專利名稱：具有與第一極靴磁耦合的寫屏蔽的垂直記錄磁頭的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有與第一極靴磁耦合的寫屏蔽的垂直記錄磁頭，更具體地涉及這樣一種磁頭，其應(yīng)用將寫屏蔽磁耦合到第一極靴的鐵磁中間柱(studs)。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)的心臟是磁盤驅(qū)動器。其包括旋轉(zhuǎn)的磁盤、具有寫頭和讀頭的浮動塊、懸臂以及致動器臂。當(dāng)磁盤不旋轉(zhuǎn)時(shí)，致動器臂將懸臂定位為使得所述浮動塊停泊在一個斜面上。當(dāng)磁盤轉(zhuǎn)動時(shí)，致動器臂將浮動塊定位在磁盤的上方，與浮動塊的空氣軸承面(ABS，airbearing surface)鄰近的磁盤的旋轉(zhuǎn)使空氣旋動，使得浮動塊漂浮在氣墊上，離開旋轉(zhuǎn)磁盤表面少許距離。當(dāng)浮動塊在氣墊上漂浮時(shí)，致動器臂將寫頭和讀頭定位到旋轉(zhuǎn)磁盤上所選定的環(huán)形磁道上方，在這里，由寫頭和讀頭寫入和讀出場信號。寫頭和讀頭被連接到處理電路，處理電路根據(jù)計(jì)算機(jī)程序進(jìn)行操作，從而實(shí)現(xiàn)寫和讀的功能。
寫頭一般按其面密度分級，面密度是其線位密度和其磁道寬度密度的乘積。線位密度是沿著旋轉(zhuǎn)磁盤的磁道的每英寸線距離可以寫入的比特?cái)?shù)，寬度密度是沿著旋轉(zhuǎn)磁盤的半徑每英寸可以寫入的磁道數(shù)。線位密度用“比特每英寸”(BPI)來量度，磁道寬度密度用“道每英寸”(TPI)來量度。線位密度取決于比特沿著磁道方向的長度，磁道寬度密度取決于第二極尖在ABS上的寬度。多年來提高面密度的努力已經(jīng)使計(jì)算機(jī)存儲容量從千字節(jié)上升到兆字節(jié)又上升到吉字節(jié)。
寫磁頭的每一個極靴的磁矩平行于ABS和寫磁頭的各層的主平面。當(dāng)向?qū)懘蓬^的線圈施加寫電流時(shí)，取決于寫信號是正還是負(fù)，所述磁矩向著ABS或者離開ABS旋轉(zhuǎn)。當(dāng)磁矩旋轉(zhuǎn)而離開平行位置時(shí)，在極靴之間的邊緣磁通量在旋轉(zhuǎn)磁盤的磁道中寫入一個正比特或者負(fù)比特。隨著寫電流頻率的增加，可以增加線位密度。為了增加前述面密度(以增加存儲容量)，希望增加線位密度。
有兩種類型的寫磁頭。一種是縱向記錄寫磁頭，另一種是垂直記錄寫磁頭。在縱向記錄寫磁頭中，由寫線圈感生到第一和第二極靴中的磁通量的邊緣通量在極靴之間越過(fringe across)寫間隙層，進(jìn)入旋轉(zhuǎn)磁盤的環(huán)形磁道。這使得圓形磁盤上的磁化的去向平行于磁盤平面，這就稱為縱向記錄。磁盤上的磁化體(volume of magnetization)稱為位單元，各個位單元中的磁化是反平行的，以記錄數(shù)字形式的信息。位單元的寬度表示磁道寬度，長度表示線密度，深度提供用于提供足以被讀磁頭的讀出器讀出的磁化強(qiáng)度所需的體積。在縱向記錄磁盤中，該深度有一點(diǎn)淺。位單元沿著磁盤環(huán)形磁道的長度是由寫間隙層的厚度確定的。寫間隙層做得盡可能薄，以減小位單元沿著磁道的長度，進(jìn)而提高記錄的線位密度?？v向?qū)懘蓬^的第二極尖的寬度也做得盡可能窄，以減小磁道寬度，從而提高磁道寬度密度?？上В瑢戦g隙層的厚度和磁道寬度的減小是有限的，因?yàn)槲粏卧獪\，從而必須有足夠大的位單元體積來在記錄磁盤中提供足夠大的磁化強(qiáng)度以被讀磁頭的讀出器讀到。
在垂直記錄寫磁頭中，不存在寫間隙層。第二極靴具有一個極尖和一個較寬的磁軛部分，該極尖的寬度限定了寫磁頭的磁道寬度，該磁軛部分將磁通量送到所述極尖。在極尖的凹入端，所述磁軛側(cè)向向外膨大到其全寬度，接著到達(dá)磁連接到第一極靴的背間隙的背間隙。垂直寫磁頭將信號記錄到比縱向記錄磁盤厚得多的垂直記錄磁盤中。在垂直記錄磁盤中，在一個較厚的垂直記錄層下有一個軟磁層，該垂直記錄層具有高的飽和磁化強(qiáng)度Ms和高的矯頑力Hc。較厚的磁盤可以形成較大的位單元，因此可以減小位單元的長度和寬度而仍然能夠提供足以被讀磁頭讀出的足夠大的磁化強(qiáng)度。這意味著可以減小極尖在ABS處的寬度和厚度或者高度，以提高前述TPI和BPI。在垂直記錄機(jī)制中，與縱向記錄機(jī)制中平行于磁盤平面不同，位單元的磁化垂直于磁盤平面。從極尖進(jìn)入垂直記錄磁盤的磁通量的方向垂直于磁盤平面，接下來在前述軟磁底層中平行于磁盤平面，接下來再次垂直于磁盤平面進(jìn)入第一極靴，從而完成磁回路。
