[发明专利]经全膜镀生产的镶嵌写入极

说明书

技术领域

本发明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。

背景技术

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1A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1A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1B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1B的结构上以提供更窄的镶嵌沟槽107，如图1C所说明的。

转到图1D，光刻胶层108被施加到图1C的结构上以敞开在镶嵌沟槽107上方的区域109。诸如CoNiFe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1E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1F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1F的结构上，如图1G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1H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1I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。

发明内容

本发明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。