專利名稱：具有靜磁穩(wěn)定軟鄰近層的疊層磁阻結(jié)構(gòu)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明通常涉及磁阻(MR)傳感器。具體而言，本發(fā)明涉及MR讀取傳感器以及傳感器制造方法，這種傳感器綜合了鄰近接合結(jié)構(gòu)與疊層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)。
背景技術(shù)：
磁阻(MR)傳感器利用MR單元，通過(guò)檢測(cè)磁性介質(zhì)(例如磁盤)上存儲(chǔ)的磁通量，以磁方式讀取磁性介質(zhì)上的編碼信息。MR傳感器必須保持縱向與橫向偏磁以使傳感器處于優(yōu)化工作范圍內(nèi)，從而可準(zhǔn)確檢測(cè)磁通量。雙偏磁借助磁交換耦合或靜磁耦合建立。
MR傳感器的重要的三層是MR傳感器、間隔材料和軟鄰近層(SAL)。MR單元具有磁阻性質(zhì)和低電阻率并且在傳感電流流經(jīng)該層時(shí)產(chǎn)生輸出電壓。SAL是高電阻率的磁偏磁層。SAL對(duì)MR單元的磁化施加偏磁并且建立橫向偏磁。間隔材料具有非磁性和高電阻率并且起著隔離MR單元與SAL的作用。間隔材料有助于阻斷MR單元與SAL之間的交換耦合，使得磁性層以兩層獨(dú)立的層而非一層強(qiáng)耦合層起作用。在MR傳感器每個(gè)端部上放置硬-偏磁材料以建立縱向偏磁并形成傳感器的兩個(gè)隋性區(qū)域。隋性區(qū)域的間隔保持橫向偏磁并且被稱為傳感器的活性區(qū)域。
當(dāng)MR和SAL單元暴露于外磁場(chǎng)下時(shí)，它們可能“斷裂”多個(gè)磁疇。為了使MR傳感器的穩(wěn)定性最好并且輸出最大，需要將MR和SAL單元保持為一個(gè)磁疇的狀態(tài)。有三種將MR和SAL單元保持為一個(gè)磁疇狀態(tài)的方法，它們是靜磁耦合、鐵磁性交換耦合和反鐵磁性交換耦合。為實(shí)現(xiàn)靜磁耦合，將永磁鐵靠近MR單元放置。這種穩(wěn)定方案稱為鄰近接合。為了實(shí)現(xiàn)交換耦合，將鐵磁性或反鐵磁性層淀積在MR層附近從而使磁性層的其中一層晶格與MR單元層的磁性晶格耦合，將傳感器保持為一個(gè)磁疇狀態(tài)。這種穩(wěn)定方案稱為疊層結(jié)構(gòu)。
在現(xiàn)有的MR傳感器中，各薄膜層與MR傳感器掩膜之間的定位公差是關(guān)鍵的。由于嚴(yán)格的幾何尺寸常常需要附加的和/或更為困難的工藝步驟，所以許多現(xiàn)有技術(shù)MR傳感器設(shè)計(jì)中的定位公差大大增加了工藝復(fù)雜性。附加的工藝步驟增加了各薄膜層變化和沾污的機(jī)會(huì)。
例如，在傳感器有源和隋性區(qū)域內(nèi)采用連續(xù)MR單元和SAL薄膜的設(shè)計(jì)對(duì)薄膜下層敏感。在傳感器的隋性區(qū)域，SAL薄膜起著硬-偏磁鈷基合金薄膜下層的作用。鈷基硬-偏磁薄膜對(duì)下層晶體組織和SAL/鈷基合金薄膜界面的清潔程度與粗糙度固有地敏感。而且在隋性區(qū)域，鈷基合金薄膜起著MR單元下層的作用。MR單元對(duì)各種因素敏感，例如下層晶體組織、鈷基合金薄膜/MR單元界面的清潔度和粗糙度。在這種傳感器的制造過(guò)程中，薄膜之間的依賴性自然而然地造成工藝控制的困難。
此外，常常需要將涉及反應(yīng)離子刻蝕或離子研磨的處理控制在非常小的公差內(nèi)(例如50埃)。這些過(guò)程使薄膜層表面損壞并且影響到交換耦合。相鄰薄膜的依賴性使交換耦合非常重要并且影響到MR傳感器的整體穩(wěn)定性。
有一種方法利用鄰近磁阻頭簡(jiǎn)化了MR傳感器的制造工藝。就傳感器制造而言，鄰近頭似乎是簡(jiǎn)單的。實(shí)質(zhì)上，MR薄層沿中央活性區(qū)域延伸并且在隋性區(qū)域形成硬磁性材料。但是傳感器的可靠性受無(wú)源與活性區(qū)域之間的鄰近接合影響，這導(dǎo)致接合處磁和電學(xué)性質(zhì)的復(fù)雜化。
