KR101389487B1 - 복합 자기 실드를 갖는 자기 센서 - Google Patents

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블라디슬라브 알렉산드로비치 바스'코
벤카테스와라 라오 인투리
마이클 씨. 카우츠키
치홍 루
마크 티. 키에프
이판 창
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Abstract

자기 저항 판독기는, 제 1 자기 실드 엘리먼트, 제 2 자기 실드 엘리먼트, 및 제 2 자기 실드 엘리먼트로부터 제 1 자기 실드 엘리먼트를 분리시키는 자기 저항 센서 스택을 포함한다. 제 1 실드 엘리먼트는 결정립 성장 억제 층에 의해 분리된 2개의 강자성 이방성 층들을 포함한다.

Description

복합 자기 실드를 갖는 자기 센서{MAGNETIC SENSOR WITH COMPOSITE MAGNETIC SHIELD}
전자 데이터 저장 및 리트리브(retrieval) 시스템에서, 자기 기록 헤드는 자기 매체 상에 저장된 자기적으로 인코딩된 정보를 리트리브하기 위한 센서를 갖는 판독기(reader) 부분을 포함할 수 있다. 매체의 표면으로부터의 자속(magnetic flux)은 센서의 감지 층 또는 층들의 자화 벡터의 회전을 야기하며, 이는 결국, 센서의 전기적인 특성들에서의 변화를 야기한다. 외부 자속에 응답하여 감지 층들의 자화 벡터들이 자유롭게 회전하므로, 감지 층들은 종종 자유 층들이라고 호칭된다. 센서를 통해 전류를 지나 보내고 센서에 걸친 전압을 측정함으로써, 센서의 전기적인 특성들에서의 변화가 검출될 수 있다. 디바이스의 기하학적 형상에 따라, 감지 전류가 디바이스의 층들의 면(plane) 내에서 지나가게 될 수 있거나(CIP), 또는 디바이스의 층들의 면에 수직하게 지나가게 될 수 있다(CPP). 그 후, 외부 회로는 전압 정보를 적절한 포맷으로 변환하고, 필요한 경우에 그 정보를 조작하여, 디스크 상에서 인코딩된 정보를 복원한다.
현재의 자기 판독 헤드들의 구조는 임의의 타입의 자기 저항을 나타내는 강자성 재료를 포함하는 박막 다층 구조이다. 일 자기 저항 센서 구성은, 합성 반강자성체(synthetic antiferromagnet; SAF)와 강자성 자유 층 사이, 또는 2개의 강자성 자유 층들 사이에 위치된 (얇은 절연 장벽층 또는 비자기 금속과 같은)비자기(nonmagnetic) 층으로 형성된 다층 구조를 포함한다. 자기 센서의 저항은 자기 층들의 자화의 상대적인 배향(orientation)들에 의존한다.
자기 판독 센서들은, 누설 자계(stray magnetic field)들로부터 판독 센서를 보호(shield)함으로써, 판독 센서의 공간 해상도(spatial resolution)를 증가시키는 자기 실드(shield)들을 갖는다. 판독 센서에 등록(register)되는 원하지 않는 노이즈를 최소화하기 위해, 자기 실드의 자기 구역 구성, 및 기록 매체로부터의 작은 자계들에 대한 그 자기 실드의 자기 구역 구성의 응답이, 큰 및 불균일한 자계들에 대한 노출에 대하여 안정적인 것이 중요하다. 강자성 실드 재료의 자기 이방성을 제어함으로써, 자기 구역 구성이 확립될 수 있다. 그러나, 판독 센서의 프로세싱은, 바람직하지 않은 쪽으로 자기 실드의 자기 이방성을 재배향(reorient)시킬 수 있는(예컨대, 자기 결정립(grain) 성장을 야기할 수 있는), 상승된 온도들에서 강한 자계들에 실드가 노출되는 것을 요구할 수 있다.
본 개시는 복합 자기 실드를 갖는 자기 센서에 관한 것이다. 본 개시는 다양한 타입들의 자기 저항(MR) 판독기들의 면적 밀도 능력들을 개선할 수 있다. 복합 제 1 자기 실드는 상승된 자기 세팅(set) 및 크로스(cross) 어닐 온도들에서 안정된 이방성을 제공한다.