試驗(yàn)證據(jù)和模擬表明，后緣寫屏蔽改善磁頭磁場的導(dǎo)數(shù)dHy/dx，從而增強(qiáng)寫位置的縱向磁場。這些特征改進(jìn)了磁轉(zhuǎn)變的銳度(transition sharpness)(線分辨率)，從而允許更高矯頑磁場媒介(改進(jìn)了穩(wěn)定性)。IBM的A.S.Hoagland在″High resolution magneticrecording structures″，IBM Journal of Research and Development，1958(2)pp.90-104中首次討論了具有后緣屏蔽(以及前緣屏蔽)的垂直極磁頭及其優(yōu)點(diǎn)。該磁頭是用層疊的HiMu80層和手繞線圈制造的。該產(chǎn)品很難按照當(dāng)今的記錄密度所需的尺度來制造。另外，M.Mallary獲得了美國專利No.4,656,546，″Vertical magnetic recordingarrangement″，重新授權(quán)號為USRE 033949，該專利是一個磁極頭，其中，單個寫磁極后面跟有一個扁平線圈和同時(shí)用作后緣屏蔽和用于通量閉合的返回磁極(return pole)的大截面部件。該設(shè)計(jì)在普遍使用磁阻讀出磁頭之前是合適的。在此設(shè)計(jì)中，如果將被屏蔽的磁阻讀磁頭建構(gòu)在寫磁極之下，則在讀磁頭(其基本上具有與寫磁極基本上相同的磁動勢(magnetomotive potential))的屏蔽之下，會發(fā)生不希望發(fā)生的寫動作。另外，Maxtor的M.Mallary，A.Torobi和M.Benakli在論文WA-02(the North American Perpendicular MagneticRecording Conference，January 9，2002)中討論了一種具有后緣屏蔽同時(shí)還有側(cè)面屏蔽的垂直磁極。該磁頭可以與一個前置磁阻磁頭結(jié)構(gòu)一起工作，因?yàn)槭褂昧藘蓚€扁平線圈以確保讀磁頭與后緣磁極和介質(zhì)的軟底層具有相同的磁動勢。這種設(shè)計(jì)的一個缺點(diǎn)是它需要兩個扁平線圈。它還需要較厚的返回磁極，返回磁極必須用高磁矩材料制造，以實(shí)現(xiàn)所需的高寫磁場能力，并且需要該部件具有較窄的喉部高度(throat height)。這個設(shè)計(jì)還導(dǎo)致讀屏蔽的寫干擾。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的一個方面是一種改進(jìn)的被屏蔽的磁極磁頭，其只需要一個扁平線圈而仍然允許后緣屏蔽、寫磁頭的P1和讀部件屏蔽均處于相同的磁動勢。本發(fā)明的另一方面在于使用第三維度，以允許后緣屏蔽與垂直寫磁頭的大截面返回磁極P1的低磁阻耦合。該耦合是通過“中間柱(studs)”實(shí)現(xiàn)的，所述中間柱如下所述由P1和(短)后緣屏蔽之間的高磁矩高透過材料制成的，所述中間柱位于所述單個扁平線圈之外。
本發(fā)明的垂直記錄寫磁頭包括鐵磁第一和第二極靴(它們連接到一個從寫磁頭的磁頭表面凹進(jìn)去的背間隙)、位于第一和第二極靴之間并位于磁頭表面和背間隙之間的其中嵌有寫線圈層的絕緣疊層、極尖位于所述磁頭表面的所述第二極靴、與所述第二極靴由一個非磁性隔離層隔開的鐵磁寫屏蔽層，和磁連接所述第一極靴層和所述寫屏蔽層的至少一個鐵磁中間柱(位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間)。所述垂直記錄寫磁頭一般與一個讀磁頭組合在一個磁頭組件中。相對于介質(zhì)(磁盤或者磁帶)經(jīng)過磁頭組件的運(yùn)動，所述寫屏蔽層是后緣屏蔽，所述讀磁頭是前緣讀磁頭。通過所述寫極尖，本發(fā)明改善了磁轉(zhuǎn)變銳度，從而使讀屏蔽的干擾最小化。
通過結(jié)合附圖閱讀下面的說明，可以理解本發(fā)明的其他方面。附圖中，各圖相互之間并不是成比例的，圖內(nèi)部的各種結(jié)構(gòu)也不是成比例的。


