KR100821348B1 - 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조 및 그 제조 방법 - Google Patents

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KR100821348B1 KR1020070011636A KR20070011636A KR100821348B1 KR 100821348 B1 KR100821348 B1 KR 100821348B1 KR 1020070011636 A KR1020070011636 A KR 1020070011636A KR 20070011636 A KR20070011636 A KR 20070011636A KR 100821348 B1 KR100821348 B1 KR 100821348B1
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forming
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고형수
정주환
홍승범
박철민
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삼성전자주식회사
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Abstract

본 발명은 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 정보 저장 기기를 구성하는 슬라이더(slider) 방향의 R/W 헤드를 구성하는데 있어서, R/W 헤드와 ABS 패턴을 동일한 평면상에 구성하고, 수직면, 경사면, 계단 모양의 바닥면 중 어느 하나의 면상에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드를 형성함으로써, 외부 상호접속 패드 형성이 용이한 장점이 있다.
이를 구현한 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법은, (a) 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와; (b) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 경사지게 식각하는 단계와; (c) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와; (d) 상기 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와; (e) 상기 (b) 단계에서 형성된 경사면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계; 및 (f) 상기 실리콘 웨이퍼의 경사면을 각각 절단하여 R/W 헤드를 분할하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
HDD, 리드, 라이트, 헤드, ABS 패턴, 패드, 경사면

Description

정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조 및 그 제조 방법{READ/WRITE HEAD STRUCTURE OF INFORMATION STORING DEVICE AND MANUFACTURE METHOD THEREOF}
도 1은 종래의 마그네틱 HDD R/W 헤드 디자인 및 그 구현 과정을 도식적으로 나타낸 도면
도 2는 종래의 마그네틱 HDD R/W 헤드에서 ABS와 R/W 헤드가 동일한 면에 구성된 예를 나타낸 도면
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조를 나타낸 도면
도 4는 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조를 나타낸 도면
도 5는 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조를 나타낸 도면
도 6은 수산화칼륨(KOH) 용액에서의 단결정 실리콘(Si) 식각 특성을 설명하기 위한 도면
도 7a 내지 도 7h는 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 8a 내지 도 8h는 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
도 9a 내지 도 9h는 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드의 제조 방법을 나타낸 공정 단면도
[ 도면의 주요 부호에 대한 설명 ]
10 : 슬라이더(Slider) 방향의 R(Read)/W(Write) 헤드(Head) 구조
11 : 상부면 12 : ABS 패턴(pattern)
13 : R/W 헤드 14 : 경사면
15 : 메탈 패드(Metal pad)
20 : 슬라이더(Slider) 방향의 R/W 헤드 구조
21 : 상부면 22 : ABS 패턴(pattern)
23 : R/W 헤드 24 : 수직면
25 : 메탈 패드(Metal pad)
30 : 슬라이더(Slider) 방향의 R/W 헤드 구조
31 : 상단면 32 : ABS 패턴(pattern)
33 : R/W 헤드 34 : 바닥면
35 : 메탈 패드(Metal pad)
본 발명은 정보 저장 기기의 리드(Read)/라이트(Write) 헤드(Head) 구조 및 그 제조 방법에 관한 것으로, 특히 R/W 헤드와 ABS 패턴을 동일한 평면상에 구성하고 실리콘 웨이퍼의 일측에 형성된 수직면, 경사면, 계단 모양의 바닥면 중 어느 하나의 면상에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드를 형성함으로써, 외부 상호접속 패드(external interconnection pad) 형성이 용이한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조 및 그 제조 방법에 관한 것이다.
