專利名稱：采用自對準切口拖尾屏蔽件工藝的垂直頭的制作方法
技術領域：
本發明總地涉及垂直磁記錄頭領域，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泄漏的方法，由此改善覆寫(overwrite)和相鄰道干擾問題。
背景技術：
隨著磁硬驅動器(或盤驅動器)的記錄密度增大，由于公知為超順磁的熱弛豫，利用縱向記錄系統遇到了物理限制。即，不能簡單地利用縱向記錄系統達到滿足當代存儲需要的密度要求。為了提供對此問題的進一步了解，預期隨著超過約150千兆字節每平方英寸的存儲容量成為要求，縱向記錄系統將不再流行。這些和其它因素已經導致垂直記錄頭或寫頭的開發和預期投放市場。垂直記錄有望推動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而有可能支持比縱向記錄高得多的線密度，當線密度增大時記錄位減小。
用于垂直寫入的磁記錄頭通常包括兩部分，用于在磁介質或盤上寫或編程磁編碼信息的寫器(writer)和用于從所述介質讀取或取回所存儲的信息的讀器(reader)部分。
用于垂直記錄的磁記錄頭的寫器通常包括主極和返回極，通過非磁間隙層在寫器的氣墊面(ABS)處彼此磁分隔開，且在背間隙閉合物(closure)(軛(yoke))處彼此磁連接。此結構稱為單極(single-pole)寫頭，因為雖然提到主極和返回極，但是返回極物理上不是一個極，更確切地，它用來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或更多層導電線圈。ABS是磁頭的與記錄介質直接相鄰的表面。
為了寫數據到磁介質，使電流流過導電線圈，由此通過寫頭軛感應磁場，該磁場在介質處跨寫頭間隙彌散。通過反轉通過線圈的電流的極性，寫入到磁介質的數據的極性也反轉。
主極和返回極通常由軟磁材料制成。在寫電流施加到線圈時的記錄期間，其兩者在介質中產生磁場。
在垂直記錄頭中，信息的寫和擦除通過單極寫頭進行。主極由高磁矩材料構成，最常見示例為鈷鐵(CoFe)合金或疊層。
如前所述，隨著垂直記錄頭的出現，密度已經大大提高，這已經導致了將數據準確記錄到所需道上的更大需求。即，相鄰道的寫入是非常不期望的，因為它導致相鄰道上數據的破壞。另外，磁場泄漏導致的覆寫減少是當前與垂直頭相關的一個問題，其是非常不期望的。就此而論，磁場泄漏破壞了特定區域中磁場的集中，這導致較少的覆寫和降低的性能。因此，期望改善特定區域中磁場的集中，由此改善覆寫。
垂直寫頭通常具有拖尾屏蔽件、側屏蔽件、頂極和底返回極。主極通常以導致其尖(tip)或延伸部窄于其余部分的方式成形從而形成頂極。側屏蔽件用來屏蔽頂極從而在給定道上一位置處寫磁轉變(數據)期間減少對相鄰道的負面影響。解決與覆寫和相鄰道干擾相關的問題的一種方法是通過在拖尾屏蔽件上開切口，然而，由于小臨界尺寸和對準問題，難以形成帶切口的拖尾屏蔽件(trailing shield)。即，在垂直寫頭中，控制臨界間隙厚度，即頂極和拖尾屏蔽件之間的厚度，是成問題的，此外，拖尾屏蔽件與主極的對準是個問題。再一問題是例如下面進一步詳細描述的化學機械平坦化(CMP)工藝導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間隙層分隔開，且需要對控制間隙層的沉積進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入。控制極寬度從而更好地與待寫入的道排列齊也需要改善，如控制頂極的斜面形設計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致誘導到盤上的磁場是彎曲的而不是直的。此效應通過使數據到盤上的準確記錄惡化以及不需要的高功耗負面地影響了系統性能。
因此，根據前述內容，需要具有主極和帶切口的拖尾屏蔽件的垂直記錄頭，其被制造從而構圖所述帶切口的拖尾屏蔽件且從而消除頂極角圓化，同時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準。
發明內容
簡要地，本發明一實施例包括垂直寫頭及其制造方法，該垂直寫頭用于寫數據到道上，該垂直寫頭具有主極，具有帶切口的拖尾屏蔽件，所述帶切口的拖尾屏蔽件自對準在該主極上以用于改善的覆寫和相鄰道干擾。
圖1示出根據本發明一實施例的盤驅動器100的頂透視圖；圖2示出實施本發明的寫頭112的一部分ABS視圖，寫頭112具有拖尾屏蔽件200、側屏蔽件206、頂極202和底返回極204；圖3-11示出根據本發明實施例和方法制造主極202和拖尾屏蔽件200的相關步驟。
具體實施例方式
現在參照圖1，根據本發明一實施例示出盤驅動器100的頂透視圖。盤100示出為包括音圈馬達(VCM)102、致動器臂104、懸臂106、撓曲件108、滑塊110、寫(垂直)頭112、頭安裝區114、以及盤或介質116。懸臂106在頭安裝區114連接到致動器臂104。致動器臂104耦接到VCM 102。盤(或盤片)116包括多個道118且繞軸120旋轉。道118為環形，每個在盤116的表面環形地延伸，其上利用垂直頭112存儲(或編程)有磁編碼數據或信息，這將在后面相關于附圖更詳細地論述。本發明的實施例減小了不期望的相鄰道寫入，如即將顯然的那樣。
