CN1296891C - 具有与第一极靴磁耦合的写屏蔽的垂直记录磁头 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种具有与第一极靴磁耦合的写屏蔽的垂直记录磁头。该垂直记录写磁头具有在一个背间隙处被连接的铁磁第一和第二极靴以及位于第一和第二极靴之间并位于磁头表面和所述背间隙之间的其中嵌有一个写线圈层的绝缘叠层。所述第二极靴具有一个位于所述磁头表面的极尖，以及凹入的铁磁写屏蔽层。一个非磁性隔离层位于所述第二极靴和所述写屏蔽层之间，至少一个铁磁中间柱被磁连接在所述第一极靴层和所述写屏蔽层之间，并位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间。

Description

具有与第一极靴磁耦合的 写屏蔽的垂直记录磁头
技术领域
本发明涉及一种具有与第一极靴磁耦合的写屏蔽的垂直记录磁头，更具体地涉及这样一种磁头，其应用将写屏蔽磁耦合到第一极靴的铁磁中间柱(studs)。
背景技术
计算机的心脏是磁盘驱动器。其包括旋转的磁盘、具有写头和读头的浮动块、悬臂以及致动器臂。当磁盘不旋转时，致动器臂将悬臂定位为使得所述浮动块停泊在一个斜面上。当磁盘转动时，致动器臂将浮动块定位在磁盘的上方，与浮动块的空气轴承面(ABS，airbearing surface)邻近的磁盘的旋转使空气旋动，使得浮动块漂浮在气垫上，离开旋转磁盘表面少许距离。当浮动块在气垫上漂浮时，致动器臂将写头和读头定位到旋转磁盘上所选定的环形磁道上方，在这里，由写头和读头写入和读出场信号。写头和读头被连接到处理电路，处理电路根据计算机程序进行操作，从而实现写和读的功能。
写头一般按其面密度分级，面密度是其线位密度和其磁道宽度密度的乘积。线位密度是沿着旋转磁盘的磁道的每英寸线距离可以写入的比特数，宽度密度是沿着旋转磁盘的半径每英寸可以写入的磁道数。线位密度用“比特每英寸”(BPI)来量度，磁道宽度密度用“道每英寸”(TPI)来量度。线位密度取决于比特沿着磁道方向的长度，磁道宽度密度取决于第二极尖在ABS上的宽度。多年来提高面密度的努力已经使计算机存储容量从千字节上升到兆字节又上升到吉字节。
写磁头的每一个极靴的磁矩平行于ABS和写磁头的各层的主平面。当向写磁头的线圈施加写电流时，取决于写信号是正还是负，所述磁矩向着ABS或者离开ABS旋转。当磁矩旋转而离开平行位置时，在极靴之间的边缘磁通量在旋转磁盘的磁道中写入一个正比特或者负比特。随着写电流频率的增加，可以增加线位密度。为了增加前述面密度(以增加存储容量)，希望增加线位密度。
有两种类型的写磁头。一种是纵向记录写磁头，另一种是垂直记录写磁头。在纵向记录写磁头中，由写线圈感生到第一和第二极靴中的磁通量的边缘通量在极靴之间越过(fringe across)写间隙层，进入旋转磁盘的环形磁道。这使得圆形磁盘上的磁化的去向平行于磁盘平面，这就称为纵向记录。磁盘上的磁化体(volume of magnetization)称为位单元，各个位单元中的磁化是反平行的，以记录数字形式的信息。位单元的宽度表示磁道宽度，长度表示线密度，深度提供用于提供足以被读磁头的读出器读出的磁化强度所需的体积。在纵向记录磁盘中，该深度有一点浅。位单元沿着磁盘环形磁道的长度是由写间隙层的厚度确定的。写间隙层做得尽可能薄，以减小位单元沿着磁道的长度，进而提高记录的线位密度。纵向写磁头的第二极尖的宽度也做得尽可能窄，以减小磁道宽度，从而提高磁道宽度密度。可惜，写间隙层的厚度和磁道宽度的减小是有限的，因为位单元浅，从而必须有足够大的位单元体积来在记录磁盘中提供足够大的磁化强度以被读磁头的读出器读到。
在垂直记录写磁头中，不存在写间隙层。第二极靴具有一个极尖和一个较宽的磁轭部分，该极尖的宽度限定了写磁头的磁道宽度，该磁轭部分将磁通量送到所述极尖。在极尖的凹入端，所述磁轭侧向向外膨大到其全宽度，接着到达磁连接到第一极靴的背间隙的背间隙。垂直写磁头将信号记录到比纵向记录磁盘厚得多的垂直记录磁盘中。在垂直记录磁盘中，在一个较厚的垂直记录层下有一个软磁层，该垂直记录层具有高的饱和磁化强度Ms和高的矫顽力Hc。较厚的磁盘可以形成较大的位单元，因此可以减小位单元的长度和宽度而仍然能够提供足以被读磁头读出的足够大的磁化强度。这意味着可以减小极尖在ABS处的宽度和厚度或者高度，以提高前述TPI和BPI。在垂直记录机制中，与纵向记录机制中平行于磁盘平面不同，位单元的磁化垂直于磁盘平面。从极尖进入垂直记录磁盘的磁通量的方向垂直于磁盘平面，接下来在前述软磁底层中平行于磁盘平面，接下来再次垂直于磁盘平面进入第一极靴，从而完成磁回路。
