專利名稱：磁性記錄頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種磁性記錄頭及其制造方法，更具體地講，涉及一種具有包括主磁極和返回極的薄膜堆疊結(jié)構(gòu)的磁性記錄頭，以及制造該磁性記錄頭的方法。
背景技術(shù)：
根據(jù)磁疇的磁極化是水平的還是垂直的，磁性記錄頭通常被劃分為水平磁性記錄頭和垂直磁性記錄頭。具體地，垂直磁性記錄頭適用于提高數(shù)據(jù)記錄密度。將數(shù)據(jù)寫入磁性記錄介質(zhì)即盤的裝置被稱作磁性記錄頭。磁性記錄頭包括主磁極和返回極，主磁極將磁場(chǎng)施加到磁性記錄介質(zhì)，施加的磁場(chǎng)返回至返回極。磁性記錄頭均具有薄膜堆疊的結(jié)構(gòu)，以便磁性記錄頭緊湊。
為了增大磁記錄密度，盤型磁性記錄介質(zhì)的軌道寬度應(yīng)該變窄。為了達(dá)到這個(gè)目的，重要的是減小主磁極的寬度。然而，由于受制造堆疊型磁性記錄頭的技術(shù)上的限制，具有堆疊結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)磁性記錄頭在減小主磁極的寬度上受到限制。
現(xiàn)在將參照?qǐng)D1至圖3D來(lái)簡(jiǎn)要描述傳統(tǒng)的磁性記錄頭的堆疊結(jié)構(gòu)及其制造方法。圖1是示出傳統(tǒng)磁性記錄頭的梯形主磁極10和磁性記錄介質(zhì)的軌道寬度之間的關(guān)系的示意圖。當(dāng)垂直地觀察磁性記錄介質(zhì)的記錄表面和磁性記錄頭的水平截面時(shí)，主磁極10近似為梯形。梯形主磁極10的優(yōu)點(diǎn)在于即使在斜交角S為最大值時(shí)將位數(shù)據(jù)寫入所選擇的軌道也不影響與所選擇的軌道相鄰的軌道。如上所述當(dāng)梯形主磁極10包括在磁性記錄頭中時(shí)，磁性記錄介質(zhì)的軌道寬度取決于與梯形主磁極10的長(zhǎng)邊10b對(duì)應(yīng)的主磁極10的寬度。換言之，當(dāng)斜交角S為0度時(shí)的最大的軌道寬度W1等于為主磁極10的截面的梯形的長(zhǎng)邊10b的長(zhǎng)度。
圖2是具有堆疊結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)磁性記錄頭的剖視圖。圖2的截面是磁性記錄頭的面對(duì)磁性記錄介質(zhì)的水平截面。第一絕緣層21、第二絕緣層22、第三絕緣層23和返回極層30順序地堆疊。具有梯形截面的切口(slit)形成在第二絕緣層22中并填充有磁性材料，從而形成梯形主磁極10。
圖3A至圖3D是示出制造圖2中的傳統(tǒng)磁性記錄頭的方法的剖視圖。如圖3A中所示，第一絕緣層21和主磁極層10′順序地堆疊，光致抗蝕劑圖案80形成在第一絕緣層21和主磁極層10′的堆疊上。光致抗蝕劑圖案80是具有預(yù)定寬度的線圖案。光致抗蝕劑圖案80的最小寬度取決于用于形成光致抗蝕劑圖案80的光刻技術(shù)。
其后，如圖3B中所示，主磁極層10′被刻蝕直到第一絕緣層21被暴露，從而在光致抗蝕劑圖案80的下面形成梯形主磁極10。主磁極10的較大寬度等于光致抗蝕劑圖案80的寬度。
隨后，如圖3C中所示，第二絕緣層22形成在第一絕緣層21上。可通過在所得到的結(jié)構(gòu)的整個(gè)表面上沉積絕緣材料直到主磁極10的兩側(cè)都被絕緣材料填充并利用剝離(lift-off)方法來(lái)去除形成在梯形主磁極10上的光致抗蝕劑圖案80和絕緣部分，來(lái)形成第二絕緣層22。可選地，可通過首先利用剝離器(stripper)去除光致抗蝕劑圖案80、在得到的結(jié)構(gòu)上沉積絕緣材料并將形成在梯形主磁極10上的絕緣部分拋光(polish)，來(lái)形成第二絕緣層22。接著，如圖3D中所示，第三絕緣層23形成在主磁極10和第二絕緣層22上。返回極層30由磁性材料形成在第三絕緣層23上。
