專利名稱：具有受限電流路徑的電流垂直平面讀傳感器及其制造方法
技術領域：
本發(fā)明總地涉及數(shù)據(jù)存儲裝置中磁頭的讀傳感器，更特別地，涉及電流垂直平面(CPP)型的讀傳感器。
背景技術：
計算機通常包括輔助存儲裝置，該輔助存儲裝置具有其上可寫數(shù)據(jù)且可以從其讀取數(shù)據(jù)用于以后使用的介質。包括旋轉磁盤的直接存取存儲裝置(盤驅動器)通常用于以磁形式在盤表面存儲數(shù)據(jù)。數(shù)據(jù)記錄在盤表面上同心的、徑向間隔開的道(track)上。然后使用包括讀傳感器的磁頭從盤表面上的道讀取數(shù)據(jù)。
在大容量盤驅動器中，通常稱為MR頭的磁致電阻(MR)讀傳感器可用于以比薄膜感應頭更大的線密度從盤表面讀取數(shù)據(jù)。MR傳感器通過其MR檢測層(也稱為“MR元件”)的電阻變化來檢測磁場，該電阻是MR層所檢測的磁通的強度和方向的函數(shù)。由于來自被記錄的磁介質的外磁場(信號場)導致MR元件中磁化方向改變，這又導致MR元件中電阻的變化以及檢測電流或電壓的相應變化，所以能從磁介質讀取被記錄的數(shù)據(jù)。一般范疇的MR傳感器是顯示GMR效應的巨磁致電阻(GMR)傳感器。在GMR傳感器中，MR檢測層的電阻作為非磁層(間隔層)間隔開的磁層之間傳導電子的自旋相關輸運以及發(fā)生在磁層和非磁層界面及磁層內的伴隨自旋相關散射的函數(shù)而改變。僅使用由非磁材料(例如銅)層間隔開的兩鐵磁材料(例如鎳鐵、鈷鐵或鎳鐵鈷)層的GMR傳感器通常稱為自旋閥(SV)傳感器，其表現(xiàn)SV效應。
稱作被釘扎層的鐵磁(FM)層之一通常通過與反鐵磁(AFM)層(例如氧化鎳、鐵錳或鉑錳)交換耦合而使其磁化被固定。AFM釘扎層產生的釘扎場應大于退磁場從而確保在施加外場(例如來自記錄于盤上的位的場)期間被釘扎層的磁化方向保持固定。然而，稱為自由層的另一FM層的磁化不固定，并且響應于來自記錄在磁介質上的信息的場(信號場)而自由旋轉。被釘扎層可以是反平行(AP)被釘扎結構的一部分，該反平行被釘扎結構包括形成于第一和第二AP被釘扎層之間的反平行耦合(APC)層。例如，第一AP被釘扎層可以是交換耦合到AFM釘扎層且被其釘扎的層。通過第一和第二AP被釘扎層之間強烈的反平行耦合，使第二AP被釘扎層的磁矩反平行于第一AP被釘扎層的磁矩。
根據(jù)被釘扎層位于傳感器的底部附近接近于第一讀間隙層還是位于傳感器的頂部附近接近于第二讀間隙層，傳感器可分為底型傳感器或頂型傳感器。根據(jù)被釘扎結構是具有單向磁矩的一個或多個FM層還是APC層分隔開的具有反平行磁矩的一對AP被釘扎層，傳感器又可分為簡單被釘扎或AP被釘扎傳感器。傳感器還可分為單或雙傳感器，其中單傳感器僅采用一個被釘扎層，雙傳感器采用兩個被釘扎層，自由層結構位于其間。
讀傳感器也可以是電流垂直平面(CPP)型傳感器，其中電流垂直于傳感器層的主平面流動。第一和第二屏蔽層分別與傳感器的底部和頂部接合，從而同時用作傳感器的導電引線。CPP傳感器可以與面內電流(CIP)型傳感器對比，CIP型傳感器中電流在與傳感器的主薄膜平面平行的平面內傳導。在CPP傳感器中，當自由層與AP被釘扎結構之間的間隔層是非磁且導電(例如銅)的時候，電流被稱作“檢測電流”；但是當間隔層是非磁且非導電(例如氧化鋁)的時候，電流被稱作“隧穿電流”。下文中，電流被稱為垂直電流Ip，其可以是檢測電流或者隧穿電流。
所有傳統(tǒng)的金屬CPP讀傳感器都有幾個缺點。首先，它們的電阻-面積(RA)乘積十分低。對于通常的傳感器面積，這導致讀傳感器具有低電阻值，其較差地匹配到讀電路的放大器。此外，來自讀傳感器層(例如AFM層)的對磁致電阻沒有貢獻的寄生電阻降低了傳感器的信噪比(SNR)。最后，與使用電流Ip作為隧穿電流的磁隧道結(MTJ)CPP傳感器不同，所有金屬CPP傳感器的較低電阻要求它們以非常高的電流密度運行。但是，例如自旋轉矩現(xiàn)象(spin torque phenomenon)和來自垂直電流Ip的奧斯特場的影響限制了適于穩(wěn)定的傳感器操作的電流密度。
可以通過限制垂直電流Ip穿過傳感器堆疊的流動來增加CPP讀傳感器的電流密度。通常，這可以通過利用在傳感器內放置一個或多個超薄絕緣層(納米氧化層或NOL)所產生的“電流屏(current-screen)”層來實現(xiàn)。通過此工藝產生許多小的隨機分布的導電細孔(pore)或洞(hole)，其限制了傳感器有源層(active layer)附近的電流流動并集中了該處的電流密度。但是實踐中，該工藝很難控制并且不能獲得足夠且可制造的結果。隨著傳感器變得更小，傳感器覆蓋如此小的膜區(qū)域，使得導電細孔分布的統(tǒng)計學變化以及因此電流密度的統(tǒng)計學變化會導致傳感器電阻的不可控和不可接受的變化。
因此，需要克服現(xiàn)有技術的這些或其它缺陷。

發(fā)明內容
本發(fā)明公開一種具有光刻定義的導電通路(via)制成的受限電流路徑的電流垂直平面(CPP)讀傳感器及其制造方法。在一個示意性示例中，在第一屏蔽層上形成包括導電間隔層的至少一部分傳感器堆疊結構。在該間隔層上并與其相鄰地沉積絕緣層，在該絕緣層上形成暴露該絕緣層的一個或多個部分的抗蝕劑結構。采用在適當位置(in place)的抗蝕劑結構，通過蝕刻去除所述一個或多個暴露的絕緣層部分從而形成穿過所述絕緣層向下到達該間隔層的一個或多個孔(aperture)。隨后在該一個或多個孔內沉積導電材料從而形成電流約束結構的一個或多個光刻定義的導電通路。有利地，這樣的光刻定義的導電通路增加了讀傳感器的檢測層區(qū)域中的電流密度，由此同時增加了其電阻和磁致電阻?？梢愿淖兒瓦x擇通路的尺寸和數(shù)量從而精確地“調整”傳感器的電阻和磁致電阻。


為了更全面地理解本發(fā)明的本質和優(yōu)點及其優(yōu)選使用模式，請結合附圖參照下面的詳細說明，附圖中圖1是示例性現(xiàn)有技術磁盤驅動器的平面圖；圖2是在圖1的平面2-2中觀察到的帶有盤驅動器的磁頭的滑塊的端視圖；圖3是磁盤驅動器的正視圖，其中采用了多個盤和磁頭；圖4是用于支承滑塊和磁頭的示例性現(xiàn)有技術懸臂系統(tǒng)的等距圖；圖5是沿圖2的平面5-5截取的磁頭的ABS示圖；圖6是在圖2的平面6-6中觀察到的滑塊和合并式磁頭的局部視圖；圖7是沿圖6的平面7-7截取的滑塊的局部ABS示圖，示出磁頭的讀和寫元件；圖8是沿圖6的平面8-8截取的視圖，線圈層和引線之上的全部材料被去除；圖9是具有電流垂直平面(CPP)型傳感器的磁頭的放大等距ABS示圖；圖10是流程圖，描述了具有光刻定義的導電通路制成的受限電流路徑的CPP傳感器的制造工藝；圖11是與圖10的流程圖描述的步驟對應的圖11-15的一系列部分制造的傳感器結構的ABS示圖中的第一幅，示出包括導電間隔層的讀傳感器堆疊結構形成在第一屏蔽層之上；圖12是與圖10的流程圖描述的步驟對應的圖11-15的一系列部分制造的傳感器結構的ABS示圖中的第二幅，除了在間隔層上形成絕緣層以外，與圖11所示的相同；圖13是與圖10的流程圖描述的步驟對應的圖11-15