专利名称：在研磨工艺期间离子轰击电研磨指示体以减小噪声的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁头制造，更具体的，本发明涉及在MR/GMR/AMR/TMR等磁头的ABS研磨期间降低噪声。
背景技术：
通过研磨通过切割晶片的各行得到的各条的空气支撑面(ABS，AirBearing Surface)一起控制多个巨磁阻效应(GMR)磁头的条纹高度(Stripe Height(SH))，从而多个GMR磁头排列在一行中。为了将一条的多个GMR磁头的共同GMR高度和多个条的GMR磁头的共同GMR高度控制为校正值，通常在每个条中提供检测研磨的ABS表面的高度的多个称作电研磨指示体(electric lapping guide(ELG))或阻力研磨指示体(RLG)的研磨控制传感器。可以根据来自ELG或RLG的电信号控制ABS表面的研磨。为了简化，剩下的讨论将提到ELG，但是应当理解，这里所介绍的工艺可以采用ELG和RLG。
每个ELG主要由与要研磨的ABS表面相邻并平行延伸的电阻元件构成。由于随着GMR高度的抛光而一起抛光的电阻元件的高度的降低引起其端电压或电阻的改变，ELG表现出研磨量。由例如美国专利No.4,689,877可知，这种ELG是关于感应磁头中的磁极间隙的喉高度(throatheight)，而不是GMR高度。
在制造GMR磁头中，通常在与制造GMR磁头相同的工艺中形成ELG，从而与GMR磁头具有相同的分层结构。图1示出了常规ELG的多层结构100。如图所示，常规ELG具有由与GMR磁头相同的材料和层厚度制成的可选择的金属层(屏蔽层)102、绝缘层(屏蔽间隙层)104、电阻元件层(GMR传感器)106和引线导体108构成的多层结构。
图2A示出了现有技术的电研磨指示体(ELG)200的例子，用于在研磨工艺期间提供条纹高度(SH)指示。图2A示出了在包括读出传感器204和相关引线206的层的剖面中的滑动杆202。电阻元件208通过引线212电连接到控制器210。在研磨工艺期间，电流流过电阻元件。随着沿研磨平面L进行研磨，以及读出传感器的条纹高度SH的减小，电阻元件的高度也随之减小。在研磨工艺期间随着时间的推移，由于高度的变化引起的电阻元件的阻值的变化被控制器检测到。在图2B中示出了电阻值随时间的这种变化。
已知与读出传感器的材料特性和尺寸相关的电阻元件材料特性和尺寸，则可以使用在研磨处理期间测得的电阻值Rc计算在研磨处理期间读出传感器的大致高度。在图2B中通过曲线262、264和266显示出了随着时间变化计算出的高度，其中曲线262和264是GMR传感器的，曲线266是AMR传感器的。
只有当ELG电阻值和条纹高度之间的关系是已知的和容易测量的时侯，才可以实现对GMR磁头的条纹高度的精确控制。使用目前的方法，研磨工艺本身改变ELG的磁状态。因为在GMR磁头中，电阻值直接与磁状态相关，所以在研磨期间出现噪声尖峰，如图2B所示。这些噪声尖峰限制了ELG控制的研磨工艺可以实现的分辨率和精度。
已经开始关注由ELG信号中的噪声引起的不精确，但是进展缓慢。在一个方法中，单独的非磁性材料用作ELG。其困难在于复杂性，因为必须引入几个额外的处理步骤。而且，由于实际的原因，需要使用离子研磨同时构图ELG和GMR传感器。这意味着这两种材料必须以在完全相同的时间内研磨的方式相匹配。当这样使用时，限制了材料、厚度和电阻值的选择。
另一个考虑的方法包括在研磨工具中安装非常大的磁铁，以抑制磁切换(magnetic switching)。但是，这更是不切实际的。
因此，所需要的是一种在研磨期间减小或抑制由ELG中的GMR效应引起的噪声问题的方法。
发明内容
本发明通过提供一种在研磨期间减小或抑制ELG中的GMR效应从而减小或抑制噪声问题的方法解决上述问题。为了简化，讨论将结合GMR器件进行。应当理解，在这里介绍和要求的工艺也适用于AMR/MR/TMR等器件。
