專(zhuān)利名稱：采用自對(duì)準(zhǔn)切口拖尾屏蔽件工藝的垂直頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總地涉及垂直磁記錄頭領(lǐng)域，更特別地，涉及帶切口的拖尾屏蔽件以及制造該拖尾屏蔽件從而避免磁場(chǎng)泄漏的方法，由此改善覆寫(xiě)(overwrite)和相鄰道干擾問(wèn)題。
背景技術(shù)：
隨著磁硬驅(qū)動(dòng)器(或盤(pán)驅(qū)動(dòng)器)的記錄密度增大，由于公知為超順磁的熱弛豫，利用縱向記錄系統(tǒng)遇到了物理限制。即，不能簡(jiǎn)單地利用縱向記錄系統(tǒng)達(dá)到滿足當(dāng)代存儲(chǔ)需要的密度要求。為了提供對(duì)此問(wèn)題的進(jìn)一步了解，預(yù)期隨著超過(guò)約150千兆字節(jié)每平方英寸的存儲(chǔ)容量成為要求，縱向記錄系統(tǒng)將不再流行。這些和其它因素已經(jīng)導(dǎo)致垂直記錄頭或?qū)戭^的開(kāi)發(fā)和預(yù)期投放市場(chǎng)。垂直記錄有望推動(dòng)記錄密度超越縱向記錄的極限。
因此，垂直記錄由于記錄位中較低的退磁場(chǎng)而有可能支持比縱向記錄高得多的線密度，當(dāng)線密度增大時(shí)記錄位減小。
用于垂直寫(xiě)入的磁記錄頭通常包括兩部分，用于在磁介質(zhì)或盤(pán)上寫(xiě)或編程磁編碼信息的寫(xiě)器(writer)和用于從所述介質(zhì)讀取或取回所存儲(chǔ)的信息的讀器(reader)部分。
用于垂直記錄的磁記錄頭的寫(xiě)器通常包括主極和返回極，通過(guò)非磁間隙層在寫(xiě)器的氣墊面(ABS)處彼此磁分隔開(kāi)，且在背間隙閉合物(closure)(軛(yoke))處彼此磁連接。此結(jié)構(gòu)稱為單極(single-pole)寫(xiě)頭，因?yàn)殡m然提到主極和返回極，但是返回極物理上不是一個(gè)極，更確切地，它用來(lái)與主極和用于磁通路的軟襯層(soft under layer)一起閉合回路。
至少部分定位在主極和返回極之間的是被絕緣層包封的一個(gè)或更多層導(dǎo)電線圈。ABS是磁頭的與記錄介質(zhì)直接相鄰的表面。
為了寫(xiě)數(shù)據(jù)到磁介質(zhì)，使電流流過(guò)導(dǎo)電線圈，由此通過(guò)寫(xiě)頭軛感應(yīng)磁場(chǎng)，該磁場(chǎng)在介質(zhì)處跨寫(xiě)頭間隙彌散。通過(guò)反轉(zhuǎn)通過(guò)線圈的電流的極性，寫(xiě)入到磁介質(zhì)的數(shù)據(jù)的極性也反轉(zhuǎn)。
主極和返回極通常由軟磁材料制成。在寫(xiě)電流施加到線圈時(shí)的記錄期間，其兩者在介質(zhì)中產(chǎn)生磁場(chǎng)。
在垂直記錄頭中，信息的寫(xiě)和擦除通過(guò)單極寫(xiě)頭進(jìn)行。主極由高磁矩材料構(gòu)成，最常見(jiàn)示例為鈷鐵(CoFe)合金或疊層。
如前所述，隨著垂直記錄頭的出現(xiàn)，密度已經(jīng)大大提高，這已經(jīng)導(dǎo)致了將數(shù)據(jù)準(zhǔn)確記錄到所需道上的更大需求。即，相鄰道的寫(xiě)入是非常不期望的，因?yàn)樗鼘?dǎo)致相鄰道上數(shù)據(jù)的破壞。另外，磁場(chǎng)泄漏導(dǎo)致的覆寫(xiě)減少是當(dāng)前與垂直頭相關(guān)的一個(gè)問(wèn)題，其是非常不期望的。就此而論，磁場(chǎng)泄漏破壞了特定區(qū)域中磁場(chǎng)的集中，這導(dǎo)致較少的覆寫(xiě)和降低的性能。因此，期望改善特定區(qū)域中磁場(chǎng)的集中，由此改善覆寫(xiě)。
垂直寫(xiě)頭通常具有拖尾屏蔽件、側(cè)屏蔽件、頂極和底返回極。主極通常以導(dǎo)致其尖(tip)或延伸部窄于其余部分的方式成形從而形成頂極。側(cè)屏蔽件用來(lái)屏蔽頂極從而在給定道上一位置處寫(xiě)磁轉(zhuǎn)變(數(shù)據(jù))期間減少對(duì)相鄰道的負(fù)面影響。解決與覆寫(xiě)和相鄰道干擾相關(guān)的問(wèn)題的一種方法是通過(guò)在拖尾屏蔽件上開(kāi)切口，然而，由于小臨界尺寸和對(duì)準(zhǔn)問(wèn)題，難以形成帶切口的拖尾屏蔽件(trailing shield)。即，在垂直寫(xiě)頭中，控制臨界間隙厚度，即頂極和拖尾屏蔽件之間的厚度，是成問(wèn)題的，此外，拖尾屏蔽件與主極的對(duì)準(zhǔn)是個(gè)問(wèn)題。再一問(wèn)題是例如下面進(jìn)一步詳細(xì)描述的化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)工藝導(dǎo)致的頂極角圓化和頂極的損壞。
