异常磁致电阻器件制造技术

本发明专利技术提供一种异常磁致电阻器件。一种具有减小的尺寸和提高的分辨率的异常磁致电阻传感器包括接触磁有效层的多条导电引线且还包括导电分路结构。传感器的该导电引线和分路结构可以以公共光刻掩模化和蚀刻工艺形成从而它们彼此自对准。这避免了需要对准多个光刻处理步骤，由此允许大大提高的分辨率和减小的引线间隔。该异常磁致电阻传感器能形成有磁有效层，该磁有效层能接近或处于气垫面处以获得与数据记录系统的相邻磁介质的改善的磁间隔。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术总地涉及异常磁致电阻(EMR)传感器，更特别地，涉及通过新 颖的接触结构克服光刻对准(l他ographic alignment)卩艮制的EMR传感器设计。
技术介绍
计算机长期存储的核心是称为磁盘驱动器的组件。磁盘驱动器包括旋转 磁盘、被与旋转磁盘的表面相邻的悬臂悬吊的写和读头、以及转动悬臂从而 将读和写头置于旋转盘上选定环形道(track)之上的致动器。读和写头直接 位于具有气垫面(ABS)的滑块上。悬臂将滑块偏置为在盘不旋转时与盘表 面接触，但是当盘旋转时，空气被旋转的盘旋动。当滑块骑在气垫上时，读 写头用于写；兹印(magnetic impression)到旋转盘及从旋转盘读出磁印。读 写头连接到根据计算机程序运行的处理电路从而实现读写功能。写头包括嵌入在第一、第二和第三绝缘层(绝缘堆叠)中的线圏层，绝 缘堆叠夹在第一和第二极片层之间。在写头的气垫面(ABS)处间隙通过间 隙层形成在第一和第二极片层之间，极片层在背间隙处连接。传导到线圈层 的电流在极片中感应磁通，其使得磁场在ABS处在写间隙弥散出来以用于 在移动介质上的道中写上述^f兹印，例如在上述旋转盘上的环形道中。在近来的读头设计中，自旋阀传感器，也称为巨磁致电阻(GMR)传感 器，已被用来检测来自旋转磁盘的磁场。该传感器包括下文称为间隔层的非 磁导电层，其夹在下文称为被钉扎层和自由层的第一和第二铁磁层之间。第 一和第二引线(lead)连接到自旋阀传感器以传导通过其的检测电流。被钉 扎层的磁化取向为基本垂直于气垫面(ABS),自由层的磁矩取向为基本平 行于ABS，但是可以响应于外》兹场自由旋转。被钉扎层的^兹化通常通过与反 铁磁层交换耦合来被钉扎。间隔层的厚度被选择为小于通过传感器的传导电子的平均自由程。采用射。当被钉扎层和自由层的磁化彼此平行时，散射最小，当被钉扎层和自由层的磁化反平行时，散射最大。散射的变化与C0S9成比例地改变自旋阀传 感器的电阻，其中9是被钉扎层和自由层的磁化之间的角。在读模式中，自 旋阀传感器的电阻与来自旋转盘的磁场的大小成比例地变化。当检测电流传 导通过自旋阀传感器时，电阻变化导致电势变化，其被检测到且作为重放信 号被处理。然而，对日益增大的数据速率和数据容量的需求使得研究者探寻能以减 小的道宽实现提高的灵敏度和高信噪比的新型磁致电阻传感器。已经提出的一类磁致电阻传感器是异常磁致电阻传感器(EMR)。 EMR传感器的优点在 于EMR传感器的有效区(active region )由非磁半导体材料构造，且不会遇 到巨磁致电阻传感器(GMR)和隧道阀中存在的磁噪声问题，所述后两种传 感器在其有效区中使用磁膜。EMR传感器包括接触有效区一侧的一对电压引线和一对电流引线，以 及接触有效区另一侧的导电分路(shunt )。在没有外加磁场时，通过电流引 线传导的检测电流进入半导体有效区中且通过所述分路分流。当存在外加磁 场时，电流偏离该分路且主要经过半导体有效区。跨过电压引线检测由于外 加磁场引起的电阻改变。