在一个实施例中，掩蔽磁阻器件晶片的选定部分，从而限定GMR器件的掩蔽和未掩蔽区，其中未掩蔽区包括研磨指示体。用离子轰击GMR器件晶片，从而降低未掩蔽区的磁阻效应。研磨GMR器件，使用研磨指示体来测量研磨的程度。
GMR器件晶片包括一个或多个磁盘读出和/或写入磁头。GMR器件晶片还可以，或者作为选择，包括一个或多个磁带读出和/或写入磁头。
如上所述，离子轰击降低包括研磨指示体的未掩蔽区的GMR效应。一种方法是从研磨掩蔽区的材料。另一种方法是使未掩蔽区中的材料混合。再一个方法是既研磨又混合。
可以通过许多不同的方法进行在未掩蔽区中降低GMR效应的离子轰击。一个方法是通过离子研磨。另一个方法是通过注入。再一个方法是通过溅射蚀刻。又一个方法是通过反应离子蚀刻。
作为可选步骤，可以去掉掩模。
为了更完全的理解本发明的特性和优点，以及所采用的优选方式，参考下面结合附图的详细介绍。
现有技术图1为常规ELG的多层结构的剖面图。
现有技术图2A为具有现有技术的ELG和读出传感器的GMR器件的局部剖面图。
现有技术图2B是说明在研磨期间各种类型的GMR器件的电阻值随时间变化的图。
图3是根据第一实施例的磁记录磁盘驱动系统的透视图。
图4A是GMR器件晶片的局部平面图。
图4B是图4A的GMR器件晶片的局部平面图，具有加在要研磨的表面上的掩模。
图4C是沿图4B的平面4C看过去图4B的GMR器件晶片的离子轰击的局部剖面图。
图5示出了在ELG上离子研磨的效果图。
具体实施例方式
下面所介绍的是目前考虑出的实施本发明的最佳实施例。该介绍是为了说明本发明的一般原理的目的，而不是要限制这里所要求的本发明的概念。
参考图3，示出了体现本发明的磁盘驱动器300。如图3所示，在轴314上支撑着至少一个可旋转的磁盘312，并且由磁盘驱动电动机318旋转。在磁盘312上，每个磁盘上的磁记录介质为同心数据磁道的环形图案的形式(未示出)。
至少一个浮动块313定位在磁盘312上，每个浮动块313支撑一个或多个磁读/写头321。当磁盘旋转时，浮动块313在磁盘表面322上沿径向内外移动，从而磁头321可以访问到记录有需要的数据的磁盘的不同磁道。每个浮动块313通过悬架315连接到致动器臂319上。悬架315提供使浮动块313偏向磁盘表面322的轻微的弹性力。每个致动器臂319连接在致动装置327上。图3所示的致动装置327为音圈电机(VCM)。VCM包括可在固定磁场中运动的线圈，线圈运动的方向和速度由控制器329提供的电动机电流信号控制。
在磁盘存储系统工作期间，磁盘312的旋转在浮动块313和磁盘表面322之间产生空气支撑，在浮动块上产生向上的力或升力。由此，在正常工作期间，空气支撑与悬架315的轻微弹性力取得平衡，并支撑浮动块313离开并稍稍位于磁盘表面的上方，保持小的基本固定的间隔。
磁盘存储系统的各种元件由控制单元329产生的控制信号控制，例如访问控制信号和内部时钟信号。通常，控制单元329包括逻辑控制电路、存储装置和微处理器。控制单元329产生控制信号来控制各种系统操作，例如，在线路323上的驱动电动机控制信号和在线路328上的磁头定位和寻道控制信号。在线路328上的控制信号提供所希望的电流波形，以最佳的方式移动并定位浮动块313到磁盘312上所需要的数据磁道上。读出和写入信号通过记录通道325与读出/写入磁头321通信。
以上介绍的典型的磁盘存储系统以及图3的附带说明只是为了说明的目的。显然磁盘存储系统可以包含大量磁盘和致动器臂，并且每个致动器臂可以支撑多个浮动块。此外，应当理解，这里所进行的介绍同样可应用到任何类型的磁头工艺中，包括磁带磁头。
图4A示出了通过在衬底上形成多个层产生的晶片400(未按比例画出)。随着膜的产生，形成了多个磁头结构402和多个研磨指示体404。
在晶片表面，随后淀积GMR膜，使用保护传感器区但露出含有ELG、RLG或任何其它类型的研磨控制传感器的掩模。同样，为了简明起见，在全部讨论中使用术语ELG，但是也指ELG、RLG或任何其它类型的研磨控制传感器。