因此，一直需要MR傳感器，它在減少對(duì)鄰近薄膜耦合依賴性并省略反應(yīng)離子刻蝕或離子研磨的同時(shí)使MR單元穩(wěn)定。此外，MR傳感器需要使SAL單元穩(wěn)定，允許足夠的磁化旋轉(zhuǎn)從而可以對(duì)MR單元正確施加偏磁。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及綜合了鄰近接合結(jié)構(gòu)與疊層結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的磁阻(MR)傳感器。鄰近接合設(shè)計(jì)用于SAL而疊層結(jié)構(gòu)用于MR單元。鄰近接合設(shè)計(jì)采用靜磁耦合在允許磁化旋轉(zhuǎn)的同時(shí)穩(wěn)定SAL。磁化必須能自由旋轉(zhuǎn)以在SAL與MR單元之間提供正確的靜磁耦合。通過(guò)將MR單元鄰近硬偏磁薄膜放置從而允許磁交換耦合，疊層結(jié)構(gòu)提供了對(duì)MR單元的穩(wěn)定，而且還消除了對(duì)鄰近接合的敏感性。疊層結(jié)構(gòu)避免了通常與鄰近接合設(shè)計(jì)相關(guān)的工藝差異。此外，由于鄰近接合設(shè)計(jì)允許SAL磁化(它對(duì)MR單元具有更強(qiáng)的偏磁效應(yīng))有更大的運(yùn)動(dòng)，所以這種結(jié)合在SAL與MR單元之間提供了更好的靜磁耦合。
在傳感器的第二實(shí)施例中，硬偏磁薄膜或永磁鐵是分開的以向SAL和MR單元分別提供用于靜磁耦合和磁交換耦合的分立硬偏磁薄膜。用于SAL和MR單元的每種永磁鐵的磁性質(zhì)和磁場(chǎng)強(qiáng)度可以獨(dú)立優(yōu)化。這使得工藝控制更為前后一致、更清潔和更方便，消除了永磁鐵差異對(duì)傳感器造成的影響。
按照本發(fā)明的一種制造MR傳感器的方法包括將SAL淀積在間隔層頂面和將間隔材料淀積在SAL頂面的步驟。在間隔材料與SAL中央?yún)^(qū)域放置掩膜。將未覆蓋掩膜的其他區(qū)域的間隔材料與SAL去除。隨后在去除SAL與間隔材料的區(qū)域淀積下層材料。在下層頂面淀積硬偏磁材料。在傳感器活性區(qū)域間隔材料頂面和傳感器隋性區(qū)域硬偏磁材料頂面上去除掩膜并淀積MR單元。在傳感器無(wú)源和活性區(qū)域的MR單元頂面上淀積覆蓋層。在傳感器隋性區(qū)域覆蓋超頂面放置觸點(diǎn)。
在本方法的第二實(shí)施例中，加入其他材料以分隔硬偏磁材料。在第一硬偏磁材料之后加入低電阻率材料并在低電阻率材料頂面上淀積第二硬偏磁材料。在去除掩膜之前淀積另外的材料。一旦去除掩膜，則按照第一實(shí)施例制造傳感器。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明

圖1為現(xiàn)有技術(shù)磁阻讀取傳感器的剖面圖，其中間隔和軟鄰近層只放置在中央活性區(qū)域內(nèi)。
圖2-11為形成MR傳感器過(guò)程的剖面圖。
實(shí)施發(fā)明的較佳方式圖1為現(xiàn)有技術(shù)磁阻(MR)傳感器50的讀取器部分。圖1所示剖面沿著平行于傳感器空氣承載面的平面剖取。換句話說(shuō)，MR傳感器50的空氣承載面平行于頁(yè)面。
MR傳感器50位于襯底或隔離層52的頂部，并包括MR單元54、間隔層56、軟鄰近層(SAL)58和第一或第二永磁鐵或硬偏磁材料60和62。MR單元54包括第一隋性區(qū)域54a、第二隋性區(qū)域54c和位于隋性區(qū)域54a與54c之間的活性區(qū)域54b。硬偏磁材料60至少部分位于MR單元54第一隋性區(qū)域54a的頂部。同樣，硬偏磁材料62至少部分位于MR單元54第二隋性區(qū)域54c的頂部。
