经全膜镀生产的镶嵌写入极制造技术

本发明专利技术涉及经全膜镀生产的镶嵌写入极。公开一种形成写入极的方法，该方法包括在晶片的衬底层上形成停止层，所述停止层具有位于所述衬底层中的镶嵌（大马士革）沟槽上方的开口；在所述停止层上形成缓冲层，所述缓冲层具有位于所述停止层的开口上方的开口。该方法还包括在所述晶片上镀磁性材料层，在位于所述镶嵌沟槽上方的磁性材料的区域上布置第一牺牲材，在所述晶片上进行铣削或蚀刻操作以去除不被第一牺牲材料覆盖的磁性材料以及去除第一牺牲材料。该方法还包括在所述晶片上布置第二牺牲材料，以及在所述晶片上进行抛光操作以去除位于所述镶嵌沟槽上方的磁性材料区域，以去除第二牺牲材料，以及去除所述缓冲层。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术一般涉及硬盘驱动器，并且具体涉及经全膜镀生产镶嵌(大马士革)写入 极。
技术介绍
硬盘驱动器包括一个或更多个硬磁盘，这些硬磁盘上涂覆有能够在其中存储数据 的磁记录介质。硬盘驱动器还包括用于与磁记录介质中的数据交互的读写头。写入头包括 感应元件，其用于产生将磁记录介质中的域的磁矩对准以代表数据位的磁场。磁记录技术包括纵向和垂直记录。垂直磁记录(PMR)是一种形式的磁性记录，其 中代表数据位的磁矩垂直于磁记录介质的表面定向，与纵向地沿着其磁轨相反。PMR相比于 纵向记录具有很多优点，诸如明显更高的面积密度记录能力。使用在空气轴承表面(ABS)具有梯形截面形状的写入极，以提高PMR头的写入性 能。然而，具有这种梯形截面形状的写入极的制造呈现很多困难。制造这种极的一种方法 涉及从磁性材料层铣削极的缩减工艺。然而，由于下一代硬盘驱动器要求的复杂的三维形 状，该工艺可能非常困难并且易于导致低产量。制造这些极的另一方法涉及添加工艺，其中 镶嵌沟槽被形成在绝缘衬底层中，并且灌注磁性材料。一个这种形成写入极的方法在图1A-1I中说明。如参考图IA可看到的，钽(Ta) 的图案化掩膜103被设置在布置在铬(Cr)形成的下衬底101上的氧化铝(Al2O3)衬底102 上。图案化掩膜103在衬底102的将形成镶嵌沟槽的区域上具有开口 104。通过使图IA的 结构承受反应离子蚀刻(RIE)操作，在衬底102中形成镶嵌沟槽105，如图IB所说明的。为 了控制极的最终形状和磁道宽度，一个或更多个氧化铝层，诸如层106可以经原子层沉积 (ALD)布置在图IB的结构上以提供更窄的镶嵌沟槽107，如图IC所说明的。转到图1D，光刻胶层108被施加到图IC的结构上以敞开在镶嵌沟槽107上方的 区域109。诸如CoMFe或同类物的高磁矩磁性材料110接着被镀上以填充通过在前的光 致抗蚀工艺形成的沟槽图案，如图IE所说明的。光刻胶接着从该结构剥离以在围绕磁性材 料110的地带产生开放区，并且停止层(或截止层)111，诸如类金刚石碳(DLC)，被布置在 该地带区上，如图IF说明的。停止层允许使用化学机械抛光(CMP)操作以去除延伸到期望 的写入极的尾缘之上的多余磁性材料，如下面将更详细说明的。为了促进CMP工艺，另一个Al2O3层112被设置在图IF的结构上，如图IG说明的。 该结构经受CMP工艺以平面化停止层111的顶部上的表面，如图IH说明的。通过停止CMP 工艺，写入极113的厚度和磁道宽度被良好地保持在停止层111的厚度内，然而，在停止层 具有围绕写入极113的间隙114的地方，可能发生写入极113的尾缘的凹陷。在最后的步 骤中，通过另一 RIE工艺，从停止层111去除剩余材料，如图II说明的。尽管上述工艺能够提供具有严密控制的磁道宽度和侧壁角度的写入极，但使用光 刻胶限定用于镀磁性材料的框架可能在镶嵌沟槽中以及沿着由此形成的写入极的侧壁留 下不希望的光刻胶残留。任何光刻胶残留可能导致很差的极完整性和完成，以及甚至导致器件故障。
技术实现思路