일반적으로, 일렉트릭(electric) R/W를 HDD의 구동 메카니즘(mechanism)과 결합하면, 미디어(media)는 HDD의 PMR(Perpendicular Magnetic Recording) 미디어(media)보다 큰 캐패시티(capacity)를 갖는 강유전성 물질(ferroelectric material)을 사용하고, 라이팅(writing)이 마그네틱(magnetic) R/W보다 수월한 일렉트릭(electric) R/W 방법을 사용하게 되어 기존의 HDD보다 고 밀도(high density)가 가능하고, HDD의 구동 메카니즘(mechanism)을 그대로 채용할 수 있어 시스템(system) 개발의 부담을 획기적으로 줄일 수 있다. 그런데, 이것에 선행되어야 할 것이 일렉트릭(electric) R/W 헤드를 HDD의 서스펜션(suspension) 구조에 조립할 수 있어야 하고, 이를 해결 가능한 일렉트릭(electric) R/W 헤드의 구조와 이를 구현하여 제작하는 방법이 제시되어야 한다.
본 발명에서는 기존의 방식으로 HDD 서스펜션(suspension) 구조에 조립 가능한 일렉트릭(electric) R/W 헤드를 제작함에 있어서 야기될 수 있는 문제를 지적하 고, 이를 해결할 수 있는 새로운 디자인(design)과 이 디자인을 용이하게 구현할 수 있는 공정 방법을 제시한다. 단, 본 발명의 결과는 일렉트릭(electric) R/W 헤드에 국한되지 않고, 현재 마그네틱 필드(magnetic field)를 기반으로 정보 저장 기기의 R/W 헤드 제작으로도 응용 가능하다.
HDD는 시장을 이미 형성하고 있는 데이터 스토리지(data storage) 기술로 그 구동 메카니즘(mechanism)은, 수십 년간의 역사에서 알 수 있듯이 기계적인 운동을 하는 디바이스(device)로는 가장 진보된 기술이라 할 수 있다. 반면에 차세대로 주목받고 있는 PMR 미디어(media)의 경우, 500Gb/in2 정도가 한계로 거론되고 있다. HAMR(Heat-Assisted Magnetic Recording)와 패턴된 미디어(Patterned Media)를 사용하는 경우, 1Tb/in2 이상이 가능한 것으로 보고되고 있으나, 시스템이 열보조 수단을 헤드(Head)에 형성화해야하는 어려움과 25nm 이하의 패턴(pattern)을 2.5" 직경의 대면적 디스크(disk)에 적용해야한다는 공정상의 이슈(issue)를 갖고 있다.
소형 대용량 데이터 스토리지(data storage)에 대한 필요를 충족시키기 위해서 시작된 프로브 베이스 데이터 스토리지(probe based data storage) 개발은 IBM의 밀리피드(Millipede)의 경우, 기본적으로 프로브 헤드(probe head) 하나하나의 구동 시간의 제약 때문에 수천 개의 프로브 어레이(probe array)를 만들고 미디어(media)를 선형 운동하여 수천 개의 프로브 헤드(probe head)가 미디어(media) 위를 움직이며 리드(Read)/라이트(Write)를 하도록 하고 있다. 이 경우 수천 개의 프로브 헤드(probe head)에 독립적으로 라이팅 시그널(writing signal)을 인가해 주어야 하고, 리딩(reading) 시 각각의 프로브(probe)에서 나오는 시그널(signal)을 독립적으로 처리해주어야 하는 어려움이 있었다.
이하, 도 1 및 도 2를 참조하여 종래의 R/W 헤드의 구조와 그 문제점에 대해 상세히 설명하기로 한다.
도 1은 종래의 마그네틱 HDD R/W 헤드 디자인 및 그 구현 과정을 도식적으로 나타낸 도면으로서, ABS 패턴이 형성된 면의 모서리 부분에 R/W 헤드가 형성되어 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 기존의 HDD에 채용된 형태의 R/W 헤드(head) 디자인(design)을 별다른 수정 없이 일렉트릭(electric) R/W 헤드에 적용하게 되면 다음과 같은 불리한 점이 있다.