然而，當(dāng)采用現(xiàn)有的光刻設(shè)備時(shí)，光致抗蝕劑圖案80僅可具有大約100nm的寬度。換言之，如上所述，由于主磁極10的寬度取決于光致抗蝕劑圖案80的寬度W1，所以傳統(tǒng)的堆疊結(jié)構(gòu)使磁性記錄介質(zhì)的寬度W1不能小于100nm。對(duì)能夠使磁性記錄介質(zhì)的軌道變窄的磁性記錄頭的結(jié)構(gòu)以及制造該磁性記錄頭的方法仍然存在著需求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種具有新的堆疊結(jié)構(gòu)的磁性記錄頭以及制造該磁性記錄頭的方法，該磁性記錄頭可顯著減小磁性記錄介質(zhì)的軌道寬度。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，磁性記錄介質(zhì)的軌道寬度由與光刻相比能夠容易控制的薄膜厚度來(lái)確定。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種具有包括主磁極和返回磁極的堆疊結(jié)構(gòu)的磁性記錄頭。該堆疊結(jié)構(gòu)包括第一絕緣層，在一個(gè)表面上具有階梯部分；第一磁性部分，具有接觸階梯部分的階梯豎直部分的垂直薄膜的形狀；第二磁性層，設(shè)置成與第一磁性部分絕緣。
垂直薄膜形狀表示以幾乎均勻的厚度沿著階梯部分411的相對(duì)于其上形成有磁性記錄介質(zhì)的堆疊結(jié)構(gòu)的參考表面幾乎垂直形成的表面形成的薄膜的部分。第一絕緣層可以是利用例如沉積的方法而形成在基底上的層。
第一磁性部分用作將磁場(chǎng)施加到磁性記錄介質(zhì)的主磁極。第二磁性層用作施加的磁場(chǎng)返回到的返回極。從作為主磁極的第一磁性部分接收的磁場(chǎng)穿過磁性記錄介質(zhì)的記錄層和軟下伏層，并返回到作為返回極的第二磁性層。在這個(gè)過程中，記錄層的與具有高磁通密度的第一磁性部分對(duì)應(yīng)的區(qū)域被磁極化為向上的磁極或向下的磁極，由此，位數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在磁極化區(qū)域中。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供了一種制造具有包括主磁極和返回極的堆疊結(jié)構(gòu)的磁性記錄頭的方法，該方法包括形成在一個(gè)表面上具有階梯部分的第一絕緣層；形成第一磁性層，沿著階梯部分形成在第一絕緣層上，該第一磁性層為磁性薄膜；形成第一磁性部分，形成第一磁性部分是通過在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)刻蝕第一磁性層直到去除第一磁性層的水平部分而僅留下第一磁性層的接觸階梯部分的階梯豎直部分的垂直薄膜部分為止；形成第二絕緣層，形成第二絕緣層是通過在第一絕緣層和第一磁性部分的上表面上沉積絕緣材料并對(duì)絕緣材料進(jìn)行拋光直到暴露第一磁性部分的上表面為止；在第一磁性部分的上表面上順序地堆疊第三絕緣層和第二磁性層。
利用光致抗蝕劑掩模根據(jù)可選的刻蝕方法可以形成第一絕緣層?？衫猛ǔ５谋∧ざ询B方法來(lái)實(shí)現(xiàn)絕緣層和磁性層的堆疊。


通過參照附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的示例性實(shí)施例，本發(fā)明的以上和其它特征和優(yōu)點(diǎn)將變得更清楚，在附圖中圖1是示出傳統(tǒng)的磁性記錄頭的梯形主磁極和磁性記錄介質(zhì)的軌道寬度之間的關(guān)系的示意圖；圖2是具有堆疊結(jié)構(gòu)的傳統(tǒng)磁性記錄頭的剖視圖；圖3A至圖3D是示出制造圖2中的傳統(tǒng)磁性記錄頭的方法的剖視圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的磁性記錄頭的堆疊結(jié)構(gòu)的剖視圖；圖5A至圖5D是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造圖4中的磁性記錄頭的方法的剖視圖；
圖6A是示出根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的形成具有階梯部分的絕緣層的方法的剖視圖；圖6B是示出根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的形成具有階梯部分的絕緣層的方法的剖視圖；圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的磁性記錄頭的堆疊結(jié)構(gòu)的剖視圖。
