磁性材料之間的間隙的制作方法

磁性材料之間的間隙的制作方法
【專利摘要】本申請公開了磁性材料之間的間隙。根據一個實施例，一種方法可通過如下實施：在磁性材料的主磁極層上沉積材料的非磁性間隙層；在材料的非磁性間隙層上沉積材料的犧牲層；蝕刻所述材料的犧牲層的部分，并不完全去除所述材料的犧牲層；并將其他的犧牲材料沉積到所蝕刻的犧牲層。
【專利說明】磁性材料之間的間隙
[0001]發明背景
[0002]處理步驟通常用來形成磁性元件，諸如在盤驅動器工業中使用的磁性記錄頭。磁元件的性能可受到取向和相對于其他磁性元件的分離的影響。因為磁性元件接近彼此，該情況特別可是真實的。
[0003]發明概述
[0004]提供本概述以采用簡化形式介紹理論的選擇，該理論在詳細說明中進一步描述。本概述并不旨在標識所要求保護主題的關鍵特征或必要特征，也不旨在用于限制所要求保護主題的范圍。根據各種實施方式的以下更具體的書面詳細描述，其他特征、細節、使用和所要求保護主題的優點可將變得明顯，所述各種實施方式在附圖中進一步示出并在所附權利要求中限定。
[0005]根據一個實施例，一種在兩磁性材料之間形成實質上均勻間隙的方法可以包括:在磁性材料的主磁極層上沉積材料的非磁性間隙層；蝕刻所述材料的犧牲層的一部分，并同時不完全去除材料的犧牲層；將其他的犧牲材料沉積到所蝕刻的犧牲層。
[0006]根據另一實施例，一種裝置可以包括:磁性材料的主磁極層；主磁極層上面的材料的非磁性間隙層；材料的非磁性間隙層之上蝕刻的材料的第一犧牲層；以及在材料的第一犧牲層上蝕刻材料的第二犧牲層。
[0007]這些和各種其它特征將從下面詳細描述中變得顯而易見。
[0008]附圖簡述
[0009]可通過參考附圖進一步地理解本技術的性質和優點，附圖將在說明書的剩余部分中描述。
[0010]圖1示出根據一個實施例的實質均勻寫入間隙的橫截面的盤驅動系統的示例示意圖；
[0011]圖2A示出根據一個實施例，用于形成主磁極的磁性材料的初始層；
[0012]圖2B示出根據一個實施例，在磁性材料的初始層上形成的傾斜邊緣；
[0013]圖2C示出根據一個實施例，用于材料的兩個磁性層之間間隙的材料的初始層；
[0014]圖2D示出根據一個實施例，用于材料的兩個磁性層之間間隙的材料的第二層；
[0015]圖2E示出根據一個實施例，置于初始間隙材料之上的材料的犧牲層；
[0016]圖2F示出根據一個實施例，在已發生處理后的犧牲層，所述處理建立對于犧牲層產生不平的表面；
[0017]圖2G示出根據一個實施例，進一步沉積犧牲層材料以對犧牲層形成均勻的頂表面；
[0018]圖2H示出根據一個實施例，置于所述犧牲層上的第二磁性體層；
[0019]圖3示出根據一個實施例，形成實質均勻的間隙層的方法的流程圖；
[0020]圖4示出根據一個實施例，形成間隙層的另一實施例的流程圖；
[0021]圖5示出根據一個實施例，利用非磁性晶種層的方法的流程圖；
[0022]圖6示出根據一個實施例，利用非磁性晶種層的另一實施例的流程圖；
[0023]圖7示出根據一個實施例的寫入磁頭的寫入間隙的橫截面，所述寫入磁頭在寫入間隙中具有至少兩層非磁性材料；
[0024]發明詳述
[0025]本文在用于盤驅動器系統的環境中公開當前技術的實施例。然而，應當理解:本技術不限于盤驅動器系統并也可容易地應用到其它的技術系統。
[0026]隨著磁性記錄介質的面密度增加，越來越多的信息位被存儲在磁性介質上。因此，需要在壁之前所用的更小存儲位置存儲每個信息位。結果，盤驅動器的寫入磁頭需要能記錄磁性介質上的位，而不破壞存儲在相鄰位位置的信息。
[0027]如果在寫入磁極的磁性材料和前屏蔽的磁性材料之間缺少均勻間隙，寫入磁頭可是低效的。這種非均勻性使得在寫操作過程中更多的磁通量從寫磁極泄漏到前屏蔽-而不是通過有針對性的位位置被定向。結果，當該泄漏發生時，寫入磁極在它的寫操作中是效率較低的。發散而非收斂的更均勻的間隙或平滑間隙(從朝著空氣軸承表面的角度觀察時)將導致更少的泄漏發生。