在記錄頭中，主極和拖尾屏蔽件通過(guò)間隙層分隔開(kāi)，且需要對(duì)控制間隙層的沉積進(jìn)行改善從而頂極和拖尾屏蔽件之間具有良好控制的臨界間隙厚度。
主極通常在形狀上為有斜面的(或梯形的)以力求減小相鄰道寫(xiě)入?？刂茦O寬度從而更好地與待寫(xiě)入的道排列齊也需要改善，如控制頂極的斜面形設(shè)計(jì)的斜面的角度所做的那樣。
主極的斜面的角是直的而不是圓的這是非常重要的，圓的角經(jīng)常在主極和拖尾屏蔽件的制造期間遇到。這樣的角圓化通常導(dǎo)致誘導(dǎo)到盤(pán)上的磁場(chǎng)是彎曲的而不是直的。此效應(yīng)通過(guò)使數(shù)據(jù)到盤(pán)上的準(zhǔn)確記錄惡化以及不需要的高功耗負(fù)面地影響了系統(tǒng)性能。
因此，根據(jù)前述內(nèi)容，需要具有主極和帶切口的拖尾屏蔽件的垂直記錄頭，其被制造從而構(gòu)圖所述帶切口的拖尾屏蔽件且從而消除頂極角圓化，同時(shí)所述主極與所述拖尾屏蔽件之間有良好控制的臨界間隙厚度且其中所述帶切口的拖尾屏蔽件與所述主極自對(duì)準(zhǔn)。

發(fā)明內(nèi)容
簡(jiǎn)要地，本發(fā)明一實(shí)施例包括垂直寫(xiě)頭及其制造方法，該垂直寫(xiě)頭用于寫(xiě)數(shù)據(jù)到道上，該垂直寫(xiě)頭具有主極，具有帶切口的拖尾屏蔽件，所述帶切口的拖尾屏蔽件自對(duì)準(zhǔn)在該主極上以用于改善的覆寫(xiě)和相鄰道干擾。


圖1示出根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100的頂透視圖；圖2示出實(shí)施本發(fā)明的寫(xiě)頭112的一部分ABS視圖，寫(xiě)頭112具有拖尾屏蔽件200、側(cè)屏蔽件206、頂極202和底返回極204；圖3-11示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例和方法制造主極202和拖尾屏蔽件200的相關(guān)步驟。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在參照?qǐng)D1，根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例示出盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100的頂透視圖。盤(pán)100示出為包括音圈馬達(dá)(VCM)102、致動(dòng)器臂104、懸臂106、撓曲件108、滑塊110、寫(xiě)(垂直)頭112、頭安裝區(qū)114、以及盤(pán)或介質(zhì)116。懸臂106在頭安裝區(qū)114連接到致動(dòng)器臂104。致動(dòng)器臂104耦接到VCM 102。盤(pán)(或盤(pán)片)116包括多個(gè)道118且繞軸120旋轉(zhuǎn)。道118為環(huán)形，每個(gè)在盤(pán)116的表面環(huán)形地延伸，其上利用垂直頭112存儲(chǔ)(或編程)有磁編碼數(shù)據(jù)或信息，這將在后面相關(guān)于附圖更詳細(xì)地論述。本發(fā)明的實(shí)施例減小了不期望的相鄰道寫(xiě)入，如即將顯然的那樣。
在盤(pán)驅(qū)動(dòng)器100的運(yùn)行期間，盤(pán)116的旋轉(zhuǎn)產(chǎn)生空氣移動(dòng)，其遭遇滑塊110。此空氣移動(dòng)用來(lái)保持滑塊110在盤(pán)116的表面上方漂浮小的距離，允許滑塊110飛行在盤(pán)116的表面之上。VCM 102選擇性操作從而繞軸122移動(dòng)致動(dòng)器臂104，由此移動(dòng)懸臂106且通過(guò)滑塊110將包括主極(未示出)的換能器(未示出)定位在盤(pán)116的道118之上。適當(dāng)?shù)囟ㄎ粨Q能器對(duì)于從同心道118讀數(shù)據(jù)和向其寫(xiě)數(shù)據(jù)是非常重要的。
