專利名稱：在薄膜磁頭中形成有圖案的金屬層的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及薄膜磁頭；而更具體的是涉及通過采用干性蝕刻技術(shù)而在其中形成一個(gè)有圖案的金屬層的方法。
眾所周知，薄膜磁頭被廣泛應(yīng)用于讀取、記錄或者擦除磁帶上的信號。

圖1所示為一個(gè)典型的薄膜磁頭111的一個(gè)示意剖面視圖。薄膜磁頭111包括一個(gè)形成在基片100上的第一下磁芯101，一個(gè)形成在第一下磁芯101的頂部和基片100頂部表面的一部分上面的第二下磁芯102，一個(gè)沉積在第二下磁芯102的一部分的頂部的第一絕緣層104，一個(gè)由金屬導(dǎo)體制成且形成在第一絕緣層104頂部的有圖案的線圈層108，一個(gè)覆蓋有圖案的線圈層108和第一絕緣層104的一部分的第二絕緣層107，以及一個(gè)形成在第二絕緣層107頂部的上磁芯106，該上磁芯106還覆蓋第二下磁芯102的部分和第一絕緣層104中不被第二絕緣層107所覆蓋的部分。再有，由于第二下磁芯102在第一下磁芯101上具有一個(gè)臺階，所以隨后在其頂形成的每層均有一個(gè)臺階，造成一個(gè)臺階區(qū)域109。
在圖2A至2D中，給出了說明一種典型現(xiàn)有技術(shù)方法的示意剖面視圖，該方法將有圖案的線圈層108形成在如圖1所示的第一絕緣層104的頂部。為簡單起見，有圖案的線圈層108中位于靠近臺階區(qū)域109的一部分在圖2B至2D中進(jìn)行說明。如圖2A所示，一個(gè)第一和一個(gè)第二播種(seed)層205和206被相繼沉積在第一絕緣層104的頂部。第二播種層206是由與構(gòu)成有圖案的線圈層108相類似的材料制成，而第一播種層205是由一種能增強(qiáng)第一絕緣層104和第二播種層206之間的粘合的材料制成。例如，如果有圖案的線圈層108是由金(Au)制成的，那么第一播種層205可以由鈦(Ti)或鉻(Cr)制成，而第二播種層206由金制成。如圖2B所示的第二步中，一個(gè)光刻膠層207被沉積在第二播種層206的頂部，且有選擇地通過光刻方法去除其一部分，由此暴露出第二播種層206被選擇的這部分。有圖案的線圈層108的形成是通過采用一種電鍍方法將一種合適的金屬，比如金(Au)注入光刻膠層207中被去除的部分來進(jìn)行的。然后，如圖2C所示，通過剝?nèi)ナＳ嗟墓饪棠z層207，第二播種層206的其余部分就完全暴露出來了。從而，如圖2D所示，第一和第二播種層205和206中，除了介于第一絕緣層104和有圖案的線圈層108之間的部分以外，都通過采用一種蝕刻液被去除了。典型地，采用一種濕性蝕刻技術(shù)來去除播種層。當(dāng)采用一種干性蝕刻技術(shù)來對其進(jìn)行去除時(shí)，通常會在臺階區(qū)域109的下部分留下一些播種層的殘留物，臺階區(qū)域的下部分是指臺階區(qū)域中開始顯示向上傾斜的部分，因?yàn)樵谂_階區(qū)域109中沿蝕刻方的最大播種層厚度在正常情況下大于在平坦區(qū)域110中的最大播種層厚度。
然而，在通過一種濕性蝕刻技術(shù)去除第一和第二播種層205和206期間，有圖案的線圈層108以及第一和第二播種層205和206的一部分也被去除了，這是由于所使用的蝕刻溶液的各向同性的蝕刻本質(zhì)所產(chǎn)生的，從而導(dǎo)致產(chǎn)生不希望有的邊緣輪廓209和110。這些不希望有的邊緣輪廓會降低有圖案的線圈層108的性能且還會造成在第二絕緣層107中形成孔隙，而這又會降低薄膜磁頭111的性能。
因此，本發(fā)明的一個(gè)主要目的是提供一種在薄膜磁頭中的一個(gè)絕緣層上形成一個(gè)有圖案的線圈層的方法，該方法能使有圖案的線圈層在形成時(shí)，其邊緣被保留。
根據(jù)本發(fā)明，所提供的在一個(gè)基片上形成一個(gè)有圖案的金屬層的方法包括以下步驟在基片的上表面沉積一個(gè)第一層；在第一層頂上提供一個(gè)有圖案的掩膜(Mask)層，由此暴露出第一層中被選擇的部分；在第一層被選擇的部分的頂上相繼形成第二和第三層；去除有圖案的掩膜層；然后去除第一層中除了介于基片的上表面與第二層之間的部分以外的部分，由此形成包括第二層和第一層中被選擇部分的有圖案的金屬層。
