專利名稱：下磁層中有兩子層的層疊磁記錄介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及具有層疊磁層的磁薄膜介質(zhì)，更特別地，涉及用于這樣的介質(zhì)中的多個(gè)薄膜的材料的磁屬性和選擇。
背景技術(shù)：
來(lái)自磁盤驅(qū)動(dòng)器10的普通現(xiàn)有技術(shù)頭和盤示于圖1的簡(jiǎn)圖中。運(yùn)行時(shí)，磁換能器(magnetic transducer)20被懸臂13支承同時(shí)飛行于盤16之上。通常稱為“頭”或“滑塊”的磁換能器20包括執(zhí)行寫磁轉(zhuǎn)變?nèi)蝿?wù)的元件(寫頭23)和執(zhí)行讀磁轉(zhuǎn)變?nèi)蝿?wù)的元件(讀頭12)。送往和來(lái)自讀和寫頭12、23的電信號(hào)沿導(dǎo)電路徑(引線)傳輸，導(dǎo)電路徑14附著到懸臂13或嵌入在其中。磁換能器20位于距盤16的中心變化的徑向距離處的點(diǎn)上從而讀和寫環(huán)形道(track)(未示出)。盤16連到心軸(spindle)18，心軸18被心軸馬達(dá)24所驅(qū)動(dòng)從而旋轉(zhuǎn)盤16。盤16包括其上沉積有多層薄膜21的襯底26。薄膜21包括鐵磁材料，寫頭23在該鐵磁材料中記錄磁轉(zhuǎn)變(magnetictransition)，信息編碼在該磁轉(zhuǎn)變中。
常規(guī)盤16包括已被高度拋光的玻璃或帶Ni3P的無(wú)電鍍層的AlMg的襯底26。盤上的薄膜通常包括鉻或鉻合金襯層(underlayer)和基于各種鈷合金的至少一個(gè)鐵磁層。例如，通常使用的磁合金為CoPtCr。諸如鉭和硼的額外元素通常使用在該磁合金中。保護(hù)涂層用來(lái)改善耐磨性和抗蝕性。各種籽層(seed layer)、多個(gè)襯層和層疊磁膜全都在現(xiàn)有技術(shù)中已被描述。層疊磁膜包括被非磁間隔層分隔開(kāi)的多個(gè)鐵磁層，并且近來(lái)已經(jīng)提出了反鐵磁耦合。公知地，顯著改進(jìn)的SNR可通過(guò)使用層疊磁層結(jié)構(gòu)來(lái)實(shí)現(xiàn)，所述層疊磁層結(jié)構(gòu)中兩磁層被基本去耦。據(jù)信減小的介質(zhì)噪聲歸因于磁層之間減小的交換耦合。用于減小噪聲的疊層的使用已被廣泛研究以期望發(fā)現(xiàn)產(chǎn)生磁層的最佳去耦和最小介質(zhì)噪聲的優(yōu)選間隔層材料和間隔層厚度，所述優(yōu)選間隔層材料包括Cr、CrV、Mo和Ru，所述優(yōu)選間隔層厚度從數(shù)埃向上。
Kai Tang的已公開(kāi)美國(guó)專利申請(qǐng)2005/0019609(2005年1月27日)描述了發(fā)明實(shí)施例，其包括具有不同的磁各向異性的至少兩個(gè)層疊的鐵磁層。遠(yuǎn)離記錄頭的獨(dú)立磁層被選擇為具有低的磁各向異性從而允許該多個(gè)磁層的磁翻轉(zhuǎn)在大約相同的頭寫電流發(fā)生，即使記錄頭場(chǎng)隨著距頭增大的距離而減小。改善的翻轉(zhuǎn)產(chǎn)生改善的磁記錄性能。根據(jù)所述發(fā)明的層疊磁介質(zhì)在歸一化DC擦除噪聲與頭寫電流關(guān)系曲線中具有單個(gè)峰，表明非從屬磁層(non-slave magnetic layer)中的磁轉(zhuǎn)變以相同的頭寫電流寫入。結(jié)果，磁脈沖寬度(PW50)被減小，覆寫(overwriteOW)被改善且介質(zhì)信噪比(S0NR)提高。
H.V.Do等人的已公開(kāi)美國(guó)專利申請(qǐng)2002/0098390(2002年7月25日)描述了用于水平磁記錄的層疊介質(zhì)，其包括反鐵磁(AF)耦合磁層結(jié)構(gòu)和常規(guī)單磁層。AF耦合磁層結(jié)構(gòu)具有凈剩余的磁化-厚度乘積(Mrt)，其為兩鐵磁膜的Mrt之差。選擇鐵磁材料的類型和鐵磁膜的厚度值使得零施加場(chǎng)時(shí)凈磁矩低，但非零。介質(zhì)的Mrt由上磁層的Mrt和AF耦合層堆疊的Mrt的和給出。