圖1是作為舉例的現(xiàn)有技術(shù)磁盤驅(qū)動器的平面圖；圖2是帶有磁盤驅(qū)動器的磁頭的現(xiàn)有技術(shù)的浮動塊沿著圖1中的平面2-2的端視圖；圖3是現(xiàn)有技術(shù)的磁盤驅(qū)動器的正視圖，其中使用了多個磁盤和磁頭；圖4是用于支承浮動塊和磁頭的作為舉例的現(xiàn)有技術(shù)的懸掛系統(tǒng)的軸測圖；圖5是磁頭的沿著圖2的平面5-5的ABS視圖；圖6是浮動塊的沿著圖2的平面6-6的縱剖視圖，圖示了本發(fā)明的垂直記錄磁頭與讀磁頭的組合；圖7是浮動塊的沿著圖6的平面7-7的ABS視圖；圖8是沿著圖6的平面8-8的視圖，其中，線圈層和引線上方的所有材料都被去除了；圖9是圖6的第二極靴的軸測圖，其包括一個底極靴和一個頂極尖層；圖10是圖9的頂視圖；圖11A和11B是制造圖6的讀磁頭部分72時(shí)的步驟的縱視圖和ABS視圖；圖12A和12B是與圖11A和11B相同的視圖，只不過第一極靴已經(jīng)被平面化，形成了中間柱(studs)，制成了線圈，為線圈提供了絕緣，構(gòu)建了背間隙，淀積了氧化鋁層，圖12A以及以后的“A”圖中的切面位置側(cè)向偏移，圖12B以及以后的B圖中的切面位置從ABS后退，以完整地表現(xiàn)出中間柱部分；圖13A和13B是與圖12A和12B相同的視圖，只不過部分完成的磁頭的頂部已經(jīng)被化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)，以提供一個在上面形成氧化鋁絕緣層的平坦表面；圖14A和14B是與圖13A和13B相同的視圖，只不過已經(jīng)形成了中間柱和第二極尖層；圖15A和15B是與圖14A和14B相同的視圖，只不過已經(jīng)淀積了氧化鋁層，并已進(jìn)行了CMP以提供一個平坦的表面；圖16A和16B是與圖15A和15B相同的視圖，只不過已經(jīng)形成了一個硬掩模；圖17A和17B是與圖16A和16B相同的視圖，只不過已經(jīng)形成了一個粘附/停止籽晶層和一個光致抗蝕劑層，該抗蝕劑層正被構(gòu)圖，并形成在Ta層上；
圖18A和18B是與圖17A和17B相同的視圖，只不過已經(jīng)向硬掩模和粘附/停止籽晶層中實(shí)施了反應(yīng)離子蝕刻，產(chǎn)生用于中間柱和第二極靴極尖的開口；圖19A和19B是與圖18A和18B相同的視圖，只不過已經(jīng)在所述開口中形成了NiFe籽晶層；圖20A和20B是與圖19A和19B相同的視圖，只不過已經(jīng)用鐵磁材料填充了所述開口；圖21A和21B是與圖20A和20B相同的視圖，只不過已經(jīng)對所述磁頭進(jìn)行了CMP，直到CMP到達(dá)所述粘附/停止籽晶層；圖22A和22B是與圖21A和21B相同的視圖，只不過已經(jīng)濺射淀積了薄層氧化鋁，并且已經(jīng)對磁頭組件進(jìn)行了平面化；圖23A和23B是與圖22A和22B相同的視圖，只不過已經(jīng)涂覆了帶開口的光構(gòu)圖的抗蝕劑；圖24A和24B是與圖23A和23B相同的視圖，只不過已經(jīng)進(jìn)行了蝕刻，以在所述氧化鋁中形成到達(dá)所述中間柱的開口；圖25A和25B是與圖24A和24B相同的視圖，只不過已經(jīng)去除了所述抗蝕劑，并且已經(jīng)對一個雙層抗蝕劑進(jìn)行了構(gòu)圖，以形成所述中間柱和頂屏蔽；圖26A和26B是與圖25A和25B相同的視圖，只不過已經(jīng)濺射淀積了所述頂屏蔽和所述中間柱；圖27A和27B是與圖26A和26B相同的視圖，只不過已經(jīng)從所述組件上去除了所述雙層抗蝕劑；圖28A和28B是與圖27A和27B相同的視圖，只不過已經(jīng)在所述組件上形成了一個外涂層。
具體實(shí)施例方式
磁盤驅(qū)動器現(xiàn)在參看附圖。附圖中，相同的附圖標(biāo)記表示相同或者類似的部件。圖1-3圖解了磁盤驅(qū)動器30。該磁盤驅(qū)動器包括支承和旋轉(zhuǎn)磁盤34的主軸32。該主軸32由一個受馬達(dá)控制器38控制的主軸馬達(dá)36旋轉(zhuǎn)。一個浮動塊42具有組合讀寫磁頭40，并由懸臂44和致動器臂46支承。致動器臂由一個致動器47可旋轉(zhuǎn)地定位。如圖3所示，在大容量直接存取存儲設(shè)備(DASD，direct access storage device)中，可以使用多個磁盤、浮動塊和懸臂。致動器47移動懸臂44和致動器臂46，以定位浮動塊42，以使磁頭與磁盤34表面形成換能關(guān)系。
當(dāng)主軸馬達(dá)36旋轉(zhuǎn)磁盤34時(shí)，浮動塊被支承在磁盤34表面和空氣軸承面(ABS)48之間的薄氣墊(空氣墊)(一般是0.05微米)上。該磁頭40然后用于向磁盤34表面上的多個環(huán)形磁道寫入信息，以及從中讀出信息。處理電路50與磁頭40交換表示這樣的信息的信號，提供用于旋轉(zhuǎn)磁盤34的主軸馬達(dá)驅(qū)動信號，并向用于將浮動塊移動到各磁道的致動器提供控制信號。在圖4中，浮動塊42被圖示為安裝在一個懸臂44上。上面所描述的部件可以被安裝在一個外殼55的框架54上，如圖3所示。
