電流垂直平面式磁阻讀取傳感器的制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及電流垂直平面式磁阻讀取傳感器，其中堆疊層沿堆疊方向延伸；平行于堆疊方向的堆疊的邊緣表面還平行于讀取傳感器的支承面并形成其至少一部分，支承面設(shè)計(jì)成在操作中面向記錄介質(zhì)，堆疊層包括：第一觸點(diǎn)層；鐵磁性的自由層，其在第一觸點(diǎn)層的上方；在鐵磁性層上方的非磁性層；鐵磁性的自旋注入層，在非磁性層上方；以及在自旋注入層上方的第二觸點(diǎn)層，使得電流能夠在第二觸點(diǎn)層和第一觸點(diǎn)層之間沿電流垂直于平面的方向、平行于堆疊方向流動，堆疊層還包括一系列結(jié)構(gòu)，每個(gè)結(jié)構(gòu)在第一觸點(diǎn)層和自由層兩者中形成，每個(gè)結(jié)構(gòu)的邊緣表面與堆疊的邊緣表面齊平；該系列結(jié)構(gòu)沿平行于支承面且垂直于堆疊方向的方向延伸。還涉及讀取傳感器的制造方法。
【專利說明】電流垂直平面式磁阻讀取傳感器

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明一般地涉及磁阻讀取傳感器領(lǐng)域及其制造方法。

【背景技術(shù)】
[0002]磁阻讀取傳感器是已知的。圖1示出了現(xiàn)有技術(shù)的電流垂直平面式(或CPP)磁阻讀取傳感器I’的簡化表示的2D橫截面視圖。該傳感器I’包括堆疊層11-15，其沿著堆疊方向z延伸。堆疊的邊緣表面S(平行于堆疊方向z)還平行于該讀取傳感器的支承面S并形成其至少一部分。支承面設(shè)計(jì)成在操作中面向記錄介質(zhì)。更詳細(xì)地，該堆疊層包括:
[0003]-第一觸點(diǎn)層15;
[0004]-鐵磁性的自由層14，如已知的，自由層14的磁性取向根據(jù)所施加的磁場而變化。該自由層在第一觸點(diǎn)層15的上方；
[0005]-非磁性層13，在鐵磁性層的上方；
[0006]-鐵磁性的自旋注入層12，在非磁性層的上方；以及
[0007]-在自旋注入層的上方的第二觸點(diǎn)層11，使得電流能夠在第二觸點(diǎn)層11和第一觸點(diǎn)層15之間沿著電流垂直于平面的方向，即平行于堆疊方向z流動。
[0008]為了啟用諸如相鄰軌道記錄和/或電子伺服的應(yīng)用，非常期望減少諸如在圖1中所繪的例如在多通道帶式驅(qū)動器中相鄰讀取器之間的間距。迄今為止，由于制造的挑戰(zhàn)性，相鄰讀取轉(zhuǎn)換器之間可實(shí)現(xiàn)的最小間距是有限的。
[0009]因此，存在對克服這些制造挑戰(zhàn)的磁阻讀取傳感器的新設(shè)計(jì)和制造方法的需求。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0010]根據(jù)第一方面，本發(fā)明體現(xiàn)為包括堆疊層的電流垂直平面式(或CPP)磁阻讀取傳感器，其中:
[0011]所述堆疊層沿著堆疊的堆疊方向延伸；以及
[0012]平行于堆疊方向的堆疊的邊緣表面還平行于讀取傳感器的支承面并形成其至少一部分，該支承面設(shè)計(jì)成在操作中面向記錄介質(zhì)，
[0013]并且其中所述堆疊層包括:
[0014]第一觸點(diǎn)層；
[0015]鐵磁性的自由層，其磁性取向根據(jù)所施加的磁場變化，該自由層在第一觸點(diǎn)層的上方；
[0016]在鐵磁性層的上方的非磁性層；
[0017]鐵磁性的自旋注入層，在非磁性層的上方；以及
[0018]在自旋注入層的上方的第二觸點(diǎn)層，使得電流能夠在第二觸點(diǎn)層和第一觸點(diǎn)層之間沿著電流垂直于平面的方向、平行于堆疊方向流動，
[0019]并且其中該堆疊層還包括一系列結(jié)構(gòu)，其中:
