專利名稱：用空氣軸承面鑲嵌工藝制造的垂直磁記錄頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
一般而言，本發(fā)明涉及數(shù)據(jù)存儲和重現(xiàn)領(lǐng)域，更具體地說，涉及一種利用空氣軸承面鑲嵌工藝(damascene process)形成垂直磁記錄頭的方法和用此方法形成的垂直磁記錄頭。
背景技術(shù)：
第一臺盤驅(qū)動器的出現(xiàn)是在20世紀(jì)50年代，它包括50張直徑為24英寸以1200RPM(每分鐘轉(zhuǎn)數(shù))的速度旋轉(zhuǎn)的磁盤。從第一臺盤驅(qū)動器(HDD)的出現(xiàn)至今大約50年，在這50年內(nèi)硬盤驅(qū)動器技術(shù)領(lǐng)域取得了巨大進(jìn)展。而且，其發(fā)展速度正在逐年增加。迄今，這一成功已使硬盤存儲器成為現(xiàn)代計算機(jī)存儲結(jié)構(gòu)中最重要的一員。
磁盤存儲器最重要的用戶屬性是每兆的價格、數(shù)據(jù)率和存取時間。面密度的提高已成為在硬盤存儲器價格歷史性改善之后的首要驅(qū)動力。實(shí)際上，磁盤驅(qū)動器的面密度在不斷提高，目前市售的磁盤驅(qū)動器的面密度超過每平方英寸1000億比特。雖然這種狀態(tài)允許我們按比例縮小每一比特位上的信息，但是不能總按比例縮放。另外，盡管這些困難與硬盤驅(qū)動器有關(guān)，但類似結(jié)論也可用于磁帶和其它磁技術(shù)上。
磁記錄頭通常由兩部分組成，其包括用于在磁盤上存儲磁性編碼信息的寫部分和用來從盤上重現(xiàn)磁性編碼信息的讀部分。讀部分通常包括底罩(bottom shield)、頂罩和位于底罩和頂罩之間通常由磁阻(MR)材料構(gòu)成的傳感器。盤表面的磁通引起MR傳感器的傳感層磁化向量旋轉(zhuǎn)，這種旋轉(zhuǎn)再導(dǎo)致MR傳感器電阻率改變。MR傳感器電阻率的改變可以通過對MR傳感器通以電流并測量MR傳感器的電壓來檢測。然后外部電路將電壓信息轉(zhuǎn)換成適當(dāng)?shù)母袷剑⑶疫M(jìn)行必要的操作，從而再現(xiàn)在盤上編碼的信息。
磁記錄頭的寫部分通常由頂極(top pole)和底極(bottom pole)組成，它們在寫磁頭的空氣軸承面處被間隙層彼此分開，并在遠(yuǎn)距空氣軸承面的區(qū)域通過后通道彼此相連。在頂極和底極之間是一層或多層由絕緣層封裝的導(dǎo)電線圈?？諝廨S承面(ABS)是緊鄰磁記錄介質(zhì)或盤的記錄頭的表面。
為了向磁性介質(zhì)寫入數(shù)據(jù)，要使電流流過導(dǎo)電線圈，由此感生穿過頂極和底極之間的寫間隙的磁場。通過使流過線圈的電流的極性反向，寫到磁性介質(zhì)上的數(shù)據(jù)的極性也被反向。因為頂極通常是頂極和底極的后極，所以頂極實(shí)際上被用于向磁性介質(zhì)寫入數(shù)據(jù)。因此，頂極限定了寫入數(shù)據(jù)的軌道寬度。更確切地說，軌道寬度是通過在空氣軸承面的頂極的寬度來限定的。寫部分和讀部分可以設(shè)置成合并式結(jié)構(gòu)，其中的共用極既可以作為讀部分的頂罩又可以作為寫部分的底極。
隨著存儲量需求的繼續(xù)增加，一系列新技術(shù)將在未來兩年內(nèi)逐漸取代目前的SCSI和ATA之類的存儲介質(zhì)。除了這一系列改進(jìn)之外，硬盤驅(qū)動器供貨商正開發(fā)更先進(jìn)的技術(shù)，以提高HDD磁性介質(zhì)的實(shí)際數(shù)據(jù)記錄容量。
很多HDD制造商開始探討稱之為垂直數(shù)據(jù)記錄的新的磁記錄技術(shù)。有人提出用在磁記錄介質(zhì)上的垂直記錄頭可以克服縱向記錄頭存儲密度的限制。
在現(xiàn)今的“縱向”HDD產(chǎn)品中，利用將數(shù)據(jù)位平行于介質(zhì)平面設(shè)置的方法將數(shù)據(jù)位記錄在磁介質(zhì)上。目前的縱向記錄技術(shù)可實(shí)現(xiàn)每平方英寸的存儲密度超過1000億比特，但是在今后若干年必然需要新的記錄方法，以保持HDD容量的增長率。
