[发明专利]利用加热和冷却制造磁阻结构的方法

说明书

技术领域

本发明的各方面涉及磁阻结构，更具体地涉及用于制造磁阻磁头的方法。

背景技术

隧道磁致电阻或磁阻（TMR）读取器是一类利用磁性隧道结（MTJ）的磁性传感器。通常，TMR读取器包括由势垒层（例如，MgO）分离的两个铁磁层。在电流垂直平面（CPP）的几何形状类型TMR结构中，电流垂直于势垒层流动的该结构的电阻依赖于两个铁磁层磁化之间的相对角度。此类TMR器件的质量由其磁阻率（dR/R）表征，磁阻率指示由于外部磁场引起的材料的电阻中的量值改变。TMR器件在磁性隧道结处呈现磁阻。通常，磁阻率随着温度的提高和偏置电压的提高而降低。

TMR读取器的信噪比（SNR）取决于信号（其与振幅和TMR读取器的薄膜叠层（stack）的dR/R成比例）和噪声两者。该噪声可被划分为磁性噪声和电噪声。磁性噪声与信号的量值相关，而电噪声与该器件的电阻-面积（RA）乘积成比例。因此，通过提高信号（例如，提高膜叠层的磁阻率dR/R）和/或降低噪声（例如，降低RA以减少电噪声），可以提高TMR读取器的SNR。然而，在公知的TMR结构中，当RA降低时，dR/R通常将减少（例如，由于波函数重叠的原因，波函数重叠由于势垒厚度的降低和中间层耦合的提高而产生）。

在现有技术中，在隧道势垒（例如，MgO隧道势垒层）沉积之后，使用原位加热（in situ-heating）来提高给定RA的dR/R。这样做是为了在沉积下一层之前，改进MgO隧道势垒层的结晶性。然而，进一步提高TMR器件（例如，读取器）的SNR性能是令人期望的。

发明内容

本发明的实施例涉及隧道磁阻（TMR）结构和用于制造隧道磁阻的方法。

根据本发明的实施例，提供了一种用于制造隧道磁阻（TMR）结构的方法。该方法包括：在衬底上形成参考层；在衬底上形成隧道势垒层；在衬底上形成自由层；以及在形成参考层之后，加热以及冷却TMR结构。

根据本发明的另一实施例，提供了一种制造隧道磁阻传感器的方法。该方法包括：提供衬底；在衬底上形成磁性隧道结（MTJ）结构的第一部分；在衬底上形成MTJ结构的第二部分；在第一部分和第二部分之间形成MTJ结构的隧道势垒层；在形成隧道势垒层之前或在形成隧道势垒层的至少一部分之后，加热MTJ结构的第一部分；以及冷却隧道势垒层。

根据本发明的另一实施例，提供了一种制造用于磁性存储器件的磁性隧道结（MTJ）磁头的方法。该方法包括：提供衬底；在衬底上形成MTJ磁头的第一部分；在衬底上形成MTJ磁头的第二部分；在第一部分和第二部分之间形成MTJ磁头的隧道势垒层；在形成隧道势垒层之前或在形成隧道势垒层的至少一部分之后，加热MTJ磁头的第一部分；以及冷却隧道势垒层。

附图说明

通过参考附图详细描述本发明的实施例，本发明上述以及其他特征和方面将变得更加明显，在附图中：

图1是根据本发明的实施例的隧道磁阻（TMR）结构的概念截面图。

图2是示出根据本发明的实施例的制造TMR结构的方法的流程图。

图3是根据本发明的实施例的隧道磁阻（TMR）结构的概念截面图。

图4是示出根据本发明的实施例的另一制造TMR结构的方法的流程图。

图5是示出比较示例的TMR结构和根据本发明实施例的TMR结构之间的磁阻的比较的图示。

具体实施方式

根据本发明的实施例的各方面涉及用于制造磁阻结构的方法，该磁阻结构诸如用于磁性存储器件（例如，硬盘驱动器）的磁头。该方法利用在制造过程中原位加热以及低于室温的原位冷却（例如，低温冷却）的组合。在本发明的以下描述中，省略了本领域的普通技术人员公知的过程或构造。

图1是根据本发明的实施例的隧道磁阻（TMR）结构100（例如，TMR读取器）的概念截面图。TMR结构100包括衬底10上的屏蔽层12、屏蔽层12上的晶种层14、晶种层14上的反铁磁（AFM）层16（例如，Ir-Mn）、AFM层16上的P1层18（例如，由CoFe或CoFeB形成的铁磁层）、P1层18上的分隔器/隔片20（例如，Ru）、隔片20上的P2层22（例如，由CoFe或CoFeB形成的铁磁层）、P2层22上的隧道势垒层24（例如，MgO）、隧道势垒层24上的自由层26（例如，CoFe/NiFe）以及自由层26上的覆盖层28（例如，Ta/Ru）。