[0020]該系列結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)都在第一觸點(diǎn)層和自由層兩者中形成，該結(jié)構(gòu)中每一個(gè)的邊緣表面都與堆疊的所述邊緣表面齊平；并且該系列結(jié)構(gòu)沿著平行于支承面且垂直于堆疊方向的方向延伸。
[0021]在實(shí)施例中，自由層和第一觸點(diǎn)層的結(jié)構(gòu)通過溝槽限定，每一個(gè)都具有主延伸方向，該主延伸方向:垂直于堆疊方向；并且橫向于支承面，優(yōu)選地垂直于支承面。
[0022]優(yōu)選地，溝槽穿過第一觸點(diǎn)層和自由層兩者至少到非磁性層來形成，由此該結(jié)構(gòu)中每一個(gè)都包括觸點(diǎn)層的一部分和自由層的一部分。
[0023]在優(yōu)選的實(shí)施例中，溝槽的深度延伸穿過第一觸點(diǎn)層和自由層兩者，至少部分地進(jìn)入非磁性層。
[0024]在實(shí)施例中，傳感器是CPP隧道磁致電阻讀取傳感器，以及非磁性層是電絕緣的隧道勢壘層。
[0025]在其它實(shí)施例中，傳感器是CPP巨磁致電阻讀取傳感器，以及非磁性層是導(dǎo)電的。
[0026]在實(shí)施例中，讀取傳感器是帶式讀取傳感器，支承面是帶式支承面。
[0027]在其它實(shí)施例中，讀取傳感器是硬盤驅(qū)動器讀取傳感器，支承面是氣墊面(airbearing surface)。
[0028]優(yōu)選地，讀取傳感器還包括與所述堆疊的各層相鄰或平行的附加層，包括至少兩個(gè)屏蔽層，屏蔽層中的至少一個(gè)在所述堆疊層的每一側(cè)上并且與其平行。
[0029]在實(shí)施例中，所述堆疊層是第一堆疊層，讀取傳感器還包括:第二堆疊層，具有類似于第一堆疊層結(jié)構(gòu)的結(jié)構(gòu)；以及至少三個(gè)屏蔽層，其中，第一堆疊層和第二堆疊層是疊加的，第一堆疊的結(jié)構(gòu)相對于第二堆疊的結(jié)構(gòu)沿著平行于支承面且垂直于堆疊方向的所述方向偏移，屏蔽層中的至少一個(gè)在第一堆疊和第二堆疊中每一個(gè)的每一側(cè)上并且與其平行。
[0030]優(yōu)選地，讀取傳感器在第一堆疊和第二堆疊之間只包括一個(gè)屏蔽層。
[0031]在優(yōu)選的實(shí)施例中，讀取傳感器包括數(shù)個(gè)堆疊層，每一個(gè)都如所述堆疊層那樣構(gòu)造，所述數(shù)個(gè)堆疊布置成堆疊層的線性陣列或優(yōu)選地，布置成堆疊層的兩個(gè)疊加的線性陣列，線性陣列中第一個(gè)的結(jié)構(gòu)相對于這兩個(gè)陣列中第二個(gè)的結(jié)構(gòu)沿著平行于支承面且垂直于堆疊方向的所述方向偏移。
[0032]根據(jù)另一個(gè)方面，本發(fā)明體現(xiàn)為一種制造根據(jù)以上實(shí)施例中任何一種的讀取傳感器的方法，該方法包括:
[0033]提供堆疊層，其中:
[0034]所述堆疊層沿著堆疊的堆疊方向延伸；以及
[0035]平行于堆疊方向的堆疊的邊緣表面還平行于該讀取傳感器的支承面并形成其至少一部分，該支承面設(shè)計(jì)成在操作中面向記錄介質(zhì)，
[0036]并且其中所述堆疊層包括:
[0037]第一觸點(diǎn)層；
[0038]鐵磁性的自由層，其磁性取向根據(jù)所施加的磁場變化，該自由層在第一觸點(diǎn)層的上方；
[0039]在鐵磁性層的上方的非磁性層；
[0040]鐵磁性的自旋注入層，在非磁性層的上方；以及
[0041]在自旋注入層的上方的第二觸點(diǎn)層，使得電流能夠在第二觸點(diǎn)層和第一觸點(diǎn)層之間沿著電流垂直于平面的方向、平行于堆疊方向流動；以及