일 특정한 실시예에서, 자기 저항 판독기는, 제 1 자기 실드 엘리먼트, 제 2 자기 실드 엘리먼트, 및 제 2 자기 실드 엘리먼트로부터 제 1 자기 실드 엘리먼트를 분리시키는 터널링 자기 저항 센서 스택을 포함한다. 제 1 실드 엘리먼트는, 결정립 성장 억제 층에 의해 분리된 2개의 강자성 이방성 층들을 포함한다. 자기 저항 판독기는, 100 % 이상의 TMR 비를 갖는 터널링 자기 저항 판독기일 수 있다.
이들 및 다양한 다른 특징들 및 이점들은 다음의 상세한 설명을 읽음으로써 명백하게 될 것이다.
본 개시는 첨부 도면들과 관련하여 본 개시의 다양한 실시예들의 다음의 상세한 설명을 고려하여 더 완전하게 이해될 수 있다.
도 1은 측면 실드들 및 평면 이방성에 수직한 자유 층 어셈블리를 포함하는 판독기의 전면도이다.
도 2a는 예시적인 복합 실드의 층 개략도이다.
도 2b는 다른 예시적인 복합 실드의 층 개략도이다.
도 3a 내지 도 3c는 예시적인 판독기를 형성하는 방법을 예시하는 층 개략도들이다.
도 4는 예시적인 판독기를 형성하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도 5a 내지 도 5d는 예시적인 실드 엘리먼트를 형성하는 방법을 예시하는 층 개략도들이다.
도 6은 예시적인 실드 엘리먼트를 형성하는 예시적인 방법의 흐름도이다.
도면들은 반드시 실제 크기의 비율이지는 않다. 도면들에서 사용된 유사한 번호들은 유사한 컴포넌트들을 지칭한다. 그러나, 주어진 도면에서의 컴포넌트를 지칭하기 위한 번호의 사용이 동일한 번호로 지정된 다른 도면에서의 컴포넌트를 한정하도록 의도되지 않는다는 것이 이해될 것이다.
다음의 설명에서, 여러 구체적인 실시예들이 예로써 도시된 본원의 일부를 형성하는 첨부 도면들의 세트가 참조된다. 다른 실시예들이 고려되고, 본 개시의 범위 또는 사상으로부터 벗어나지 않으면서 이루어질 수 있다는 것이 이해되어야 한다. 따라서, 다음의 상세한 설명은 한정하는 의미로 취해져서는 않된다. 여기서 제공되는 정의들은 여기서 빈번하게 사용되는 특정 용어들의 이해를 용이하게 하기 위한 것이고, 본 개시의 범위를 한정하도록 의도되지 않는다.
다르게 표시되지 않는 한, 본 명세서 및 청구항들에서 사용되는 피쳐 사이즈들, 양들, 및 물리적인 특성들을 표현하는 모든 수들은 모든 경우들에서 "약"이라는 용어에 의해 수정되는 것으로 이해되어야 한다. 따라서, 반대로 표시되지 않는 한, 전술한 명세서 및 첨부된 청구항들에서 제시된 수치 파라미터들은 여기서 개시된 교시들을 이용하여 당업자에 의해 획득되도록 추구되는 원하는 특성들에 따라 변화할 수 있는 근사치들이다.
종료점들에 의한 수치 범위들의 기재는 그 범위 내에 포함되는 모든 수들(예컨대, 1 내지 5는 1, 1.5, 2, 2.75, 3, 3.80, 4, 및 5를 포함함) 및 그 범위 내의 임의의 범위를 포함한다.
본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "a", "an", 및 "the"와 같은 단수 형태들은, 내용이 명확하게 다르게 지시하지 않는 한, 복수의 지시 대상들을 갖는 실시예들을 포함한다. 본 명세서 및 첨부된 청구항들에서 사용되는 바와 같이, "또는"이라는 용어는 일반적으로, 내용이 명확하게 다르게 지시하지 않는 한, "및/또는"을 포함하는 그 용어의 의미로 채용된다.
본 개시에서 "상부", "저부", "위", "아래" 등과 같은 용어들이 사용될 수 있다는 것이 주의된다. 이들 용어들은 구조의 위치 또는 배향을 한정하는 것으로서 해석되지 않아야 하고, 구조들 사이의 공간적인 관계를 제공하는 것으로서 사용되어야 한다. 시드 또는 캐핑 층들과 같은 다른 층들이 명료함을 위해 도시되지 않지만, 기술적인 필요성이 발생하는 경우에 포함될 수 있다.