첫째, 반도체 소자로 이용되는 결정학적 방향성 및 이와 연관된 전기적 특성과 관련이 있다. 일반적으로 알려진 반도체 소자 제작에는 단결정 재료들이 이용되는데, 이 단결정 물질들은 그 결정학적 방향과 전기적 특성이 매우 밀접한 관련이 있다. 그리고 현재까지 보편적으로 알려진 반도체 특성은 기본적으로 웨이퍼의 평면상에서 구현하는 것을 감안할 때, 도 1에 표시된 방법과 같이 웨이퍼의 단면층에 반도체를 제작하는 것은 소자의 특성 예측 및 특성 편차 조절에 매우 큰 어려움을 야기할 수 있다.
둘째, 웨이퍼의 단면상에 구현 가능한 센서의 구조가 매우 한정될 수밖에 없는 문제점이 있다. 지금까지 알려진 고분해능 전기장 감지 소자의 한 예는 탐침형 구조의 트랜지스터(transistor)인데, 이와 같은 구조물은 웨이퍼 단면상에 구성하 는 것은 매우 어렵다. 더욱이, ABS를 R/W 헤드와 수직인 면에 구성하기 위해서는 필연적으로 슬라이싱(slicing) 공정 후 스트립(strip) 단위로 단면 공정을 수행하여야 하는데, 이는 스루 풋(through put) 손실을 야기한다.
이러한 문제점을 해결하기 위해, 종래의 마그네틱 HDD R/W 헤드는 도 2에 도시된 바와 같이 ABS와 R/W 헤드를 동일한 평면에 구성하였다. 이와 같이, ABS와 R/W 헤드를 동일한 평면에 구성하면 앞에서 언급한 도 1의 문제점들을 해결할 수 있다.
즉, 도 2와 같이 ABS와 R/W 헤드를 동일한 평면에 구성하면, 웨이퍼 평면의 결정학적 방향을 유지하면서 센서를 구현할 수 있고 웨이퍼 단면상에 탐침형 센서 구조를 구현할 수 있을 뿐만 아니라 스루 풋(through put) 손실을 줄일 수 있다.
하지만, 도 2와 같은 종래의 마그네틱 HDD R/W 헤드 구조는 ABS와 R/W 헤드가 동일한 평면에 구성되어 있기 때문에 R/W 시그널을 처리하기 위한 외부 상호접속 패드(external interconnection pad)를 형성하기 어려운 문제점이 있었다.
따라서, 본 발명은 상기 문제점을 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명의 제 1 목적은 R/W 헤드와 ABS 패턴을 동일한 평면상에 구성하고 실리콘 웨이퍼의 일측에 형성된 경사면 상에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(metal pad)를 형성함으로써, 외부 상호접속 패드(external interconnection pad) 형성이 용이한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 제 2 목적은 R/W 헤드와 ABS 패턴을 동일한 평면상에 구성하고 실리콘 웨이퍼의 일측에 형성된 경사면 상에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(metal pad)를 형성함으로써, 외부 상호접속 패드 형성이 용이한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 제 3 목적은 R/W 헤드와 ABS 패턴을 동일한 평면상에 구성하고 실리콘 웨이퍼의 일측에 형성된 수직면 상에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(metal pad)를 형성함으로써, 외부 상호접속 패드 형성이 용이한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 제 4 목적은 R/W 헤드와 ABS 패턴을 동일한 평면상에 구성하고 실리콘 웨이퍼의 일측에 형성된 수직면 상에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(metal pad)를 형성함으로써, 외부 상호접속 패드 형성이 용이한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법을 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 제 5 목적은 R/W 헤드와 ABS 패턴을 동일한 평면상에 구성하고 실리콘 웨이퍼의 일측에 형성된 계단 모양의 바닥면 상에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(metal pad)를 형성함으로써, 외부 상호접속 패드 형성이 용이한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 제 6 목적은 R/W 헤드와 ABS 패턴을 동일한 평면상에 구성하고 실리콘 웨이퍼의 일측에 형성된 계단 모양의 바닥면 상에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(metal pad)를 형성함으로써, 외부 상호접속 패드 형성이 용이한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법을 제공하는 데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법은, (a) 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와; (b) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 경사지게 식각하는 단계와; (c) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와; (d) 상기 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와; (e) 상기 (b) 단계에서 형성된 경사면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계; 및 (f) 상기 실리콘 웨이퍼의 경사면을 각각 절단하여 R/W 헤드를 분할하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법은, (a) 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와; (b) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 계단식 모양으로 식각하는 단계와; (c) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와; (d) 상기 