[0042]形成沿著平行于支承面且垂直于堆疊方向的方向延伸的一系列結(jié)構(gòu)，其中所述結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)都至少在第一觸點(diǎn)層和自由層中形成，使得所述結(jié)構(gòu)中每一個(gè)的邊緣表面都與堆疊的所述邊緣表面齊平。
[0043]在實(shí)施例中，形成該結(jié)構(gòu)包括形成溝槽，每一個(gè)溝槽都具有垂直于支承面和堆疊方向兩者的主延伸方向，其中溝槽優(yōu)選地穿過第一觸點(diǎn)層和自由層兩者來形成，溝槽的深度至少延伸到非磁性層，該結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)都包括觸點(diǎn)層的一部分和自由層的一部分。優(yōu)選地，溝槽被形成為具有至少部分延伸到非磁性層中的深度。
[0044]現(xiàn)在將利用非限定性的例子并參考附圖，描述具體化本發(fā)明的設(shè)備、裝置和方法。附圖中所描繪的技術(shù)特征不一定是按比例的。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0045]圖1是現(xiàn)有技術(shù)的電流垂直平面式(或CPP)磁阻讀取傳感器的簡化表示的2D橫截面視圖；
[0046]圖2是根據(jù)實(shí)施例的CPP磁阻讀取傳感器設(shè)備的簡化表示的2D橫截面視圖；
[0047]圖3是如實(shí)施例中所涉及的、圖2設(shè)備的自旋注入層的簡化表示的2D橫截面視圖；
[0048]圖4是根據(jù)實(shí)施例的圖2設(shè)備的簡化表示的3D視圖；
[0049]圖5是根據(jù)實(shí)施例的諸如在圖4中繪出的設(shè)備的更完整表示的3D視圖；
[0050]圖6和7每一個(gè)都是根據(jù)實(shí)施例的設(shè)備的簡化表示的3D視圖，其中數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)化的堆疊層布置成線性陣列(圖6)或布置成疊加的陣列(圖7);以及
[0051]圖8、9和10是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的設(shè)備的可能交錯(cuò)配置的2D橫截面視圖。

【具體實(shí)施方式】
[0052]參考圖2至10，首先描述了本發(fā)明的一個(gè)方面，其關(guān)于電流垂直平面式(或CPP)磁阻讀取傳感器I。
[0053]與圖1中的設(shè)備一樣，所建議的傳感器I包括堆疊層11 - 15，其沿著堆疊方向z延伸。邊緣表面S(平行于堆疊方向Z)還平行于支承面S并形成其至少一部分。支承面S設(shè)計(jì)成在操作中面向記錄介質(zhì)。如在圖1中所示，該堆疊層包括:
[0054]-第一觸點(diǎn)層15;
[0055]-鐵磁性的自由層14，在第一觸點(diǎn)層15的上方；
[0056]-非磁性層13，在鐵磁性層的上方；
[0057]-鐵磁性的自旋注入層12，在非磁性層的上方；以及
[0058]-在自旋注入層上方的第二觸點(diǎn)層11。這里同樣，電流能夠在第二觸點(diǎn)層11和第一觸點(diǎn)層15之間沿著電流垂直于平面的方向，即平行于堆疊方向z流動。
[0059]如在【背景技術(shù)】中所提到的，由于制造的挑戰(zhàn)性，減少諸如圖1中的相鄰讀取器之間的間距仍然困難。為了解決這個(gè)問題，建議設(shè)計(jì)讀取傳感器，使得堆疊層進(jìn)一步包括一系列結(jié)構(gòu)30。即，如在圖2或4中更好看到的，結(jié)構(gòu)30中每一個(gè)都在第一觸點(diǎn)層15和自由層14兩者中形成。該結(jié)構(gòu)中每一個(gè)的邊緣表面(即，在圖2中所繪出的單個(gè)邊緣表面)都與堆疊的邊緣表面S齊平(與圖2的平面重合)。該系列結(jié)構(gòu)沿著方向X延伸，方向X平行于支承面S且垂直于堆疊方向z。