[0028]根據一個實施例，公開一種新的處理，允許形成兩個磁性材料之間實質上均勻的寫入間隙，并產生用于記錄頭的寫入結構。緊隨沉積材料的任何寫入間隙層之后，也可以在非磁性寫入間隙上形成具有合適晶種(磁性或非磁性)的磁性覆層。寫入間隙以及磁性覆層可以一起進行定制以形成唯一結構。按照一個實施例，該處理可用于形成實質均勻的寫入間隙，以減小間隙的厚度標準差，并改進具有窄的寫入間隙的寫入磁頭的寫入性能。故意選擇的非磁性晶種可用于使高磁矩層直接接觸寫入間隙，而不會犧牲高磁矩材料的磁柔軟性。此外，在縫隙兩側上配置材料以具有高磁矩而不改變磁性材料的磁柔軟性有助于實現改進的可寫性。雖然描述為本文示例的實施例使用寫入磁頭作為示例，但該方法和結構也可以應用到由材料間隙隔開的其它磁性層。
[0029]現在參考圖1，示出了盤驅動系統的示例。盤驅動器系統僅是可使用所公開技術的一個示例。圖1示出示例的透視圖100。盤102在操作過程中繞主軸中心或盤旋轉軸104旋轉。盤102包括之間是多個同心數據磁道110的內徑106和外徑108，由圓線表示。數據磁道110實質上是圓形的。
[0030]信息可以在不同的數據軌道110被寫入和讀出盤102上的位。換能器頭124在旋轉致動軸122的的遠端安裝在致動組件120上，以及換能器頭124在操作過程中接近盤102的表面上方飛轉。致動器組件120在搜索操作期間圍繞相鄰盤102的旋轉致動軸122旋轉。查找操作在數據軌道110的目標數據軌道上定位換能器頭124。
[0031]分解圖140示出了換能器頭124 (未按比例)的一部分的橫截面。橫截面示出實質均勻的寫入間隙可以根據實施例來配置。
[0032]隨著磁性記錄介質的面密度增加，，信息可以存儲在越來越小的位置。這要求讀取磁頭和寫入磁頭能分別從這些位置讀取和寫入。寫入間隙是在寫入磁頭中分割主寫入磁極和前屏蔽的非磁性間隙。寫入間隙與鄰近寫入間隙的磁性材料的厚度對于可寫性和后緣(TE)場梯度有很大影響。迄今為止，寫入間隙厚度在約30nm的范圍內。
[0033]在形成寫入間隙的過程中，在沉積的寫入間隙材料上執行光刻和蝕刻工藝并不少見。這將導致寫入間隙在其整個表面極度不均勻。寫入間隙包含斜邊，一個結果是，寫入間隙可在接近錐點上方成為錐形或擠壓。因此，非均勻的寫入間隙通常由這些光刻和蝕刻步驟進行制備。非均勻寫入間隙可導致在操作過程中更多的磁通從主寫入磁極分流到前屏蔽。該磁通損失使得寫操作效率較低并可能損壞。它可以被稱為抑制可寫性。
[0034]現在參照圖2A、2B、2C、2D、2E、2F、2G和2H，示出根據一個實施例的用于形成更均勻的寫入間隙的方法。該過程也可以用于減少寫入間隙西格瑪。從如下描述可以理解:該過程使得替代晶種(諸如，釕)也可以用作前屏蔽的2.4T FeCo的晶種層。而且，該晶種層允許FeCo磁性層緊密接觸寫入間隙以提供增強的TE場梯度。
[0035]在圖2A中，第一層磁性材料204被沉積。磁性材料可例如由FeCo形成。該層磁性材料最終可在寫入磁頭的操作期間用作主寫入磁極。為了形成主寫入磁極，我們可以傾斜磁性材料層204以形成斜面邊緣208和斜角點212，如圖2B所示。斜面可例如通過打磨磁性層形成。
[0036]在圖2C中，第一層間隙材料216如所不沉積在磁性材料層204上。可以利用的一種材料類型是釕。釕是可作為間隙材料表現良好的非磁性材料。它也可以作為第二層間隙材料的晶種層。
[0037]在圖2D中，第二層間隙材料220被示為沉積在第一層間隙材料的頂部。可用于作為間隙材料的一種材料是Al2O3,也稱為氧化鋁。