在盤驅動器100的運行期間，盤116的旋轉產生空氣移動，其遭遇滑塊110。此空氣移動用來保持滑塊110在盤116的表面上方漂浮小的距離，允許滑塊110飛行在盤116的表面之上。VCM 102選擇性操作從而繞軸122移動致動器臂104，由此移動懸臂106且通過滑塊110將包括主極(未示出)的換能器(未示出)定位在盤116的道118之上。適當地定位換能器對于從同心道118讀數據和向其寫數據是非常重要的。
圖2示出寫頭112的一部分的ABS視圖，寫頭112具有拖尾屏蔽件200、側屏蔽件206、主極202和底返回極204，其實施了本發明。如前面說明的，主極通常以導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。側屏蔽件206用來屏蔽頂極從而在給定道上一位置處寫磁轉變(數據)期間減少對相鄰道的負面影響。如將進一步詳細描述的那樣，主極202的制造和結構消除了CMP導致的頂極損壞和角圓化且有助于自對準帶開口的拖尾屏蔽件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示出根據本發明實施例和方法制造圖2的頂極202和拖尾屏蔽件200的相關步驟。圖3示出本領域技術人員公知的主極材料210。然后，進行主極濺鍍或電鍍沉積工藝，接著光刻構圖，如圖4所示，從而產生具有構圖在主極材料210上的光刻層214的結構212。在本發明一實施例中，層214由類金剛石碳(DLC)制成，在后面的化學機械平坦化(CMP)工藝期間作為停止層。
接著，進行離子研磨工藝從而產生圖5的結構218，圖5示出圖4的極210，形狀上成斜面，產生有斜面的主極220，其上示出圖4的層214，層214高度上減小從而產生圖5的層222。極220的極寬度和成斜面由離子研磨工藝產生。接著，如圖6所示，氧化鋁層224沉積在結構218周圍和其上。由于結構218的存在，拱頂形氧化鋁結構226呈現作為氧化鋁層沉積的一部分，該處氧化鋁層在結構218之上隆起。氧化鋁與Al2O3相同。圖6的層224，即結構218的再填充，作為結構218的支持。
接著，在圖7中，進行CMP工藝230從而去除結構226且平坦化氧化鋁層224。CMP工藝230主要用來在沉積拖尾屏蔽件200之前平坦化結構的表面。
接著，如圖8所示，進行反應離子研磨工藝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。反應離子研磨工藝232與圖7的CMP工藝結合被稱為反應離子研磨輔助CMP且CMP工藝后面的工藝232有助于消除頂(或主)極角圓化，因為前述原因這是非常期望的。
接著，在圖9中，實施反應離子蝕刻工藝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。在反應離子蝕刻工藝236之后，主極或頂極(極材料224)在238基本開放。如這里所描述的，本發明的方法允許槽的產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明教導的工藝而與所述主極的頂部自對準。該自對準特征提供顯著的優點，因為主極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準成為不易通過現有光刻工藝克服的大的技術挑戰。間隙層240沉積到槽238中以及在層234頂上。在本發明一實施例中，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的侵蝕對于將數據正確寫到道上是重要的。槽238消除了角圓化從而防止用來將數據編程到到上的磁通的與所期望的銳利轉變相反的彎曲轉變。即，所期望的轉變應垂直于同心道，在存在角圓化時這些轉變不是銳利即垂直的，而是彎曲的。在本發明一實施例中，槽的深度在50-200納米(nm)的范圍內，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準主極和拖尾屏蔽件。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上從而形成結構242，如圖11所示。在供選實施例中，主極的頂部和拖尾屏蔽件之間的間隙可包括至少兩個不同層，籽層沉積在間隙層上，間隙層是非導磁的且籽層是導電的。在本發明一實施例中，帶切口的拖尾屏蔽件240由NiFe制成。結構242顯示了通過間隙層與帶切口的拖尾屏蔽件分隔開的主(或頂)極。結構242的帶切口的拖尾屏蔽件240改善了與現有技術垂直寫頭相關的覆寫和相鄰道干擾問題。應注意，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。
盡管根據特定實施例描述了本發明，但是預期其替換和修改對本領域技術人員無疑將變得明顯。因此期望所附權利要求理解為覆蓋落入本發明實質思想和范圍內的所有這樣的替換和修改。
權利要求
1.一種用于寫數據到道上的垂直寫頭，每個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準的切口。
2.如權利要求1所述的垂直寫頭，包括形成在所述主極周圍和所述間隙層之下的氧化鋁層。