圖5是浮動塊42和磁頭40的ABS視圖。該浮動塊具有一個支承磁頭40的中央梁56和側(cè)梁58和60。所述梁56、58和60從一個橫梁62延伸出來。相對于磁盤34的旋轉(zhuǎn)，橫梁62在浮動塊的前緣64，磁頭40在浮動塊的后緣66。
圖6是一種混合式磁頭組件40的側(cè)剖視圖，該組件包括寫磁頭部分70和讀磁頭部分72，該讀磁頭部分使用讀出傳感器74。圖7是圖6的ABS視圖。傳感器74被夾在非磁性不導(dǎo)電的第一和第二讀間隙層76和78之間，所述讀間隙層被夾在鐵磁第一和第二屏蔽層80和82之間。響應(yīng)于外部磁場，傳感器74的電阻發(fā)生變化。流過傳感器的讀出電流Is(未圖示)使得所述電阻變化表現(xiàn)為電壓變化。然后由示于圖3的處理電路50將所述電壓變化作為讀出信號加以處理。
如圖6和圖7所示，寫磁頭部分70包括第一和第二極靴100和102，它們從ABS延伸到背間隙部分104和106，所述背間隙部分在磁頭上凹入，并磁連接到背間隙層108。所述第二極靴102可以包括一個底部的凹入的第二極靴層(P2層)130和一個頂極尖層(PT層132)。位于第一和第二極靴100和102之間的是一個從ABS延伸到背間隙層108并在其中嵌有至少一個寫線圈層112的絕緣疊層110。該絕緣疊層110可以具有一個使所述寫線圈與所述第一極靴100絕緣的底絕緣層和分別使所述寫線圈層與所述第二極靴絕緣的絕緣層116和118。一個氧化鋁層119位于所述線圈層和ABS之間。
由于第二屏蔽層82和第一極靴層100是一個公共層，該磁頭公知為混合式磁頭(merged head)。在背負(fù)式磁頭(piggyback head)中，第二屏蔽層和第一極靴層是單獨(dú)的層，由一個非磁性層分隔開。如圖2和圖4所示，第一和第二焊接連接120和121將來自自旋閥傳感器74的引線(未圖示)連接到懸臂44上的引線122和123，第三和第四焊接連接124和125將來自線圈84(見圖8)的引線126和127連接到懸臂上的引線128和129。
如圖9和圖10所示，第二極靴102包括底部的第二極靴(P2)層130和頂部的鐵磁極尖(PT)層132。所述層120和132具有膨大點(diǎn)，從這里，所述層在ABS之后初次開始向外側(cè)面延伸。所述極尖層132具有一個極尖138和一個位于所述極尖138和背間隙108(見圖6)之間的磁軛。極尖138的寬度是記錄磁頭的磁道寬度(TW)。在圖9和圖10中，極尖138被圖示為向ABS的前面延伸，因?yàn)檫@是其部分構(gòu)建在晶片上(其中，在上面制造成行成列的磁頭組件)時(shí)的結(jié)構(gòu)。在完成磁頭組件(這將在下面說明)之后，將磁頭組件切割成磁頭組件行，拋光到圖6所示的ABS。然后將每一行磁頭組件切割成單獨(dú)的磁頭組件，并安裝到懸臂上，如圖3所示。
如圖6和圖7所示，一個絕緣層140位于所述膨大點(diǎn)134和所述ABS之間。該絕緣層140不是用在縱向記錄磁頭中的寫間隙層。相反，在垂直記錄磁盤中，磁通量信號在垂直方向磁化記錄磁盤中的位單元，來自極尖138的磁通量經(jīng)過一個軟磁層返回第一極靴100。
應(yīng)當(dāng)注意，當(dāng)使用第二極靴層130(P2層)時(shí)，如圖9所示，可以縮短磁頭組件在ABS和背間隙108之間的長度，從而可以提高寫線圈頻率，從而進(jìn)一步提高寫磁頭的線位密度。還應(yīng)當(dāng)理解，所述磁頭組件可以包括相互層疊的多個寫線圈層而不是單個寫線圈層，如圖6所示。這仍然在本發(fā)明的實(shí)質(zhì)范圍內(nèi)。
如圖6和圖7所示，鐵磁中間柱300和302被磁連接在第一極靴層100和鐵磁寫屏蔽304之間。從圖6可以看到，所述中間柱位于線圈112和ABS之間。如圖7所示，磁介質(zhì)(可以是磁盤)的運(yùn)行方向是從紙張的底部到頂部。因此，該寫屏蔽304是后緣屏蔽，所述讀磁頭(包括傳感器74)是前緣讀磁頭。每一個中間柱300和302可以在四個單獨(dú)的處理步驟中構(gòu)建而成，所述步驟形成具有中間柱部分300A、300B、300C和300D的中間柱300，以及具有中間柱部分302A、302B、302C和302D的中間柱302，其中，A部分可以與背間隙108同時(shí)構(gòu)建，如圖6所示；B部分可以與第二極靴層130同時(shí)構(gòu)建，C部分可以與極尖層132同時(shí)構(gòu)建，D部分可以與寫屏蔽304同時(shí)構(gòu)建。下面將詳細(xì)說明這些制造步驟。一個絕緣層305(它可以是氧化鋁)位于所述寫屏蔽304和所述極尖(PT)層132之間。
