[发明专利]具有大电阻温度系数的薄膜以及其制造方法

说明书

概要

本公开的实施例涉及包括磁头换能器和设置在该换能器上的电阻温度传感器的装置。本公开的实施例涉及制造电阻型温度传感器（如在磁头换能器中使用的温度传感器）的方法。实施例涉及用于制造具有大的电阻温度系数（TCR）的电阻型温度传感器的方法和装置。

根据各种实施例，本公开的装置包括磁头换能器和设置在磁头换能器上的电阻型温度传感器。该电阻型温度传感器包括：包括导电材料并具有TCR的第一层和具有镜面层和籽层中的至少一个的第二层。根据一些实施例，第一层的厚度约等于或小于第一层的导电材料中的电子的平均自由程。

根据其它实施例，制造电阻型温度传感器的方法包括在磁头换能器上形成包括具有TCR的导电性材料的第一层，以及在磁头换能器上形成包括镜面层和籽层中的至少一个的第二层。根据一些实施例，形成第一层包括：形成第一层的厚度约等于或小于第一层的导电材料中的电子的平均自由程。

体现了各个实施例的特征的这些和其它的特征和方面可由下面的详细讨论和附图来具体理解。

附图说明

图1示出了磁头换能器布置的简化侧视图，该磁头换能器布置含有根据各个实施例的电阻型温度传感器；

图2示出了根据各种实施例的电阻型温度传感器的结构;

图3-6示出了根据其它实施例的电阻型温度传感器的结构;

图7示出了根据各种实施例的制造电阻型温度传感器的各种处理过程;

图8-9示出了根据其它实施例的制造电阻型温度传感器的各种处理过程;

图10A和图10B示出了根据各种实施例与三层膜相对应的TCR数据，该三层膜包括：镍膜，作为导电层；以及钽、钌或铂薄膜，作为镜面层或籽层膜，位于镍膜的上下两面;

图11A和11B示出了根据各种实施例的与三层膜相对应的TCR数据，该三层膜包括：Ni₉₆Fe₄膜，作为导电层，以及钽或钌制薄膜，作为镜面层或籽层膜，位于NiFe膜的上下两面;以及

图12示出了根据各种实施例的镍膜的TCR与钽籽层的厚度的关联性。

详细说明

具有足够大的电阻温度系数的金属薄膜可以作为温度传感器。特别是，具有足够高的TCR的金属薄膜可用于制造温度传感器，该传感器用于在硬盘驱动器和其它的磁记录设备中检测磁头-介质接触和热粗糙。与接触检测（CD）和热粗糙度（TA）检测相关的信号噪声比（SNR）与制造该CD和/或TA检测传感器的材料的TCR具有关联性。

为了获得足够高的信噪比，具有较大的TCR的材料一般是非常需要的。典型的CD或TA检测传感器包括具有几十纳米厚度的金属薄膜。在这种典型的检测传感器中，电子的平均自由程几乎等于或大于薄膜的厚度。因此，薄膜材料的TCR可以远小于由于过度的表面散射和界面散射而导致的相同材料的体积TCR。因此，为了达到所希望的大的电阻温度系数，需要特意设计的材料和制造方法。

本公开的实施例都是针对层叠金属和金属/氧化物薄膜以及该薄膜的制造方法，以实现应用在温度传感应用中所需的较大的TCR。根据各个实施例，层叠薄膜的结构优选地包括导电金属层和其他层，该其他层可以是金属镜面层、氧化物镜面层、或籽层。所述导电金属层具有TCR。在层叠薄膜结构的各个层的厚度最好是在几到几十纳米的范围内。各种实施方式涉及刻意优化的多层薄膜结构以及在升高的温度下制造这种薄膜的方法，以取得大的TCR。

给定材料的TCR由下式定义:

TCR=1R0dRdT]]>

在这里，R₀是在室温下的电阻值，dR/dt表示以温度为函数的电阻值变化。由于TCR与R₀成反比，预期R₀的减小将产生更大的TCR。同样地，dR/dt的增大导致更大的TCR。