Brevet FR2606197A1 — publié le 19880506

PROCEDE DE REALISATION D'UNE TETE MAGNETIQUE PERMETTANT DE SIMPLIFIER LA REALISATION DES CONNEXIONS ELECTRIQUES. DESCRIPTION La présente invention a pour objet un procédé de réalisation d'une tête magnétique. La tête magnétique dont il est question dans l'invention est du type à couches minces et à structure horizontale. Une telle tête est représentée très schématiquement, en coupe, sur la figure 1. Sur un substrat S, on trouve une première pièce polaire P1, un enroulement formé de deux parties Bl, B2, chacune constituée par exempte de deux spirales complémentaires situées dans des plans différents, une deuxième pièce polaire P2 comprenant deux parties séparées par un entrefer amagnétique E. La piste magnétique à enregistrer ou à lire passe devant l'entrefer E. A l'arrrière de la tête, on peut trouver un circuit intégré CI, qui sert à traiter les signaux délivrés par les enroulements ou transmis à ceux-ci. Sur la figure 2, qui est une vue de dessus simplifiée, on voit mieux les deux enroulements B1, B2, en forme de double spirale s'étendant de part et d'autre de l'entrefer. Une telle tête à structure horizontale est décrite par exemple dans la demande de brevet européen EP-A-O 152 326. L'invention a pour objet un procédé de réalisation des diverses connexions électriques qu'on trouve dans une telle tête, à savoir des connexions entre les divers enroulements (que l'on appellera par la suite "interconnexions") et les connexions entre le plan o se situent ces enroulements et la face arrière du substrat o se trouve le circuit intégré (que l'on appellera "intraconnexions"). Les interconnexions consistent en un moyen permettant de relier les plots de contact intérieurs d'une spirale avec les plots de contact extérieurs de l'autre spirale. Ces interconnexions sont schématisées sur la figure 2 par les pistes Cl et C2. 2 2 6606197 L'invention propose un procédé simple qui consiste à préparer un substrat avec un isolant gravé et comblé par un seul matériau, ce matériau étant à la fois magnétique, pour constituer la première pièce polaire, et électriquement conducteur, pour constituer deux pistes d'interconnexion et des passages conducteurs traversant le substrat. Les opérations ultérieures de formation du bobinage et de création de la seconde pièce polaire sont ensuite classiques et interviennent après obtention de ce sous-ensemble muni des inter- et intraconnexions. De toute façon, les caractéristiques de l'invention apparaîtront mieux à la lecture de la description qui suit, d'exemples de réalisation donnés à titre explicatif et nullement limitatif. Cette description se réfère à des dessins sur lesquels: - la figure 1, déjà décrite, représente une coupe schématique d'une tête magnétique à structure horizontale, - la figure 2 montre la même tête en vue de dessus, - la figure 3 montre une première étape du procédé de l'invention, - la figure 4 montre une deuxième étape de ce procédé, - la figure 5 montre une troisième étape de ce procédé, la figure 6 montre une quatrième étape de ce procédé, - la figure 7 montre une cinquième étape de ce procédé, - La figure 8 montre une sixième étape de ce procédé, - la figure 9 montre une septième étape de ce procédé, - la figure 10 montre, en vue de dessus, le sous- ensemble obtenu après la septième étape, - la figure 11 montre une huitième étape, - la figure 12 montre une neuvième étape, - la figure 13 montre une dixième étape, - la figure 14 montre, en coupe, la tête finalement obtenue. La figure 3 montre un substrat qui peut être isolant ou semi-conducteur 2, par exemple en silicium, dans lequel on perce des trous 4, 6, 8 à des emplacements o se situeront les futures 3 2 6 02606197 intraconnexions entre les deux faces du substrat. Le trou 8 est situé en arrière et la coupe est supposée passer par l'axe des trous 4 et 6. On réalise ensuite une oxydation de ce substrat 2 pour créer une couche isolante 10 sur l'ensemble du substrat et dans les trous 4, 6, 8. La figure 4 montre l'ensemble obtenu après dépôt d'une couche conductrice, par exemple par dépôt de silicium