專利名稱：垂直磁記錄頭及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及垂直磁記錄頭，更具體地，涉及垂直磁記錄頭及其制造方法，該垂直磁頭包括圍繞主極形成且具有螺線管結(jié)構(gòu)的線圈，其用于產(chǎn)生磁場以提高垂直磁記錄頭的記錄場的強度且因此提高記錄介質(zhì)的記錄密度。
背景技術(shù)：
隨著個人和各種組織處理的信息量迅速增長，需要具有高信息處理速度和大數(shù)據(jù)存儲容量的計算機。因此，為了提高計算機的數(shù)據(jù)處理速度，中央處理單元(CPU)和外圍設(shè)備已經(jīng)升級。此外，為了提高數(shù)據(jù)存儲容量，多種高密度信息存儲介質(zhì)已經(jīng)被引入。最一般和廣泛使用的信息存儲介質(zhì)是具有磁層作為數(shù)據(jù)記錄層的磁記錄介質(zhì)。
磁記錄方法可分為縱向磁記錄方法和垂直磁記錄方法。在縱向磁記錄方法中，數(shù)據(jù)通過排列磁層即記錄層的磁化方向平行于磁層表面的方向而被記錄。另一方面，在垂直磁記錄方法中，數(shù)據(jù)通過排列磁層的磁化方向沿垂直于磁層表面的方向而被記錄。通常，垂直磁記錄方法的數(shù)據(jù)記錄密度高于縱向磁記錄方法的數(shù)據(jù)記錄密度。
圖1A是示出常規(guī)垂直磁記錄裝置的圖示。參考圖1A，常規(guī)垂直磁記錄裝置包括垂直磁記錄介質(zhì)10、在垂直記錄介質(zhì)10上記錄數(shù)據(jù)的記錄頭100、以及從垂直磁記錄介質(zhì)10復制數(shù)據(jù)的復制頭110。
記錄頭100包括主極P1、返回軛P2、以及線圈C。主極P1和返回軛P2的每個可由諸如NiFe的磁材料形成。通過使用不同成分比的磁材料，主極P1的飽和磁通密度Bs可以不同于返回軛P2的飽和磁通密度。主極P1和返回軛P2用于在垂直磁記錄介質(zhì)10的記錄層13上記錄數(shù)據(jù)。子軛101還可形成在主極P1的橫向側(cè)面從而在數(shù)據(jù)記錄過程期間聚集主極P1產(chǎn)生的磁場在垂直磁記錄介質(zhì)10的選定區(qū)域上。線圈C產(chǎn)生磁場從而主極P1可在記錄介質(zhì)10上記錄信息。
復制頭110包括第一磁屏蔽層S1、第二磁屏蔽層S2、以及置于第一和第二磁屏蔽層S1和S2之間用于數(shù)據(jù)復制的磁致電阻器件111。這里，當存儲在選定磁道上預定區(qū)域中的數(shù)據(jù)被讀取時，第一和第二磁屏蔽層S1和S2切斷圍繞該預定區(qū)域的磁元件產(chǎn)生的且到達該預定區(qū)域的磁場。通常，用于數(shù)據(jù)復制的磁致電阻器件111可具有巨磁致電阻(GMR)結(jié)構(gòu)和隧道磁致電阻(TMR)結(jié)構(gòu)之一。
圖1A所示的線圈C垂直地環(huán)繞主極P1和返回軛P2彼此相接處的區(qū)域。這樣的線圈結(jié)構(gòu)通常稱為螺旋線圈結(jié)構(gòu)。具有此線圈結(jié)構(gòu)的垂直記錄頭具有低的場強和高的感應系數(shù)。為了解決該問題，提出了如圖1B所示的結(jié)構(gòu)，其中額外提供垂直地形成在主極P1和第一磁屏蔽層S1之間的線圈結(jié)構(gòu)。圖1B所示的線圈結(jié)構(gòu)被稱為雙薄餅(dual pancake)線圈結(jié)構(gòu)。然而，圖1B所示的雙薄餅線圈結(jié)構(gòu)具有感應系數(shù)仍然高且難以獲得滿意的場強的問題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種垂直磁頭及其制造方法，該垂直磁頭包括螺線管型線圈結(jié)構(gòu)，以優(yōu)化線圈位置且改善記錄密度。