试验证据和模拟表明，后缘写屏蔽改善磁头磁场的导数dHy/dx，从而增强写位置的纵向磁场。这些特征改进了磁转变的锐度(transition sharpness)(线分辨率)，从而允许更高矫顽磁场媒介(改进了稳定性)。IBM的A.S.Hoagland在″High resolution magneticrecording structures″，IBM Journal of Research and Development，1958(2)pp.90-104中首次讨论了具有后缘屏蔽(以及前缘屏蔽)的垂直极磁头及其优点。该磁头是用层叠的HiMu80层和手绕线圈制造的。该产品很难按照当今的记录密度所需的尺度来制造。另外，M.Mallary获得了美国专利No.4,656,546，″Vertical magnetic recordingarrangement″，重新授权号为USRE 033949，该专利是一个磁极头，其中，单个写磁极后面跟有一个扁平线圈和同时用作后缘屏蔽和用于通量闭合的返回磁极(return pole)的大截面部件。该设计在普遍使用磁阻读出磁头之前是合适的。在此设计中，如果将被屏蔽的磁阻读磁头建构在写磁极之下，则在读磁头(其基本上具有与写磁极基本上相同的磁动势(magnetomotive potential))的屏蔽之下，会发生不希望发生的写动作。另外，Maxtor的M.Mallary，A.Torobi和M.Benakli在论文WA-02(the North American Perpendicular MagneticRecording Conference，January 9，2002)中讨论了一种具有后缘屏蔽同时还有侧面屏蔽的垂直磁极。该磁头可以与一个前置磁阻磁头结构一起工作，因为使用了两个扁平线圈以确保读磁头与后缘磁极和介质的软底层具有相同的磁动势。这种设计的一个缺点是它需要两个扁平线圈。它还需要较厚的返回磁极，返回磁极必须用高磁矩材料制造，以实现所需的高写磁场能力，并且需要该部件具有较窄的喉部高度(throat height)。这个设计还导致读屏蔽的写干扰。
发明内容
本发明的一个方面是一种改进的被屏蔽的磁极磁头，其只需要一个扁平线圈而仍然允许后缘屏蔽、写磁头的P1和读部件屏蔽均处于相同的磁动势。本发明的另一方面在于使用第三维度，以允许后缘屏蔽与垂直写磁头的大截面返回磁极P1的低磁阻耦合。该耦合是通过“中间柱(studs)”实现的，所述中间柱如下所述由P1和(短)后缘屏蔽之间的高磁矩高透过材料制成的，所述中间柱位于所述单个扁平线圈之外。
本发明的垂直记录写磁头包括铁磁第一和第二极靴(它们连接到一个从写磁头的磁头表面凹进去的背间隙)、位于第一和第二极靴之间并位于磁头表面和背间隙之间的其中嵌有写线圈层的绝缘叠层、极尖位于所述磁头表面的所述第二极靴、与所述第二极靴由一个非磁性隔离层隔开的铁磁写屏蔽层，和磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的至少一个铁磁中间柱(位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间)。所述垂直记录写磁头一般与一个读磁头组合在一个磁头组件中。相对于介质(磁盘或者磁带)经过磁头组件的运动，所述写屏蔽层是后缘屏蔽，所述读磁头是前缘读磁头。通过所述写极尖，本发明改善了磁转变锐度，从而使读屏蔽的干扰最小化。
具体地，本发明提供了一种具有磁头表面的垂直记录写磁头，包括：铁磁第一和第二极靴；一个从所述磁头表面凹入的背间隙；所述第一和第二极靴在所述背间隙处被连接；位于第一和第二极靴之间并位于磁头表面和所述背间隙之间的其中嵌有一个写线圈层的绝缘叠层；所述第二极靴具有一个位于所述磁头表面的极尖；一个铁磁写屏蔽层；一个位于所述第二极靴和所述写屏蔽层之间的非磁性隔离层；磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的至少一个铁磁中间柱；并且，所述至少一个铁磁中间柱位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间。