polycristallin 12 suivi d'un dépôt de tungstène 14; tout autre métal qui se dépose en phase vapeur ou de toute autre manière tel que le plaquage électrolytique peut être utilisé. On dépose ensuite sur l'une des faces du substrat une couche isolante 16, qui est par exemple obtenue par CVD (Chemical Vapor Deposition) assisté par plasma. On grave cette couche isolante 16 pour définir, d'une part, au-dessus des trous 4, 6 et 8 des zones 18, 20 et 22 à l'emplacement de futurs plots de contact pour des intraconnexions d'une face à l'autre du substrat, et, d'autre part, un caisson 24 rectangulaire à l'emplacement d'une future première pièce polaire, et enfin deux gorges en forme de U, respectivement 26 et 28, l'une contournant le caisson par l'un de ses côtés, l'autre contournant le caisson par L'autre côté. Cette gravure est poursuivie jusqu'à mise à nu de la couche conductrice 12, 14. Utilisant la double couche conductrice 12, 14 comme électrode, on effectue un dépôt électrolytique d'un métal magnétique conducteur, par exemple un alliage Fe-Ni. On forme ainsi, dans les zones 18, 20 et 22, des plots conducteurs creux 32, 34 et 36, une première pièce magnétique 38 et deux pistes d'interconnexion 40, 42. Ces éléments conducteurs sont visibles sur la figure 6. Leur épaisseur est de 1 à plusieurs microns. La figure 7 représente une étape supplémentaire après dépôt d'une couche isolante 44 sur la première face et dans les plots conducteurs, et gravure de l'ensemble formé par cette dernière couche isolante 44, la couche isolante 16 et la couche métallique 12, 14. On obtient ainsi des sillons 46 entourant les plots d'intraconnexion 32, 34, 36, un sillon 48 entourant la 4 6 02606197 piste d'interconnexion 42 et un siLLon 50 entourant l'autre piste d'interconnexion 44. On dépose ensuite un isolant 52 (par exemple un polymère) sur la première face, y compris dans les sillons 46, 48, 50 (figure 7). Puis on grave cet isolant 52 jusqu'à faire apparaître la première pièce polaire 38, les pistes d'interconnexion 40, 42 et les plots d'intraconnexion 32, 34. Un anneau de garde isolant subsiste autour des plots d'intraconnexion 54 et autour des deux pistes d'interconnexion 56, 58. On obtient ainsi un sousensemble qui est représenté sur la figure 9 en coupe et sur la figure 10 en vue de dessus. Ce sous-ensemble est plan. Il s'agit ensuite de compléter la tête par formation d'un bobinage et création de la deuxième pièce polaire. Tout procédé connu peut être utilisé à cette fin. Les figures 11 à 13 montrent quelques opérations possibles mais on peut en imaginer d'autres, sachant que la pièce polaire 38 n'est pas isolée par rapport au reste du substrat, et peut donc par exemple continuer à servir d'électrode pour la suite du procédé technologique. Sur la figure 11, on a représenté le sous-ensemble obtenu grâce aux opérations précédemment décrites après dép6t d'une couche isolante 60. On grave dans cet isolant deux gorges symétriques 62, 64 en forme de spirales, de part et d'autre de la première pièce polaire (figure 12). On dépose un métal sur l'ensemble de l'isolant ainsi gravé, ce qui donne naissance à deux spirales conductrices complémentaires 66, 68, 70, 72 de chaque côté de la pièce magnétique 38, comme on le voit sur la figure 13. Ces spirales sont situées sur deux plans différents 66, 70 et 68, 72. Ces spirales viennent prendre contact respectivement avec les pistes 40, 42, ce qui assure leur interconnexion. La figure 14 montre la tête complète obtenue après qu'une couche d'isolant 74 a été déposée, que deux puits 76, 78 ont été gravés pour dégager l'un des bords de la première pièce magnétique 38, et qu'une couche magnétique 80 qui vient au 2 2606197 contact avec La première couche 38 a été déposée. Cette couche comprend deux parties 81, 82 séparées par un entrefer amagnétique 84. De telles opérations sont décrites dans le brevet européen cité plus haut. Une variante au procédé décrit consiste, dans un premier temps, à partir de la couche conductrice 12 et 14, à remplir uniquement les trous 18, 20 et 22, leur emplacement étant défini par un masque tel que celui décrit précédemment. Une gravure chimique permet de planariser la surface. Dans un deuxième temps, on peut, par exemple, renforcer la couche conductrice par une autre couche métallique déposée par technique de pulvérisation cathodique et continuer ainsi la suite du procédé comme décrit précédemment. Le remplissage total des trous par un matériau magnétique et conducteur peut avoir deux buts: le premier est d'avoir une arrivée de courant d'une façon homogène sur toute la plaquette, le second est de se servir éventuellement de cette interconnexion comme canal magnétique. 