MR傳感器的活性區(qū)域64形成于硬偏磁材料60與62之間并且包括MR單元54的活性區(qū)域54b、間隔層56和SAL58。MR傳感器50的第一隋性區(qū)域66形成于MR單元54的第一隋性區(qū)域54a之上。第一隋性區(qū)域66包括MR單元54位于第一隋性區(qū)域54a內(nèi)的部分和第一硬偏磁材料60。MR傳感器50的第二隋性區(qū)域68形成于MR單元54的第二隋性區(qū)域54c之上。第二隋性區(qū)域68包括MR單元54位于第二隋性區(qū)域54c內(nèi)的部分和第二硬偏磁材料62。
間隔層56位于硬偏磁材料60和62之間并在MR單元54活性區(qū)域54a頂部。SAL58位于間隔層56之上從而使SAL58也位于硬偏磁材料60與62之間。硬偏磁材料60和62提供了活性區(qū)域64的邊界并且還與間隔層56和SAL58接觸。硬偏磁材料60和62也定義了MR單元54的活性區(qū)域54a的邊界。
在制造過(guò)程中，現(xiàn)有技術(shù)的MR傳感器50經(jīng)歷各種工藝步驟，增大了每層薄膜層的差異和公差。開始時(shí)MR單元54、間隔層56和SAL58都淀積在MR傳感器50的所有三個(gè)區(qū)域內(nèi)(活性區(qū)域64和隋性區(qū)域66和68)。但是間隔層56和SAL58在隋性區(qū)域66和68的部分被去除。首先，SAL58用離子研磨處理以去除SAL58未被光致抗蝕劑覆蓋的部分。接著間隔層56用反應(yīng)離子刻蝕過(guò)程以去除間隔層56未被光致抗蝕劑覆蓋的部分。此外，為了建立清潔的表面或者下層供后面淀積硬偏磁材料60和62，MR單元隋性區(qū)域54a和54b被濺射刻蝕以去除小部分MR單元54。這些工藝步驟花費(fèi)昂貴并且難以控制硬偏磁薄膜的磁性質(zhì)。因此諸如傳感器50之類傳感器的制造成本高并且可能或者不能落在預(yù)設(shè)公差范圍內(nèi)。
圖2-11示出了按照本發(fā)明的MR傳感器100形成過(guò)程。圖2-9示出了MR傳感器100各個(gè)制造階段的結(jié)構(gòu)102a-102h，而圖10和11示出了完整的MR傳感器100，每張圖是本發(fā)明不同的實(shí)施例。圖2-11的剖面圖沿著平行于傳感器空氣承載表面的平面剖取。換句話說(shuō)，就圖1而言，MR傳感器100的空氣承載表面與頁(yè)面平行。
如圖10所示，MR傳感器100a位于靠近底部遮板104的隔離層106頂部。MR傳感器100a包括軟鄰近層108、間隔層110、下層112(112a，112c)、第一硬偏磁材料114(114a，114c)、MR單元120(120a，120b，120c)、覆蓋層122(122a，122b，122c)和第一與第二觸點(diǎn)124a和124c。MR傳感器100a的活性區(qū)域132由SAL108、間隔層110和MR單元的活性區(qū)域120b和122b以及覆蓋層分別限定。MR傳感器100a的第一隋性區(qū)域134分別由下層112的第一隋性區(qū)域112a、114a、120a和122a、第一硬偏磁材料114、MR單元120、覆蓋層122以及第一觸點(diǎn)124a分別限定。MR傳感器100a的第二隋性區(qū)域136分別由下層112的第二隋性區(qū)域112c、114c、120c和122c、第一硬偏磁材料114、MR單元120、覆蓋層122以及第二觸點(diǎn)124c分別限定。此外，包含光致抗蝕劑128和PMGI126的第一掩膜被用來(lái)制造MR傳感器100。
如圖11所示，MR傳感器100b位于靠近底部遮板104的隔離層106頂部。MR傳感器100b包括100a的所有單元，此外還包括低電阻率材料116(116a，116c)和第二硬偏磁材料118(118a，118c)。低電阻率材料116和第二硬偏磁材料118包含在MR傳感器100b的第一和第二隋性區(qū)域(134，136)。