此應(yīng)用中使用的合金成分的慣例給出元素的原子百分比作為下標(biāo)；例如，CoCr10是10原子百分比的Cr，其余為Co，CoPt11Cr20B7為11原子百分比的Pt，20原子百分比的Cr和7原子百分比的硼，其余為Co。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明一實(shí)施例是層疊磁記錄介質(zhì)，包括基本去耦的兩磁層。上和下磁層通過(guò)非磁間隔層分隔開(kāi)。在本發(fā)明一實(shí)施例中，下磁層包括兩子層(sublayer)。上子層(最接近氣墊面)優(yōu)選為與下子層相比具有較低的鉻和較高的硼含量的鈷合金。該上子層優(yōu)選為具有9-17at.％的鉑(Pt)、9-15at.％的鉻(Cr)、以及11-17at.％的硼(B)的鈷合金。該下子層優(yōu)選為與所述上子層相比具有較高的鉻和較低的硼含量的鈷合金。該下子層優(yōu)選為具有9-17at.％的鉑(Pt)、20-28at.％的鉻(Cr)、以及4-9at.％的硼(B)的鈷合金。選擇該上和下子層的成分從而具有彼此不同且如果單獨(dú)使用時(shí)其使任何一個(gè)不起作用的屬性。根據(jù)本發(fā)明，該子層的不同屬性結(jié)合從而提供改善的記錄性能。選擇該上子層成分從而具有較高矯頑力(Hc)、較窄PW50和較高分辨率。選擇該下子層成分以用于較高的SNR和熱穩(wěn)定性以及較好的覆寫。該層疊結(jié)構(gòu)還能用在具有通過(guò)AFC間隔層與下磁層分隔開(kāi)的從屬磁層的實(shí)施例中。


圖1是現(xiàn)有技術(shù)的圖示，示出盤驅(qū)動(dòng)器中頭和相關(guān)部件之間的關(guān)系；圖2是用于磁薄膜盤的現(xiàn)有技術(shù)層結(jié)構(gòu)的圖示，本發(fā)明的磁層堆疊可用于該磁薄膜盤；圖3是根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)的用于磁薄膜盤的兩層疊置磁層堆疊的圖示；圖4A是根據(jù)本發(fā)明的具有包括第一和第二子層的下磁層的層疊磁層堆疊的圖示；圖4B是根據(jù)本發(fā)明的與AFC耦合磁從屬層結(jié)合的具有包括第一和第二子層的下磁層的層疊磁層堆疊的圖示；圖5是根據(jù)本發(fā)明的磁膜的S0NR對(duì)現(xiàn)有技術(shù)示例的曲線圖。
標(biāo)記說(shuō)明16 盤 33 襯層38 下磁層21 薄膜34 磁層堆疊39 始層26 襯底35 涂層38A 上子層31 前籽層 36 上磁層 38B 下子層32 籽層37 間隔層具體實(shí)施方式
圖2示出薄膜磁盤16中的現(xiàn)有技術(shù)層結(jié)構(gòu)21，根據(jù)本發(fā)明的層堆疊可用于薄膜磁盤16中。襯層33之下的層可以是籽層32和前籽層(pre-seedlayer)31的數(shù)種組合中的任一種，如下面詳細(xì)說(shuō)明的。有用的前籽層包括但不限于非晶或納米晶CrTi、CrTiAl或CrTiY。籽層是晶體且通常用于非金屬襯底上，但是本發(fā)明還可與金屬襯底例如NiP涂覆的AlMg一起使用。常規(guī)NiP涂覆的AlMg襯底與直接濺射沉積到NiP上的Cr、Cr合金或多個(gè)Cr和Cr合金層一起使用。本發(fā)明還不依賴于使用的任何特定襯層，但是在優(yōu)選實(shí)施例中使用CrTi。
圖2所示的層結(jié)構(gòu)可以與多種磁層堆疊34一起使用。例如，可以如圖3所示地使用層疊的磁層結(jié)構(gòu)。在此結(jié)構(gòu)中，有上磁層36、間隔層37、下磁層38和始層(onset layer)39。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)選擇間隔層37的材料和厚度從而將上和下磁層基本去耦。確定間隔層的厚度的優(yōu)選方法是經(jīng)驗(yàn)方法，其中以變化的厚度進(jìn)行測(cè)試從而確定S0NR的改變。對(duì)于層疊介質(zhì)，S0NR在某一較小厚度急劇下降之前將在厚度范圍內(nèi)以漸變方式改變。間隔層厚度選擇為在實(shí)現(xiàn)高S0NR的范圍內(nèi)。一般的間隔層厚度約為8埃。包括在優(yōu)選實(shí)施例中的始層39在現(xiàn)有技術(shù)中已被描述。本發(fā)明使用的始層材料優(yōu)選為非磁或弱鐵磁的。優(yōu)選材料為具有從18至32at.％的Cr的CoCr。
