專利名稱：制造用于大容量存儲設備讀寫頭的讀傳感器的方法和工藝的制作方法
制，于大容量存，備讀寫頭的讀傳感器的方袪和工藝 技術領域0001本發(fā)明涉及用于大容量存儲設備的讀寫頭，尤其涉及制造用于大容量存儲設備的讀頭的讀傳感器的方法和工藝。
技術背景0002磁記錄是信息處理產(chǎn)業(yè)的支柱。像磁盤驅(qū)動器這樣的存儲器 存儲設備包括由一層薄薄的記錄介質(zhì)覆蓋的盤或盤片，在該記錄介質(zhì)上能 夠?qū)懭氪啪幋a的數(shù)據(jù)，并且這些數(shù)據(jù)在以后肯灘被檢索出來供4頓。通常， 寫頭中的寫傳感器將離散位的磁編碼數(shù)據(jù)寫入記錄介質(zhì)中呈方婦寸狀間隔的 同心環(huán)形軌道中。使用讀頭中的讀傳感器讀出記錄介質(zhì)以二元狀態(tài)所存儲 的磁編碼數(shù)據(jù)，其中所述二元狀態(tài)由局部磁場的方向給定。讀頭和寫頭被 連接到在計算拋空制下用于實施寫入和讀出操作的電路。0003記錄介質(zhì)的面記錄密度是由讀寫頭的臨界尺寸或最小特征大 小以及由形成記錄介質(zhì)的組成材料限定的。當讀寫頭驅(qū)動器中讀傳感器和 寫傳感器的臨界尺寸減小時，記錄介質(zhì)的面記錄密度增加。然而，當讀頭 的臨界尺寸降低到深亞〗 的臨界尺寸時，讀寫頭中使用的常規(guī)的縱向或 電流方向在平面內(nèi)(CIP)的自旋閥讀傳感器不能產(chǎn)艦夠的輸出幅度。因此， 在具有"垂直"記錄介質(zhì)的高密度存儲器存儲設備中，具有電流方向垂直 于平職CPP)幾何結構的讀傳繊已經(jīng)取代了常規(guī)的CIP自旋閥讀傳感器， 所述"垂直"記錄介質(zhì)被認為在實現(xiàn)非常高的位密度方面優(yōu)于"縱向"記 錄介質(zhì)。常規(guī)的CPP讀傳感器包括交換偏置自旋閥或巨磁電阻(GMR)、鐵 磁非磁([FM/NML)多層、以及M磁阻(IMR)型體系結構。0004參照圖1，磁盤驅(qū)動器一般將讀頭10和寫頭13集成為在可移 動滑塊15上所攜帶的統(tǒng)一的讀寫頭，所述可移動滑塊15從致動器臂17懸 掛下來并位于盤片19的上方。當盤片19旋轉(zhuǎn)時，空氣動力學成形的滑土央15騎行在由空氣軸承表面21產(chǎn)生的氣墊上，所述空氣軸承表面21位于旋 轉(zhuǎn)的盤片19的記錄介質(zhì)上方以幾十納米數(shù)量級很好控制的距離處。在不接 觸旋轉(zhuǎn)的盤片19的情況下，致動器(未示出)擺動致動器臂17，以將讀寫 頭的讀和寫頭10， 13放置到旋轉(zhuǎn)的盤片19上的選定軌ilJ:。0005參照圖2A，讀頭10 (圖1， 2B)可以使用薄膜沉積技術來生 產(chǎn)。尤其，用于形成讀頭10的讀傳感器12所需材料的層堆疊(未示出) 形成在下電極18上。然后，雙層抗蝕劑掩模23形成在該層堆疊上以對多 個讀傳感器12中的每個的預期位置進行掩模。雙層抗蝕劑掩模23包括上 抗蝕劑層23b和相對于上抗蝕劑層23b ,鵬切的下抗蝕劑層23a。底切有利 地限制了研磨材料的再沉積并且促進清潔剝離。經(jīng)掩模的層堆疊被以高入 射角進行離子研磨，以移除層堆疊中不受雙層抗蝕劑掩模23保護的部分。 在離子研磨之后，由此產(chǎn)生的讀傳感器12被限制于傾斜偵蝰24，該側壁匯 聚于垂直面以限定平臺狀的上表面。0006然后，由均厚沉積的硬偏置(HB)層20 (圖2B)和絕緣層22 (圖2B)覆蓋支持雙層抗蝕劑掩模23和讀傳感器12的襯底。在常規(guī)的剝 離工藝中，然后用化學方式去除雙層抗蝕劑掩模23。該剝離工藝移除覆蓋 在雙層抗蝕劑掩模23上的HB層20和絕緣層22的過量部分，從而，限定 HB層20和絕緣層22鄰接于讀傳感器12的側壁24的邊界。剩余的絕緣層 22作為讀頭10中的間隙層。剝離工藝也顯露出在讀傳感器12頂上的平臺， 以建立在讀傳感器12的最上層和上電極16 (圖2B)之間的電接觸。