具有大電阻溫度系數(shù)的薄膜以及其制造方法
【專利摘要】本申請(qǐng)公開了具有大電阻溫度系數(shù)的薄膜以及其制造方法。一種裝置，包括磁頭換能器和設(shè)置在該磁頭換能器上的電阻型溫度傳感器。該電阻型溫度傳感器包括：第一層，其包括導(dǎo)電材料并具有電阻溫度系數(shù)(TCR)；和第二層，其包括鏡面層和籽層中的至少一層。公開了一種制造這種傳感器的方法，通過層疊薄膜結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)了較大的TCR。層疊薄膜中，各層的厚度大約為幾到幾十納米的范圍。公開了組合刻意優(yōu)化的多層薄膜結(jié)構(gòu)和在升高的溫度下制造這種薄膜的方法，以獲取大的TCR。
【專利說明】具有大電阻溫度系數(shù)的薄膜以及其制造方法
[0001]概要
[0002]本公開的實(shí)施例涉及包括磁頭換能器和設(shè)置在該換能器上的電阻溫度傳感器的裝置。本公開的實(shí)施例涉及制造電阻型溫度傳感器(如在磁頭換能器中使用的溫度傳感器)的方法。實(shí)施例涉及用于制造具有大的電阻溫度系數(shù)(TCR)的電阻型溫度傳感器的方法和裝置。
[0003]根據(jù)各種實(shí)施例，本公開的裝置包括磁頭換能器和設(shè)置在磁頭換能器上的電阻型溫度傳感器。該電阻型溫度傳感器包括:包括導(dǎo)電材料并具有TCR的第一層和具有鏡面層和籽層中的至少一個(gè)的第二層。根據(jù)一些實(shí)施例，第一層的厚度約等于或小于第一層的導(dǎo)電材料中的電子的平均自由程。
[0004]根據(jù)其它實(shí)施例，制造電阻型溫度傳感器的方法包括在磁頭換能器上形成包括具有TCR的導(dǎo)電性材料的第一層，以及在磁頭換能器上形成包括鏡面層和籽層中的至少一個(gè)的第二層。根據(jù)一些實(shí)施例，形成第一層包括:形成第一層的厚度約等于或小于第一層的導(dǎo)電材料中的電子的平均自由程。
[0005]體現(xiàn)了各個(gè)實(shí)施例的特征的這些和其它的特征和方面可由下面的詳細(xì)討論和附圖來具體理解。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0006]圖1示出了磁頭換能器布置的簡(jiǎn)化側(cè)視圖，該磁頭換能器布置含有根據(jù)各個(gè)實(shí)施例的電阻型溫度傳感器；
[0007]圖2示出了根據(jù)各種實(shí)施例的電阻型溫度傳感器的結(jié)構(gòu)；
[0008]圖3-6示出了根據(jù)其它實(shí)施例的電阻型溫度傳感器的結(jié)構(gòu)；
[0009]圖7示出了根據(jù)各種實(shí)施例的制造電阻型溫度傳感器的各種處理過程；
[0010]圖8-9示出了根據(jù)其它實(shí)施例的制造電阻型溫度傳感器的各種處理過程；
[0011]圖1OA和圖1OB示出了根據(jù)各種實(shí)施例與三層膜相對(duì)應(yīng)的TCR數(shù)據(jù)，該三層膜包括:鎳膜，作為導(dǎo)電層；以及鉭、釕或鉬薄膜，作為鏡面層或籽層膜，位于鎳膜的上下兩面；
[0012]圖1lA和IlB示出了根據(jù)各種實(shí)施例的與三層膜相對(duì)應(yīng)的TCR數(shù)據(jù)，該三層膜包括:Ni96Fe4膜，作為導(dǎo)電層，以及鉭或釕制薄膜，作為鏡面層或籽層膜，位于NiFe膜的上下兩面；以及
[0013]圖12示出了根據(jù)各種實(shí)施例的鎳膜的TCR與鉭籽層的厚度的關(guān)聯(lián)性。
[0014]詳細(xì)說明
[0015]具有足夠大的電阻溫度系數(shù)的金屬薄膜可以作為溫度傳感器。特別是，具有足夠高的TCR的金屬薄膜可用于制造溫度傳感器，該傳感器用于在硬盤驅(qū)動(dòng)器和其它的磁記錄設(shè)備中檢測(cè)磁頭-介質(zhì)接觸和熱粗糙。與接觸檢測(cè)(CD)和熱粗糙度(TA)檢測(cè)相關(guān)的信號(hào)噪聲比(SNR)與制造該⑶和/或TA檢測(cè)傳感器的材料的TCR具有關(guān)聯(lián)性。
[0016]為了獲得足夠高的信噪比，具有較大的TCR的材料一般是非常需要的。典型的CD或TA檢測(cè)傳感器包括具有幾十納米厚度的金屬薄膜。在這種典型的檢測(cè)傳感器中，電子的平均自由程幾乎等于或大于薄膜的厚度。因此，薄膜材料的TCR可以遠(yuǎn)小于由于過度的表面散射和界面散射而導(dǎo)致的相同材料的體積TCR。因此，為了達(dá)到所希望的大的電阻溫度系數(shù)，需要特意設(shè)計(jì)的材料和制造方法。
[0017]本公開的實(shí)施例都是針對(duì)層疊金屬和金屬/氧化物薄膜以及該薄膜的制造方法，以實(shí)現(xiàn)應(yīng)用在溫度傳感應(yīng)用中所需的較大的TCR。根據(jù)各個(gè)實(shí)施例，層疊薄膜的結(jié)構(gòu)優(yōu)選地包括導(dǎo)電金屬層和其他層，該其他層可以是金屬鏡面層、氧化物鏡面層、或籽層。所述導(dǎo)電金屬層具有TCR。在層疊薄膜結(jié)構(gòu)的各個(gè)層的厚度最好是在幾到幾十納米的范圍內(nèi)。各種實(shí)施方式涉及刻意優(yōu)化的多層薄膜結(jié)構(gòu)以及在升高的溫度下制造這種薄膜的方法，以取得大的TCR。
[0018]給定材料的TCR由下式定義:
【權(quán)利要求】
