專利名稱：磁性溝道結(jié)器件的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性溝道結(jié)器件的制造方法，其中形成疊層，包括兩個磁性材料的電極層，和在其間延伸的非磁性材料的阻擋層。
本發(fā)明還涉及通過這種方法獲得的磁性溝道結(jié)器件，配置有這種器件的磁場傳感器和配置有這種器件的磁性存儲器。
上述器件公開于WO-A99/22368。由所述專利申請公知的磁性溝道結(jié)器件包括第一和第二磁性層，并且用做電極層，這些層中間夾著絕緣中間層。作為傳感元件，這種器件形成配置有磁軛的磁場傳感器部分，其中第一磁性層與磁軛部分直接接觸。與磁軛同樣地，第一磁性層由軟磁材料形成。第二磁性層是復(fù)合層，包括鐵磁子層和釘扎層。絕緣中間層構(gòu)成溝道阻擋層。
在公知的磁性溝道結(jié)器件中，磁性層之一、即軟磁層也用做磁通導(dǎo)向。為了防止對該層磁性能的有害影響，例如由于面對溝道阻擋層的軟磁層表面的不規(guī)則而導(dǎo)致的疇壁形成，要求僅構(gòu)成另一磁性層即第二磁性層，也可能是阻擋形成中間層。
本發(fā)明的目的在于提供一種在開始段所述類型的方法，包括構(gòu)成電極層之一的工藝，該工藝在達到另一電極層之前必然終止。
為了實現(xiàn)上述目的，根據(jù)本發(fā)明的方法的特征在于，通過腐蝕構(gòu)成電極層之一，其中在腐蝕過程中，通過去除材料直到留下剩余層，以使相關(guān)層部分減薄，之后通過物理腐蝕去除該剩余層，其中至少顆粒具有的動能基本位于剩余層的磁性材料濺射閾值和阻擋層的非磁性材料的濺射閾值之間。物理腐蝕應(yīng)理解為是指通過帶電顆粒束的腐蝕，例如濺射腐蝕，離子銑和離子束腐蝕。假設(shè)已知，濺射閾值是從進行腐蝕處理的層的材料中釋放顆粒所必需的最小能量。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，可以確定不達到另一電極層，因為在腐蝕處理的第一階段中，被構(gòu)成的電極層不被完全腐蝕，在腐蝕處理中使用待構(gòu)成的電極層掩模的公知方式，該電極層是或者可以包括軟磁層。在第一階段的腐蝕可以是化學或物理腐蝕。例如通過測量電阻，可以確定到達剩余層的時間。最好剩余層最大具有指定的5mm的厚度。在腐蝕處理的第二階段中，通過物理腐蝕去除剩余層，而不侵蝕另一電極層。在物理腐蝕過程中使用的顆粒具有的動能低于阻擋層的濺射閾值，因此不能通過阻擋層，這樣可以獲得意外的效果。使用的物理腐蝕處理是選擇性腐蝕工藝。上述方法的工序?qū)ξ礃?gòu)成的電極層不產(chǎn)生任何有害影響，特別是對該電極層的磁性能沒有有害影響。如果后者提到的層由或者也由軟磁材料形成，則該層特別適合于用做磁通導(dǎo)向?qū)印?br> 根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例，其特征在于使用的顆粒質(zhì)量大于剩余層的磁性材料的金屬元素的質(zhì)量。在這種情況，假設(shè)阻擋層的非磁性材料、通常是氧化物或氮化物的元素，比上述金屬元素輕。上述措施確實有助于方法的選擇性，其中，由于帶電顆粒具有較重質(zhì)量，磁性材料的腐蝕選擇性大于非磁性材料。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例，其特征在于，待構(gòu)成的電極層由基本層和一層結(jié)構(gòu)連續(xù)地構(gòu)成，該層結(jié)構(gòu)包括至少用于基本層的磁性釘扎的另一層?；緦涌梢岳缡荖iFe合金或Co合金的鐵磁層，特別是Co-Fe合金，而釘扎層結(jié)構(gòu)可以包括以下可能性之一例如FeMn合金或IrMn合金的反鐵磁層；例如Co合金的硬磁鐵磁層；包括被金屬中間層分隔的兩個反平行磁性層的人造反鐵磁結(jié)構(gòu)。這種結(jié)構(gòu)可以與例如FeMn合金的反鐵磁層耦合。如果形成這種待構(gòu)成的電極層，最好選擇地腐蝕層結(jié)構(gòu)，特別是初始選擇地化學腐蝕這種結(jié)構(gòu)，即在構(gòu)成基本層之前，直至達到基本層。通過部分地使用所述選擇腐蝕，可以在較短時間周期中進行根據(jù)本發(fā)明的方法的構(gòu)成工藝。選擇性化學腐蝕是一種公知的腐蝕技術(shù)。