본 개시는 복합 자기 실드를 갖는 자기 센서에 관한 것이다. 복합 자기 실드는 상승된 자기 세팅 어닐 및 크로스 온도들에서 안정된 이방성을 제공한다. 복합 자기 실드는 결정립 성장 억제 층에 의해 분리된 2개의 강자성 층들을 포함한다. 결정립 성장 억제 층은, 고온 어닐 동안에, 강자성 층들에서의 구조적인 변화들을 저지하고, 실드의 이방성 자기 구역 구조를 안정화한다. 본 개시가 그와 같이 한정되지는 않지만, 아래에서 제공되는 예들의 논의를 통해 본 개시의 다양한 양상들의 인식이 얻어질 것이다.
도 1은 복합 제 1 실드(24)를 포함하는 자기 저항(MR) 판독기(10)의 전면도이며, 몇몇 실시예들에서, 자기 저항(MR) 판독기는 터널링 자기 저항(TMR) 판독기이다. 터널링 자기 저항(TMR) 판독기(10)는, 제 1 복합 자기 실드(24)로부터 제 2 자기 실드(14)를 분리시키는 센서 스택(12)을 포함한다. 센서 스택(12)은, 레퍼런스 자화 배향 MR 방향을 갖는 레퍼런스 자기 엘리먼트(34), 레퍼런스 자화 배향 MR 방향에 실질적으로 수직한(및 면내(in-plane)인) 자유 자화 배향 MF 방향을 갖는 자유 자기 엘리먼트(30), 및 자유 자기 엘리먼트(30)로부터 레퍼런스 자기 엘리먼트(34)를 분리시키는 비-자기 스페이서(32) 층을 포함한다. 도 1이 레퍼런스 자화 배향 MR 방향에 실질적으로 수직한 자화 배향 MF 방향을 갖는 자유 자기 엘리먼트(30)를 예시하지만, 자유 자화 배향 MF 방향이 레퍼런스 자화 배향 MR 방향과 실질적으로 평행하거나 또는 역-평행할 수 있다는 것이 이해된다. 전기 절연 층(19, 21)은 제 1 복합 자기 실드(24)로부터 제 2 자기 실드(14)를 전기적으로 절연시킨다.
도시된 실시예에서, 자유 자기 엘리먼트(30)가 센서 스택(12)의 상부 상에 있으며, 레퍼런스 자기 엘리먼트(34)가 센서 스택(12)의 저부 상에 있다. 센서 스택(12)이 대안적으로, 센서 스택(12)의 상부 상에 레퍼런스 자기 엘리먼트(34)를 포함하고 센서 스택(12)의 저부 상에 자유 자기 엘리먼트(30)를 포함할 수 있다는 것이 인식될 것이다.
자유 자기 엘리먼트(30)는 외부 자계에 응답하여 회전하는 자화 MF를 갖는 단일 또는 복합 또는 다중 층 구조이다. 다수의 실시예들에서, 센서 스택(12)은 자기 매체로부터의 자속을 감지한다. 터널링 자기 저항(TMR) 판독기 실시예들에서, 센서 스택(12)은 터널링 자기 저항 타입(TMR) 센서이며, 여기서, 레퍼런스 자기 엘리먼트(34) 및 자유 자기 엘리먼트(30)는, 전자들로 하여금 하나의 강자성 층으로부터 다른 강자성 층으로 터널링하게 허용하기에 충분히 얇은(예컨대, 1 내지 5 나노미터 두께) 절연 스페이서 층(32)에 의해 분리된 강자성 층들이다.
스페이서 층(32)은 자유 자기 엘리먼트(30)와 레퍼런스 자기 엘리먼트(34) 사이에 배치된 비자기 절연 층이다. 다수의 실시예들에서, 스페이서 층(32)은 비자성, 절연성, 또는 반도체성 재료, 예컨대 Mg, Al, Hf, 또는 Ti로 형성된 산화물들이다. 몇몇 실시예들에서, 스페이서 층(32)은 MgO이다.