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와; (e) 상기 (b) 단계에서 형성된 계단식 모양의 바닥면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계; 및 (f) 상기 실리콘 웨이퍼의 바닥면을 각각 절단하여 R/W 헤드를 분할하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법은, (a) 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와; (b) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 경사지게 식각하는 단계와; (c) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와; (d) 상기 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와; (e) 상기 (b) 단계에서 식각된 부분의 경사면을 절단하는 단계; 및 (f) 상기 (e) 단계에서 절단된 수직면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법은, (a) 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와; (b) 상기 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와; (c) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 경사지게 식각하는 단계와; (d) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와; (e) 상기 (c) 단계에서 형성된 경사면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계; 및 (f) 상기 실리콘 웨이퍼의 경사면을 각각 절단하여 R/W 헤드를 분할하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법은, (a) 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성 하는 단계와; (b) 상기 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와; (c) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 계단식 모양으로 식각하는 단계와; (d) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와; (e) 상기 (c) 단계에서 형성된 계단식 모양의 바닥면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계; 및 (f) 상기 실리콘 웨이퍼의 바닥면을 각각 절단하여 R/W 헤드를 분할하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법은, (a) 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와; (b) 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와; (c) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 경사지게 식각하는 단계와; (d) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와; (e) 상기 (c) 단계에서 식각된 부분의 경사면을 절단하는 단계; 및 (f) 상기 (e) 단계에서 절단된 수직면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 식각 마스크층은 SiNx와 SiO2을 포함한 식각 마스크용 물질 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 한다. 이때, 상기 실리콘 웨이퍼에 대한 상기 SiNx와 SiO2의 식각 선택비는 대략 1000과 100을 갖는 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조는, 실리콘 웨이퍼 상면에 형성된 ABS 패턴과; 상기 ABS 패턴과 동일 평면상에 형성된 R/W 헤드; 및 상기 실리콘 웨이퍼의 일 측에 형성된 경사면에 형성되고 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(Metal pad);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조는, 실리콘 웨이퍼 상면에 형성된 ABS 패턴과; 상기 ABS 패턴과 동일 평면상에 형성된 R/W 헤드; 및 상기 실리콘 웨이퍼의 일 측에 형성된 계단식 모양의 바닥면에 형성되고 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(Metal pad);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조는, 실리콘 웨이퍼 상면에 형성된 ABS 패턴과; 상기 ABS 패턴과 동일 평면상에 형성된 R/W 헤드; 및 상기 실리콘 웨이퍼의 일 측에 형성된 수직면에 형성되고 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(Metal pad);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 한다.
따라서, R/W 헤드와 ABS 패턴을 동일한 평면상에 구성하고 실리콘 웨이퍼의 일측에 형성된 경사면, 수직면 계단 모양의 바닥면 중 어느 하나의 면상에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(metal pad)를 형성함으로써, 외부 상호접속 패드 형성이 용이한 장점이 있다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예에 의한 정보 저 장 기기의 리드/라이트 헤드 구조 및 그 제조 방법에 대해 상세하게 설명하기로 한다. 이때, 도면에 도시된 그림은 설명의 편의상 실제보다 과장되게 도시된 것이다.
제 1 실시 예
도 3은 본 발명의 바람직한 제 1 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조를 나타낸 도면이다.