圖2示出寫(xiě)頭112的一部分的ABS視圖，寫(xiě)頭112具有拖尾屏蔽件200、側(cè)屏蔽件206、主極202和底返回極204，其實(shí)施了本發(fā)明。如前面說(shuō)明的，主極通常以導(dǎo)致窄于其余部分的尖(tip)或其延伸部的方式成形從而形成頂極。側(cè)屏蔽件206用來(lái)屏蔽頂極從而在給定道上一位置處寫(xiě)磁轉(zhuǎn)變(數(shù)據(jù))期間減少對(duì)相鄰道的負(fù)面影響。如將進(jìn)一步詳細(xì)描述的那樣，主極202的制造和結(jié)構(gòu)消除了CMP導(dǎo)致的頂極損壞和角圓化且有助于自對(duì)準(zhǔn)帶開(kāi)口的拖尾屏蔽件200并有助于控制主極202與帶切口的拖尾屏蔽件200之間的臨界間隙厚度。
圖3-11示出根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例和方法制造圖2的頂極202和拖尾屏蔽件200的相關(guān)步驟。圖3示出本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的主極材料210。然后，進(jìn)行主極濺鍍或電鍍沉積工藝，接著光刻構(gòu)圖，如圖4所示，從而產(chǎn)生具有構(gòu)圖在主極材料210上的光刻層214的結(jié)構(gòu)212。在本發(fā)明一實(shí)施例中，層214由類(lèi)金剛石碳(DLC)制成，在后面的化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)工藝期間作為停止層。
接著，進(jìn)行離子研磨工藝從而產(chǎn)生圖5的結(jié)構(gòu)218，圖5示出圖4的極210，形狀上成斜面，產(chǎn)生有斜面的主極220，其上示出圖4的層214，層214高度上減小從而產(chǎn)生圖5的層222。極220的極寬度和成斜面由離子研磨工藝產(chǎn)生。接著，如圖6所示，氧化鋁層224沉積在結(jié)構(gòu)218周?chē)推渖稀Ｓ捎诮Y(jié)構(gòu)218的存在，拱頂形氧化鋁結(jié)構(gòu)226呈現(xiàn)作為氧化鋁層沉積的一部分，該處氧化鋁層在結(jié)構(gòu)218之上隆起。氧化鋁與Al2O3相同。圖6的層224，即結(jié)構(gòu)218的再填充，作為結(jié)構(gòu)218的支持。
接著，在圖7中，進(jìn)行CMP工藝230從而去除結(jié)構(gòu)226且平坦化氧化鋁層224。CMP工藝230主要用來(lái)在沉積拖尾屏蔽件200之前平坦化結(jié)構(gòu)的表面。
接著，如圖8所示，進(jìn)行反應(yīng)離子研磨工藝232以去除氧化鋁層224的一部分或減小其厚度從而獲得平坦的氧化鋁層234。該反應(yīng)離子研磨工藝減小氧化鋁層從而主極(層224)上方的氧化鋁層234為至少100納米。層234留下而成為垂直記錄頭的一部分。反應(yīng)離子研磨工藝232與圖7的CMP工藝結(jié)合被稱為反應(yīng)離子研磨輔助CMP且CMP工藝后面的工藝232有助于消除頂(或主)極角圓化，因?yàn)榍笆鲈蜻@是非常期望的。
接著，在圖9中，實(shí)施反應(yīng)離子蝕刻工藝236從而去除層222，形成槽238，其基本是空的空間或空缺，間隙層240沉積在其中，如圖10所示。在反應(yīng)離子蝕刻工藝236之后，主極或頂極(極材料224)在238基本開(kāi)放。如這里所描述的，本發(fā)明的方法允許槽的產(chǎn)生和帶切口的拖尾屏蔽件的切口的形成，其中所述切口由于本發(fā)明教導(dǎo)的工藝而與所述主極的頂部自對(duì)準(zhǔn)。該自對(duì)準(zhǔn)特征提供顯著的優(yōu)點(diǎn)，因?yàn)橹鳂O和槽的臨界尺寸如此小且將逐漸變得甚至更小使得所述切口與所述主極的頂部的對(duì)準(zhǔn)成為不易通過(guò)現(xiàn)有光刻工藝克服的大的技術(shù)挑戰(zhàn)。間隙層240沉積到槽238中以及在層234頂上。在本發(fā)明一實(shí)施例中，間隙層240為50納米厚，然而，它可以為10-100納米的任意厚度。