制造方法圖11A和11B到圖28A和28B圖解了圖示于圖6和圖7的磁頭組件40的制造的各個步驟。在圖11A和11B中，可以用公知的框架電鍍技術(shù)(frame plating techniques)制造第一和第二屏蔽層80和82，可以用公知的真空淀積技術(shù)制造第一和第二讀間隙層76和78以及傳感器74。
在圖12A和12B中，淀積一個厚的氧化鋁層(未圖示)，將該厚氧化鋁層化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)到第一極靴層(P1)100，在第一極靴層(P1)的每一側(cè)留下氧化鋁層200和202，如圖12B所示。接下來，淀積絕緣層114比如氧化鋁，以使隨后的寫線圈層112與第一極靴層100絕緣。然后形成寫線圈層112，并用絕緣材料116使其絕緣，所述絕緣材料可以是烤硬的光致抗蝕劑(baked photoresist)。在進(jìn)行光構(gòu)圖(photopatterning)(未圖示)并且向下蝕刻到第一極靴層100之后，同時(shí)形成中間柱部分300A和302A以及背間隙108。
接下來淀積一個厚氧化鋁層119。在圖13A和13B中，將磁頭化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)為平坦的，淀積一個隔離層118，該隔離層可以是氧化鋁。對該隔離層構(gòu)圖以使背間隙108和中間柱部分300A和302A暴露出來。
在圖14A和14B中，同時(shí)形成具有從ABS凹入的前端134的第二極靴(P2)層130、磁連接到所述背間隙108的背間隙部分106以及中間柱部分300B和302B。在圖15A和15B中，淀積一個厚氧化鋁層(未圖示)，并對其進(jìn)行CMP以使之平坦，暴露出中間柱部分300B和302B的頂部，在第二極靴層的前端134和ABS之間留下氧化鋁層140。在圖16A和16B中，在第二極靴層130、中間柱部分300B和302B的頂部以及氧化鋁層140上形成一個硬掩模204。該硬掩?？梢允荕o、W、Ta2O3、SiONx、SiO2或者Si3N4，可由氟基反應(yīng)離子蝕刻(RIE)進(jìn)行蝕刻。在圖17A和17B中，在所述硬掩模204上形成一個非硅粘附/停止籽晶層206，接下來是一個光致抗蝕劑層208，它被光構(gòu)圖以形成所述中間柱部分300C和302C以及第二極尖(PT)層132(見圖6)包括所述垂直記錄極尖138的形狀。
所述粘附/停止籽晶層206可以從以下材料中選取Ta、W和Mo，比如用Ta。在圖18A和18B中，向所述粘附/停止籽晶層206以及所述硬掩模204中實(shí)施氟基反應(yīng)離子蝕刻，以產(chǎn)生用于中間柱部分300C和302C以及用于如圖6和圖7所示的包括極尖138的PT層的開口。粘附/停止籽晶層206和硬掩模204可以由同一氟基RIE步驟進(jìn)行蝕刻。從圖18A和18B可以看到，對第二極尖層形成用于中間柱部分300C和302C和槽的開口。在圖19A和19B中，在用于中間柱部分300C和302C以及槽的槽開口中，以及在前后基座(pedestal)上，濺射淀積一個籽晶層210(粗實(shí)線)，比如NiFe。在圖20A和20B中，實(shí)施鍍敷，以填充用于中間柱部分300C和302C以及所述槽的開口，填到稍高于所述前后基座的高度。在圖21A和21B中，實(shí)施CMP，直到在粘附/停止籽晶層206上停止CMP。
在圖22A和22B中，在第二極尖層210和中間柱部分300C和302C上濺射淀積氧化鋁層。在圖23A和23B中，涂覆光致抗蝕劑并對其構(gòu)圖，目的是開放中間柱部分300C和302C的頂部。在圖24A和24B中，可以進(jìn)行濕法蝕刻，穿過所述氧化鋁層，開放所述中間柱部分300C和302C的頂部。在圖25A和25B中，去除所述光致抗蝕劑層，形成一個雙層光構(gòu)圖抗蝕劑層130，留有到中間柱部分300C和302C的頂部的開口，并形成用于寫屏蔽304的圖案。在圖26A和26B中，濺射淀積鐵磁材料以形成頂屏蔽304和所述中間柱部分300D和302D。在圖27A和27B中，將雙層光致抗蝕劑揭除，留下寫屏蔽304和由中間柱部分300D和302D最后完成的如圖7所示的中間柱300和302。在圖28A和28B中，涂覆外涂層312，該外涂層也圖示于圖7中。
討論應(yīng)當(dāng)理解，取代前述的框架電鍍(frame plating)步驟，可以應(yīng)用真空淀積。另外，在本發(fā)明的更寬范圍的概念上，極尖層的應(yīng)用可以沒有前述的底部第二極靴層。在某些例子中，各種層的材料是可選的。例如，可以用光致抗蝕劑取代氧化鋁層，反之亦然。另外，盡管在各個步驟都對磁頭進(jìn)行了平面化，但是可以只對第二極靴和極尖層進(jìn)行平面化。另外，如前所述，磁頭組件可以是混合式的也可以是背負(fù)式的。極靴是鐵磁材料，可以是鎳鐵合金。應(yīng)當(dāng)注意到，第二極靴層可以是與極尖層不同的鐵磁材料。例如，第二極靴層可以是Ni45Fe55，極尖層可以是Co90Fe10。