0007如圖2B所示，CPP讀頭10包括經(jīng)離子研磨的讀傳感器12 (其 帶有感測層或自由層14)、上電極16、和下電極18。 HB層20使自由層14 在縱向穩(wěn)定，所述HB層20由一個或多個層"硬"磁性材料IW。硬偏置 的效果^3I過自由層14和HB層20之間的Mrt比率、以及自由層14與HB 層20之間的物理分離和垂直對齊禾號來確定，其中戶腿Mrt比率一般大于 二(2) memu每cm2。 ffla插入由諸如砜土(AlA)的電絕緣體鄉(xiāng)腿的絕緣層 22，讀傳感器12與HB層20電絕緣。0008用于沉積電絕緣體從而形成絕緣層22的常見方法包括在室溫 下ffl31離子束沉積(IBD)的準直沉積或者，雙準直磁控MI寸的物理氣相沉 積(PVD)。通常，4OT準直的PVD工藝在讀傳感器12的側壁24上的階梯覆蓋度(即，如下所定義的絕緣層22的尺寸"a"與層22的尺寸"b"的比 率)被限定在百分之15到百分之30的范圍內(nèi)，這取決于側壁24上的特定 刻蝕壁角度，當增加側壁24的[5趟時減小階梯覆識。換句話說，絕緣層 的厚度沿著側壁24的高度遞減，并且在場區(qū)域中明顯比在側壁24上厚。 通常，與用準直的PVD工藝的沉積相比，利用IBD工藝沉積絕緣層22增 加了讀傳感器12的側壁24上的階梯覆蓋度。然而，禾,EBD工藝的可用 階梯覆蓋度仍然受到上限約百分之60的限制，再次取決于側壁24上的特 定刻蝕壁角度。0009因為通過IBD或PVD工藝所提供的階梯覆蓋度不佳，所以在 沉積的絕緣層22中的電絕緣itt遠離讀傳感器12的場區(qū)域中明顯比在傳 感器側壁24上的厚。在側壁24上的絕緣層22鄰近于自由層14的厚度a 和場區(qū)域中的絕緣層22的厚度b之間的典型差^H或更大的因子。例如， 在傳感器側壁24上沉積50 A的絕緣層22通常會在場區(qū)域中生成至少150 A 到200A厚的絕緣層22。0010對于典型的TMR傳感器疊式體，絕緣層22在場區(qū)域中和在 傳感器側壁24上的厚度差導致HB層20與自由層14的不^f準。幾何偏 移由于厚度差弓胞相對于讀傳感器12的高表面構型，從而導致讀間隙向上 張開，這導致從側面讀取的讀性能不佳。通常在圖2B可見并且由附圖標記 26指示的向上張開的讀間隙是由于HB層20相對于自由層14的未對準而 產(chǎn)生的，這是由于絕緣層22中的較厚場絕緣體("b")而造成的。需要增 厚場區(qū)域的絕緣層22，以便滿足側壁位置處的氧化鋁的最小厚度"a"，從 而提供足夠的電絕緣。由于增厚的場區(qū)域，將HB層20的中平面在水平處 設置在與自由層14的中平面或側邊相比較低的位置。由于在自由層14的 側邊和HB層20之間的該未對準，使得自由層14的穩(wěn)定性降低，從而斷氐 了讀頭10的性能。0011隨著側壁覆誠的提高，厚度"b"減小而讀間隙的張開減小。 因此，絕緣層22可以通過原子層沉積(ALD)而沉積，這倉,達到幾乎百分 之百的階梯覆蓋度，以致在側壁24上的電絕緣體的厚度"a"近似等于場 區(qū)域中的厚度"b"。雖然這改善了讀頭10盼性能，但是在ALD工藝中超 過13(TC的沉積^g予鵬(hardbake)雙層抗蝕劑掩模23 (圖2A)。該予鵬工藝增加了在雙層抗蝕劑掩模23的下抗蝕齊幅23a和讀傳繊12之間的粘附 力，這種粘附力妨礙了用于移除雙層抗蝕劑掩模23的剝離工藝。將沉積溫 度限制在13(TC以下會導致相對不良的膜性能，這是由于伴隨提高了向電絕 緣體構成的層22中引入的雜質(zhì)水平。例如，低沉積溫度引起A1203中相對 高水平的氫和碳雜質(zhì)，這些雜質(zhì)增加了傳導率和漏電流密度。0012更重要的是，用于形成絕緣層22的剝離工藝為絕緣層22的 厚度設置了基本上限。特別地，剝離工藝并不剝除以形成亞微米的、尤其 是小于大約250納米的讀傳感器10，這是因為在雙層抗蝕劑掩模23的上抗 蝕劑層23a下的底切變得太小。此外，由于ALD所賦予的百分之百階梯覆 蓋度的特性，因此絕緣層22中的電絕緣體可能完全地填充了在雙層抗蝕劑 掩模23中上抗蝕劑層23a之下的底切，這將使得剝離工藝幾乎不可能或至 少是不可靠的。