注意根據(jù)本發(fā)明的方法是指磁性溝道結(jié)器件的半成品的磁性電極層的構(gòu)成方法，其中該半成品包括所述電極層、阻擋層和另一磁性電極層的組件。在上述方法中，相關(guān)層的構(gòu)成不影響磁性溝道結(jié)器件的另一磁性電極層的磁性能，至少沒有到有害的程度。該方法的特殊之處在于腐蝕不通過阻擋層。從而保證無論層厚度如何變化以及腐蝕方法如何變化，都不會腐蝕并不準備構(gòu)成的磁性電極層。作為絕緣層的阻擋層是一種低電導(dǎo)的層，或者是介電層，通常厚度僅約是1nm。
根據(jù)本發(fā)明的磁性溝道結(jié)器件，通過根據(jù)本發(fā)明的方法制造，具有由上述方法構(gòu)成的磁性電極層，和可以是或可以包括軟磁層的另一磁性電極層，該層可以用做磁通導(dǎo)向。這種軟磁層可以由例如NiFe合金或Co合金例如Co-Fe合金形成。該軟磁層也可以由多個子層構(gòu)成。
根據(jù)本發(fā)明的磁場傳感器配置有根據(jù)本發(fā)明的磁性溝道結(jié)器件。磁性溝道結(jié)器件形成一個根據(jù)本發(fā)明的磁場傳感器或磁場傳感器的傳感元件。這種傳感器尤其可以用做磁頭，解譯出產(chǎn)生于磁性信息介質(zhì)例如磁帶或磁盤的磁通；用做探測地球磁場的羅盤中的傳感器；用做檢測例如位置、角度、或速度的傳感器，例如在汽車使用中的；用做醫(yī)用掃描儀的磁場傳感器；以及用做電流檢測器。而且，根據(jù)本發(fā)明的磁性存儲器、特別是MRAM配置有根據(jù)本發(fā)明的磁性溝道結(jié)器件。
關(guān)于權(quán)利要求書，注意從屬權(quán)利要求所述實施例可以作出各種結(jié)合。
以下將參考實施例說明本發(fā)明的這些和其它方面。


圖1A是通過根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例獲得的第一中間產(chǎn)品的示意圖。
圖1B是通過根據(jù)本發(fā)明的方法的所述實施例獲得的第二中間產(chǎn)品的示意圖。
圖1C是通過根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例獲得的第三中間產(chǎn)品的示意圖。
圖1D是通過根據(jù)本發(fā)明的方法的實施例獲得的第四中間產(chǎn)品的示意圖。
圖1E是根據(jù)本發(fā)明的磁性溝道結(jié)器件的實施例示意圖，該磁性溝道結(jié)器件是根據(jù)本發(fā)明的方法的所述實施例制造的。
圖2是根據(jù)本發(fā)明的磁場傳感器的實施例。
圖1展示了多層的疊層1，在此例子中包括，例如NiFe合金的軟磁材料的第一磁性電極層3；例如Al2O3的絕緣、導(dǎo)電性差或者介電層5，在本文也稱為阻擋層；第二磁性電極層7，在本例子中由軟磁材料的基本層7a和層結(jié)構(gòu)7b組成，該軟磁材料在本例中例如是NiFe合金，該層結(jié)構(gòu)至少包括例如FeMn合金的反鐵磁材料的另一層。另外，對于包括基本層7a和層結(jié)構(gòu)7b的層結(jié)構(gòu)，硬磁層可以用做第二磁性層。
在根據(jù)本發(fā)明的方法中，在所示疊層1上設(shè)置例如是光刻膠的遮蔽層9，可見圖1B。隨后，采用腐蝕工藝，其中首先選擇地腐蝕層結(jié)構(gòu)7b，特別是化學腐蝕，直至達到基本層7a，可見圖1C。之后，腐蝕基本層7a，特別是物理腐蝕，直至留下軟磁材料的剩余層7r，可見圖1D。另外，可以僅使用物理腐蝕，也足以代替兩次腐蝕工藝。如果第二電極層7是硬磁層，則最好使用例如濺射腐蝕的物理腐蝕。在物理腐蝕過程中，連續(xù)或者可能在腐蝕工藝的短暫中斷中偶然地測量電阻，以便確定達到所要求的剩余層7r的時間。
