專利名稱：制造帶切口的尾屏蔽件的改進(jìn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于制造垂直寫頭的結(jié)構(gòu)和方法。更具體地說(shuō)，本發(fā)明涉及
利用金屬CMP停止層制造帶切口的尾屏蔽件的改進(jìn)方法，以提高晶片內(nèi)和 晶片間的成品率。 .
背景技術(shù)：
目前在現(xiàn)有技術(shù)中已公知垂直寫頭。最近還披露了這種磁頭的特殊變 體，即所謂的具有帶切口的尾屏蔽件的垂直寫頭。例如，參見均轉(zhuǎn)讓給Hitachi Global Storage Technologies ， Netherlands B.V.的美國(guó)專利申請(qǐng)公開 2005/0264931、 2006/0023352、 2005/0190491和2005/0068671。在制造帶切 口的尾屏蔽件期間，通過(guò)離子研磨生產(chǎn)有錐度的(tapered)寫極，有錐度的極 周圍和上方的區(qū)域被填充以氧化鋁。淀積氧化鋁在有錐度的極正上方留下了 "凸塊(bump)"或凸起點(diǎn)(high spot),必須將其除去以在磁極正上方制作切 口。然后在磁極上和切口內(nèi)淀積尾屏蔽層。通常用CMP工藝完成"凸塊" 的去除。然而，CMP工藝可能會(huì)對(duì)與形成切口的區(qū)域臨近的區(qū)域造成倒角 (rounding)和損傷，改變臨界間隙寬度并產(chǎn)生非平坦尾屏蔽件。需要一種生產(chǎn) 用于垂直寫頭的帶切口的尾屏蔽件的更好的工藝。
美國(guó)專利申請(qǐng)公開2005/0264931公開了在晶片中制造垂直寫頭，其中至 少界定寫極的兩側(cè)(例如通過(guò)離子研磨)，而用掩蔽材料(masking material) 保護(hù)寫極的第三側(cè)。在該階段，在寫極和掩蔽材料之間已經(jīng)存在將位于寫間 隙中的材料。在界定寫極表面之后，淀積一層電介質(zhì)材料。在該淀積期間， 掩蔽材料還存在。之后，除去掩蔽材料(和其上的任何電介質(zhì)材料)，以在 電介質(zhì)材料中形成孔。接著，在該結(jié)構(gòu)中形成尾屏蔽件，使得尾屏蔽件的至 少 一部分位于孔中，尾屏蔽件的另 一部分位于與孔相鄰的區(qū)域中的電介質(zhì)材 料上方。注意現(xiàn)在間隙材料夾在孔中的尾屏蔽件部分和寫極之間。
美國(guó)專利申請(qǐng)公開2005/0259355公開了 一種包括主磁極和尾屏蔽件的 垂直寫頭，主磁極由作為硬掩模的類金剛石碳(DLC)層和作為屏蔽間隙的銠(Rh)層制成，DLC層和Rh層都是CMP停止層，以避免化學(xué)機(jī)械平坦 化(CMP)工藝造成的倒角和損傷，通過(guò)反應(yīng)離子蝕刻(R正)除去DLC層 以制作溝槽，將尾屏蔽件淀積到溝槽中以自對(duì)準(zhǔn)。
美國(guó)專利申請(qǐng)公開2006/0023352公開了 一種方法和設(shè)備，用于提供用于 垂直記錄的具有尾屏蔽件"i殳計(jì)為反向(reverse)氣墊面(air bearing surface)石茲 頭。用于垂直記錄的反向氣墊面磁頭設(shè)置有倒置斜坡形(inversed bevel shape),以在磁記錄介質(zhì)上記錄數(shù)據(jù)時(shí)處理歪斜(skew)。
美國(guó)專利申請(qǐng)公開2005/0190491公開了 一種垂直寫頭，其具有帶切口的 自對(duì)準(zhǔn)尾屏蔽件，用于使從其發(fā)射的磁場(chǎng)傾斜。
美國(guó)專利申請(qǐng)公開2005/0068671公開了 一種用于垂直記錄的磁換能器， 其具有分開的讀頭和寫頭。寫頭具有從返回極片(return pole piece)向主極片 延伸的尾屏蔽件，以在氣墊面處形成寫間隙。尾屏蔽件的一個(gè)實(shí)施例為兩部 分結(jié)構(gòu)，其具有基體和小得多的尖端，該尖端在間隙處與主極片相對(duì)。在一 個(gè)實(shí)施例中，在讀頭和通量支撐極片(flux bearing pole piece)之間的分隔間隙 中設(shè)置非磁導(dǎo)電材料的散熱器(sink)。該散熱器優(yōu)選由銅制成且不延伸到 ABS。
美國(guó)專利申請(qǐng)公開2005/0102820披露，用于在磁讀頭中界定磁道寬度的 常規(guī)頂離工藝可能會(huì)在傳感器周圍產(chǎn)生介電材料的不均勻蝕刻深度，并導(dǎo)致 與上方的頂部引線層短路。通過(guò)向中間層上印刷磁道寬度和條高度(stripe hcight)的圖像來(lái)形成硬掩模，已經(jīng)克服了這個(gè)問(wèn)題。通過(guò)該硬掩模，可以選 擇地蝕刻GMR堆體，然后使用新近發(fā)展的無(wú)電鍍工藝用高電阻率材料進(jìn)行 回填。
美國(guó)專利申請(qǐng)公開2005/0068665公開了 一種制造尾屏蔽件寫極的方法 和材料，解決了控制寫間隙并防止在制造后續(xù)結(jié)構(gòu)期間對(duì)寫間隙或磁極造成 損傷的問(wèn)題。該工藝也引入CMP輔助的頂離工藝(lift-offprocess)來(lái)除去再淀 積(re-deposition)和圍欄(fencing)(增加成品率)，及引入了在寫極的頂部中制 作凹部(dishing)的方法。此外，該公開中還包括可以充當(dāng)離子研磨轉(zhuǎn)移層、 CMP層和可進(jìn)行RIE處理層的適當(dāng)材料。