另一個局限是，隨著讀傳感器12的臨界尺寸的進一步減小， 雙層抗蝕劑掩模23中的上抗蝕齊喔23a之下的底切最終變得太小而無法支 持HB層20和絕緣層22的覆蓋層，從而導致不可靠的剝離。0013因此，需要一種改進的方法和工藝來制造用于讀寫頭的讀傳 感器，以克服這種讀傳感器的常規(guī)制造方法和工藝中的這些和其他缺陷。發(fā)明內(nèi)容0014按照本發(fā)明，提供了用于制造大容量存儲設備的讀頭的設備 結構的方法。當形成讀頭的讀傳感器時，采用平坦化工藝來移除抗蝕齊腕 模，該抗蝕劑掩模在之前的制造階段作為離子研磨掩模。由相對硬和/或抗 磨材料形成的拋光停止層在戰(zhàn)略性進行定位，從而消除用常規(guī)基于化學的 工藝剝離雙層抗蝕劑掩模的需要。通過消除常規(guī)的化學剝離，可以使用在 超過13(TC的溫度下實施的原子層沉積(ALD)在讀傳感器上形成例如A1203的材料的電絕緣層。0015在本發(fā)明的一個方面的一個實施例中，該方法包括形成層堆 疊，該層堆疊包括能夠用作讀傳感器的多個層；在層堆疊上形成拋光停止 層；以及然后從層堆疊中限定讀傳感器，該讀傳感器由拋光停止層的部分 覆蓋。在限定了讀傳感器之后，在拋光停止層部分和讀傳感器上形成包括 電絕緣體的絕緣層。然后在絕緣層上形成包括磁性材料的硬偏置層。使用例如化學機械拋光來對絕緣層和硬偏置層進行平坦化。平坦化垂直地停止 在拋光停止層部分上。0016在本發(fā)明的另一個方面的實施例中，該方飽括形鵬堆疊, 該層堆疊包括能夠用作讀傳感器的多個層；在層堆疊上形成拋光停止層； 以及在拋光停止層上形成抗蝕劑掩模。讀傳感器是由在抗蝕劑掩模進行掩 模的位置中的一個上的層堆疊形成的。讀傳感器和抗蝕劑掩模由拋光停止 層的剩余部分分開。通過可以在超過13(TC的溫度下實施的原子層沉積 (ALD)工藝，在拋光停止層部分、抗蝕齊魄模、以及讀傳感器上形成電絕緣 體的絕緣層。


0017并入并且構成本說明書的部分的附圖，連同上面給出的本發(fā) 明的一般描述以及下面作為解釋本發(fā)明的原則給出的實施例的詳細描述一 起，說明了本發(fā)明的實施例。0018圖1是包括電流方向垂直于平面的讀頭的現(xiàn)有技術的大容 量存儲設備的部分的視圖；0019圖2A是用于形成圖1的大容量存儲設備的電流方向垂直 于平面的讀頭的現(xiàn)有技術制造工藝的部分的剖視圖；0020圖2B是完成制造后的現(xiàn)有技術的電流方向垂直于平面的 讀頭類似于圖2A的剖視圖；0021圖3-9是在根據(jù)本發(fā)明實施例的形成讀頭的加工方法的 各個階段中襯底部分的示意性剖面圖；以及0022圖IO是合并圖9的讀頭的大容量存儲設備的示意圖。0023參照圖3，襯底(未示出)覆蓋有底部磁屏蔽28，在該 襯底上形成有許多讀傳感器34 (圖5)，每個讀傳感器都供大容量存 儲設備的讀頭60 (圖9)使用。典型為盤狀的襯底可以由任何適當?shù)?非磁金屬或合金形成，這些非磁金屬或合金包括但是不局限于鋁、鈦 和碳的合金(AlTiC)。底部磁屏蔽28由任何適當?shù)某Ｒ?guī)材料，例如鎳-鐵合金形成。然后底部磁屏蔽28覆蓋有絕緣層30，該絕緣層包括本領域技術人員認為適合于該用途的任何介質(zhì)材料。0024包括多個薄膜的層堆疊32形成在絕緣層30上，其中每 個單獨的薄膜是通過適當?shù)某Ｒ?guī)沉積工藝形成的，例如濺射沉積或離 子束沉積(EBD)工藝。層堆疊32通過隨后的工藝成形，以在整個襯 底表面分布的位置上限定多個讀傳感器34 (圖5)。 一般地，層堆疊 32具有在大約200 A到400 A范圍內(nèi)的厚度。0025每個讀傳感器34 (圖5)可以是用于感測來自磁介質(zhì)的 磁場的任何傳感器。因此，層堆疊32中的薄膜具有成分、厚度、以 及適于限定優(yōu)選具有電流方向垂直于平面(CPP)幾何結構的讀傳感器34 的布置。