在上述方法之一中獲得的剩余層7r的最大厚度最好是5nm。在根據(jù)本發(fā)明的方法中，通過物理腐蝕去除剩余層7r，在本例中是濺射腐蝕，其中帶電顆粒特別是離子具有位于使用的NiFe合金的濺射閾值與Al2O3的濺射閾值之間動能。NiFe合金的濺射閾值大約是20eV；Al2O3的濺射閾值大約是40eV。在此實施例中，最好用Kr或Xe離子轟擊剩余層7r，這些離子具有的質(zhì)量大于金屬Ni和Fe的質(zhì)量，而后者的質(zhì)量大于Al和O的質(zhì)量。去除剩余層7r之后，通過定積絕緣材料例如SiO2或Al2O3，形成保護層11。也去除遮蔽層9。
根據(jù)本發(fā)明的磁場傳感器如圖2所示，包括圖1E所示類型的磁性溝道結(jié)器件20。在此實施例中，傳感器還包括具有間斷22a的磁軛22，與磁性溝道結(jié)器件20磁性地橋接。磁軛22由軟磁材料形成，例如NiFe合金。傳感器具有與非磁性傳感間隙26鄰接的傳感面24。由絕緣層例如SiO2或Al2O3形成間斷22a和，間隙26。
注意本發(fā)明并不限于所示實施例。例如，在本發(fā)明的范圍內(nèi)方法的幾個工序可以有變化。而且，所示傳感器可以形成作為掃描磁記錄介質(zhì)的磁頭。這種結(jié)構(gòu)可以形成組合讀/寫磁頭的一部分。根據(jù)本發(fā)明的方法獲得的磁性溝道結(jié)器件也可以形成磁性存儲器的一部分。
權(quán)利要求
1．一種磁性溝道結(jié)器件的制造方法，其中形成疊層，包括兩個磁性材料的電極層，和在其間延伸的非磁性材料的阻擋層，其特征在于，通過腐蝕構(gòu)成電極層之一，其中在腐蝕過程中，通過去除材料直到留下剩余層，以使相關(guān)層部分減薄，之后通過物理腐蝕去除該剩余層，其中至少顆粒具有的動能基本位于剩余層的磁性材料的濺射閾值和阻擋層的非磁性材料的濺射閾值之間。
2．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，使用的顆粒的質(zhì)量大于剩余層的磁性材料的金屬元素的質(zhì)量。
3．根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其特征在于，待構(gòu)成的電極層由基本層和一層結(jié)構(gòu)連續(xù)地構(gòu)成，該層結(jié)構(gòu)至少包括用于基本層的磁性釘扎的另一層。
4．根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其特征在于，在構(gòu)成基本層之前，化學腐蝕該層結(jié)構(gòu)，直至達到基本層。
5．一種磁性溝道結(jié)器件，是通過上述權(quán)利要求中任一項方法所獲得的。
6．根據(jù)權(quán)利要求5的磁性溝道結(jié)器件，其中，除構(gòu)成的電極層之外的層包括能夠用做磁通導(dǎo)向的軟磁層。
7．一種磁場傳感器，配置有權(quán)利要求5的磁性溝道結(jié)器件。
8．一種磁場傳感器，配置有權(quán)利要求6的磁性溝道結(jié)器件，并且配置有磁軛，與磁性溝道結(jié)器件的軟磁層磁性接觸。
9．一種磁性存儲器，配置有權(quán)利要求5的磁性溝道結(jié)器件。
全文摘要
一種磁性溝道結(jié)器件的制造方法，其中形成疊層(1)，包括兩個電極層(3,7)，和在其間延伸的阻擋層(5)。通過腐蝕構(gòu)成電極層之一，其中在腐蝕過程中，通過去除材料直到留下剩余層(7r)，以使該層部分減薄。隨后通過物理腐蝕去除該剩余層，其中至少帶電顆粒具有動能基本位于剩余層的磁性材料的濺射閾值和阻擋層的非磁性材料的濺射閾值之間。在相關(guān)方法中，防止不準備構(gòu)成的電極層在另一電極層的構(gòu)成過程中被有害地影響。
文檔編號G11C11/15GK1318202SQ00801461
公開日2001年10月17日 申請日期2000年7月17日 優(yōu)先權(quán)日1999年7月22日
發(fā)明者J·B·A·D·范宗 申請人:皇家菲利浦電子有限公司