本发明还提供了一种磁头组件，其具有一个磁头表面、一个读磁头和一个垂直记录写磁头，包括：所述读磁头包括：铁磁第一和第二屏蔽层；以及位于所述第一和第二屏蔽层之间的一个读传感器；所述垂直记录写磁头包括：铁磁第一和第二极靴，其中，所述第一极靴层是与第二屏蔽层的公共层；一个从所述磁头表面凹入的背间隙；所述第一和第二极靴在所述背间隙处被连接；位于第一和第二极靴之间并位于磁头表面和所述背间隙之间的其中嵌有一个写线圈层的绝缘叠层；所述第二极靴具有一个位于所述磁头表面的极尖；一个铁磁写屏蔽层；一个位于所述第二极靴和所述写屏蔽层之间的非磁性隔离层；磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的至少一个铁磁中间柱；并且，所述至少一个铁磁中间柱位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间。
本发明还提供了一种制造具有磁头表面的垂直记录写磁头的方法，包括下述步骤：形成铁磁第一极靴；形成从所述磁头表面凹入的背间隙；形成第二极靴，所述第二极靴具有位于所述磁头表面的极尖；在所述背间隙处连接所述第一和第二极靴；形成位于第一和第二极靴之间并位于磁头表面和所述背间隙之间的其中嵌有写线圈层的绝缘叠层；形成铁磁写屏蔽层；形成位于所述第二极靴和所述写屏蔽层之间的非磁性隔离层；形成磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的至少一个铁磁中间柱，所述至少一个铁磁中间柱位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间。
本发明还提供了一种制造垂直记录写磁头的方法，该垂直记录写磁头具有一个用于面对磁介质的磁头表面，该方法包括下述步骤：形成一个铁磁第一极靴层；形成一个从所述磁头表面凹入并且磁连接到所述第一极靴层的铁磁背间隙；在所述第一极靴层上，在所述磁头表面和所述背间隙之间的一个位置，形成一个其中嵌有一个写线圈的绝缘叠层；在所述磁头表面和所述绝缘叠层之间的位置形成一个磁连接到所述第一极靴层的第一铁磁中间柱部件；平面化所述背间隙、所述绝缘叠层、所述第一铁磁中间柱部件以及所述绝缘叠层附近的一个区域，以形成一个第一平面；在所述第一平面上形成一个第二极靴的一个底层和一个第二铁磁中间柱部件，所述第二极靴的所述底层具有一个从所述磁头表面凹入的前缘和一个磁连接到所述背间隙的背部，所述第二铁磁中间柱部件在所述磁头表面和所述第二极靴的所述底层的所述前缘之间的某个位置处磁连接到所述第一铁磁中间柱部件；平面化所述第二极靴的所述底层、所述第二铁磁中间柱部件和所述第二极靴的底层附近和所述第二铁磁中间柱部件附近的一个区域，以形成一个第二平面；在所述第二平面上形成一个可反应离子蚀刻的掩模；在所述可反应离子蚀刻的掩模上形成一个粘附层；在所述粘附层上形成一个光致抗蚀剂掩模，具有用于对所述可反应离子蚀刻的掩模进行构图的开口；通过所述光致抗蚀剂掩模中的开口向所述可反应离子蚀刻的掩模中进行反应离子蚀刻，以在所述可反应离子蚀刻的掩模中形成用于所述第二极靴在所述磁头表面上的极尖以及用于一个第三铁磁中间柱部件的开口；去除所述光致抗蚀剂掩模；在所述粘附层的顶部上以及所述可反应离子蚀刻的掩模的开口中淀积铁磁材料，形成所述第二极靴的所述极尖以及所述第三铁磁中间柱部件，所述第二极靴的所述极尖磁连接到所述第二极靴的所述底层，所述第三铁磁中间柱部件磁连接到所述第二铁磁中间柱部件；平面化所述淀积的铁磁材料，直到所述粘附层，以形成一个第三平面；在所述第三平面上形成一个非磁性隔离层，其具有第四平面；在所述第四平面上形成一个第二光致抗蚀剂层，其具有与所述第三铁磁中间柱部件相对的开口；通过所述开口在所述第二光致抗蚀剂层中蚀刻以在所述隔离层中形成开口，以暴露出所述第三铁磁中间柱部件的顶部；去除所述第二光致抗蚀剂层；在所述隔离层上形成一个第三光致抗蚀剂层，其具有暴露出所述第三铁磁中间柱部件、用于形成一个写屏蔽层的开口；向所述第三光致抗蚀剂层的所述开口淀积铁磁材料，以形成一个第四铁磁中间柱部件和所述写屏蔽层，所述第四铁磁中间柱部件磁连接到所述写屏蔽层，并通过所述第一、第二、第三和第四铁磁中间柱部件磁连接到所述第一极靴层。
通过结合附图阅读下面的说明，可以理解本发明的其他方面。附图中，各图相互之间并不是成比例的，图内部的各种结构也不是成比例的。
附图说明
图1是作为举例的现有技术磁盘驱动器的平面图；
图2是带有磁盘驱动器的磁头的现有技术的浮动块沿着图1中的平面2-2的端视图；
图3是现有技术的磁盘驱动器的正视图，其中使用了多个磁盘和磁头；
图4是用于支承浮动块和磁头的作为举例的现有技术的悬挂系统的轴测图；
图5是磁头的沿着图2的平面5-5的ABS视图；
图6是浮动块的沿着图2的平面6-6的纵剖视图，图示了本发明的垂直记录磁头与读磁头的组合；