具體實(shí)施例方式
現(xiàn)在將參照附圖來(lái)更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了本發(fā)明的示例性實(shí)施例。在圖中，相同的標(biāo)號(hào)表示相同的元件或部分，為了清晰起見，夸大了層和區(qū)域的厚度或?qū)挾取?br> 圖4是根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的磁性記錄頭的堆疊結(jié)構(gòu)的剖視圖。參照?qǐng)D4，該堆疊結(jié)構(gòu)包括第一絕緣層41，在其一側(cè)具有階梯部分411；第一磁性部分50，接觸階梯部分411的階梯豎直部分(riser)。第一磁性部分50具有垂直薄膜的形狀。垂直薄膜形狀表示以幾乎均勻的厚度沿著階梯部分411的相對(duì)于其上形成有磁性記錄頭的堆疊結(jié)構(gòu)的參考表面幾乎垂直形成的表面形成的薄膜的部分。
堆疊結(jié)構(gòu)還包括與第一磁性部分50絕緣的第二磁性層30。第一磁性部分50用作主磁極，第二磁性層30用作返回極。第一磁性部分50可利用第二絕緣層42和第三絕緣層23來(lái)與第二磁性層30絕緣。第二絕緣層42形成在第一絕緣層41的階梯部分411的下梯面(tread)上，并具有與第一磁性部分50的高度相同的高度。第三絕緣層23形成在第一磁性部分50的上表面和第二磁性層30之間。第三絕緣層23用作寫間隙(write gap)。
第一磁性部分50和第二磁性層30之間的絕緣不僅通過利用上述的元件來(lái)實(shí)現(xiàn)，還可通過利用其它各種方法來(lái)實(shí)現(xiàn)。例如，第二磁性層30可位于第一絕緣層41的與第一磁性部分50相對(duì)的一側(cè)，從而第一絕緣層41可用作寫間隙。
包括圖4中的磁性記錄頭的磁記錄裝置使磁性記錄介質(zhì)的所選擇的軌道在與磁性記錄頭的第一磁性部分50堆疊的方向垂直的方向上前進(jìn)。磁性記錄介質(zhì)的軌道T的寬度W2取決于第一磁性部分50的薄膜的厚度。換言之，第一磁性部分50沉積在第一絕緣層41上的厚度對(duì)應(yīng)于磁性記錄介質(zhì)的軌道T的寬度W2。
即使通過利用傳統(tǒng)的薄膜形成技術(shù)也可以形成具有幾十納米至幾亞納米的厚度的薄膜。因此，根據(jù)本發(fā)明的磁性記錄頭和磁記錄裝置可將磁數(shù)據(jù)寫入磁性記錄介質(zhì)，同時(shí)形成大約幾亞納米至幾十納米的非常窄的軌道。這意味著可得到利用根據(jù)本發(fā)明的磁性記錄頭的能夠以每平方英寸(in2)兆位(Tb)的等級(jí)提供信息存儲(chǔ)的磁記錄裝置。
第一磁性部分50和第二磁性層30由軟磁材料形成，所述軟糍材料是被電磁感應(yīng)等產(chǎn)生的外部磁場(chǎng)磁化的。根據(jù)本實(shí)施例的磁性記錄頭可使用在傳統(tǒng)技術(shù)中通常使用的材料，比如鎳鐵導(dǎo)磁合金(permalloy，NiFe)。然而，因?yàn)榈谝淮判圆糠?0用作磁場(chǎng)集中在窄的截面上的主磁極，所以，與第二磁性層30相比，第一磁性部分50優(yōu)選地由具有大的飽和磁通密度即Bs的材料形成。
第一絕緣層41、第二絕緣層42和第三絕緣層23由絕緣材料形成。氧化物比如Al2O3通?？杀挥米鹘^緣材料?？墒褂闷渌鞣N材料比如在傳統(tǒng)技術(shù)中通常被用作絕緣材料的氧化物和氮化物。
圖5A至圖5D是示出根據(jù)本發(fā)明的實(shí)施例的制造圖4中的磁性記錄頭的方法的剖視圖。首先，如圖5A中所示，形成第一絕緣層41，第一絕緣層41在一個(gè)表面上具有階梯部分411?？赏ㄟ^利用光致抗蝕劑掩模81作為刻蝕掩?？涛g絕緣層部分41′來(lái)形成階梯部分411(見圖6A)?？蛇x地，可通過在預(yù)先被布置為階梯狀的第一絕緣層41的下梯面的部分上形成光致抗蝕劑掩模、在得到的結(jié)構(gòu)上沉積絕緣材料以形成階梯狀的第一絕緣層41的上梯面并利用剝離方法去除形成在階梯狀的第一絕緣層41上的光致抗蝕劑掩模和絕緣材料，來(lái)形成階梯部分411(見圖6B)。