상기 제 1 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조(10)는 도 3에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼 상면(11)에 형성된 ABS 패턴(12)과, 상기 ABS 패턴(12)과 동일 평면상에 형성된 R/W 헤드(13)와, 상기 실리콘 웨이퍼의 일 측에 형성된 경사면(14)에 형성되고 상기 R/W 헤드(13)와 전기적으로 연결된 메탈 패드(Metal pad)(15)를 포함하여 구성한다.
상기 제 1 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조(10)의 제조 방법에 대해 도 7a 내지 도 7h를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 7a 내지 도 7c에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(100) 상에 식각 마스크층(110)을 형성한 후 상기 식각 마스크층(110)을 패터닝 한다.
이때, 상기 식각 마스크층(110)은 SiNx와 SiO2를 포함한 식각 마스크용 물질 중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 실리콘 웨이퍼(100)에 대한 상기 SiNx와 SiO2의 식각 선택비는 대략 1000과 100을 갖는 것이 바람직하다.
그 다음, 도 7d에 도시된 바와 같이, 상기 패터닝된 식각 마스크층(110)을 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼(100)를 단면 방향으로 경사지게 식각한다.
이때, 식각 공정은 건식 또는 습식 식각 공정을 사용할 수 있으나, 습식 식각 공정을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 단결정 실리콘 웨이퍼(100)에 경사를 형성하는 공정은 KOH와 TMAH 중 하나를 사용하여 습식 식각 방법을 적용하면 쉽게 구현할 수 있다. 또한, 상기 식각 공정에 의해 형성된 경사면과 상기 실리콘 웨이퍼의 상부면 사이의 각도는 도 6에 도시된 바와 같이, 대략 54.74°를 갖는 것이 바람직하다.
그 다음, 도 7e에 도시된 바와 같이, 상기 식각 마스크층(110)을 제거한다.
그 다음, 도 7f에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 웨이퍼(100) 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드(120)를 형성한다.
그 다음, 도 7g에 도시된 바와 같이, 상기에서 형성된 경사면에 상기 R/W 헤드(120)와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)(130)를 각각 형성한다.
끝으로, 도 7h에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 웨이퍼(100)의 경사면을 각각 절단하여 R/W 헤드를 분할한다.
한편, 전술한 제 1 실시 예에서, 상기 실리콘 웨이퍼(100) 상에 상기 식각 마스크층(110)을 형성하기 전에 상기 실리콘 웨이퍼(100) 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드(120)를 먼저 형성하여 다음 단계의 공정을 진행할 수도 있다.
제 2 실시 예
도 4는 본 발명의 바람직한 제 2 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조를 나타낸 도면이다.
상기 제 2 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조(20)는 도 4에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼 상면(21)에 형성된 ABS 패턴(22)과, 상기 ABS 패턴(22)과 동일 평면상에 형성된 R/W 헤드(23)와, 상기 실리콘 웨이퍼의 일 측에 형성된 수직면(24)에 형성되고 상기 R/W 헤드(23)와 전기적으로 연결된 메탈 패드(Metal pad)(25)를 포함하여 구성된다.
상기 제 2 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조(20)의 제조 방법에 대해 도 8a 내지 도 8h를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 8a 내지 도 8c에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(100) 상에 식각 마스크층(110)을 형성한 후 상기 식각 마스크층(110)을 패터닝 한다.
이때, 상기 식각 마스크층(110)은 SiNx와 SiO2를 포함한 식각 마스크용 물질 중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 실리콘 웨이퍼(100)에 대한 상기 SiNx와 SiO2의 식각 선택비는 대략 1000과 100을 갖는 것이 바람직하다.
그 다음, 도 8d에 도시된 바와 같이, 상기 패터닝된 식각 마스크층(110)을 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼(100)를 단면 방향으로 경사지게 식각한다.
이때, 식각 공정은 건식 또는 습식 식각 공정을 사용할 수 있으나, 습식 식각 공정을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 단결정 실리콘 웨이퍼(100)에 경사 를 형성하는 공정은 KOH와 TMAH 중 하나를 사용하여 습식 식각 방법을 적용하면 쉽게 구현할 수 있다. 또한, 상기 식각 공정에 의해 형성된 경사면과 상기 실리콘 웨이퍼의 상부면 사이의 각도는 도 6에 도시된 바와 같이, 대략 54.74°를 갖는 것이 바람직하다.