的一系列部分制造的傳感器結構的ABS示圖中的第三幅，除了在絕緣層頂上施加并構圖抗蝕劑結構暴露絕緣層的絕緣材料之外，與圖12所示的相同；圖14是與圖10的流程圖描述的步驟對應的圖11-15的一系列部分制造的傳感器結構的ABS示圖中的第四幅，除了暴露的絕緣材料被去除和穿過絕緣層形成通路之外，與圖13所示的相同；圖15是與圖10的流程圖描述的步驟對應的圖11-15的一系列部分制造的傳感器結構的ABS示圖中的第五幅，除了在通路內在絕緣層之上形成導電材料由此形成具有光刻定義的導電通路的電流約束結構之外，與圖14所示的相同；圖16是ABS示圖，顯示本申請一示例性實施例的CPP讀傳感器；圖17是顯示本申請一供選實施例的CPP讀傳感器的ABS示圖，除了電流約束結構具有兩個光刻定義的導電通路之外，與圖16所示的相同；圖18是顯示本申請一供選實施例的CPP讀傳感器的ABS示圖，除了電流約束結構具有三個光刻定義的導電通路之外，與圖16所示的相同；圖19是圖16的示例性實施例的CPP讀傳感器的等距圖，顯示了光刻定義的導電通路的示例性道寬(trackwidth)和條高(stripe height)尺寸；圖20是圖16和19的電流約束結構的俯視圖，顯示了光刻定義的導電通路的示例性道寬和條高尺寸；
圖21是圖16和19-20的光刻定義的導電通路的條高尺寸的一個變型的俯視圖；圖22是流程圖，其描述了具有形成在傳感器堆疊結構上的光刻定義的導電通路的CPP傳感器的制造工藝；圖23是與圖22的流程圖所描述的步驟對應的圖23-27的一系列部分制造的傳感器結構的ABS示圖中的第一幅，顯示了包括導電層帽層的讀傳感器堆疊結構形成在檢測層結構之上；圖24是與圖22的流程圖所描述的步驟對應的圖23-27的一系列部分制造的傳感器結構的ABS示圖中的第二幅，除了在帽層之上形成絕緣層之外，與圖23所示的相同；圖25是與圖22的流程圖所描述的步驟對應的圖23-27的一系列部分制造的傳感器結構的ABS示圖中的第三幅，除了在絕緣層頂上施加并構圖抗蝕劑結構暴露絕緣層的絕緣材料之外，與圖24所示的相同；圖26是與圖22的流程圖所描述的步驟對應的圖23-27的一系列部分制造的傳感器結構的ABS示圖中的第四幅，除了去除暴露的絕緣材料并穿過絕緣層形成孔之外，與圖25所示的相同；圖27是與圖22的流程圖所描述的步驟對應的圖23-27的一系列部分制造的傳感器結構的ABS示圖中的第五幅，除了在絕緣層之上的通路孔內形成導電材料由此形成具有光刻定義的導電通路的電流約束結構之外，與圖26所示的相同；圖28是顯示本申請一示例性實施例的CPP讀傳感器的ABS示圖。
具體實施例方式
本申請公開一種具有光刻定義的導電通路制成的受限電流路徑的電流垂直平面(CPP)讀傳感器及其制造方法。在一個示意性示例中，至少部分傳感器堆疊結構形成在第一屏蔽層之上。絕緣層沉積在傳感器堆疊結構的至少部分帽層結構之上且與之相鄰，在絕緣層之上形成暴露絕緣層的一個或多個部分的抗蝕劑結構。采用在適當位置的抗蝕劑結構，通過蝕刻去除所述一個或多個暴露的絕緣部分從而形成穿過絕緣層向下到帽層結構的一個或多個孔。隨后在該一個或多個孔內沉積導電材料從而形成電流約束結構的一個或多個光刻定義的導電通路，其形成傳感器堆疊結構的頂部。有利地，這樣的光刻定義的導電通路增大了檢測層區(qū)域中讀傳感器的電流密度，由此同時增大了其電阻和磁致電阻?？梢愿淖兒瓦x擇通路的尺寸和數(shù)量從而精確地“調整”傳感器的電阻和磁致電阻。因為有證據(jù)表明在研磨損壞的讀傳感器邊緣附近磁致電阻效應降低，因此在傳感器結構的中心隔離單個或數(shù)個通路從而避免這樣的損壞也是有利的。
下面的描述是目前構思的用于實施本發(fā)明的較佳實施例。進行該描述是為了顯示本發(fā)明的一般原理，而不意味著限制這里主張的發(fā)明概念。
現(xiàn)在參照附圖，其中相似的附圖標記表示相似或相同的部件，圖1-3顯示了磁盤驅動器30。盤驅動器30包括支承并旋轉磁盤34的芯軸(spindle)32。通過由馬達控制器38控制的芯軸馬達36來旋轉芯軸32?；瑝K42包括組合的讀和寫磁頭40且通過懸臂44和由致動器47可旋轉地定位的致動臂46被支承。磁頭40可以利用根據(jù)本發(fā)明制造的讀傳感器。在圖3所示的大容量直接存取存儲裝置(DASD)中可以使用多個盤、滑塊和懸臂。懸臂44和致動臂46通過致動器47被移動從而定位滑塊42，使得磁頭40與磁盤34的表面處于轉換關系(transducing relationship)。當通過芯軸馬達36轉動盤34時，滑塊42被支承在盤34的表面與氣墊面(ABS)48之間的薄(通常0.05μm)的氣墊(空氣承墊)上。然后可以使用磁頭40向盤34表面上的多個環(huán)形道寫信息，以及從其上讀信息。處理電路50與頭40交換代表這樣的信息的信號，提供用于旋轉磁盤34的芯軸馬達驅動信號，以及向致動器47提供用于將滑塊42移動到各個道的控制信號。在圖4中，顯示了安裝到懸臂44的滑塊42。如圖3所示，上述部件可以安裝在外殼55的框架54上。圖5是滑塊42和磁頭40的ABS視圖?；瑝K42具有支承磁頭40的中心軌(rail)56，以及側軌58和60。軌56、58和60從交叉軌62延伸。相對于磁盤34的旋轉，交叉軌62處于滑塊42的前導邊緣64，磁頭40處于滑塊42的拖尾邊緣66。
圖6是合并式磁頭40的側剖面正視圖，其包括寫頭部分70和讀頭部分72。讀頭部分72包括利用CPP傳感器74的CPP巨磁致電阻(GMR)讀頭。圖7是圖6的ABS視圖。CPP傳感器74夾在鐵磁的第一和第二屏蔽層80和82之間。響應于外磁場，CPP傳感器74的電阻改變。通過傳感器傳導的檢測電流IS使得這些電阻變化表現(xiàn)為電勢變化。然后通過圖3所示的處理電路50將這些電勢變化作為讀回信號處理。
磁頭40的寫頭部分70包括夾在第一和第二絕緣層86和88之間的線圈層84?？梢圆捎玫谌^緣層90來平坦化該頭，從而消除線圈層84導致的第二絕緣層中的波紋。在本領域中將第一、第二和第三絕緣層稱作“絕緣堆疊”。線圈層84以及第一、第二和第三絕緣層86、88和90夾在第一和第二極片層92和94之間。第一和第二極片層92和94在背空隙96處磁耦合并具有在ABS處通過寫間隙層102分隔開的第一和第二極尖(pole tip)98和100。由于第二屏蔽層82和第一極片層92是公共層，所以將該頭稱作合并式頭。在背負式頭中，絕緣層位于第二屏蔽層和第一極片層之間。如圖2和4所示，第一和第二焊料連接104和106將來自自旋閥傳感器74的引線連接到懸臂44上的引線112和114，第三和第四焊料連接116和118將來自線圈84的引線120和122(見圖8)連接到懸臂44上的引線124和126。
圖9是圖7所示的現(xiàn)有技術讀頭部分的放大ABS示圖。讀頭包括CPP傳感器74。例如氧化鋁的第一和第二絕緣層127和128覆蓋傳感器74每側的第一屏蔽層80并稍微覆蓋傳感器的第一和第二側壁130和132。第一和第二硬偏置層(HB)134和136在絕緣層127和128上，并與側壁130和132相鄰。金屬籽層(圖9未示出)形成在絕緣層127和128與硬偏置層134和136之間。硬偏置層134和136使得磁場縱向延伸穿過傳感器74，用于穩(wěn)定自由層。傳感器74以及第一和第二硬偏置層134和136位于鐵磁的第一和第二屏蔽層80和82之間，第一和第二屏蔽層80和82可以用作將垂直電流Ip傳導通過傳感器74的引線。