根據(jù)本發(fā)明的一方面，提供一種垂直磁頭，具有主極、返回軛、以及產(chǎn)生磁場從而該主極在記錄介質(zhì)上記錄信息的線圈，其中該線圈具有以螺線管形狀環(huán)繞該主極的結(jié)構(gòu)。
該線圈可包括形成在該主極的上部分中的頂線圈；形成在該主極的下部分中的底線圈；以及連接該頂線圈與該底線圈以環(huán)繞該主極的連接部分。
該頂線圈和/或底線圈的一部分可以是彎曲的。
該頂線圈和底線圈的每個可以由Cu形成。
該垂直磁頭還可包括形成在該主極的橫向側(cè)面以允許該主極產(chǎn)生的磁場在信息記錄過程中聚集在該記錄介質(zhì)的選定區(qū)域上的子軛；以及以預定距離從該子軛分隔開以減小信息復制過程中鄰近磁場的影響的磁屏蔽層，其中該線圈位于該磁屏蔽層和該返回軛之間，且以環(huán)繞該主極和該子軛的螺旋管形狀形成。
該線圈可間隔開預定距離從而線圈不接觸磁屏蔽層、子軛、主極、以及返回軛；間隙層形成在該主極上從而物理地分隔開該主極的面向氣墊面(ABS)的末端與該返回軛的末端。
該垂直磁頭還可包括形成在該磁屏蔽層上的第一絕緣層；形成在該第一絕緣層上的第二絕緣層；以及形成在該間隙層上的第三絕緣層，其中該子軛形成在該第二絕緣層上，該主極形成在該子軛上，該底線圈位于該第一和第二絕緣層之間，該頂線圈形成在該第三絕緣層上，該返回軛形成在該間隙層、該第二絕緣層和和頂線圈上。
該第一絕緣層、該第二絕緣層、以及該第三絕緣層之一可由選自包括二苯環(huán)丁烯(BCB)、Al2O3和SiO2的組的一種材料形成。
該第二絕緣層可由BCB形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種制造垂直磁頭的方法，該方法包括在磁屏蔽層上形成包括底線圈的絕緣層以及在該底線圈的兩端上形成第一連接層；在該絕緣層上形成子軛和第二連接層；以及在該子軛上形成主極，在該第二連接層上形成第三連接層，以及形成連接到該第三連接層的頂線圈。
該絕緣層的形成可包括在該磁屏蔽層上形成第一絕緣層；在該第一絕緣層上形成底線圈；在該第一絕緣層和該底線圈上形成第二絕緣層；以及暴露該底線圈的兩端且在該底線圈的兩端上形成第一連接層。
該子軛和該第二連接層的形成可包括形成該子軛和該絕緣層且在該第一連接層上形成該第二連接層；在該子軛上涂覆絕緣材料且平坦化該絕緣材料使得該子軛被暴露。
該主極的形成可包括在該子軛上形成該主極；在該主極上形成間隙層且在該間隙層的端部上形成返回軛尖；在個第二連接層上形成該第三連接層；在該間隙層和該返回軛尖上涂覆絕緣材料；平坦化該絕緣材料使得該返回軛尖被暴露；以及在該絕緣材料上形成連接到該第三連接層的頂線圈。


通過參照附圖詳細描述其示例性實施例，本發(fā)明的上述和其它特征和優(yōu)點將變得更加明顯，附圖中圖1A和1B是示出包括常規(guī)垂直磁記錄頭的垂直磁記錄裝置的圖示；圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的包括垂直磁記錄頭的垂直磁記錄裝置的方案視圖圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖2的垂直磁記錄頭的剖視圖；圖4A和4B是從頂線圈觀察的視圖，示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的圖2的垂直磁記錄頭的線圈結(jié)構(gòu)；圖5A至5M是沿圖4A的線A-A′截取的剖視圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明一實施例的制造垂直磁記錄頭的方法；圖6A至6J是沿圖4A的線B-B′截取的剖視圖，用于說明圖4A所示的連接部分的制造工藝；以及圖7A和7B是示出在Cu線圈的上部涂覆BCB層且利用CMP平坦化該BCB層之后得到的圖像的剖視圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將參考附圖更全面地描述本發(fā)明，附圖中示出本發(fā)明的示例性實施例。