图7是浮动块的沿着图6的平面7-7的ABS视图；
图8是沿着图6的平面8-8的视图，其中，线圈层和引线上方的所有材料都被去除了；
图9是图6的第二极靴的轴测图，其包括一个底极靴和一个顶极尖层；
图10是图9的顶视图；
图11A和11B是制造图6的读磁头部分72时的步骤的纵视图和ABS视图；
图12A和12B是与图11A和11B相同的视图，只不过第一极靴已经被平面化，形成了中间柱(studs)，制成了线圈，为线圈提供了绝缘，构建了背间隙，淀积了氧化铝层，图12A以及以后的“A”图中的切面位置侧向偏移，图12B以及以后的B图中的切面位置从ABS后退，以完整地表现出中间柱部分；
图13A和13B是与图12A和12B相同的视图，只不过部分完成的磁头的顶部已经被化学机械抛光(CMP)，以提供一个在上面形成氧化铝绝缘层的平坦表面；
图14A和14B是与图13A和13B相同的视图，只不过已经形成了中间柱和第二极尖层；
图15A和15B是与图14A和14B相同的视图，只不过已经淀积了氧化铝层，并已进行了CMP以提供一个平坦的表面；
图16A和16B是与图15A和15B相同的视图，只不过已经形成了一个硬掩模；
图17A和17B是与图16A和16B相同的视图，只不过已经形成了一个粘附/停止籽晶层和一个光致抗蚀剂层，该抗蚀剂层正被构图，并形成在Ta层上；
图18A和18B是与图17A和17B相同的视图，只不过已经向硬掩模和粘附/停止籽晶层中实施了反应离子蚀刻，产生用于中间柱和第二极靴极尖的开口；
图19A和19B是与图18A和18B相同的视图，只不过已经在所述开口中形成了NiFe籽晶层；
图20A和20B是与图19A和19B相同的视图，只不过已经用铁磁材料填充了所述开口；
图21A和21B是与图20A和20B相同的视图，只不过已经对所述磁头进行了CMP，直到CMP到达所述粘附/停止籽晶层；
图22A和22B是与图21A和21B相同的视图，只不过已经溅射淀积了薄层氧化铝，并且已经对磁头组件进行了平面化；
图23A和23B是与图22A和22B相同的视图，只不过已经涂覆了带开口的光构图的抗蚀剂；
图24A和24B是与图23A和23B相同的视图，只不过已经进行了蚀刻，以在所述氧化铝中形成到达所述中间柱的开口；
图25A和25B是与图24A和24B相同的视图，只不过已经去除了所述抗蚀剂，并且已经对一个双层抗蚀剂进行了构图，以形成所述中间柱和顶屏蔽；
图26A和26B是与图25A和25B相同的视图，只不过已经溅射淀积了所述顶屏蔽和所述中间柱；
图27A和27B是与图26A和26B相同的视图，只不过已经从所述组件上去除了所述双层抗蚀剂；
圈28A和28B是与图27A和27B相同的视图，只不过已经在所述组件上形成了一个外涂层。
具体实施方式
磁盘驱动器
现在参看附图。附图中，相同的附图标记表示相同或者类似的部件。图1-3图解了磁盘驱动器30。该磁盘驱动器包括支承和旋转磁盘34的主轴32。该主轴32由一个受马达控制器38控制的主轴马达36旋转。一个浮动块42具有组合读写磁头40，并由悬臂44和致动器臂46支承。致动器臂由一个致动器47可旋转地定位。如图3所示，在大容量直接存取存储设备(DASD，direct access storage device)中，可以使用多个磁盘、浮动块和悬臂。致动器47移动悬臂44和致动器臂46，以定位浮动块42，以使磁头与磁盘34表面形成换能关系。
当主轴马达36旋转磁盘34时，浮动块被支承在磁盘34表面和空气轴承面(ABS)48之间的薄气垫(空气垫)(一般是0.05微米)上。该磁头40然后用于向磁盘34表面上的多个环形磁道写入信息，以及从中读出信息。处理电路50与磁头40交换表示这样的信息的信号，提供用于旋转磁盘34的主轴马达驱动信号，并向用于将浮动块移动到各磁道的致动器提供控制信号。在图4中，浮动块42被图示为安装在一个悬臂44上。上面所描述的部件可以被安装在一个外壳55的框架54上，如图3所示。
图5是浮动块42和磁头40的ABS视图。该浮动块具有一个支承磁头40的中央梁56和侧梁58和60。所述梁56、58和60从一个横梁62延伸出来。相对于磁盘34的旋转，横梁62在浮动块的前缘64，磁头40在浮动块的后缘66。
图6是一种混合式磁头组件40的侧剖视图，该组件包括写磁头部分70和读磁头部分72，该读磁头部分使用读出传感器74。图7是图6的ABS视图。传感器74被夹在非磁性不导电的第一和第二读间隙层76和78之间，所述读间隙层被夹在铁磁第一和第二屏蔽层80和82之间。响应于外部磁场，传感器74的电阻发生变化。流过传感器的读出电流Is(未图示)使得所述电阻变化表现为电压变化。然后由示于图3的处理电路50将所述电压变化作为读出信号加以处理。