讀傳感器34可以構造成多個磁阻(MR)型傳感器中的任何一 個，其包括但不局限于AMR(各向異性磁阻)、自旋閥或GMR(巨 磁電阻)、TMR (隧道磁阻)、鐵磁/非磁的多個層([FM/NM]n)體系結 構。層堆疊32中的一個或多個層36成為制造出的讀傳感器34中具 有自由響應于所施加磁場的磁化方向的感測層或自由層38 (圖5)。 例如，用作TMR傳感器的讀傳感器34的自由層38是由兩層36組 成，該兩層是諸如鎳鐵、鈷鐵、或鎳鐵鈷的鐵磁材料，它們的成分不 同。層堆疊32還包括材料層(未示出)，該材料層成為讀傳感器34 的磁化固定(pinned)層，其中磁化作用被固化在施加的磁場；以及分 隔層，其將自由層38與固定層分離。0026拋光停止層40形成在層堆疊32上。拋光停止層40包括 具有本領域技術人員應理解的足以在平坦化中拋光停止的硬度和/或 耐磨性的材料。拋光停止層40可以是有效地用作平坦化期間的停止 層的任何材料，該材料具有在平坦化情況下的移除率比在同等平坦化 條件下的絕緣層46和HB層48 (圖6)的移除率慢。拋光停止層40 用于在制造工藝的隨后平坦化步驟中防止讀傳感器34損壞。拋光停 止層40的厚度可以等于或大于五十(50) A，且優(yōu)選地，在大約五十(50) A到大約一百(100)A的范圍內(nèi)。在隨后的工藝步驟中從所述結構中移 除拋光停止層40，并且因此，使其不存在于制造出的讀頭60 (圖9) 中。0027用于拋光停止層40的適當材料包括通過常規(guī)工藝形成的 類金剛石碳(DLC)，所述常規(guī)工藝例如甲垸直接IBD、雙離子束濺 射、射頻或直流激發(fā)烴輝光放電、在基礎硅種子層上的IBD或烴輝 光放電、以及過濾陰極電弧(FCA)工藝。優(yōu)選地，DLC是通過直接離 子束沉積IBD、雙離子束濺射、射頻激發(fā)烴輝光放電或直流激發(fā)烴輝 光放電形成的氫化DLC，或者通過過濾陰極電弧(FCA)工藝形成的四 面體非晶(ta-C)DLC。 DLC是具有低磨損的相對硬的材料，并且當其 暴露于CMP中使用的漿料時在化學上不活潑。0028構成拋光停止層40的材料具有低于形成隔離和HB層46、 48的構成材料的磨損(即，更大的耐磨性)和/或更大的硬度。在本 發(fā)明的一個實施例中，拋光停止層40的構成材料的硬度大于約10吉 帕斯卡(GPa)。取決于具體的形成工藝，用作拋光停止層40的DLC 的硬度可以在lOGPa到大約70GPa的范圍內(nèi)。0029參照圖4 ，其中相同的附圖標記指的是圖3中相同部件， 并且在隨后的制造階段，抗蝕劑掩模42是通過在拋光停止層40上的 常規(guī)光刻圖案工藝形成的?？刮g劑掩模42可以是單層或多層結構， 以及包括或省略底切。因為本發(fā)明不依賴于常規(guī)的基于化學抗蝕劑移 除的剝離工藝，所以可以構造抗蝕劑掩模42，并且該抗蝕劑掩模42成分的選擇不考慮在隨后的制造階段中通過剝離促進移除的需要。將 讀傳感器34 (圖5)限定在層堆疊32中通過抗蝕劑掩模42的圖案防止離子研磨的位置。0030參照圖5，其中相同的附圖標記指的是圖4中相同的部 件，并且在隨后的制造階段，使用離子束研磨工藝(即，氬濺射刻蝕) 來將層堆疊32中的讀傳感器34限定在抗蝕劑掩模42的圖案內(nèi)限定的受到保護或經(jīng)掩模的位置。離子束研磨工藝可以使用多個入射角和 多種能量來限定讀傳感器34。在本發(fā)明的一個實施例中，第一離子 束研磨工藝使用具有大約600電子伏特(eV)到大約1200 eV動能以與 面法線成30°到15°之間的角度入射的氬離子，隨后的第二離子束研 磨工藝使用具有大約100 eV到大約400 eV動能以75°到60°之間的 角度入射的氬離子，用于從讀傳感器34的側壁44中清除再沉積材料，從而避免形成磁死層。讀傳感器34包括自由層38，并且覆蓋有殘余 厚度的拋光停止層40，所述殘余厚度的拋光停止層40在離子研磨期 間也受到抗蝕劑掩模42的保護。離子研磨工藝移除材料直到到達絕 緣層30和/或底部磁屏蔽28的垂直水平。