[0060]換句話說，以上解決方案在提供在平面內(nèi)(該系列結(jié)構(gòu)垂直于堆疊方向z延伸)制造的結(jié)構(gòu)30的同時(shí)，使用CPP設(shè)計(jì)(在“電流垂直于平面”中所指的平面是這些層的平面)，其中堆疊的邊緣表面S平行于支承面。由于該結(jié)構(gòu)可以通過機(jī)械加工進(jìn)入堆疊層(例如通過把表面開槽)來形成，因此這種設(shè)計(jì)就制造工藝而言是非常有利的。用這種配置，就能夠利用許多現(xiàn)有的表面微機(jī)械加工技術(shù)來在平面內(nèi)形成結(jié)構(gòu)，并進(jìn)而減小結(jié)構(gòu)之間的間距。
[0061]單個(gè)結(jié)構(gòu)在(x，y)平面中的寬度應(yīng)該優(yōu)選地在20和100nm之間。該寬度是可以隨著每一代新產(chǎn)品縮放的參數(shù)。例如，對于帶式讀取傳感器:在2013年，優(yōu)選的寬度可能是?800nm,兩年后它可能是400nm,再后來200,100,等等。對于驅(qū)動器讀取傳感器應(yīng)用，優(yōu)選的寬度目前會是在20 - 50nm的范圍內(nèi)。現(xiàn)在考慮結(jié)構(gòu)30的高度:層14的優(yōu)選高度是在3 - 5nm的范圍內(nèi)，以及對于層15是在2和5nm之間，從而結(jié)構(gòu)30的總高度優(yōu)選地在5至1nm的范圍內(nèi)。層15的高度沒有層14的高度重要，并且實(shí)際上可能大于5nm。
[0062]同時(shí)，以上解決方案因而是有利的，因?yàn)樗枰^少的觸點(diǎn):參見例如圖2，上部觸點(diǎn)層11用作所繪出的5個(gè)觸點(diǎn)結(jié)構(gòu)30中每一個(gè)的公共觸點(diǎn)。傳感器I原則上可以包括任意數(shù)量的結(jié)構(gòu)30，例如，從2到32的范圍。還有，該傳感器可以包括多個(gè)分段的堆疊陣列，如在圖6和7中所繪出的。
[0063]如技術(shù)人員的讀者可以認(rèn)識到的，由于可以獲得精確的在平面內(nèi)微加工技術(shù)，因此無論是在共享硬偏磁結(jié)構(gòu)方面，或是潛在地改善公差方面，本文所述實(shí)施例還具有許多的優(yōu)點(diǎn)。
[0064]在帶式讀取傳感器的情況下，支承面是帶式支承面，或者在硬盤驅(qū)動器讀取傳感器的情況下，支承面是氣墊面。在所有的情況下，它是磁記錄介質(zhì)支承面。支承面平行于所述邊緣表面S并且實(shí)際上可能與其重合。仍然，由于可能存在一些附加的涂層以防止磨損、促進(jìn)帶式支承等，因此邊緣表面不需要完全地平行于支承面。還有，為了本描述的目的，考慮邊緣表面形成支承面的活動部分(堆疊層11-15提供讀取傳感器的活動功能)。因此，邊緣表面和支承面兩者在本文中都由相同的標(biāo)號S表不。
[0065]“一系列結(jié)構(gòu)”指多個(gè)接連出現(xiàn)的結(jié)構(gòu)，即沿著方向x(即沿著并平行于支承面)且垂直于堆疊方向z的一系列結(jié)構(gòu)。該結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)都在第一觸點(diǎn)層15和自由層14兩者中形成。根據(jù)以上說明，每一個(gè)結(jié)構(gòu)30包括觸點(diǎn)層15的一部分和自由層14的一部分。
[0066]在以上定義中，在(X，y)平面中具有第一層，其在第二層的“上方”，即，在第二層的上面，第二層本身在第三層的“上方”，等等。這定義了一連串的層，這些層是平行的，但由于可能包括中間層，因此這些層不必是緊密相鄰的。此外，無論是否出于保護(hù)的目的，在(X，z)平面中還可以提供附加的層以覆蓋支承面。
[0067]用于所涉及的各種層的適當(dāng)?shù)暮穸韧ǔＨ缦?