在通過下面參考附圖對優(yōu)選實(shí)施方案所進(jìn)行的詳細(xì)描述中，本發(fā)明及其目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯。圖中圖1所示為一個(gè)典型的薄膜磁頭的示意剖面視圖；圖2A至2D所示為說明一種典型現(xiàn)有技術(shù)方法的示意剖面視圖，該方法是將一個(gè)有圖案的線圈層形成在如圖1所示的薄膜磁頭111中；又圖3A至3D所示為說明一種根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案來形成有圖案的線圈層的方法的示意剖面視圖。
現(xiàn)在參考圖3A至3D，所提供的示意剖面視圖用來說明在根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)優(yōu)選實(shí)施方案加工一個(gè)薄膜磁頭的過程中，在一個(gè)絕緣層上形成一個(gè)有圖案的線圈層的一種方法。所有下面描述的厚度都是在沿與一蝕刻方向相一致的垂直方向上測量的，而蝕刻劑在一個(gè)干性蝕刻過程期間沿該方向進(jìn)行蝕刻。
如圖3A所示，一個(gè)第一和一個(gè)第二播種層303和304，分別具有厚度a1和a2，相繼被沉積到一個(gè)絕緣層104的上面。絕緣層104其及下面的各層是采用常規(guī)方式制備的，其中下面各層包括形成在一個(gè)基片100上的一個(gè)第一下磁芯101和在其上生成一個(gè)第二下磁芯102，造成一個(gè)如圖3A所示的、具有一個(gè)臺階區(qū)域109和一個(gè)平坦區(qū)域110的臺階輪廓。由于臺階輪廓在臺階區(qū)域的下部分開始顯示出一種向上的傾斜，在臺階區(qū)域109中的播種層303和304的最大厚度b1和b2比在平坦區(qū)域中的最大厚度a1和a2大。典型地，播種層303和304是采用一種已知的方法來沉積的，比如熱蒸發(fā)方法或?yàn)R射方法。然而，值得注意的是，只要能提供其所要求的性能，其他沉積方法也可以采用。第二播種層是304由一種與制成有圖案的線圈層306的材料具有相似性能的材料制成的，而第一播種層303是由一種能增強(qiáng)第一絕緣層104與第二播種層304之間的粘合的材料制成的，如果有圖案的線圈層306是由金(Au)制成的，那么第二播種層304可以由金(Au)或鈀(Pd)制成，而第一播種層303由鈦(Ti)或鉻(Cr)制成。
在圖3B所示的下一步中，一個(gè)掩膜層305，比如光刻膠(photoresist)層，被設(shè)置在第二播種層304的頂上，其中的一部分通過采用一種常規(guī)的光刻技術(shù)被有選擇地去除了，從而暴露出第二播種層304上被選擇的部分。于是，有圖案的線圈層306是通過采用一種如電鍍技術(shù)的方法將一種金屬，比如金，填充到掩膜層305中被去除的部分中來形成的。在下一步中，一個(gè)第一和一個(gè)第二保護(hù)層307和308，它們由構(gòu)成第一和第二播種層303和304相似或相同的材料制成且分別具有厚度c1和c2，被相繼沉積到有圖案的線圈層306的頂上，例如，采用一種與在形成第一和第二播種層時(shí)所采用的方法一樣的方法。
然后，如圖3C所示，通過剝?nèi)ナＳ嗟墓饪棠z層305，第二播種層304中不被有圖案的線圈層306所覆蓋的部分暴露出來了。接著，通過采用一種干性蝕刻方法，比如氯等離子體活性離子蝕刻(chlorine plasmareactive ion etching(RIE))，第一和第二保護(hù)層307和308，以及第一和第二播種層303和304，除了介于第一絕緣層104和有圖案的線圈層306之間的的部分以外，同時(shí)被去除。
為了獲得第一和第二播種層303和304中被選擇的部分，即不被有圖案的線圈層306覆蓋的部分的完整去除，設(shè)置在有圖案的線圈層306頂上的第一和第二保護(hù)層307和308在平坦區(qū)域110中需要分別比第一和第二播種層303和304厚1至5倍。