為了實(shí)現(xiàn)更高的存儲量，驅(qū)動器的制造者必須要提高磁介質(zhì)的面密度。目前的方法包括使數(shù)據(jù)位更小和更緊密地設(shè)置它們，但是一些因素將限制數(shù)據(jù)位的縮小程度。
由于數(shù)據(jù)位減小，將比特位保持在適當(dāng)位置的磁能也減小，并且隨著時間的流逝熱能將引起退磁，而導(dǎo)致數(shù)據(jù)丟失。這種現(xiàn)象稱之為超順磁效應(yīng)。為了防止這一點(diǎn)，HDD制造者可以提高磁盤的矯頑磁性(驅(qū)動器磁頭將數(shù)據(jù)寫到磁性介質(zhì)上所需的磁場)。然而，能夠被施加的磁場的總值要根據(jù)制造磁頭的磁性材料的類型和數(shù)據(jù)位的寫入方式來確定，而且供貨商正接近于這個區(qū)域的上限。
垂直記錄使數(shù)據(jù)位垂直于磁性介質(zhì)表面放置。數(shù)據(jù)位被形成為向上或向下的磁性取向，因此變換將表示為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)1和0。垂直記錄可為硬盤驅(qū)動器提供更大的存儲數(shù)據(jù)面密度，因為它能夠在記錄介質(zhì)中獲得更高的磁場。
垂直記錄頭通常包括一對磁性耦合極(coupled poles)，主極在空氣軸承面具有明顯小于相對極的表面區(qū)域。用來在主極感應(yīng)磁場的線圈與主極相鄰設(shè)置。使用垂直記錄頭的磁記錄介質(zhì)通常包括硬磁上層。軟磁下層一般與記錄層相鄰設(shè)置，與記錄頭相對。由于主極和相對極之間表面區(qū)域的差別和通過兩極之間軟底層的磁通量，在記錄軌道內(nèi)的磁通方向?qū)⒈蝗∠驗榇怪庇谟涗浗橘|(zhì)，并且平行于主極內(nèi)的磁通。
記錄密度與記錄軌道的寬度成反比。這些軌道的寬度也就是記錄頭主極的寬度。目前可用的主極普遍通過光刻技術(shù)制得。因此主極的寬度受到光刻技術(shù)的分辨率的限制。在帶有尾部屏蔽(trailing shield)的垂直頭的設(shè)計中，尾部屏蔽的喉口高度(throat height)必須與間隙和軌道寬度的尺寸類似。目前有人提出，對于帶有“尾部”屏蔽的垂直頭的設(shè)計要求“喉口高度”低于100nm、公差為30nm或更小。
為了獲得低于100nm、公差為30nm或更小的“喉口高度”，要求記錄頭內(nèi)大間隔層之間、即喉口高度限定層和GMR傳感器條紋高度(stripe height)限定層之間約30nm或更小的邊對邊的對準(zhǔn)度。這在制造記錄頭的晶圓級(wafer level)加工過程中，在校準(zhǔn)和特征尺寸上要求極其嚴(yán)格的公差。針對校準(zhǔn)公差的半導(dǎo)體加工說明(roadmap)建議可以利用前緣刀具(leading edgetools)獲得30nm的尺寸，但看起來目前仍沒有辦法能顯著小于30nm。印刷特征尺寸的偏差(當(dāng)前的半導(dǎo)體說明給出的量約為10到30nm)和任何由于研磨已完成部件以限定空氣軸承面導(dǎo)致的條紋高度上的誤差附加在此對準(zhǔn)誤差上。
對這種邊與邊對準(zhǔn)問題可能的解決方案包括磁頭的設(shè)計，其中，利用一個單獨(dú)的光掩模對條紋高度和喉口高度限定層同時構(gòu)圖。然而，這涉及通常稱之為并列磁頭(side by side head)的磁頭的主要再設(shè)計以及用于制造這種磁頭的方法。
由此可見，需要提供一種垂直磁頭裝置和方法，其能夠以比光刻法更高的精度減小喉口高度公差。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服上面所述的現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，并克服其它在閱讀和理解本說明書時出現(xiàn)的限制，本發(fā)明公開了一種用空氣軸承面鑲嵌工藝形成垂直磁記錄頭的方法和用該方法形成的垂直磁記錄頭。
本發(fā)明的解決上述問題的技術(shù)方案是，在極層上沉積一層偽尾部屏蔽層，其與所述極由非磁性間隙材料分開，并選擇性地從空氣軸承面蝕刻偽尾部屏蔽層，以達(dá)到等于所需的尾部屏蔽層的喉口高度的深度。然后，在所形成的空洞(void)中沉積磁性材料。
