[发明专利]磁传感器制造

说明书

背景技术

在磁数据存储和检取系统中，磁读/写头典型地包括读出器部分，该读出器部分具有磁阻(MR)传感器，用于检取存储在磁盘上的磁编码信息。来自盘表面的磁通使MR传感器的感测层的磁化矢量旋转，进而造成MR传感器的电阻变化。MR传感器的电阻变化可通过使电流流过MR传感器并测量MR传感器两侧的电压来检测出。外部电路系统随后将该电压信息转化成适当的格式并根据需要操纵该信息以恢复盘上所编码的信息。

发明内容

这里描述和要求保护的实现提供一种传感器叠层，该传感器叠层包括在沉积后使用快速热退火而退火的至少一个层。在磁传感器的一种实现中，使用原位快速热退火来对籽晶层进行退火。替代地，使用原位快速热退火来对势垒层、AFM层和覆盖层中的一个进行退火。

提供本发明内容以便以简化形式介绍在以下具体实施方式中进一步描述的概念的选择部分。本发明内容并不旨在标识所要求保护主题的关键特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保护主题的范围。所要求保护的主题事项的其它特征、细节、用途以及优势将从下面对各种实现的更具体书面描述以及如附图中进一步示出并在所附权利要求书中进一步定义的实现中显而易见。

通过阅读以下详细描述，这些以及各个其他特征和优点将是显而易见的。

附图简述

图1示出表示包括磁阻传感器的示例性读头的示意性方框图。

图2示出表示包括磁阻传感器的示例性读头的又一示意性方框图。

图3示出表示制造包括磁阻传感器的读头的示例性操作。

图4示出表示制造包括磁阻传感器的读头的又一示例性操作。

图5示出表示使用本文描述的工艺制造的读头所取得的TMR改善的图表。

具体实施方式

对于高的数据密度的需求越来越大，这需要灵敏的传感器从磁介质中读出数据。薄膜磁阻(MR)多层形成MR读出器的关键部分，并且其质量对读出器性能具有非常强的影响。例如，MgO势垒和组合的磁隧道结(MTJ)叠层的改进对信噪比(SNR)增益有显著作用，这有助于填补产品平台的性能裂痕。一种用于提高SNR并减小轨道失准值的方法是使用退火工艺以高于室温的温度加工材料。

退火是一种造成材料中的互层(alternation)、造成材料性质(例如强度和硬度)改变的热处理工艺。冶金退火可包括产生用于将材料加热至高于材料的再结晶温度的条件、维持高于材料的再结晶温度的稳定温度并冷却材料。对于传感器叠层的一个或多个层来说，这种退火工艺可用于产生延展性、使材料软化、减轻内部应力、使材料结构更均质等。例如，在制造MR传感器的工艺的一种实现中，可在升高温度下将膜沉积在晶片上并执行异位(ex-situ)后沉积真空退火。这种制造工艺导致较高质量的MgO势垒。然而，异位真空退火是一种需要缓慢斜升和缓慢斜降的缓慢工艺。因此，当使用这种异位真空退火时，制造MR传感器叠层的工艺被延迟。另一方面，使用需要较长斜升周期的原位热退火可导致材料在传感器叠层的层间扩散。

在制造本文描述的MR传感器叠层的工艺实现中，原位快速热退火被插入到沉积工序中的一个或多个位置。因为许多原因，原位热退火一般不用于记录头制造。尤其，当在室温下完成晶片处理时，在批退火炉中通过异位退火来解决任何必要的高温处理。这种独立处理提供简单和有效的制造工艺。然而，随着对记录设备性能的需求的提高，这些设备需要性能提升。本文描述的方法提供配置成可用于多个传感器叠层结构的原位快速热退火。在传感器叠层制造中使用原位快速热退火导致较高质量的传感器叠层，其展现出更高的隧道磁阻(TMR)和更好的稳定性。

在一种实现中，原位快速热退火(RTA)模块被用来提供原位热退火。RTA模块可停靠在传感器叠层工具上以允许在叠层沉积工序中的任何部分期间的原位热退火。此外，RTA模块也实现允许场冷却的磁场。这种原位RTA不需要首先长时间地斜升被退火材料的温度，并且它需要较短的浸泡时间以在热诱导退火之后冷却材料。

另一实现使用具有静电晶片夹的加热卡盘，所述静电晶片夹可原位对晶片加热。在一替代实现中，RTA模块可停靠在读出器叠层工具上以在叠层沉积工序的任何部分提供原位热退火。因此，这种实现允许读出器叠层的籽晶层、读出器叠层的势垒层、读出器叠层的覆盖层等的热退火。RTA模块的这种实现允许对读出器叠层的特定层的快速热传递。此外，这种RTA模块也提供磁场，该磁场允许读出器叠层的退火层的场冷却。