圖4A示出根據(jù)本發(fā)明的層疊磁層堆疊34的實(shí)施例。根據(jù)層疊介質(zhì)的現(xiàn)有技術(shù)選擇最接近盤表面的磁層，上磁層36。在下面描述的特定實(shí)施例中，CoPt13Cr15B8用于上磁層。優(yōu)選間隔層37為釕。下磁層38包括上和下子層38A、38B。在示例實(shí)施例中，籽層32是B2結(jié)構(gòu)的RuAl50，前籽層31是非晶或納米晶CrTi50?？梢匀绗F(xiàn)有技術(shù)中教導(dǎo)的那樣使用其它始層、襯層、籽層和前籽層。
上磁子層38A優(yōu)選為相對(duì)于下子層具有較低鉻和較高硼含量的鈷合金。上磁子層優(yōu)選為具有9-17at.％的鉑(Pt)、9-15at.％的鉻(Cr)、以及11-17at.％的硼(B)的鈷合金?？蛇x地，1-4at.％的銅可被添加到上子層中從而可提高SNR。如果使用的話，額外的銅將減小鈷含量。上子層38A的優(yōu)選厚度為從40-100埃。
下磁子層38B優(yōu)選為與上磁子層相比具有較高鉻和較低硼含量的鈷合金。下子層優(yōu)選為具有9-17at.％的鉑(Pt)、20-28at.％的鉻(Cr)、以及4-9at.％的硼(B)的鈷合金?？蛇x地，1-2at.％的鉭可添加到下子層中從而可提高晶粒(grain)的隔離(segregation)。如果使用的話，額外的鉭將減小鈷含量。下子層38B的優(yōu)選厚度為從60-110埃。優(yōu)選地，上子層的厚度除以下子層的厚度的比率應(yīng)從0.35至2.5。
選擇上和下子層的成分從而具有彼此不同且如果單獨(dú)使用時(shí)使任一個(gè)不起作用的屬性。根據(jù)本發(fā)明，子層的不同屬性結(jié)合從而提供改善的記錄性能。選擇上子層成分從而具有較高矯頑力(Hc)、較窄PW50和較高分辨率。選擇下子層成分以用于較高的SNR和熱穩(wěn)定性以及較好的覆寫。
以下面的結(jié)構(gòu)準(zhǔn)備本發(fā)明的示例性實(shí)施例CoPt13Cr15B8上磁層36；Ru 間隔層37；CoPt13Cr11B15上磁子層38A；
CoPt13Cr25B6下磁子層38B；CoCr22始層39；CrTi20襯層33；RuAl50籽層32；以及CrTi50前籽層31。
根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)利用層疊磁結(jié)構(gòu)和AFC耦合從屬層的樣品介質(zhì)用于和本發(fā)明進(jìn)行比較?，F(xiàn)有技術(shù)樣品具有下列結(jié)構(gòu)CoPt13Cr15B8上磁層；Ru 間隔層；CoPt13Cr20B5Ta1下磁層；Ru AFC間隔層；CoCr10AFC磁從屬層；CrTi20襯層；RuAl50籽層；以及CrTi50前籽層。
在不同位密度測(cè)量上述樣品的S0NR且結(jié)果示于圖5。根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)從0至800千位每英寸(kbpi)始終具有更大的S0NR。在根據(jù)本發(fā)明的介質(zhì)中覆寫也改進(jìn)了超過(guò)2dB。扇區(qū)字節(jié)錯(cuò)誤率也從約-5.1改進(jìn)到-5.6級(jí)。
上述子層還可以與反鐵磁耦合(AFC)從屬層一起使用。此替代的一個(gè)實(shí)施例示于圖4B中。用于層的上述成分和原理也適用于此實(shí)施例。AFC間隔層41優(yōu)選為Ru。厚度根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)原理確定且預(yù)期為約6埃。從屬層42是可以根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)選擇的磁材料。如上面描述的比較介質(zhì)中所使用的，一個(gè)例子為CoCr10。襯層、籽層和前籽層可根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)選擇。
