100 having It The membrane 100 is provided with connecting passages 102, 104, 106, and these connecting passages are Multilayer structures 112, 114, and 116 are deposited according to the present invention. Various multilayer structures The constituent layers of 112, 114 and 116 are shown diagrammatically. Actual film is typically 1 μm As a guide for the thickness of each layer, each constituent layer of the actual multilayer structure is typically 1 nm thick. It is clear that FIG. Mainly clear here This is illustrated for clarity.   The illustrated connection passages 102, 104, 106 and multilayer structures 112, 114, 1 16 shows various possible features of an effective device according to the invention. Such a device Do the following: The connecting passage is perpendicular to the membrane plane (as is the case with passages 102, 106). Or can be tilted with respect to the membrane plane (as in the case of the passage 104). It Flattening the constituent layers of the multi-layer structure (as in the structures 112, 114) Or, it can be curved (as is the case with structure 116). like this Curvature can occur, for example, as a result of the effect of surface tension. The constituent layers of the multilayer structure are the surface S (as in the case of the structure 116).1, S2Nou It doesn't have to be parallel to one of them. All three structures 112, 114, 116 have continuous constituent layers such as the surface S2 It is clear that they are arranged in increasing distance from.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 43/12 7514−4Ｍ Ｈ０１Ｌ 43/12 (72)発明者 ヒースベルス ヤコブス ベルナルダス オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １ (72)発明者 パルス ヤン アルベルタス オランダ国 5621 ベーアー アインドー フェン フルーネヴァウツウェッハ １─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification number Internal reference number FI H01L 43/12 7514-4M H01L 43/12 (72) Inventor Heath Bells Jacobs Bernardas The Netherlands 5621 Behr Aindow Fenflunewouts Wech 1 (72) Inventor Pars Jan Albertas The Netherlands 5621 Beer Aindow Fenflune Wautz Wech 1

Claims (1)