按照本發(fā)明一實(shí)施方式，利用空氣軸承面鑲嵌工藝形成垂直磁記錄頭的方法包括在主極上沉積不可蝕刻的非磁性間隙材料；在非磁性間隙材料上沉積可蝕刻的非磁性材料；研磨可蝕刻的非磁性材料、間隙材料和主極；選擇性地蝕刻可蝕刻的非磁性材料以產(chǎn)生具有預(yù)定深度的空洞；并用磁性材料填充該空洞。
在本發(fā)明另一實(shí)施方式中，提供一種垂直磁記錄頭。該垂直磁記錄頭包括主極；沉積在主極上的不可蝕刻的非磁性間隙材料；設(shè)置在該間隙材料上的可蝕刻的非磁性材料，該非磁性材料從一平面凹下預(yù)定深度；設(shè)置在主極和間隙材料上、與非磁性材料相鄰、在所述非磁性材料和所述平面之間的區(qū)域中的磁性材料。
在本發(fā)明的又一實(shí)施方式中，提供一種磁存儲系統(tǒng)。該磁存儲系統(tǒng)包括至少一個磁存儲介質(zhì)，用于在其上存儲數(shù)據(jù)；用于移動至少一個磁存儲介質(zhì)的馬達(dá)；和包括用于在所述至少一磁存儲介質(zhì)中的每一個上讀和寫數(shù)據(jù)的垂直磁頭的致動器臂組件，該致動器使垂直磁頭相對于運(yùn)動的至少一個磁存儲介質(zhì)定位，其中，垂直磁記錄頭還包括主極；沉積在主極上的不可蝕刻的非磁性間隙材料；設(shè)置在間隙材料上的可蝕刻的非磁性材料，所述非磁性材料從一平面凹下預(yù)定深度；設(shè)置在主極上、與非磁性材料相鄰、在所述非磁性材料和所述平面間的區(qū)域中的磁性材料。
在本發(fā)明的再一實(shí)施方式中，提供了另一種垂直磁記錄頭。該垂直磁記錄頭包括用于為寫裝置提供極的裝置、設(shè)置在該極上用于限定喉口高度的裝置，所述用于限定喉口高度的裝置從一平面凹下預(yù)定深度、以及設(shè)置在用于為寫裝置提供極的裝置上、并與用于限定喉口高度的裝置相鄰、用于提供磁性層的裝置，該用于提供磁性層的裝置被設(shè)置在用于限定喉口高度的裝置和所述平面之間的區(qū)域中。
使本發(fā)明脫穎而出的這些和其它不同的優(yōu)點(diǎn)和特征在其所附的權(quán)利要求中被明確指出并構(gòu)成其一部分。但是，為了更好地理解本發(fā)明、本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和通過使用獲得的目的，應(yīng)參考構(gòu)成本發(fā)明一部分的附圖及所附的對本發(fā)明實(shí)施方式的具體實(shí)例的說明和描述的說明性內(nèi)容。


現(xiàn)在參照附圖進(jìn)行描述，全部附圖中相同的附圖標(biāo)記代表相同的部分圖1表示本發(fā)明一實(shí)施方式的存儲系統(tǒng)；圖2表示本發(fā)明一實(shí)施方式的存儲系統(tǒng)的一具體實(shí)施例；圖3表示本發(fā)明一實(shí)施方式的存儲系統(tǒng)；圖4是用來支撐上面安裝了帶磁頭的滑塊的懸架系統(tǒng)的等距圖；圖5是示出了磁頭的基本部件的磁頭側(cè)剖面的正視圖；圖6是圖5所示磁頭的空氣軸承面視圖；圖7示出了連接到用于圖5所示磁頭的寫極片的線圈的連接導(dǎo)線；圖8示出了縱向記錄和垂直記錄之間的差別；圖9是尾部屏蔽垂直磁頭的剖面圖；圖10示出了本發(fā)明一實(shí)施方式的用空氣軸承面鑲嵌工藝制得的磁記錄頭；圖11示出了本發(fā)明一實(shí)施方式的在沉積磁性材料以填充通過蝕刻掉部分偽尾部屏蔽所留下的空洞之后的垂直記錄頭；和圖12是本發(fā)明一實(shí)施方式的以比光刻法更高的精度減小喉口高度公差的制造垂直磁頭的方法流程圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照構(gòu)成實(shí)施方式的一部分的附圖和通過附圖示出的可實(shí)施本發(fā)明的具體實(shí)例對實(shí)施方式進(jìn)行描述。應(yīng)該理解，也可以采用在不超出本發(fā)明范圍的前提下對本發(fā)明作出結(jié)構(gòu)上的改變的其它一些實(shí)施方式。
