專利名稱：制造磁頭的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種制造磁頭的方法，更具體地涉及一種制造具有CPP(電流垂直平面)結(jié)構(gòu)的磁頭的方法，該磁頭使用所謂的自旋閥膜并且感測(cè)電流沿膜的厚度方向流動(dòng)。
背景技術(shù)：
使用自旋閥膜(spin valve)的磁阻效應(yīng)元件具有兩個(gè)磁層，其中一個(gè)磁層的磁化方向由于反鐵磁層被單向各向異性磁場(chǎng)等釘扎(pinned)，另一個(gè)磁層的磁化方向容易隨外部磁場(chǎng)改變。元件阻抗隨這些磁層的磁化方向之間的相對(duì)角度而改變的特性應(yīng)用于檢測(cè)外部磁場(chǎng)的方向，該檢測(cè)基于元件阻抗的改變。
作為傳統(tǒng)的使用自旋閥膜的磁阻效應(yīng)元件，公知的是CIP(電流方向在平面內(nèi))結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)元件，其中感測(cè)電流沿自旋閥膜的平面方向流動(dòng)以檢測(cè)阻抗改變。
另一方面，作為更高密度和更高靈敏度的磁阻效應(yīng)元件，應(yīng)注意到CPP(電流垂直平面)結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)元件，其中感測(cè)電流沿自旋閥膜的膜的厚度方向流動(dòng)以檢測(cè)阻抗改變。CPP結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)元件的特征在于，隨著尺寸變小，裝置輸出增大，并且有望成為高靈敏度高密度磁記錄裝置的重放頭。
例如參考文獻(xiàn)1(日本公開(kāi)的待審專利申請(qǐng)No.Hei 11-185223)和參考文獻(xiàn)2(日本公開(kāi)的待審專利申請(qǐng)No.2004-186673)揭示了相關(guān)技術(shù)。
使用自旋閥膜的磁頭的一種制造方法是通過(guò)離子研磨蝕刻磁阻效應(yīng)膜的方法，其使用雙層光致抗蝕劑工藝并通過(guò)舉離(lift-off)法形成磁疇(magnetic domain)控制膜和絕緣膜。這里，決定磁芯(core)寬度的因素是光致抗蝕劑的圖案寬度和離子研磨工藝。為了減小磁芯寬度，必須使光致抗蝕劑的圖案寬度較小并使用適當(dāng)?shù)奈g刻工藝。
但是，在當(dāng)前的工藝中，由于光致抗蝕劑形成工藝和蝕刻工藝的局限、限制等，穩(wěn)定的磁芯寬度限于約100nm。很難進(jìn)一步減小磁芯寬度。舉離工藝常產(chǎn)生毛邊等。難以獲得穩(wěn)定的裝置構(gòu)造。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造方法，用于制造具有使用自旋閥膜的CPP結(jié)構(gòu)的磁頭，其能夠減小并高精度控制讀取磁芯寬度和讀取間隙，并且能夠提供穩(wěn)定的裝置構(gòu)造。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方案，提供一種制造磁頭的方法，包括步驟在下電極的第一區(qū)域上方形成磁阻效應(yīng)膜，該磁阻效應(yīng)膜上表面上方形成有第一抗拋光膜(polishing resistant film)，該第一抗拋光膜對(duì)于磁性材料具有拋光選擇性；在下電極的包括第一區(qū)域的整個(gè)表面上方形成磁疇控制膜；利用第一抗拋光膜作為阻擋層，通過(guò)拋光去除磁阻效應(yīng)膜上方的磁疇控制膜，以選擇性地將磁疇控制膜保留在與第一區(qū)域相鄰的第二區(qū)域中；去除第一抗拋光膜；以及在已去除第一抗拋光膜的磁阻效應(yīng)膜上方形成上電極。
根據(jù)本發(fā)明，在制造使用磁阻效應(yīng)膜的磁頭的方法中，當(dāng)在其上形成有磁阻效應(yīng)膜的下電極的整個(gè)表面上沉積磁疇控制膜并進(jìn)行拋光從而留在磁阻效應(yīng)膜的兩側(cè)上時(shí)，在磁阻效應(yīng)膜上形成抗拋光膜，由此，在拋光過(guò)程中防止對(duì)已形成磁阻效應(yīng)膜的區(qū)域進(jìn)行拋光。因此，能夠高精度地控制磁頭的讀取間隙。


圖1是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的磁頭的前視圖。
圖2A至圖2D、圖3A至圖3C和圖4A至圖4D是根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的磁頭在其制造方法的步驟中的截面圖。
圖5A至圖5D是用于說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的制造磁頭的方法中抗拋光膜作用的截面圖。
圖6A至圖6C和圖7A至圖7C是根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的磁頭在其制造方法的步驟中的截面圖。
圖8是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的磁記錄裝置的平面示意圖。