레퍼런스 자기 엘리먼트(34)는, 자기 엘리먼트(34)의 층 또는 층들과 면내인 고정된 자화 방향 MR을 갖는다. 자유 자기 엘리먼트(30)의 자화 방향 MF는 휴지 대기 상태(quiescent state)에서 고정된 자화 방향 MR에 수직하거나, 또는 휴지 대기 상태에서 고정된 자화 방향 MR에 평행하거나 또는 역-평행하다. 레퍼런스 자기 엘리먼트(34)는 이방성으로 정의된 자화 방향을 갖는 단일의 강자성 층일 수 있다. 레퍼런스 자기 엘리먼트(34)는 또한, 고정된 방향을 갖는 자화 MR을 제공하기 위한 층들의 다양한 조합들, 예컨대 반강자성 피닝 층을 갖는 강자성 피닝된 층, 합성 강자성 피닝된 층(즉, Ru와 같은 비자기 금속에 의해 커플링된 2개의 강자성 층들), 또는 반강자성 피닝 층에 커플링된 합성 강자성 피닝된 층을 포함할 수 있다. 레퍼런스 층 어셈블리(34)의 강자성 층들은, CoFe, NiFe, 또는 NiFeCo와 같은 강자성 합금으로 이루어질 수 있으며, 반강자성 층은 PtMn, IrMn, NiMn, 또는 FeMn으로 이루어질 수 있다.
동작 시에, 감지 전류가 센서 스택(12)의 층 또는 층들의 면에 수직하게 지나가도록, (몇몇 실시예들에서 전기 리드들로서 또한 기능할 수 있는) 실드들(14 및 24)을 통하여 센서 스택(12)을 통해 감지 전류가 지나가게 된다. 외부 자계들에 응답하여 자화 MF가 회전함에 따라, 센서 스택(12)의 저항이 자화들 MF와 MR 사이의 각도의 함수로서 변화한다. 센서 스택(12)의 저항의 변화들을 검출하기 위해, 외부 회로(미도시)에 의해 리드들/실드들(14 및 24) 사이에서 센서 스택(12)에 걸리는 전압이 측정된다.
센서 스택(12)의 부분들은 센서 스택(12)의 부분들에서의 자화 방향을 세팅하기 위해 어닐링을 요구한다. 터널링 자기 저항 타입 센서 스택(12) 설계는, 예컨대 섭씨 300 도 이상, 또는 섭씨 340 도 이상, 또는 섭씨 390 도 이상과 같은 더 높은 어닐링 온도들이 센서 스택(12)의 TMR 비 %를 개선하는 것을 나타내었다. 고온 어닐들은, 100 % 이상, 또는 200 % 이상, 또는 300 % 이상의 TMR 비를 갖는 터널링 자기 저항 타입 센서 스택(12)을 생성할 수 있다. TMR(tunneling magneto-resistive) 비 %는 다음의 식(1)으로부터 유도된다.
TMR 비 (%) = (Rmax - Rmin)/Rmax x 100 (1)
여기서, Rmax 및 Rmin은, 평행한(낮은 저항 상태) 및 역-평행한(높은 저항 상태) 센서 스택을 통해 전류를 인가하는 경우에 획득된 저항 값들이다. TMR 비를 증가시키는 것은 센서 스택 감도 및 신뢰성을 개선한다.
터널링 자기 저항 타입 센서 스택(12)이 복합 제 1 실드(24) 상에 증착되므로, 복합 제 1 실드(24)는, 더 높은 TMR 비 퍼센티지를 보유하는 센서 스택(12)을 제공하는데 필요한 더 높은 어닐 온도들에서 안정된 이방성을 제공해야만 한다. 여기서 설명된 복합 제 1 실드(24)는 더 높은 어닐 온도들에서 안정된 이방성을 제공한다.
복합 제 1 실드(24)는 결정립 성장 억제 층(25)에 의해 분리된 2개의 강자성 이방성 층들(26, 27)을 포함한다. 자기 저항 판독기(10)의 자기 어닐링 동안에, 결정립 성장 억제 층(25)은 확산, 결함 모빌리티(defect mobility), 및 결정립 결정화를 저지한다. 결정립 성장 억제 층(25)은 100 옹스트롬 미만 또는 50 옹스트롬 이하의 두께, 또는 5 내지 50 옹스트롬의 범위의 두께를 갖는다. 다수의 실시예들에서, 복합 제 1 실드(24)의 전체 두께는 약 1 마이크로미터이며, 다수의 실시예들에서, 2개의 강자성 이방성 층들(26, 27) 각각의 두께는 대략 동일하다.
몇몇 실시예들에서, 결정립 성장 억제 층(25)은 비자성이다. 몇몇 실시예들에서, 결정립 성장 억제 층(25)은 자성이다. 예시적인 실시예들에서, 결정립 성장 억제 층(25)은 Ru, Ta, Nb, Zr, 또는 Hf이며, 2개의 강자성 이방성 층들(26, 27)은 NiFe이다. 다수의 실시예들에서, 결정립 성장 억제 층(25)은 Ru 또는 Ta이며, 2개의 강자성 이방성 층들(26, 27)은 NiFe이다.