第一和第二保護(hù)層307和308分別具有比a1和a2更厚的厚度的理由將在下面描述。如圖3A所示，當(dāng)?shù)谝缓偷诙シN層303和304形成在具有臺階區(qū)域109的絕緣層104的頂上時(shí)，在臺階區(qū)域109中的第一和第二播種層303和304的最大厚度b1和b2取決于臺階區(qū)域109的斜度以及所用的分別形成第一和第二播種層303和304的沉積方案，且分別大于在平坦區(qū)域110中第一和第二播種層303和304相應(yīng)的厚度a1和a2。如果第一和第二保護(hù)層307和308的厚度c1和c2分別等于在平坦區(qū)域110中第一和第二播種層303和304的厚度，采用干性蝕刻方法完全去除第一和第二保護(hù)層307和308能保證完全去除平坦區(qū)域110中的第一和第二播種層303和304，但不能保證完全去除在臺階區(qū)域109中的播種層，因?yàn)樵谂_階區(qū)域109中的第一和第二播種層303和304的厚度b1和b2在正常情況下分別大于在平坦區(qū)域110中的第一和第二播種層303和304的厚度a1和a2，而干性蝕刻僅在垂直方向上進(jìn)行，如圖3C中的箭頭310所示。
從理論上講，在RIE過程期間，如果第一和第二保護(hù)層307和308的厚度a1和a2分別等于在臺階區(qū)域109的下部分中的第一和第二播種層303和304的最大厚度b1和b2，那么，當(dāng)?shù)谝缓偷诙Ｗo(hù)層307和308被完全去除時(shí)，第一和第二播種層303和304也能達(dá)到完全去除，反之也一樣。然而，實(shí)際上，RIE過程之后，在臺階區(qū)域109的下部分仍有第一和第二播種層303和304之未被蝕刻的部分。因此，可以分別在第一和第二保護(hù)層307和308的厚度c1和c2上再提供相當(dāng)于第一和第二保護(hù)層的厚度c1和c2之10％至20％的附加厚度，從而保證其完全去除。
因此，第一和第二保護(hù)層307和308中的每一層的形成使c1和c2分別以1.1和1.2倍大于b1和b2，從而造成第一和第二保護(hù)層307和308具有的厚度分別是在平坦區(qū)域110中第一和第二播種層303和304的厚度的1至5倍，其中它們之間的合適比率取決于臺階區(qū)域109的斜度以及形成第一和第二播種層303和304所采用的沉積方案。
值得注意的是，在第一和第二播種層303和304的干性蝕刻期間，絕緣層104沒有受到明顯的影響，這是因?yàn)橛山^緣材料制成的絕緣層104的干性蝕刻率比由金屬制成的第一和第二播種層303和304要慢得多。還應(yīng)當(dāng)理解的是，生長一個(gè)比所要求的厚度更厚的有圖案的線圈層而不在其上采用保護(hù)層，從而完全去除在臺階區(qū)域109的下部分的播種層，這個(gè)方法是不希望采用的，因?yàn)橛袌D案的線圈層的干性蝕刻率遠(yuǎn)比播種層高，要求一個(gè)厚得多的有圖案的線圈層來補(bǔ)償蝕刻率的差異。
盡管本發(fā)明僅就薄膜磁頭和優(yōu)選實(shí)施方案進(jìn)行了描繪，對本領(lǐng)域熟練者而言，顯然上述有圖案的線圈層形成的方案能應(yīng)用于任何其他薄膜加工方法；在不偏離下面權(quán)利要求中所提出的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，還可以進(jìn)一步進(jìn)行其他修改和變化。
權(quán)利要求
1.在一個(gè)基片上形成一個(gè)有圖案的金屬層的方法，包括以下步驟(a)在基片的上表面上沉積一個(gè)第一層；(b)在第一層的上面提供一個(gè)有圖案的掩膜層，由此暴露出第一層中被選擇的部分；(c)在第一層被選擇部分的上面相繼形成一個(gè)第二和一個(gè)第三層；(d)去除有圖案的掩膜層；且(e)去除第一層中除了介于基片的上表面與第二層之間的部分以外的部分，由此形成有圖案的金屬層，其包括第二層和第一層中被選擇的部分。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，基片的上表面是由一種絕緣材料制成的。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中，第一層包括相繼生長在基片上表面上的一個(gè)第一和一個(gè)第二金屬層。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中，第二層由金屬材料制成。