如圖2所示，SAL108位于隔離層106的頂部。隔離層106位于底部遮板104與MR傳感器100之間，底部遮板104與隔離層106的厚度是變化的。隔離層104比較好的是由熱性質(zhì)良好的非磁性絕緣材料組成。
SAL108比較好的是一層由70-90％左右的鐵(Fe)、最多15％的硅(Si)和最多15％的鋁(Al)組成的鋁硅鐵粉合金層。鋁硅鐵粉合金也可以包含少量稀釋元素，例如最多5％的鈦(Ti)、鉻(Cr)、釩(V)、錳(Mn)和/或鋯(Zr)。構(gòu)成SAL108的鋁硅鐵粉合金可以在各種濺射氣體(例如氬氣、氖氣、氪氣、氙氣和氦氣)內(nèi)形成。SAL108也可以是一層各種鐵磁性材料層，例如鎳鐵銠(NiFeRh)、鎳鐵錸(NiFeRe)或鎳鐵鉻(NiFeCr)。在較佳實(shí)施例中，SAL108的電阻率大于100μΩ-cm以減少流經(jīng)層的電流。SAL108的較佳厚度為25-100埃之間并且飽和電感至少為3千高斯以正確地對(duì)MR磁性層120施加偏磁。在較佳實(shí)施例中，SAL108為鋁硅鐵粉合金，它是第一硬偏磁材料114較好的下層。
如圖3所示，間隔層110位于SAL108的頂部。間隔層110是高電阻率材料的非磁性層，位于SAL108與MR單元120之間以防止這兩層之間的磁交換耦合。間隔層110的電阻率比較好的是遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于MR單元120的電阻率從而使大多數(shù)電流流經(jīng)MR單元120的活性區(qū)域120b，并且增大MR單元120的輸出電壓信號(hào)。在較佳實(shí)施例中，間隔層110是一層電阻率至少為100μΩ-cm并且厚度介于25-500埃之間的鉭層。
如圖4所示，掩膜130位于間隔層110中央?yún)^(qū)域之上以保護(hù)中央?yún)^(qū)域不受工藝步驟處理。在較佳實(shí)施例中，掩膜130包括光致抗蝕劑128和PMGI126，但是不局限于這種材料組合。PMGI與光致抗蝕劑的組合形成的圖案提供了較好的“提升”光致抗蝕劑128及其上面的任何材料的效果。
在圖5中，SAL108和間隔層110從未被掩膜130阻定的區(qū)域去除。SAL108經(jīng)過(guò)離子研磨處理以去除SAL108未覆蓋掩膜130的部分。間隔層110經(jīng)過(guò)反應(yīng)離子刻蝕過(guò)程以去除間隔層110未覆蓋掩膜130的部分。由此確定了如圖10和11所示的傳感器活性區(qū)域132和隋性區(qū)域134、136。
在圖6中，下層112淀積在圖5所示的結(jié)構(gòu)102d上。由于結(jié)構(gòu)102d的構(gòu)造，下層材料112形成三個(gè)不同的子材料112a、112b和112c。下層材料112a和112c淀積在隔離層106頂部并且下層材料112b淀積在掩膜130(具體而言就是光致抗蝕劑128)頂部。下層材料比較好的是鋁硅鐵粉合金，它為第一硬偏磁材料114提供了較好的下層。
在圖7中，第一硬偏磁材料114淀積在圖6所示結(jié)構(gòu)102e上。第一硬偏磁材料114形成三個(gè)不同的子材料114a、114b和114c。第一硬偏磁材料114b淀積在下層112b頂部，而下層112b又淀積在掩膜130頂部。第一硬偏磁材料114a和114c分別淀積在下層112a和112c頂部。硬偏磁材料114比較好的是由鈷基永磁鐵材料構(gòu)成，但是也可以采用其他材料。在較佳實(shí)施例中，硬偏磁材料110在外部邊緣110a和110c處的厚度介于200-1000埃之間。
在圖8中，利用提升過(guò)程去除掩膜130。提升過(guò)程去除光致抗蝕劑128和PMGI126。此外下層112b和第一硬偏磁材料114b隨掩膜130一起去除。PMGI與光致抗蝕劑的組合形成的圖案提供了較好的“提升”光致抗蝕劑128的效果。