0031參照圖6，其中相同的附圖標記指的是圖5中相同的部 件，并且在隨后的制造階段，由電子絕緣體構成的絕緣層46優(yōu)選地 共形形成在圖5的部分制造結構中的層堆疊32和抗蝕劑掩模42上。 優(yōu)選地，形成絕緣層46的電絕緣體是礬土(八1203)，并且通過原子層 沉積(ALD)工藝形成。ALD工藝是常規(guī)的沉積技術，其中通過交替和 順序引入適當?shù)臍庀嗲绑w來控制礬土的每個原子層或其部分的沉積， 所述氣相前體以自限方式反應，從而逐漸形成或建造絕緣層46?？?以用于通過ALD工藝形成A1203的一套氣相前體是水蒸氣和三甲基 鋁(A1(CH3)3或TMA)。0032可以用來形成絕緣層46的ALD工藝可以以寬溫度窗口 內(nèi)相對高的溫度執(zhí)行，所述相對高的溫度可以延伸到大約230'C的 上限并且優(yōu)選地超過13(TC。在依賴抗蝕劑剝離的常規(guī)工藝中，由于 負面影響抗蝕劑剝離的不良熱效應，因此ALD工藝中的溫度上限顯 著降低。不依賴剝離的本發(fā)明使用的ALD工藝的提升的溫度允許以 降低的雜質(zhì)含量來形成絕緣層46，所述絕緣層46通過降低漏電流改 善讀傳感器34的性能。然而，本發(fā)明不是局限于此，以致若雜質(zhì)含 量不是所關心的和/或雜質(zhì)含量獲得由于存在拋光停止層40而提供的 優(yōu)點，ALD工藝可以在較低溫度下實施。此外，其他沉積工藝，優(yōu) 選是能夠共形沉積的工藝，可以用來在獲得由于存在拋光停止層40 而提供的優(yōu)點的同時形成絕緣層46。0033硬偏置(HB)層48優(yōu)選地共形沉積在絕緣層46上。在本 發(fā)明的圖示實施例中，HB層48包括種子層50和形成在種子層50 上的"硬"磁層52。種子層50可以是鉻(Cr)、鈦(Ti)、鈦鉻合金(TiC)、 鈦鎢合金(TiW)、或能夠為覆蓋的磁層52提供適當外延模板的任何其 他適當材料。構成磁層52的"硬"磁材料可以是鈷鉻鉑合金 (CoCrPt)、鈷鈾合金(CoPt)、或具有供讀傳感器34使用的適當磁性的任何其他材料。通常，"硬"磁材料可以是當其暴露于在讀傳感器34 操作期間所使用的相對低磁場時保持磁化方向的任何材料。本發(fā)明預期HB層48可以由單個材料形成為一個單獨層，與圖6中所示的雙 層構造相反。0034在跨越凸出的讀傳感器34和相鄰的讀傳感器34之間的 凹面區(qū)域上優(yōu)選地共形施加絕緣層46和HB層48之后，HB層48的 暴露表面54是不平坦的，在所述凹面區(qū)域中絕緣層30在離子研磨后 被暴露。該表面形貌的不平坦度通過隨后依賴于拋光停止層40的平 坦化工藝(圖7)得到降低，以控制材料移除的深度。0035參照圖7，其中相同的附圖標記指的是圖6中相同的部 件，并且在隨后的制造階段，暴露的表面54通過常規(guī)的平坦化技術 而變得光滑和平坦。 一種適當?shù)钠教够夹g是微電子工業(yè)中使用的常 規(guī)化學機械拋光(CMP)工藝，該工藝使用拋光墊和磨粉漿影響材料的 移除。平坦化工藝是從覆蓋在讀傳感器34上的絕緣層46和HB層48 上除去上面沉積的過剩材料以及移除抗蝕劑掩模42。因此，抗蝕劑 掩模42不需要為了移除采用常規(guī)剝離工藝。0036因為構成拋光停止層40的材料具有更大的硬度，優(yōu)選地 與構成抗蝕劑掩模42、絕緣層46和HB層48的材料相比較大的硬度， 所以平坦化垂直停止在拋光停止層40的水平處。暴露的表面54可以 在平坦化之后保持一些表面形貌。殘余的HB層48縱向穩(wěn)定自由層 14并且絕緣層46的剩余限定了在完成的讀頭60中的間隙層。0037參照圖8，其中相同的附圖標記指的是圖7中相同的部 件，并且在隨后的制造階段，從部分制造的結構中移除拋光停止層 40。移除掉的拋光停止層40留下空腔或空隙55，所述空隙55在隨 后的制造階段中用導體來填充，并且其使傳感器34的頂部暴露。例 如，若拋光停止層40是DLC，則使用氧氣、氬氣和氧氣的混合物、 或者含氟氣體的工藝氣體的干法刻蝕工藝，例如等離子體工藝或反應 離子束刻蝕(RIBE)工藝，可以用于相對于暴露于干法刻蝕工藝的其他 材料高選擇性地可控地移除DLC層，這導致在不損壞讀傳感器34的 頂部層的情況下的有效移除。