本發(fā)明提供了一種利用空氣軸承面鑲嵌工藝形成垂直磁記錄頭的方法和由此方法形成的垂直磁記錄頭。本發(fā)明通過在極層上沉積偽尾部屏蔽層，并選擇性地蝕刻偽尾部屏蔽層、以達(dá)到等于所需的尾部屏蔽喉口高度的深度而構(gòu)成。然后，在所形成的空洞中沉積磁性材料。
圖1示出了本發(fā)明的存儲系統(tǒng)100。在圖1中，換能器(transducer)140由致動器148控制。致動器148控制換能器140的位置。換能器140在由主軸132旋轉(zhuǎn)的磁性介質(zhì)134上寫入或讀出數(shù)據(jù)。換能器140安裝在由懸架144和致動器臂146支承的滑塊142上。懸架144和致動器臂146確定滑塊142的位置，因此磁頭140與磁盤134的表面處于換能關(guān)系。
圖2示出了本發(fā)明一具體實(shí)施方式
的存儲系統(tǒng)200。在圖2中示出了硬盤驅(qū)動器230。驅(qū)動器230包括用來支撐和旋轉(zhuǎn)磁盤234的主軸232。安裝在殼體255中的機(jī)架254上的馬達(dá)236旋轉(zhuǎn)主軸232，馬達(dá)由馬達(dá)控制器238控制。復(fù)合的讀寫磁頭安裝在滑塊242上，滑塊由懸架244和致動器臂246支撐。處理電路250與磁頭交換代表如下信息的信號提供給馬達(dá)用來旋轉(zhuǎn)磁盤234的驅(qū)動信號；和用來移動滑塊至不同軌道的控制信號。在大容量直接存取存儲設(shè)備(DASD)中可采用多個盤234、滑塊242和懸架244。
當(dāng)馬達(dá)236旋轉(zhuǎn)盤234時，滑塊242被支撐在盤234的表面和空氣軸承面(ABS)248之間的薄氣墊(空氣軸承，air bearing))上。然后，可用磁頭在盤234表面上的多個環(huán)形軌道上寫入信息，也可以從中讀取信息。
圖3示出了存儲系統(tǒng)300。在圖3中，換能器310由致動器320控制。致動器320控制換能器310的位置。換能器310在磁性介質(zhì)330上寫入和讀取數(shù)據(jù)。所以讀/寫信號通過數(shù)據(jù)通道340。信號處理器系統(tǒng)350控制致動器320并且處理數(shù)據(jù)通道340的信號。另外，介質(zhì)傳送器(media translator)360由信號處理器系統(tǒng)350控制，以使磁性介質(zhì)330相對于換能器310移動。當(dāng)然，本發(fā)明并不局限于存儲系統(tǒng)300的具體類型或者用于存儲系統(tǒng)300中的介質(zhì)330的具體類型。
圖4是用來支撐上面安裝了帶磁頭的滑塊442的懸架系統(tǒng)400的等距圖。在圖4中，第一和第二焊接點(diǎn)404和406將來自傳感器440的導(dǎo)線與懸架444上的導(dǎo)線412和424相連，第三和第四焊接點(diǎn)416和418將線圈與懸架444上的導(dǎo)線414和426相連。但是，連接的具體位置取決于磁頭的設(shè)計。
圖5是磁頭540的側(cè)剖面的正視圖，圖中示出了磁頭的基本部件。磁頭540包括寫磁頭部分570和讀磁頭部分572。讀磁頭部分572包括傳感器(sensor)574。圖6是圖5所示磁頭的ABS視圖。傳感器574被夾在第一和第二間隙層576和578之間，這些間隙層被夾在第一和第二屏蔽層580和582之間。在圖5所示的背負(fù)式磁頭(piggyback head)中，第二屏蔽層(S2)582和第一極片(P1)592是分開的層。第一和第二屏蔽層580和582保護(hù)MR傳感元件574免受相鄰磁場的影響。也可選擇將第二屏蔽層582作為寫元件的第一極(P1)592，并引出術(shù)語“合并式MR磁頭”。當(dāng)然，這并不意味著本發(fā)明局限于MR頭的具體類型。
響應(yīng)外部磁場傳感器574的阻抗發(fā)生變化。流經(jīng)傳感器的傳感電流Is使這些阻抗改變而表示為電壓的變化。然后，使這些電壓的變化通過圖3中的信號處理系統(tǒng)350被處理為讀出信號(readback signal)。也可選擇使傳感器兩端的電壓固定，傳感電流的改變由信號處理系統(tǒng)350處理。