上述薄膜結(jié)構(gòu)可利用標(biāo)準(zhǔn)濺鍍技術(shù)形成。順序?yàn)R鍍沉積所述膜，每個(gè)膜沉積于前一膜上。利用從約-100至-400伏特的負(fù)襯底偏置來(lái)沉積所給成分范圍內(nèi)的上和下子層38A、38B。對(duì)于這些特定成分范圍，偏置的使用改進(jìn)了晶體學(xué)結(jié)構(gòu)和晶粒隔離(grain segregation)。
給出上面給定的原子百分比成分而沒(méi)有考慮本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的濺鍍薄膜中總是存在的少量污染。
已經(jīng)關(guān)于特定實(shí)施例描述了本發(fā)明，但是根據(jù)本發(fā)明用于鐵磁結(jié)構(gòu)的其它使用和應(yīng)用將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明顯。
權(quán)利要求
1.一種薄膜磁記錄介質(zhì)，包括最接近于該薄膜磁記錄介質(zhì)的表面的上磁層；該上磁層之下的非磁間隔層；該非磁間隔層之下的下磁層，其從所述上磁層基本去耦，該下磁層具有上和下子層，該上子層比該下子層更接近于該薄膜磁記錄介質(zhì)的所述表面，且該上子層具有與該下子層不同的成分。
2.如權(quán)利要求1所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，其中該上和下子層是鈷、鉑、鉻和硼的合金，該上子層與該下子層相比具有較低原子百分比的鉻且該上子層與該下子層相比具有較高原子百分比的硼。
3.如權(quán)利要求2所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，其中該上子層具有9-17原子百分比的鉑、9-15原子百分比的鉻、以及11-17原子百分比的硼。
4.如權(quán)利要求3所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，其中該上子層具有1-4原子百分比的銅。
5.如權(quán)利要求2所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，其中該下子層具有9-17原子百分比的鉑、20-28原子百分比的鉻、以及4-9原子百分比的硼。
6.如權(quán)利要求5所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，其中該下子層具有1-2原子百分比的鉭。
7.如權(quán)利要求2所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，其中該上子層的厚度除以該下子層的厚度的比值為從0.35至2.5。
8.如權(quán)利要求2所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，還包括在該下子層之下的始層，該始層是非磁或弱鐵磁性的鈷合金。
9.如權(quán)利要求8所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，還包括在該始層之下的晶體CrTi的襯層。
10.如權(quán)利要求9所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，還包括在該襯層之下的RuAl籽層。
11.如權(quán)利要求10所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，還包括在該籽層之下的非晶或納米晶CrTi的前籽層。
12.如權(quán)利要求2所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，還包括在該下子層之下的AFC間隔層和在該AFC間隔層之下的從屬磁層，該從屬磁層反鐵磁耦合到該下子層。
13.如權(quán)利要求1所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，其中該下子層與該上子層相比具有更好的覆寫。