美國(guó)專利申請(qǐng)公開2004/0012894公開了 一種磁頭，其包括襯底和位于襯 底上的數(shù)據(jù)換能器(tmnsducer)。數(shù)據(jù)換能器包括讀頭，其包括上屏蔽件和下 屏蔽件，特征在于至少一個(gè)屏蔽件包括用于補(bǔ)償由熱導(dǎo)致的讀頭膨脹的層。美國(guó)專利6757141公開了一種具有第二極片的垂直記錄頭，第二極片包 括底部鐵磁成形層(shape layer)和頂部鐵磁探針層(probe layer)。這些層中的 每個(gè)都具有展開點(diǎn)(flare point),在該展開點(diǎn)處，所述層在ABS后首先開始 展寬，成形層的展開點(diǎn)位于磁頭氣墊面(ABS)和探針層的展開點(diǎn)之間。此 外，探針層在ABS處具有探針，該探針從其頂部到其底部具有減小的寬度， 從而提供梯形形狀，使得在旋轉(zhuǎn)磁盤的最外和最內(nèi)圓形道處由于探針傾斜導(dǎo) 致的側(cè)寫最小化。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種制造垂直磁頭的方法，包括在襯底表面上成 形A茲極結(jié)構(gòu)，所述,茲極結(jié)構(gòu)具有與所述襯底接觸的有錐度的磁極部分、淀積 在所述有錐度的磁極部分上的間隙層、以及淀積在所述間隙層上的間隔層。 所述方法還包括在襯底表面上淀積包圍所述磁極結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)層，所述電 介質(zhì)層具有厚度為Tl的第一部分和厚度為T2的第二升高部分，所述電介質(zhì) 層的第一部分具有基本平行于所述襯底表面的表面，所述第二升高部分基本 位于所述磁極結(jié)構(gòu)之上中心處，厚度T2大于厚度T1;以及在電介質(zhì)層上淀 積停止層。然后通過(guò)CMP工藝對(duì)電介質(zhì)層進(jìn)行平坦化，所述電介質(zhì)層的所 述第一部分上淀積的停止層的部分用于終止CMP工藝。
本發(fā)明的另一個(gè)目的在于提供一種制造垂直磁頭的方法，包括在襯底表 面上成形磁極結(jié)構(gòu)，所述磁極結(jié)構(gòu)具有與所述襯底接觸的有錐度的磁極部 分、淀積在所述有錐度的磁極部分上的間隙層、以及淀積在所述間隙層上的 間隔層；以及在襯底表面上淀積包圍所述^t極結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)層，所述電介質(zhì) 層具有厚度為Tl的第一部分和厚度為T2的第二升高部分，所述電介質(zhì)層的 第一部分具有基本平行于所述襯底表面的表面，所述電介質(zhì)層的第二升高部 分基本位于所述磁極結(jié)構(gòu)之上中心處，厚度T2大于厚度T1。所述方法還包 括在所述電介質(zhì)層的第一部分和第二升高部分上淀積停止層；在所述停止 層上淀積光致抗蝕劑層；除去所述電介質(zhì)層的第二升高部分上的光致抗蝕劑 層的部分；以及除去所述電介質(zhì)層的第二升高部分上淀積的停止層的部分。 然后通過(guò)CMP工藝對(duì)電介質(zhì)層進(jìn)行平坦化，所述電介質(zhì)層的所述第一部分 上淀積的停止層的部分用于終止CMP工藝。
本發(fā)明的又一個(gè)目的在于提供一種制造垂直磁頭的方法，包括在襯底
表面上成形磁極結(jié)構(gòu)，所述磁極結(jié)構(gòu)具有與所述襯底接觸的有錐度的磁極部 分、淀積在所述有錐度的磁極部分上的間隙層、以及淀積在所述間隙層上的
間隔層；以及在襯底表面上淀積包圍所述磁極結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)層，所述電介質(zhì) 層具有厚度為Tl的第一部分和厚度為T2的第二升高部分，所述電介質(zhì)層的 第 一部分具有基本平行于所述襯底表面的表面，所述電介質(zhì)層的第二升高部 分基本在所述磁極結(jié)構(gòu)之上位于中心，厚度T2大于厚度T1。所述方法還包 括在所述電介質(zhì)層上淀積光致抗蝕劑層；除去所述電介質(zhì)層的第一部分上 的光致抗蝕劑層的第一部分；在除去所述光致抗蝕劑之后淀積停止層；以及 除去所述電介質(zhì)層的第二升高部分上淀積的光致抗蝕劑的第二部分，其中除 去所述光致抗蝕劑的第二部分上淀積的停止層的部分。然后通過(guò)CMP工藝 對(duì)電介質(zhì)層進(jìn)行平坦化，所述電介質(zhì)層的所述第一部分上淀積的停止層的部 分用于終止CMP工藝。


在考慮以下詳細(xì)說(shuō)明之后本發(fā)明將得到更好理解。這一描述參考了附 圖，其中
圖1為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在制造具有帶切口的尾屏蔽件之前向毯式淀 積的膜堆的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖2為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，向光致抗蝕劑層102成像和顯影之后的膜結(jié) 構(gòu)的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖。