磁頭的寫磁頭部分包括夾在第一和第二絕緣層586和588之間的線圈層584?？刹捎玫谌^緣層590使磁頭平坦，以消除在第二絕緣層中由線圈層584產(chǎn)生的波紋。該技術(shù)中第一、第二和第三絕緣層指的是“絕緣堆疊(insulation stack)”。線圈層584和第一、第二及第三絕緣層586、588和590被夾在第一和第二極片層592和594之間。第一和第二極片層592和594磁性耦合在后間隙(back gap)596處，并且具有被ABS 548上的寫間隙層502隔開的第一和第二極尖598和501。第一極片層592通過絕緣層503與第二屏蔽層582隔開。
圖7示出了與用于圖5所示磁頭的寫極片594的線圈584相連的連接導(dǎo)線520、522。如圖4至7所示，第一和第二焊接點(diǎn)404和406將來自傳感器574的導(dǎo)線與懸架444上的導(dǎo)線412和414相連，第三和第四焊接點(diǎn)416和418將來自線圈584(見圖7)的導(dǎo)線520和522與懸架上的導(dǎo)線424和426相連。
圖8描述了縱向記錄和垂直記錄之間的差別800。在縱向記錄中，采用數(shù)據(jù)位平行于介質(zhì)平面的記錄方法在磁性介質(zhì)812上記錄數(shù)據(jù)位810。為了獲得更高的存儲容量，垂直記錄垂直于磁性介質(zhì)表面822放置數(shù)據(jù)位820。垂直數(shù)據(jù)位820形成向上或向下的磁性取向，因此轉(zhuǎn)換可以被檢測為數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)1和0。由于磁頭在記錄介質(zhì)中能達(dá)到更高的磁場，所以垂直記錄使硬盤驅(qū)動器具有更大的存儲數(shù)據(jù)的面密度。
縱向記錄頭830包括第一極832和第二極834。線圈836纏繞在第二極834上。通過線圈836的電流在寫間隙感生磁場840。垂直記錄頭850通常包括一對磁性耦合極852和854。與磁極854相鄰設(shè)置的線圈856用來在磁極854上感生磁場860。使用垂直記錄頭的磁記錄介質(zhì)870通常包括硬磁的上層872。軟磁底層874通常與記錄層872相鄰設(shè)置，而與記錄頭850相對。由于主極854和相對極852之間表面積的差異和經(jīng)過兩極852和854之間的軟磁底層874的磁通，記錄軌道內(nèi)的磁通方向垂直于記錄介質(zhì)表面822，并且平行于主極854內(nèi)的磁通860。
圖9示出了尾部屏蔽的垂直磁頭的剖面圖900。在圖9中，第一屏蔽層910和第二屏蔽層912設(shè)置在GMR磁條914的周圍。第一極920、第二極922、第三極924、后間隙(back gap)926和尾部屏蔽層928形成垂直頭的寫部分。尾部屏蔽層928通過非磁性間隙材料944與第二極922隔開。線圈930形成在第一極920與第二和第三極922和924之間，并在絕緣層946之上。通過線圈930的電流在寫間隙932中感生磁場。尾部屏蔽層928的后緣940必須與GMR磁條914的后緣942對齊，以在所需的尾部屏蔽喉口高度950的小的百分比之內(nèi)。喉口高度950是磁極部分922面對尾部屏蔽928的長度(高度)。尾部屏蔽層928的后緣940通常由光致層(photo layer)限定，其不提供必要的對準(zhǔn)精度。
圖10示出了本發(fā)明一實(shí)施方式的用空氣軸承面鑲嵌工藝制得的磁記錄頭1000。在圖10中，第一屏蔽層1010和第二屏蔽層1012設(shè)置在GMR磁條1014的周圍。第一極1020、第二極1022、第三極1024、后間隙1026和偽尾部屏蔽層1028形成垂直頭的寫部分。偽尾部屏蔽層1028通過非磁性間隙材料1044與第二極1022隔開。線圈1030形成于第一極1020與第二和第三極1022和1024之間，并在絕緣層1046之上。通過線圈1030的電流在寫間隙1032中感生磁場。但是，利用自對準(zhǔn)的蝕刻工藝和“鑲嵌”填充工藝在“幾乎”完成的滑塊層面(slider level)上確定喉口高度，而不是在晶片層面(wafer level)上確定寫喉口高度。
