Magnetron-Sputtern der Kontaktmetallisierung für TMR-Bauelemente

Neben den magnetoresistiven Multilagenstapeln spielen die Metallisierung und zusätzliche Beschichtungen eine wichtige Rolle für die Leistungsfähigkeit und Zuverlässigkeit von TMR-Sensoren (Tunnel-Magnetowiderstand). Diese Application Note zeigt, wie Metallisierungsstapel für TMR-Bauelemente mit einer scia Magna 200-Clusteranlage abgeschieden werden. Dabei werden der Prozessansatz, die Anlagenkonfiguration und die wichtigsten Aspekte der Prozessgestaltung behandelt.

Warum Metallisierung für TMR-Sensoren wichtig ist

Das Magnetron-Sputtern ist ein etabliertes Verfahren zur Herstellung von Dünnschichtsystemen, wie etwa Tunnel-Magnetowiderstands-Sensoren (TMR-Sensoren). Der hohe Grad an Prozesskontrolle ermöglicht die Abscheidung dünner, homogener und reproduzierbarer Schichten mit genau definierter Zusammensetzung und Dicke. Dies ist wichtig, da die magnetoresistiven Eigenschaften eines TMR-Sensors stark von der Qualität und der Grenzflächenstruktur des Dünnschichtstapels abhängen.

Ebenso wichtig ist die Metallisierung. Sie sorgt für zuverlässige elektrische Kontakte und ermöglicht eine effiziente Signalübertragung, ohne die Kompatibilität mit dem darunterliegenden Magnetstapel zu beeinträchtigen. Zusätzliche Beschichtungen können als Schutz- und Isolierschichten oder als Funktionsschichten für nachfolgende Prozessschritte dienen.

Die Anlage: scia Magna 200 Cluster

Die scia Magna 200 kombiniert zwei Sputtermodule mit einer Transfereinheit. Eine Kammer enthält ein 300-mm-Magnetron mit rotierenden Magneten für eine hohe Abscheidungsrate. Die andere Kammer verfügt über eine konfokale Anordnung von vier Sputtertargets, von denen jedes mit einem anderen Targetmaterial und einer eigenen Stromversorgung ausgestattet werden kann. Dies bietet hohe Flexibilität hinsichtlich der Anwendungen und Prozessanforderungen.