0038參照圖9，其中相同的附圖標記指的是圖8中相同的部 件，并且在隨后的制造階段，電導線或上電極56形成在圖8中部分 制造的結構上。上電極56由諸如非晶鉭(a-Ta)、銠(Rh)、釕(Ru)、或 包括鉭和金(Ta/Au/Ta)的三層結構的導體構成。上電極56的導體部分 填充先前由拋光停止層40的材料所占據(jù)的空隙55，從而建立與讀傳 感器34的頂端薄膜具有高導電性的電接觸。由諸如鎳鐵(Ni-Fe)合金 的適當?shù)某Ｒ?guī)材料組成的頂部屏蔽58通過常規(guī)沉積技術形成在上電 極56上。所得到的讀頭60用于大容量存儲設備72 (圖10)的讀寫 頭，以用于讀取由該設備的介質(zhì)層存儲的磁編碼數(shù)據(jù)。0039由于絕緣層46在讀傳感器34的側壁44上和遠離讀傳感 器34的場區(qū)域中具有基本上均勻的厚度，因此HB層48的中平面位 于大約與自由層38的中平面和側邊相同的水平位置。與常規(guī)的讀頭 10(圖2B)相比，由于HB層48和自由層38之間的良好對準，因 此自由層38的穩(wěn)定性明顯改善。0040根據(jù)本發(fā)明的原則，用于制造讀頭60的RIBE、 ALD、 以及IBD工藝都可以在沒有破壞真空的情況下在單個工藝工具平臺 中進行。這些不同工藝的整合具有減少傳感器疊式體中金屬層的任何 氧化的優(yōu)點，當所述結構在工藝之間的室轉(zhuǎn)換期間暴露于大氣時在非整合平臺中發(fā)生所述氧化。本發(fā)明可以減少或消除的該氧化能夠?qū)е?對軌道寬度和間隔在深亞微米讀傳感器34中的硬偏置/自由層的不良 控制。 一種整合IBE、 ALD以及IBD工藝的工具是可從Veeco Instruments Inc. (Plainview, N.Y)購買到的NEXUS cluster工具平臺。0041絕緣層46可以使用提供幾乎百分之百的階梯覆蓋度的 ALD形成，因此，導致優(yōu)良的電絕緣性能。通過ALD工藝提供的原 子層生長來數(shù)字化的原子層允許精確控制絕緣層46的厚度，因此， 控制HB層48相對于自由層38的間距或相對垂直狀態(tài)。這允許有效 偏置，最小化讀間隙的張開，以及改善讀傳感器34的性能。由于ALD 工藝的性質(zhì)，絕緣層46也避免如在許多常規(guī)IBD工藝中可以觀察到 的任何內(nèi)側/外側不對稱。0042拋光停止層40的存在提供了對圖7中的平坦化工藝的精確和可靠控制。拋光停止層40的存在，允許使用平坦化工藝移除抗蝕劑掩模42，同時消除在絕緣層46形成后化學移除抗蝕劑掩模42 的需要。因而，因為不必考慮預烤抗蝕劑掩模42，所以形成絕緣層 46的ALD工藝可以在比常規(guī)工藝高的溫度下執(zhí)行。在拋光停止層40 是由DLC形成的情況下，可以使用單純氧、氬/氧、或氟基等離子體 來影響DLC選擇性移除暴露于在制作階段部分制造結構中的等離子 的其他材料。這些特定的等離子化學物能夠完全干凈地移除拋光停止 層40中的DLC，這促進建立在上電極56和讀傳感器34之間具有高 導電性特征的接觸。0043參照圖10，其中相同的附圖標記指的是圖9中相同的部 件，并且在隨后的制造階段，讀頭60合并入大容量存儲設備72中。 為此，在己創(chuàng)建讀頭60 (圖9)和寫頭(未示出)以限定讀寫頭64 之后，將支撐的襯底切成條狀并且成形為滑塊62。滑塊62還包括寫 頭(未示出)和供讀寫頭64操作所需的其他結構(例如，空氣軸承表面)。 滑塊62懸掛在來自致動器臂66的自由端的可旋轉(zhuǎn)盤片68上。盤片 68包括適于存儲磁編碼數(shù)據(jù)的介質(zhì)層。致動器70擺動致動器臂66 以將讀寫頭64的讀頭60放置在旋轉(zhuǎn)盤片68上介質(zhì)層中的所選的數(shù) 據(jù)軌道上。