CN1272769C - 利用侧壁工艺制造窄的写入磁头的极尖 - Google Patents

Abstract

磁头包括P2磁极尖，在该磁头中，P2磁极尖材料电镀在P2磁极尖光刻槽的侧壁上。为了进行这种电镀，在写入间隙层上沉积材料块，使得在P2磁极尖的位置上形成材料块的大体直的垂直侧壁。然后，在该侧壁上形成电镀接种层。用光刻技术形成P2磁极尖沟槽，使得侧壁(以及它的沉积接种层)露在P2磁极尖沟槽的里面，然后在接种层上，从沟槽里面的侧壁外面电镀磁极尖材料，形成P2磁极尖。该P2磁极尖的宽度因此由沉积在侧壁上的磁极尖材料的量决定。

Description

利用侧壁工艺制造窄的写入磁头的极尖

发明背景

发明领域

本发明一般涉及磁头的制造，具体涉及这种磁头的窄的第二磁极部分(P2)的制造。

先有技术说明

硬盘驱动器包括一个和多个磁盘，信息利用磁头写在该磁盘上。正进行的增加磁盘上贮存信息量的工作当然集中在增加磁盘的面积信息贮存密度。即，增加贮存在一定磁盘表面面积中的数据位数目。

如技术人员众所周知的，增加硬盘面积信息贮存密度的一种方法是增加写在磁盘表面上的每英寸磁道(TPI)的数目。为了增加TPI，必须写窄的信息磁道，减小P2磁极尖的宽度可以得到这种窄的信息磁道，因为P2磁极尖的宽度一般决定由磁头写的信息磁道的宽度。标准的P2磁极尖制造工艺包括采用光刻技术来形成窄的P2磁极尖沟槽，随后从该沟槽的底部到其顶部电镀出P2磁极尖。在这种光刻制造工艺中，P2磁极尖的宽度相当于P2磁极尖沟槽的宽度。如技术人员周知的，制造P2磁极尖的这些光刻技术中也存在局限性，特别在需要较大的高宽比P2磁极尖电镀沟槽时，使得这种P2磁极尖的宽度一般达到约500nm的最小极限。因此，在需要形成其磁极尖宽度小于约500nm的P2磁极尖时，需要一种不同的光刻制造方法，本发明是这样一种制造窄的P2磁极尖的方法，在这种方法中，主要用P2磁极尖沟槽的侧壁而不是用其底部进行P2磁极尖的电镀。

发明概要

本发明的硬盘驱动器的磁头包括P2磁极尖，该磁极尖用光刻技术和电镀技术制造，在这种技术中，在P2磁极尖光刻沟槽的侧壁上电镀P2磁极尖材料。为了实现这一点，在写入间隙层上沉积材料块，使得在P2磁极尖的位置，形成材料块的大体直的垂直侧壁。然后在该侧壁上形成电镀接种层。接着用光刻技术形成P2磁极尖沟槽，使得在P2磁极尖沟槽中的侧壁(和其沉积的接种层)露出来。然后在该接种层上电镀磁极尖材料，形成P2磁极尖。因此重要的是，P2磁极尖的制造方法是从沟槽侧壁的外面电镀材料，而不像先有技术那样，从沟槽的底部电镀材料。结果，P2磁极尖的宽度由沉积在侧壁上的磁极尖材料的量决定，而不由P2磁极尖沟槽的宽度决定。

在制造本发明P2磁极尖以后，利用标准的光刻方法制造感应线圈，并在磁性连接于P2磁极尖的感应线圈上制造第三磁极部分(P3)。因此本发明的P2磁极尖包括：由接种层构成的侧部分，该接种层沉积在材料块的侧壁上；第二部分，该部分由电镀在接种层上的磁极尖材料构成。因此，可以利用电镀参数确定P2磁极尖的宽度，而不由其中形成P2磁极尖的光刻P2磁极尖沟槽的宽度决定。