如图6和图7所示，写磁头部分70包括第一和第二极靴100和102，它们从ABS延伸到背间隙部分104和106，所述背间隙部分在磁头上凹入，并磁连接到背间隙层108。所述第二极靴102可以包括一个底部的凹入的第二极靴层(P2层)130和一个顶极尖层(PT层132)。位于第一和第二极靴100和102之间的是一个从ABS延伸到背间隙层108并在其中嵌有至少一个写线圈层112的绝缘叠层110。该绝缘叠层110可以具有一个使所述写线圈与所述第一极靴100绝缘的底绝缘层和分别使所述写线圈层与所述第二极靴绝缘的绝缘层116和118。一个氧化铝层119位于所述线圈层和ABS之间。
由于第二屏蔽层82和第一极靴层100是一个公共层，该磁头公知为混合式磁头(merged head)。在背负式磁头(piggyback head)中，第二屏蔽层和第一极靴层是单独的层，由一个非磁性层分隔开。如图2和图4所示，第一和第二焊接连接120和121将来自自旋阀传感器74的引线(未图示)连接到悬臂44上的引线122和123，第三和第四焊接连接124和125将来自线圈84(见图8)的引线126和127连接到悬臂上的引线128和129。
如图9和图10所示，第二极靴102包括底部的第二极靴(P2)层130和顶部的铁磁极尖(PT)层132。所述层130和132具有膨大点，从这里，所述层在ABS之后初次开始向外侧面延伸。所述极尖层132具有一个极尖138和一个位于所述极尖138和背间隙108(见图6)之间的磁轭。极尖138的宽度是记录磁头的磁道宽度(TW)。在图9和图10中，极尖138被图示为向ABS的前面延伸，因为这是其部分构建在晶片上(其中，在上面制造成行成列的磁头组件)时的结构。在完成磁头组件(这将在下面说明)之后，将磁头组件切割成磁头组件行，抛光到图6所示的ABS。然后将每一行磁头组件切割成单独的磁头组件，并安装到悬臂上，如图3所示。
如图6和图7所示，一个绝缘层140位于所述膨大点134和所述ABS之间。该绝缘层140不是用在纵向记录磁头中的写间隙层。相反，在垂直记录磁盘中，磁通量信号在垂直方向磁化记录磁盘中的位单元，来自极尖138的磁通量经过一个软磁层返回第一极靴100。
应当注意，当使用第二极靴层130(P2层)时，如图9所示，可以缩短磁头组件在ABS和背间隙108之间的长度，从而可以提高写线圈频率，从而进一步提高写磁头的线位密度。还应当理解，所述磁头组件可以包括相互层叠的多个写线圈层而不是单个写线圈层，如图6所示。这仍然在本发明的实质范围内。
如图6和图7所示，铁磁中间柱300和302被磁连接在第一极靴层100和铁磁写屏蔽304之间。从图6可以看到，所述中间柱位于线圈112和ABS之间。如图7所示，磁介质(可以是磁盘)的运行方向是从纸张的底部到顶部。因此，该写屏蔽304是后缘屏蔽，所述读磁头(包括传感器74)是前缘读磁头。每一个中间柱300和302可以在四个单独的处理步骤中构建而成，所述步骤形成具有中间柱部分300A、300B、300C和300D的中间柱300，以及具有中间柱部分302A、302B、302C和302D的中间柱302，其中，A部分可以与背间隙108同时构建，如图6所示；B部分可以与第二极靴层130同时构建，C部分可以与极尖层132同时构建，D部分可以与写屏蔽304同时构建。下面将详细说明这些制造步骤。一个绝缘层305(它可以是氧化铝)位于所述写屏蔽304和所述极尖(PT)层132之间。
制造方法
图11A和11B到图28A和28B图解了图示于图6和图7的磁头组件40的制造的各个步骤。在图11A和11B中，可以用公知的框架电镀技术(frame plating techniques)制造第一和第二屏蔽层80和82，可以用公知的真空淀积技术制造第一和第二读间隙层76和78以及传感器74。
在图12A和12B中，淀积一个厚的氧化铝层(未图示)，将该厚氧化铝层化学机械抛光(CMP)到第一极靴层(P1)100，在第一极靴层(P1)的每一侧留下氧化铝层200和202，如图12B所示。接下来，淀积绝缘层114比如氧化铝，以使随后的写线圈层112与第一极靴层100绝缘。然后形成写线圈层112，并用绝缘材料116使其绝缘，所述绝缘材料可以是烤硬的光致抗蚀剂(baked photoresist)。在进行光构图(photopatterning)(未图示)并且向下蚀刻到第一极靴层100之后，同时形成中间柱部分300A和302A以及背间隙108。