讀頭60從盤片68的介質(zhì)層中讀取磁編碼數(shù)據(jù)，所述磁編 碼數(shù)據(jù)在先前的寫操作中由寫頭寫到盤片68的介質(zhì)層上，并且由介 質(zhì)層存儲以備將來使用。將大容量存儲設備72的讀頭60和寫頭連接 到在計算機控制下執(zhí)行寫入和讀取操作的電路(未示出)。0044在此提到的諸如"垂直的"、"水平的"等的術語都是通 過示例方式而不是通過限制的方式來建立參考系的。此處所用的術語 "水平的"定義為平行于襯底的常規(guī)平面或表面的平面，而不管襯底 的實際空間定向。術語"垂直的"指的是垂直于剛才所定義的水平的 方向。術語"在…上"、"在…上面"、"在…下面"、"側面"(如在 "側壁"中)、"較高"、"較低"、"在…之上"、"在…之下"以及 "在…下面"都是相對于水平面定義的。應當理解的是，在不脫離本 發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以采用各種其他參照系。0045在此的設備結構的制造已經(jīng)通過特定順序的制造階段的步驟進行了描述。然而，應當理解的是，順序可以不同于所描述的順 序。例如，可以相對于所示順序交換兩個或兩個以上制造步驟的順序。 此外，可以同時或部分同時地執(zhí)行兩個或兩個以上制造步驟。此外， 可以省略各個制造步驟以及可以添加其他制造步驟。應當理解的是， 所有這些變更都在本發(fā)明的范圍內(nèi)。0046盡管本發(fā)明已經(jīng)通過各種實施例描述進行了說明而且這 些實施例已經(jīng)進行了非常詳細描述，但是本申請的意圖不是限制或者 以任何方式將所附權利要求書的范圍限制到這種細節(jié)。額外的優(yōu)點和 修改對于本領域的技術人員而言是顯而易見的。因而，本發(fā)明在更寬 的方面并不局限于具體細節(jié)、典型裝置和方法、以及所示和所述的示 意性示例。因此，在不脫離本申請的總體發(fā)明構思的精神或范圍的情 況下，可以作出對這種細節(jié)的變更。
權利要求
1、一種制造設備結構的方法，包括形成層堆疊，其包括能夠用作讀傳感器的多個層；在所述層堆疊上形成拋光停止層；從所述層堆疊中限定讀傳感器，其中，所述讀傳感器由所述拋光停止層的部分覆蓋；在所述拋光停止層部分和所述讀傳感器上形成包括電絕緣體的絕緣層；在所述絕緣層上形成包括磁性材料的硬偏置層；對所述絕緣層和所述硬偏置層進行平坦化；以及在所述拋光停止層部分上停止所述平坦化。
2、 如權利要求1所述的方法，其中，對所述絕緣層和所述硬偏 置層進行平坦化還包括用化學機械拋光工藝對所述絕緣層和所述硬偏置層進行拋光。
3、 如權利要求1所述的方法，其中，形成所述拋光停止層的材 料具有低于形成所述硬偏置層和所述絕緣層的相應材料的磨損。
4、 如權利要求1所述的方法，其中，所述拋光停止層由硬度大 于IO吉帕斯卡的材料組成。
5、 如權利要求1所述的方法，其中，所述拋光停止層是類金剛 石碳。
6、 如權利要求5所述的方法，其中，所述類金剛石碳是利用從由下列各技術構成的群組中選出的技術所沉積的氫化類金剛石碳直接離子束沉積、雙離子束濺射、射頻激發(fā)烴輝光放電、以及直流激發(fā) 烴輝光放電。
7、 如權利要求5所述的方法，其中，所述類金剛石碳是通過過 濾陰極電弧工藝沉積的四面體非晶(ta-C)類金剛石碳。
8、 如權利要求1所述的方法，還包括在對所述絕緣層和所述硬偏置層進行平坦化之后移除所述拋光 停止層部分。
9、 如權利要求8所述的方法，其中，移除所述拋光停止層還包括通過相對于所述絕緣層和所述硬偏置層選擇性地有效移除所述 拋光停止層的干法刻蝕工藝來暴露所述拋光停止層部分。
10、 如權利要求9所述的方法，其中，所述干法刻蝕工藝是從由下列各工藝構成的群組中選出的等離子體工藝和反應離子束刻蝕工 藝。
11、 如權利要求io所述的方法，其中，所述拋光停止層是類金剛石碳，并且所述干法刻蝕工藝使用從由下列各氣體構成的群組中選出的工藝氣體氧氣、氬氣和氧氣的混合物、以及含氟氣體。
12、 如權利要求8所述的方法，還包括在移除所述拋光停止層部分之后，在所述絕緣層和所述硬偏置層 上形成導體的上電極，其中，所述上電極的所述導體填充在移除所述 拋光停止層部分之后殘余的空隙。