图4B示出了图4A的GMR器件晶片400，具有加在晶片400上的掩模406。可以使用任何合适的掩模技术。例如，掩模可以是光刻限定的光致抗蚀剂，或者是其它工艺步骤的结果，例如，掩模材料可以是氧化铝的间隙淀积(gap deposition)。选择是完全常规的。此外，掩蔽的区域包括传感器408、引线410以及任何其它要受保护以不受离子轰击的元件/区域。
或者，在GMR器件晶片准备被照射时，可能已经有其它覆盖传感器的结构，这时就不需要掩蔽。
掩模制成之后，用离子轰击晶片，如图4C所示。执行该步骤有几种选择。
在第一优选实施例中，使用常规“离子研磨机”、或离子束蚀刻机在真空中在GMR器件晶片处加速离子。在低能量条件下，例如，＜1000eV，在短时间段内轰击暴露的ELG。这具有溅射或损坏在ELG区中的传感器的顶部磁层的作用，从而抑制GMR、TME、AMR等(MR)效应。
一些GMR损耗的原因是由于研磨(材料损耗)，而一些是由于轰击和注入作用，引起在分层结构的暴露部分中的材料的混合，如下所述。用于研磨的优选离子为Ar、Xe或其它惰性气体。但是，也可以使用反应离子，例如氧或氮。
图5是示出在ELG上离子研磨的效果的图500。在例子中可以看到，500eV的Ar离子研磨19秒，将常规GMR传感器的dR/R降到或者接近零。如图所示，ELG的电阻值(R薄膜)随着研磨使ELG的厚度减小而增加。注意，从ELG研磨掉的材料的数量不需要很多；相反，研磨只需要进行到足够将GMR效应降低到需要的水平就可以了。
在第二优选实施例中，使用离子注入机，例如，等离子体浸渍(plasmaimmersion)离子注入机或常规离子注入机来抑制GMR效应。虽然这种机器通常用于在半导体晶片表面中注入掺杂剂形成异质结来制造晶体管，但是这里它们主要用来破坏结构的GMR。MR、GMR、TMR、AMR等(GMR)传感器由多层膜构成。在比离子研磨机能量更高的状态下工作的离子注入机中，混合是MR效应减小的主要原因。当粒子穿过层时，作为离子尺寸和微粒能量的函数，它们引起层的混合。
用在离子注入中的能量优选在3-30kV的范围内，但是可以更高，例如3-300kV的范围内，或更高。溅射作为GMR抑制的机制不是很重要；在本实施例中，无序产生更多的GMR抑制。
在第三优选实施例中，使用溅射蚀刻减小MR、GMR、TMR、AMR等(GMR)效应。在优选工艺中，晶片位于真空室的能量源上，气体，例如，Ar，引入到室中，并且RF能量直接加到晶片上，引起气体的离子化。这些离子直接轰击表面。溅射蚀刻可以是使用Ar的非反应性的，或者是例如使用氧的反应性的。每一种都具有通过物理破坏溅射和/或混合破坏ELG的GMR的效果。通过引入氧，可以化学改变GMR叠层，从而使其不再是有效的GMR层。
在第四实施例中，以与溅射蚀刻相同的方式使用反应离子蚀刻机。结果也非常类似，因此将不再详细讨论反应离子蚀刻的使用。
掩模的去除是可选的。如果专门为本发明的目的加入掩模，即，保护GMR器件的某些部分不受离子轰击，则希望去除掩模。如果是光致抗蚀剂掩模，则可以用干或湿化学试剂化学剥离。如果掩模是二氧化硅或氧化铝，则所建立的掩模可以潜在在用于其它目的。
在完成上述处理之后，可以常规地处理晶片，包括研磨处理，以实现所希望的传感器的条纹高度、额外的切片、划片等。
虽然上面介绍了各种实施例，但是应当理解，它们仅仅是以例子的方式提出，而不是为了限制。例如，这里所提出的结构和方法可应用于所有的MR磁头、AMR磁头、GMR磁头、TMR磁头、自旋阀磁头、磁带和磁盘磁头等。因此，优选实施例的广度和范围不应当被上述示例性实施例所限定，而应当只根据下面的权利要求书及其等同方案来限定。
权利要求
1.一种研磨GMR器件的方法，包括掩蔽GMR器件晶片的选定部分，从而限定晶片的掩蔽和非掩蔽区，其中非掩蔽区包括研磨指示体；用离子轰击晶片，从而降低未掩蔽区的GMR效应；研磨晶片的至少一部分；以及使用研磨指示体来测量研磨的程度。