【特許請求の範囲】 １．磁気多層構造体を具える磁気抵抗装置において、前記多層構造体を、膜の互 いに対向する二つの表面Ｓ1及びＳ2間を貫通するとともに表面Ｓ2が露出された 接続通路に堆積し、前記多層構造体の構成層を順次、これら表面のうちの一方か ら増大する距離に配置したことを特徴とする磁気抵抗装置。 ２．前記多層構造体の構成層は、前記Ｓ1に対して平行に測定した平均幅ｗm及び 前記Ｓ1に対して垂直に測定した累積厚さｔmを有し、ｗm／ｔm≦１０としたこと を特徴とする請求の範囲１記載の磁気抵抗装置。 ３．ｗm／ｔm≦２としたことを特徴とする請求の範囲２記載の磁気抵抗装置。 ４．前記Ｓ1に対して垂直に測定した前記膜の平均厚さｔfが１０μｍを超えない ようにしたことを特徴とする請求の範囲１から３のうちのいずれかに記載の磁気 抵抗装置。 ５．ｔf≦２μｍとしたことを特徴とする請求の範囲４記載の磁気抵抗装置。 ６．前記多層構造体は、Ｆｅ／Ｃｒ／Ｆｅ，Ｃｏ／Ａｇ／Ｃｏ，Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃ ｏ，ＭｎＦｅ／ＮｉＦｅ／Ｃｕ／ＮｉＦｅ，ＮｉXＦｅYＣｏZ／Ｃｕ／ＮｉX'Ｆ ｅY'ＣｏZ'，ＮｉXＦｅYＣｏZ／Ａｇ／ＮｉX'ＦｅY'ＣｏZ'ＮｉXＦｅYＣｏZ／Ｃ ｏ／Ｃｕ／Ｃｏ／ＮｉX'ＦｅY'ＣｏZ'，ＮｉXＦｅYＣｏZ／Ｃｏ／Ａｇ／Ｃｏ／ ＮｉX'ＦｅY'ＣｏZ'及びこれらの組合せにより形成された群から選択した金属層 の少なくとも一つの多重層を具え、合金比の個々の値Ｘ，Ｙ，Ｚ，Ｘ’，Ｙ’及 びＺ’は全て０から１の範囲に存在し、Ｘ＋Ｙ＋Ｚ＝１＝Ｘ’＋Ｙ’＋Ｚ’とし たことを特徴とする請求の範囲１から５のうちのいずれかに記載の磁気抵抗装置 。 ７．請求の範囲１から６のうちのいずれかに記載の磁気抵抗装置を製造するに当 たり、前記多層構造体を電気化学堆積処理によって堆積することを特徴とする磁 気抵抗装置の製造方法。 ８．前記多層構造体の少なくとも一部の交互の層を、少なくとも２種類の金属イ オンを含む単一溶液から堆積し、任意のときに堆積される特定の種類を、前記溶 液に印加される電位の値を選定することにより決定することを特徴とする請 求の範囲７記載の磁気抵抗装置の製造方法。 ９．請求の範囲１から６のうちのいずれかに記載の磁気抵抗装置を具えることを 特徴とする磁気ヘッド。 10．前記磁気抵抗装置を、前記膜の表面の窪みに配置された少なくとも二つの磁 束ガイドの間のギャップに設けたことを特徴とする請求項９記載の磁気ヘッド。[Claims] 1. A magnetoresistive device comprising a magnetic multi-layer structure, wherein the multi-layer structure is deposited in a connecting passage that penetrates between two mutually facing surfaces S 1 and S 2 of a membrane and has an exposed surface S 2. A magnetoresistive device in which constituent layers of a multilayer structure are sequentially arranged at an increasing distance from one of these surfaces. 2. The constituent layers of the multilayer structure has a cumulative thickness t m as measured perpendicular to the mean width w m and the S 1 measured parallel to the S 1, w m / t m ≦ 10 The magnetoresistive device according to claim 1, wherein 3. The magnetoresistive device according to claim 2, wherein w m / t m ≤2. 4. The magnetoresistive device according to any one of claims 1 to 3, wherein an average thickness t f of the film measured perpendicularly to the S 1 does not exceed 10 μm. 5. 5. The magnetoresistive device according to claim 4, wherein t f ≦ 2 μm. 6. The multilayer structure, Fe / Cr / Fe, Co / Ag / Co, Co / Cu / C o, MnFe / NiFe / Cu / NiFe, Ni X Fe Y Co Z / Cu / Ni X 'F e Y' Co Z ', Ni X Fe Y Co Z / Ag / Ni X' Fe Y 'Co Z' Ni X Fe Y Co Z / C o / Cu / Co / Ni X 'Fe Y' Co Z ', Ni X Fe Y Co Z / Co / Ag / Co / Ni X 'Fe Y' Co Z ' and comprising at least one multiple layer of metal layers selected from the group formed by a combination thereof, individual values X alloy ratio, Y, Z, X ', Y'and Z'are all present in the range 0 to 1 and X + Y + Z = 1 = X' + Y '+ Z' are set forth in any one of claims 1 to 5. Magnetoresistive device as described. 7. In manufacturing the magnetoresistive device according to any one of claims 1 to 6, a method of manufacturing the magnetoresistive device, wherein the multilayer structure is deposited by an electrochemical deposition process. 8. At least some of the alternating layers of the multilayer structure are deposited from a single solution containing at least two metal ions, and the particular type deposited at any given time is the value of the potential applied to the solution. 8. The method of manufacturing a magnetoresistive device according to claim 7, wherein the determination is made by selecting 9. A magnetic head comprising the magnetoresistive device according to any one of claims 1 to 6. Ten. 10. The magnetic head according to claim 9, wherein the magnetoresistive device is provided in a gap between at least two magnetic flux guides arranged in a recess on the surface of the film.
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Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0782129A3 (en) * 1995-12-29 1998-12-09 Read-Rite Corporation Magnetoresistive cpp mode transducer with multiple spin valve members
US5627704A (en) * 1996-02-12 1997-05-06 Read-Rite Corporation Thin film giant magnetoresistive CPP transducer with flux guide yoke structure
DE10048420A1 (en) * 2000-09-29 2002-04-18 Infineon Technologies Ag Method for producing integrated circuit arrangements and associated circuit arrangements, in particular tunnel contact elements
US6897650B2 (en) * 2002-02-11 2005-05-24 International Business Machines Corporation Magnetic-field sensor device
US7180714B2 (en) 2003-09-30 2007-02-20 Hitachi Global Storage Technolgies Netherlands B.V. Apparatus for providing a ballistic magnetoresistive sensor in a current perpendicular-to-plane mode
US7344330B2 (en) 2004-03-31 2008-03-18 Hitachi Global Storage Technologies Netherlands B.V. Topographically defined thin film CPP read head fabrication

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2648942B1 (en) * 1989-06-27 1995-08-11 Thomson Csf SENSOR WITH MAGNETORESISTIVE EFFECT
US5018037A (en) * 1989-10-10 1991-05-21 Krounbi Mohamad T Magnetoresistive read transducer having hard magnetic bias
NL9100155A (en) * 1991-01-30 1992-08-17 Philips Nv MAGNETIC HEAD AND METHOD FOR MANUFACTURING SUCH A MAGNETIC HEAD.
US5159513A (en) * 1991-02-08 1992-10-27 International Business Machines Corporation Magnetoresistive sensor based on the spin valve effect
US5285339A (en) * 1992-02-28 1994-02-08 International Business Machines Corporation Magnetoresistive read transducer having improved bias profile

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