圖10是流程圖，其描述了具有一個或更多光刻定義的導電通路制成的電流約束結構的示例性CPP讀傳感器的制造工藝。圖11-15是一系列ABS示圖，示出與圖10的流程圖描述的步驟對應的部分制造的傳感器結構，將結合圖10的流程步驟參考圖11-15。
結合圖11從圖10的起始塊1002開始，在第一屏蔽層(S1)1172上形成具有導電間隔層部分(SP-1)1132的至少一部分CPP傳感器堆疊結構1100(圖10的步驟1004)。CPP傳感器堆疊結構1100可以由任何適當?shù)膫鞲衅鞑牧现瞥?，在此實施例中，包?從下至上)籽層(SL)1112、反鐵磁(AFM)釘扎層1114，被釘扎層結構1104和間隔層部分(SP-1)1132。在此“頂SV”示例配置中，被釘扎層結構1104形成在間隔層部分1132之下并與之相鄰且在AFM釘扎層1114之上并與之相鄰。AFM釘扎層1114形成在被釘扎層結構1104之下并與之相鄰且在籽層1112之上并與之相鄰。籽層(seed layer)1112形成在第一屏蔽層1172之上并與之相鄰且在AFM釘扎層1114之下用于促進沉積在其上的層的改善的織構(texture)。在此實施例中，間隔層部分1132將僅形成所得CPP讀傳感器的整個間隔層結構的底部分或底子層(sublayer)(SP-1)。間隔層部分1132是高度導電且非磁的，可以由合適的材料例如銅(Cu)或金(Au)制成。
利用沉積工藝1190在間隔層部分1132上且與之相鄰地沉積絕緣材料(圖10的步驟1006)。結果示于圖12中，其中絕緣層1140與間隔層部分1132接觸地形成。絕緣層1140可以由任何適當?shù)碾娊^緣材料例如氧化鋁(Al2O3)或其它絕緣材料例如氧化硅(SiO2)、氮化硅(Si3N4)、氧化鎂(MgO)或氧化鉭(Ta2O5)制成。由于其將形成間隔層結構的一部分，所以絕緣層1140形成有非常小的厚度，例如在10埃與100埃之間。
然后執(zhí)行抗蝕劑結構形成工藝1290，在圖13中，抗蝕劑結構1392施加并構圖在絕緣層1140上并與之相鄰，暴露絕緣層1140的絕緣材料1142(圖10的步驟1008)?？梢杂晒庵驴刮g劑制成抗蝕劑結構1392。供選地，可以由與電子束(e-束)光刻工藝兼容的抗蝕劑制成抗蝕劑結構1392。盡管抗蝕劑結構1392顯示并描述為單層抗蝕劑，但是它可以替代地是多層抗蝕劑(例如雙層或三層抗蝕劑)。如圖所示，形成抗蝕劑結構1392從而定義用于隨后形成的光刻定義的導電通路的具有適當寬度W13的開口。如果使用光學光刻形成抗蝕劑結構1392，則如果抗蝕劑是正抗蝕劑就在將被去除的區(qū)域中曝光抗蝕劑薄膜。如果抗蝕劑為負抗蝕劑，則在將要保留的區(qū)域中曝光。最后，抗蝕劑經基本顯影液處理。如果使用電子束(e束)光刻來形成抗蝕劑結構1392，則如果抗蝕劑為正抗蝕劑就在將被去除的區(qū)域中電子束曝光抗蝕劑薄膜。如果抗蝕劑為負抗蝕劑，則在將要保留的區(qū)域中曝光。最后，抗蝕劑經適當?shù)娘@影液處理。將最終決定所得導電通路的寬度的寬度W13可以在3與40納米(nm)內。在此實施例中，僅單個開口形成在抗蝕劑結構1392的中心內(在傳感器堆疊結構1100的寬度和所得讀傳感器的道寬的中心線)。但是，開口的數(shù)量將根據(jù)所需通路的數(shù)量而改變。
采用在適當位置的抗蝕劑結構1392，利用蝕刻工藝1390(例如離子研磨)通過抗蝕劑結構1392的開口來去除暴露的絕緣材料1142(圖10的步驟1010)。結果示于圖14中，其中形成孔1482向下到達間隔層部分1132的頂部從而暴露導電材料1432。如果沿整個條高(SH)尺寸執(zhí)行蝕刻，則可以將絕緣層完全分為第一和第二絕緣層部分1442和1444。一旦到達間隔層部分1132的頂部就中斷離子研磨工藝，在此暴露了間隔層部分1132的導電材料1432。因此，孔1482形成為向下穿過整個絕緣層，被絕緣層部分1442和1444包圍，并具有與抗蝕劑結構的開口基本相同的寬度W13。圖14還顯示了此時利用適當?shù)娜芤夯蚱渌m當?shù)募夹g可去除抗蝕劑結構。
然后執(zhí)行沉積工藝1490從而在暴露的導電材料1432上孔1482內沉積導電材料(圖10的步驟1012)。結果示于圖15中，其中導電材料1534不僅形成在孔1482內，也形成在絕緣層部分1442和1444之上。結果，形成電流約束結構1580的光刻定義的導電通路1582。在光刻定義的導電通路1582上和絕緣部分1442和1444上形成的導電材料1534形成整個間隔層結構的頂部或頂子層(SP-2)。在此實施例中，僅單個通路形成在該結構的中心內(其在傳感器堆疊結構1100的寬度和所得讀傳感器的道寬的中心線)。但是，通路的數(shù)量將根據(jù)設計而改變。注意，可以替代地進行圖14的沉積工藝1490而抗蝕劑結構1392保持在位，直到孔1432被填充以導電材料從而形成帶絕緣部分1442和1444的平坦頂表面。在孔被填充以導電材料從而形成通路之后，去除抗蝕劑結構1392，并沉積其余的導電材料以形成間隔層的頂子層。
與圖10的流程圖描述的步驟對應的方法在末端塊1014結束，但是可以隨后進行其它的處理步驟。例如，利用另外的制造工藝1590來完成CPP讀傳感器的形成，在圖16中作為CPP讀傳感器1600示出。這些工藝1590可以利用本領域已知的任何適當技術(傳統(tǒng)的或其它的)從而完成每個設計要求的制造。
如上所述，圖10的方法中利用的優(yōu)選光刻工藝包括以下步驟在傳感器堆疊結構的絕緣層上形成抗蝕劑結構，其暴露絕緣層的絕緣材料；采用在適當位置的抗蝕劑結構蝕刻所述暴露的絕緣材料從而形成穿過該絕緣層的孔；以及在該孔內形成導電材料從而形成光刻定義的導電通路。但是，作為替代，導電層可以被蝕刻且絕緣材料可以隨后沉積在其附近從而形成通路。此供選的光刻工藝可以包括更詳細的步驟在導電層上形成抗蝕劑結構，其暴露導電層的導電材料；采用在適當位置的抗蝕劑結構，蝕刻掉暴露的導電材料從而形成穿過導電層的孔；以及在孔內沉積絕緣材料從而包圍光刻定義的導電通路。
如圖16所示，通過上述方法制成的所得CPP讀傳感器1600具有傳感器堆疊結構1602(“頂SV”)，其形成在由端部區(qū)域1650和1654包圍的中心區(qū)域1652中。傳感器堆疊結構1602從下至上包括籽層1612、AFM釘扎層1614、被釘扎層結構1604、電流約束結構1680、檢測層結構(F)1624和帽層1620。帽層1620形成在第二屏蔽層1674之下并與之相鄰且在檢測層結構1624之上并與之相鄰。檢測層結構1624形成在帽層1620之下并與之相鄰且在電流約束結構1680之上并與之相鄰。電流約束結構1680形成在檢測層結構1624之下并與之相鄰且在被釘扎層結構1604上并與之相鄰。被釘扎層結構1604形成在電流約束結構1680之下并與之相鄰且在AFM釘扎層1614之上并與之相鄰。AFM釘扎層1614形成在被釘扎層結構1604之下并與之相鄰且在籽層1612之上并與之相鄰。籽層1612形成在第一屏蔽層1172之上并與之相鄰且在AFM釘扎層1614之下并與之相鄰用于促進沉積在其上的層的改善的織構。CPP讀傳感器1600具有形成在第一屏蔽層1172之上并與之相鄰在端區(qū)域1650和1652中的第一和第二絕緣層1660和1662，以及傳感器堆疊結構1602的側壁。此外，CPP讀傳感器1600具有形成在絕緣層1660和1662之上并與之相鄰的第一和第二硬偏置層1664和1666。最后，示出第二屏蔽層(S2)1674形成于平坦化的結構之上。