EMR传感器描述于T. Zhou等人的Extraordinary magnetoresistance in externally shunted van der Pauw plates ， Appl. Phys. Lett., Vol. 78， No. 5, 29 Jan. 2001, pp. 667-669中。然而，即使利用这样的EMR器件的优点，仍存在对能从器件读取的数 据的增大的数据速率和数据密度的急切需求。随着这些EMR器件变得更小， 制造必需的极小引线和极小引线间隔的能力受到当前光刻技术的分辨率极 限以及需要对准多个光刻构图步骤的限制。因此，强烈感到需要一种EMR传感器设计及制造方法，其能允许这样 的传感器以非常小的尺寸构造，而不管当前可得的光刻工艺的分辨率限制。 这样的结构和/或方法优选允许该器件的引线以非常小的引线间隔构造，从而 允许非常短的磁位被读取。此外，随着磁记录的数据密度增大，磁位所必需 的更小的尺寸要求读回传感器的磁有效部件更接近盘，从而分辩各磁位。因 此，强烈需要EMR传感器的磁有效层接近气垫面(ABS)。
技术实现思路
本专利技术提供一种异常磁致电阻(EMR)传感器，其具有新颖的自对准引和电流引线，这允许引线以大大减小的引线间隔形成。该EMR传感器能包4舌台(mesa )结构，多个凹口 (notch)形成在该台 结构一侧。电压和电流引线能形成为延伸到所述凹口中，接触EMR传感器 的磁有效部分。该EMR传感器还能构造得没有凹口。在该情况下，引线仍能彼此自对 准且与所述分路结构自对准，且能以公共光刻工艺形成。还能形成该EMR传感器而不形成台结构。形成该EMR传感器的磁有 效部分且薄导电层形成在该EMR传感器之上。多条引线和分路结构可形成 得延伸穿过绝缘层以接触该EMR传感器的磁有效部分。结合附图阅读下面对优选实施例的详细描述后，本专利技术的这些和其他特 征和优点将变得显然，附图中相似的附图标记始终表示相似的元件。附图说明为了全面理解本专利技术的本质和优点，以及优选使用模式，请结合附图参 照下面的详细说明，附图不是按比例的。图1是其中能实现本专利技术的盘驱动系统的示意图2是现有技术EMR器件的示意性俯视图3是根据本专利技术一实施例的EMR器件的示意性立体图4是从图3的线4-4取得的俯视剖面图5-11是在制造的各中间阶段EMR器件的视图，示出根据本专利技术一供 选实施例制造EMR传感器的方法；图12-14是在制造的各中间阶段EMR器件的视图，示出根据本专利技术一 供选实施例制造EMR传感器的方法；图15是根据本专利技术另一实施例的EMR传感器的示意性立体图；以及图16是根据本专利技术又一实施例的EMR传感器的示意性立体图。具体实施例方式下面的说明是关于当前构思的实施本专利技术的最佳实施例。进行该说明是 为了示出本专利技术的基本原理，而无意限制这里要求保护的专利技术概念。现在参照图1,示出能实现本专利技术的盘驱动器100。如图1所示，至少一个可旋转的》兹盘112被支承在主轴(spindle) 114上且被盘驱动马达118 所旋转。每个盘上的磁记录是磁盘112上同心数据道(未示出)的环形图案 形式。至少一个滑块113位于磁盘112附近，每个滑块113支4义一个或更多磁 头组件121。当磁盘旋转时，滑块113在盘表面122上径向进出移动，使得 磁头组件121可存取磁盘的写有所需数据的不同磁道。每个滑块113借助于 悬臂115附着到致动器臂119。悬臂115提供轻微的弹力，其将滑块113偏 向盘表面122。每个致动器臂119附着到致动器装置127。致动器装置127 如图1所示可以是音圈马达(VCM)。 VCM包括在固定磁场内可动的线圈， 线圏移动的方向和速度通过控制器129提供的马达电流信号来控制。在盘存储系统的运行期间，磁盘112的旋转产生滑块113与盘表面122 之间的气垫，其对滑块113施加向上的力或举力。