專利名稱：在研磨工藝期間離子轟擊電研磨指示體以減小噪聲的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁頭制造，更具體的，本發(fā)明涉及在MR/GMR/AMR/TMR等磁頭的ABS研磨期間降低噪聲。
背景技術(shù)：
通過(guò)研磨通過(guò)切割晶片的各行得到的各條的空氣支撐面(ABS，AirBearing Surface)一起控制多個(gè)巨磁阻效應(yīng)(GMR)磁頭的條紋高度(Stripe Height(SH))，從而多個(gè)GMR磁頭排列在一行中。為了將一條的多個(gè)GMR磁頭的共同GMR高度和多個(gè)條的GMR磁頭的共同GMR高度控制為校正值，通常在每個(gè)條中提供檢測(cè)研磨的ABS表面的高度的多個(gè)稱作電研磨指示體(electric lapping guide(ELG))或阻力研磨指示體(RLG)的研磨控制傳感器。可以根據(jù)來(lái)自ELG或RLG的電信號(hào)控制ABS表面的研磨。為了簡(jiǎn)化，剩下的討論將提到ELG，但是應(yīng)當(dāng)理解，這里所介紹的工藝可以采用ELG和RLG。
每個(gè)ELG主要由與要研磨的ABS表面相鄰并平行延伸的電阻元件構(gòu)成。由于隨著GMR高度的拋光而一起拋光的電阻元件的高度的降低引起其端電壓或電阻的改變，ELG表現(xiàn)出研磨量。由例如美國(guó)專利No.4,689,877可知，這種ELG是關(guān)于感應(yīng)磁頭中的磁極間隙的喉高度(throatheight)，而不是GMR高度。
在制造GMR磁頭中，通常在與制造GMR磁頭相同的工藝中形成ELG，從而與GMR磁頭具有相同的分層結(jié)構(gòu)。圖1示出了常規(guī)ELG的多層結(jié)構(gòu)100。如圖所示，常規(guī)ELG具有由與GMR磁頭相同的材料和層厚度制成的可選擇的金屬層(屏蔽層)102、絕緣層(屏蔽間隙層)104、電阻元件層(GMR傳感器)106和引線導(dǎo)體108構(gòu)成的多層結(jié)構(gòu)。
圖2A示出了現(xiàn)有技術(shù)的電研磨指示體(ELG)200的例子，用于在研磨工藝期間提供條紋高度(SH)指示。圖2A示出了在包括讀出傳感器204和相關(guān)引線206的層的剖面中的滑動(dòng)桿202。電阻元件208通過(guò)引線212電連接到控制器210。在研磨工藝期間，電流流過(guò)電阻元件。隨著沿研磨平面L進(jìn)行研磨，以及讀出傳感器的條紋高度SH的減小，電阻元件的高度也隨之減小。在研磨工藝期間隨著時(shí)間的推移，由于高度的變化引起的電阻元件的阻值的變化被控制器檢測(cè)到。在圖2B中示出了電阻值隨時(shí)間的這種變化。
已知與讀出傳感器的材料特性和尺寸相關(guān)的電阻元件材料特性和尺寸，則可以使用在研磨處理期間測(cè)得的電阻值Rc計(jì)算在研磨處理期間讀出傳感器的大致高度。在圖2B中通過(guò)曲線262、264和266顯示出了隨著時(shí)間變化計(jì)算出的高度，其中曲線262和264是GMR傳感器的，曲線266是AMR傳感器的。
只有當(dāng)ELG電阻值和條紋高度之間的關(guān)系是已知的和容易測(cè)量的時(shí)侯，才可以實(shí)現(xiàn)對(duì)GMR磁頭的條紋高度的精確控制。使用目前的方法，研磨工藝本身改變ELG的磁狀態(tài)。因?yàn)樵贕MR磁頭中，電阻值直接與磁狀態(tài)相關(guān)，所以在研磨期間出現(xiàn)噪聲尖峰，如圖2B所示。這些噪聲尖峰限制了ELG控制的研磨工藝可以實(shí)現(xiàn)的分辨率和精度。
已經(jīng)開(kāi)始關(guān)注由ELG信號(hào)中的噪聲引起的不精確，但是進(jìn)展緩慢。在一個(gè)方法中，單獨(dú)的非磁性材料用作ELG。其困難在于復(fù)雜性，因?yàn)楸仨氁霂讉€(gè)額外的處理步驟。而且，由于實(shí)際的原因，需要使用離子研磨同時(shí)構(gòu)圖ELG和GMR傳感器。這意味著這兩種材料必須以在完全相同的時(shí)間內(nèi)研磨的方式相匹配。當(dāng)這樣使用時(shí)，限制了材料、厚度和電阻值的選擇。
另一個(gè)考慮的方法包括在研磨工具中安裝非常大的磁鐵，以抑制磁切換(magnetic switching)。但是，這更是不切實(shí)際的。