5.根據(jù)權(quán)利要求4的方法，其中，第三層包括由金屬材料制成的且相繼生長在第二層上的一個(gè)第一和一個(gè)第二保護(hù)層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中，制成第一和第二保護(hù)層的材料分別與制成第一和第二金屬層的材料一樣。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中基片的上表面具有一個(gè)包括一個(gè)平坦區(qū)域和一個(gè)臺階區(qū)域的臺階表面輪廓。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中，第一和第二保護(hù)層的厚度分別大于或等于在臺階區(qū)域中第一和第二金屬層的最大厚度，測量沿蝕刻方向進(jìn)行，即垂直于平坦區(qū)域的上表面。
9.根據(jù)權(quán)利要求8的方法，其中，第一和第二保護(hù)層分別以1.1至1.2的倍數(shù)大于第一和第二金屬層沿蝕刻方向測量的最大厚度。
10.根據(jù)權(quán)利要求9的方法，其中，第一和第二保護(hù)層的厚度分別是第一和第二金屬層的1至5倍。
11.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中，所述的步驟(e)采用一種干性蝕刻方法來進(jìn)行。
12.根據(jù)權(quán)利要求11的方法，其中，在干性蝕刻方法中所采用的蝕刻劑具有這樣一種性質(zhì)，即可使基片上表面的蝕刻率低于第一和第二金屬層的蝕刻率。
13.根據(jù)權(quán)利要求12的方法，其中，第二層由金制成，第一金屬層由鈦或鉻制成，而第二金屬層由金或鈀制成。
14.根據(jù)權(quán)利要求13的方法，其中有圖案的掩膜層由一種光刻膠制成并通過光刻來制備。
15.一種方法，用來構(gòu)成一個(gè)薄膜磁頭，即用來在基片的上表面形成一個(gè)有圖案的線圈層，基片的上表面由一種絕緣材料制成且具有一個(gè)臺階表面輪廓，該方法包括以下步驟(a)在基片的上表面上相繼沉積一個(gè)第一和一個(gè)第二播種層；(b)在第二播種層的上表面上提供一個(gè)有圖案的掩膜層，由此暴露出第二播種層中被選擇的部分；(c)在第二播種層被選擇部分的頂上電鍍一個(gè)金屬層；(d)在金屬層上面連續(xù)沉積一個(gè)第一和一個(gè)第二保護(hù)層；(e)去除有圖案的掩膜層；且(f)干性蝕刻由步驟(e)所提供的基片，直到第一和第二播種層除了位于金屬層下面的部分以外的部分完全被去除為止，由此形成有圖案的線圈層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的方法，其中，制成第一和第二保護(hù)層的材料分別與制成第一和第二播種層的材料一樣。
17.根據(jù)權(quán)利要求16的方法，其中，第一和第二保護(hù)層的厚度分別大于或等于第一和二播種層沿干性蝕刻方向測量的最大厚度。
18.根據(jù)權(quán)利要求17的方法，其中所述的干性蝕刻的進(jìn)行是通過采用一種干性蝕刻技術(shù)來完成的，該技術(shù)能夠使對絕緣材料的蝕刻率，低于對第一和第二播種層的蝕刻率。
19.根據(jù)權(quán)利要求18的方法，其中，干性蝕刻是通過一種氯等離子體活性離子蝕刻來進(jìn)行的。
20.根據(jù)權(quán)利要求19的方法，其中，金屬層由金制成，第一播種層由鈦或鉻制成，而第二播種層由金或鈀制成。
全文摘要
一種在一個(gè)基片上形成一個(gè)有圖案的金屬層的方法被用來在基片的上表面上形成一個(gè)第一層。然后,在第一層的上面沉積一個(gè)有圖案的掩膜層,由此暴露出第一層中被選擇的部分。接著,在第一層被選擇部分的頂上相繼形成一個(gè)第二和一個(gè)第三層,且有圖案的掩膜層被去除。然后,除了介于基片的上表面和第二層之間的部分以外,第一層通過采用一種干性蝕刻方法被去除,由此形成有圖案的金屬層,該金屬層包括第二層和第一層中暴露出來的部分。
文檔編號C23F4/00GK1177169SQ9610698
公開日1998年3月25日 申請日期1996年8月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年9月30日
發(fā)明者盧載遇 申請人:大宇電子株式會社