在圖10中示出了MR傳感器100a的最后工藝步驟。MR單元120、覆蓋層122和觸點(diǎn)124淀積在圖8所示結(jié)構(gòu)102g的頂部。MR單元120和覆蓋層122淀積在傳感器100a的活性區(qū)域132和傳感器100a第一和第二隋性區(qū)域134、136上。
首先淀積MR單元120。在間隔層110的頂部淀積MR單元120的活性區(qū)域120b并且限定傳感器100a的活性區(qū)域。在硬偏磁材料114a、114c頂部分別淀積MR單元120的隋性區(qū)域120a和120c。在較佳實(shí)施例中，MR單元120是坡莫合金層。坡莫通常被用來(lái)表示包含鎳(Ni)和鐵(Fe)組合的高磁導(dǎo)率永磁合金。必須指出的是，可以用其他磁阻材料代替坡莫合金。在較佳實(shí)施例中，MR單元120的電阻率小于100μΩ-cm并且厚度介于25-400埃之間。
覆蓋層122在三個(gè)區(qū)域內(nèi)部淀積在MR單元120的頂部，形成覆蓋層122的活性區(qū)域122b和第一與第二隋性區(qū)域122a和122c。覆蓋層122保護(hù)MR單元120在后續(xù)中工藝步驟不受影響。在較佳實(shí)施例中，覆蓋層122是鉭(Ta)層，但是不局限于這種材料。
觸點(diǎn)124a和124c淀積在覆蓋層122的隋性區(qū)域122a和122c上。觸點(diǎn)將MR傳感器100連接至電流輸入的外部電路。
在圖9中，示出了形成MR傳感器100的第二實(shí)施例。該步驟與圖11所示MR傳感器100b相關(guān)。本發(fā)明第二實(shí)施例在上述借助圖2-7所述步驟或結(jié)構(gòu)102a-102f之后。在MR傳感器100實(shí)現(xiàn)圖7所示結(jié)構(gòu)102f之后，加入其他材料以制造MR傳感器100b。第一種加入的材料是低電阻率材料116，它淀積在圖7所示結(jié)構(gòu)102f上。第二材料是第二硬偏磁材料118，它沿整個(gè)傳感器淀積在低電阻率材料116的頂部。在將掩膜130位于間隔層110和SAL108之上時(shí)淀積低電阻率材料116和第二硬偏磁材料118。雖然圖7未示出低電阻率材料116和硬偏磁材料118，但是圖9示出了去除掩膜130后的結(jié)果。
低電阻率材料116是一種比硬偏磁材料114和118導(dǎo)電性能更好的材料。硬偏磁材料114和118作為MR傳感器100一定長(zhǎng)度的導(dǎo)體，但是這些材料增大了電路的電阻率并且降低了信噪比。在第一硬偏磁材料114與第二硬偏磁材料118之間加入低電阻率材料減小了導(dǎo)體電阻并且提高了信噪比。同時(shí)又保持硬偏磁材料114與118的磁性質(zhì)不變。
第二硬偏磁材料118比較好的是由鈷基永磁鐵材料構(gòu)成，但是也可采用其他材料。在較佳實(shí)施例中，硬偏磁材料110在材料外部邊緣110a和110c的厚度介于200-1000埃之間。
在圖11中，完成MR傳感器100b的制造步驟。一旦放置第二硬偏磁材料，則傳感器100b完成與上述100a相同的步驟。
在較佳實(shí)施例中，MR單元120的活性區(qū)域120b需要橫向偏磁而MR單元120的第一和第二隋性區(qū)域120a和120c需要縱向偏磁。當(dāng)利用軟薄膜偏磁、旁路偏磁或其他任何兼容的橫向偏磁技術(shù)旋轉(zhuǎn)磁化矢量時(shí)，MR單元120被施加橫向偏磁。利用縱向硬偏磁薄膜(例如鈷鉑)建立縱向偏磁，抑制MR單元內(nèi)形成多個(gè)磁疇。
當(dāng)?shù)矸eMR單元120時(shí)，自然而然地將沿跨越紙平面的縱軸形成磁化矢量M。當(dāng)工作期間電路流經(jīng)MR傳感器100時(shí)，在MR單元120內(nèi)形成電流密度矢量J。電流密度矢量J與磁化矢量M開始時(shí)指向同一方向。當(dāng)磁化矢量M和電流密度矢量J形成約45度左右?jiàn)A角時(shí)，MR單元120的電阻幾乎隨進(jìn)入MR單元120的磁通量大小線性變化。因此需要對(duì)MR單元120施加橫向偏磁以獲得用于檢測(cè)來(lái)自磁盤的磁通量的優(yōu)化工作條件。