[0068]-層11、15:?5nm ；
[0069]-層12:?1nm ；
[0070]-層13:1 - 3nm ;以及
[0071]-層14:3.5 - 5nm ；
[0072]如在圖3中所說明的，自旋注入層12通常分解成數(shù)個(gè)子層。用于HDD讀取頭的自旋注入層TMR可以例如包括(利用常用的表示法):
[0073]-層121:固定層；
[0074]-層122:Ru 層;
[0075]-層123:FM (CO-Re)層；以及
[0076]-層124:用于交換偏置的AF層(Pt-Mn或Ir-Mn)
[0077]在實(shí)施例中，自由層14和第一觸點(diǎn)層15的結(jié)構(gòu)通過溝槽35來限定。以這種方式，就能用很少的處理開銷最簡單地獲得結(jié)構(gòu)30。每一個(gè)溝槽35都具有主延伸方向y，其垂直于堆疊方向z且橫向于支承面S。最實(shí)際的是提供具有垂直于支承面S的主延伸方向y的溝槽。形成溝槽的好處是減少了間距。通過最小化形成溝槽的深度，能夠最小化溝槽的寬度并從而實(shí)現(xiàn)彼此非常接近的讀取器。
[0078]溝槽可以是U形的、V形的等。注意，代替溝槽，還可以利用溝道和/或空隙等，或利用溝槽、溝道和空隙的組合來獲得適當(dāng)?shù)慕Y(jié)構(gòu)30。該結(jié)構(gòu)可以利用以下技術(shù)中的一種或多種形成:濕蝕刻、干蝕刻、離子研磨、或剝離(lift-off)技術(shù)。
[0079]現(xiàn)在更具體地參照圖2和4，在實(shí)施例中，溝槽35穿過第一觸點(diǎn)層15和自由層14兩者至少到非磁性層13來形成。因此，結(jié)構(gòu)30中的每一個(gè)都包括觸點(diǎn)層的一部分和自由層的一部分。取決于溝槽35有多深，盡管雙層結(jié)構(gòu)30是經(jīng)非磁性層13或者甚至經(jīng)自旋注入層12連接，但是得到在結(jié)構(gòu)上是彼此獨(dú)立的獨(dú)立雙層結(jié)構(gòu)。這至少在某種程度上允許該特征件彼此絕緣。
[0080]確保溝槽深度完全穿過最開始兩層14，15的最容易的方法是到達(dá)第三層13，即，超過自由層14。因此，溝槽的深度可以延伸穿過第一觸點(diǎn)層15和自由層14兩者并且至少稍微進(jìn)入到非磁性層，例如最多兩納米，并且當(dāng)制造工藝允許時(shí)，優(yōu)選地在一納米和二納米之間。有限的情況是使溝槽延伸直到自旋注入層12。但是這將導(dǎo)致所需的蝕刻時(shí)間增加并且可能還增加溝槽的寬度，因此這不是優(yōu)選的。溝槽的優(yōu)選寬度是在5nm和50nm之間，更優(yōu)選地在5nm和25nm之間，甚至再更優(yōu)選地在5nm到1nm的范圍。從功能的角度上看,較窄的范圍是優(yōu)選的，但從制造的角度上看，較大的寬度越容易獲得。
[0081]如之前所提到的，傳感器I可以是CPP隧道磁致電阻讀取傳感器的一部分。在這種情況下，非磁性層是隧道勢壘層，即電絕緣的。傳感器I還可以是CPP巨磁致電阻讀取傳感器的一部分，在這種情況下，非磁性層13是導(dǎo)電的。
[0082]讀取傳感器I優(yōu)選地體現(xiàn)為帶式讀取傳感器(在這種情況下，支承面S是帶式支承面)。仍然，值得注意的是，在讀取傳感器I體現(xiàn)為硬盤驅(qū)動器讀取傳感器的情況下，支承面S是氣墊面。
[0083]現(xiàn)在參考圖5和8至10，讀取傳感器I通常包括附加層21-23，51-59，全部的堆疊層11-15。這些層與以上討論的層11-15鄰接或者平行。如在圖5中可見的，所述附加層中的一個(gè)附加層55可以例如被構(gòu)造為使其與所述結(jié)構(gòu)30相互交錯(cuò)。附加層應(yīng)該尤其包括至少兩個(gè)屏蔽層(或屏蔽)21 -23，屏蔽層21，22中的至少一個(gè)在所述堆疊層11 - 15的每一側(cè)上并且與其平行。如在圖8中所說明的，屏蔽層之間的間距通常在60nm和10nm之間，且優(yōu)選地?80nm。屏蔽之間的距離是可以預(yù)期隨著每個(gè)新一代產(chǎn)品縮放到較小尺寸的參數(shù)。對于帶式讀取傳感器來說，它可以是例如在80nm到10nm的范圍內(nèi)，對于未來年代的產(chǎn)品縮放到更小的值。對于硬盤驅(qū)動器來說，它可以是在50nm到60nm的范圍內(nèi)。
[0084]為了完整性:層51和59分別表示封蓋和基板(例如，兩者都是AlTiC);屏蔽21，22通常由坡莫合金制成；層52，54和56-58是電絕緣體(例如，A1203);觸點(diǎn)11，15優(yōu)選地是金屬(例如，Ta)。
[0085]圖9，10示出了可以在TMR讀取器中有利地使用的相互交錯(cuò)的多通道分段堆疊。如所看見的，讀取傳感器還可以包括附加的堆疊層，具有類似于以上討論的第一堆疊層的結(jié)構(gòu)30的結(jié)構(gòu)30a。假設(shè)存在兩個(gè)堆疊(如在圖9或10中)，那么需要提供至少三個(gè)屏蔽21-23。第一堆疊層和第二堆疊層是疊加的，并且第一堆疊層的結(jié)構(gòu)30相對于第二堆疊層的結(jié)構(gòu)30a偏移(沿方向X偏移)。如圖所示，該偏移優(yōu)選地對應(yīng)于沿軸X的間距的一半。這有利地允許讀取不同的軌道或軌道的不同部分。在第一和第二堆疊(中的每一個(gè))的每一側(cè)上提供與其平行的至少一個(gè)屏蔽。
[0086]能夠認(rèn)識到，有利的是，代替疊加屏蔽-傳感器-屏蔽的結(jié)構(gòu)(如在圖9中所示的)，在第一堆疊和第二堆疊之間可以只需要一個(gè)屏蔽22，其充當(dāng)共同的中間屏蔽，如在圖10中所繪出的。
[0087]如之前所述，單個(gè)堆疊可被構(gòu)造成通常包括2和32之間數(shù)量的結(jié)構(gòu)，這已經(jīng)允許減小間距并減少所需觸點(diǎn)的數(shù)量?，F(xiàn)在，參考圖6和7，一種增加結(jié)構(gòu)化觸點(diǎn)30的數(shù)量的方法是布置諸如上述的數(shù)個(gè)結(jié)構(gòu)化的堆疊層11 - 15，作為堆疊層的線性陣列，如在圖6中所示出的。同理，在圖9 - 10中，還可以把結(jié)構(gòu)化的堆疊層布置成堆疊的疊加陣列，其中第一陣列的結(jié)構(gòu)相對于相鄰陣列的結(jié)構(gòu)沿方向x(即，平行于支承面且垂直于堆疊方向)偏移。
[0088]根據(jù)另一方面，本發(fā)明可以體現(xiàn)為制造諸如以上描述的讀取傳感器的方法。基本上，這種方法包括(參照圖2、4或5):
[0089]-提供(或獲得)堆疊層11-15，諸如在圖1中所繪出的，即，還沒有結(jié)構(gòu)化的；以及
[0090]-形成沿方向X延伸的一系列結(jié)構(gòu)30，其中結(jié)構(gòu)中每一個(gè)都在(至少)第一觸點(diǎn)層15和自由層14中形成，使得該結(jié)構(gòu)的邊緣表面與堆疊的邊緣表面(即，支承面的功能表面)齊平。
[0091]與前面所描述的讀取傳感器的實(shí)施例一致，結(jié)構(gòu)30的形成優(yōu)選地包括溝槽35的形成。溝槽優(yōu)選地穿過第一觸點(diǎn)層15和自由層14兩者來形成，S卩，溝槽的深度至少延伸到非磁性層12，或者可能部分地進(jìn)入到非磁性層12。
[0092]以上實(shí)施例已經(jīng)參考附圖進(jìn)行了簡要描述，并且可以適應(yīng)多種變體。以上特征的幾種組合是可以預(yù)期的。
[0093]本文所描述的一些方法可以在讀取傳感器的制造中使用。所得到的傳感器可以由制造商以原始的形式或包裝的形式分發(fā)。在任何情況下，傳感器然后可以與其它傳感器、分立的電路元件、和/或其它信號處理設(shè)備集成，作為(a)中間產(chǎn)品或(b)最終產(chǎn)品的一部分。