因此，所需要的是一種在研磨期間減小或抑制由ELG中的GMR效應(yīng)引起的噪聲問(wèn)題的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明通過(guò)提供一種在研磨期間減小或抑制ELG中的GMR效應(yīng)從而減小或抑制噪聲問(wèn)題的方法解決上述問(wèn)題。為了簡(jiǎn)化，討論將結(jié)合GMR器件進(jìn)行。應(yīng)當(dāng)理解，在這里介紹和要求的工藝也適用于AMR/MR/TMR等器件。
在一個(gè)實(shí)施例中，掩蔽磁阻器件晶片的選定部分，從而限定GMR器件的掩蔽和未掩蔽區(qū)，其中未掩蔽區(qū)包括研磨指示體。用離子轟擊GMR器件晶片，從而降低未掩蔽區(qū)的磁阻效應(yīng)。研磨GMR器件，使用研磨指示體來(lái)測(cè)量研磨的程度。
GMR器件晶片包括一個(gè)或多個(gè)磁盤(pán)讀出和/或?qū)懭氪蓬^。GMR器件晶片還可以，或者作為選擇，包括一個(gè)或多個(gè)磁帶讀出和/或?qū)懭氪蓬^。
如上所述，離子轟擊降低包括研磨指示體的未掩蔽區(qū)的GMR效應(yīng)。一種方法是從研磨掩蔽區(qū)的材料。另一種方法是使未掩蔽區(qū)中的材料混合。再一個(gè)方法是既研磨又混合。
可以通過(guò)許多不同的方法進(jìn)行在未掩蔽區(qū)中降低GMR效應(yīng)的離子轟擊。一個(gè)方法是通過(guò)離子研磨。另一個(gè)方法是通過(guò)注入。再一個(gè)方法是通過(guò)濺射蝕刻。又一個(gè)方法是通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻。
作為可選步驟，可以去掉掩模。


為了更完全的理解本發(fā)明的特性和優(yōu)點(diǎn)，以及所采用的優(yōu)選方式，參考下面結(jié)合附圖的詳細(xì)介紹。
現(xiàn)有技術(shù)圖1為常規(guī)ELG的多層結(jié)構(gòu)的剖面圖。
現(xiàn)有技術(shù)圖2A為具有現(xiàn)有技術(shù)的ELG和讀出傳感器的GMR器件的局部剖面圖。
現(xiàn)有技術(shù)圖2B是說(shuō)明在研磨期間各種類型的GMR器件的電阻值隨時(shí)間變化的圖。
圖3是根據(jù)第一實(shí)施例的磁記錄磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的透視圖。
圖4A是GMR器件晶片的局部平面圖。
圖4B是圖4A的GMR器件晶片的局部平面圖，具有加在要研磨的表面上的掩模。
圖4C是沿圖4B的平面4C看過(guò)去圖4B的GMR器件晶片的離子轟擊的局部剖面圖。
圖5示出了在ELG上離子研磨的效果圖。
具體實(shí)施例方式
下面所介紹的是目前考慮出的實(shí)施本發(fā)明的最佳實(shí)施例。該介紹是為了說(shuō)明本發(fā)明的一般原理的目的，而不是要限制這里所要求的本發(fā)明的概念。
參考圖3，示出了體現(xiàn)本發(fā)明的磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)器300。如圖3所示，在軸314上支撐著至少一個(gè)可旋轉(zhuǎn)的磁盤(pán)312，并且由磁盤(pán)驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)318旋轉(zhuǎn)。在磁盤(pán)312上，每個(gè)磁盤(pán)上的磁記錄介質(zhì)為同心數(shù)據(jù)磁道的環(huán)形圖案的形式(未示出)。
至少一個(gè)浮動(dòng)塊313定位在磁盤(pán)312上，每個(gè)浮動(dòng)塊313支撐一個(gè)或多個(gè)磁讀/寫(xiě)頭321。當(dāng)磁盤(pán)旋轉(zhuǎn)時(shí)，浮動(dòng)塊313在磁盤(pán)表面322上沿徑向內(nèi)外移動(dòng)，從而磁頭321可以訪問(wèn)到記錄有需要的數(shù)據(jù)的磁盤(pán)的不同磁道。每個(gè)浮動(dòng)塊313通過(guò)懸架315連接到致動(dòng)器臂319上。懸架315提供使浮動(dòng)塊313偏向磁盤(pán)表面322的輕微的彈性力。每個(gè)致動(dòng)器臂319連接在致動(dòng)裝置327上。圖3所示的致動(dòng)裝置327為音圈電機(jī)(VCM)。VCM包括可在固定磁場(chǎng)中運(yùn)動(dòng)的線圈，線圈運(yùn)動(dòng)的方向和速度由控制器329提供的電動(dòng)機(jī)電流信號(hào)控制。
在磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)工作期間，磁盤(pán)312的旋轉(zhuǎn)在浮動(dòng)塊313和磁盤(pán)表面322之間產(chǎn)生空氣支撐，在浮動(dòng)塊上產(chǎn)生向上的力或升力。由此，在正常工作期間，空氣支撐與懸架315的輕微彈性力取得平衡，并支撐浮動(dòng)塊313離開(kāi)并稍稍位于磁盤(pán)表面的上方，保持小的基本固定的間隔。
磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)的各種元件由控制單元329產(chǎn)生的控制信號(hào)控制，例如訪問(wèn)控制信號(hào)和內(nèi)部時(shí)鐘信號(hào)。通常，控制單元329包括邏輯控制電路、存儲(chǔ)裝置和微處理器?？刂茊卧?29產(chǎn)生控制信號(hào)來(lái)控制各種系統(tǒng)操作，例如，在線路323上的驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)控制信號(hào)和在線路328上的磁頭定位和尋道控制信號(hào)。在線路328上的控制信號(hào)提供所希望的電流波形，以最佳的方式移動(dòng)并定位浮動(dòng)塊313到磁盤(pán)312上所需要的數(shù)據(jù)磁道上。讀出和寫(xiě)入信號(hào)通過(guò)記錄通道325與讀出/寫(xiě)入磁頭321通信。
以上介紹的典型的磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)以及圖3的附帶說(shuō)明只是為了說(shuō)明的目的。顯然磁盤(pán)存儲(chǔ)系統(tǒng)可以包含大量磁盤(pán)和致動(dòng)器臂，并且每個(gè)致動(dòng)器臂可以支撐多個(gè)浮動(dòng)塊。此外，應(yīng)當(dāng)理解，這里所進(jìn)行的介紹同樣可應(yīng)用到任何類型的磁頭工藝中，包括磁帶磁頭。
圖4A示出了通過(guò)在襯底上形成多個(gè)層產(chǎn)生的晶片400(未按比例畫(huà)出)。隨著膜的產(chǎn)生，形成了多個(gè)磁頭結(jié)構(gòu)402和多個(gè)研磨指示體404。
在晶片表面，隨后淀積GMR膜，使用保護(hù)傳感器區(qū)但露出含有ELG、RLG或任何其它類型的研磨控制傳感器的掩模。同樣，為了簡(jiǎn)明起見(jiàn)，在全部討論中使用術(shù)語(yǔ)ELG，但是也指ELG、RLG或任何其它類型的研磨控制傳感器。
圖4B示出了圖4A的GMR器件晶片400，具有加在晶片400上的掩模406?？梢允褂萌魏魏线m的掩模技術(shù)。例如，掩?？梢允枪饪滔薅ǖ墓庵驴刮g劑，或者是其它工藝步驟的結(jié)果，例如，掩模材料可以是氧化鋁的間隙淀積(gap deposition)。選擇是完全常規(guī)的。此外，掩蔽的區(qū)域包括傳感器408、引線410以及任何其它要受保護(hù)以不受離子轟擊的元件/區(qū)域。
或者，在GMR器件晶片準(zhǔn)備被照射時(shí)，可能已經(jīng)有其它覆蓋傳感器的結(jié)構(gòu)，這時(shí)就不需要掩蔽。
掩模制成之后，用離子轟擊晶片，如圖4C所示。執(zhí)行該步驟有幾種選擇。
在第一優(yōu)選實(shí)施例中，使用常規(guī)“離子研磨機(jī)”、或離子束蝕刻機(jī)在真空中在GMR器件晶片處加速離子。在低能量條件下，例如，＜1000eV，在短時(shí)間段內(nèi)轟擊暴露的ELG。這具有濺射或損壞在ELG區(qū)中的傳感器的頂部磁層的作用，從而抑制GMR、TME、AMR等(MR)效應(yīng)。
一些GMR損耗的原因是由于研磨(材料損耗)，而一些是由于轟擊和注入作用，引起在分層結(jié)構(gòu)的暴露部分中的材料的混合，如下所述。用于研磨的優(yōu)選離子為Ar、Xe或其它惰性氣體。但是，也可以使用反應(yīng)離子，例如氧或氮。
圖5是示出在ELG上離子研磨的效果的圖500。在例子中可以看到，500eV的Ar離子研磨19秒，將常規(guī)GMR傳感器的dR/R降到或者接近零。如圖所示，ELG的電阻值(R薄膜)隨著研磨使ELG的厚度減小而增加。注意，從ELG研磨掉的材料的數(shù)量不需要很多；相反，研磨只需要進(jìn)行到足夠?qū)MR效應(yīng)降低到需要的水平就可以了。