圖9是根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的磁記錄裝置的磁頭的前視圖。
具體實(shí)施例方式
第一實(shí)施例參照?qǐng)D1至圖5D說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的磁頭及其制造方法。
圖1是根據(jù)本實(shí)施例的磁頭的前視圖。圖2A至圖4D是根據(jù)本實(shí)施例的磁頭在其制造方法的步驟中的截面圖。圖5A至圖5D是用于說(shuō)明抗拋光膜作用的截面圖。
首先，參照?qǐng)D1說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的磁頭的結(jié)構(gòu)。
在基板10上，形成有同時(shí)充當(dāng)下屏蔽層(shield)的下電極12。在下電極12上，形成有導(dǎo)電非磁材料的抗蝕膜14、自旋閥結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)膜16和導(dǎo)電非磁材料的磁阻效應(yīng)膜覆蓋層(cap layer)18。磁阻效應(yīng)膜16和磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18構(gòu)圖為臺(tái)面形(mesa-shape)。在以下說(shuō)明中，形成磁阻效應(yīng)膜16和磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18的區(qū)域稱為MR(磁阻)元件區(qū)(第一區(qū)域)。
在磁阻效應(yīng)膜16和磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18的側(cè)壁上，形成有用于施加垂直偏置磁場(chǎng)的磁疇控制膜24和導(dǎo)電非磁材料的磁疇控制膜覆蓋層26，并在它們之間形成絕緣膜22。在以下說(shuō)明中，形成絕緣膜22、磁疇控制膜24和磁疇控制膜覆蓋層26的區(qū)域稱為磁疇控制區(qū)(第二區(qū)域)。
在下電極上除MR元件區(qū)和磁疇控制區(qū)以外的區(qū)域中形成有絕緣膜32。在磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18、磁疇控制膜覆蓋層26和絕緣膜32上形成有同時(shí)充當(dāng)上屏蔽層的上電極34，經(jīng)磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18電連接至磁阻效應(yīng)膜16。
由此，形成CPP(電流垂直平面)結(jié)構(gòu)的重放頭，其中感測(cè)電流通過(guò)以下路徑流動(dòng)上電極34-磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18-磁阻效應(yīng)膜16-抗蝕膜14-下電極12。
在圖1所示的磁頭中，磁阻效應(yīng)膜16的寬度限定讀取磁芯寬度，MR元件區(qū)中下電極12與上電極34之間的距離限定讀取間隙。提高磁記錄裝置的記錄密度從而高精度地減小讀取磁芯寬度和讀取間隙非常重要。
然后，參照?qǐng)D2A至圖4D說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的制造磁頭的方法。
首先，例如通過(guò)濺射法在基板10上形成例如1μm厚的NiFe膜，以形成NiFe膜的下電極12，其同時(shí)充當(dāng)下屏蔽層。
然后，例如通過(guò)濺射法在下電極12上形成例如30nm厚的Ta膜，以形成Ta膜的抗蝕膜14。在后續(xù)步驟中對(duì)磁阻效應(yīng)膜16構(gòu)圖的過(guò)程中，抗蝕膜14將用作蝕刻阻擋膜。在根據(jù)本實(shí)施例的制造磁頭的方法中，設(shè)置抗蝕膜14用于高精度地控制磁疇控制區(qū)中的所蝕刻的膜厚。
接著，在抗蝕膜14上，例如通過(guò)濺射法形成自旋閥結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)膜16。例如，通過(guò)順序地逐層疊放NiFe膜的襯層、PdPtMn的反鐵磁層、CoFe膜、Ru膜及CoFe膜的合成亞鐵磁結(jié)構(gòu)的被釘扎磁化層、Al2O3膜的勢(shì)壘層、以及NiFe膜的自由磁化層，形成磁阻效應(yīng)膜16。由此形成的磁阻效應(yīng)膜16的總膜厚例如為30nm。
接著，例如通過(guò)濺射法在磁阻效應(yīng)膜16上沉積例如5nm厚的Ru膜，以形成Ru膜的磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18。
然后，例如通過(guò)濺射法在磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18上沉積例如30nm厚的Ta膜，以形成Ta膜的抗拋光膜20(圖2A)。在后續(xù)步驟中，抗拋光膜20將在對(duì)磁阻效應(yīng)膜16構(gòu)圖的過(guò)程中用作蝕刻掩模，并在用于形成磁疇控制膜24的CMP(化學(xué)機(jī)械拋光)工藝中用作阻擋膜。為此，由相對(duì)于形成磁疇控制膜24的材料具有拋光選擇性的材料形成抗拋光膜20。
