超薄絕緣層隧道磁阻磁頭可靠性研究.pdf

1、隧道磁阻磁頭（TMR）技術(shù)和垂直寫入磁頭（PMR）技術(shù)的應(yīng)用使得超高密度磁記錄領(lǐng)域獲得突破性的發(fā)展，迎合了硬盤在便捷式消費類產(chǎn)品中應(yīng)用的小型化趨勢。而超高密度磁記錄要求更高的線性密度、軌道密度和更強(qiáng)的讀寫數(shù)據(jù)能力。為此，相應(yīng)的磁頭尺寸變得越來越小，隧道磁阻磁頭的絕緣層厚度變得越來越薄。由于此絕緣層很薄（厚度小于1nm），磁隧道結(jié)在幾分鐘或更短的時間內(nèi)就會被不超過1V的電壓擊穿，并且容易由于電場或磁場引起的信號干擾、靜電現(xiàn)象等原因?qū)е缕浣^

2、緣層擊穿而導(dǎo)致失效。因此絕緣層的性能質(zhì)量就成為硬盤可靠性的重要問題。為了保證硬盤在使用過程中的可靠性，有必要對于絕緣層的失效機(jī)理及其壽命進(jìn)行預(yù)測和分析。
　　本課題的主要目的在于通過對隧道磁阻磁頭熱學(xué)及電學(xué)方面的可靠性研究，分析絕緣層的失效模式和失效機(jī)理及其對磁頭可靠性的影響，并在此基礎(chǔ)上獲得應(yīng)用于實際生產(chǎn)中判斷絕緣層特征的有效測試方法。本文研究內(nèi)容主要包括以下幾個方面：
　?。?）采用步升電壓和恒定電壓測試方法，獲得了Al

3、Ox和MgO材料絕緣層擊穿特性和失效特征，并對其內(nèi)在失效機(jī)理和原因進(jìn)行分析。
　?。?）研究擊穿電壓和溫度及加載速度之間的關(guān)系，并應(yīng)用E、1/E及IPL模型對AlOx和MgO材料的隧道磁阻磁頭進(jìn)行壽命評估。
　?。?）研究隧道磁阻磁頭的熱學(xué)可靠性，根據(jù)不同絕緣層對溫度響應(yīng)特征不同，提出溫度相關(guān)測試方法。
　?。?）根據(jù)隧道磁阻磁頭對于偏壓的響應(yīng)特性，給出了電壓相關(guān)性測試及交替電壓相關(guān)性測試方法。
　　本文應(yīng)用了三