[0038]在圖2E中，第一層犧牲材料被示出沉積在第二層間隙材料的頂部。通常情況下，我們會選擇在沉積最后一層磁性材料之前執行光刻和蝕刻步驟。這些處理步驟可影響之前已沉積的材料間隙的均勻性-特別是在斜面邊緣區域。可發生的一個非均勻性是寫入間隙在斜面點成為錐形。如前面所指出的，這可導致完成的寫入磁頭中的不均勻寫入間隙，將引起寫入磁頭的性能降低。經常執行的處理步驟的示例包括:在蝕刻步驟后的光刻步驟。其它處理步驟可替代地被執行。無論如何，結果是寫入間隙保持在不均勻狀態。通過利用由沉積其他的犧牲材料翻新的犧牲層，在破壞性處理步驟之后可實質恢復所述間隙的均勻性。因此，圖2F示出犧牲層224上的破壞性處理步驟的影響。如可以看到的，破壞性的處理步驟將犧牲層留在不均勻狀態，而底層的間隙層是完好無損。應當指出的是:犧牲層可以由晶種層被晶種化。晶種層材料的一個選擇是釕。除了釕的其它非磁性晶種材料也可被使用。
[0039]在圖2G中，其他的犧牲材料可被沉積，以便犧牲層恢復到實質均勻的厚度。還原的犧牲層在圖2G中被稱為層226。犧牲層也可以被選擇，以用于后續磁性層的晶種層。
[0040]一旦該間隙恢復到實質均勻的厚度，可沉積第二層磁性材料。例如，圖2H示出了可以被用作寫入磁頭的前屏蔽的第二層磁性材料228。我們可例如利用FeCo或FeNiCo固體溶液作為磁性材料。厚度可以在幾納米到幾百納米的范圍內。按照一個實施例，可以使用5-50納米的厚度。
[0041]從圖2H可以看出，由此產生的寫入間隙實質上是均勻的，并且不受到在沉積第二層磁性材料之前發生的中間光刻和蝕刻步驟的影響。
[0042]現在參照圖3，可以看出示出了上述過程的各方面的流程圖300。在塊302，材料的非磁性間隙層可沉積在磁性材料的主磁極層上。在塊304，材料的犧牲層可以沉積在材料的非磁性間隙層之上。在塊306，犧牲層的一部分可以例如通過蝕刻工藝處理，而不是完全去除材料的犧牲層。并且，在塊308，其他的犧牲材料可沉積于經蝕刻的犧牲層。
[0043]在圖4中，流程圖400示出更為詳細的實施例。在塊402，材料的非磁性層沉積在磁性材料的主磁極層上。磁性材料的主磁極層可已具有傾斜配置。應當理解的是:多個層和不同材料可用于形成間隙。塊404示出了材料的犧牲層可以沉積在材料的頂非磁性間隙層的頂部上。
[0044]根據塊406，蝕刻或其它處理步驟可在結構上執行。該處理可以去除犧牲層的部分，而不必拆卸整個犧牲層，以便露出任何下面的層，特別是沿該斜面邊緣區域。蝕刻或其它處理的結果將是犧牲層是不均勻的。因此，在塊408，其他的犧牲材料可被沉積在蝕刻的犧牲層上。沉積可被控制，以便在主磁極層和隨后施加的前屏蔽層之間形成實質均勻的間隙，如塊410所示。然后，可以在犧牲層的頂部應用材料的前屏蔽層。
[0045]根據另一個實施例，可以實現不同用法。即，目前方法通常利用磁性材料(諸如NiFe)作為沉積磁性材料層(諸如FeCo)為前屏蔽之前的籽晶層。該NiFe有大約1.0T磁矩。使用磁性材料作為晶種層可以降低后緣(TE)場梯度，從而降低了記錄頭的性能。
[0046]為了解決該問題，實施方案采用了非磁性材料作為籽晶層，用于前屏蔽層中使用的磁性材料。與磁性材料(諸如NiFe)相反，該非磁性材料允許取得較好的場梯度。不同的材料可用作非磁性材料晶種層。但是，一個可能的選擇是釕。其他可能的材料是NiRu、鎳鉻、銅、和例如使用Fe、Ni和Co合金組合的高力矩材料。所述晶種層的厚度可以例如在1-10納米范圍內。
[0047]沉積過程可類似于相對于圖2A至2H中所示，其中非磁性晶種層用于第二層的非磁性晶種層。此外，圖5示出展示了各個方面的流程圖。
[0048]在圖5的流程圖500中，塊502示出了該磁性材料的主磁極層被沉積。在塊504中，沉積材料的至少兩個非磁性間隙層。并且，在塊506中，沉積第二層磁性材料。值得注意的是:第二層磁性材料直接相鄰地沉積在非磁性間隙材料層之上。這使得非磁性間隙材料作為第二層磁性材料的晶種層。
[0049]圖6示出較為詳細的實施例。在圖6的流程圖600中，在塊602中，沉積磁性材料的主磁極層。在塊604中，沉積材料中的至少兩個非磁性間隙層。如較早的實施例中所指出的，間隙可以由多層(諸如第一層釕，然后一層氧化鋁，并且隨后釕的籽晶層)形成。