圖3為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在將圖案化特征102'轉(zhuǎn)移到層106和108中 之后，向膜結(jié)構(gòu)的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖4為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在磁極結(jié)構(gòu)的離子研磨和形成之后，向膜結(jié) 構(gòu)的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖5為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在淀積電介質(zhì)層502之后，向膜結(jié)構(gòu)的氣墊 面(ABS)看的局部橫截面圖6為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在通過(guò)CMP進(jìn)行平坦化之后，向膜結(jié)構(gòu)的 氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在離子研磨層502之后，向膜結(jié)構(gòu)的氣墊面 (ABS)看的局部橫截面圖8為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在特征108'的反應(yīng)離子蝕刻之后，向膜結(jié)構(gòu)
的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖9為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在淀積帶切口的尾屏蔽件902之后，向膜結(jié) 構(gòu)的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖IO為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在淀積CMP停止層1002之后，向膜結(jié)構(gòu) 的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖11為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在對(duì)圖IO的結(jié)構(gòu)平坦化之后，向膜結(jié)構(gòu)的 氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖12為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在淀積光致抗蝕劑層1202之后，向膜結(jié)構(gòu) 的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖13為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在光致抗蝕劑層1202的成像和顯影之后， 向膜結(jié)構(gòu)的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖14為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在淀積停止層1402之后，向膜結(jié)構(gòu)的氣墊 面(ABS)看的局部橫截面圖15為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在除去光致抗蝕劑特征1202'之后，向膜結(jié) 構(gòu)的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖16為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在對(duì)圖15的結(jié)構(gòu)平坦化之后，向膜結(jié)構(gòu)的 氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖7為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在淀積光致抗蝕劑層1702之后，向膜結(jié)構(gòu) 的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖18為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在光致抗蝕劑層1702的成像和顯影之后， 向膜結(jié)構(gòu)的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖19為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在除去停止層1002的一部分之后，向膜結(jié) 構(gòu)的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖20為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，用于制造帶切口的尾屏蔽件的基本工藝的 示意性方框圖21為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，用于制造帶切口的尾屏蔽件的工藝A的示 意性方框圖22為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，用于制造帶切口的尾屏蔽件的工藝B的示 意性方框圖；以及
圖23為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，用于制造帶切口的尾屏蔽件的工藝C的示
意性方框圖。
具體實(shí)施例方式
在工藝方框圖(圖20-23 )觀察截面結(jié)構(gòu)圖(圖1-19)時(shí)可以最好地理 解本發(fā)明的特征和描述。在圖20以及圖1-9中披露了制造帶切口的尾屏蔽 件的基本工藝。在工藝A (圖21 )、工藝B (圖22)和工藝C (圖23)中披 露了基本工藝的改進(jìn)變體。