顯然，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來說，在考慮上述說明之后，很容易對本發(fā)明做出其它的實(shí)施例和修改。因此，本發(fā)明僅受所附權(quán)利要求的限制。結(jié)合上述說明書和附圖考慮，權(quán)利要求包括所有這樣的修改和實(shí)施方式。
權(quán)利要求
1.一種具有磁頭表面的垂直記錄寫磁頭，包括鐵磁第一和第二極靴；一個從所述磁頭表面凹入的背間隙；所述第一和第二極靴在所述背間隙處被連接；位于第一和第二極靴之間并位于磁頭表面和所述背間隙之間的其中嵌有一個寫線圈層的絕緣疊層；所述第二極靴具有一個位于所述磁頭表面的極尖；一個鐵磁寫屏蔽層；一個位于所述第二極靴和所述寫屏蔽層之間的非磁性隔離層；磁連接所述第一極靴層和所述寫屏蔽層的至少一個鐵磁中間柱；并且，所述至少一個鐵磁中間柱位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直記錄寫磁頭，包括所述極尖在側(cè)面被一個可反應(yīng)離子蝕刻的掩模環(huán)繞；一個在所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模上的粘附層。
3.如權(quán)利要求2所述的垂直記錄寫磁頭，其中，所述粘附層從Ta、W和Mo中選擇。
4.如權(quán)利要求3所述的垂直記錄磁頭，其中，所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模從Mo、W、Ta2O3、SiONx、SiO2和Si3N4中選擇。
5.如權(quán)利要求4所述的垂直記錄寫磁頭，其中，所述粘附層是Ta。
6.如權(quán)利要求5所述的垂直記錄寫磁頭，還包括一個位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間并磁連接所述第一極靴層和所述寫屏蔽層的第二鐵磁中間柱；并且所述至少一個鐵磁中間柱和所述第二鐵磁中間柱從側(cè)面相互隔開，并且在所述極尖的每一個側(cè)面上有一個。
7.如權(quán)利要求1所述的垂直記錄寫磁頭，還包括所述第二極靴層具有第一和第二層，其中第一層位于所述絕緣疊層和所述第二層之間；所述第一層從所述磁頭表面凹入；并且所述第二層在所述磁頭表面上有所述極尖。
8.如權(quán)利要求7所述的垂直記錄寫磁頭，還包括一個位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間并磁連接所述第一極靴層和所述寫屏蔽層的第二鐵磁中間柱；并且所述至少一個鐵磁中間柱和所述第二鐵磁中間柱從側(cè)面相互隔開，并且在所述極尖的每一個側(cè)面上有一個。
9.如權(quán)利要求8所述的垂直記錄寫磁頭，還包括所述極尖在側(cè)面被一個可反應(yīng)離子蝕刻的掩模環(huán)繞；以及一個在所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模上的粘附層。
10.如權(quán)利要求9所述的垂直記錄寫磁頭，其中，所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模從Mo、W、Ta2O3、SiONx、SiO2和Si3N4中選擇。
11.如權(quán)利要求10所述的垂直記錄寫磁頭，其中，所述粘附層是Ta。
12.一種磁頭組件，其具有一個磁頭表面、一個讀磁頭和一個垂直記錄寫磁頭，包括所述讀磁頭包括鐵磁第一和第二屏蔽層；以及位于所述第一和第二屏蔽層之間的一個讀傳感器；所述垂直記錄寫磁頭包括鐵磁第一和第二極靴，其中，所述第一極靴層是與第二屏蔽層的公共層；一個從所述磁頭表面凹入的背間隙；所述第一和第二極靴在所述背間隙處被連接；位于第一和第二極靴之間并位于磁頭表面和所述背間隙之間的其中嵌有一個寫線圈層的絕緣疊層；所述第二極靴具有一個位于所述磁頭表面的極尖；一個鐵磁寫屏蔽層；一個位于所述第二極靴和所述寫屏蔽層之間的非磁性隔離層；磁連接所述第一極靴層和所述寫屏蔽層的至少一個鐵磁中間柱；并且，所述至少一個鐵磁中間柱位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間。
13.如權(quán)利要求12所述的磁頭組件，還包括所述第二極靴層具有第一和第二層，其中第一層位于所述絕緣疊層和所述第二層之間；所述第一層從所述磁頭表面凹入；并且所述第二層在所述磁頭表面上有所述極尖。
