[發明專利]經全膜鍍生產的鑲嵌寫入極

有效

• 申請號: 201010260525.0
• 申請日: 2010-08-20
• 公開（公告）號: CN101996641A
• 公開（公告）日: 2011-03-30
• 發明（設計）人: R·周;M·蔣;X·項;J·王;G·羅;Y·李
• 申請（專利權）人: 西部數據(弗里蒙特)公司
• 主分類號: G11B5/127
• 分類號: G11B5/127
• 代理公司: 北京紀凱知識產權代理有限公司 11245
• 代理人: 趙蓉民

技術領域

本發明一般涉及硬盤驅動器，并且具體涉及經全膜鍍生產鑲嵌(大馬士革)寫入極。

背景技術

硬盤驅動器包括一個或更多個硬磁盤，這些硬磁盤上涂覆有能夠在其中存儲數據的磁記錄介質。硬盤驅動器還包括用于與磁記錄介質中的數據交互的讀寫頭。寫入頭包括感應元件，其用于產生將磁記錄介質中的域的磁矩對準以代表數據位的磁場。

磁記錄技術包括縱向和垂直記錄。垂直磁記錄(PMR)是一種形式的磁性記錄，其中代表數據位的磁矩垂直于磁記錄介質的表面定向，與縱向地沿著其磁軌相反。PMR相比于縱向記錄具有很多優點，諸如明顯更高的面積密度記錄能力。

使用在空氣軸承表面(ABS)具有梯形截面形狀的寫入極，以提高PMR頭的寫入性能。然而，具有這種梯形截面形狀的寫入極的制造呈現很多困難。制造這種極的一種方法涉及從磁性材料層銑削極的縮減工藝。然而，由于下一代硬盤驅動器要求的復雜的三維形狀，該工藝可能非常困難并且易于導致低產量。制造這些極的另一方法涉及添加工藝，其中鑲嵌溝槽被形成在絕緣襯底層中，并且灌注磁性材料。

一個這種形成寫入極的方法在圖1A-1I中說明。如參考圖1A可看到的，鉭(Ta)的圖案化掩膜103被設置在布置在鉻(Cr)形成的下襯底101上的氧化鋁(Al₂O₃)襯底102上。圖案化掩膜103在襯底102的將形成鑲嵌溝槽的區域上具有開口104。通過使圖1A的結構承受反應離子蝕刻(RIE)操作，在襯底102中形成鑲嵌溝槽105，如圖1B所說明的。為了控制極的最終形狀和磁道寬度，一個或更多個氧化鋁層，諸如層106可以經原子層沉積(ALD)布置在圖1B的結構上以提供更窄的鑲嵌溝槽107，如圖1C所說明的。

轉到圖1D，光刻膠層108被施加到圖1C的結構上以敞開在鑲嵌溝槽107上方的區域109。諸如CoNiFe或同類物的高磁矩磁性材料110接著被鍍上以填充通過在前的光致抗蝕工藝形成的溝槽圖案，如圖1E所說明的。光刻膠接著從該結構剝離以在圍繞磁性材料110的地帶產生開放區，并且停止層(或截止層)111，諸如類金剛石碳(DLC)，被布置在該地帶區上，如圖1F說明的。停止層允許使用化學機械拋光(CMP)操作以去除延伸到期望的寫入極的尾緣之上的多余磁性材料，如下面將更詳細說明的。

為了促進CMP工藝，另一個Al₂O₃層112被設置在圖1F的結構上，如圖1G說明的。該結構經受CMP工藝以平面化停止層111的頂部上的表面，如圖1H說明的。通過停止CMP工藝，寫入極113的厚度和磁道寬度被良好地保持在停止層111的厚度內，然而，在停止層具有圍繞寫入極113的間隙114的地方，可能發生寫入極113的尾緣的凹陷。在最后的步驟中，通過另一RIE工藝，從停止層111去除剩余材料，如圖1I說明的。

盡管上述工藝能夠提供具有嚴密控制的磁道寬度和側壁角度的寫入極，但使用光刻膠限定用于鍍磁性材料的框架可能在鑲嵌溝槽中以及沿著由此形成的寫入極的側壁留下不希望的光刻膠殘留。任何光刻膠殘留可能導致很差的極完整性和完成，以及甚至導致器件故障。

發明內容

本發明的各個實施例通過提供以下方法解決上述問題：使用磁性材料的全膜鍍形成寫入極以避免光刻膠殘留物包圍寫入極。另外，全膜離子束蝕刻被使用在以全膜鍍之后從地帶區去除過量的磁性材料，極大地簡化了極形成工藝。犧牲緩沖層被設置在全膜鍍的磁性材料和CMP停止層之間，使得用于去除過量磁性材料的離子束蝕刻或銑削不到達CMP停止層和影響其有效性。

根據本公開主題的一個實施例，形成寫入極的方法包括以下步驟：在晶片的襯底層上形成停止層，所述停止層具有位于所述襯底層中的鑲嵌溝槽上方的開口。該方法還包括在所述停止層上形成緩沖層，所述緩沖層具有位于所述停止層的開口上方的開口。該方法還包括以下步驟：在所述晶片上鍍磁性材料層，在位于所述鑲嵌溝槽上方的磁性材料區域上布置第一犧牲材，并且在所述晶片上進行銑削或蝕刻操作以去除不被第一犧牲材料覆蓋的磁性材料以及去除第一犧牲材料。該方法還包括以下步驟：在所述晶片上布置第二犧牲材料，以及在所述晶片上進行拋光操作以去除位于所述鑲嵌溝槽上方的磁性材料區域，去除第二犧牲材料，以及去除所述緩沖層。