接著，通過(guò)光刻在抗拋光膜20上形成單層光致抗蝕劑膜(未示出)。
然后，利用該光致抗蝕劑膜作為掩模，例如通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻法選擇性地蝕刻抗拋光膜20。例如，利用摻Ar的CF4氣體，以20sccm的CF4氣體流速和20sccm的Ar氣流速、200W的電源功率和20W的偏壓功率、以及1.5Pa的氣體壓強(qiáng)，蝕刻抗拋光膜20。在這些條件下，抗拋光膜20的蝕刻速率約為0.85nm/sec，磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18的蝕刻速率約為0.07nm/sec。對(duì)磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18的蝕刻選擇比可以約為12。
接著，例如通過(guò)灰化法去除光致抗蝕劑膜。
接著，利用已構(gòu)圖的抗拋光膜20作為掩模，并用抗蝕膜14作為阻擋層，例如通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻法選擇性地蝕刻磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18和磁阻效應(yīng)膜16(圖2B)。在根據(jù)本實(shí)施例的制造磁頭的方法中，利用單層光致抗蝕劑對(duì)磁阻效應(yīng)膜16構(gòu)圖，與利用雙層光致抗蝕劑構(gòu)圖相比，利用單層光致抗蝕劑允許更高的加工精度以及進(jìn)一步的減小尺寸。因此，能夠以更小的尺寸及更高的精度控制讀取磁芯寬度。
例如，利用摻NH3的CO氣體，以30sccm的CO氣體流速和70sccm的NH3流速、800W的電源功率、200W的偏壓功率、0.2Pa的氣體壓強(qiáng)、以及220秒的蝕刻時(shí)間(凈蝕刻185秒)，蝕刻磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18和磁阻效應(yīng)膜16。在這些條件下，磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18和磁阻效應(yīng)膜16的蝕刻速率約為0.252nm/sec，而抗蝕膜14的蝕刻速率為0.036nm/sec。對(duì)抗蝕膜14的蝕刻選擇比可以約為7。按照這種蝕刻，抗拋光膜20被蝕刻掉約8nm，厚度約為22nm；磁疇控制區(qū)中的抗蝕膜14被蝕刻掉約1nm，厚度約為29nm。
可以通過(guò)離子研磨替代反應(yīng)離子蝕刻來(lái)蝕刻磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18和磁阻效應(yīng)膜16。對(duì)于離子研磨，條件可以為例如300mA束電流、300V束電壓和0度的Ar+照射角。在這些條件下，例如PdPtMn膜的反鐵磁層的蝕刻速率約為21nm/sec，而例如Ta的抗蝕膜14的蝕刻速率約為4.5nm/sec。蝕刻選擇比可以約為4.7。
然后，例如通過(guò)濺射法在整個(gè)表面上形成例如7nm厚Al2O3膜的絕緣膜22(圖2C)。絕緣膜22用以絕緣下電極12和將在后續(xù)步驟中形成的上電極。
接著，例如通過(guò)濺射法在整個(gè)表面上沉積例如5nm厚的CrTi膜和25nm厚的CoCrPt膜，以形成CrTi膜和CoCrPt膜的磁疇控制膜24。
接著，例如通過(guò)濺射法在整個(gè)表面上沉積例如5nm厚的Ru膜，以形成Ru膜的磁疇控制膜覆蓋層26(圖2D)。
接著，在除MR元件區(qū)和磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中，通過(guò)光刻形成光致抗蝕劑膜28。
然后，例如通過(guò)濺射法在整個(gè)表面上沉積例如16nm厚的Ta膜，以形成Ta膜的抗拋光膜30(圖3A)?？箳伖饽?0將作為阻擋膜用于形成磁疇控制膜24的CMP工藝。為此，由相對(duì)于形成磁疇控制膜24的磁性材料具有拋光選擇性的材料形成抗拋光膜30。
這里，適當(dāng)?shù)卦O(shè)定抗拋光膜30的膜厚，以使磁疇控制區(qū)中抗拋光膜30表面的高度等于MR元件區(qū)中抗拋光膜20表面的高度。在上文中，在MR元件區(qū)中，抗蝕膜14的膜厚為30nm，磁阻效應(yīng)膜16的膜厚為30nm，磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18的膜厚為5nm，抗拋光膜20的膜厚為22nm，從下電極12表面到抗拋光膜20表面的厚度為87nm。在磁疇控制區(qū)中，抗蝕膜14的膜厚為29nm，絕緣膜22的膜厚為7nm，磁疇控制膜24的膜厚為30nm，磁疇控制膜覆蓋層26的膜厚為5nm，從下電極12表面到磁疇控制膜覆蓋層26表面的厚度為71nm。那么，抗拋光膜30的膜厚設(shè)定為16nm，以使從下電極12表面到抗拋光膜30表面的厚度為87nm。