[0094]雖然本發(fā)明已參考有限數(shù)量的實(shí)施例、變體和附圖進(jìn)行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行各種改變并且可以用等價(jià)物替換。特別地，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，在給定實(shí)施例、變體中說明的或者在圖中示出的(類似設(shè)備的或類似方法的)特征可以代替其它實(shí)施例、變體或圖中的其它特征或與其組合。因此，可以預(yù)期關(guān)于任何以上實(shí)施例或變體描述的特征的各種組合，其保持在所附權(quán)利要求的范圍之內(nèi)。此外，在不背離本發(fā)明范圍的情況下，可以進(jìn)行許多小的修改以使特定的情形或材料適于本發(fā)明的指導(dǎo)。因此，本發(fā)明不是要限制到所公開的特定實(shí)施例，而是本發(fā)明將包括屬于所附權(quán)利要求范圍內(nèi)的所有實(shí)施例。此外，可以預(yù)期除以上明確觸及之外的許多其它變體。例如，可以預(yù)期除那些本文明確引用之外的其它材料，例如，AF層可以包括MnIr或PtMn，固定層可以包括:CoFe、CoFeB、和/或NiFe，隧道勢壘可以包括MgO，非磁性隔片可以包括Cu，基板可以包括Si等。
[0095]參考列表
[0096]ICPP磁阻讀取傳感器
[0097]11-15 堆疊層(讀取傳感器的功能上活動部分)
[0098]11第二觸點(diǎn)層
[0099]12自旋注入層
[0100]121 固定層
[0101]122 Ru 層
[0102]123 FM 層
[0103]124 用于交換偏置的AF層
[0104]13非磁性層
[0105]14自由層
[0106]15第一觸點(diǎn)層
[0107]21-23 屏蔽層
[0108]30結(jié)構(gòu)
[0109]30a附加(疊加)的結(jié)構(gòu)
[0110]35溝槽
[0111]51-59 附加的堆疊層
[0112]S邊緣表面(支承面)
[0113]z堆疊方向
【權(quán)利要求】
1.一種電流垂直平面式(或CPP)磁阻讀取傳感器(I)，包括堆疊層(11-15)，其中: 所述堆疊層沿著堆疊的堆疊方向(Z)延伸；以及 平行于所述堆疊方向的堆疊的邊緣表面(S)還平行于所述讀取傳感器的支承面并形成其至少一部分，所述支承面設(shè)計(jì)成在操作中面向記錄介質(zhì)， 并且其中所述堆疊層包括: 第一觸點(diǎn)層(15)； 鐵磁性的自由層(14)，其磁性取向根據(jù)所施加的磁場變化，所述自由層在所述第一觸點(diǎn)層的上方； 在鐵磁性層的上方的非磁性層(13)； 鐵磁性的自旋注入層(12)，在非磁性層的上方；以及 在自旋注入層的上方的第二觸點(diǎn)層(11)，使得電流能夠在第二觸點(diǎn)層和第一觸點(diǎn)層之間沿著電流垂直于平面的方向(z)、平行于所述堆疊方向流動， 并且其中堆疊層還包括一系列結(jié)構(gòu)(30)，其中: 所述系列結(jié)構(gòu)中每一個(gè)都在第一觸點(diǎn)層(15)和自由層(14)兩者中形成，所述結(jié)構(gòu)中每一個(gè)的邊緣表面與堆疊的所述邊緣表面齊平；以及 所述系列結(jié)構(gòu)沿著平行于支承面且垂直于堆疊方向的方向(X)延伸。
2.如權(quán)利要求1所述的傳感器，其中自由層和第一觸點(diǎn)層的結(jié)構(gòu)通過溝槽(35)限定，其中每一個(gè)結(jié)構(gòu)具有主延伸方向(y)，所述主延伸方向:垂直于堆疊方向(z);并且橫向于支承面，優(yōu)選地垂直于支承面。
3.如權(quán)利要求2所述的傳感器，其中所述溝槽(35)穿過第一觸點(diǎn)層(15)和自由層(14)兩者至少到非磁性層(13)來形成，由此所述結(jié)構(gòu)中每一個(gè)都包括觸點(diǎn)層的一部分和自由層的一部分。
4.如權(quán)利要求3所述的傳感器，其中所述溝槽的深度延伸穿過第一觸點(diǎn)層和自由層兩者，至少部分地進(jìn)入非磁性層(13)。
5.如權(quán)利要求1至4中任意一項(xiàng)所述的傳感器，其中: 傳感器(I)是CPP隧道磁致電阻讀取傳感器，以及 非磁性層是電絕緣的隧道勢壘層。
6.如權(quán)利要求1中任意一項(xiàng)所述的傳感器，其中: 傳感器(I)是CPP巨磁致電阻讀取傳感器；以及 非磁性層是導(dǎo)電的。
7.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的讀取傳感器，其中所述讀取傳感器是帶式讀取傳感器，所述支承面(S)是帶式支承面。