그 다음, 도 8e에 도시된 바와 같이, 상기 식각 마스크층(110)을 제거한다.
그 다음, 도 8f에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 웨이퍼(100) 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드(120)를 형성한다.
그 다음, 도 8g에 도시된 바와 같이, 상기 식각된 부분의 경사면을 절단한다.
마지막으로, 도 8h에 도시된 바와 같이, 상기 절단된 수직면에 상기 R/W 헤드(120)와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)(130)를 각각 형성한다.
여기서도, 전술한 제 2 실시 예에서, 상기 실리콘 웨이퍼(100) 상에 상기 식각 마스크층(110)을 형성하기 전에 상기 실리콘 웨이퍼(100) 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드(120)를 먼저 형성하여 다음 단계의 공정을 진행할 수도 있다.
제 3 실시 예
도 5는 본 발명의 바람직한 제 3 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조를 나타낸 도면이다.
상기 제 3 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조(30)는 도 5에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼 상면(31)에 형성된 ABS 패턴(32)과, 상기 ABS 패턴(32)과 동일 평면상에 형성된 R/W 헤드(33)와, 상기 실리콘 웨이퍼의 일 측에 형성된 계단 모양의 바닥면(34)에 형성되고 상기 R/W 헤드(33)와 전기적으로 연결된 메탈 패드(Metal pad)(35)를 포함하여 구성한다.
상기 제 3 실시 예에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조(30)의 제조 방법에 대해 도 9a 내지 도 9h를 참조하여 설명하면 다음과 같다.
먼저, 도 9a 내지 도 9c에 도시된 바와 같이, 실리콘 웨이퍼(100) 상에 식각 마스크층(110)을 형성한 후 상기 식각 마스크층(110)을 패터닝 한다.
이때, 상기 식각 마스크층(110)은 SiNx와 SiO2를 포함한 식각 마스크용 물질 중 어느 하나를 사용하여 형성하는 것이 바람직하다. 그리고, 상기 실리콘 웨이퍼(100)에 대한 상기 SiNx와 SiO2의 식각 선택비는 대략 1000과 100을 갖는 것이 바람직하다.
그 다음, 도 9d에 도시된 바와 같이, 상기 패터닝된 식각 마스크층(110)을 이용하여 상기 실리콘 웨이퍼(100)를 단면 방향으로 경사지게 식각한다.
이때, 식각 공정은 건식 또는 습식 식각 공정을 사용할 수 있으나, 습식 식각 공정을 사용하는 것이 바람직하다. 그리고, 단결정 실리콘 웨이퍼(100)에 경사를 형성하는 공정은 KOH와 TMAH 중 하나를 사용하여 습식 식각 방법을 적용하면 쉽게 구현할 수 있다. 또한, 상기 식각 공정에 의해 형성된 경사면과 상기 실리콘 웨이퍼의 상부면 사이의 각도는 도 6에 도시된 바와 같이, 대략 54.74°를 갖는 것이 바람직하다.
그 다음, 도 9e에 도시된 바와 같이, 상기 식각 마스크층(110)을 제거한다.
그 다음, 도 9f에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 웨이퍼(100) 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드(120)를 형성한다.
그 다음, 도 9g에 도시된 바와 같이, 상기 식각된 부분의 바닥면에 상기 R/W 헤드(120)와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)(120)를 각각 형성한다.
마지막으로, 도 9h에 도시된 바와 같이, 상기 실리콘 웨이퍼의 바닥면을 각각 절단하여 R/W 헤드(120)를 분할한다.