1.一種裝置，包括: 磁頭換能器；以及 電阻型溫度傳感器，設(shè)置在所述磁頭換能器上，所述傳感器包括: 第一層，包括導(dǎo)電材料并具有電阻溫度系數(shù)；以及 第二層，包括鏡面層和籽層中的至少一個(gè)。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述導(dǎo)電材料包括銅、鈷、鎳、釕、鉬、金、鐵或NixFeg或它們的合金。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述傳感器包括在第一層上方的覆蓋層，所述覆蓋層包括鉭、釕、鉻、NiCr或NiRu或它們的合金。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，第一層的厚度約等于或小于所述第一層的導(dǎo)電材料中的電子的平均自由程。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二層包括鏡面層。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述鏡面層包括絕緣層。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其特征在于，所述絕緣層包括Si02、Ni0、Al203、Fe0x、Hf02、Y2O3> MgO、TiOx, CuOx, SrTiO3 或 ZrO0
8.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述鏡面層包括金屬層。
9.如權(quán) 利要求8所述的裝置，其特征在于，所述金屬層包括金、銀、銅、鉬、或釕或它們的合金。
10.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，進(jìn)一步包括在第一層和鏡面層之間的至少一層閃光金屬層。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其特征在于，所述閃光層包括銅、銀、或金或者它們的I=1-Wl O
12.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述傳感器包括多個(gè)所述第一層和多個(gè)所述鏡面層。
13.如權(quán)利要求5所述的裝置，其特征在于，所述鏡面層具有約0.2至約0.8的鏡面反射系數(shù)。
14.如權(quán)利要求1所述的裝置，其特征在于，所述第二層包括籽層。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其特征在于，所述籽層包括鉭、釕、鉻、NiCr或NiRu或它們的合金。
16.一種制造電阻型溫度傳感器的方法，包括: 在磁頭換能器上形成第一層，所述第一層包括具有電阻溫度系數(shù)的導(dǎo)電性材料；以及 在磁頭換能器上形成第二層，所述第二層包括鏡面層和籽層中的至少一層。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，形成第一層包括:形成第一層的厚度約等于或小于第一層的導(dǎo)電材料中的電子的平均自由程。
18.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，導(dǎo)電材料包括銅、鈷、鎳、釕、鉬、金、鐵或NixFei_x或它們的合金。
19.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，包括在第一層上方形成覆蓋層，所述覆蓋層包括鉭、釕、鉻、NiCr> NiRu或者它們的合金。
20.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，形成第二層包括形成鏡面層，所述鏡面層包括 SiO2, NiO、Al2O3' FeOx, HfO2, Y2O3> MgO、TiOx, CuOx, SrTiO3 或 ZrO0
21.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，形成第二層包括形成鏡面層，所述鏡面層包括金、銀、銅、鉬、釕或者它們的合金。
22.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，包括在第一層和第二層之間形成閃光金屬層，其中: 形成第二層包括形成所述鏡面層；以及 形成閃光金屬層包括形成閃光材料，所述閃光材料包括銅、銀、金或它們的合金。
23.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于，形成所述第二層包括形成籽層，所述籽層包括鉭、釕、鉻、NiCr、NiRu或者它們的合金。
24.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于: 形成第二層包括形成籽層；以及 形成籽層和導(dǎo)電層是在高真空環(huán)境下在原位進(jìn)行的。
25.如權(quán)利要求16所述的方法，其特征在于: 形成第二層包括形成籽層；以及 形成籽層和導(dǎo)電層是在相對(duì)室溫提`高的溫度下進(jìn)行的。
【文檔編號(hào)】G01K7/16GK103852184SQ201310613275
【公開日】2014年6月11日 申請(qǐng)日期:2013年11月27日 優(yōu)先權(quán)日:2012年11月28日
【發(fā)明者】田偉, D·麥卡恩, H·殷, V·R·印圖瑞, E·W·辛格爾頓 申請(qǐng)人:希捷科技有限公司