通過(guò)將SAL108放置在平行于MR單元120平面內(nèi)使磁化矢量M旋轉(zhuǎn)。SAL108的磁場(chǎng)導(dǎo)致MR單元120的自然磁化矢量M相對(duì)電流密度矢量J方向旋轉(zhuǎn)45度左右。間隔層110淀積在MR單元120與SAL108之間以防止兩層之間的磁交換耦合，從而允許磁化矢量M旋轉(zhuǎn)。
MR單元120的第一和第二隋性區(qū)域120a和120c被高矯頑磁性低磁導(dǎo)率的硬偏磁材料通過(guò)交換耦合禁止磁性旋轉(zhuǎn)。由于MR單元120與第一硬偏磁材料114(或者第二實(shí)施例中的第二硬偏磁材料118)的幾何對(duì)齊，所以交換耦合導(dǎo)致縱向偏磁或者抑制了磁化旋轉(zhuǎn)。禁止磁化旋轉(zhuǎn)使得只有非常少量的磁通量進(jìn)入第一和第二隋性區(qū)域120a和120c，這較好地限定了讀取器磁道寬度并且增加了隋性區(qū)域116b吸收的磁通量。
存在于第一或第二硬偏磁材料114、118與MR單元120之間的交換耦合的數(shù)量和有效性取決于若干制造參數(shù)。例如，MR單元120的材料、硬偏磁材料114和118的材料、MR單元120的厚度、硬偏磁材料114和118的厚度以及材料厚度之比都決定了交換耦合的有效性。諸如濺射壓力和溫度之類的淀積參數(shù)和諸如離子研磨或刻蝕之類淀積后制造參數(shù)也決定了交換耦合的有效性。
除了厚度和淀積參數(shù)以外，每層薄膜的下層也影響著交換耦合。鈷基硬偏磁材料天生對(duì)下層晶體組織、交界薄膜的清潔度和粗糙度敏感。薄膜之間到相互依賴使制造變得困難。選擇所需的下層(例如非晶鋁硅鐵粉或鉻)來(lái)控制硬偏磁材料114和118的特性。因此選擇下層材料112和低電阻率材料116為第一和第二硬偏磁材料114和118提供合適的下層。
當(dāng)MR和SAL單元暴露在外磁場(chǎng)下時(shí)，它們可能“斷裂”為多個(gè)磁疇。為了使MR傳感器輸出最大和穩(wěn)定性最好，需要通過(guò)交換耦合或者靜磁耦合將MR和SAL單元保持為一個(gè)磁疇狀態(tài)。硬偏磁材料的磁場(chǎng)應(yīng)該足夠地大以保證單一磁疇結(jié)構(gòu)，然而又要足夠小以不改變最終MR信號(hào)的線性度和信號(hào)幅度。本發(fā)明綜合了鄰近接合結(jié)構(gòu)與普通疊層結(jié)構(gòu)的優(yōu)點(diǎn)，使SAL和MR單元得以穩(wěn)定。
鄰近接合設(shè)計(jì)被用于穩(wěn)定SAL108。SAL108與硬偏磁材料114的鄰近接合在材料之間產(chǎn)生靜磁耦合，穩(wěn)定了SAL108。靜磁耦合將SAL放置在一個(gè)使SAL穩(wěn)定的磁疇結(jié)構(gòu)內(nèi)，但是并不過(guò)度穩(wěn)定而使得磁化導(dǎo)致MR單元與SAL之間的靜磁耦合。
疊層結(jié)構(gòu)向MR單元提供了穩(wěn)定，但是它也通過(guò)將MR單元靠近硬偏磁薄膜疊放從而產(chǎn)生磁交換耦合，避免了對(duì)鄰近接合的敏感性。疊層結(jié)構(gòu)去除了通常與鄰近接合設(shè)計(jì)相關(guān)的工藝差異。