在制造磁記錄頭的過程中，將如Si、SiO2、Ta、W等可蝕刻的非磁性“偽尾部屏蔽”材料1028沉積在第二極1022上代替所需的最終磁性尾部屏蔽材料。偽尾部屏蔽層1028在垂直于最后的ABS 1062的方向上被制造成比最終所需的磁尾部屏蔽層(圖10中未示出)大，但是在其余的兩個正交方向上的尺寸應(yīng)該是所需的最終磁尾部屏蔽層的尺寸?？晒┻x擇的是，其余的兩個正交方向的最終磁尾部屏蔽層的尺寸可以被改變?yōu)橛嫾皰伖饨K止層，這將在下文中介紹。
在晶片處理完成之后，ABS位置1062或者非常接近最終的ABS 1062的平面利用電研磨終止標(biāo)記(ELG)或者利用讀傳感器作為研磨終止標(biāo)記(lapping guide)通過列層面(row level)或單獨(dú)的滑塊層面研磨限定。然后，例如通過RIE選擇性地對在晶片處理過程中沉積的“偽尾部屏蔽”層1028進(jìn)行蝕刻至等于所需的尾部屏蔽的喉口高度的深度、或者等于喉口高度與粘附/拋光終止層的厚度之和的深度。
通過選擇合適的偽尾部屏蔽的材料1028，可不必在蝕刻之前用光致抗蝕劑構(gòu)圖來保護(hù)ABS 1062的區(qū)域，因為可在具化學(xué)選擇性的情況下進(jìn)行蝕刻工藝。也可選擇用抗蝕劑小島覆蓋GMR傳感器1014，因為RIE蝕刻只對偽尾部屏蔽1028是選擇性的，且被蝕刻的區(qū)域尺寸由一平面內(nèi)、即圖10看到的平面內(nèi)的晶片尺寸和晶片層面?zhèn)挝膊科帘螌?028的厚度控制。
圖10中還示出了處于晶片層面的偽尾部屏蔽1060的形狀。偽尾部屏蔽層1028并不是必須延伸而遠(yuǎn)超過所需的ABS的位置1062。因此，偽尾部屏蔽層1028在ABS研磨階段的大部分時間內(nèi)處于凹處，以在研磨過程中減少對ABS 1062上的新材料的任何擔(dān)心，即，污染(smearing)、不同研磨率等。
圖11示出了按照本發(fā)明一實(shí)施方式的、在沉積磁性材料以填充由蝕刻掉部分偽尾部屏蔽所留下的空洞之后的垂直記錄頭1100。在圖11中，第一屏蔽層1110和第二屏蔽層1112設(shè)置在GMR磁條1114的周圍。第一極1120、第二極1122、第三極1124、后間隙1126和偽尾部屏蔽層1128形成垂直頭的寫部分。偽尾部屏蔽層1128通過非磁性間隙材料1144與第二極1122隔開。線圈1130形成于第一極1120與第二和第三極1122和1124之間，并在絕緣層1146之上。通過線圈1130的電流在寫間隙1132中感生磁場。在圖11中還示出了處于晶片層面的偽尾部屏蔽形狀1160。
完成晶片處理后，研磨滑塊，以形成ABS位置1162或非常接近最終的ABS 1162的平面，并且對偽尾部屏蔽層1128選擇性地進(jìn)行蝕刻，使深度等于所需的尾部屏蔽喉口高度1180。進(jìn)行蝕刻之后，在滑塊的表面可真空沉積如W或C之類的任選的薄拋光終止層，在ABS上真空沉積如Ni、Fe、Co或它們合金之類的合適的磁性材料1190，以填充因去除部分偽尾部屏蔽層1128所留下的空洞。這可以通過真空沉積工藝實(shí)現(xiàn)，該工藝可將磁性材料覆蓋整個空氣軸承面。
在鑲嵌之類的工藝中，隨后的研磨或CMP工藝可用來去除多余的真空沉積材料，并保留磁性尾部屏蔽層1190暴露在ABS面1162處，以提供最終的滑塊，其中，非磁性的“偽尾部屏蔽”1128用延伸至深度等于所需的喉口高度1180并相對于最終的ABS 1162的深度的磁性材料1190取代。如果最終的研磨或者CMP拋光需要(薄的)拋光終止層(如W或C)，可以在沉積磁性尾部屏蔽材料1190之前對其進(jìn)行沉積，隨后通過RIE去除。在這種情況下，可以改變?nèi)缟纤龅牡扔谧罱K的尾部屏蔽尺寸的“偽尾部屏蔽”層1128的尺寸，以計及此拋光終止層。此外，最終的CMP研磨可以是單個滑塊研磨處理的精拋光階段。這可以是單個滑塊處理中研磨的最后階段。在這種情況下，拋光終止層是不必要的。如果使用了拋光終止層，那么要通過RIE去除此層。
圖12是按照本發(fā)明的一實(shí)施方式、以比光刻法更高的精度減小喉口高度公差的制造垂直磁頭的方法的流程圖1200。在步驟1210中，在主極上沉積可以蝕刻的非磁性“偽尾部屏蔽”材料。在步驟1220中，完成晶片。晶片處理完成后，在步驟1230中，研磨滑塊，以形成ABS位置或非?？拷罱K的ABS的平面。在步驟1240中，選擇性地蝕刻偽尾部屏蔽層，使深度等于所需的尾部屏蔽的喉口高度。隨后在步驟1250中，用磁性材料再次填充產(chǎn)生的空洞。在步驟1260中，執(zhí)行最終的研磨步驟以形成ABS。