注意，代替電流約束結構1680形成在整個間隔層內，它可以形成在間隔層之上或之下。在此變型中，光刻定義的導電通路可以由與間隔層相同或不同的非磁導電材料或者由下面/上面的磁層的鐵磁材料形成。
下面的材料可以用在CPP讀傳感器1600中。第一和第二屏蔽層1172和1674可以由例如鎳鐵(NiFe)的任何適當?shù)牟牧现瞥?；籽?612可以具有例如鎳鐵鉻(NiFeCr)或NiFe的任何適當材料的一個或多個層；AFM釘扎層結構1614可以由例如鉑錳(PtMn)或替代地銥錳(IrMn)的任何適當?shù)牟牧现瞥?；被釘扎層結構1604可以由例如鈷(Co)或鈷鐵(CoFe)的任何適當?shù)牟牧现瞥?；電流約束結構1680的導電部分1632和1634可以由例如銅(Cu)或金(Au)的任何適當?shù)牟牧闲纬?，而電流約束結構1680的絕緣部分1642和1644可以由例如氧化鋁(Al2O3)的任何適當?shù)牟牧闲纬?；檢測層結構1624可以由例如CoFe或替代地NiFe的任何適當?shù)牟牧闲纬桑幻睂?620可以由例如鉭(Ta)的任何適當?shù)牟牧闲纬?；第一和第二絕緣層1660和1662可以由例如Al2O3的任何適當?shù)牟牧闲纬?；第一和第二硬偏置?664和1666可以由例如鈷鉑鉻(Co-Pt-Cr)或其它鈷基合金的任何適當?shù)牟牧闲纬伞?br> 下面各層的厚度可以用于CPP讀傳感器1600中。第一和第二屏蔽層1172和1674可以具有約30nm至約500nm的厚度范圍；籽層1612可以具有約10埃至約100埃的厚度范圍；AFM釘扎層結構1614可具有約30埃至約300埃的厚度范圍；被釘扎層結構1604可具有約10埃至約100埃的厚度范圍；電流約束結構1680的導電部分1632和1634可分別具有約2埃至約10埃的厚度范圍；電流約束結構1680的絕緣部分1642和1644可分別具有約5埃至約100埃的厚度范圍；光刻定義的導電通路1582可具有約5埃至約100埃的厚度范圍；檢測層結構1624可具有約10埃至約100埃的厚度范圍；帽層1620可具有約5埃至約50埃的厚度范圍；第一和第二絕緣層1660和1662可具有約10埃至約100埃的厚度范圍；第一和第二硬偏置層1664和1666可具有約20nm至約200nm的厚度范圍。
如圖16所示，此示例性實施例的電流約束結構1680形成為具有第一間隔層部分(SP-1)和第二間隔層部分(SP-2)的間隔層的一部分或在其內。第一間隔層部分SP-1與檢測層結構1624(位于其上)相鄰地形成，第二間隔層部分SP-2與被釘扎層結構1604(位于其下)相鄰地形成。在此實施例中，電流約束結構1680具有絕緣材料1642和1644包圍的單個光刻定義的導電通路1582，且位于結構的中心。但是，如稍后將相關于圖17和18顯示且描述的那樣，在電流約束結構1680內可以引入任意適當數(shù)目的優(yōu)選平均分布的通路。
可以相對于CPP讀傳感器1600的道寬TWS16來定義光刻定義的導電通路1582的寬度W13。優(yōu)選地，光刻定義的導電通路1582的寬度W13小于或等于CPP讀傳感器1600的道寬TWS16的1/2。在此實施例中，道寬TWS16約為100nm(30至200nm的范圍)，寬度W13約為10nm(3至40nm的范圍)。圖16更清楚地顯示了光刻定義的導電通路1582形成在傳感器堆疊結構1602的寬度和CPP讀傳感器1600的道寬TWS16的中心線LC16處。對于單個導電通路，注意距離D16定義每個絕緣材料部分1642和1644的寬度，其中W13+(2*D16)＝TWS16。
現(xiàn)在關于圖19、20和21論述光刻定義的導電通路1582沿條高(SH)方向的尺寸。在圖19中，示出了傳感器堆疊結構1602的等距示圖。如圖所示，傳感器堆疊結構1602具有與其相關的條高SHS19，光刻定義的導電通路1582沿條高方向具有尺寸LV19。在此實施例中，LV19＝SHS19。更一般地，尺寸LV19等于或小于條高SHS19。圖20示出沿圖16和19的線20-20截取的俯視圖，其示出了光刻定義的導電通路1582形成在傳感器堆疊結構1602的條高SHS19的中心線LC19。在圖21中，顯示了此示例性實施例的變型的俯視圖。再次，光刻定義的導電通路2182沿條高方向具有尺寸LV21。在圖21的實施例中，光刻定義的導電通路2182的尺寸LV21小于條高SHS20。在此情況下，距離D21定義每個絕緣材料部分的高度，其中LV21+(2*D22)＝SHS19。對于單個導電通路的實施例，光刻定義的導電通路2182形成在傳感器堆疊結構1602的條高SHS19的中心線LC19。
本申請的具有帶一個或更多光刻定義的導電通路的電流約束結構的CPP讀傳感器具有優(yōu)點。很重要地，光刻定義的導電通路增大了檢測層區(qū)域中讀傳感器的電流密度，由此同時增大了其電阻和磁致電阻。特別是隨著讀傳感器的尺寸減小，對讀傳感器的電流密度要求的更嚴格的控制可以通過設計和在制造期間實現(xiàn)。可以改變和選擇通路的尺寸和數(shù)量，從而精確地“調整”傳感器的電阻和磁致電阻。由于有證據(jù)表明在研磨損壞的讀傳感器邊緣附近磁致電阻效應降低，所以在傳感器結構的中心隔離單個或數(shù)個通路從而避免這樣的損壞也是有利的。
現(xiàn)在參照圖17，其顯示了本申請的CPP讀傳感器1700的供選實施例。除了CPP讀傳感器1700的電流約束結構1780不同以外，圖17與關于圖16所顯示和描述的相同。特別地，電流約束結構1780形成有與傳感器堆疊結構1702的寬度和CPP讀傳感器1700的道寬S17的中心線LC17相等地間隔開的兩個光刻定義的導電通路1782和1784。類似于圖16，電流約束結構1780是具有第一間隔層部分(SP-1)和第二間隔層部分(SP-2)的間隔層結構的一部分，其中第二間隔層部分SP-2與檢測層結構1624(位于其上)相鄰地形成，第一間隔層部分SP-1與被釘扎層結構1604(位于其下)相鄰地形成。光刻定義的導電通路1782和1784具有形成在其中的導電材料1734，其部分構成間隔層。光刻定義的導電通路1782由左邊的絕緣材料1742和右邊的絕緣材料1744包圍。類似地，光刻定義的導電通路1784由左邊的絕緣材料1744和右邊的絕緣材料1746包圍。
