制造用于大容量存储设备读写头的读传感器的方法和工艺技术

制造用于大容量存储设备的读头的设备结构的方法和工艺。由相对硬的材料例如类金刚石碳形成的抛光停止层（４０）位于层堆叠（３２）和抗蚀剂掩模（４２）之间，该抗蚀剂掩模（４２）用于在离子研磨期间对层堆叠（３２）的区域进行掩模，该离子研磨移除部分的层堆叠（３２）以限定读传感器（３４）。在限定了读传感器之（３４）后，通过平坦化工艺移除抗蚀剂掩模（４２），该平坦化工艺消除了用常规基于化学的工艺剥离抗蚀剂掩模（４２）的需要。由例如Ａｌ↓［２］Ｏ↓［３］的材料组成的电绝缘层（４６）形成在经掩模的读传感器（３４）上。另外或或者，可以使用原子层沉积（ＡＬＤ）工艺形成电绝缘层（４６），该原子层沉积工艺在升高的温度下运行，该升高的温度否则将预烤抗蚀剂掩模（４２）。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】制，于大容量存，备读写头的读传感器的方袪和工艺
0001本专利技术涉及用于大容量存储设备的读写头，尤其涉及制造用于大容量存储设备的读头的读传感器的方法和工艺。技术背景0002磁记录是信息处理产业的支柱。像磁盘驱动器这样的存储器 存储设备包括由一层薄薄的记录介质覆盖的盘或盘片，在该记录介质上能 够写入磁编码的数据，并且这些数据在以后肯滩被检索出来供4顿。通常， 写头中的写传感器将离散位的磁编码数据写入记录介质中呈方妇寸状间隔的 同心环形轨道中。使用读头中的读传感器读出记录介质以二元状态所存储 的磁编码数据，其中所述二元状态由局部磁场的方向给定。读头和写头被 连接到在计算抛空制下用于实施写入和读出操作的电路。0003记录介质的面记录密度是由读写头的临界尺寸或最小特征大 小以及由形成记录介质的组成材料限定的。当读写头驱动器中读传感器和 写传感器的临界尺寸减小时，记录介质的面记录密度增加。然而，当读头 的临界尺寸降低到深亚〗 的临界尺寸时，读写头中使用的常规的纵向或 电流方向在平面内(CIP)的自旋阀读传感器不能产舰够的输出幅度。因此， 在具有垂直记录介质的高密度存储器存储设备中，具有电流方向垂直 于平職CPP)几何结构的读传繊已经取代了常规的CIP自旋阀读传感器， 所述垂直记录介质被认为在实现非常高的位密度方面优于纵向记 录介质。常规的CPP读传感器包括交换偏置自旋阀或巨磁电阻(GMR)、铁 磁非磁([FM/NML)多层、以及M磁阻(IMR)型体系结构。0004参照图1，磁盘驱动器一般将读头10和写头13集成为在可移 动滑块15上所携带的统一的读写头，所述可移动滑块15从致动器臂17悬 挂下来并位于盘片19的上方。当盘片19旋转时，空气动力学成形的滑土央15骑行在由空气轴承表面21产生的气垫上，所述空气轴承表面21位于旋 转的盘片19的记录介质上方以几十纳米数量级很好控制的距离处。在不接 触旋转的盘片19的情况下，致动器(未示出)摆动致动器臂17，以将读写 头的读和写头10， 13放置到旋转的盘片19上的选定轨ilJ:。0005参照图2A，读头10 (图1， 2B)可以使用薄膜沉积技术来生 产。尤其，用于形成读头10的读传感器12所需材料的层堆叠(未示出) 形成在下电极18上。然后，双层抗蚀剂掩模23形成在该层堆叠上以对多 个读传感器12中的每个的预期位置进行掩模。双层抗蚀剂掩模23包括上 抗蚀剂层23b和相对于上抗蚀剂层23b ,鹏切的下抗蚀剂层23a。底切有利 地限制了研磨材料的再沉积并且促进清洁剥离。经掩模的层堆叠被以高入 射角进行离子研磨，以移除层堆叠中不受双层抗蚀剂掩模23保护的部分。 在离子研磨之后，由此产生的读传感器12被限制于倾斜侦蝰24，该侧壁汇 聚于垂直面以限定平台状的上表面。