在第二優(yōu)選實(shí)施例中，使用離子注入機(jī)，例如，等離子體浸漬(plasmaimmersion)離子注入機(jī)或常規(guī)離子注入機(jī)來(lái)抑制GMR效應(yīng)。雖然這種機(jī)器通常用于在半導(dǎo)體晶片表面中注入摻雜劑形成異質(zhì)結(jié)來(lái)制造晶體管，但是這里它們主要用來(lái)破壞結(jié)構(gòu)的GMR。MR、GMR、TMR、AMR等(GMR)傳感器由多層膜構(gòu)成。在比離子研磨機(jī)能量更高的狀態(tài)下工作的離子注入機(jī)中，混合是MR效應(yīng)減小的主要原因。當(dāng)粒子穿過(guò)層時(shí)，作為離子尺寸和微粒能量的函數(shù)，它們引起層的混合。
用在離子注入中的能量?jī)?yōu)選在3-30kV的范圍內(nèi)，但是可以更高，例如3-300kV的范圍內(nèi)，或更高。濺射作為GMR抑制的機(jī)制不是很重要；在本實(shí)施例中，無(wú)序產(chǎn)生更多的GMR抑制。
在第三優(yōu)選實(shí)施例中，使用濺射蝕刻減小MR、GMR、TMR、AMR等(GMR)效應(yīng)。在優(yōu)選工藝中，晶片位于真空室的能量源上，氣體，例如，Ar，引入到室中，并且RF能量直接加到晶片上，引起氣體的離子化。這些離子直接轟擊表面。濺射蝕刻可以是使用Ar的非反應(yīng)性的，或者是例如使用氧的反應(yīng)性的。每一種都具有通過(guò)物理破壞濺射和/或混合破壞ELG的GMR的效果。通過(guò)引入氧，可以化學(xué)改變GMR疊層，從而使其不再是有效的GMR層。
在第四實(shí)施例中，以與濺射蝕刻相同的方式使用反應(yīng)離子蝕刻機(jī)。結(jié)果也非常類似，因此將不再詳細(xì)討論反應(yīng)離子蝕刻的使用。
掩模的去除是可選的。如果專門為本發(fā)明的目的加入掩模，即，保護(hù)GMR器件的某些部分不受離子轟擊，則希望去除掩模。如果是光致抗蝕劑掩模，則可以用干或濕化學(xué)試劑化學(xué)剝離。如果掩模是二氧化硅或氧化鋁，則所建立的掩?？梢詽撛谠谟糜谄渌康摹?br> 在完成上述處理之后，可以常規(guī)地處理晶片，包括研磨處理，以實(shí)現(xiàn)所希望的傳感器的條紋高度、額外的切片、劃片等。
雖然上面介紹了各種實(shí)施例，但是應(yīng)當(dāng)理解，它們僅僅是以例子的方式提出，而不是為了限制。例如，這里所提出的結(jié)構(gòu)和方法可應(yīng)用于所有的MR磁頭、AMR磁頭、GMR磁頭、TMR磁頭、自旋閥磁頭、磁帶和磁盤(pán)磁頭等。因此，優(yōu)選實(shí)施例的廣度和范圍不應(yīng)當(dāng)被上述示例性實(shí)施例所限定，而應(yīng)當(dāng)只根據(jù)下面的權(quán)利要求書(shū)及其等同方案來(lái)限定。
權(quán)利要求
1.一種研磨GMR器件的方法，包括掩蔽GMR器件晶片的選定部分，從而限定晶片的掩蔽和非掩蔽區(qū)，其中非掩蔽區(qū)包括研磨指示體；用離子轟擊晶片，從而降低未掩蔽區(qū)的GMR效應(yīng)；研磨晶片的至少一部分；以及使用研磨指示體來(lái)測(cè)量研磨的程度。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中GMR器件包括磁盤(pán)磁頭。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中GMR器件包括磁帶磁頭。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述離子轟擊通過(guò)研磨未掩蔽區(qū)的材料而降低未掩蔽區(qū)中的GMR效應(yīng)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述離子轟擊通過(guò)使在未掩蔽區(qū)中的材料混合而降低未掩蔽區(qū)中的GMR效應(yīng)。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述離子轟擊通過(guò)引起研磨和混合而降低未掩蔽區(qū)中的GMR效應(yīng)。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)離子研磨進(jìn)行離子轟擊。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)注入進(jìn)行離子轟擊。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)濺射蝕刻進(jìn)行離子轟擊。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻進(jìn)行離子轟擊。