도 2a는 예시적인 복합 제 1 실드(24)의 층 개략도이다. 상술된 바와 같이, 복합 제 1 실드(24)는 결정립 성장 억제 층(25)에 의해 분리된 2개의 강자성 이방성 층들(26, 27)을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 결정립 성장 억제 층(25)은 비자성이다. 몇몇 실시예들에서, 결정립 성장 억제 층(25)은 자성이다. 복합 제 1 실드(24)는 선택적인 하드 자기 층(28)을 더 포함할 수 있다. 하드 자기 층(28)은, 복합 실드 층들의 저부에 자기적으로 커플링하고, 동작 동안에, 매체 및 누설 자계들로부터의 자화 반전을 견디기에 충분히 높은 자기 보자성(magnetic coercivity)을 갖는 능력을 갖는 임의의 유용한 자기 재료로 형성될 수 있다.
도 2b는 다른 예시적인 복합 제 1 실드(24)의 층 개략도이다. 상술된 바와 같이, 복합 제 1 실드(24)는 결정립 성장 억제 층들(25, 29)에 의해 분리된 3개의 강자성 이방성 층들(26, 27, 23)을 포함한다. 몇몇 실시예들에서, 결정립 성장 억제 층(25, 29)은 비자성이다. 몇몇 실시예들에서, 결정립 성장 억제 층(25, 29)은 자성이다. 복합 제 1 실드(24)는 도 2a에서와 유사한 하드 자기 층을 더 포함할 수 있다. 하드 자기 층(28)은 임의의 유용한 자기 재료로 형성될 수 있다.
도 3a 내지 도 3c는 예시적인 터널링 자기 저항(TMR) 판독기(10)를 형성하는 방법을 예시하는 층 개략도들이다. 도 4는 예시적인 터널링 자기 저항(TMR) 판독기를 형성하는 예시적인 방법의 흐름도이다. 방법은, 기판(5) 상에 제 1 실드 엘리먼트(24)를 증착하는 것을 포함한다. 반도체 제조 기술들을 사용하여, 제 1 실드 엘리먼트(24)가 스퍼터(sputter) 증착될 수 있다. 블록(101)에서, 제 1 실드 엘리먼트(24)는, 결정립 성장 억제 층(25)에 의해 분리된 2개의 강자성 이방성 층들(27, 26)을 포함한다. 제 1 실드 엘리먼트(24)는 상술되어 있다.
그 후, 블록(102)에서, 방법은, 세팅 어닐링된 제 1 실드를 형성하기 위해, 자기 세팅 어닐 온도에서 제 1 실드 엘리먼트(24)를 어닐링하는 것을 포함한다. 제 1 실드 엘리먼트(24)의 적어도 하나의 강자성 층(27, 26)의 자기 배향을 세팅하기 위해, 상승된 온도에서 제 1 실드 엘리먼트(24)에 자계가 인가된다. 다수의 실시예들에서, 자기 세팅 어닐 온도는, 섭씨 350 도보다 더 크거나, 또는 섭씨 390 도보다 더 크거나, 또는 섭씨 440 도보다 더 크다. 상술된 바와 같이, 결정립 성장 억제 층(25)은 결정립 성장을 저지하고, 제 1 실드 엘리먼트(24)의 이방성을 개선한다.
그 후, 블록(103)에서, 방법은, 어닐링된 제 1 실드(24) 상에 터널링 자기 저항 센서 스택(12)을 증착하는 것을 포함한다. 터널링 자기 저항 센서 스택(12)은, 레퍼런스 자기 엘리먼트(34), 자유 자기 엘리먼트(30), 및 자유 자기 엘리먼트(30)로부터 레퍼런스 자기 엘리먼트(34)를 분리시키는 비자기 스페이서(32) 층을 포함한다. 터널링 자기 저항 센서 스택(12)은 상술되어 있고, 반도체 제조 기술들을 사용하여 스퍼터 증착될 수 있다.
