[发明专利]磁极,具有该磁极的磁写头,及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及磁数据记录，尤其涉及制造垂直磁写头中非常窄道宽的写极的方法。

背景技术

计算机长期存储器的核心是称为磁盘驱动器的组件。磁盘驱动器包括旋转磁盘、被与旋转磁盘的表面相邻的悬臂悬吊的写和读头、以及转动悬臂从而将读和写头置于旋转盘上选定环形磁道(track)之上的致动器。读和写头直接位于具有气垫面(ABS)的滑块上。悬臂偏置滑块朝向盘的表面，当盘旋转时，邻近盘的空气与盘表面一起移动。滑块在该移动空气的垫上飞行于盘表面之上。当滑块骑在气垫上时，采用写和读头来写磁转变到旋转盘且从旋转盘读取磁转变。读和写头连接到根据计算机程序运行的处理电路以实现写和读功能。

写头传统上包括嵌在一个或更多绝缘层(绝缘堆叠)中的线圈层，绝缘堆叠夹在第一和第二极片层(pole piece layer)之间。在写头的气垫面(ABS)处间隙(gap)通过间隙层形成在第一和第二极片层之间，极片层在背间隙(back gap)处连接。传导到线圈层的电流在极片中感应磁通，其导致磁场在ABS处在写间隙弥散出来，用于在移动介质上磁道中写上述磁转变，例如在上述旋转盘上环形磁道中。

在近来的读头设计中，自旋阀传感器，也称为巨磁致电阻(GMR)传感器，已经被用于检测来自旋转磁盘的磁场。该传感器包括下文中称为间隔层(spacer layer)的非磁导电层，其夹在下文中称为被钉扎层和自由层的第一和第二铁磁层之间。第一和第二引线(lead)连接到自旋阀传感器以传导通过那里的检测电流。被钉扎层的磁化被钉扎为垂直于气垫面(ABS)，自由层的磁矩位于平行于ABS但可以响应于外磁场而自由旋转。被钉扎层的磁化通常通过与反铁磁层的交换耦合来被钉扎。

间隔层的厚度被选择为小于通过传感器的传导电子的平均自由程。采用此设置，部分传导电子被间隔层与被钉扎层和自由层每个的界面所散射。当被钉扎层和自由层的磁化相对于彼此平行时，散射最小，当被钉扎层和自由层的磁化反平行时，散射最大。散射的变化与cosθ成比例地改变自旋阀传感器的电阻，其中θ是被钉扎层与自由层的磁化之间的角度。在读模式中，自旋阀传感器的电阻与来自旋转盘的磁场的大小成比例地改变。当检测电流传导通过自旋阀传感器时，电阻变化导致电势变化，其被检测到并作为重放信号(playback signal)处理。

自旋阀传感器位于第一和第二非磁的电绝缘读间隙层之间，第一和第二读间隙层位于铁磁性的第一和第二屏蔽层之间。在合并式(merged)磁头中，单个铁磁层作为读头的第二屏蔽层且作为写头的第一极片层。在背负式(piggyback)头中，第二屏蔽层和第一极片层是分开的层。

为了满足日益增长的对改善的数据速率和数据容量的需求，研究者近来已经将它们的努力集中到垂直记录系统的开发。垂直磁写头包括磁写极和返回极，写极和返回极在离开写间隙的位置磁连接。来自写极的写场沿基本垂直于磁介质的方向将磁位写到磁介质上。由于写极的宽度决定写到磁介质的信号的道宽(track width)，所以希望尽可能地缩小该写极宽度。然而，写极可以减小的量已经受到当前制造工艺的限制。写极这样来构造：以全膜沉积磁写极材料；在该写极材料之上形成硬掩模；然后进行离子研磨从而去除写极的未被硬掩模覆盖的部分。

该减法(subtractive)制造工艺对于最小化可以制造的写极道宽具有限制。因此，需要一种方法，其能够制造具有所需的狭窄道宽的磁写极。这样的方法将还将优选地能够严格控制临界尺寸(critical dimension)，并能够制造具有所需的梯形形状的写极，该梯形形状具有良好控制的侧壁角度。

发明内容

本发明提供一种用于制造垂直磁写头中的磁写极的方法。该方法允许写极以非常窄的道宽和良好控制的临界尺寸来构建。籽层沉积在衬底之上，然后沉积光致抗蚀剂层。光致抗蚀剂然后被光刻地曝光和显影从而在光致抗蚀剂层中形成开口。然后磁材料可以通过电镀沉积到该开口中从而形成写极。

写极形成之后，光致抗蚀剂层可以去除并且可以进行离子研磨从而去除籽层的未被写极覆盖的部分。

为了进一步减小写极的宽度，沉积磁材料之前可以沉积化学收缩材料(chemical shrink material)到光致抗蚀剂层中的开口中。化学收缩材料和光致抗蚀剂可被烘焙从而使化学收缩材料的一部分结合到光致抗蚀剂材料。这窄化了开口，与仅光刻构图光致抗蚀剂层能够构建的极相比，允许构建更窄的极。