道寬度主要在圖9和一些前面的圖的237處由梯形主極的頂邊緣的寬度定義。防止CMP的侵蝕對(duì)于將數(shù)據(jù)正確寫(xiě)到道上是重要的。槽238消除了角圓化從而防止用來(lái)將數(shù)據(jù)編程到到上的磁通的與所期望的銳利轉(zhuǎn)變相反的彎曲轉(zhuǎn)變。即，所期望的轉(zhuǎn)變應(yīng)垂直于同心道，在存在角圓化時(shí)這些轉(zhuǎn)變不是銳利即垂直的，而是彎曲的。在本發(fā)明一實(shí)施例中，槽的深度在50-200納米(nm)的范圍內(nèi)，其定義即將描述的沉積在所述槽中的拖尾屏蔽件的切口的尺寸。
切口的存在有助于對(duì)準(zhǔn)主極和拖尾屏蔽件。在圖10中，在間隙/籽層240的沉積之后，在244處具有切口從而電鍍到槽238中的帶切口的拖尾屏蔽件240沉積在間隙層240上從而形成結(jié)構(gòu)242，如圖11所示。在供選實(shí)施例中，主極的頂部和拖尾屏蔽件之間的間隙可包括至少兩個(gè)不同層，籽層沉積在間隙層上，間隙層是非導(dǎo)磁的且籽層是導(dǎo)電的。在本發(fā)明一實(shí)施例中，帶切口的拖尾屏蔽件240由NiFe制成。結(jié)構(gòu)242顯示了通過(guò)間隙層與帶切口的拖尾屏蔽件分隔開(kāi)的主(或頂)極。結(jié)構(gòu)242的帶切口的拖尾屏蔽件240改善了與現(xiàn)有技術(shù)垂直寫(xiě)頭相關(guān)的覆寫(xiě)和相鄰道干擾問(wèn)題。應(yīng)注意，所給出的且在此論述的圖未按比例繪制。此外，槽238和帶凹口的拖尾屏蔽件的凹口不是必須完美成角，如圖所示。
盡管根據(jù)特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是預(yù)期其替換和修改對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員無(wú)疑將變得明顯。因此期望所附權(quán)利要求理解為覆蓋落入本發(fā)明實(shí)質(zhì)思想和范圍內(nèi)的所有這樣的替換和修改。
權(quán)利要求
1.一種用于寫(xiě)數(shù)據(jù)到道上的垂直寫(xiě)頭，每個(gè)具有定義道寬的寬度，其包括主極；槽，在所述主極之上；沉積在該槽中的間隙層；以及形成在該間隙層上的拖尾屏蔽件，該拖尾屏蔽件具有與該主極對(duì)準(zhǔn)的切口。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直寫(xiě)頭，包括形成在所述主極周?chē)退鲩g隙層之下的氧化鋁層。
3.如權(quán)利要求1所述的垂直寫(xiě)頭，其中所述間隙層由銠制成。
4.如權(quán)利要求1所述的垂直寫(xiě)頭，其中所述間隙層具有10-100納米范圍內(nèi)的厚度。
5.如權(quán)利要求1所述的垂直寫(xiě)頭，其中所述切口拖尾屏蔽件由NiFe制成。
6.一種制造垂直寫(xiě)頭的方法，包括光刻構(gòu)圖主極層之上的第一層；離子研磨所述圖案化的第一層；在所述被研磨的圖案化第一層周?chē)捌渖铣练e氧化鋁層；平坦化所述被沉積的氧化鋁層；反應(yīng)離子研磨所述平坦化的氧化鋁層至所需厚度；反應(yīng)離子蝕刻從而去除所述光刻構(gòu)圖且在所述主極之上形成槽；將間隙層沉積到所述槽中以及所述平坦化的氧化鋁層上；以及將拖尾屏蔽件沉積到所述槽中以及所述間隙層上從而形成與所述主極自對(duì)準(zhǔn)的帶切口的拖尾屏蔽件。
7.如權(quán)利要求6所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述平坦化步驟是化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)工藝。
8.如權(quán)利要求6所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述帶切口的拖尾屏蔽件具有通過(guò)所述槽的厚度定義的切口厚度，且其中所述反應(yīng)離子研磨步驟研磨所述氧化鋁層至所需厚度以控制切口深度。
9.如權(quán)利要求6所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述氧化鋁層的沉積在所述圖案化的主極材料之上導(dǎo)致隆起的氧化鋁結(jié)構(gòu)，其在所述平坦化步驟期間被去除。
10.如權(quán)利要求6所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述槽的深度在50-200納米的范圍內(nèi)。