6 2606197 REVENDICATIONS 1. Procédé de réalisation d'une tête magnétique de Lecture et d'écriture en couches minces et à structure horizontale, caractérisé par le fait qu'il comprend les opérations suivantes: - dans un substrat isolant (2), on perce des trous (4, 6, 8) à des emplacements o se situeront de futures intraconnexions entre les deux faces du substrat, - on réalise une oxydation de ce substrat (2) pour créer une couche isolante (10) sur l'ensemble du substrat et dans les trous (4, 6, 8), - on dépose une couche conductrice (12, 14) sur l'ensemble du substrat y compris les trous, - on dépose sur l'une des faces du substrat une couche isolante (16), -on grave cette couche isolante (16) pour définir, au-dessus des trous (4, 6, 8) des zones (18, 20, 22) à l'emplacement de futurs plots de contact pour des intraconnexions d'une face à l'autre du substrat, un caisson rectangulaire (24) à l'emplacement d'une future première pièce polaire, et deux gorges en forme de U (26, 28), l'une contournant le caisson par l'un de ses côtés, l'autre contournant le caisson par l'autre cUté, cette gravure mettant à nu la couche conductrice (12, 14), - utilisant la couche conductrice (12, 14) comme électrode, on effectue un dépôt électrolytique d'un métal magnétique conducteur formant ainsi dans les zones (18, 20, 22) des plots conducteurs creux (32, 34, 36) au-dessus et dans les trous (4, 6, 8), une première pièce magnétique (38) et deux pistes d'interconnexion (40, 42), - on dépose une couche isolante (44) sur la première face et dans les plots conducteurs, - on grave l'ensemble formé par cette dernière couche isolante (44), la couche isolante (16) et La couche métallique (12, 14) 7 2 2606197 pour former des sillons (46) entourant les plots d'intraconnexion (32, 34, 36), un sillon (48) entourant l'une des pistes d'interconnexion (42) et un sillon (50) entourant l'autre piste d'interconnexion (44), - on dépose un isolant (52) sur la première face y compris dans les sillons (46, 48, 50), - on grave cet isolant (52) jusqu'à faire apparaître la première pièce polaire (38), les pistes d'interconnexion (40, 42) et les plots d'intraconnexion (32, 34), un anneau de garde isolant subsistant autour des plots d'intraconnexion (54) autour des deux pistes d'interconnexion (56, 58), - on forme sur ce sous-ensemble, par tout procédé connu, un enroulement et l'on crée une deuxième pièce polaire en contact avec la première et présentant un entrefer. 2. Procédé selon la revendication 1, caractérisé par le fait que les opérations de formation du bobinage et de la seconde pièce polaire comprennent les opérations suivantes: - on dépose sur le sous-ensemble une couche isolante (60), - on grave dans cet isolant deux gorges (62, 64) en forme de spirales symétriques de part et d'autre de la première pièce polaire, - on dépose un métal sur l'ensemble de l'isolant ainsi gravé ce qui donne naissance à deux spirales conductrices complémentaires (66, 68, 70, 72) de chaque côté de la pièce magnétique, ces spirales étant situées sur deux plans différents (66, 70 et 68, 72), ces spirales venant prendre contact respectivement avec les pistes (40, 42), ce qui assure leur interconnexion, - on dépose sur l'ensemble une couche d'isolant (74) que l'on grave pour dégager deux puits (76, 78) dégageant chacun l'un des bords de la première pièce magnétique (38), - on dépose une couche magnétique (80) qui vient au contact avec la première couche (38) et qui comprend deux parties (81, 82) séparées par un entrefer amagnétique (84).