本發(fā)明避免了諸如離子研磨或刻蝕之類的MR單元120的淀積后步驟。這避免了將研磨或刻蝕控制在非常小的公差內(nèi)并且避免薄膜層表面的損壞。因此無(wú)需另外的工藝步驟可以在層之間產(chǎn)生更佳的交換耦合。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，硬偏磁薄膜或永磁鐵層被分隔為兩層114、118，它們分別向SAL和MR單元提供用于靜磁耦合與磁交換耦合的分隔硬偏磁薄膜。用于SAL和MR單元的每種永磁鐵的磁性質(zhì)和磁場(chǎng)強(qiáng)度可以獨(dú)立優(yōu)化。這使得工藝控制更為前后一致、更清潔和更方便，消除了永磁鐵差異對(duì)傳感器造成的影響。此外，通過(guò)將低電阻率材料116夾在第一硬偏壓材料114與第二硬偏壓材料118之間改進(jìn)了信噪比。低電阻率材料116使傳感器的硬偏磁或永磁鐵區(qū)域?qū)щ姼茫纳屏诵旁氡取?br> 在操作中，MR傳感器100的空氣承載表面位于磁性存儲(chǔ)介質(zhì)附近。移動(dòng)磁性存儲(chǔ)介質(zhì)使得存儲(chǔ)介質(zhì)上的磁性信息通過(guò)MR傳感器的活性區(qū)域。傳感電流通過(guò)MR單元120。為了更有效地讀取磁性存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)的信息，需要有適量的傳感電流流經(jīng)MR傳感器100的磁性層120。一旦傳感電流流經(jīng)MR傳感器100，輔助電流就讀取代表磁性存儲(chǔ)介質(zhì)上存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的電壓。
雖然借助較佳實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域內(nèi)技術(shù)人員可以在不偏離本發(fā)明范圍和精神的前提下對(duì)本發(fā)明作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種磁阻讀取傳感器，其特征在于包括隔離層；位于隔離層中央?yún)^(qū)域的軟鄰近層，隔離層的第一和第二外部區(qū)域由中央?yún)^(qū)域隔開；位于軟鄰近層上的間隔層；位于間隔層第一和第二外部區(qū)域上的下層，從而在下層上形成第一和第二隋性區(qū)域并在軟鄰近層上形成活性區(qū)域；位于第一和第二隋性區(qū)域的下層上的硬偏磁區(qū)域；位于間隔層和硬偏磁區(qū)域上的磁阻層，它在活性區(qū)域和第一和第二隋性區(qū)域上延伸；以及位于活性區(qū)域和第一和第二隋性區(qū)域磁阻層上的覆蓋層。
2.如權(quán)利要求1所述的磁阻讀取傳感器，其特征在于進(jìn)一步包括位于第一和第二隋性區(qū)域覆蓋層上的多個(gè)觸點(diǎn)。
3.如權(quán)利要求1所述的磁阻讀取傳感器，其特征在于磁阻單元由電阻率小于100μΩ-cm的軟磁性材料構(gòu)成。
4.如權(quán)利要求1所述的磁阻讀取傳感器，其特征在于間隔層材料由電阻率至少為100μΩ-cm的非磁性材料構(gòu)成。
5.如權(quán)利要求1所述的磁阻讀取傳感器，其特征在于軟鄰近材料由電阻率至少為100μΩ-cm的軟磁性材料構(gòu)成。
6.如權(quán)利要求1所述的磁阻讀取傳感器，其特征在于硬偏磁區(qū)域包括位于第一和第二隋性區(qū)域內(nèi)下層上的第一硬偏磁薄膜；位于第一和第二隋性區(qū)域內(nèi)第一硬偏磁薄膜上的低電阻率材料層；以及位于第一和第二隋性區(qū)域內(nèi)低電阻率材料層上的第二硬偏磁薄膜；
7.如權(quán)利要求6所述的磁阻讀取傳感器，其特征在于進(jìn)一步包括位于第一和第二隋性區(qū)域覆蓋層上的多個(gè)觸點(diǎn)。
8.如權(quán)利要求6所述的磁阻讀取傳感器，其特征在于磁阻單元由電阻率小于100μΩ-cm的軟磁性材料構(gòu)成。
9.如權(quán)利要求6所述的磁阻讀取傳感器，其特征在于間隔層材料由電阻率至少為100μΩ-cm的非磁性材料構(gòu)成。
10.如權(quán)利要求6所述的磁阻讀取傳感器，其特征在于軟鄰近材料由電阻率至少為100μΩ-cm的軟磁性材料構(gòu)成。