[0050]在塊606中，沉積第二層磁性材料。該層可例如用于寫入磁頭的前屏蔽。該第二層可直接相鄰地沉積到非磁性間隙材料，以便形成足夠的梯度。此外，該非磁性間隙材料也可以用作晶種層，用于第二層磁性材料，如由塊608所示。如由塊610所示，FeCo可用于第二層磁性材料的材料。塊612示出了第二層磁性材料可形成為用于寫入磁頭的前屏蔽。
[0051]圖7示出了由非磁性材料的兩個或多個間隙層形成的間隙層的示例。圖7示出作為寫入磁頭的第一層磁性材料702。FeCo是可用于第一磁性層的磁性材料的一種類型。非磁性材料704的第一間隙層不出置于磁性材料之上并與之直接相鄰。可以使用的一種材料例如是釕。非磁性體706的第二間隙層示出置于第一間隙層之上并與之直接鄰近。例如，Al2O3是可用于該材料的一種類型的材料。非磁性材料708的第三間隙層示出置于第二間隙層之上并與之直接鄰近。材料釕可用于該層以提供對稱的第一間隙層。此外，釕用于作為第二層磁性材料710的晶種層。該層710被示出置于第三間隙層之上并與之直接鄰近。FeCo是可用于層710的磁性材料的一個示例，用于作為主磁極的前屏蔽。
[0052]值得注意的是:本文引用的許多結構、材料和操作可以作為用于執行功能的裝置或用于執行功能的步驟。因此，應當理解:該語言有權覆蓋本說明書和它們的等價物公開的所有這些結構、材料或操作，包括通過引用并入的任何物質。
[0053]據認為，從本說明書中將可以理解本文所述實施例的裝置和方法。雖然以上描述的是具體實施例的完整描述，但以上描述不應被視為限制由權利要求書所限定的本專利范圍。
【權利要求】
1.一種在兩個磁性材料之間形成均勻間隙的方法，包括: 在磁性材料的主磁極層上沉積材料的非磁性間隙層； 在所述材料的非磁性間隙層上沉積材料的犧牲層； 蝕刻所述材料的犧牲層的部分，并不完全去除所述材料的犧牲層； 將其他的犧牲材料沉積到所蝕刻的犧牲層。
2.如權利要求1所述的方法，以及進一步包括:在犧牲層之上沉積前屏蔽層。
3.如權利要求2所述的方法，以及進一步包括:在主磁極層和前屏蔽層之間形成實質均勻的間隙。
4.如權利要求1所述的方法，其中所述非磁性間隙層包括Al2O315
5.如權利要求1所述的方法，其中所述非磁性間隙層包括釕。
6.如權利要求1所述的方法，其中所述犧牲層包括釕。
7.如權利要求1所述的方法，其中所述犧牲層包括NiRu。
8.如權利要求1所述的方法，其中所述犧牲層包括Cr。
9.如權利要求1所述的方法，其中所述犧牲層材料包含和主磁極材料相同磁矩的磁力矩。
10.如權利要求1所述的方法，其中所述犧牲層材料采用非磁性的晶種材料。
11.一種裝置，包括: 磁性材料的主磁極層； 主磁極層上面的材料的非磁性間隙層； 在材料的非磁性間隙層之上的材料的蝕刻第一犧牲層，以及 在材料的蝕刻第一犧牲層之上的材料的第二犧牲層。
12.如權利要求11所述的裝置，以及進一步包括:在犧牲層之上的前屏蔽層。
13.如權利要求12所述的裝置，進一步包括:主磁極層和前屏蔽層之間的實質均勻的間隙。
14.如權利要求11所述的裝置，所述非磁性層包括Al2O315
15.如權利要求11所述的裝置，其中所述非磁性層包括釕。
16.如權利要求11所述的裝置，其中所述第一犧牲層包括釕。
17.如權利要求11所述的裝置，其中所述第一犧牲層包括NiRu。
18.如權利要求11所述的裝置，其中所述第一犧牲層包括Cu。
19.如權利要求11所述的裝置，其中所述犧牲層材料包含和主磁極材料相同磁矩的磁力矩。
20.如權利要求11所述的裝置，其中所述第一犧牲層材料采用非磁性的晶種材料。
【文檔編號】G11B5/60GK104050986SQ201410086587
【公開日】2014年9月17日 申請日期:2014年3月11日 優先權日:2013年3月12日
【發明者】田偉, V·R·印圖瑞, D·林, H·殷, 邱教明 申請人:希捷科技有限公司