本发明磁头的一个优点是，它包括宽度很窄的P2磁极尖。

本发明磁头的另一个优点是，它包括很窄的P2磁极尖，可以在硬盘上写入很窄的信息磁道。

本发明的硬盘驱动器的一个优点是，它包括磁硬盘，该硬盘具有较大的面积信息贮存密度。

本发明硬盘驱动器的另一个目的是，它包括本发明的磁头，该磁头包括宽度很窄的P2磁极尖。

本发明硬盘驱动器的另一优点是，它包括本发明的磁头，该磁头包括很窄的P2磁极尖，因而可以在磁硬盘上写入很窄的信息磁道。

制造本发明磁头方法的优点是，容易制造较大高宽比的P2磁极尖。

制造本发明磁头方法的另一优点是，它包括用光刻方法和电镀方法制造的窄的P2磁极尖，在电镀方法中，从P2磁极尖沟槽的侧面上电镀P2磁极尖。

在参照下面若干附图阅读下面的详细说明后，技术人员毫无疑问可以看出本发明的这些和其它特征和优点。

这些附图是：

图1是顶视平面图，示出本发明的其中包含本发明磁头的硬盘驱动件；

图2是晶片基底一部分的顶视平面图，示出制造本发明磁头的第一步骤；

图3是图2所示装置的沿图2的线3-3截取的侧视横截面图；

图4是顶视平面图，示出制造本发明磁头的另一步骤；

图5是沿图4的线5-5截取的侧视横截面图，示出图4的制造步骤；

图6是顶视平面图，示出制造本发明磁头的另一制造步骤；

图7是沿图6的7-7线截取的侧视图，示出图6所示的制造步骤；

图8是顶视平面图，示出制造本发明磁头的另一步骤；

图9是沿图8的9-9线截取的侧视横截面图，示出图8所示的制造步骤；

图10是顶视平面图，示出制造本发明磁头的另一步骤；

图11是沿图10的线11-11截取的侧视横截面图，示出图10所示的制造步骤；

图12是顶视平面图，示出制造本发明磁头的另一步骤；

图13是沿图12的线13-13截取的侧视横截面图，示出图12所示的制造步骤；

图14是沿图12的线13-13截取的侧视横截面图，示出制造本发明磁头的另一步骤；

图15是沿图12的线13-13截取的侧视横截面图，示出制造本发明磁头的再一步骤；

图16是沿图12的线13-13截取的侧视横截面图，示出制造本发明磁头的又一步骤。

优选实施例的详细说明

图1是顶视图，示出包括本发明磁头的硬盘驱动器的主要部件。该硬盘驱动器10包括磁性介质硬盘12，该硬盘可转动地装在马达驱动的转轴14上。驱动臂16可转动地装在硬盘驱动器10中，而本发明的磁头20配置在驱动臂16的远端22。典型的硬盘驱动器10包括许多可转动装在转轴14上的磁盘以及许多驱动臂16，该驱动臂具有装在驱动臂16远端22上的磁头20。如技术人员周知的，当硬盘驱动器10操作时，硬盘12在转轴14上转动，并且磁头20起空气承载滑动件的作用，该滑动件适合于在转动磁盘的表面上面飞行。该滑动件包括基底座，形成磁头的各种结构形成在该基底座上。这种磁头大量的形成在晶片基底上，随后将基底切片，形成分开的磁头20。

如技术人员周知的，典型的磁头制造操作一般包括沉积和形成各种图案的各种薄膜层，形成读出头，随后在该读出头上进一步沉积和形成各种图案的各种薄膜层，以形成写入头。本发明涉及写入头制造，因此，本发明的磁头包括绝大部分(如果不是全部)技术人员周知的各种读出头结构。因此，在本文中，从已经在晶片基底上形成读出头元件，并接着形成P1磁极和写入间隙层的磁头制造操作以后，详细说明本发明的制造工艺。这种结构是技术人员周知的，因此，在本发明的说明中不需要再对其进行详细说明。

图2和3示出制造本发明磁头20的P2磁极尖的第一步骤，其中图2是顶视平面图，而图3是沿图2的3-3线截取的侧视横截面图。如图2和3所示，在晶片基底上的磁头制造工艺已经进行到这种程度，即在绝缘层(未示出)上形成第一磁极(P1)30，并在该P1磁极30上沉积写入间隙层34。如上所述，技术人员周知到这种程度的磁头制造工艺。在沉积写入间隙层34以后，在该写入间隙层上形成非导体材料块40。可以用各种方法形成材料块40，例如沉积光阻材料，并用光刻法形成图案，然后除去部分光阻材料，使得保留该材料块。材料块的重要特征是，它的高度h应当等于所需P2磁极尖的高度，它的厚度t应当等于所需的P2磁极尖的厚度，材料块40应当这样配置，使得其侧壁44精确地形成在位于P2磁极尖要求位置的P1磁极的上面，而侧壁44应当是光滑和垂直的。随后如图2和图3所示，在晶片的整个表面上形成用于电镀P2磁极尖的接种层50，该接种层重要的是包含沉积和覆盖在侧壁44上的接种层部分54。该接种层最好用与磁极尖材料相同的材料形成，例如用NiFe，并且采用典型的溅射沉积技术沉积。