3.如權利要求1所述的垂直寫頭，其中所述間隙層由銠制成。
4.如權利要求1所述的垂直寫頭，其中所述間隙層具有10-100納米范圍內的厚度。
5.如權利要求1所述的垂直寫頭，其中所述切口拖尾屏蔽件由NiFe制成。
6.一種制造垂直寫頭的方法，包括光刻構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圍及其上沉積氧化鋁層；平坦化所述被沉積的氧化鋁層；反應離子研磨所述平坦化的氧化鋁層至所需厚度；反應離子蝕刻從而去除所述光刻構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準的帶切口的拖尾屏蔽件。
7.如權利要求6所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述平坦化步驟是化學機械平坦化(CMP)工藝。
8.如權利要求6所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述帶切口的拖尾屏蔽件具有通過所述槽的厚度定義的切口厚度，且其中所述反應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.如權利要求6所述的制造垂直寫頭的方法，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致隆起的氧化鋁結構，其在所述平坦化步驟期間被去除。
10.如權利要求6所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述槽的深度在50-200納米的范圍內。
11.如權利要求6所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述間隙層由銠制成。
12.如權利要求11所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述間隙層的厚度在10-100納米的范圍內。
13.如權利要求6所述的制造垂直寫頭的方法，帶切口的拖尾屏蔽件由NiFe制成。
14.一種制造具有垂直寫頭的盤驅動器的方法，包括在主極材料上光刻構圖；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圍及其上沉積氧化鋁層；平坦化所述被沉積的氧化鋁層；反應離子研磨所述平坦化的氧化鋁層至所需厚度；反應離子蝕刻從而去除所述光刻構圖且形成槽；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準的帶切口的拖尾屏蔽件。
15.如權利要求14所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述平坦化步驟是化學機械平坦化(CMP)工藝。
16.如權利要求14所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述帶切口的拖尾屏蔽件具有通過所述槽的厚度定義的切口厚度，且其中所述反應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.如權利要求14所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述氧化鋁層的沉積導致所述圖案化的主極材料上的隆起氧化鋁結構，其在所述平坦化步驟期間被去除。
18.如權利要求14所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述槽的深度在50-200納米的范圍內。
19.如權利要求14所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述間隙層由銠制成。
20.如權利要求19所述的制造垂直寫頭的方法，其中所述間隙層的厚度在10-100納米的范圍內。
21.如權利要求14所述的制造垂直寫頭的方法，帶切口的拖尾屏蔽件由NiFe制成。
22.一種盤驅動器，包括用于寫數據到道上的垂直寫頭，每個具有定義道寬的寬度，該垂直寫頭包括主極；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準用于改善的道寬控制。
23.如權利要求22所述的垂直寫頭，包括形成在所述頂極周圍以及所述間隙層下的氧化鋁層。
24.如權利要求22所述的垂直寫頭，其中所述間隙層由銠制成。
25.如權利要求22所述的垂直寫頭，其中所述間隙層具有10-100納米范圍內的厚度。
26.如權利要求22所述的垂直寫頭，其中所述帶切口的拖尾屏蔽件由NiFe制成。
27.如權利要求22所述的垂直寫頭，其中所述拖尾屏蔽件在形狀上是有切口的。
全文摘要
本發明涉及一種垂直寫頭及其制造方法，該垂直寫頭用于寫數據到道上，所述垂直寫頭具有主極，帶切口的拖尾屏蔽件自對準在所述主極之上以用于改善覆寫和相鄰道干擾。
文檔編號G11B5/187GK1912997SQ20061010873
公開日2007年2月14日 申請日期2006年8月10日 優先權日2005年8月10日
發明者漢-欽·格思里, 徐一民, 江明 申請人:日立環球儲存科技荷蘭有限公司