在附圖中，為了清晰，層和區(qū)域的厚度被放大。
圖2是示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的包括具有螺線管型線圈結(jié)構(gòu)的垂直磁記錄頭的垂直磁記錄裝置的方案視圖。
參考圖2，垂直磁記錄裝置包括記錄介質(zhì)20、在記錄介質(zhì)20上記錄數(shù)據(jù)的垂直磁記錄頭200、以及從記錄介質(zhì)20復制數(shù)據(jù)的垂直磁復制頭210。這里，垂直磁記錄頭200包括主極P1、返回軛P2、以及產(chǎn)生主極P1的感應磁場的線圈C。這里，與圖1A和1B所示的常規(guī)結(jié)構(gòu)不同，線圈C具有環(huán)繞主極P1的鄰近氣墊面(ABS)的部分的結(jié)構(gòu)，氣墊面是面向記錄介質(zhì)20的記錄頭200的橫截表面?；旧?，子軛201形成在主極P1的橫向側(cè)面上，線圈C環(huán)繞主極P1和子軛201。
垂直磁復制頭210包括第一磁屏蔽層S1、第二磁屏蔽層S2、以及置于第一和第二磁屏蔽層S1和S2之間的磁致電阻器件2001。
圖3是根據(jù)本發(fā)明一實施例的垂直磁記錄頭200的剖視圖。為了示出線圈C環(huán)繞主極P1的形狀，線圈C以比圖2放大的方式示出，且線圈C的截面清楚地示于圖3中。
參考圖3，第一絕緣層222形成在磁屏蔽層221上，線圈C的一部分形成在第一絕緣層222上。第二絕緣層202形成在線圈C和線圈C的橫向部分上。用于增大主極P1的記錄場的子軛201形成在第二絕緣層202的上一側(cè)中。這里，子軛201形成在第二絕緣層202的單層區(qū)域中從而子軛201以預定距離從ABS分隔開以增大主極P1的記錄場。主極P1形成在子軛201上，返回軛P2形成在主極P1上。這里，寫間隙層225形成在主極P1和返回軛P2之間以防止二者之間的物理接觸。光致抗蝕劑(PR)層204形成在寫間隙層225的ABS區(qū)域內(nèi)側(cè)。
圖4A和4B是從頂線圈觀察的視圖，示出根據(jù)本發(fā)明一實施例的垂直磁記錄頭200的線圈結(jié)構(gòu)。參考圖4A和4B，形成在主極P1上的線圈定義為頂線圈(TC)，形成在主極P1下的線圈定義為底線圈(BC)。
TC和BC形成為在連接部分211電連接到彼此。參考圖4A，為了得到螺線管形狀，TC以直線形狀形成，BC是彎曲的。參考圖4B，TC和BC每個的一部分是彎曲的?；镜兀琓C和BC構(gòu)成通過連接部分211環(huán)繞主極P1的結(jié)構(gòu)。任何結(jié)構(gòu)可應用于線圈，只要線圈感應主極P1的記錄場。
將參照附圖詳細描述根據(jù)本發(fā)明一實施例制造垂直磁記錄頭200的方法。圖5A至5M是沿圖4A的線A-A′截取的剖視圖，用于說明根據(jù)本發(fā)明一實施例制造垂直磁記錄頭200的工藝。圖6A至6J是沿圖4A的線B-B′截取的剖視圖，用于說明制造圖4A所示的連接部分211的工藝。應注意，圖5A至5M所示的工藝和圖6A至6J所示的工藝不是獨立的工藝，而是在制造垂直磁記錄頭200的相同方法期間進行的。