圖20為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例用于制造帶切口的尾屏蔽件的基本工藝的示 意性方框圖。該工藝開始于步驟2002，在該步驟中淀積圖1的層堆(layer stack)100。圖1為在制造具有帶切口的尾屏蔽件的垂直寫頭之前向毯式淀積 的膜堆100的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖。該膜堆包括淀積在襯底114 上的毯式層102-112，襯底114通常為氧化鋁(在氣墊面處)，但可以是其他 材料，例如更深入到該結(jié)構(gòu)中(遠(yuǎn)離ABS)的磁極成形層。出于本公開的目 的，襯底114可以是塊材料(bulkmaterial),在其上淀積所有的后續(xù)層，或者 它可以是淀積于先前淀積的下層上方的層。例如，在制造組合的讀寫頭結(jié)構(gòu) 時(shí)，通常是后一種情況，因?yàn)橥ǔＪ紫鹊矸e讀頭結(jié)構(gòu)(未示出)。層112構(gòu) 成磁極材料，通常是包括磁性和非磁性材料層的層疊的多層結(jié)構(gòu)。層112標(biāo) 稱為240nm厚。磁極層112上方是間隙層110,通常50nm厚，由氧化鋁或 其他非磁性材料構(gòu)成。間隔層108淀積于間隙層110上方，由大約1000nm 厚的I)urimide構(gòu)成。在間隔層108上方淀積層102、 104和106。層102包 括成像光致抗蝕劑層，其界定寫極的寬度和位置。層104和106輔助將顯影 后的光致抗蝕劑層102的特征轉(zhuǎn)移到間隔層108。層106通常由標(biāo)稱100nm 厚的二氧化硅構(gòu)成，層104通常由標(biāo)稱60nm厚的Durimide構(gòu)成。
在圖20的步驟2004中，對(duì)光致抗蝕劑層102成像和顯影，產(chǎn)生圖2所 示的特征102'。圖2為對(duì)光致抗蝕劑層102成像和顯影之后向膜結(jié)構(gòu)200的 氣墊面(ABS)中看的局部橫截面圖。
在圖20的步驟2006中，將光致抗蝕劑特征102'轉(zhuǎn)移到層106和108, 產(chǎn)生特征106'和108'。圖3為將圖案化特征102'轉(zhuǎn)移到層106和108之后向 膜結(jié)構(gòu)300的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖。利用三個(gè)連續(xù)的RIE處理 步驟執(zhí)行該轉(zhuǎn)移，包括第一氧化步驟來(lái)蝕刻層104,第二氟蝕刻步驟來(lái)蝕刻 二氧化硅層106，隨后是第三氧化步驟來(lái)蝕刻間隔層108。 RIE工藝的細(xì)節(jié) 是本領(lǐng)域的技術(shù)人員公知的。在氧化步驟期間，除去光致抗蝕則層102,形
成結(jié)構(gòu)300。
在圖20的步驟2008中，對(duì)圖3的結(jié)構(gòu)進(jìn)行離子研磨以形成包括特征 108'、 110'和112'的極結(jié)構(gòu)。圖4為離子研磨和形成,茲極結(jié)構(gòu)之后向膜結(jié)構(gòu) 400的氣墊面(ABS)中看的局部橫截面圖。磁極結(jié)構(gòu)(108，、 110'、 112，) 的寬度為Wp 402。形成有錐度的磁極部分112'的細(xì)節(jié)已經(jīng)在現(xiàn)有技術(shù)中公
開，是公知的。
在圖20的步驟2010中，在磁極結(jié)構(gòu)108'、 110'和112'周圍淀積電介質(zhì) 層502。圖5為淀積電介質(zhì)層502之后向膜結(jié)構(gòu)500的氣墊面(ABS )看的 局部橫截面圖。層502通常由氧化鋁構(gòu)成。由于淀積具有保形(conformal)性 質(zhì)，在掩埋的；茲極結(jié)構(gòu)108'、 110'、 112'的正上方產(chǎn)生了層502的升高部分(或 "凸塊特征，，502')。從襯底114的表面測(cè)量得到的該升高部分502'的厚度 T2 (附圖標(biāo)記508 )大于厚度T1 (附圖標(biāo)記510)。 Tl為具有基本平行于襯 底114的表面的表面504的層502的基本平坦部分的厚度。通常，"凸塊特 征"的寬度506 ( Wbf)是磁極寬度402的很多倍。為了進(jìn)一步推進(jìn)該器件的 制造，必須要除去該"凸塊特征"502',并生成與層502的表面504共面的 表面。這通常是通過(guò)由CMP進(jìn)行平坦化而完成的。
在圖20的步驟2012中，通過(guò)CMP對(duì)結(jié)構(gòu)500進(jìn)行平坦化。圖6為通 過(guò)CMP進(jìn)行平坦化之后向膜結(jié)構(gòu)600的氣墊面(ABS)中看的局部橫截面 圖。在該工藝中未使用任何停止層，該工藝又被稱為"降落(touch down)" 工藝，因?yàn)樵撈教够且詢H去除凸塊特征的方式進(jìn)行的。然而，終止該工藝 需要技巧，如果進(jìn)行得太過(guò)，將會(huì)導(dǎo)致除去間隔層108'并可能潛在會(huì)損傷或 減薄間隙層110'。如果顯著減小或消除了間隔層108'的厚度，將不會(huì)產(chǎn)生尾 屏蔽件所需的切口，這是不希望出現(xiàn)的。