图4和5示出本发明磁头的另一制造步骤，其中图4是顶视平面图，图5是沿图4的线5-5截取的侧视截面图，如图4和5所示，在沉积接种层以后，在接种层50的顶部和晶片的整个表面上沉积光阻材料层60。然后利用光刻方法，在光阻材料层60中形成P2磁极尖的沟槽64。重要的是，P2磁极尖沟槽这样配置，使得可以露出沉积在侧壁44上的接种层54。选择P2磁极尖沟槽64的宽度r，使其充分宽，以便不会妨碍在沟槽64中电镀P2磁极尖，如下面根据图6和7进行的说明，图6是顶视平面图，示出电镀步骤，图7是沿图6的7-7线截取的侧视横截面图。

如图6和7所示，随后利用技术人员已知的标准电镀方法，将P2磁极尖材料70电镀在露出的接种层50上。重要的是，从沉积在侧壁44上的接种层54的外面电镀P2磁极尖材料70。即，P2磁极尖的重要宽度尺寸现在由涉及电极层厚度的电镀参数确定，如下面的说明。因此P2磁极尖的宽度不像先有技术那样由P2磁极尖沟槽的宽度决定。结果，受到光刻工艺中P2磁极尖沟槽高宽比限制的先有技术问题不再是大问题。

在电镀步骤以后，最好用湿化学方法除去光阻材料60，图8是顶视平面图，示出光阻材料除去后的装置，图9是沿图8的线9-9截取的侧视横截面图，该图同样示出在除去光阻材料层以后的装置。在以下的步骤中，如图8和9所示，最好采用离子束切削步骤除去接种层50，通常采用氩离子，如技术人员已知的。图10是顶视平面图，示出除去接种层以后的装置，而图11是沿图10的线11-11截取的侧视横截面图，示出在离子切削步骤中除去接种层之后的装置。参考图8、9、10和11，特别是将图9和11相比较可以看出，离子切削步骤需要进行相当长的时间才能除去电镀磁极尖材料的上部覆盖部分74和P2磁极尖材料的下部覆盖部分78，使得P2磁极尖80的剩余部分包括沉积在侧壁44上部分接种层54和已经电镀在接种层54上的P2磁极尖材料88。随后如图10和11所示，用另一湿化学方法除去光阻材料块40，使得在写入间隙表面34上面只有P2磁极尖构件80。可以明显看出，P2磁极尖80的宽度W是沉积侧壁44上的接种层54的厚度加上电镀在侧壁接种层54上的磁极尖材料88的厚度。另外，如上所述，在电镀工艺中，可以通过选择适当的电镀工艺参数确定P2磁极尖的宽度W，而不是由P2磁极尖电镀沟槽64的宽度确定。

由于在晶片表面上形成P2磁极尖80，如图10和11所示，所以现在可以有利地进行P1开槽工艺。如技术人员清楚的那样，可以在晶片基底上形成图案式的离子刻蚀掩模，使得P2磁极尖80和靠近该磁极尖的写入间隙层部分可以受到离子切削束的作用。如图10和11所示，现在可以进行离子切削步骤，以除去靠近P2磁极尖80的部分写入间隙层34，并在P1磁极30上形成槽92。如技术人员周知的，该P1磁极槽可以有利地降低磁头的侧面写入作用。在不需要P1磁极槽时，可以使材料块40保持在写入间隙层34上，使其支承P2磁极尖80，然后开始形成感应线圈(如下所述)。

如图12-16所示，下面进行技术人员周知的其它制造步骤完成磁头的制造。如图12和13所示，其中，图12是磁头的顶视平面图，而图13是沿图12的13-13线截取的侧视横截面图，采用光刻技术在晶片表面上形成感应线圈，方法是在绝缘层104中形成感应线圈槽100，随后用电镀方法在感应线圈槽100上电镀形成感应线圈108，该感应线圈通常由铜制造。因此，如图12所示，感应线圈槽位于先前形成的P2磁极尖80的紧上面。或者，如技术人员周知的，可以利用适当的介电材料层形成感应线圈，并用反应性的离子刻蚀工艺形成感应线圈槽，随后在该槽中电镀感应线圈。如下面图14示出的，可以进行化学机械抛光(SMP)步骤，以除去多余的感应线圈材料，从而在晶片上形成平表面112。随后在感应线圈的顶部上沉积图案式的绝缘层116。重要的是，该绝缘层116不沉积在P2磁极尖80的顶表面上。如下面图15所示，在绝缘层的表面上形成另一磁极片120(该磁极片有时称为P2磁极的扼架或者P3磁极)，该磁极片磁性连接于P2磁极尖80。如技术人员周知的那样，最好采用光刻技术和电镀技术形成P3磁极120。如图15所示，P3磁极最好形成在P2磁极尖上，使得间隙124形成在P3磁极的端表面128和P2磁极尖80的端表面132之间。在完成晶片水平面的形成步骤之后，将晶片切成片，形成一排磁头。如图16所示，然后形成空气承载表面(ABS)148，由此保留间隙124。随后，如技术人员周知的，进行另一磁头制造工艺。最后，在该装置上形成包封层140，然后进行技术人员周知的另外的制造步骤，以完成本发明磁头20的制造。