그 후, 블록(104)에서, 크로스 세팅 어닐링된 터널링 자기 저항 센서 스택을 형성하기 위해, 자기 크로스 세팅 어닐 온도에서 터널링 자기 저항 센서 스택(12)이 어닐링된다. 터널링 자기 저항 센서 스택(12)의 적어도 하나의 강자성 층(30, 34)의 자기 배향을 세팅하기 위해, 상승된 온도에서 터널링 자기 저항 센서 스택(12)에 자계가 인가된다. 다수의 실시예들에서, 크로스 세팅 자계는 자기 세팅 자계에 수직하다. 자기 크로스 세팅 어닐 온도는, 제 1 실드 엘리먼트(24)의 세팅 어닐링 온도 미만이어서, 제 1 실드 엘리먼트(24)의 자기 배향을 방해하지 않으며, 스택에서의 반강자성체의 블로킹 온도를 초과하여서, 어닐링 후에 레퍼런스 층이 냉각되는 경우에 레퍼런스 층이 피닝된다. 다수의 실시예들에서, 자기 크로스 세팅 어닐 온도는 섭씨 350 도보다 더 크거나, 또는 섭씨 390 도보다 더 크다. 그 후, 터널링 자기 저항(TMR) 판독기(10)를 형성하기 위해, 블록(105)에서, 크로스 세팅 어닐링된 터널링 자기 저항 센서 스택(12) 상에 제 2 실드 엘리먼트(14)가 증착된다.
도 5a 내지 도 5d는 예시적인 제 1 실드 엘리먼트를 형성하는 방법을 예시하는 층 개략도들이다. 도 6은 예시적인 제 1 실드 엘리먼트를 형성하는 예시적인 방법의 흐름도이다. 방법은, 제 1 실드 엘리먼트(24)를 증착하는 것을 포함한다. 제 1 실드 엘리먼트(24)는 결정립 성장 억제 층(25)에 의해 분리된 2개의 강자성 이방성 층들(27, 26)을 포함하며, 상술된 바와 같이, 세팅 어닐링된 제 1 실드를 형성하기 위해 제 1 실드 엘리먼트(24)를 어닐링한다. 그 후, 평활한 노출된 제 1 실드 표면을 형성하기 위해, 반도체 제조 기술들을 이용하여, 제 1 실드 엘리먼트(24)의 노출된 표면이 폴리싱된다. 폴리싱 단계는 폴리싱되는 층의 미량을 제거한다. 예컨대, 폴리싱 단계는 폴리싱되는 강자성 층의 2 % 미만 또는 1 % 미만을 제거한다.
제 1 실드 엘리먼트(24)의 구조는 예컨대, 포토리소그래피에 의해 패터닝한 후 에칭하는 것과 같은 임의의 유용한 방법에 의해 정의될 수 있다. 블록(201)의 증착 단계에 이어서 패터닝이 수행될 수 있다. 결과적인 구조는 아래에서 패터닝된 제 1 실드 엘리먼트(24)로서 설명된다.
다수의 실시예들에서, 그 후, 블록(201)에서, 평활한 노출된 제 1 실드 표면 상에 화학적 기계적 폴리싱(CMP) 정지 층(50)이 증착된다. CMP 정지 층(50)은 예컨대, 크롬 또는 탄소와 같은 임의의 유용한 CMP 정지 재료일 수 있다. 다수의 실시예들에서, 그 후, 원하는 제 1 실드 엘리먼트 치수들을 형성하기 위해, 반도체 제조 기술들을 이용하여 그 구조가 패터닝된다. 다른 실시예들에서, 화학적 기계적 폴리싱(CMP) 정지 층(50)은 증착되지 않는다.
블록(202)에서, 패터닝된 제 1 실드 엘리먼트(24) 주위에 절연 재료(60)가 증착된다. 절연 재료는 예컨대, 금속 산화물들 또는 반도체 산화물들과 같은 임의의 유용한 전기 절연 재료일 수 있다. 절연 재료(60)는 패터닝된 제 1 실드 엘리먼트(24)를 캡슐화(encapsulate)할 수 있다.
그 후, 블록(203)에서, 방법은, 화학적 기계적 폴리싱에 의해, 화학적 기계적 폴리싱 정지 층(50)까지 아래로 절연 재료(60)를 제거하는 것을 포함한다. CMP 방법 단계는, 절연 영역들 및 CMP 정지 층 영역들의 평탄한 표면을 형성한다. 그 후, 블록(204)에서, 화학적 기계적 폴리싱 정지 층(50)이 제거된다. 그 후, 상술된 제 1 실드 엘리먼트의 평활한 노출된 표면 상에 센서 스택이 증착될 수 있다.