상기 제 3 실시 예에서도 앞에서와 마찬가지로, 상기 실리콘 웨이퍼(100) 상에 상기 식각 마스크층(110)을 형성하기 전에 상기 실리콘 웨이퍼(100) 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드(120)를 먼저 형성하여 다음 단계의 공정을 진행할 수도 있다.
한편, 종래 기술에서 언급한 외부 상호접속(external interconnection)을 위한 메탈 패드 형성의 어려움은 실리콘(Si) 단결정의 방향성 습식 식각(wet etch) 특성(주로 KOH 또는 TMAH와 같은 용액을 이용함)을 이용하여 해결할 수 있다. 방향성 습식 식각 기술을 응용하여 도 3 내지 도 5에서 설명한 바와 같이, 3가지의 슬라이더(slider) 방향의 R/W 헤드 구조로 구성할 수 있다. 이 구조물들은 슬라이더(slider) 면과 패드(pad) 사이에 외부 상호 접속을 위한 수백 ㎛에 해당하는 공간을 용이하게 확보할 수 있다.
도 3에서 설명한 패드 온 버티컬(pad on vertical) 구조는 ABS 면과 패드(pad)가 수직인 면에 위치하므로 기존 마그네틱 헤드(magnetic head) 구조물과 완전 동일하여 공정 인프라(infra) 확보가 용이하다는 장점이 있으나, 메탈 패드(metal pad) 형성을 위해 웨이퍼 단면상에서의 공정이 추가되어야 한다.
이에 반해, 패드 온 슬로프(pad on slope) 구조(도 4)와 패드 온 테라스(pad on terrace) 구조(도 5)는 온 웨이퍼(on-wafer) 상에서 모든 공정을 수행할 수 있다는 장점이 있다.
본 발명에서 제안하는 슬라이더 방향의 R/W 헤드 구조를 제작하는데 중요한 공정은 웨이퍼 단면 방향으로 경사를 형성하는 것이다. 단결정 Si 웨이퍼에 경사를 형성하는 공정은 KOH 용액을 이용한 습식 식각(wet etch) 방법을 적용하면 쉽게 구현할 수 있는데, 이를 도 6에 도시하였다.
앞에서 설명한 바와 같이, 실리콘(Si) 습식 식각 마스크(wet etch mask) 층으로는 SiNx 또는 SiO2가 이용되는데, 각각의 실리콘(Si)에 대한 식각(etch) 선택비는 대략 1000과 100에 해당한다. 즉, 수백 nm의 SiNx층으로도 수백 ㎛의 깊이의 실리콘(Si) 경사를 용이하게 형성할 수 있다. 그리고, 경사면을 형성한 후 절단면의 위치에 따라서 패드 온 테라스(pad on terrace) 구조(도 3), 패드 온 버티컬(pad on vertical) 구조(도 4), 패드 온 슬로프(pad on slope) 구조(도 5) 중 하나를 선택하여 제작할 수 있다.
아울러 본 발명의 바람직한 실시 예들은 예시의 목적을 위해 개시된 것이며, 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가 등이 가능할 것이며, 이러한 수정 변경 등은 이하의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.
전술한 바와 같이, 본 발명에 의한 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조 및 그 제조 방법에 의하면, 정보 저장 기기를 구성하는 슬라이더(slider) 방향의 R/W 헤드를 구성하는데 있어서, R/W 헤드와 ABS 패턴을 동일한 평면상에 구성하고, 수직면, 경사면, 계단 모양의 바닥면 중 어느 하나의 면상에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(metal pad)를 형성함으로써, 외부 상호접속 패드 형성이 용이한 장점이 있다.

Claims (11)

  1. 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법에 있어서,
    (a) 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와;
    (b) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 경사지게 식각하는 단계와;
    (c) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와;
    (d) 상기 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와;
    (e) 상기 (b) 단계에서 형성된 경사면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 실리콘 웨이퍼의 경사면을 각각 절단하여 R/W 헤드를 분할하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법.