在圖20的步驟2014中，對(duì)結(jié)構(gòu)600中的層502進(jìn)行離子研磨，以設(shè)定 間隙層上方的切口深度。圖7為對(duì)層502進(jìn)行離子研磨之后向膜結(jié)構(gòu)700的 氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖。在圖20的步驟2016中，通過(guò)RIE除去 間隔層108'以制作用于尾屏蔽件的切口 。圖8為對(duì)層108'進(jìn)行反應(yīng)離子蝕刻 之后向膜結(jié)構(gòu)800的氣墊面(ABS)中看的局部橫截面圖。在圖20的步驟 2018中，淀積種層(未示出)，隨后電鍍尾屏蔽件902。圖9為淀積帶切口 的尾屏蔽件902之后向膜結(jié)構(gòu)900的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖。
圖20的上述基本工藝適于生產(chǎn)具有帶切口的尾屏蔽件的寫頭，但是有
很多方面可以加以改進(jìn)。具體而言，步驟2012中的CMP工藝可能會(huì)導(dǎo)致一 些不希望的結(jié)果。難以控制工藝的終止，使得精確控制切口深度變得困難。 在極端情況下，還可能減小或損傷間隙深度，使得磁頭無(wú)法使用。圖20的 基本工藝還產(chǎn)生了大到不令人滿意的晶片內(nèi)和晶片間變動(dòng)，影響晶片內(nèi)生產(chǎn) 的管芯(die)的成品率。在以下披露的工藝A、 B和C中的優(yōu)選實(shí)施例解決了 這些缺點(diǎn)中的很多個(gè)，提供了更加可靠的方法，用于制造帶切口的尾屏蔽件， 具有更好的晶片內(nèi)和晶片間的一致性和更高的成品率。
圖21為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于制造帶切口的尾屏蔽件的工藝A的 示意性方框圖。處理步驟2002-2010和2014-2018與先前在圖20的基本工藝 中描述的相同。將前面公開的步驟放在帶陰影的虛線邊框的方塊中，以便將 它們與新步驟清楚地區(qū)分。在步驟2010中淀積層502之后，在所有特征(包 括位于磁極結(jié)構(gòu)上方的"凸塊特征，，502')上以毯式層的形式淀積CMP停止 層1002。圖10為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在淀積CMP停止層1002之后，向膜 結(jié)構(gòu)1000的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖。停止層1002的目的是更精 確地終止平坦化工藝，這歸因于停止層與氧化鋁層502相比的硬度。通常地， 由于其極大的硬度和大約2埃/分鐘的低平坦化速率，將DLC (類金鋼石碳) 普遍地作停止層。盡管在該工藝中可以將DLC用作停止層，但由于其易碎 性質(zhì)其不是優(yōu)選的，在"凸塊特征，，502'附近它可能會(huì)碎裂或斷裂。適用于 停止層的其他材料包括Rh、 Ru、 Cr和Ta。在這些選擇之中，由于Ta的平 坦化速率大約為200埃/分鐘，因此是最不希望用的。然而，它仍然是可用的， 因?yàn)槠淦教够俾市∮谘趸X的(3000埃/分鐘)十分之一。Rh是最理想的， 其具有大約2埃/分鐘的平坦化速率，這與DLC —樣好，但沒有DLC的易碎 性。Ru和Cr是可用的，比Ta好但不如Rh,其平坦化速率分別大約為60 和70埃/分鐘。在將Rh用作停止層1002時(shí)，可以在Rh層下使用Ta層以改 善與層502的粘附性。Rh停止層的淀積厚度可以在15到35nm的范圍內(nèi)， 優(yōu)選大約25nm。如果使用Ta層，其厚度可以在3-7nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選大約 5nm。
在圖21的步驟2104中，通過(guò)CMP將結(jié)構(gòu)1000平坦化到停止層。圖 11為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在對(duì)圖10的結(jié)構(gòu)1000平坦化之后，向膜結(jié)構(gòu)1100 的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖。雖然"凸塊特征，，502'被涂覆了停止 層，平坦化仍然是可以的，因?yàn)榕c表面504的表面面積相比，"凸塊特征，，
具有減小的表面面積。
一旦平坦化工藝穿過(guò)覆蓋在"凸塊特征'，的頂表面上
的停止層，該工藝將迅速進(jìn)展，直到抵達(dá)覆蓋表面504的停止層1002。此時(shí)， 剩余停止層的大表面面積將有效地終止平坦化工藝。如果層502具有適當(dāng)?shù)?厚度，可以用這樣的方式設(shè)置該工藝使得對(duì)間隔層108'或間隙層110'只有很 少或沒有影響。
在圖21的步驟2014中，對(duì)結(jié)構(gòu)IIOO進(jìn)行離子研磨，以除去殘留的停 止層1002和層502的一部分。所得的結(jié)構(gòu)700在圖7中示出。離子研磨的 程度決定著間隙深度，其不受步驟2104的平坦化工藝影響。處理步驟2016 和2018如前述那才羊完成該工藝。
工藝A的一個(gè)缺點(diǎn)在于，需要通過(guò)淀積于"凸塊特征"502'上的停止層 進(jìn)行平坦化。例如，在與圖20的基本工藝相比時(shí)，停止層的堅(jiān)硬性減慢了 "凸塊特征"的平坦化。如果能夠僅在需要的地方，即平行于襯底114的層 502的平面表面(不包括"凸塊特征")上選擇地淀積停止層，將實(shí)現(xiàn)該工藝 的改進(jìn)。這是本發(fā)明的工藝B和工藝C的目的。