參考圖5A，第一絕緣層222利用BCB、SiO2和Al2O3之一形成在磁屏蔽層221上。導電層被鍍以諸如Cu的材料，光致抗蝕劑被除去從而形成BC。參考圖5B，BCB涂覆在BC上以形成第二絕緣層的下部分202a。
參考圖5C，使用化學機械拋光(CMP)工藝平坦化第二絕緣層的下部分202a，子軛201形成在第二絕緣層的下部分202a上。這里，圖5C的左端用于面向垂直磁記錄介質(zhì)的ABS，子軛201可以與ABS分隔開預定間隔以用于集中稍后形成的主極P1的記錄場。
參考圖5D，BCB、SiO2和Al2O3之一被涂覆在子軛201的左端和上表面以形成第二絕緣層的上部分202b。BCB可以被使用。參考圖5E，使用CMP工藝去除子軛201上第二絕緣層的上部分202b從而暴露子軛201的表面。
參考圖5F，主極P1形成在子軛201和第二絕緣層的上部分上。主極P1由諸如CoNiFe或CoFe的磁材料形成。參考圖5G，利用頂離(lift-off)工藝在除了主極P1的右端和連接部分211以外的區(qū)域中形成由絕緣材料形成的間隙層225。
參考圖5H，磁材料形成在間隙層225上從而在主極P1的左端形成返回極尖226。參考圖5I和5J，BCB涂覆在返回軛尖226上從而形成第三絕緣層203，且使用CMP工藝暴露返回軛尖226。
參考圖5K，TC形成在第三絕緣層203上。參考圖5L，PR涂覆在TC上，進行熱處理從而形成固化的PR層204。
參考圖5M，磁材料涂覆在返回軛尖226、PR層204和主極P1上從而形成返回極P2。返回軛P2可由與磁屏蔽層221相同的材料形成。
將參照圖6A至6J描述形成連接圖5A至5M所示的BC和TC的連接層的工藝。圖5A至5M示出提供四個TC和四個BC的實施例。盡管圖6A至6J示出八個TC和八個BC，但是線圈的數(shù)目可選擇性地改變。線圈圍繞主極P1的匝數(shù)可任意選擇。
參考圖6A，第一絕緣層222形成在磁屏蔽層221上，BC形成在第一絕緣層222上。圖6A所示的工藝與圖5A所示的工藝相同。然后，PR 231被涂覆，且進行構(gòu)圖，如圖6B所示。
參考圖6C，構(gòu)圖的PR 231內(nèi)的BC被鍍以金屬從而形成第一連接層232。如圖6D所示，PR 231利用PR剝離被去除。
參考圖6E，BCB被涂覆從而形成第二絕緣層的上部分202a。圖6E所示的工藝與圖5B所示的工藝相同。參考圖6F，利用CMP工藝實施表面平坦化從而暴露第一連接層232。參考圖6G，第一連接層232被鍍以金屬從而形成第二連接層234。
參考圖6H，BCB被涂覆從而形成第二絕緣層的另一上部分202b。圖6E所示的工藝與圖5D所示的工藝相同。接著，使用CMP工藝平坦化第二絕緣層的上部分202b的表面，如圖6I所示。圖6I所示的工藝與圖5E所示的工藝相同。即，BCB被涂覆在子軛201上以形成第二絕緣層的上部分202b，且使用CMP工藝暴露子軛201，第二連接層234如圖6I所示地暴露。
參考圖6J，第二連接層234被鍍以金屬從而形成第三連接層212，BCB被涂覆從而形成第三絕緣層203，且使用CMP工藝進行平坦化。圖6J所示的工藝與圖5J所示的工藝相同。然后，當如圖5K所示地形成TC的同時TC的端部連接到第三連接層212時，完成圖4A所示的BC和TC彼此連接的結(jié)構(gòu)。
圖5A至圖5M和圖6A至圖6J中公開的制造工藝能被總結(jié)在如下的單個工藝中。