이 방법은, 복합 제 1 실드의 상부 강자성 층의 층 두께 제어를 제공한다. CMP 프로세스 동안에, 매우 적은 상부 강자성 층이 제거되고, 평활 폴리시 방법 단계는, 센서 스택을 증착하기 위한 평활한 표면을 제공하고, 증착 동안의 센서 스택 균일성을 개선한다.
따라서, 복합 자기 실드를 갖는 자기 센서의 실시예들이 개시된다. 상술된 구현들 및 다른 구현들은 다음의 청구항들의 범위 내에 있다. 당업자는, 본 개시가 개시된 실시예들 이외의 실시예들로 실시될 수 있다는 것을 인식할 것이다. 개시된 실시예들은 제한이 아니라 예시의 목적들을 위해 제시되고, 본 발명은 뒤따르는 청구항들에 의해서만 한정된다.

Claims (20)

  1. 자기 저항 판독기로서,
    결정립 성장 억제층에 의해 분리된 2개의 강자성 이방성 층들을 포함하고, 상기 강자성 이방성 층들 중 적어도 하나는 제 1 자화 배향 방향을 갖는 제 1 자기 실드 엘리먼트;
    제 2 자기 실드 엘리먼트; 및
    상기 제 1 자기 실드 엘리먼트 및 상기 제 2 자기 실드 엘리먼트와 전기적으로 연결되고 상기 제 2 자기 실드 엘리먼트로부터 상기 제 1 자기 실드 엘리먼트를 분리시키는 자기 저항 센서 스택 ― 상기 자기 저항 판독기는 200% 또는 그 초과의 TMR 비를 갖는 터널링 자기 저항 판독기이고, 상기 터널링 자기 저항 판독기는 자유 자화 배향 방향을 갖는 자유 자기 엘리먼트, 레퍼런스 자화 배향 방향을 갖는 레퍼런스 자기 엘리먼트 및 상기 자유 자기 엘리먼트와 상기 레퍼런스 자기 엘리먼트 사이에 전기 절연층을 포함하고, 상기 제1 자화 배향 방향은 상기 자유 자화 배향 방향 또는 상기 레퍼런스 자화 배향 방향과 수직임 ― 을 포함하는,
    자기 저항 판독기.
  2. 삭제
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정립 성장 억제층은 100 옹스트롬 미만의 두께를 갖는,
    자기 저항 판독기.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정립 성장 억제층은 비자성인,
    자기 저항 판독기.
  5. 제 4 항에 있어서,
    상기 제 1 자기 실드 엘리먼트는 하드 자기 층을 더 포함하는,
    자기 저항 판독기.
  6. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정립 성장 억제층은 자성인,
    자기 저항 판독기.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 제 1 자기 실드 엘리먼트는 하드 자기 층을 더 포함하는,
    자기 저항 판독기.
  8. 제 1 항에 있어서,
    상기 강자성 이방성 층들은 NiFe를 포함하며, 상기 결정립 성장 억제층은 Ru를 포함하는,
    자기 저항 판독기.
  9. 제 1 항에 있어서,
    상기 강자성 이방성 층들은 NiFe를 포함하며, 상기 결정립 성장 억제층은 Ta를 포함하는,
    자기 저항 판독기.
  10. 제 1 항에 있어서,
    상기 강자성 이방성 층들은 NiFe를 포함하며, 상기 결정립 성장 억제층은 Nb, Zr, 또는 Hf를 포함하는,
    자기 저항 판독기.
  11. 제 1 항에 있어서,
    상기 2개의 강자성 이방성 층들은 동일한 두께들을 갖는,
    자기 저항 판독기.
  12. 제 1 항에 있어서,
    상기 결정립 성장 억제층은, 상기 자기 저항 판독기의 자기 어닐링 동안에, 확산, 결함 모빌리티(defect mobility), 및 결정립 결정화를 저지하는,
    자기 저항 판독기.
  13. 제 1 항에 있어서,
    상기 제 1 자기 실드 엘리먼트는 제 3 강자성 이방성 층을 더 포함하며, 제 2 결정립 성장 억제층은 상기 제 3 강자성 이방성 층과 상기 제 2 강자성 이방성 층 사이에 위치되는,
    자기 저항 판독기.


  14. 삭제
  15. 삭제
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  17. 삭제
  18. 삭제
  19. 삭제
  20. 삭제
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