接下来淀积一个厚氧化铝层119。在图13A和13B中，将磁头化学机械抛光(CMP)为平坦的，淀积一个隔离层118，该隔离层可以是氧化铝。对该隔离层构图以使背间隙108和中间柱部分300A和302A暴露出来。
在图14A和14B中，同时形成具有从ABS凹入的前端134的第二极靴(P2)层130、磁连接到所述背间隙108的背间隙部分106以及中间柱部分300B和302B。在图15A和15B中，淀积一个厚氧化铝层(未图示)，并对其进行CMP以使之平坦，暴露出中间柱部分300B和302B的顶部，在第二极靴层的前端134和ABS之间留下氧化铝层140。在图16A和16B中，在第二极靴层130、中间柱部分300B和302B的顶部以及氧化铝层140上形成一个硬掩模204。该硬掩模可以是Mo、W、Ta2O3、SiONx、SiO2或者Si3N4，可由氟基反应离子蚀刻(RIE)进行蚀刻。在图17A和17B中，在所述硬掩模204上形成一个非硅粘附/停止籽晶层206，接下来是一个光致抗蚀剂层208，它被光构图以形成所述中间柱部分300C和302C以及第二极尖(PT)层132(见图6)包括所述垂直记录极尖138的形状。
所述粘附/停止籽晶层206可以从以下材料中选取：Ta、W和Mo，比如用Ta。在图18A和18B中，向所述粘附/停止籽晶层206以及所述硬掩模204中实施氟基反应离子蚀刻，以产生用于中间柱部分300C和302C以及用于如图6和图7所示的包括极尖138的PT层的开口。粘附/停止籽晶层206和硬掩模204可以由同一氟基RIE步骤进行蚀刻。从图18A和18B可以看到，对第二极尖层形成用于中间柱部分300C和302C和槽的开口。在图19A和19B中，在用于中间柱部分300C和302C以及槽的槽开口中，以及在前后基座(pedestal)上，溅射淀积一个籽晶层210(粗实线)，比如NiFe。在图20A和20B中，实施镀敷，以填充用于中间柱部分300C和302C以及所述槽的开口，填到稍高于所述前后基座的高度。在图21A和21B中，实施CMP，直到在粘附/停止籽晶层206上停止CMP。
在图22A和22B中，在第二极尖层210和中间柱部分300C和302C上溅射淀积氧化铝层。在图23A和23B中，涂覆光致抗蚀剂并对其构图，目的是开放中间柱部分300C和302C的顶部。在图24A和24B中，可以进行湿法蚀刻，穿过所述氧化铝层，开放所述中间柱部分300C和302C的顶部。在图25A和25B中，去除所述光致抗蚀剂层，形成一个双层光构图抗蚀剂层130，留有到中间柱部分300C和302C的顶部的开口，并形成用于写屏蔽304的图案。在图26A和26B中，溅射淀积铁磁材料以形成顶屏蔽304和所述中间柱部分300D和302D。在图27A和27B中，将双层光致抗蚀剂揭除，留下写屏蔽304和由中间柱部分300D和302D最后完成的如图7所示的中间柱300和302。在图28A和28B中，涂覆外涂层312，该外涂层也图示于图7中。
讨论
应当理解，取代前述的框架电镀(frame plating)步骤，可以应用真空淀积。另外，在本发明的更宽范围的概念上，极尖层的应用可以没有前述的底部第二极靴层。在某些例子中，各种层的材料是可选的。例如，可以用光致抗蚀剂取代氧化铝层，反之亦然。另外，尽管在各个步骤都对磁头进行了平面化，但是可以只对第二极靴和极尖层进行平面化。另外，如前所述，磁头组件可以是混合式的也可以是背负式的。极靴是铁磁材料，可以是镍铁合金。应当注意到，第二极靴层可以是与极尖层不同的铁磁材料。例如，第二极靴层可以是Ni45Fe55，极尖层可以是Co90Fe10。
显然，对于本领域普通技术人员来说，在考虑上述说明之后，很容易对本发明做出其它的实施例和修改。因此，本发明仅受所附权利要求的限制。结合上述说明书和附图考虑，权利要求包括所有这样的修改和实施方式。

Claims (27)

1.一种具有磁头表面的垂直记录写磁头，包括：
铁磁第一和第二极靴；
从所述磁头表面凹入的背间隙；
所述第一和第二极靴在所述背间隙处被连接；
位于第一和第二极靴之间并位于磁头表面和所述背间隙之间的其中嵌有写线圈层的绝缘叠层；
所述第二极靴具有位于所述磁头表面的极尖；
铁磁写屏蔽层；
位于所述第二极靴和所述写屏蔽层之间的非磁性隔离层；
磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的至少一个铁磁中间柱；并且，