上面對本發(fā)明的示例性實(shí)施方式的說明的目的在于闡釋和說明，而并非窮舉或?qū)⑵湎拗朴谒_的具體形式。根據(jù)上述教導(dǎo)可以作出很多改型和變化。這意味著本發(fā)明的范圍不限于這些細(xì)節(jié)描述，而取決于所附的權(quán)利要求書。
權(quán)利要求
1.一種形成垂直磁記錄頭的方法，包括在主極上沉積不可蝕刻的非磁性間隙材料；在該非磁性間隙材料上沉積可蝕刻的非磁性材料；研磨所述可蝕刻的非磁性材料、間隙材料和主極；選擇性地蝕刻所述可蝕刻的非磁性材料以產(chǎn)生具有預(yù)定深度的空洞；及用磁性材料填充所述空洞。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括形成讀磁頭，所述形成讀磁頭還包括形成第一屏蔽層、在該第一屏蔽層上形成讀條、及在所述讀條上形成第二屏蔽層。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括形成第一、第二和第三極，所述第二和第三極形成所述主極。
4.如權(quán)利要求3所述的方法，其中，所述形成第二和第三極還包括在所述第二極的至少一部分上形成所述第三極。
5.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述沉積可蝕刻的非磁性材料的步驟還包括沉積一種從Si、SiO2、Ta和W組成的組中選取的材料。
6.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述研磨步驟是在晶片處理完成之后進(jìn)行的。
7.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述研磨步驟利用電研磨終止標(biāo)記(ELG)控制。
8.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述研磨步驟利用所述讀傳感器控制。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)行所述選擇性蝕刻，以產(chǎn)生深度等于所需的尾部屏蔽喉口高度的空洞。
10.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，進(jìn)行所述選擇性蝕刻，以產(chǎn)生深度等于喉口高度與粘附/拋光終止層的厚度之和的空洞。
11.如權(quán)利要求2所述的方法，其中，還包括用抗蝕劑小島覆蓋所述讀條，以防止其被蝕刻。
12.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括在蝕刻任選的、薄拋光終止層之后進(jìn)行沉積。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中，所述拋光終止層包括從C和W組成的組中選取的材料。
14.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，所述用磁性材料填充所述空洞的步驟還包括使用從Ni、Fe、Co和它們的合金組成的組中選取的材料。
15.如權(quán)利要求1所述的方法，其中，還包括在保留所述磁性層暴露在ABS面處的同時去除多余的真空沉積材料。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述去除多余的真空沉積材料還包括研磨至預(yù)期的ABS。
17.如權(quán)利要求15所述的方法，其中，所述去除多余的真空沉積材料還包括化學(xué)機(jī)械拋光ABS，以去除多余的真空沉積材料。
18.一種垂直磁記錄頭，包括主極；沉積在該主極上的不可蝕刻的非磁性間隙材料；設(shè)置在所述間隙材料上的可蝕刻的非磁性材料，該非磁性材料從一平面凹下預(yù)定深度；及設(shè)置在所述主極和所述間隙材料之上、與所述非磁性材料相鄰、在所述非磁性材料和所述平面之間的區(qū)域內(nèi)的磁性材料。