因此在正常运行期间气垫 平衡悬臂115的轻微弹力且支承滑块113离开盘表面并稍微在盘表面之上相 距一小的基本恒定的间隔。盘存储系统的各种组元在运行时由控制单元129产生的控制信号来控 制，例如存取控制信号和内部时钟信号。通常，控制单元1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种异常磁致电阻传感器，包括：　　　　台结构，包括形成磁有效量子阱的半导体异质结构，该台结构具有侧面；　　　　多个凹口，形成在该台结构的该侧面中；　　　　多条导电引线，该导电引线的每条延伸到所述多个凹口之一中。

【技术特征摘要】
US 2007-5-11 11/747,6831. 一种异常磁致电阻传感器，包括台结构，包括形成磁有效量子阱的半导体异质结构，该台结构具有侧面；多个凹口，形成在该台结构的该侧面中；多条导电引线，该导电引线的每条延伸到所述多个凹口之一中。2. 根据权利要求1所述的异常磁致电阻传感器，其中该异质结构包括2 维电子气的形成。3. 根据权利要求1所述的异常磁致电阻传感器，其中该异质结构包括第 一、第二和第三半导体层，每个具有带隙，该第二半导体层夹在该第一和第 三半导体层之间且具有比该第一和第三半导体层小的带隙。4. 根据权利要求1所述的异常磁致电阻传感器，其中该凹口、该引线、 以及导电分路结构通过公共光刻工艺定义。5. —种异常磁致电阻传感器结构，包括 半导体异质结构，其形成磁有效量子阱；薄电绝缘层，形成在该半导体量子结构之上，该薄电绝缘层形成有多个 引线开口和分路开口；以及多条导电引线，每个延伸到所述引线开口之一 中以接触该半导体异质结 构；以及导电分路结构，通过该分路开口延伸以接触该半导体异质结构。6. 根据权利要求5所述的异常磁致电阻传感器，其中该半导体异质结构 横向延伸超过该引线和分路结构。7. 根据权利要求5所述的异常磁致电阻传感器，其中该半导体异质结构 未形成有定义台结构的侧面，由此该异常磁致电阻传感器的有效部分通过该 1线彼此之间以及该引线与该分路结构之间的空间关系来定义。8. 根据权利要求5所述的异常磁致电阻传感器，其中该半导体异质结构 形成2维电子气。9. 根据权利要求5所述的异常磁致电阻传感器，其中该半导体异质结构 包括第一、第二和第三半导体层，每个具有带隙，该第二半导体层夹在该第 一和第三半导体层之间，该第二半导体层的带隙小于该第一和第三半导体层 的带隙。10. —种制造异常磁致电阻传感器的方法，包括 提供衬底；在该衬底上生长半导体异质结构； 在该异质结构上形成第一掩模结构；进行第 一材料去除工艺以去除该半导体异质结构的未被该第 一掩模结 构保护的部分以形成台结构； 去除该第一掩模结构；形成第二掩模结构，该第二掩模结构具有分路定义开口和多个引线定义 开口；口和该分路定义开口暴露的部分；以及 沉积导电材料。11. 根据权利要求IO所述的方法，其中该第一和第二材料去除工艺包括 蚀刻。12. 根据权利要求IO所述的方法，其中该异质结构包括第一、第二和第 三半导体层，每个具有带隙，该第二半导体层夹在该第一和第三半导体层之 间且具有比该第 一和第三半导体层的带隙小的带隙。13. —种制造异常磁致电阻传感器的方法，包括 提供衬底；在该衬底上生长半导体异质结构；在该半导体异质结构上形成掩模结构，该掩模结构具有分路定义开口和 多个引线定义开口；进行材料去除工艺以去除该半导体异质结构的未被该掩模结构保护的 部分；以及沉积导电材料。14....

【专利技术属性】
技术研发人员：小托马斯D布恩，莉斯尔福克斯，布鲁斯A格尼，乔丹A凯坦，欧内斯托E马林罗，尼尔史密斯，
申请(专利权)人：日立环球储存科技荷兰有限公司，
类型：发明
国别省市：NL[荷兰]