如上所述，在根據(jù)本實(shí)施例的制造磁頭的方法中，抗蝕膜14設(shè)置在磁阻效應(yīng)膜16之下，從而高精度地控制磁疇控制區(qū)中所蝕刻的膜厚。這樣，控制抗拋光膜30的膜厚，由此易于使MR元件區(qū)中抗拋光膜20表面的高度與磁疇控制區(qū)中抗拋光膜30表面的高度相等。
然后，除MR元件區(qū)和磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中的抗拋光膜30與光致抗蝕劑膜28一起被舉離，從而選擇性地留在MR元件區(qū)和磁疇控制區(qū)中(圖3B)。
接著，通過(guò)將除磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中形成的抗拋光膜20和磁疇控制區(qū)中形成的抗拋光膜30用作阻擋層的CMP方法，拋光除磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中形成的磁疇控制膜覆蓋層26、磁疇控制膜24和絕緣膜22(圖3C)。
此時(shí)，拋光布可以容易地進(jìn)入磁疇控制區(qū)的凹部，因此即使存在形成于MR元件區(qū)表面上的抗拋光膜30，MR元件區(qū)中的拋光速率也變得更高。但是，由于磁疇控制膜覆蓋層26上形成的抗拋光膜30，所以不會(huì)發(fā)生磁疇控制膜覆蓋層26和磁疇控制膜24被拋光而導(dǎo)致凹陷(dishing)的情況。通過(guò)控制使MR元件區(qū)中抗拋光膜20表面的高度與抗拋光膜30表面的高度相等。因此，也可以由磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18上的抗拋光膜20高精度地阻擋MR元件區(qū)中的拋光，并且元件的高度大致是平坦的。
抗拋光膜30還具有以下功能，即防止出現(xiàn)形成磁疇控制膜24的CoCrPt膜的Pt殘留物以及磁疇控制膜24的過(guò)拋光。在不形成抗拋光膜30的情況下拋光磁疇控制膜24時(shí)，形成磁疇控制膜24的CoCrPt膜中的Pt(其拋光速率低于Co和Cr)容易留下而成為Pt殘留物36，特別是容易留在磁阻效應(yīng)膜16與磁疇控制膜24之間形成有臺(tái)階的邊界附近(見(jiàn)圖5A至圖5C)。通過(guò)過(guò)拋光可去除Pt殘留物36，但在進(jìn)行過(guò)拋光時(shí)，在磁疇控制區(qū)的表面上形成凹坑(凹陷)(見(jiàn)圖5D)。除非進(jìn)行過(guò)拋光，否則Pt殘留物36就會(huì)留在磁阻效應(yīng)膜16上，使磁阻效應(yīng)元件的阻抗值增大，導(dǎo)致磁頭噪聲增大。
如在本實(shí)施例中，形成抗拋光膜30，由此可增加磁疇控制區(qū)的抗拋光性，從而，在防止了磁疇控制區(qū)出現(xiàn)凹陷的同時(shí)，可進(jìn)行磁疇控制膜24的過(guò)拋光，防止了Pt殘留物36留在磁阻效應(yīng)膜16等上。
在磁疇控制膜覆蓋層26、磁疇控制膜24和絕緣膜22的拋光過(guò)程中，使用選擇性拋光漿(selective slurry)，其對(duì)于形成磁疇控制膜覆蓋層26的Ru膜、形成磁疇控制膜24的CoCrPt膜和形成絕緣膜22的Al2O3膜的拋光速率高于對(duì)于形成抗拋光膜20、30的Ta膜的拋光速率。這種拋光漿例如可以為使用氧化鋁作為研磨劑的強(qiáng)酸拋光漿，或者可以使用其它拋光漿。
例如以200g/cm2的壓力、30rpm/30rpm的轉(zhuǎn)數(shù)和71秒的拋光時(shí)間(凈拋光62秒)，進(jìn)行磁疇控制膜覆蓋層26、磁疇控制膜24和絕緣膜22的CMP。在這些條件下，磁疇控制膜覆蓋層26和磁疇控制膜24的拋光速率約為41.4nm/min，絕緣膜22的拋光速率為136.8nm/min，抗拋光膜20、30的拋光速率為0.81nm/min。對(duì)抗拋光膜20、30的拋光選擇比可以約為51。
然后，例如通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻將抗拋光膜20、30選擇性地蝕刻至磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18和磁疇控制膜覆蓋層26(圖4A)。使用反應(yīng)離子蝕刻能夠去除抗拋光膜20、30，同時(shí)確保對(duì)磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18和磁疇控制膜覆蓋層26的高選擇性。因此，能夠高精度地控制讀取間隙。
例如，利用摻Ar的CF4氣體，以20sccm的CF4氣體流速和20sccm的Ar氣流速、200W的電源功率、20W的偏壓功率、1.5Pa的氣體壓強(qiáng)以及70秒的蝕刻時(shí)間(凈蝕刻47秒)，進(jìn)行抗拋光膜20、30的蝕刻。在這些條件下，Ta的抗拋光膜20、30的蝕刻速率約為0.85nm/sec，Ru的磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18和磁疇控制膜覆蓋層26的蝕刻速率為0.073nm/sec。對(duì)磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18和磁疇控制膜覆蓋層26的蝕刻選擇比可以約為11.6。