14.如權(quán)利要求13所述的磁頭組件，還包括一個位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間并磁連接所述第一極靴層和所述寫屏蔽層的第二鐵磁中間柱；并且所述至少一個鐵磁中間柱和所述第二鐵磁中間柱從側(cè)面相互隔開，并且在所述極尖的每一個側(cè)面上有一個。
15.如權(quán)利要求14所述的磁頭組件，還包括所述極尖在側(cè)面被一個可反應(yīng)離子蝕刻的掩模環(huán)繞；以及一個在所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模上的粘附層。
16.如權(quán)利要求15所述的磁頭組件，其中，所述粘附層從Ta、W和Mo中選擇。
17.如權(quán)利要求16所述的磁頭組件，其中，所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模從Mo、W、Ta2O3、SiONx、SiO2和Si3N4中選擇。
18.如權(quán)利要求17所述的磁頭組件，其中，所述粘附層是Ta。
19.如權(quán)利要求18所述的磁頭組件，還包括一個位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間并磁連接所述第一極靴層和所述寫屏蔽層的第二鐵磁中間柱；并且所述至少一個鐵磁中間柱和所述第二鐵磁中間柱從側(cè)面相互隔開，并且在所述極尖的每一個側(cè)面上有一個。
20.一種制造具有一個磁頭表面的垂直記錄寫磁頭的方法，包括下述步驟形成鐵磁第一和第二極靴；形成一個從所述磁頭表面凹入的背間隙；在所述背間隙處連接所述第一和第二極靴；形成一個位于第一和第二極靴之間并位于磁頭表面和所述背間隙之間的其中嵌有一個寫線圈層的絕緣疊層；形成所述第二極靴，所述第二極靴具有一個位于所述磁頭表面的極尖；形成一個鐵磁寫屏蔽層；形成一個位于所述第二極靴和所述寫屏蔽層之間的非磁性隔離層；形成磁連接所述第一極靴層和所述寫屏蔽層的至少一個鐵磁中間柱，所述至少一個鐵磁中間柱位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括下述步驟用一個可反應(yīng)離子蝕刻的掩模從側(cè)面環(huán)繞所述極尖；形成一個在所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模上的粘附層。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，其中，所述粘附層從Ta、W和Mo中選擇。
23.如權(quán)利要求22所述的方法，其中，所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模從Mo、W、Ta2O3、SiONx、SiO2和Si3N4中選擇。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中，所述粘附層由Ta形成。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，還包括下述步驟形成一個位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間并磁連接所述第一極靴層和所述寫屏蔽層的第二鐵磁中間柱；并且將所述至少一個鐵磁中間柱和所述第二鐵磁中間柱形成為從側(cè)面相互隔開，并且在所述極尖的每一個側(cè)面上有一個。
26.如權(quán)利要求25所述的方法，還包括下述步驟將所述第二極靴層形成為具有第一和第二層，其中第一層位于所述絕緣疊層和所述第二層之間；將所述第一層形成為從所述磁頭表面凹入；并且將所述第二層形成為在所述磁頭表面上有所述極尖。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，還包括下述步驟形成一個位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間并磁連接所述第一極靴層和所述寫屏蔽層的第二鐵磁中間柱；并且將所述至少一個鐵磁中間柱和所述第二鐵磁中間柱形成為從側(cè)面相互隔開，并且在所述極尖的每一個側(cè)面上有一個。
28.如權(quán)利要求27所述的方法，還包括下述步驟用一個可反應(yīng)離子蝕刻的掩模從側(cè)面環(huán)繞所述極尖；以及形成一個在所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模上的粘附層。