在此實施例中，選擇光刻定義的導電通路1782和1784的每個寬度WA17，使得(2*WA17)小于或等于CPP讀傳感器1700的道寬TWS17的1/2。光刻定義的導電通路1782和1784形成為與傳感器堆疊結構1702的道寬TWS17的中心線LC17均等地間隔開距離D17A，其中(2*WA17)+(2*D17A)+(2*D17B)＝TWS17。注意，距離D17B可以等于、小于或大于距離D17A。如關于圖20-22所論述的那樣，光刻定義的導電通路1782和1784也具有可以改變的條高尺寸。
一種制造圖17這樣的結構的方法，除了電流約束結構1780形成為具有兩個光刻定義的導電通路1782和1784之外，與前面關于圖10描述的方法相同。此處，光致抗蝕劑結構形成有兩個開口(例如在圖12-13中)，執(zhí)行蝕刻從而產生兩個孔(例如在圖13-14中)，并在兩個孔內進行沉積(例如在圖14-15中)。
參照圖18，顯示了本申請的CPP讀傳感器1800的供選實施例。除了CPP讀傳感器1800的電流約束結構1880不同以外，圖18與圖16所示的相同。特別地，電流約束結構1880形成有三個光刻定義的導電通路1882、1884和1886，其與傳感器堆疊結構1802的寬度和CPP讀傳感器1800的道寬TWS17的中心線LC18均等間隔開。類似于圖16-17，電流約束結構1880是具有第一間隔層部分(SP-1)和第二間隔層部分(SP-2)的間隔層結構的一部分，其中第二間隔層部分SP-2與檢測層結構1624(位于其上)相鄰地形成，第一間隔層部分SP-1與被釘扎層結構1604(位于其下)相鄰地形成。光刻定義的導電通路1882、1884和1886具有形成在其中的導電材料1834，其部分構成間隔層結構。光刻定義的導電通路1882被其左側的絕緣材料1842和其右側的絕緣材料1844包圍。類似地，光刻定義的導電通路1884被其左側的絕緣材料1844和其右側的絕緣材料1846包圍。此外類似地，光刻定義的導電通路1886由其左側的絕緣材料1846和其右側的絕緣材料1848包圍。
在此實施例中，選擇光刻定義的導電通路1882、1884和1886的各寬度WA18，使得(3*WA18)小于或等于CPP磁頭1800的道寬TWS18的1/2。光刻定義的導電通路1884形成在傳感器堆疊結構1802的道寬TWS18的中心線LC18處，而光刻定義的導電通路1882和1886形成為與中心線LC18均等間隔開距離D18A，其中(3*WA18)+(2*D18A)+(2*D18B)＝道寬TWS18。注意，距離D18B可以等于、小于或大于距離D18A。如關于圖20-22所論述的，光刻定義的導電通路1882、1884和1886也具有可以改變的條高尺寸。
一種制造圖18這樣的結構的方法，除了電流約束結構1880形成有三個光刻定義的導電通路1882、1884和1886之外，與關于圖10所述的方法相同。此處，光致抗蝕劑結構形成有三個開口(例如在圖12-13中)，進行蝕刻從而產生三個孔(例如在圖13-14中)，并在三個孔內進行沉積(例如在圖14-15中)。
圖22是流程圖，其描述了用于具有一個或更多光刻定義的導電通路制成的電流約束結構的另一示例性CPP讀傳感器的制造工藝。圖23-27是示出與圖22的流程圖描述的步驟對應的部分制造的傳感器結構的一系列ABS示圖，現(xiàn)在將結合圖22的流程圖對其進行說明。
結合圖23從圖22的起始塊2202開始，在第一屏蔽層(S1)2372上形成CPP傳感器堆疊結構2300的至少一部分(圖22的步驟2204)。CPP傳感器堆疊結構2300具有至少一部分導電帽層結構(CAP)2320。CPP傳感器堆疊結構2300可以由任何適當?shù)膫鞲衅鞑牧蠘嫵?，在此實施例中，包?從下至上)籽層(SL)2312、反鐵磁(AFM)釘扎層2314，被釘扎層結構2304、間隔層(SP)2332、檢測層結構(F)2324和帽層結構2320。在此“頂SV”示例性配置中，檢測層結構2324形成在帽層結構2320之下并與之相鄰且在間隔層2332之上并與之相鄰。被釘扎層結構2304形成在間隔層2332之下并與之相鄰且在AFM釘扎層2314之上并與之相鄰。AFM釘扎層2314形成在被釘扎層結構2304之下并與之相鄰且在籽層2312之上并與之相鄰。籽層2312形成在第一屏蔽層2372之上并與之相鄰且在AFM釘扎層2314之下并與之相鄰，用于促進沉積在其上的層的改善的織構。
在此實施例中，帽層結構部分2320將僅形成所得CPP讀傳感器頂部的底部或底子層。帽層結構2320是高度導電且非磁的，可以由例如鉭(Ta)的適當材料制成。
利用沉積工藝2390在帽層結構2320上并與之相鄰地沉積絕緣材料(圖22的步驟2206)。結果示于圖24中，其中絕緣層2440形成為與帽層結構2320接觸。絕緣層2440可以由任何適當?shù)碾娊^緣材料例如氧化鋁(Al2O3)或其它絕緣材料例如SiO2、Si3N4、MgO或Ta2O5制成。絕緣層2440將形成所得傳感器堆疊結構的頂部的一部分，且形成有例如10埃與100埃之間的厚度。
然后進行抗蝕劑結構形成工藝2490，在圖25中，在絕緣層2440之上并與之相鄰地施加并構圖抗蝕劑結構2592，暴露絕緣層2440的絕緣材料2542(圖22的步驟2208)?？刮g劑結構2592可以是或者包括光致抗蝕劑。供選地，可以由與電子束(e-束)光刻工藝兼容的抗蝕劑制成抗蝕劑結構2592。盡管抗蝕劑結構2592顯示并描述為單層抗蝕劑，但是它可以替代地是多層抗蝕劑(例如雙層或三層抗蝕劑)。如果使用光學光刻來形成抗蝕劑結構2592，則如果抗蝕劑為正抗蝕劑，就在將被去除的區(qū)域中曝光抗蝕劑薄膜。如果抗蝕劑為負抗蝕劑，就在將被保留的區(qū)域中曝光。最后，抗蝕劑經基本的顯影液處理。如果使用電子束(e-束)光刻來形成抗蝕劑結構2592，則倘若抗蝕劑為正抗蝕劑，就在將被去除的區(qū)域中電子束曝光抗蝕劑薄膜。如果抗蝕劑為負抗蝕劑，就在將要保留的區(qū)域中曝光。最后，抗蝕劑經適當?shù)娘@影液處理。在此實施例中，僅單個開口形成在抗蝕劑結構2592的中心內(傳感器堆疊結構2300的寬度和所得讀傳感器的道寬的中心線)。但是，開口的數(shù)量將根據(jù)所需通路的數(shù)量而改變。
如圖25所示，形成抗蝕劑結構2592從而定義具有適當寬度W25的開口用于隨后形成的光刻定義的導電通路。將最終決定所得導電通路的寬度的寬度W25可以在3與50納米(nm)內。
采用在適當位置的抗蝕劑結構2592，利用蝕刻工藝2590(例如離子研磨)來通過抗蝕劑結構2592的開口去除暴露的絕緣材料2540(圖22的步驟2210)。結果示于圖26中，其中孔2682形成為向下到達帽層結構2320的頂部從而暴露其導電材料2620。如果沿著整個條高(SH)尺寸進行蝕刻，則可以將絕緣層完全分為第一和第二絕緣層部分2642和2644。一旦到達帽層結構2320的頂部就中斷離子研磨工藝，在此暴露了帽層結構2320的導電材料2620。供選地，可以繼續(xù)研磨工藝直到帽層中的任意所需深度，但是應當在出現(xiàn)對自由層的任何損壞之前停止。這樣，孔2682形成為向下穿過整個絕緣層，被絕緣層部分2642和2644包圍，并具有與抗蝕劑結構的開口基本相同的寬度W25。圖26還顯示了在此時可以使用適當?shù)娜軇┗蚱渌m當?shù)募夹g去除抗蝕劑結構。