圖22為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于制造帶切口的尾屏蔽件的工藝B的 示意性方框圖。處理步驟2002-2010和2014-2018與先前在圖20的基本工藝 中描述的相同。將前面公開的步驟放在帶陰影的虛線邊框的方塊中，以便將 它們與新步驟2202-2210清楚地區(qū)分。在步驟2010中淀積層502之后，在 步驟2202中淀積逸式光致抗蝕劑層1202。圖12為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在淀 積光致抗蝕劑層1202之后，向膜結(jié)構(gòu)1200的氣墊面(ABS)看的局部橫截 面圖。
在圖22的步驟2204中，對(duì)光致抗蝕劑層1202成像并顯影，以制作特 征1202'。圖13為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在光致抗蝕劑層1202的成像和顯影 之后，向膜結(jié)構(gòu)1300的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖。設(shè)計(jì)具有寬度 1302( WF)的光致抗蝕劑特征1202'以覆蓋"凸塊特征"502'的整個(gè)寬度Wbf, 并在"凸塊特征，，的兩邊終止于層502的平坦部分上。特征1202'的實(shí)際寬 度1302并不關(guān)鍵，只要將"凸塊特征"502'徹底包圍，或W,Wbf即可。
在圖22的步驟2206中，在結(jié)構(gòu)1300上淀積毯式停止層1402。圖14 為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在淀積停止層1402之后，向膜結(jié)構(gòu)1400的氣墊面 (ABS)看的局部橫截面圖。適用于停止層的材料包括Rh、 Ru、 Cr和Ta。 在這些選^l奪中，由于其低的平坦化速率，Rh是優(yōu)選的(上文已經(jīng)討論)。DLC
不適于本工藝。也可以使用Ru、 Cr和Ta,但是不是優(yōu)選的。在將Rh用作 停止層1402時(shí)，可以在Rh層下使用Ta層以改善與層502的粘附性。Rh停 止層的淀積厚度可以在15到35nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選大約25nm。如果使用Ta 層，其厚度可以在3-7nm的范圍內(nèi)，優(yōu)選大約5nm。
在圖22的步驟2208中，除去特征1202'。圖15為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例， 在除去光致抗蝕劑特征1202'之后，向膜結(jié)構(gòu)1500的氣墊面(ABS)看的局 部橫截面圖。通過(guò)烘焙和光致抗蝕劑剝離工藝的結(jié)合除去特征1202'和覆蓋 特征1202'的停止層1402部分。被稱為"起鈹烘焙(wrinkle baking)"的烘焙 步驟導(dǎo)致光致抗蝕劑特征1202'膨脹、破裂并使覆蓋其的停止層裂開。這允 許氧化剝離化學(xué)劑(濕式或干式)侵蝕暴露的抗蝕劑并從"凸塊特征"502' 除去它。粘附到層502的表面504的停止層1402部分不受影響，保留在結(jié) 構(gòu)1500上。
在圖22的步驟2210中，通過(guò)CMP對(duì)結(jié)構(gòu)1500進(jìn)行平坦化。圖16為 根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在對(duì)圖15的結(jié)構(gòu)平坦化之后，向膜結(jié)構(gòu)'1600的氣墊面 (ABS)看的局部橫截面圖。以快于工藝A的速率有效地除去了 "凸塊特征" 502'，因?yàn)閮H有層502的氧化鋁材料被平坦化。在可能對(duì)磁極結(jié)構(gòu)造成任何 損傷之前，由于其非常低的平坦化速率，停止層1402終止了平坦化工藝。
在圖22的步驟2104中，對(duì)結(jié)構(gòu)1600進(jìn)行離子研磨，以除去殘留的停 止層1402和部分層502。所得的結(jié)構(gòu)700在圖7中示出。離子研磨的程度決 定著間隙深度，其不受步驟2104的平坦化工藝影響。處理步驟2016和2018 如前述那樣完成該工藝。
圖23為根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例用于制造帶切口的尾屏蔽件的工藝C的 示意性方框圖。處理步驟2002-2010、 2102、 2210和2014-2018與前述相同。 將前面公開的步驟放在帶陰影的虛線邊框的方塊中，以便將它們與新步驟 2302-2308清楚地區(qū)分。在工藝C中，如圖21 (工藝A)的步驟2102中所 做的，在圖5的結(jié)構(gòu)500上淀積毯式停止層1002。上文討論工藝A期間披 露的對(duì)停止層1002的限制和優(yōu)選也適用于這里，包括DLC作為停止層杉料 的使用。雖然不是優(yōu)選的，可以在工藝C中使用DLC層。
在圖23的步驟2302中，在停止層1002上淀積毯式光致抗蝕劑層1702。 圖17為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在淀積光致抗蝕劑層1702之后，向膜結(jié)構(gòu)1700 的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖。