29.如權(quán)利要求28所述的方法，其中，所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模從Mo、W、Ta2O3、SiONx、SiO2和Si3N4中選擇。
30.如權(quán)利要求10所述的方法，其中，所述粘附層由Ta形成。
31.一種制造垂直記錄寫磁頭的方法，該垂直記錄寫磁頭具有一個用于面對磁介質(zhì)的磁頭表面，該方法包括下述步驟形成一個鐵磁第一極靴層；形成一個從所述磁頭表面凹入并且磁連接到所述第一極靴層的鐵磁背間隙；在所述第一極靴層上，在所述磁頭表面和所述背間隙之間的一個位置，形成一個其中嵌有一個寫線圈的絕緣疊層；在所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間的位置形成一個磁連接到所述第一極靴層的第一鐵磁中間柱部件；平面化所述背間隙、所述絕緣疊層、所述第一鐵磁中間柱部件以及所述絕緣疊層附近的一個區(qū)域，以形成一個第一平面；在所述第一平面上形成一個第二極靴的一個底層和一個第二鐵磁中間柱部件，所述第二極靴的所述底層具有一個從所述磁頭表面凹入的前緣和一個磁連接到所述背間隙的背部，所述第二鐵磁中間柱部件在所述磁頭表面和所述第二極靴的所述底層的所述前緣之間，磁連接到所述第一鐵磁中間柱部件；平面化所述第二極靴的所述底層、所述第二鐵磁中間柱部件和所述第二極靴的底層附近和所述第二鐵磁中間柱部件附近的一個區(qū)域，以形成一個第二平面；在所述第二平面上形成一個可反應(yīng)離子蝕刻的掩模；在所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模上形成一個粘附層；在所述粘附層上形成一個光致抗蝕劑掩模，具有用于對所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模進(jìn)行構(gòu)圖的開口；通過所述光致抗蝕劑掩模中的開口向所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模中進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻，以在所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模中形成用于所述第二極靴在所述磁頭表面上的極尖以及用于一個第三鐵磁中間柱部件的開口；去除所述光致抗蝕劑掩模；在所述粘附層的頂部上以及所述可反應(yīng)離子蝕刻的掩模的開口中淀積鐵磁材料，形成所述第二極靴的所述極尖以及所述第三鐵磁中間柱部件，所述第二極靴的所述極尖磁連接到所述第二極靴的所述底層，所述第三鐵磁中間柱部件磁連接到所述第二鐵磁中間柱部件；平面化所述淀積的鐵磁材料，直到所述粘附層，以形成一個第三平面；在所述第三平面上形成一個非磁性隔離層，其具有第四平面；在所述第四平面上形成一個第二光致抗蝕劑層，其具有與所述第三鐵磁中間柱部件相對的開口；通過所述開口在所述第二光致抗蝕劑層中蝕刻以在所述隔離層中形成開口，以暴露出所述第三鐵磁中間柱部件的頂部；去除所述第二光致抗蝕劑層；在所述隔離層上形成一個第三光致抗蝕劑層，其具有暴露出所述第三鐵磁中間柱部件、用于形成一個寫屏蔽層的開口；向所述第三光致抗蝕劑層的所述開口淀積鐵磁材料，以形成一個第四鐵磁中間柱部件和所述寫屏蔽層，所述第四鐵磁中間柱部件磁連接到所述寫屏蔽層，并通過所述第一、第二、第三和第四鐵磁中間柱部件磁連接到所述第一極靴層。
32.如權(quán)利要求31所述的方法，其中，所述各平面化步驟包括下述步驟淀積氧化鋁；以及對所述氧化鋁進(jìn)行化學(xué)機(jī)械拋光，直到所述氧化鋁變平坦。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有與第一極靴磁耦合的寫屏蔽的垂直記錄磁頭。該垂直記錄寫磁頭具有在一個背間隙處被連接的鐵磁第一和第二極靴以及位于第一和第二極靴之間并位于磁頭表面和所述背間隙之間的其中嵌有一個寫線圈層的絕緣疊層。所述第二極靴具有一個位于所述磁頭表面的極尖，以及凹入的鐵磁寫屏蔽層。一個非磁性隔離層位于所述第二極靴和所述寫屏蔽層之間，至少一個鐵磁中間柱被磁連接在所述第一極靴層和所述寫屏蔽層之間，并位于所述磁頭表面和所述絕緣疊層之間。
文檔編號G11B5/31GK1584988SQ200410058820
公開日2005年2月23日 申請日期2004年7月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年7月30日
發(fā)明者高塔姆·科拉, 李廣, 桑·V·紐葉, 艾倫·潘泰克, 梅森·L·威廉三世 申請人:日立環(huán)球儲存科技荷蘭有限公司