19.如權(quán)利要求18所述垂直磁記錄頭，其中，還包括第一屏蔽層、在該第一屏蔽層上設(shè)置的讀條、及在所述讀條上設(shè)置的第二屏蔽層。
20.權(quán)利要求18所述的垂直磁記錄頭，其中，還包括形成第一、第二和第三極，所述第二和第三極形成所述主極。
21.如權(quán)利要求20所述的垂直磁記錄頭，其中，所述形成第二和第三極還包括在所述第二極的至少一部分上形成所述第三極。
22.如權(quán)利要求18所述垂直磁記錄頭，其中，所述非磁性材料還包括從Si、SiO2、Ta和W組成的組中選取的材料。
23.如權(quán)利要求18所述的垂直磁記錄頭，其中，所述磁性材料具有起始于一預(yù)定平面、等于所需喉口高度的長度。
24.如權(quán)利要求18所述的垂直磁記錄頭，其中，所述磁性材料具有的深度等于所述預(yù)定深度，該預(yù)定深度等于喉口高度與粘附/拋光終止層的厚度之和。
25.如權(quán)利要求18所述的垂直磁記錄頭，其中，所述磁性材料還包括從Ni、Fe、Co和它們的合金組成的組中選取的材料。
26.一種磁存儲系統(tǒng)，包括至少一個磁存儲介質(zhì)，用于在其上存儲數(shù)據(jù)；用于移動所述至少一個磁存儲介質(zhì)的馬達(dá)；及包括用于在所述至少一個磁存儲介質(zhì)中的每一個上讀和寫數(shù)據(jù)的垂直頭的致動器臂組件，所述致動器使所述垂直磁頭相對于運(yùn)動的至少一個磁存儲介質(zhì)定位；其中，所述垂直磁記錄頭還包括主極；沉積在該主極上的不可蝕刻的非磁性間隙材料；設(shè)置在所述間隙材料上的可蝕刻的非磁性材料，所述非磁性材料從一平面凹下預(yù)定深度；設(shè)置在所述主極上、與所述非磁性材料相鄰、在所述非磁性材料和所述平面間的區(qū)域內(nèi)的磁性材料。
27.如權(quán)利要求26所述的磁存儲系統(tǒng)，其中，還包括第一屏蔽層、設(shè)置在所述第一屏蔽層上的讀條、及設(shè)置在所述讀條上的第二屏蔽層。
28.如權(quán)利要求26所述的磁存儲系統(tǒng)，其中，還包括形成第一、第二和第三極，所述第二和第三極形成所述主極。
29.如權(quán)利要求28所述的磁存儲系統(tǒng)，其中，形成所述第二和第三極還包括在所述第二極的至少一部分上形成所述第三極。
30.如權(quán)利要求26所述的磁存儲系統(tǒng)，其中，所述非磁性材料還包括從Si、SiO2、Ta和W組成的組中選取的材料。
31.如權(quán)利要求26所述的磁存儲系統(tǒng)，其中，所述磁性材料具有起始于一預(yù)定平面的長度，該長度等于所需的喉口高度。
32.如權(quán)利要求26所述的磁存儲系統(tǒng)，其中，所述磁性材料具有等于所述預(yù)定深度的深度，該預(yù)定深度等于喉口高度與粘附/拋光終止層的厚度之和。
33.如權(quán)利要求26所述的磁存儲系統(tǒng)，其中，所述磁性材料還包括從Ni、Fe、Co和它們的合金組成的組中選取的材料。
34.一種垂直磁記錄頭，包括用來為寫裝置提供極的裝置；設(shè)置在所述極上用于限定喉口高度的裝置，該用于限定喉口高度的裝置從一平面凹下預(yù)定深度；及設(shè)置在所述用于為寫裝置提供極的裝置上、并與用于限定喉口高度的所述裝置相鄰、用于提供磁性層的裝置，該用于提供磁性層的裝置被設(shè)置在用于限定所述喉口高度的裝置和所述平面之間的區(qū)域內(nèi)。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種利用空氣軸承面鑲嵌工藝形成垂直磁記錄頭的方法和用該方法形成的垂直磁記錄頭。該垂直頭是通過在極層上沉積偽尾部屏蔽層、并選擇性地蝕刻所述偽尾部屏蔽層以達(dá)到等于所需的尾部屏蔽層的喉口高度的深度而形成的。然后，在所產(chǎn)生的空洞中沉積磁性材料。
文檔編號G11B5/127GK1655238SQ200410094778
公開日2005年8月17日 申請日期2004年11月18日 優(yōu)先權(quán)日2004年2月13日
發(fā)明者斯科特·A·麥克唐納, 伊恩·R·麥克法迪恩, 尼爾·L·羅伯森 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司