11.如權(quán)利要求6所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述間隙層由銠制成。
12.如權(quán)利要求11所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述間隙層的厚度在10-100納米的范圍內(nèi)。
13.如權(quán)利要求6所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，帶切口的拖尾屏蔽件由NiFe制成。
14.一種制造具有垂直寫(xiě)頭的盤(pán)驅(qū)動(dòng)器的方法，包括在主極材料上光刻構(gòu)圖；離子研磨所述圖案化的主極材料；在所述被研磨的圖案化主極材料周?chē)捌渖铣练e氧化鋁層；平坦化所述被沉積的氧化鋁層；反應(yīng)離子研磨所述平坦化的氧化鋁層至所需厚度；反應(yīng)離子蝕刻從而去除所述光刻構(gòu)圖且形成槽；將間隙層沉積到所述槽中以及所述平坦化的氧化鋁層上；以及將拖尾屏蔽件沉積到所述槽中以及所述間隙層上從而形成自對(duì)準(zhǔn)的帶切口的拖尾屏蔽件。
15.如權(quán)利要求14所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述平坦化步驟是化學(xué)機(jī)械平坦化(CMP)工藝。
16.如權(quán)利要求14所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述帶切口的拖尾屏蔽件具有通過(guò)所述槽的厚度定義的切口厚度，且其中所述反應(yīng)離子研磨步驟研磨所述氧化鋁層至所需厚度以控制切口深度。
17.如權(quán)利要求14所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述氧化鋁層的沉積導(dǎo)致所述圖案化的主極材料上的隆起氧化鋁結(jié)構(gòu)，其在所述平坦化步驟期間被去除。
18.如權(quán)利要求14所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述槽的深度在50-200納米的范圍內(nèi)。
19.如權(quán)利要求14所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述間隙層由銠制成。
20.如權(quán)利要求19所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，其中所述間隙層的厚度在10-100納米的范圍內(nèi)。
21.如權(quán)利要求14所述的制造垂直寫(xiě)頭的方法，帶切口的拖尾屏蔽件由NiFe制成。
22.一種盤(pán)驅(qū)動(dòng)器，包括用于寫(xiě)數(shù)據(jù)到道上的垂直寫(xiě)頭，每個(gè)具有定義道寬的寬度，該垂直寫(xiě)頭包括主極；槽，在所述主極之上；沉積到所述槽中的間隙層；以及形成在所述間隙層上的帶切口的拖尾屏蔽件，所述帶切口的拖尾屏蔽件和所述主極對(duì)準(zhǔn)用于改善的道寬控制。
23.如權(quán)利要求22所述的垂直寫(xiě)頭，包括形成在所述頂極周?chē)约八鲩g隙層下的氧化鋁層。
24.如權(quán)利要求22所述的垂直寫(xiě)頭，其中所述間隙層由銠制成。
25.如權(quán)利要求22所述的垂直寫(xiě)頭，其中所述間隙層具有10-100納米范圍內(nèi)的厚度。
26.如權(quán)利要求22所述的垂直寫(xiě)頭，其中所述帶切口的拖尾屏蔽件由NiFe制成。
27.如權(quán)利要求22所述的垂直寫(xiě)頭，其中所述拖尾屏蔽件在形狀上是有切口的。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種垂直寫(xiě)頭及其制造方法，該垂直寫(xiě)頭用于寫(xiě)數(shù)據(jù)到道上，所述垂直寫(xiě)頭具有主極，帶切口的拖尾屏蔽件自對(duì)準(zhǔn)在所述主極之上以用于改善覆寫(xiě)和相鄰道干擾。
文檔編號(hào)G11B5/187GK1912997SQ20061010873
公開(kāi)日2007年2月14日 申請(qǐng)日期2006年8月10日 優(yōu)先權(quán)日2005年8月10日
發(fā)明者漢-欽·格思里, 徐一民, 江明 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司