11.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，還包括去除掩模。
12.一種降低GMR器件晶片的研磨指示體的GMR效應(yīng)的方法，包括掩蔽GMR器件晶片的選定部分，從而不掩蔽GMR器件的研磨指示體；以及用離子轟擊晶片，從而降低研磨指示體的GMR效應(yīng)。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述離子轟擊通過(guò)研磨未掩蔽區(qū)的材料而降低未掩蔽區(qū)中的GMR效應(yīng)。
14.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述離子轟擊通過(guò)使未掩蔽區(qū)中的材料混合而降低未掩蔽區(qū)中的GMR效應(yīng)。
15.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中通過(guò)離子研磨、注入、濺射蝕刻和反應(yīng)離子蝕刻中的至少一種進(jìn)行離子轟擊。
16.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中GMR器件包括磁盤(pán)磁頭。
17.根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中GMR器件包括磁帶磁頭。
18.一種處理GMR器件晶片的方法，包括在襯底上形成多個(gè)層，其中在所述層中形成多個(gè)磁頭結(jié)構(gòu)和多個(gè)研磨指示體；掩敝磁頭結(jié)構(gòu)；用離子轟擊所述晶片，其中離子轟擊通過(guò)引起研磨和混合中的至少一種來(lái)降低研磨指示體中的GMR效應(yīng)；轟擊之后，研磨GMR器件晶片的至少一部分；以及使用研磨指示體來(lái)測(cè)量研磨的程度。19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中通過(guò)離子研磨、注入、濺射蝕刻和反應(yīng)離子蝕刻中的至少一種進(jìn)行離子轟擊。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中GMR器件包括磁盤(pán)磁頭。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中GMR器件包括磁帶磁頭。
22.一種研磨GMR器件晶片的方法，包括用離子轟擊晶片，從而降低在GMR器件晶片中的研磨指示體的GMR效應(yīng)；以及研磨GMR器件晶片，使用所述研磨指示體來(lái)確定研磨的程度。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中所述離子轟擊通過(guò)研磨研磨指示體的材料以及混合研磨指示體中的材料這兩種方式中的至少一種來(lái)降低研磨指示體中的GMR效應(yīng)。
24.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中通過(guò)離子研磨、注入、濺射蝕刻和反應(yīng)離子蝕刻中的至少一種進(jìn)行離子轟擊。
25.根據(jù)權(quán)利要求22所述的方法，其中GMR器件包括磁盤(pán)磁頭和磁帶磁頭中的至少一種。
26.一種磁頭，包括讀出元件；以及向著讀出元件放置的電研磨指示體，所述電研磨指示體經(jīng)過(guò)了離子的轟擊以降低其GMR效應(yīng)。
全文摘要
一種降低在研磨指示體中的噪聲的方法。掩蔽巨磁阻器件晶片的選定部分，從而限定晶片的掩蔽區(qū)和包括研磨指示體的未掩蔽區(qū)。用離子轟擊晶片，從而降低未掩蔽區(qū)的巨磁阻效應(yīng)。研磨GMR器件，使用研磨指示體來(lái)測(cè)量研磨的程度。
文檔編號(hào)B24B37/04GK1535796SQ20041000729
公開(kāi)日2004年10月13日 申請(qǐng)日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者馬克·A.·丘奇, 維普爾·P.·加亞塞卡拉, 霍華德·G.·左拉, G. 左拉, P. 加亞塞卡拉, 馬克 A. 丘奇 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司