2.根据权利要求1所述的方法，其中GMR器件包括磁盘磁头。
3.根据权利要求1所述的方法，其中GMR器件包括磁带磁头。
4.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子轰击通过研磨未掩蔽区的材料而降低未掩蔽区中的GMR效应。
5.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子轰击通过使在未掩蔽区中的材料混合而降低未掩蔽区中的GMR效应。
6.根据权利要求1所述的方法，其中所述离子轰击通过引起研磨和混合而降低未掩蔽区中的GMR效应。
7.根据权利要求1所述的方法，其中通过离子研磨进行离子轰击。
8.根据权利要求1所述的方法，其中通过注入进行离子轰击。
9.根据权利要求1所述的方法，其中通过溅射蚀刻进行离子轰击。
10.根据权利要求1所述的方法，其中通过反应离子蚀刻进行离子轰击。
11.根据权利要求1所述的方法，还包括去除掩模。
12.一种降低GMR器件晶片的研磨指示体的GMR效应的方法，包括掩蔽GMR器件晶片的选定部分，从而不掩蔽GMR器件的研磨指示体；以及用离子轰击晶片，从而降低研磨指示体的GMR效应。
13.根据权利要求12所述的方法，其中所述离子轰击通过研磨未掩蔽区的材料而降低未掩蔽区中的GMR效应。
14.根据权利要求12所述的方法，其中所述离子轰击通过使未掩蔽区中的材料混合而降低未掩蔽区中的GMR效应。
15.根据权利要求12所述的方法，其中通过离子研磨、注入、溅射蚀刻和反应离子蚀刻中的至少一种进行离子轰击。
16.根据权利要求12所述的方法，其中GMR器件包括磁盘磁头。
17.根据权利要求12所述的方法，其中GMR器件包括磁带磁头。
18.一种处理GMR器件晶片的方法，包括在衬底上形成多个层，其中在所述层中形成多个磁头结构和多个研磨指示体；掩敝磁头结构；用离子轰击所述晶片，其中离子轰击通过引起研磨和混合中的至少一种来降低研磨指示体中的GMR效应；轰击之后，研磨GMR器件晶片的至少一部分；以及使用研磨指示体来测量研磨的程度。19.根据权利要求18所述的方法，其中通过离子研磨、注入、溅射蚀刻和反应离子蚀刻中的至少一种进行离子轰击。
20.根据权利要求18所述的方法，其中GMR器件包括磁盘磁头。
21.根据权利要求18所述的方法，其中GMR器件包括磁带磁头。
22.一种研磨GMR器件晶片的方法，包括用离子轰击晶片，从而降低在GMR器件晶片中的研磨指示体的GMR效应；以及研磨GMR器件晶片，使用所述研磨指示体来确定研磨的程度。
23.根据权利要求22所述的方法，其中所述离子轰击通过研磨研磨指示体的材料以及混合研磨指示体中的材料这两种方式中的至少一种来降低研磨指示体中的GMR效应。
24.根据权利要求22所述的方法，其中通过离子研磨、注入、溅射蚀刻和反应离子蚀刻中的至少一种进行离子轰击。
25.根据权利要求22所述的方法，其中GMR器件包括磁盘磁头和磁带磁头中的至少一种。
26.一种磁头，包括读出元件；以及向着读出元件放置的电研磨指示体，所述电研磨指示体经过了离子的轰击以降低其GMR效应。
全文摘要
一种降低在研磨指示体中的噪声的方法。掩蔽巨磁阻器件晶片的选定部分，从而限定晶片的掩蔽区和包括研磨指示体的未掩蔽区。用离子轰击晶片，从而降低未掩蔽区的巨磁阻效应。研磨GMR器件，使用研磨指示体来测量研磨的程度。
文档编号B24B37/04GK1535796SQ20041000729
公开日2004年10月13日 申请日期2004年2月27日 优先权日2003年2月28日
发明者马克·A.·丘奇, 维普尔·P.·加亚塞卡拉, 霍华德·G.·左拉, G. 左拉, P. 加亚塞卡拉, 马克 A. 丘奇 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司