11.一種磁阻讀取傳感器的制造方法，其特征在于包括以下步驟在襯底上淀積軟鄰近層；在軟鄰近層上淀積間隔層；在間隔層的中央?yún)^(qū)域印制掩膜圖案以曝光第一和第二外部區(qū)域；去除外部區(qū)域內(nèi)的軟鄰近層和間隔層以形成第一和第二隋性區(qū)域，第一隋性區(qū)域位于中央?yún)^(qū)域的一側(cè)而第二隋性區(qū)域位于中央?yún)^(qū)域的另一側(cè)；在第一和第二隋性區(qū)域上淀積下層材料；在下層材料上淀積硬偏磁區(qū)域；從中央?yún)^(qū)域去除掩膜；在第一隋性區(qū)域、中央?yún)^(qū)域和第二隋性區(qū)域上淀積磁阻層；以及在第一隋性區(qū)域、中央?yún)^(qū)域和第二隋性區(qū)域上淀積覆蓋層。
12.如權(quán)利要求11所述的磁阻讀取傳感器制造方法，其特征在于進(jìn)一步包括在硬偏磁區(qū)域制造多個(gè)觸點(diǎn)的步驟。
13.如權(quán)利要求11所述的磁阻讀取傳感器制造方法，其特征在于印制掩膜圖案的步驟包括在間隔層上淀積PMGI和光致抗蝕劑組合并且從第一和第二外部區(qū)域去除這種組合。
14.如權(quán)利要求11所述的磁阻讀取傳感器制造方法，其特征在于淀積硬偏磁區(qū)域包括以下步驟在下層材料上淀積第一硬偏磁薄膜；在第一硬偏磁薄膜上淀積低電阻率材料層；以及在低電阻率材料層上淀積第二硬偏磁薄膜。
15.如權(quán)利要求14所述的磁阻讀取傳感器制造方法，其特征在于進(jìn)一步包括在硬偏磁區(qū)域制造多個(gè)觸點(diǎn)的步驟。
16.如權(quán)利要求14所述的磁阻讀取傳感器制造方法，其特征在于印制掩膜圖案的步驟包括在間隔層上淀積PMGI和光致抗蝕劑組合并且從第一和第二外部區(qū)域去除這種組合。
17.一種磁阻讀取傳感器，其特征在于包括第一和第二隋性區(qū)域，它包括下層和位于下層上的硬偏磁層；以及將第一和第二隋性區(qū)域分隔開的活性區(qū)域，活性區(qū)域包括被間隔層分開的軟鄰近層和磁阻層。
全文摘要
本發(fā)明涉及綜合了鄰近接合結(jié)構(gòu)與疊層結(jié)構(gòu)優(yōu)點(diǎn)的磁阻(MR)傳感器(100)。鄰近接合設(shè)計(jì)用于SAL(108)而疊層結(jié)構(gòu)用于MR單元(120)。制造MR傳感器(100)的方法包括將SAL(108)淀積在隔離層(106)頂面和將間隔材料(110)淀積在SAL(108)頂面的步驟。在間隔材料(110)與SAL(108)中央?yún)^(qū)域放置掩膜(130)。將未覆蓋掩膜(130)的其他區(qū)域的間隔材料(110)與SAL(108)去除。隨后在去除SAL(108)與間隔材料(110)的區(qū)域淀積下層材料(112)。在下層(112)頂面淀積硬偏磁材料(114)。在傳感器(100)活性區(qū)域(132)間隔材料頂面和傳感器惰性區(qū)域(134,136)的硬偏磁材料(114)頂面上去除掩膜(130)并淀積MR單元(120)。在傳感器無(wú)源(134,136)和活性區(qū)域(132)的MR單元(120)頂面上淀積覆蓋層(122)。在傳感器惰性區(qū)域(134,136)覆蓋層(122)頂面放置觸點(diǎn)(124)。在另一本方法實(shí)施例中,加入其他材料以分隔硬偏磁材料(114)從而改進(jìn)了信噪比。在第一硬偏磁材料(114)之后加入低電阻率材料(116)并在低電阻率材料(116)頂面上淀積第二硬偏磁材料(118)。在去除掩膜(130)之前淀積另外的材料。一旦去除掩膜(130),則按照第一實(shí)施例制造MR傳感器(100)。
文檔編號(hào)G11B5/39GK1272940SQ98809370
公開日2000年11月8日 申請(qǐng)日期1998年9月22日 優(yōu)先權(quán)日1997年9月22日
發(fā)明者丁菊仁, 薛松生, 胡安·費(fèi)爾南德茲, 德卡斯脫羅, J·多萊西, P·J·瑞安 申請(qǐng)人:西加特技術(shù)有限公司