因此应当明白，本发明的重要特征是，P2磁极尖80的宽度W是由电镀工艺步骤中沉积在侧壁接种层54上的P2磁极尖的电镀材料88确定的，因此借助于本发明可以形成P2磁极尖80，其中宽度W由侧壁接种层54的厚度加上其上电镀材料88的厚度确定。例如，可以制造本发明的P2磁极尖80，其中侧壁接种层的厚度约为50-500埃，电镀材料的厚度为100-5000埃，因而P2磁极尖的宽度W约为150-5500埃。在优选实施例中，接种层厚度约为250埃，而电镀材料厚度约为1500埃，所以P2磁极尖的宽度W约为1750埃。P2磁极尖80的厚度尺寸t由电镀的侧壁厚度t控制，在P1磁极开槽期间(如果进行的话)，从P2磁极尖的顶部除去少量材料。因此，如技术人员清楚的那样，本发明P2磁极尖80的宽度W现在受到磁头电镀步骤的控制，而不由在先有技术中遇到的光刻高宽比控制。因此，可以克服与光刻法形成P2磁极尖沟槽的高宽比相关的先有技术P2磁极尖制造问题。

尽管已根据某些优选实施例示出和说明本发明，但是应当明白，毫无疑问，技术人员可以提出某些改变、改型、形式和细节。因此，下面的权利要求书预定包括所有这些符合本发明真正精神和范围的这些改变和改型。下面是权利要求书。

Claims (8)

1.一种制造磁头的方法，包括以下步骤：

在基底上形成读出头；

在上述读出头上形成P1磁极；

在上述P1磁极上形成写入间隙层；

在上述写入间隙层上形成非导体材料的材料块(40)，上述材料块具有靠近P2磁极尖位置的侧壁；

用溅射沉积法在上述侧壁上形成接种层；

在上述接种层上形成非导体材料的第二层(60)，在上述第二层(60)上形成沟槽(64)；

在上述接种层上电镀P2磁极尖材料，其中P2磁极尖具有宽度W，该宽度由上述接种层材料的厚度和上述电镀材料的厚度组成，上述P2磁极尖形成在所述沟槽中，该沟槽的宽度大于上述P2磁极尖的上述宽度W；

其中，在电镀上述P2磁极尖材料之后，从上述写入间隙层上除去上述材料块；并且在离子切削步骤中在上述P1磁极上开槽；

形成靠近上述P2磁极尖的感应线圈；

在上述感应线圈的上面形成与上述P2磁极尖磁性连接的P3磁极；

在上述P3磁极的上面形成包覆层。

2.如权利要求1所述的制造磁头的方法，其特征在于，上述接种层形成为其厚度约为50-500埃。

3.如权利要求1所述的制造磁头的方法，其特征在于，上述电镀材料的厚度形成为约100-5000埃。

4.如权利要求1所述的制造磁头的方法，其特征在于，上述接种层的厚度形成为约50-500埃；而上述电镀材料的厚度形成为约100-5000埃。

5.如权利要求4所述的制造磁头的方法，其特征在于，上述接种层的厚度形成为约250埃，而上述电镀材料的厚度形成为约1500埃。

6.如权利要求4所述的制造磁头的方法，其特征在于，上述接种层由NiFe构成，而电镀在上述接种层上的P2磁极尖材料也由NiFe构成。

7.一种磁头，包括：

基底；

读出头，形成在上述基底上；

P1磁极，形成在上述读出头上；

写入间隙层，形成在上述P1磁极上；

P2磁极尖，形成在上述写入间隙层的部分上，其中上述P2磁极尖包括由接种层材料构成的第一部分和由电镀材料构成的第二部分，其中上述P2磁极尖具有宽度W，该宽度部分由上述接种层材料部分厚度和部分由上述电镀材料部分厚度形成，按照权利要求1所述的方法制造上述磁头。

8.一种硬盘驱动器，包括：

至少一个硬盘，该硬盘做成可以在硬盘驱动器上进行转动；

至少一个磁头，该磁头适合于在上述硬盘上面飞行，从而可以在上述硬盘上写入信息，上述磁头包括：

基底；

读出头，形成在上述基底上；

P1磁极，形成在上述读出头上；

写入间隙层，形成在上述P1磁极上；

P2磁极尖，形成在上述写入间隙层的部分上，其中上述P2磁极尖包括由接种层材料构成的第一部分和由电镀材料构成的第二部分，其中上述P2磁极尖具有宽度W，该宽度部分由上述接种层材料部分厚度和部分由上述电镀材料部分厚度形成，按照权利要求1所述的方法制造上述磁头。

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