在圖23的步驟2304中，對(duì)光致抗蝕劑層1702成像并顯影。圖18為根 據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在光致抗蝕劑層1702的成像和顯影之后，向膜結(jié)構(gòu)1800 的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖。在該步驟中，從圍繞"凸塊特征"502' 的寬度為W( 1802 )的溝槽除去光致抗蝕劑，留下在"凸塊特征"的兩側(cè)覆 蓋層502的表面504的光致抗蝕劑特征1702'。除去光致抗蝕劑層1702的量 并不重要，只要將"凸塊特征"502'完全暴露(沒有光致抗蝕劑覆蓋)。將光 致抗蝕劑去除區(qū)擴(kuò)展超出"凸塊特征"的寬度1802是允許的，只要在層502 的表面504上有足夠的停止層覆蓋從而提供平坦化停止。亦即，W〉Wbf。
在圖23的步驟2306中，除去在前一步驟中通過(guò)除去光致抗蝕劑而暴露 的停止層1002。圖19為根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例，在除去停止層1002的一部分之 后，向膜結(jié)構(gòu)1900的氣墊面(ABS)看的局部橫截面圖?？梢杂秒x子研磨 除去Rh、 Ru、 Cr和Ta。對(duì)于DLC這種特例，可以-使用氧化R正工藝。該 工藝也可能損傷保留的光致抗蝕劑特征1702'，但是這不重要，且邊界附近 光致抗蝕劑下方的層1002的小量底切(undercut)也不是問(wèn)題。
在圖23的步驟2308中，從停止層1002的表面除去保留的光致抗蝕劑。 所得的結(jié)構(gòu)在圖15中示出，只是用1002而不是1402標(biāo)識(shí)停止層。在步驟 2210中，如前面的工藝那樣，通過(guò)CMP對(duì)"凸塊特征"平坦化。也可以組 合這兩個(gè)步驟，無(wú)需獨(dú)立的光致抗蝕劑去除步驟而對(duì)圖19的結(jié)構(gòu)1900進(jìn)行 平坦化，因?yàn)镃MP工藝可以在單個(gè)步驟中除去光致抗蝕劑層和"凸塊特征"。
步驟2014-2018完成了該工藝，如上所述。
本發(fā)明不限于上文描述的前述實(shí)施例。相反，本發(fā)明的范圍將由這些描 述與所附權(quán)利要求及其等價(jià)要件加以界定。
1權(quán)利要求
1.一種制造垂直頭的方法，包括在襯底表面上形成極結(jié)構(gòu)，所述極結(jié)構(gòu)具有與所述襯底接觸的有錐度的極部分、淀積在所述有錐度的極部分上的間隙層、以及淀積在所述間隙層上的間隔層；在所述襯底的所述表面上淀積包圍所述極結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)層，所述電介質(zhì)層具有厚度為T1的第一部分和厚度為T2的第二升高部分，所述電介質(zhì)層的所述第一部分具有基本平行于所述襯底的所述表面的表面，所述電介質(zhì)層的所述第二升高部分基本在所述極結(jié)構(gòu)之上居于中心，所述厚度T2大于所述厚度T1；在所述電介質(zhì)層上淀積停止層；以及在淀積所述停止層之后，通過(guò)CMP工藝對(duì)所述電介質(zhì)層平坦化，淀積在所述電介質(zhì)層的所述第一部分上的所述停止層部分用于終止所述CMP工藝。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中在所述電介質(zhì)層上淀積停止層還 包括在所述電介質(zhì)層的所述第一部分的部分上選擇地淀積所述停止層。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述電介質(zhì)層的所述第一部分 的部分上選擇地淀積所述停止層還包括在所述電介質(zhì)層的所述第一部分和所述第二升高部分上淀積停止層； 在所述停止層上淀積光致抗蝕劑層；除去所述光致抗蝕劑層在所述電介質(zhì)層的所述第二升高部分上的部分；以及在除去所述光致抗蝕劑層的所述部分之后，除去在所述電介質(zhì)層的所述 第二升高部分上淀積的所述停止層的部分。
4. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的方法，其中在所述電介質(zhì)層的所述第一部分 的部分上選擇地淀積所述停止層還包括在所述電介質(zhì)層上淀積光致抗蝕劑層；除去所述光致抗蝕劑層在所述電介質(zhì)層的所述第一部分上的第一部分；在除去所述光致抗蝕劑的所述第一部分之后淀積停止層；以及除去在所述電介質(zhì)層的所述第二升高部分上淀積的所述光致抗蝕劑的第二部分，其中在所述光致抗蝕劑的所述第二部分上淀積的所述停止層的部 分被去除。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述停止層具有小于200埃/分鐘的平坦化速率。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述停止層具有小于100埃/分鐘的平坦化—速率。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述停止層具有小于5埃/分鐘的平坦化速率。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述停止層包括從Rh、 Ta、 Cr、 Ru 、類金剛石碳以及其合金和混合物構(gòu)成的組中選擇的材料。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述停止層基本由Rh構(gòu)成。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中所述停止層包括Ta第一層和Rh第二層。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中所述停止層的厚度在15nm和35nm 之間。