然后，通過(guò)光刻和干蝕刻，去除掉除MR元件區(qū)和磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中的磁疇控制膜覆蓋層26、磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18、磁阻效應(yīng)膜16和絕緣膜22(圖4B)。
然后，例如通過(guò)濺射法沉積例如Al2O3膜，之后通過(guò)CMP法進(jìn)行拋光，直到磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18和磁疇控制膜覆蓋層26的表面暴露出來(lái)，從而在除用于形成元件的區(qū)域之外的區(qū)域中填充Al2O3膜的絕緣膜32(圖4C)。
然后，例如通過(guò)濺射法在整個(gè)表面上形成例如1μm厚的NiFe膜，以形成NiFe膜的上電極34，其同時(shí)充當(dāng)上屏蔽層，從而完成了根據(jù)本實(shí)施例的磁頭(圖4D)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，利用單層光致抗蝕劑和反應(yīng)離子蝕刻，對(duì)磁阻效應(yīng)膜構(gòu)圖；由此，與利用雙層光致抗蝕劑和離子研磨對(duì)磁阻效應(yīng)膜構(gòu)圖相比較，能夠?qū)崿F(xiàn)精細(xì)及高精度的加工。因而，能夠以更小的尺寸和更高的精度控制磁頭的讀取磁芯寬度。
在整個(gè)表面上沉積磁疇控制膜并通過(guò)CMP進(jìn)行拋光以及在磁阻效應(yīng)膜的兩側(cè)上形成磁疇控制膜時(shí)，在MR元件區(qū)中已形成抗拋光膜，由此，能夠防止通過(guò)CMP對(duì)MR元件區(qū)進(jìn)行拋光。因此，能夠高精度地控制磁頭的讀取間隙。
在磁疇控制區(qū)中的磁疇控制膜上也選擇性地形成抗拋光膜，并且使MR元件區(qū)中的抗拋光膜表面的高度與磁疇控制區(qū)中的抗拋光膜表面的高度相等，由此，能夠防止磁疇控制區(qū)的凹陷。因此，能夠提高待制造元件的平坦度。因而，能夠以更高精度控制磁頭的讀取間隙。
第二實(shí)施例參照?qǐng)D6A至圖7C說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第二實(shí)施例的制造磁頭的方法。用相同的附圖標(biāo)記表示本實(shí)施例中與根據(jù)圖1至圖4D所示第一實(shí)施例的磁頭及其制造方法相同的部件，以避免重復(fù)或者以簡(jiǎn)化說(shuō)明。
圖6A至圖7C是根據(jù)本實(shí)施例的磁頭在其制造方法的步驟中的截面圖。
在本實(shí)施例中，說(shuō)明圖1所示第一實(shí)施例的磁頭的另一制造方法。
首先，以與圖2A至圖2D所示第一實(shí)施例的制造磁頭的方法相同的方式，在基板10上形成下電極12、抗蝕膜14、磁阻效應(yīng)膜16、磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18、抗拋光膜20、絕緣膜22、磁疇控制膜24和磁疇控制膜覆蓋層26(圖6A)。
然后，例如通過(guò)濺射法在整個(gè)表面上沉積例如16nm厚的Ta膜，以形成Ta膜的抗拋光膜30(圖6B)?？箳伖饽?0在形成磁疇控制膜24時(shí)用作CMP的阻擋層。為此，抗拋光膜30由對(duì)于形成磁疇控制膜24的磁性材料具有拋光選擇性的材料形成?？箳伖饽?0的膜厚通過(guò)與第一實(shí)施例中相同的方法來(lái)設(shè)定。
然后，利用磁疇控制膜覆蓋層26作為阻擋層，通過(guò)CMP將形成在除磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中的抗拋光膜30選擇性地拋光(圖6C)。
在抗拋光膜30的拋光過(guò)程中，使用對(duì)于形成抗拋光膜30的Ta膜的拋光速率高于對(duì)于形成磁疇控制膜覆蓋層26的Ru膜的拋光速率的選擇性拋光漿。這種拋光漿例如可為使用氧化鋁作為研磨劑的弱酸拋光漿，或者是其它拋光漿。例如在20kPa的壓強(qiáng)和100rpm的轉(zhuǎn)數(shù)下對(duì)抗拋光膜30進(jìn)行CMP。
然后，利用形成在除磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中的抗拋光膜20和形成在磁疇控制區(qū)中的抗拋光膜30，通過(guò)CMP依次拋光形成在除磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中的磁疇控制膜覆蓋層26、磁疇控制膜24和絕緣膜22。
在磁疇控制膜覆蓋層26、磁疇控制膜24和絕緣膜22的拋光過(guò)程中，使用對(duì)于形成磁疇控制膜覆蓋層26的Ru膜、形成磁疇控制膜24的CoCrPt膜和形成絕緣膜22的Al2O3膜的拋光速率高于對(duì)于形成抗拋光膜20、30的Ta膜的拋光速率的選擇性拋光漿，而不是用于拋光磁疇控制膜覆蓋層26的拋光漿。這種拋光漿例如可以為使用氧化鋁作為研磨劑的強(qiáng)酸拋光漿，或者是其它拋光漿。