首先，包括BC的第一和第二絕緣層222和202a形成在包括磁屏蔽層221的下結(jié)構(gòu)上。接著，連接到BC的兩端的第一連接層232垂直地形成，子軛形成在包括BC的第一和第二絕緣層222和202a上，且同時地或隨后地，第二連接層234形成在第一連接層232上。接著，第二絕緣層的上部分202b通過涂覆BCB形成，進行平坦化工藝，主極P1形成在子軛201上。在主極P1形成之后，第三連接層212形成在第二連接層234上，第三絕緣層203被涂覆在間隙層和返回軛尖上，TC形成在第三絕緣層上。此后，使用常規(guī)垂直磁記錄頭相關(guān)技術(shù)的工藝，可容易地進行形成返回軛P2的工藝。
圖7A是顯示用于絕緣層的BCB的圖像的視圖，平坦化材料形成在線圈上，圖7B是示出進行CMP工藝后得到的圖像的視圖。通過使用Cu涂覆襯底并構(gòu)圖該被涂覆的襯底，涂覆BCB在該被構(gòu)圖的襯底上，以及在真空狀態(tài)下在250℃的溫度對BCB涂覆的襯底進行烘焙工藝一小時來形成圖7A所使用的測試件。盡管未進行單獨的平坦化工藝，但是獲得了線圈之間沒有大臺階的較潔凈表面。參考圖7B，當對BCB進行CMP工藝時，非常有效地進行了平坦化。
諸如BCB、PR和SiO2的氧化物可用作絕緣材料。PR在涂覆后的平坦化方面有優(yōu)點但難以進行CMP工藝。在SiO2的情況下，可進行CMP工藝，但是當進行沉積工藝時，不易進行平坦化。因此，在形成絕緣層且進行CMP工藝的情況下，BCB被有利地使用而不是PR和SiO2。在根據(jù)本發(fā)明一實施例的形成垂直磁記錄頭的工藝中，利用BCB形成第二和第三絕緣層202和203是特別有利的，其中在涂覆絕緣材料之后平坦化工藝是特別重要的。
根據(jù)本發(fā)明，具有螺線管結(jié)構(gòu)的線圈環(huán)繞臨近ABS的主極的一部分被形成，從而垂直磁記錄頭的感應系數(shù)被減小且能獲得高場強。因此，當數(shù)據(jù)被記錄在盤上時數(shù)據(jù)的記錄密度能被提高。此外，在本發(fā)明的制造工藝的一方面中，具有螺線管結(jié)構(gòu)的線圈能使用簡單方法環(huán)繞主極形成，對平坦化有優(yōu)勢的BCB和CMP工藝被使用，從而提供具有穩(wěn)定結(jié)構(gòu)的垂直磁記錄頭。
雖然參照其示例性實施例特別顯示和描述了本發(fā)明，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不偏離所附權(quán)利要求定義的本發(fā)明的思想和范圍的情況下，能進行形式和細節(jié)上的各種改變。例如，垂直磁記錄頭的主極P1和返回軛P2的結(jié)構(gòu)可以被改變，且比附圖所示的線圈更多的線圈可以被使用。
權(quán)利要求
1.一種垂直磁記錄頭，包括主極、返回軛、以及產(chǎn)生磁場使得該主極在記錄介質(zhì)上記錄信息的線圈，其中該線圈具有以螺線管形狀圍繞該主極的結(jié)構(gòu)。
2.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄頭，其中該線圈包括頂線圈，形成在該主極的上部中；底線圈，形成在該主極的下部中；以及連接部分，連接該頂線圈與該底線圈從而圍繞該主極。
3.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄頭，其中該頂線圈和/或該底線圈的每個的一部分是彎曲的。
4.如權(quán)利要求2所述的垂直磁記錄頭，其中該頂線圈和該底線圈的每個由Cu形成。
5.如權(quán)利要求3所述的垂直磁記錄頭，其中該頂線圈和該底線圈的每個由Cu形成。
6.如權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄頭，還包括子軛，形成在該主極的橫向側(cè)面從而允許該主極產(chǎn)生的磁場在信息記錄過程期間聚集在該記錄介質(zhì)的選定區(qū)域上；以及磁屏蔽層，與該子軛間隔開預定距離從而在信息復制過程期間減小鄰近磁場的影響，其中該線圈位于該磁屏蔽層和該返回軛之間，且以圍繞該主極和該子軛的螺線管形狀形成。