13、 如權利要求1所述的方法，其中，限定所述讀傳感器還包括用抗蝕劑掩模對所述拋光停止層和所述層堆疊進行掩模；以及對所述拋光停止層和所述層堆疊進行離子研磨，以將所述讀傳感 器和所述拋光停止層部分限定在所述抗蝕劑掩模進行掩模的位置。
14、 如權利要求13所述的方法，還包括當所述絕緣層和所述硬偏置層被平坦化后，從所述設備結構中移 除所述抗蝕劑掩模。
15、 如權利要求14所述的方法，其中，當所述平坦化停止在所 述拋光停止層部分上時，從所述設備結構完全移除所述抗蝕劑掩模。
16、 如權利要求13所述的方法，其中，形成絕緣層還包括形成所述絕緣層是通過原子層沉積(ALD)工藝形成的。
17、 如權利要求16所述的方法，其中，所述ALD工藝是在超過 13(TC的溫度下實施的。
18、 如權利要求l所述的方法，其中，所述層堆疊包括具有自由 響應于所施加磁場的磁化方向的材料的層。
19、 如權利要求18所述的方法，其中，所述讀傳感器包括由所 述層形成的自由層。
20、 如權利要求l所述的方法，其中，所述絕緣層是通過原子層 沉積(ALD)工藝形成的。
21、 如權利要求20所述的方法，其中，所述ALD工藝是在超過 130"C的溫度下實施的。
22、 如權利要求l所述的方法，其中，所述讀傳感器具有傾斜的 側壁，并且形成所述絕緣層還包括在所述傾斜的側壁上形成具有基本上均勻的厚度的所述絕緣層。
23、 一種制造設備結構的方法，包括 形成層堆疊，其包括能夠用作讀傳感器的多個層； 在所述層堆疊上形成拋光停止層； 在所述拋光停止層上形成抗蝕劑掩模；在所述抗蝕劑掩模進行掩模的位置處從所述層堆疊中限定讀傳 感器，其中，所述讀傳感器和抗蝕劑掩模被所述拋光停止層的部分分 開；通過原子層沉積(ALD)工藝在所述拋光停止層部分、所述抗蝕劑 掩模、以及所述讀傳感器上形成電絕緣體的絕緣層。
24、 如權利要求23的方法還包括 在所述電絕緣體層上形成硬偏置層，其包括磁性材料； 對所述絕緣層、所述硬偏置層、以及所述抗蝕劑掩模進行平坦化，從而從所述設備結構上移除所述抗蝕劑掩模；以及 在所述拋光停止層部分上停止所述平坦化。
25、 如權利要求24的方法，還包括 移除所述拋光停止層部分。
26、 如權利要求25所述的方法，其中，移除所述拋光停止層部 分還包括相對于形成所述讀傳感器的鄰近層的材料選擇地來刻蝕所述拋 光停止層部分，使得所述讀傳感器的所述鄰近層不會由于移除所述拋 光停止層而受到損壞。
27、 如權利要求23所述的方法，其中，限定所述讀傳感器還包括對所述拋光停止層和所述層堆疊進行離子研磨，以在形成所述絕 緣層之前，將所述讀傳感器和所述拋光停止層部分限定在所述抗蝕劑 掩模進行掩模的區(qū)域中。
28、如權利要求23所述的方法，其中，形成所述絕緣層還包括:在超過13(TC的溫度下實施所述(ALD)工藝以沉積所述電絕緣體。
全文摘要
制造用于大容量存儲設備的讀頭的設備結構的方法和工藝。由相對硬的材料例如類金剛石碳形成的拋光停止層(40)位于層堆疊(32)和抗蝕劑掩模(42)之間，該抗蝕劑掩模(42)用于在離子研磨期間對層堆疊(32)的區(qū)域進行掩模，該離子研磨移除部分的層堆疊(32)以限定讀傳感器(34)。在限定了讀傳感器之(34)后，通過平坦化工藝移除抗蝕劑掩模(42)，該平坦化工藝消除了用常規(guī)基于化學的工藝剝離抗蝕劑掩模(42)的需要。由例如Al₂O₃的材料組成的電絕緣層(46)形成在經(jīng)掩模的讀傳感器(34)上。另外或或者，可以使用原子層沉積(ALD)工藝形成電絕緣層(46)，該原子層沉積工藝在升高的溫度下運行，該升高的溫度否則將預烤抗蝕劑掩模(42)。
文檔編號G11B5/39GK101223584SQ200680022612
公開日2008年7月16日 申請日期2006年6月20日 優(yōu)先權日2005年6月24日
發(fā)明者A·J·德瓦薩哈亞姆, B·德呂, H·S·赫格德, M·明 申請人:威科儀器有限公司