Brevet FR2769401A1 — publié le 19990409

PROCEDE DE POLARISATION D'UN ELEMENT MAGNETORESISTANT A DOUBLE RUBAN DESCRIPTION Domaine technique La présente invention a pour objet un procédé de polarisation d'un élément magnétorésistant à double ruban. Elle trouve une application dans l'enregistrement d'informations sur disque, bande, etc. Etat de la technique antérieure Dans une demande de brevet intitulée "Tête magnétique de lecture à élément magnétorésistant" déposée par le présent Demandeur le jour même du dépôt de la présente demande, il est décrit et revendiqué une tête magnétique qui est illustrée sur les figures 1A et 1B annexées (respectivement en coupe et en vue de dessus). Telle que représentée, cette tête de lecture comprend une couche magnétique 106 formant blindage, avec une ouverture 107 et une couche 102 constituant une sonde de champ (ou un capteur de champ) ; cette couche sonde est une couche magnétique perméable, d'une épaisseur de quelques dizaines de nanomètres (quelques centaines d'Angstroms) et d'une hauteur de quelques centaines de nanomètres (quelques milliers d'Angstroms). Sa longueur, dans le sens perpendiculaire au plan de la figure 1A et dans le plan de la figure lB, est égale à la largeur de la piste à lire. Cette couche 102 se prolonge par un pied 103, également magnétique perméable. La longueur du pied 103 est la même que celle de la couche 102 ; sa hauteur est de quelques centaines de nanomètres. Couche 102 et pied 103 peuvent être en alliage FeNi. Le pied 103 est avantageusement relié à la masse. La largeur de l'ouverture 107 pratiquée dans le blindage 106 peut être de l'ordre de quelques dizaines de nanomètres. La couche mince magnétique 106 est par exemple en alliage FeNi, avec une épaisseur comprise entre 10 nm et 100 nm environ. Ce blindage 106 définit le plan de vol 100 de la tête. La couche sonde 102 affleure sur le plan de vol 100 au centre de l'ouverture 107. De chaque côté du pied 103 se trouvent deux rubans magnétorésistants 104a et 104b, du type à vannes de spin. Ces rubans reliés électriquement en série forment l'élément magnétorésistant de la tête. La figure 1B montre en outre deux connexions électriques 110a et 110b reliées aux deux rubans 104a, 104b, à leurs extrémités avant, ainsi qu'un pont conducteur 112 connectant les extrémités arrière des rubans. Sur la figure 2, on voit, de manière schématique, l'un des rubans magnétorisistants, référencé 104, avec les diverses couches qui le composent. I1 s'agit d'une structure à vanne de spin ("spin valve") comprenant - une première couche mince magnétique 121 à fort champ coercitif, avec une composante planaire de l'aimantation M1 orientée dans une direction transversale (cette couche peut être en terbium/cobalt) ; cette première couche est désignée souvent par couche "piégeante" (ou "pinning layer" en terminologie anglo saxonne) - une deuxième couche mince ferromagnétique douce 122, magnétiquement couplée à la première 121 cette deuxième couche, appelée souvent couche "piégée" (en anglais "pinned layer"), peut être en FeNi, en Co ou en FeCo ; son aimantation est notée M2 - une troisième couche mince non magnétique 123 électriquement conductrice, par exemple en cuivre ; cette couche peut être parcourue par un courant I - une quatrième couche mince ferromagnétique 124 appelée souvent "couche libre" (ou en anglais "free layer"), par exemple en FeNi l'aimantation M de cette dernière couche est sensible au champ magnétique extérieur et s'oriente selon la direction de ce champ. L'aimantation M1 est antiparallèle dans les deux rubans, c'est-à-dire que le sens de l'aimantation Mla dans le ruban 104a est opposé au sens de l'aimantation Mlb dans le ruban 104b, comme représenté sur la figure 3A. Sur cette figure 3A, on voit les polarisations antiparallèles Mla, Mlb dans les couches piégeantes des deux rubans 104a, 104b et les polarisations Ma, Mb dans les couches libres, avec un courant I circulant dans la couche conductrice. La figure 3B montre la variation relative de résistance AR/R de l'élément magnétorésistant en fonction du champ appliqué H. Cette tête de lecture ne fonctionne correctement que Si les deux rubans 104a, 104b sont correctement polarisés, c'est-à-dire si les aimantations Mla, Mlb dans les couches piégeantes sont antiparallèles. Pour obtenir cette disposition, on pourrait naturellement polariser chacun des rubans au moyen d'un champ magnétique appliqué convenablement, soit au moyen d'un aimant permanent, soit en faisant passer un courant électrique dans un conducteur placé à proximité. Mais un tel procédé serait peu performant et en particulier ne se prêterait pas à des procédés de réalisation collectifs. Or, les têtes magnétiques, et en particulier les têtes à couches minces, sont réalisées le plus souvent par des procédés collectifs et il existe donc un réel besoin d'un procédé de polarisation qui soit, lui aussi, collectif. La présente invention a justement pour but de proposer un tel procédé. Exposé de l'invention A cette fin, l'invention propose un procédé de polarisation d'un élément magnétorésistant à double ruban, comme celui qui vient d'être décrit, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste à - appliquer à la tête un premier champ magnétique (H1) de direction transversale par rapport aux rubans, ce premier champ ayant un premier sens, - appliquer ensuite à la tête un second champ magnétique (H2) oollque par rapport au plan des rubans, ce second champ ayant une composante dans le plan des rubans dirigée dans un second sens opposé au premier. On peut combiner ce procédé avec un autre procédé consistant à faire passer une impulsion de courant dans l'élément magnétorésistant. Brève description des dessins - les figures 1A et 1B, déjà décrites, illustrent une tête magnétique à élément magnétorésistant à double ruban - la figure 2, déjà décrite, montre la constitution de chaque ruban - les figures 3A et 3B, déjà décrites, illustrent le fonctionnement d'un élément magnétorésistant à double ruban du type à vannes de spin - les figures 4A et 4B illustrent une première opération du procédé de l'invention ; - la figure 5 illustre une seconde opération du procédé de l'invention ; - la figure 6 illustre une variante du procédé dans laquelle on utilise le passage d'un courant dans l'élément magnétorésistant. Description de modes particuliers de réalisation Les figures 4A et 4B illustrent la première étape du procédé de l'invention. I1 s'agit d'appliquer un premier champ magnétique H1 parallèle au plan général de la tête, c'est-à-dire horizontal si la tête est horizontale, ce champ étant par ailleurs dirigé transversalement par rapport aux deux rubans 104a, 104b. Ce premier champ a une intensité supérieure au champ coercitif de la couche piégeante et a donc pour effet de saturer cette couche et de produire des aimantations Mla, Mlb de même sens dans les deux rubans, comme le montre la figure 4B. En d'autres termes, à ce stade, les aimantations obtenues sont parallèles (et non antiparallèles comme souhaité). Dans une deuxième étape, illustrée sur la figure 5, on renverse l'aimantation dans le ruban de gauche 104a. Pour cela, on applique un second champ H2 qui est oblique par rapport au plan général de la tête. Sur la figure 5, ce champ est sensiblement à 45 , mais cette valeur n'est qu'un exemple, l'essentiel étant que le champ ait une composante horizontale dirigée en sens opposé au sens du premier champ H1. En d'autres termes, avec la disposition de la figure 5, le champ H2 est dirigé vers le bas et vers la gauche. Ce second champ ne pénètre pas, en tant que tel, dans la tête, du fait du blindage 106. Mais il est capté par la sonde 102 et se trouve dirigé vers le pied 103. Du fait de son orientation vers la gauche, il est entré pour l'essentiel dans le ruban de gauche 104a et très peu dans le ruban de droite 104b. L'aimantation Mla du ruban 104b va donc s'inverser, alors que l'aimantation Mlb du ruban 102b va rester sensiblement Inchangée. On obtent alors la polarisation souhaitée, telle que représentée sur la figure 3A. On peut parfaire la polarisation obtenue en faisant passer dans l'élément magnétorésistant une impulsion de courant, comme cela est illustré sur la figure 6. Le courant I produit un champ magnétique, donc une aimantation, dans la couche piégeante (Mla dans 104a, Mlb dans 104b). L'intensité du courant est de l'ordre de 30 à 300 mA. La durée de l'impulsion est sffisamment courte pour ne pas échauffer l'élément marJnétorésistant. Le courant peut être appliqué au moyen d'un testeur à pointes classiques, tel qu'on en utilise en micro-électronique. I1 s'agit donc d'un procédé individuel, à l'encontre du procédé à double champs extérieurs qui est collectif. Mais cette opération peut être utile pour parfaire la polarisation de chaque tête. L'application d'une impulsion de courant peut s'effectuer soit pendant l'application du second champ H2, soit après cette application. REVEND I CAT IONS 1. Procédé de polarisation d'un élément magnétorésistant appartenant à une tête magnétique de lecture, cette tête comprenant une couche magnétique de blindage (106) avec une ouverture (107), , une couche magnétique sonde (102) perpendiculaire au blindage et affleurant dans l'ouverture (107), un pied magnétique (103) prolongeant la couche magnétique sonde (102), l'élément magnétorésistant étant composé de deux rubans magnétorésistants (104a, 104b) du type à vanne de spin, avec une couche supérieure piégeante (121), les aimantations (Mla, Mlb) dans cette couche piégeante étant antiparallèles dans les deux rubans, ces deux rubans étant disposés de part et d'autre du pied (103) dans un même plan parallèle à la couche de blindage (106), ces deux rubans étant reliés électriquement en série, ce procédé étant caractérisé par le fait qu'il consiste j : - appliquer à la tête un premier champ magnétique (H1) de direction transversale par rapport aux rubans, ce premier champ ayant un premier sens, - appliquer ensuite à la tête un second champ magnétique (H2) oblique par rapport au plan des rubans, ce second champ ayant une composante dans le plan des rubans dirigée dans un second sens opposé au premier. 2. Procédé selon la revendication 1, dans lequel le second champ magnétique (H2) fait une direction de 45" environ avec le plan des rubans (104a, 104b). 3. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on polarise collectivement un ensemble d'éléments magnétorésistants appartenant à un ensemble de têtes magnétiques de lecture. 4. Procédé selon la revendication 1, dans lequel on fait passer une impulsion de courant longitudinal dans les deux rubans (104a, 104b). 5. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on fait passer l'impulsion de courant pendant l'application du second champ magnétique (H2). 6. Procédé selon la revendication 4, dans lequel on fait passer l'impulsion de courant après l'application du second champ magnétique (2).