接著，如圖5B中所示，第一磁性層50′沿著階梯部分411形成在第一絕緣層41上，其中，第一磁性層50′是磁性薄膜。如上所述，軟磁材料比如鎳鐵導(dǎo)磁合金(NiFe)適用于形成第一磁性層50′。利用通常的薄膜形成技術(shù)比如濺射技術(shù)、真空蒸發(fā)技術(shù)、電鍍技術(shù)或原子層沉積技術(shù)，可形成磁性薄膜。例如，如果采用原子層沉積技術(shù)，則因?yàn)槟軌蛞詥卧訉訛閱挝贿M(jìn)行沉積，所以可形成具有亞納米單位厚度的第一磁性層50′。以這種方式，第一磁性層50′沿著階梯部分411形成，結(jié)果垂直薄膜501堆疊在與圖5B中的水平方向垂直的方向上，即堆疊在與堆疊結(jié)構(gòu)的參考表面垂直的方向上。
其后，如圖5C中所示，在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)刻蝕第一磁性層50′，以去除第一磁性層50′的水平部分，即僅保留與階梯部分411的階梯豎直部分接觸的垂直薄膜501，由此，形成第一磁性部分50。各向異性刻蝕法優(yōu)選地用于刻蝕第一磁性層50′。離子束刻蝕(IBE)法、反應(yīng)離子刻蝕(RIE)法或反應(yīng)離子束刻蝕(RIBE)法也可用于刻蝕第一磁性層50′。優(yōu)選的刻蝕方向是圖5C中的垂直方向，即與堆疊結(jié)構(gòu)的參考表面近似垂直的方向。然而，公知的是，離子被以45度施加時(shí)的刻蝕效率優(yōu)于離子被垂直施加時(shí)的刻蝕效率。因此，首先，如箭頭①所示，離子以45度撞擊第一磁性層50′來(lái)進(jìn)行刻蝕。然后，為了去除第一磁性層50′的被階梯部分411掩藏的部分，45度的角度改變?yōu)?0度的角度，從而使離子垂直地撞擊第一磁性層50′，如箭頭②所示。所述預(yù)定的時(shí)間段優(yōu)選地是足以去除第一磁性層50′的整個(gè)水平部分的持續(xù)時(shí)間。
然后，如圖5D中所示，絕緣材料沉積在第一絕緣層41和第一磁性部分50的上表面上，隨后對(duì)絕緣材料進(jìn)行拋光直到暴露第一磁性部分50的上表面。因此，形成具有與第一磁性部分41的階梯部分411的上梯面的高度相同的高度的第二絕緣層42。優(yōu)選地，第三絕緣層23和第二磁性層30順序地堆疊在所得到的結(jié)構(gòu)上。
只要第一磁性部分50和第二磁性層30彼此絕緣，第二絕緣層42和第三絕緣層23以及第二磁性層30的形成可為任意工藝。與本實(shí)施例對(duì)比，第二磁性層30可先于第一絕緣層41形成，而隨后的過程與本實(shí)施例同樣地執(zhí)行。
圖7是根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)實(shí)施例的磁性記錄頭的堆疊結(jié)構(gòu)的剖視圖。如圖7中所示，第一絕緣層41的階梯部分具有相對(duì)于垂直線的預(yù)定傾斜，并且以相對(duì)于垂直線的預(yù)定傾斜來(lái)執(zhí)行刻蝕，由此以具有倒梯形形狀的垂直薄膜來(lái)形成第一磁性部分51。換言之，控制圖7中示出的左傾斜以使其與第一絕緣層41的階梯部分的階梯豎直部分相同，而通過使離子碰撞第一磁性部分51的方向等于箭頭所示出的方向來(lái)形成右傾斜。因此，第一磁性部分51形成為倒梯形。
如上所述，可利用現(xiàn)有的工藝設(shè)備而無(wú)需改變來(lái)執(zhí)行制造根據(jù)本發(fā)明的磁性記錄頭的方法。
根據(jù)本發(fā)明的磁性記錄頭具有新的堆疊結(jié)構(gòu)，該堆疊結(jié)構(gòu)可以顯著減小磁性記錄介質(zhì)的軌道寬度。磁性記錄介質(zhì)的軌道寬度由與光刻相比能夠容易控制的薄膜厚度來(lái)確定。因此，軌道寬度可降低為亞納米。
此外，根據(jù)本發(fā)明的磁性記錄頭制造方法即使利用現(xiàn)有的工藝設(shè)備而無(wú)需改變，也可制造出具有新堆疊結(jié)構(gòu)的磁性記錄頭。
雖然參照本發(fā)明的示例性實(shí)施例已經(jīng)具體示出和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由權(quán)利要求限定的本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可在本發(fā)明中對(duì)形式和細(xì)節(jié)做各種改變。