所述至少一个铁磁中间柱位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间。
2.如权利要求1所述的垂直记录写磁头，包括：
所述极尖在侧面被一个可反应离子蚀刻的掩模环绕；
一个在所述可反应离子蚀刻的掩模上的粘附层。
3.如权利要求2所述的垂直记录写磁头，其中，所述粘附层从Ta、W和Mo中选择。
4.如权利要求3所述的垂直记录磁头，其中，所述可反应离子蚀刻的掩模从Mo、W、Ta2O3、SiONx、SiO2和Si3N4中选择。
5.如权利要求4所述的垂直记录写磁头，其中，所述粘附层是Ta。
6.如权利要求5所述的垂直记录写磁头，还包括：
一个位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间并磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的第二铁磁中间柱；并且
所述至少一个铁磁中间柱的数量为两个，这两个铁磁中间柱在横向上相互隔开，分别形成在所述极尖的两侧。
7.如权利要求1所述的垂直记录写磁头，还包括：
所述第二极靴层具有第一和第二层，其中第一层位于所述绝缘叠层和所述第二层之间；
所述第一层从所述磁头表面凹入；并且
所述第二层在所述磁头表面上有所述极尖。
8.如权利要求7所述的垂直记录写磁头，还包括：
一个位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间并磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的第二铁磁中间柱；并且
所述至少一个铁磁中间柱的数量为两个，这两个铁磁中间柱在横向上相互隔开，分别形成在所述极尖的两侧。
9.如权利要求8所述的垂直记录写磁头，还包括：
所述极尖在侧面被一个可反应离子蚀刻的掩模环绕；以及
一个在所述可反应离子蚀刻的掩模上的粘附层。
10.如权利要求9所述的垂直记录写磁头，其中，所述可反应离子蚀刻的掩模从Mo、W、Ta2O3、SiONx、SiO2和Si3N4中选择。
11.如权利要求10所述的垂直记录写磁头，其中，所述粘附层是Ta。
12.一种磁头组件，其具有一个磁头表面、一个读磁头和一个垂直记录写磁头，包括：
所述读磁头包括：
铁磁第一和第二屏蔽层；以及
位于所述第一和第二屏蔽层之间的一个读传感器；
所述垂直记录写磁头包括：
铁磁第一和第二极靴，其中，所述第一极靴层是与第二屏蔽层的公共层；
一个从所述磁头表面凹入的背间隙；
所述第一和第二极靴在所述背间隙处被连接；
位于第一和第二极靴之间并位于磁头表面和所述背间隙之间的其中嵌有一个写线圈层的绝缘叠层；
所述第二极靴具有一个位于所述磁头表面的极尖；
一个铁磁写屏蔽层；
一个位于所述第二极靴和所述写屏蔽层之间的非磁性隔离层；
磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的至少一个铁磁中间柱；并且，
所述至少一个铁磁中间柱位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间。
13.如权利要求12所述的磁头组件，还包括：
所述第二极靴层具有第一和第二层，其中第一层位于所述绝缘叠层和所述第二层之间；
所述第一层从所述磁头表面凹入；并且
所述第二层在所述磁头表面上有所述极尖。
14.如权利要求13所述的磁头组件，还包括：
一个位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间并磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的第二铁磁中间柱；并且
所述至少一个铁磁中间柱的数量为两个，这两个铁磁中间柱在横向上相互隔开，分别形成在所述极尖的两侧。
15.如权利要求14所述的磁头组件，还包括：
所述极尖在侧面被一个可反应离子蚀刻的掩模环绕；以及
一个在所述可反应离子蚀刻的掩模上的粘附层。
16.如权利要求15所述的磁头组件，其中，所述粘附层从Ta、W和Mo中选择。
17.如权利要求16所述的磁头组件，其中，所述可反应离子蚀刻的掩模从Mo、W、Ta2O3、SiONx、SiO2和Si3N4中选择。
18.如权利要求17所述的磁头组件，其中，所述粘附层是Ta。
19.一种制造具有磁头表面的垂直记录写磁头的方法，包括下述步骤：
形成铁磁第一极靴；
形成从所述磁头表面凹入的背间隙；
形成第二极靴，所述第二极靴具有位于所述磁头表面的极尖；