  2. 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법에 있어서,
    (a) 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와;
    (b) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 계단식 모양으로 식각하는 단계와;
    (c) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와;
    (d) 상기 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와;
    (e) 상기 (b) 단계에서 형성된 계단식 모양의 바닥면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 실리콘 웨이퍼의 바닥면을 각각 절단하여 R/W 헤드를 분할하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법.
  3. 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법에 있어서,
    (a) 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와;
    (b) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 경사지게 식각하는 단계와;
    (c) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와;
    (d) 상기 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와;
    (e) 상기 (b) 단계에서 식각된 부분의 경사면을 절단하는 단계; 및
    (f) 상기 (e) 단계에서 절단된 수직면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법.
  4. 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법에 있어서,
    (a) 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와;
    (b) 상기 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와;
    (c) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 경사지게 식각하는 단계와;
    (d) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와;
    (e) 상기 (c) 단계에서 형성된 경사면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 실리콘 웨이퍼의 경사면을 각각 절단하여 R/W 헤드를 분할하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법.
  5. 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법에 있어서,
    (a) 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와;
    (b) 상기 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와;
    (c) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 계단식 모양으로 식각하는 단계와;
    (d) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와;
    (e) 상기 (c) 단계에서 형성된 계단식 모양의 바닥면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계; 및
    (f) 상기 실리콘 웨이퍼의 바닥면을 각각 절단하여 R/W 헤드를 분할하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법.
  6. 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법에 있어서,
    (a) 실리콘 웨이퍼 상면에 리드(R)/라이트(W) 헤드를 형성하는 단계와;
    (b) 실리콘 웨이퍼 상에 식각 마스크층을 형성하여 패터닝하는 단계와;
    (c) 상기 패터닝된 식각 마스크층을 이용하여 건식 또는 습식 공정으로 상기 실리콘 웨이퍼를 단면 방향으로 경사지게 식각하는 단계와;
    (d) 상기 식각 마스크층을 제거하는 단계와;
    (e) 상기 (c) 단계에서 식각된 부분의 경사면을 절단하는 단계; 및
    (f) 상기 (e) 단계에서 절단된 수직면에 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결되는 메탈 패드(Metal pad)를 각각 형성하는 단계;를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법.
  7. 제 1 항 내지 제 6 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 식각 마스크층은 SiNx와 SiO2을 포함한 식각 마스크용 물질 중 어느 하나로 형성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 실리콘 웨이퍼에 대한 상기 SiNx와 SiO2의 식각 선택비는 대략 1000과 100을 갖는 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 제조 방법.
  9. 정보 저장 기기의 리드(Read)/라이트(Write) 헤드 구조에 있어서,
    실리콘 웨이퍼 상면에 형성된 ABS 패턴과;
    상기 ABS 패턴과 동일 평면상에 형성된 R/W 헤드; 및
    상기 실리콘 웨이퍼의 일 측에 형성된 경사면에 형성되고 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(Metal pad);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조.
  10. 정보 저장 기기의 리드(Read)/라이트(Write) 헤드 구조에 있어서,
    실리콘 웨이퍼 상면에 형성된 ABS 패턴과;
    상기 ABS 패턴과 동일 평면상에 형성된 R/W 헤드; 및
    상기 실리콘 웨이퍼의 일 측에 형성된 계단식 모양의 바닥면에 형성되고 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(Metal pad);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조.
  11. 정보 저장 기기의 리드(Read)/라이트(Write) 헤드 구조에 있어서,
    실리콘 웨이퍼 상면에 형성된 ABS 패턴과;
    상기 ABS 패턴과 동일 평면상에 형성된 R/W 헤드; 및
    상기 실리콘 웨이퍼의 일 측에 형성된 수직면에 형성되고 상기 R/W 헤드와 전기적으로 연결된 메탈 패드(Metal pad);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 정보 저장 기기의 리드/라이트 헤드 구조.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20020090436A (ko) * 2001-05-25 2002-12-05 엘지전자 주식회사 부상형 슬라이더 헤드 및 그 제조방법
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