權(quán)利要求
1.一種磁性記錄頭，具有包括主磁極和返回磁極的堆疊結(jié)構(gòu)，所述堆疊結(jié)構(gòu)包括第一絕緣層，在一個(gè)表面上具有階梯部分；第一磁性部分，具有接觸所述階梯部分的階梯豎直部分的垂直薄膜的形狀；第二磁性層，設(shè)置成與所述第一磁性部分絕緣。
2.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄頭，其中，所述堆疊結(jié)構(gòu)還包括第二絕緣層，形成在所述第一絕緣層的所述階梯部分的下梯面的上表面上，所述第二絕緣層具有與所述第一磁性部分的高度相同的高度；第三絕緣層，形成在所述第一磁性部分的上表面和所述第二磁性層之間。
3.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄頭，其中，所述第二磁性層形成在所述第一絕緣層的下表面上。
4.如權(quán)利要求1所述的磁性記錄頭，其中，所述第一磁性部分由軟磁材料形成，所述軟磁材料的飽和磁通密度大于所述第二磁性層的飽和磁通密度。
5.一種磁記錄裝置，包括磁性記錄頭，具有包括主磁極和返回磁極的堆疊結(jié)構(gòu)；磁性記錄介質(zhì)，在所述磁性記錄介質(zhì)中，所選擇的軌道在相對(duì)于所述磁性記錄頭的一個(gè)方向上移動(dòng)，其中，所述堆疊結(jié)構(gòu)包括第一絕緣層，在一個(gè)表面上具有梯形部分；第一磁性部分，具有接觸所述階梯部分的階梯豎直部分的垂直薄膜的形狀；第二磁性層，設(shè)置成與所述第一磁性部分絕緣；所述磁性記錄介質(zhì)的所選擇的軌道在與第一磁性部分堆疊從而形成所述磁性記錄頭的方向垂直的方向上移動(dòng)。
6.一種制造具有包括主磁極和返回磁極的堆疊結(jié)構(gòu)的磁性記錄頭的方法，所述方法包括形成在一個(gè)表面上具有階梯部分的第一絕緣層；沿著所述階梯部分在所述第一絕緣層上形成第一磁性層，所述第一磁性層為磁性薄膜；通過在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)刻蝕所述第一磁性層直到去除所述第一磁性層的水平部分而僅留下所述第一磁性層的接觸所述階梯部分的所述階梯豎直部分的垂直薄膜部分為止，形成第一磁性部分。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，還包括通過在所述第一絕緣層和所述第一磁性部分的上表面上沉積絕緣材料并對(duì)所述絕緣材料進(jìn)行拋光直到暴露所述第一磁性部分的所述上表面為止，形成第二絕緣層；在所述第一磁性部分的所述上表面上順序地堆疊第三絕緣層和第二磁性層。
8.如權(quán)利要求6所述的方法，其中，在通過刻蝕所述第一磁性層來(lái)形成所述第一磁性部分的過程中，采用各向異性刻蝕方法在所述第一磁性層的所述水平部分的厚度方向上執(zhí)行刻蝕。
9.如權(quán)利要求8所述的方法，其中，所述各向異性刻蝕方法是從包括離子束刻蝕法、反應(yīng)離子刻蝕法、反應(yīng)離子束刻蝕法的組中選擇的一種方法。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種磁性記錄頭及其制造方法。該磁性記錄頭具有包括主磁極和返回磁極的堆疊結(jié)構(gòu)。該堆疊結(jié)構(gòu)包括第一絕緣層，在一個(gè)表面上具有階梯部分；第一磁性部分，具有接觸階梯部分的階梯豎直部分的垂直薄膜的形狀；第二磁性層，設(shè)置成與第一磁性部分絕緣。制造該磁性記錄頭的方法包括形成在一個(gè)表面上具有階梯部分的第一絕緣層；沿著階梯部分在第一絕緣層上形成磁性薄膜；通過在預(yù)定的時(shí)間段內(nèi)刻蝕磁性薄膜直到僅留下磁性薄膜的接觸階梯部分的階梯豎直部分的垂直薄膜部分為止，形成主磁極。
文檔編號(hào)G11B5/127GK1838242SQ20061005838
公開日2006年9月27日 申請(qǐng)日期2006年3月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年3月24日
發(fā)明者李厚山, 金庸洙 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社