8.如權(quán)利要求1至6中任意一項(xiàng)所述的讀取傳感器，其中所述讀取傳感器是硬盤驅(qū)動器讀取傳感器，所述支承面(S)是氣墊面。
9.如權(quán)利要求1至8中任意一項(xiàng)所述的讀取傳感器，還包括與所述堆疊的各層相鄰或平行的附加層(21 - 23,51 - 59)，包括至少兩個(gè)屏蔽層(21 - 23)，屏蔽層中的至少一個(gè)(21，22)在所述堆疊層的每一側(cè)上并且與其平行。
10.如權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的讀取傳感器，其中所述堆疊層是第一堆疊層，所述讀取傳感器還包括: 第二堆疊層，具有類似于第一堆疊層結(jié)構(gòu)(30)的結(jié)構(gòu)(30a);以及 至少三個(gè)屏蔽層(21-23)， 并且其中第一堆疊層和第二堆疊層是疊加的，第一堆疊的結(jié)構(gòu)(30)相對于第二堆疊的結(jié)構(gòu)(30a)沿著平行于支承面且垂直于堆疊方向的所述方向(X)偏移，屏蔽層中的至少一個(gè)在第一堆疊和第二堆疊中的每一個(gè)的每一側(cè)上并且與其平行。
11.如權(quán)利要求10所述的讀取傳感器，在第一堆疊和第二堆疊之間只包括一個(gè)屏蔽層(22)。
12.根據(jù)權(quán)利要求1至9中任意一項(xiàng)所述的讀取傳感器，包括數(shù)個(gè)堆疊層，每一個(gè)都如所述堆疊層(11 - 15)那樣構(gòu)造，所述數(shù)個(gè)堆疊布置成堆疊層的線性陣列，或者優(yōu)選地，布置成堆疊層的兩個(gè)疊加的線性陣列，線性陣列中第一個(gè)的結(jié)構(gòu)相對于兩個(gè)陣列中第二個(gè)的結(jié)構(gòu)沿著平行于所述支承面且垂直于所述堆疊方向的所述方向(X)偏移。
13.—種制造如權(quán)利要求1至12中任意一項(xiàng)所述的讀取傳感器的方法，所述方法包括: 提供堆疊層(11 - 15)，其中: 所述堆疊層沿著堆疊的堆疊方向延伸；以及 平行于所述堆疊方向的堆疊的邊緣表面還平行于所述讀取傳感器的支承面(S)并形成其至少一部分，所述支承面設(shè)計(jì)成在操作中面向記錄介質(zhì)， 并且其中所述堆疊層包括: 第一觸點(diǎn)層； 鐵磁性的自由層，其磁性取向根據(jù)所施加的磁場變化，所述自由層在所述第一觸點(diǎn)層的上方； 在鐵磁性層的上方的非磁性層； 鐵磁性的自旋注入層，在非磁性層的上方；以及 在自旋注入層的上方的第二觸點(diǎn)層，使得電流能夠在第二觸點(diǎn)層和第一觸點(diǎn)層之間沿著電流垂直于平面的方向、平行于所述堆疊方向流動；以及 形成沿著平行于支承面(S)且垂直于堆疊方向(Z)的方向(X)延伸的一系列結(jié)構(gòu)(30)，其中所述結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)都至少在第一觸點(diǎn)層(15)和自由層(14)中形成，使得所述結(jié)構(gòu)中每一個(gè)的邊緣表面保持與堆疊的所述邊緣表面齊平。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中形成結(jié)構(gòu)(30)包括形成溝槽(35)，每一個(gè)溝槽都具有垂直于支承面和堆疊方向(z)兩者的主延伸方向(y)，其中溝槽優(yōu)選地穿過第一觸點(diǎn)層和自由層兩者形成，所述溝槽的深度至少延伸到非磁性層，所述結(jié)構(gòu)中的每一個(gè)都包括觸點(diǎn)層的一部分和自由層的一部分。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中在形成溝槽(35)處，溝槽被形成為具有至少部分延伸到非磁性層中的深度。
【文檔編號】G11B5/84GK104240723SQ201410247902
【公開日】2014年12月24日 申請日期:2014年6月6日 優(yōu)先權(quán)日:2013年6月6日
【發(fā)明者】M·A·蘭茨, S·傅勒, J·杰里托, G·謝呂比尼 申請人:國際商業(yè)機(jī)器公司