0006然后，由均厚沉积的硬偏置(HB)层20 (图2B)和绝缘层22 (图2B)覆盖支持双层抗蚀剂掩模23和读传感器12的衬底。在常规的剥 离工艺中，然后用化学方式去除双层抗蚀剂掩模23。该剥离工艺移除覆盖 在双层抗蚀剂掩模23上的HB层20和绝缘层22的过量部分，从而，限定 HB层20和绝缘层22邻接于读传感器12的侧壁24的边界。剩余的绝缘层 22作为读头10中的间隙层。剥离工艺也显露出在读传感器12顶上的平台， 以建立在读传感器12的最上层和上电极16 (图2B)之间的电接触。0007如图2B所示，CPP读头10包括经离子研磨的读传感器12 (其 带有感测层或自由层14)、上电极16、和下电极18。 HB层20使自由层14 在纵向稳定，所述HB层20由一个或多个层硬磁性材料IW。硬偏置 的效果^3I过自由层14和HB层20之间的Mrt比率、以及自由层14与HB 层20之间的物理分离和垂直对齐禾號来确定，其中戶腿Mrt比率一般大于 二(2) memu每cm2。 ffla插入由诸如砜土(AlA)的电绝缘体乡腿的绝缘层 22，读传感器12与HB层20电绝缘。0008用于沉积电绝缘体从而形成绝缘层22的常见方法包括在室温 下ffl31离子束沉积(IBD)的准直沉积或者，双准直磁控MI寸的物理气相沉 积(PVD)。通常，4OT准直的PVD工艺在读传感器12的侧壁24上的阶梯覆盖度(即，如下所定义的绝缘层22的尺寸a与层22的尺寸b的比 率)被限定在百分之15到百分之30的范围内，这取决于侧壁24上的特定 刻蚀壁角度，当增加侧壁24的[5趟时减小阶梯覆識。换句话说，绝缘层 的厚度沿着侧壁24的高度递减，并且在场区域中明显比在侧壁24上厚。 通常，与用准直的PVD工艺的沉积相比，利用IBD工艺沉积绝缘层22增 加了读传感器12的侧壁24上的阶梯覆盖度。然而，禾,EBD工艺的可用 阶梯覆盖度仍然受到上限约百分之60的限制，再次取决于侧壁24上的特 定刻蚀壁角度。0009因为通过IBD或PVD工艺所提供的阶梯覆盖度不佳，所以在 沉积的绝缘层22中的电绝缘itt远离读传感器12的场区域中明显比在传 感器侧壁24上的厚。在侧壁24上的绝缘层22邻近于自由层14的厚度a 和场区域中的绝缘层22的厚度b之间的典型差^H或更大的因子。例如， 在传感器侧壁24上沉积50 A的绝缘层22通常会在场区域中生成至少150 A 到200A厚的绝缘层22。0010对于典型的TMR传感器叠式体，绝缘层22在场区域中和在 传感器侧壁24上的厚度差导致HB层20与自由层14的不^f准。几何偏 移由于厚度差弓胞相对于读传感器12的高表面构型，从而导致读间隙向上 张开，这导致从侧面读取的读性能不佳。通常在图2B可见并且由附图标记 26指示的向上张开的读间隙是由于HB层20相对于自由层14的未对准而 产生的，这是由于绝缘层22中的较厚场绝缘体(b)而造成的。需要增 厚场区域的绝缘层22，以便满足侧壁位置处的氧化铝的最小厚度a，从 而提供足够的电绝缘。由于增厚的场区域，将HB层20的中平面在水平处 设置在与自由层14的中平面或侧边相比较低的位置。由于在自由层14的 侧边和HB层20之间的该未对准，使得自由层14的稳定性降低，从而斷氐 了读头10的性能。0011随着侧壁覆誠的提高，厚度b减小而读间隙的张开减小。 因此，绝缘层22可以通过原子层沉积(ALD)而沉积，这倉,达到几乎百分 之百的阶梯覆盖度，以致在侧壁24上的电绝缘体的厚度a近似等于场 区域中的厚度b。虽然这改善了读头10盼性能，但是在ALD工艺中超 过13(TC的沉积^g予鹏(hardbake)双层抗蚀剂掩模23 (图2A)。该予鹏工艺增加了在双层抗蚀剂掩模23的下抗蚀齐幅23a和读传繊12之间的粘附 力，这种粘附力妨碍了用于移除双层抗蚀剂掩模23的剥离工艺。