本专利技术的各个实施例通过提供以下方法解决上述问题使用磁性材料的全膜镀形 成写入极以避免光刻胶残留物包围写入极。另外，全膜离子束蚀刻被使用在以全膜镀之后 从地带区去除过量的磁性材料，极大地简化了极形成工艺。牺牲缓冲层被设置在全膜镀的 磁性材料和CMP停止层之间，使得用于去除过量磁性材料的离子束蚀刻或铣削不到达CMP 停止层和影响其有效性。根据本公开主题的一个实施例，形成写入极的方法包括以下步骤在晶片的衬底 层上形成停止层，所述停止层具有位于所述衬底层中的镶嵌沟槽上方的开口。该方法还包 括在所述停止层上形成缓冲层，所述缓冲层具有位于所述停止层的开口上方的开口。该方 法还包括以下步骤在所述晶片上镀磁性材料层，在位于所述镶嵌沟槽上方的磁性材料区 域上布置第一牺牲材，并且在所述晶片上进行铣削或蚀刻操作以去除不被第一牺牲材料覆 盖的磁性材料以及去除第一牺牲材料。该方法还包括以下步骤在所述晶片上布置第二牺 牲材料，以及在所述晶片上进行抛光操作以去除位于所述镶嵌沟槽上方的磁性材料区域， 去除第二牺牲材料，以及去除所述缓冲层。根据本公开主题的另一实施例，一种形成多个写入极的方法包括以下步骤在晶 片的衬底层形成停止层，所述停止层具有位于所述衬底层中的相应的多个镶嵌沟槽上方的 第一多个开口。该方法还包括以下步骤在所述停止层上形成缓冲层，所述缓冲层具有位于 停止层的相应的第一多个开口上方的第二多个开口。该方法还包括以下步骤在所述晶片 上镀磁性材料层，在位于相应的多个镶嵌沟槽上方的多个磁性材料区域上布置第一牺牲材 料，在所述晶片上进行铣削或蚀刻操作以去除不被第一牺牲材料覆盖的磁性材料以及去除 第一磁性材料。该方法还包括以下步骤在所述晶片上布置第二形成材料，以及在所述晶片 上进行抛光操作以去除位于相应的多个镶嵌沟槽上方的所述多个磁性材料区域，去除第二 牺牲材料，以及去除所述缓冲层。应理解上述
技术实现思路
和以下的详细描述是示例和说明性的，意在提供对要求保护 的本专利技术的进一步解释。附图说明包括附图以提供本专利技术的进一步理解并且附图被并入并组成本说明书的一部分， 图解说明本专利技术的实施例，与说明书一起解释本专利技术的原理。在附图中图1A-1I图解说明在形成写入极的各种步骤之后形成的结构；图2A-2I图解说明根据本公开主题的一个方面的在形成写入极的各种步骤之后 形成的结构；图3是根据本公开主题的一个方面通过铣削或蚀刻操作已经去除过量磁性材料 之后的部分形成的写入极的扫描电子显微图像；图4是根据本公开主题的一个方面形成的写入极的扫描电子显微图像；图5是图解说明根据本公开主题的一个方面的形成写入极的方法的流程图；以及图6是图解说明根据本公开主题的一个方面的形成多个写入极的方法的流程图。具体实施例方式在以下的详细说明中，大量具体细节被阐述以提供本专利技术的完整理解。然而对于 本领域技术人员明显的是，本专利技术可以在没有这些具体细节中的一些的情况下被实施。在 其他示例中，已知的结构和技术未被详细示出以避免不必要地模糊本专利技术。图2A-2I图解说明根据本公开主题的一个方面在写入极的形成的各种步骤之后 形成的结构。如参照图2A可见，钽(Ta)或同类物的图案化掩膜203被设置在氧化铝(A1203) 的衬底202上，该衬底202布置在铬(Cr)或同类物的下衬底201上。图案化掩膜203具有 在将形成镶嵌沟槽的衬底202的区域上的开口 204。通过使图2A的结构承受反应离子蚀刻 (RIE)操作，在衬底202中形成镶嵌沟槽205，如图2B所说明的。为了控制极的最终形状和 磁道宽度，一个或更多个氧化铝层，诸如层206可以经由原子层沉积(ALD)布置在图2B的 结构上以提供更窄的镶嵌沟槽207，如图2C所说明的。转到图2D，DLC或同类物的CMP停止层208被设置在层206上。根据本公开主题 的一个方面，CMP停止层208的材料可以被选择使得磁性材料和停止层材料之间的CMP选 择性(即材料去除的相对速率)大于300 1。同样如图2D所说明的，AlOx(其中x是正 整数)牺牲缓冲层209被设置在CMP停止层208上以保护CPM停止层208免受随后的铣削 或蚀刻操本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种形成写入极的方法，包含如下步骤：在晶片的衬底层上形成停止层，所述停止层具有位于所述衬底层中的镶嵌沟槽上方的开口；在所述停止层上形成缓冲层，所述缓冲层具有位于所述停止层的所述开口上方的开口；在所述晶片上镀磁性材料层；在位于所述镶嵌沟槽上方的磁性材料区域上布置第一牺牲材料；在所述晶片上进行铣削或蚀刻操作以去除不被所述第一牺牲材料覆盖的磁性材料以及去除所述第一牺牲材料；在所述晶片上布置第二牺牲材料；以及在所述晶片上进行抛光操作以去除位于所述镶嵌沟槽上方的所述磁性材料区域，去除所述第二牺牲材料，以及去除所述缓冲层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：R周，M蒋，X项，J王，G罗，Y李，
申请(专利权)人：西部数据弗里蒙特公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]