例如以200g/cm2的壓強(qiáng)、30rpm/30rpm的轉(zhuǎn)數(shù)和71秒的拋光時(shí)間(凈拋光62秒)，進(jìn)行磁疇控制膜覆蓋層26、磁疇控制膜24和絕緣膜22的CMP。在這些條件下，磁疇控制膜覆蓋層26和磁疇控制膜24的拋光速率約為41.4nm/min，絕緣膜22的拋光速率為136.8nm/min，抗拋光膜20、30的拋光速率為0.81nm/min。對(duì)抗拋光膜20、30的拋光選擇比可以約為51。
如圖7A所示，在磁疇控制膜24的拋光過(guò)程中，常常產(chǎn)生Pt殘留物36。但是，形成在磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18上的抗拋光膜20和形成在磁疇控制膜覆蓋層26上的抗拋光膜30允許充分進(jìn)行過(guò)拋光，并且能夠去除形成在除磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中的磁疇控制膜覆蓋層26、磁疇控制膜24和絕緣膜22，而不留下Pt殘留物36(圖7B)。
如上所述，使用對(duì)于抗拋光膜30構(gòu)成材料(例如Ta)的拋光速率高于對(duì)于磁疇控制膜覆蓋層26構(gòu)成材料(例如Ru)的拋光速率的選擇性拋光漿，和對(duì)于磁疇控制膜覆蓋層26構(gòu)成材料(例如Ru)、磁疇控制膜24構(gòu)成材料(例如CoCrPt)和絕緣膜22構(gòu)成材料(例如Al2O3)的拋光速率高于對(duì)于抗拋光膜20、30構(gòu)成材料(例如Ta)的拋光速率的選擇性拋光漿，分兩個(gè)階段進(jìn)行CMP，由此，相比于第一實(shí)施例可容易地形成抗拋光膜30。
也就是說(shuō)，在第一實(shí)施例中，通過(guò)利用光致抗蝕劑膜28進(jìn)行舉離，在MR元件區(qū)和磁疇控制區(qū)中選擇性地形成抗拋光膜30。在光致抗蝕劑膜28的形成過(guò)程中發(fā)生未對(duì)準(zhǔn)時(shí)，會(huì)出現(xiàn)抗拋光膜30留在正常情況下抗拋光膜30不應(yīng)留下的區(qū)域中的不利狀況，從而會(huì)出現(xiàn)在CMP工藝中不能拋光的區(qū)域。在根據(jù)本實(shí)施例的方法中，在第一拋光步驟中可通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)在磁疇控制區(qū)中形成抗拋光膜30，由此，在第二拋光步驟中可有效防止上述不利狀況的出現(xiàn)。
接著，以與圖4A至圖4D所示根據(jù)第一實(shí)施例的制造磁頭的方法中相同的方式，去除抗拋光膜20、30，去除形成在除MR元件區(qū)和磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中的磁疇控制膜覆蓋層26、磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18、磁阻效應(yīng)膜16和絕緣膜22等，并形成絕緣膜32和上電極34。從而完成圖1所示的磁頭(圖7C)。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，在整個(gè)表面上沉積磁疇控制膜并通過(guò)CMP拋光磁疇控制膜使其埋置而在磁阻效應(yīng)膜兩邊形成磁疇控制膜的過(guò)程中，在整個(gè)表面上形成抗拋光膜，然后在第一拋光步驟中將形成在除磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中的抗拋光膜選擇性地去除，而后在第二拋光步驟中，利用抗拋光膜作為阻擋層，將形成在除磁疇控制區(qū)之外的區(qū)域中的磁疇控制膜選擇性地去除，由此在磁疇控制區(qū)中可通過(guò)自對(duì)準(zhǔn)形成抗拋光膜。這有助于埋置的拋光步驟，以形成磁疇控制膜。
在MR元件區(qū)上以及在磁疇控制區(qū)中的磁疇控制膜上形成抗拋光膜，由此，能夠防止在CMP中MR元件區(qū)被拋光而磁疇控制區(qū)發(fā)生凹陷的不利狀況。因此，能夠高精度地控制磁頭的讀取間隙，并且能夠更平坦地形成各元件，這允許更高精度地控制磁頭的讀取間隙。
第三實(shí)施例參照?qǐng)D8和圖9說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明第三實(shí)施例的磁記錄裝置。用相同的附圖標(biāo)記表示本實(shí)施例中與根據(jù)圖1至圖7C所示第一及第二實(shí)施例的磁頭的相同的部件，以避免重復(fù)或者以簡(jiǎn)化說(shuō)明。
圖8是根據(jù)本實(shí)施例的磁記錄裝置的平面示意圖。圖9是根據(jù)本實(shí)施例的磁記錄裝置的磁頭的前視圖。
首先，參照?qǐng)D8說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的磁記錄裝置的結(jié)構(gòu)。
根據(jù)本實(shí)施例的磁記錄裝置40包括盒體42，限定了例如長(zhǎng)立方體的內(nèi)部空間。容置空間容納一個(gè)或多個(gè)作為記錄介質(zhì)的磁盤44。磁盤44安裝在主軸馬達(dá)46的轉(zhuǎn)軸上。主軸馬達(dá)46能夠以例如7200rpm或10000rpm的高速旋轉(zhuǎn)磁盤44。盒蓋(未示出)與盒體42連接，用于與盒體42相配合而緊密地封閉容置空間。