12. —種制造垂直頭的方法，包括在襯底表面上形成極結(jié)構(gòu)，所述極結(jié)構(gòu)具有與所述襯底接觸的有錐度的 極部分、淀積在所述有錐度的極部分上的間隙層、以及淀積在所述間隙層上 的間隔層；在所述襯底的所述表面上淀積包圍所述極結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)層，所述電介質(zhì) 層具有厚度為Tl的第一部分和厚度為T2的第二升高部分，所述電介質(zhì)層的 所述第一部分具有基本平行于所述襯底的所述表面的表面，所述電介質(zhì)層的 所述第二升高部分基本在所述極結(jié)構(gòu)之上位于中心，所述厚度T2大于所述 厚度T1;在所述電介質(zhì)層的所述第一部分和所述第二升高部分上淀積停止層； 在所述停止層上淀積光致抗蝕劑層；除去所述光致抗蝕劑層的在所述電介質(zhì)層的所述第二升高部分上的部分；在除去所述光致抗蝕劑層的所述部分之后，除去在所述電介質(zhì)層的所述第二升高部分上淀積的所述停止層的部分；以及在除去在所述電介質(zhì)層的所述第二升高部分上淀積的所述停止層的所述部分之后，通過(guò)CMP工藝對(duì)所述電介質(zhì)層平坦化，淀積在所述電介質(zhì)層
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述停止層具有小于200埃/分鐘的平坦化速率。
14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述停止層具有小于100埃/分 鐘的平坦化速率。
15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述停止層具有小于5埃/分鐘的平坦化速率。
16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述停止層包括從Rh、 Ta、 Cr、 Ru 、類金剛石碳以及其合金和混合物構(gòu)成的組中選擇的材料。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述停止層基本由Rh構(gòu)成。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16所述的方法，其中所述停止層包括Ta第一層和 Ilh第二層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的方法，其中所述停止層的厚度在15和35nm之間。
20. —種制造垂直頭的方法，包括在襯底表面上形成極結(jié)構(gòu)，所述極結(jié)構(gòu)具有與所述襯底接觸的有錐度的 極部分、淀積在所述有錐度的極部分上的間隙層、以及淀積在所述間隙層上 的間隔層；在所述襯底的所述表面上淀積包圍所述極結(jié)構(gòu)的電介質(zhì)層，所述電介質(zhì) 層具有厚度為Tl的第一部分和厚度為T2的第二升高部分，所述電介質(zhì)層的 所述第一部分具有基本平行于所述襯底的所述表面的表面，所述電介質(zhì)層的 所述第二升高部分基本在所述極結(jié)構(gòu)之上位于中心，所述厚度T2大于所述 厚度T1;在所述電介質(zhì)層上淀積光致抗蝕劑層；除去所述光致抗蝕劑層的在所述電介質(zhì)層的所述第一部分上的第一部分；在除去所述光致抗蝕劑的所述第一部分之后淀積停止層r除去所述光致抗蝕劑的在所述電介質(zhì)層的所述第二升高部分上淀積的第二部分，其中在所述光致抗蝕劑的所述第二部分上淀積的所述停止層的部分被去除；以及在除去在所述電介質(zhì)層的所述第二升高部分上淀積的所述光致抗蝕劑的所述第二部分之后，通過(guò)CMP工藝對(duì)所述電介質(zhì)層平坦化，所述停止層 的淀積在所述電介質(zhì)層的所述第一部分上的部分用于終止所述CMP工藝。
21. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述停止層具有小于200埃/分鐘的平坦化速率。
22. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述停止層具有小于100埃/分 鐘的平坦化速率。
23. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述停止層具有小于5埃/分鐘的平坦化速率。
24. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述停止層包括從Rh、 Ta、 Cr、 Ru 、類金剛石碳以及其合金和混合物構(gòu)成的組中選擇的材料。
25. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述停止層基本由Rh構(gòu)成。
26. 根據(jù)權(quán)利要求24所述的方法，其中所述停止層包括Ta第一層和 Rh第二層。
27. 根據(jù)權(quán)利要求20所述的方法，其中所述停止層的厚度在15nm和 35nm之間。
全文摘要
本發(fā)明披露了用于在制造帶切口的尾屏蔽件結(jié)構(gòu)期間改善晶片內(nèi)和晶片間成品率的方法。在平坦化和形成切口之前淀積Ta/Rh CMP停止層以確保用于尾屏蔽件結(jié)構(gòu)的平坦表面。這些停止層可以是毯式淀積的或在CMP之前構(gòu)圖的。圖案化的停止層產(chǎn)生了最高的成品率。
文檔編號(hào)G11B5/127GK101178903SQ200710186330
公開日2008年5月14日 申請(qǐng)日期2007年11月12日 優(yōu)先權(quán)日2006年11月10日
發(fā)明者亨-欽·格思里, 徐一民, 明 江, 阿倫·彭泰克, 阿曼達(dá)·貝爾 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司