7.如權(quán)利要求2所述的垂直磁記錄頭，還包括子軛，形成在該主極的橫向側(cè)面從而允許該主極產(chǎn)生的磁場在信息記錄過程期間聚集在該記錄介質(zhì)的選定區(qū)域上；以及磁屏蔽層，與該子軛間隔開預定距離從而在信息復制過程期間減小鄰近磁場的影響，其中該線圈位于該磁屏蔽層和該返回軛之間，且以圍繞該主極和該子軛的螺線管形狀形成。
8.如權(quán)利要求6所述的垂直磁記錄頭，其中該線圈間隔開預定距離使得該線圈不接觸該磁屏蔽層、該子軛、該主極和該返回軛，且間隙層形成在該主極上從而將該主極的面向ABS(氣墊面)的端部與該返回軛的端部物理地分隔開。
9.如權(quán)利要求8所述的垂直磁記錄頭，還包括第一絕緣層，形成在該磁屏蔽層上；第二絕緣層，形成在該第一絕緣層上；以及第三絕緣層，形成在該間隙層上，其中該子軛形成在該第二絕緣層上，該主極形成在該子軛上，該線圈的底線圈位于該第一和第二絕緣層之間，該頂線圈形成在該第三絕緣層上，該返回軛形成在該間隙層、該第三絕緣層和該頂線圈上。
10.如權(quán)利要求9所述的垂直磁記錄頭，其中該第一絕緣層、該第二絕緣層和該第三絕緣層之一由選自包括二苯環(huán)丁烯(BCB)、Al2O3和SiO2的組的一種材料形成。
11.如權(quán)利要求9所述的垂直磁記錄頭，其中該第二絕緣層由BCB形成。
12.一種制造垂直磁記錄頭的方法，該方法包括在磁屏蔽層上形成包括底線圈的絕緣層且在該底線圈的兩端上形成第一連接層；在該絕緣層上形成子軛和第二連接層；以及在該子軛上形成主極，在該第二連接層上形成第三連接層，以及形成連接到該第三連接層的頂線圈。
13.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該絕緣層的形成包括在該磁屏蔽層上形成第一絕緣層；在該第一絕緣層上形成該底線圈；在該第一絕緣層和該底線圈上形成第二絕緣層；以及暴露該底線圈的兩端且在該底線圈的兩端上形成該第一連接層。
14.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該子軛和該第二連接層的形成包括形成該子軛和該絕緣層且在該第一連接層上形成該第二連接層；以及在該子軛上涂覆絕緣材料且平坦化該絕緣材料從而暴露該子軛。
15.如權(quán)利要求12所述的方法，其中該主極的形成包括在該子軛上形成該主極；在該主極上形成間隙層且在該間隙層的端部分上形成返回軛尖；在該第二連接層上形成該第三連接層；在該間隙層和該返回軛尖上涂覆絕緣材料；以及在該絕緣材料上形成連接到該第三連接層的該頂線圈。
16.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該第二絕緣層由BCB形成。
17.如權(quán)利要求13所述的方法，其中該第一絕緣層由選自包括BCB、Al2O3和SiO2的組的一種材料形成。
全文摘要
本發(fā)明提供一種垂直磁記錄頭及其制造方法。該垂直磁記錄頭包括主極、返回軛、以及產(chǎn)生磁場使得該主極能在記錄介質(zhì)上記錄信息的線圈。該線圈具有以螺線管形狀圍繞該主極的結(jié)構(gòu)。
文檔編號G11B5/17GK101034553SQ200610163630
公開日2007年9月12日 申請日期2006年12月1日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月6日
發(fā)明者鮮于國賢, 羅敬遠 申請人:三星電子株式會社