容置空間還容納磁頭驅(qū)動(dòng)器48。磁頭驅(qū)動(dòng)器48可旋轉(zhuǎn)地安裝在垂直延伸的支撐軸50上。磁頭驅(qū)動(dòng)器48包括從支撐軸50水平地延伸的多個(gè)驅(qū)動(dòng)臂52；以及安裝在各驅(qū)動(dòng)臂52的前端并從驅(qū)動(dòng)臂52向前延伸的多個(gè)磁頭懸掛組件54。驅(qū)動(dòng)臂52相對(duì)于磁盤44的前邊和下側(cè)而設(shè)置。
各磁頭懸掛組件54包括承載梁56。承載梁56在所謂的可彈性彎曲區(qū)與驅(qū)動(dòng)臂52的前端相連接?？蓮椥詮澢鷧^(qū)對(duì)承載梁56的前端施加朝向磁盤44表面的預(yù)定的壓迫力。磁頭58支撐在承載梁56的前端上。通過(guò)固定于承載梁56的萬(wàn)向節(jié)(未示出)，允許磁頭58自由地改變姿態(tài)。
當(dāng)磁盤44的旋轉(zhuǎn)在磁盤44表面上產(chǎn)生氣流時(shí)，氣流引起正壓力(即浮力)和負(fù)壓力作用在磁頭58上。承載梁56的浮力、負(fù)壓力和壓迫力平衡，從而在磁盤44旋轉(zhuǎn)期間，保持磁頭58以相對(duì)高的穩(wěn)定性浮起。
驅(qū)動(dòng)臂52與驅(qū)動(dòng)源60，例如音圈馬達(dá)(VCM)相連接。驅(qū)動(dòng)源60旋轉(zhuǎn)支撐軸50上的驅(qū)動(dòng)臂52。驅(qū)動(dòng)臂52的這種旋轉(zhuǎn)使得磁頭懸掛組件54可移動(dòng)。當(dāng)支撐軸50旋轉(zhuǎn)以擺動(dòng)磁頭懸掛組件52、同時(shí)磁頭58浮起時(shí)，磁頭58能夠徑向地越過(guò)磁盤44的表面。這種移動(dòng)使得磁頭58可定位于磁盤44上所需的記錄磁軌上。
接著，參照?qǐng)D9詳細(xì)說(shuō)明根據(jù)本實(shí)施例的磁記錄裝置的磁頭58。
如圖9所示，具有由磁阻效應(yīng)元件構(gòu)成的重放頭62和由感應(yīng)型寫入元件構(gòu)成的記錄頭的磁頭58通常包括重放頭62和記錄頭64，它們順序地放置在將作為磁頭滑行體(head slider)的基礎(chǔ)的Al2O3-TiC(AlTiC)的平坦基板10上，并被氧化鋁或其它絕緣體所覆蓋。
重放頭62是例如根據(jù)本發(fā)明第一實(shí)施例的磁頭，并且包括基板10上形成的下電極12；下電極12上形成的抗蝕膜14；抗蝕膜14上形成的磁阻效應(yīng)膜16；磁阻效應(yīng)膜16上形成的磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18；磁阻效應(yīng)膜覆蓋層18上形成的上電極34；以及磁阻效應(yīng)膜16的兩側(cè)上設(shè)置的磁疇控制膜24，它們之間形成有絕緣膜22。
除了充當(dāng)感測(cè)電流的路徑之外，下電極12和上電極34還具有磁屏蔽的作用。磁阻效應(yīng)膜16是例如第一實(shí)施例的自旋閥結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)膜。磁疇控制膜24在單個(gè)磁化區(qū)中限定出磁阻效應(yīng)膜16的被釘扎的磁化層和自由的磁化層，并用于防止產(chǎn)生巴克豪森(Barkhausen)噪聲。
記錄頭64在與磁盤44相對(duì)的表面上包括上磁極66，其寬度與磁軌寬度相對(duì)應(yīng)；相對(duì)的下磁極70，在上磁極66與下磁極70之間設(shè)置有非磁間隙層68；磁軛(未示出)，其與上磁極66和下磁極70相連接；線圈(未示出)，其纏繞在磁軛上；等等。由高飽和磁通密度的軟磁材料的材料，例如Ni80Fe20、CoZrNb、FeN、FeSiN、FeCo合金等，形成上磁極66、下磁極70和磁軛，以確保適當(dāng)?shù)赜涗洿艌?chǎng)。
磁頭58對(duì)磁盤44的寫入通過(guò)記錄頭64進(jìn)行。也就是說(shuō)，上磁極66與下磁極70之間的磁場(chǎng)泄漏將信息記錄在磁盤44的與記錄頭64相反的區(qū)域內(nèi)。
磁盤44中寫入的信息的重放通過(guò)重放頭62進(jìn)行。也就是說(shuō)，基于磁盤44中所記錄信息的磁場(chǎng)泄漏被檢測(cè)作為磁阻效應(yīng)膜16的阻抗改變，從而讀取磁盤44中記錄的信息。
如上所述，根據(jù)本實(shí)施例，該磁記錄裝置包括根據(jù)第一實(shí)施例的磁頭，由此，能夠控制重放頭的讀取磁芯寬度和讀取間隙高精度地減小。因此，能夠提高記錄密度和磁記錄裝置的產(chǎn)量。
改型實(shí)施例本發(fā)明不限于上述實(shí)施例，而是能夠覆蓋其它各種改型。
例如，在上述第一實(shí)施例中，形成抗拋光膜20、30，從而在拋光中防止了MR元件區(qū)的過(guò)拋光和磁疇控制區(qū)的凹陷。但是，抗拋光膜30不是必需的，在這種情況下，在磁疇控制區(qū)中將發(fā)生凹陷。但是，能夠防止MR元件區(qū)的過(guò)拋光，并且能夠高精度地控制讀取間隙。