在所述背间隙处连接所述第一和第二极靴；
形成位于第一和第二极靴之间并位于磁头表面和所述背间隙之间的其中嵌有写线圈层的绝缘叠层；
形成铁磁写屏蔽层；
形成位于所述第二极靴和所述写屏蔽层之间的非磁性隔离层；
形成磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的至少一个铁磁中间柱，所述至少一个铁磁中间柱位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间。
20.如权利要求19所述的方法，还包括下述步骤：
用一个可反应离子蚀刻的掩模从侧面环绕所述极尖；
形成一个在所述可反应离子蚀刻的掩模上的粘附层。
21.如权利要求20所述的方法，其中，所述粘附层从Ta、W和Mo中选择。
22.如权利要求21所述的方法，其中，所述可反应离子蚀刻的掩模从Mo、W、Ta2O3、SiONx、SiO2和Si3N4中选择。
23.如权利要求22所述的方法，其中，所述粘附层由Ta形成。
24.如权利要求23所述的方法，还包括下述步骤：
形成一个位于所述磁头表面和所述绝缘叠层之间并磁连接所述第一极靴层和所述写屏蔽层的第二铁磁中间柱；并且
形成所述至少一个铁磁中间柱的步骤包括形成两个铁磁中间柱，这两个铁磁中间柱被形成为在横向上相互隔开，并且分别在所述极尖的两侧。
25.如权利要求24所述的方法，还包括下述步骤：
将所述第二极靴层形成为具有第一和第二层，其中第一层位于所述绝缘叠层和所述第二层之间；
将所述第一层形成为从所述磁头表面凹入；并且
将所述第二层形成为在所述磁头表面上有所述极尖。
26.一种制造垂直记录写磁头的方法，该垂直记录写磁头具有一个用于面对磁介质的磁头表面，该方法包括下述步骤：
形成一个铁磁第一极靴层；
形成一个从所述磁头表面凹入并且磁连接到所述第一极靴层的铁磁背间隙；
在所述第一极靴层上，在所述磁头表面和所述背间隙之间的一个位置，形成一个其中嵌有一个写线圈的绝缘叠层；
在所述磁头表面和所述绝缘叠层之间的位置形成一个磁连接到所述第一极靴层的第一铁磁中间柱部件；
平面化所述背间隙、所述绝缘叠层、所述第一铁磁中间柱部件以及所述绝缘叠层附近的一个区域，以形成一个第一平面；
在所述第一平面上形成一个第二极靴的一个底层和一个第二铁磁中间柱部件，所述第二极靴的所述底层具有一个从所述磁头表面凹入的前缘和一个磁连接到所述背间隙的背部，所述第二铁磁中间柱部件在所述磁头表面和所述第二极靴的所述底层的所述前缘之间的某个位置处磁连接到所述第一铁磁中间柱部件；
平面化所述第二极靴的所述底层、所述第二铁磁中间柱部件和所述第二极靴的底层附近和所述第二铁磁中间柱部件附近的一个区域，以形成一个第二平面；
在所述第二平面上形成一个可反应离子蚀刻的掩模；
在所述可反应离子蚀刻的掩模上形成一个粘附层；
在所述粘附层上形成一个光致抗蚀剂掩模，具有用于对所述可反应离子蚀刻的掩模进行构图的开口；
通过所述光致抗蚀剂掩模中的开口向所述可反应离子蚀刻的掩模中进行反应离子蚀刻，以在所述可反应离子蚀刻的掩模中形成用于所述第二极靴在所述磁头表面上的极尖以及用于一个第三铁磁中间柱部件的开口；
去除所述光致抗蚀剂掩模；
在所述粘附层的顶部上以及所述可反应离子蚀刻的掩模的开口中淀积铁磁材料，形成所述第二极靴的所述极尖以及所述第三铁磁中间柱部件，所述第二极靴的所述极尖磁连接到所述第二极靴的所述底层，所述第三铁磁中间柱部件磁连接到所述第二铁磁中间柱部件；
平面化所述淀积的铁磁材料，直到所述粘附层，以形成一个第三平面；
在所述第三平面上形成一个非磁性隔离层，其具有第四平面；
在所述第四平面上形成一个第二光致抗蚀剂层，其具有与所述第三铁磁中间柱部件相对的开口；
通过所述开口在所述第二光致抗蚀剂层中蚀刻以在所述隔离层中形成开口，以暴露出所述第三铁磁中间柱部件的顶部；
去除所述第二光致抗蚀剂层；
在所述隔离层上形成一个第三光致抗蚀剂层，其具有暴露出所述第三铁磁中间柱部件、用于形成一个写屏蔽层的开口；
向所述第三光致抗蚀剂层的所述开口淀积铁磁材料，以形成一个第四铁磁中间柱部件和所述写屏蔽层，所述第四铁磁中间柱部件磁连接到所述写屏蔽层，并通过所述第一、第二、第三和第四铁磁中间柱部件磁连接到所述第一极靴层。
27.如权利要求26所述的方法，其中，所述各平面化步骤包括下述步骤：
淀积氧化铝；以及
对所述氧化铝进行化学机械抛光，直到所述氧化铝变平坦。
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