然后進行沉積工藝2690從而在暴露的導電材料2620之上在孔2682內沉積導電材料(圖22的步驟2212)。結果示于圖27中，其中僅在孔2682內形成導電材料2720。結果，形成了電流約束結構2780的光刻定義的導電通路2782。導電材料2720形成在光刻定義的導電通路2782內，并形成整個帽層結構的頂部或頂子層。顯然地，電流約束結構2780形成為傳感器堆疊結構的一部分和頂部。在此實施例中，僅單個通路形成在結構的中心內(在傳感器堆疊結構2300的寬度和所得讀傳感器的道寬的中心線)。但是，通路的數(shù)量和位置將根據(jù)設計而改變。
供選地，導電材料可以不僅形成在孔2682內，還形成在絕緣層部分2642和2644上。在此情況下，圖26的沉積工藝2690可以替代地用保持在位的抗蝕劑結構2592進行，直到孔2632被填充以導電材料從而形成帶絕緣部分2642和2644的平坦頂表面。在孔被填充以導電材料從而形成通路之后，去除抗蝕劑結構2592，并沉積其余的導電材料從而形成帽層結構的頂子層。
與圖22的流程圖描述的步驟對應的方法在末端塊2214結束，但是隨后可以進行額外的處理步驟。例如，利用額外的制造工藝2790來完成CPP讀傳感器的形成，圖28中示出為CPP讀傳感器2800。這些工藝2790可以利用本領域已知的任何適當技術(傳統(tǒng)的或其它的)來完成每個設計要求的制造。
如上所述，圖22的方法中利用的優(yōu)選光刻工藝包括以下步驟在傳感器堆疊結構的絕緣層上形成抗蝕劑結構，其暴露絕緣層的絕緣材料；采用在適當位置的抗蝕劑結構，蝕刻暴露的絕緣材料從而形成穿過絕緣層的孔；以及在孔內形成導電材料從而形成光刻定義的導電通路。但是作為替代，可以蝕刻導電層，絕緣材料可以隨后沉積到其附近從而形成通路。此替代光刻工藝可以包括更詳細的步驟在導電層上形成抗蝕劑結構，其暴露導電層的導電材料；采用在適當位置的抗蝕劑結構，蝕刻掉暴露的導電材料從而形成穿過導電層的開口；以及在開口內沉積絕緣材料從而包圍光刻定義的導電通路。
作為另一替代，可以對帽層使用氧化工藝從而幫助產生本申請的電流約束結構。在此情況下，使用光刻工藝來形成穿過帽層的一個或多個孔。接著，對帽層材料進行氧化工藝從而產生電絕緣材料。然后，可以在孔內沉積導電材料從而形成光刻定義的導電通路。
如圖28所示，由上述方法制成的所得CPP讀傳感器2800具有傳感器堆疊結構2802(“頂SV”)，其形成在由端區(qū)域2850和2854包圍的中心區(qū)域2852中。傳感器堆疊結構2802從下至上包括籽層2812、AFM釘扎層2814、被釘扎層結構2804、間隔層2832、檢測層結構2824和電流約束結構2880。電流約束結構2880包括帽層子層2820、絕緣部分2842和2844、以及導電材料2720，其形成傳感器堆疊結構2802的頂部并作為它的一部分。電流約束結構2880形成在第二屏蔽層2874之下并與之相鄰且在檢測層結構2824之上并與之相鄰。
檢測層結構2824形成在電流約束結構2880之下并與之相鄰且在間隔層2832之上并與之相鄰。間隔層2832形成在檢測層結構2824之下并與之相鄰且在被釘扎層結構2804之上并與之相鄰。被釘扎層結構2804形成在間隔層2832之下并與之相鄰且在AFM釘扎層2814之上并與之相鄰。AFM釘扎層2814形成在被釘扎層結構2804之下并與之相鄰且在籽層2812之上并與之相鄰。籽層2812形成在第一屏蔽層2372之上并與之相鄰且在AFM釘扎層2814之下并與之相鄰，用于促進沉積在其上的層的改善的織構。CPP讀傳感器2800具有形成在端區(qū)域2850和2852中在第一屏蔽層2372之上并與之相鄰以及在傳感器堆疊結構2802的側壁上的第一和第二絕緣層2860和2862。此外，CPP讀傳感器2800具有形成在絕緣層2860和2862之上并與之相鄰的第一和第二硬偏置層2864和2866。最后，示出第二屏蔽層(S2)2874形成在平坦化的結構之上。
下面的材料可以用在CPP讀傳感器2800中。第一和第二屏蔽層2372和2874可以由例如NiFe的任何適當?shù)牟牧闲纬?；籽?812可以具有例如NiFeCr或NiFe的任何適當材料的一個或多個層；AFM釘扎層結構2814可以由例如PtMn或供選的IrMn的任何適當?shù)牟牧闲纬?；被釘扎層結構2804可以由例如Co或CoFe的任何適當?shù)牟牧闲纬?；間隔層2832可以由例如Cu或Au的任何適當?shù)膶щ姺谴挪牧闲纬?；檢測層結構2824可以由例如CoFe或供選的NiFe的任何適當?shù)牟牧闲纬桑浑娏骷s束結構2880的導電部分2820和2720可以由例如Ta的任何適當?shù)牟牧闲纬?，而電流約束結構2880的絕緣部分2842和2844可以由例如Al2O3的任何適當?shù)牟牧闲纬桑坏谝缓偷诙^緣層2860和2862可以由例如Al2O3的任何適當?shù)牟牧闲纬?；第一和第二硬偏置?864和2866可以由例如Co-Pt-Cr或其它鈷基合金的任何適當?shù)牟牧闲纬伞?br> 下面各層的厚度可以用在CPP讀傳感器2800中。第一和第二屏蔽層2372和2874可具有約30nm至約500nm的厚度范圍；籽層2812可具有約10埃至約100埃的厚度范圍；AFM釘扎層結構2814可具有約30埃至約300埃的厚度范圍；被釘扎層結構2804可具有約10埃至約100埃的厚度范圍；間隔層2832可具有約5埃至約20埃的厚度范圍；檢測層結構2824可具有約10埃至約100埃的厚度范圍；電流約束結構2880的導電部分2820和2720可分別具有約5埃至約50埃的厚度范圍；電流約束結構2880的絕緣部分2842和2844可分別具有約5埃至約50埃的厚度范圍；光刻定義的導電通路2782可具有約5埃至約50埃的厚度范圍；第一和第二絕緣層2860和2862可具有約10埃至約100埃的厚度范圍；第一和第二硬偏置層2864和2866可具有約20nm至約200nm的厚度范圍。
如圖28所示，此示例性實施例的電流約束結構2880形成在具有導電部分(例如帽層)2820和2720以及絕緣部分2842和2844的帽層結構內或作為其一部分。導電部分2820與檢測層結構2824(位于其下)相鄰地形成，導電部分2720以及絕緣部分2842和2844與第二屏蔽層2874(位于其上)相鄰地形成。在此實施例中，電流約束結構2880具有被絕緣材料2842和2844包圍的單個光刻定義的導電通路2782，并且位于該結構的中心。
可以相對于CPP讀傳感器2800的道寬TWS28定義光刻定義的導電通路2782的寬度W25。優(yōu)選地，光刻定義的導電通路2782的寬度W25小于或等于CPP讀傳感器2800的道寬TWS28的1/2。在此實施例中，道寬TWS28約為100nm(30至200nm的范圍)，寬度W25約為10nm(3至50nm的范圍)。圖28更清楚地顯示了光刻定義的導電通路2782形成在傳感器堆疊結構2802的寬度和CPP讀傳感器2800的道寬TWS28的中心線LC28。對于單個導電通路，注意距離D28定義每個絕緣材料部分2842和2844的寬度，其中W25+(2*D28)＝TWS28。