在上述第一實(shí)施例中，抗蝕膜14形成在磁阻效應(yīng)膜16之下。但是，抗蝕膜14不是必需的?？刮g膜14用于將磁阻效應(yīng)膜16選擇性地蝕刻至下電極12。在即使不存在抗蝕膜14的情況下，例如通過(guò)選擇形成材料或者其它手段，能夠高精度地阻擋磁阻效應(yīng)膜16的蝕刻，可以不設(shè)置抗蝕膜14。
形成磁頭各層的材料不限于上述實(shí)施例所述，而是可以適當(dāng)?shù)馗淖儭?br> 權(quán)利要求
1.一種制造磁頭的方法，包括步驟在下電極的第一區(qū)域上方形成磁阻效應(yīng)膜，該磁阻效應(yīng)膜的上表面上方形成有第一抗拋光膜，該第一抗拋光膜對(duì)于磁性材料具有拋光選擇性；在下電極的包括第一區(qū)域的整個(gè)表面上方形成磁疇控制膜；利用第一抗拋光膜作為阻擋層，通過(guò)拋光去除磁阻效應(yīng)膜上方的磁疇控制膜，以選擇性地將磁疇控制膜保留在與第一區(qū)域相鄰的第二區(qū)域中；去除第一抗拋光膜；以及在已去除第一抗拋光膜的磁阻效應(yīng)膜上方形成上電極。
2.如權(quán)利要求1所述的制造磁頭的方法，還包括步驟在形成磁疇控制膜的步驟之后，在磁疇控制膜上方形成對(duì)于磁性材料具有拋光選擇性的第二抗拋光膜，其中在拋光磁疇控制膜的步驟中，利用第一抗拋光膜和第二抗拋光膜作為阻擋層，拋光該磁疇控制膜；以及在去除第一抗拋光膜的步驟中，去除第一抗拋光膜和第二抗拋光膜。
3.如權(quán)利要求2所述的制造磁頭的方法，其中在形成第二抗拋光膜的步驟中，第二抗拋光膜的膜厚設(shè)定為使得第二抗拋光膜表面的高度等于磁阻效應(yīng)膜上方形成的第一抗拋光膜表面的高度。
4.如權(quán)利要求2所述的制造磁頭的方法，其中在形成第二抗拋光膜的步驟中，在第一區(qū)域和第二區(qū)域中選擇性地形成第二抗拋光膜。
5.如權(quán)利要求2所述的制造磁頭的方法，其中在形成第二抗拋光膜的步驟中，在包括第一區(qū)域和第二區(qū)域的整個(gè)表面上方形成第二抗拋光膜；以及拋光磁疇控制膜的步驟包括第一拋光步驟，選擇性地去除形成在除第二區(qū)域之外的區(qū)域中的第二抗拋光膜；以及第二拋光步驟，選擇性地去除形成在除第二區(qū)域之外的區(qū)域中的磁疇控制膜。
6.如權(quán)利要求5所述的制造磁頭的方法，其中在第一拋光步驟和第二拋光步驟中，使用具有不同拋光特性的拋光漿。
7.如權(quán)利要求1所述的制造磁頭的方法，其中形成磁阻效應(yīng)膜的步驟包括步驟在下電極上方形成對(duì)于磁阻效應(yīng)膜具有蝕刻選擇性的抗蝕膜；在抗蝕膜上方形成磁阻效應(yīng)膜；在磁阻效應(yīng)膜上方形成第一抗拋光膜；以及利用抗蝕膜作為阻擋層，蝕刻第一抗拋光膜和磁阻效應(yīng)膜。
8.如權(quán)利要求7所述的制造磁頭的方法，其中在蝕刻第一抗拋光膜和磁阻效應(yīng)膜的步驟中，利用單層光致抗蝕劑蝕刻第一抗拋光膜和磁阻效應(yīng)膜。
9.如權(quán)利要求7所述的制造磁頭的方法，其中在蝕刻第一抗拋光膜和磁阻效應(yīng)膜的步驟中，通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻來(lái)蝕刻第一抗拋光膜和磁阻效應(yīng)膜。
10.如權(quán)利要求1所述的制造磁頭的方法，其中在去除第一抗拋光膜的步驟中，通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻來(lái)去除第一抗拋光膜。
11.如權(quán)利要求1所述的制造磁頭的方法，其中在形成磁阻效應(yīng)膜的步驟中，形成具有非磁材料覆蓋層的磁阻效應(yīng)膜，該覆蓋層形成在磁阻效應(yīng)膜上表面上方。
12.如權(quán)利要求1所述的制造磁頭的方法，其中在形成磁疇控制膜的步驟中，形成具有非磁材料覆蓋層的磁疇控制膜，該覆蓋層形成在磁疇控制膜上表面上方。
13.如權(quán)利要求1所述的制造磁頭的方法，其中在形成磁疇控制膜的步驟中，在包括已形成磁阻效應(yīng)膜的區(qū)域的下電極的整個(gè)表面上方形成絕緣膜之后形成該磁疇控制膜。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)一種制造磁頭的方法，包括步驟在下電極的第一區(qū)域上方形成磁阻效應(yīng)膜，該磁阻效應(yīng)膜的上表面上方形成有第一抗拋光膜，該第一抗拋光膜對(duì)于磁性材料具有拋光選擇性；在下電極的包括第一區(qū)域的整個(gè)表面上方形成磁疇控制膜；利用第一抗拋光膜作為阻擋層，通過(guò)拋光去除磁阻效應(yīng)膜上方的磁疇控制膜，以選擇性地將磁疇控制膜保留在與第一區(qū)域相鄰的第二區(qū)域中；去除第一抗拋光膜；以及在已去除第一抗拋光膜的磁阻效應(yīng)膜上方形成上電極。
文檔編號(hào)G11B5/31GK101046972SQ200710091409
公開(kāi)日2007年10月3日 申請(qǐng)日期2007年3月28日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月28日
發(fā)明者遠(yuǎn)藤浩, 若林泰浩, 江口伸, 山本保, 矢野映 申請(qǐng)人:富士通株式會(huì)社