将沉积温 度限制在13(TC以下会导致相对不良的膜性能，这是由于伴随提高了向电绝 缘体构成的层22中引入的杂质水平。例如，低沉积温度引起A1203中相对 高水平的氢和碳杂质，这些杂质增加了传导率和漏电流密度。0012更重要的是，用于形成绝缘层22的剥离工艺为绝缘层22的 厚度设置了基本上限。特别地，剥离工艺并不剥除以形成亚微米的、尤其 是小于大约250纳米的读传感器10，这是因为在双层抗蚀剂掩模23的上抗 蚀剂层23a下的底切本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种制造设备结构的方法，包括：形成层堆叠，其包括能够用作读传感器的多个层；在所述层堆叠上形成抛光停止层；从所述层堆叠中限定读传感器，其中，所述读传感器由所述抛光停止层的部分覆盖；在所述抛光停止层部分和所述读传感器上形成包括电绝缘体的绝缘层；在所述绝缘层上形成包括磁性材料的硬偏置层；对所述绝缘层和所述硬偏置层进行平坦化；以及在所述抛光停止层部分上停止所述平坦化。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-6-24 11/166,3221、一种制造设备结构的方法，包括形成层堆叠，其包括能够用作读传感器的多个层；在所述层堆叠上形成抛光停止层；从所述层堆叠中限定读传感器，其中，所述读传感器由所述抛光停止层的部分覆盖；在所述抛光停止层部分和所述读传感器上形成包括电绝缘体的绝缘层；在所述绝缘层上形成包括磁性材料的硬偏置层；对所述绝缘层和所述硬偏置层进行平坦化；以及在所述抛光停止层部分上停止所述平坦化。2、 如权利要求1所述的方法，其中，对所述绝缘层和所述硬偏 置层进行平坦化还包括用化学机械抛光工艺对所述绝缘层和所述硬偏置层进行抛光。3、 如权利要求1所述的方法，其中，形成所述抛光停止层的材 料具有低于形成所述硬偏置层和所述绝缘层的相应材料的磨损。4、 如权利要求1所述的方法，其中，所述抛光停止层由硬度大 于IO吉帕斯卡的材料组成。5、 如权利要求1所述的方法，其中，所述抛光停止层是类金刚 石碳。6、 如权利要求5所述的方法，其中，所述类金刚石碳是利用从由下列各技术构成的群组中选出的技术所沉积的氢化类金刚石碳直接离子束沉积、双离子束溅射、射频激发烃辉光放电、以及直流激发 烃辉光放电。7、 如权利要求5所述的方法，其中，所述类金刚石碳是通过过 滤阴极电弧工艺沉积的四面体非晶(ta-C)类金刚石碳。8、 如权利要求1所述的方法，还包括在对所述绝缘层和所述硬偏置层进行平坦化之后移除所述抛光 停止层部分。9、 如权利要求8所述的方法，其中，移除所述抛光停止层还包括通过相对于所述绝缘层和所述硬偏置层选择性地有效移除所述 抛光停止层的干法刻蚀工艺来暴露所述抛光停止层部分。10、 如权利要求9所述的方法，其中，所述干法刻蚀工艺是从由下列各工艺构成的群组中选出的等离子体工艺和反应离子束刻蚀工 艺。11、 如权利要求io所述的方法，其中，所述抛光停止层是类金刚石碳，并且所述干法刻蚀工艺使用从由下列各气体构成的群组中选出的工艺气体氧气、氩气和氧气的混合物、以及含氟气体。12、 如权利要求8所述的方法，还包括在移除所述抛光停止层部分之后，在所述绝缘层和所述硬偏置层 上形成导体的上电极，其中，所述上电极的所述导体填充在移除所述 抛光停止层部分之后残余的空隙。13、 如权利要求1所述的方法，其中，限定所述读传感器还包括用抗蚀剂掩模对所述抛光停止层和所述层堆叠进行掩模；以及对所述抛光停止层和所述层堆叠进行离子研磨，以将所述读传感 器和所述抛光停止层部分限定在所述抗蚀剂掩模进行掩模的位置。...

【专利技术属性】
技术研发人员：HS赫格德，M明，B德吕，AJ德瓦萨哈亚姆，
申请(专利权)人：威科仪器有限公司，
类型：发明
国别省市：US[]