注意，如先前關于圖17和18的電流約束結構1780和1880顯示和描述的那樣，在電流約束結構2880內可以引入任何適當數(shù)量的優(yōu)選均等分布的通路。此外，關于圖19、20和21中光刻定義的導電通路1582沿條高(SH)方向的尺寸的論述也適用于光刻定義的導電通路2782沿SH方向的尺寸。
本發(fā)明的具有帶一個或更多光刻定義的導電通路的電流約束結構的CPP讀傳感器具有優(yōu)點。很重要地，光刻定義的導電通路增大了檢測層區(qū)域中讀傳感器的電流密度，由此同時增大了其電阻和磁致電阻。尤其隨著讀傳感器的尺寸減小，對讀傳感器的電流密度要求的嚴格控制可以通過設計和在制造期間實現(xiàn)?？梢愿淖兒瓦x擇通路的尺寸和數(shù)量從而精確地“調整”傳感器的電阻和磁致電阻。因為磁致電阻效應會由于研磨損壞而在讀傳感器邊緣附近降低，所以在傳感器堆疊結構的中心隔離單個或數(shù)個通路從而避免這樣的損壞也是有利的。
本申請的CPP傳感器可包括關于圖16-19顯示和描述的所有層。但是，本領域技術人員理解，關于圖16-19和28描述的層僅是全部可行的CPP傳感器層配置的幾個示例。例如，CPP傳感器顯示為頂型CPP傳感器；但是傳感器可以是底型CPP傳感器。供選配置可包括雙CPP傳感器、堆疊內偏置結構、AP被釘扎層結構和AP檢測層結構等。
也可以進行其它的結構變化。如上所述，電流約束結構可以與檢測層結構相鄰地形成或者形成在帽層結構內或與之相鄰。供選地，電流約束結構可以與被釘扎層結構或AFM釘扎層結構相鄰地形成。此外如上所述，光刻定義的導電通路可以形成在間隔層內。但是，供選地，光刻定義的導電通路可以形成在間隔層之上或之下，或者在帽層之上或之下。
本說明中要特別注意的是光刻定義的導電通路的相對位置。具體地，上述實施例描述了光刻定義的導電通路的位置在傳感器堆疊結構的道寬的中心線和/或傳感器堆疊結構的條高的中心線上，或者與其均等地間隔開。供選地，本申請的光刻定義的導電通路可以形成在任何適當位置用于適當?shù)碾娏?，如臨近ABS。此外，如關于圖22具體論述的那樣，本申請的電流約束結構可以具有在條高方向上的尺寸小于條高尺寸的光刻定義的導電通路。但是，其它的配置是可行的。例如，光刻定義的導電通路的二維矩陣(俯視時)可以形成在電流約束結構內。此外，可以按照用戶的需要使用多個本申請的電流約束結構。
如此處所述，本申請的CPP讀傳感器具有受限電流路徑。在一示例性實施例中，CPP讀傳感器包括傳感器堆疊結構；以及與傳感器堆疊結構的導電層相鄰地形成的傳感器堆疊結構的電流約束結構，其中電流約束結構具有絕緣材料包圍的光刻定義的導電通路。具有帶這樣的光刻定義的導電通路電流約束結構的CPP讀傳感器比現(xiàn)存?zhèn)鞲衅骶哂袃?yōu)點。很重要地，光刻定義的導電通路增大了特別在讀傳感器的有源區(qū)域內的電流密度，由此同時增大了其總電阻和磁致電阻。尤其隨著讀傳感器的尺寸不斷減小，對讀傳感器的電流密度要求的嚴格控制可以通過設計和在制造期間實現(xiàn)?？梢愿淖兒瓦x擇通路的尺寸和數(shù)量從而精確地“調整”傳感器的電阻和磁致電阻。因為有證據(jù)表明在讀傳感器的研磨損壞的邊緣附近磁致電阻效應降低，所以在傳感器結構的中心隔離單個或數(shù)個通路從而避免這樣的損壞也是有利的。
本申請的磁頭包括第一和第二屏蔽層；以及在第一和第二屏蔽層之間形成的CPP讀傳感器。CPP讀傳感器包括傳感器堆疊結構；與傳感器堆疊結構的導電層相鄰地形成的傳感器堆疊的電流約束結構，其中電流約束結構具有絕緣材料包圍的光刻定義的導電通路。本申請的盤驅動器可包括外殼；可旋轉地支承在外殼內的磁盤；磁頭；安裝在外殼中用于支承磁頭使其與磁盤處于轉換關系的支承件(support)；芯軸馬達，用于旋轉磁盤；連接到支承件用于移動磁頭到相對于所述磁盤的多個位置的致動器定位裝置；連接到磁頭組件、芯軸馬達、致動器的處理器，用于與磁頭交換信號以控制磁盤的移動且控制磁頭的位置；磁頭組件，包括具有上述CPP傳感器的讀頭。
一種制造具有受限電流路徑的CPP讀傳感器的方法，包括以下步驟形成至少一部分傳感器堆疊結構并執(zhí)行光刻工藝從而形成與傳感器堆疊結構的導電層相鄰的電流約束結構，其中電流約束結構包括被絕緣材料包圍的光刻定義的導電通路。光刻工藝可以包括以下步驟在傳感器堆疊結構的絕緣層上形成抗蝕劑結構，其暴露絕緣層的絕緣材料；采用在適當位置的抗蝕劑結構，蝕刻以去除暴露的絕緣材料從而形成穿過絕緣層的孔；以及在孔內形成導電材料從而形成光刻定義的導電通路。供選地，光刻工藝可以包括以下步驟在導電層上形成抗蝕劑結構，其暴露導電層的導電材料；采用在適當位置的抗蝕劑結構，蝕刻從而去除暴露的導電材料，由此形成穿過導電層的開口；以及在開口內形成絕緣材料以包圍光刻定義的導電通路。
再次如上所述，CPP讀傳感器可以具有傳感器堆疊結構和與傳感器堆疊結構的導電層相鄰地形成的電流約束結構，其中該電流約束結構具有被絕緣材料包圍的光刻定義的導電通路。但是，CPP讀傳感器可具有其它各種特征。作為示例，電流約束結構的光刻定義的導電通路可具有小于或等于傳感器堆疊結構寬度的1/2的寬度。此外例如，光刻定義的導電通路可以形成在導電層內。供選地，光刻定義的導電通路可以形成在導電層上并與之接觸。此外供選地，光刻定義的導電通路可以形成在導電層之下。光刻定義的導電通路可以形成在傳感器堆疊結構的道寬的中心線。此外注意，電流約束結構可具有與傳感器堆疊結構的道寬的中心線均等間隔開地形成的多個光刻定義的導電通路。導電層可包括與傳感器堆疊結構的檢測層結構相鄰地形成的間隔層。供選地，導電層可包括與傳感器堆疊結構的檢測層結構相鄰地形成的帽層。此外，電流約束結構可包括與傳感器堆疊結構的條高的中心線均等間隔開地形成的多個光刻定義的導電通路。在一個實施例中，導電層是形成在傳感器堆疊結構的檢測層與釘扎層之間的間隔層的至少一部分，光刻定義的導電通路是形成在傳感器堆疊結構的寬度的中心線處的電流約束結構的單個光刻定義的導電通路。
在本申請的一個特定實施例中，CPP讀傳感器包括傳感器堆疊結構；以及傳感器堆疊結構的形成為傳感器堆疊結構的頂部的電流約束結構，其中電流約束結構具有被絕緣材料包圍的光刻定義的導電通路。特定實施例的磁頭包括第一和第二屏蔽層；以及形成在第一和第二屏蔽層之間的CPP讀傳感器。CPP讀傳感器包括傳感器堆疊結構；傳感器堆疊的形成為傳感器堆疊結構的頂部的電流約束結構，其中電流約束結構具有被絕緣材料包圍的光刻定義的導電通路。此特定CPP傳感器可具有上述其它各種特征中的一些。此外，對于此特定CPP傳感器，光刻定義的導電通路的底部寬度可以小于或等于光刻定義的導電通路的頂部寬度。
特定實施例的盤驅動器可包括外殼可旋轉地支承在外殼內的磁盤；磁頭；安裝在外殼中用于支承磁頭使其與磁盤處于轉換關系的支承件；芯軸馬達，用于旋轉磁盤；連接到支承件用于將磁頭移動到相對于所述磁盤的多個位置的致動器定位裝置(actuator positioning means)；連接到磁頭組件、芯軸馬達、以及致動器的處理器，用于與磁頭交換信號以控制磁盤的移動且控制磁頭的位置；磁頭組件，包括具有上述CPP傳感器的讀頭。
如此處所述，一種制造所述特定實施例的具有受限電流路徑的CPP讀傳感器的方法，包括以下步驟形成至少一部分傳感器堆疊結構并進行光刻工藝從而形成電流約束結構作為傳感器堆疊結構的頂部，其中電流約束結構包括被絕緣材料包圍的光刻定義的導電通路。光刻工藝可以包括以下步驟在傳感器堆疊結構的絕緣層上形成抗蝕劑結構，其暴露絕緣層的絕緣材料；采用在適當位置的抗蝕劑結構，蝕刻從而去除暴露的絕緣材料，由此形成穿過絕緣層的孔；以及在孔內形成導電材料從而形成光刻定義的導電通路。供選地，光刻工藝可包括以下步驟在傳感器堆疊結構的導電層(例如帽層)的至少一部分上形成抗蝕劑結構，其暴露導電層的導電材料；采用在適當位置的抗蝕劑結構，蝕刻從而去除暴露的導電材料，由此形成穿過導電層的開口；以及在開口內形成絕緣材料以包圍光刻定義的導電通路。
一種制造特定實施例的CPP的優(yōu)選方法包括以下步驟形成讀傳感器的至少一部分傳感器堆疊結構；在傳感器堆疊結構的導電層上并與之相鄰地形成絕緣層，該導電層形成傳感器堆疊結構的帽層的至少一部分；在絕緣層上形成抗蝕劑結構，其暴露絕緣層的絕緣材料；采用在適當位置的抗蝕劑結構，蝕刻從而去除暴露的絕緣材料，由此形成穿過絕緣層向下到達導電層的一個或多個孔；以及在所述一個或多個孔內形成導電材料從而形成作為傳感器堆疊結構的頂部的電流約束結構的一個或多個光刻定義的導電通路。
應當理解，上面僅是本發(fā)明優(yōu)選實施例的說明，在不脫離所附權利要求定義的本發(fā)明的實質與范圍的情況下，可以進行各種改變、替換和變化。說明書和權利要求書中的任何術語或短語幾乎沒有給出與它們原來語義不同的特定意義，因此說明書不用于將術語限定在不適當?shù)莫M窄意義上。
權利要求
1.一種制造具有受限電流路徑的電流垂直平面(CPP)讀傳感器的方法，包括形成傳感器堆疊結構；以及進行光刻工藝從而與該傳感器堆疊結構的導電層相鄰地形成電流約束結構，該電流約束結構包括被絕緣材料包圍的光刻定義的導電通路。
2.如權利要求1所述的方法，其中進行光刻工藝的步驟還包括步驟在該導電層上形成絕緣層；在該絕緣層上形成抗蝕劑結構，其暴露該絕緣層的絕緣材料；采用在適當位置的該抗蝕劑結構，蝕刻所述暴露的絕緣材料從而形成到所述導電層的孔；以及在所述孔內形成導電材料，由此形成光刻定義的導電通路。
3.如權利要求1所述的方法，其中所述進行光刻工藝的步驟還包括步驟在所述導電層上形成抗蝕劑結構，其暴露該導電層的導電材料；采用在適當位置的該抗蝕劑結構，蝕刻從而去除所述暴露的導電材料，由此形成光刻定義的導電通路；以及在所述暴露的導電材料被去除的地方形成絕緣材料。
4.如權利要求1所述的方法，其中該光刻定義的導電通路具有小于或等于該傳感器堆疊結構寬度的1/2的寬度。
5.如權利要求1所述的方法，其中所述進行光刻工藝的步驟還包括進行光學光刻工藝的步驟。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述進行光刻工藝的步驟還包括進行電子束(e-束)光刻工藝的步驟。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述光刻定義的導電通路形成在所述導電層之下。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述光刻定義的導電通路形成在所述傳感器堆疊結構的道寬的中心線處。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述電流約束結構還包括與所述傳感器堆疊結構的道寬的中心線均等間隔開地形成的多個所述光刻定義的導電通路。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述導電層包括與所述傳感器堆疊結構的檢測層結構相鄰地形成的間隔層。
11.如權利要求1所述的方法，其中所述導電層包括與所述傳感器堆疊結構的檢測層結構相鄰地形成的帽層。
12.如權利要求1所述的方法，其中所述導電層包括與所述傳感器堆疊結構的釘扎層結構相鄰地形成的間隔層。
13.如權利要求1所述的方法，其中所述導電層包括形成在所述傳感器堆疊結構的檢測層與釘扎層之間的間隔層的至少一部分，該光刻定義的導電通路包括形成在該傳感器堆疊結構的寬度的中心線處的所述電流約束結構的單個光刻定義的導電通路。
14.一種制造具有受限電流路徑的電流垂直平面(CPP)讀傳感器的方法，包括形成該讀傳感器的至少一部分傳感器堆疊結構；在該傳感器堆疊結構的導電層上并與之相鄰地形成絕緣層，該導電層形成該傳感器堆疊結構的至少一部分間隔層；在該絕緣層上形成抗蝕劑結構，其暴露該絕緣層的絕緣材料；采用在適當位置的該抗蝕劑結構，蝕刻從而去除所述暴露的絕緣材料，由此形成穿過該絕緣層向下到所述導電層的一個或更多孔；以及在所述一個或更多孔內形成導電材料從而形成所述讀傳感器的電流約束結構的一個或更多光刻定義的導電通路。
15.如權利要求14所述的方法，其中所述光刻定義的導電通路具有小于或等于所述傳感器堆疊結構寬度的1/2的寬度。
16.如權利要求14所述的方法，其中該光刻定義的導電通路形成在所述間隔層內。
17.如權利要求14所述的方法，其中該光刻定義的導電通路形成在該間隔層之下。
18.如權利要求14所述的方法，其中該光刻定義的導電通路形成在該傳感器堆疊結構的道寬的中心線和所述傳感器堆疊結構的條高的中心線之一處。
19.如權利要求14所述的方法，其中該電流約束結構包括與該傳感器堆疊結構的道寬的中心線和該傳感器堆疊結構的條高的中心線之一均等間隔開地形成的多個光刻定義的導電通路。
20.一種具有受限電流路徑的電流垂直平面(CPP)讀傳感器，包括傳感器堆疊結構；與該傳感器堆疊結構的導電層相鄰地形成的傳感器堆疊結構的電流約束結構；且所述電流約束結構包括被絕緣材料包圍的光刻定義的導電通路。
21.一種電流垂直平面(CPP)讀傳感器，包括形成為傳感器堆疊結構的頂部的電流約束結構；且該電流約束結構包括被絕緣材料包圍的光刻定義的導電通路。
全文摘要
本發(fā)明公開一種具有光刻定義的導電通路形成的受限電流路徑的CPP讀傳感器及其制造方法。在一示例中，在第一屏蔽層上形成包括導電間隔層的傳感器堆疊結構。絕緣層沉積在間隔層上并與之相鄰，暴露絕緣層的一個或更多部分的抗蝕劑結構形成在絕緣層上。采用在適當位置的抗蝕劑結構，暴露的絕緣層部分通過蝕刻被去除從而形成穿過絕緣層向下到間隔層的一個或更多孔。導電材料隨后沉積在該一個或更多孔內從而形成電流約束結構的一個或更多光刻定義的導電通路。這樣的光刻定義的導電通路增大了讀傳感器有源檢測區(qū)域中的電流密度，由此同時增大其電阻和磁致電阻?？梢愿淖兒瓦x擇通路的尺寸和數(shù)量以精確“調整”該傳感器的電阻和磁致電阻。
文檔編號G11B5/39GK1925000SQ20061012806
公開日2007年3月7日 申請日期2006年9月1日 優(yōu)先權日2005年9月1日
發(fā)明者杰弗里·R·奇爾德雷斯, 喬丹·A·凱延 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司