14.如權(quán)利要求1所述的薄膜磁記錄介質(zhì)，其中該下子層與該上子層相比具有更小的矯頑力。
15.一種磁盤驅(qū)動(dòng)器，包括用于在盤上磁介質(zhì)中寫磁轉(zhuǎn)變的磁頭；以及具有磁介質(zhì)的盤，該磁介質(zhì)包括最接近于該盤的表面的上磁層；具有上和下磁子層的下磁層，該上磁子層與該下磁子層相比更接近于該盤的所述表面，該上和下磁子層是鈷、鉑、鉻和硼的合金，該上磁子層具有比該下磁子層中的硼的原子百分比更高的硼的原子百分比，該上磁子層具有比該下磁子層中的鉻的原子百分比更低的鉻的原子百分比；以及間隔開(kāi)該上和下磁層的非磁間隔層，其將該上磁層從該下磁層基本去耦。
16.如權(quán)利要求15所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中該上磁子層具有9-17原子百分比的鉑、9-15原子百分比的鉻、以及11-17原子百分比的硼。
17.如權(quán)利要求16所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中該上磁子層具有1-4原子百分比的銅。
18.如權(quán)利要求15所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中該下磁子層具有9-17原子百分比的鉑、20-28原子百分比的鉻、以及4-9原子百分比的硼。
19.如權(quán)利要求16所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中該下磁子層具有1-2原子百分比的鉭。
20.如權(quán)利要求15所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中該上磁子層的厚度除以該下磁子層的厚度的比值為從0.35至2.5。
21.如權(quán)利要求15所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，還包括在該下磁子層之下的始層，該始層是非磁或弱鐵磁性的鈷合金。
22.如權(quán)利要求15所述的磁盤驅(qū)動(dòng)器，還包括在該下磁子層之下的AFC間隔層和在該AFC間隔層之下的從屬磁層，該從屬磁層反鐵磁耦合到該下磁子層。
23.一種制造薄膜磁記錄介質(zhì)的方法，包括步驟應(yīng)用從約-100至-400伏特的負(fù)襯底偏置的同時(shí)沉積第一(下)磁子層，該第一磁子層是鈷、鉑、鉻和硼的合金；應(yīng)用從約-100至-400伏特的負(fù)襯底偏置的同時(shí)在該第一磁子層上沉積第二(上)磁子層，該第二磁子層是鈷、鉑、鉻和硼的合金，其中鉻的原子百分比低于該第一磁子層中的鉻原子百分比且硼的原子百分比高于該第一磁子層中的硼原子百分比；在該第二磁子層上沉積非磁間隔層；以及在該非磁間隔層上沉積上磁層，該上磁層從該上和下磁子層基本去耦。
24.如權(quán)利要求23所述的方法，其中該第二磁子層具有9-17原子百分比的鉑、9-15原子百分比的鉻、以及11-17原子百分比的硼。
25.如權(quán)利要求24所述的方法，其中該第二磁子層具有1-4原子百分比的銅。
26.如權(quán)利要求23所述的方法，其中該第一磁子層具有9-17原子百分比的鉑、20-28原子百分比的鉻、以及4-9原子百分比的硼。
27.如權(quán)利要求23所述的方法，其中該下磁子層具有1-2原子百分比的鉭。
28.如權(quán)利要求23所述的方法，其中該第二子層的厚度除以該第一子層的厚度的比值為從0.35至2.5。
全文摘要
本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例是層疊磁記錄介質(zhì)，包括基本去耦的兩磁層。下磁層包括兩子層。上磁子層優(yōu)選為與下磁子層相比具有更低的鉻和更高的硼含量的鈷合金。選擇該上子層成分從而具有較高矯頑力(H
文檔編號(hào)G11B5/84GK1905014SQ20061010599
公開(kāi)日2007年1月31日 申請(qǐng)日期2006年7月21日 優(yōu)先權(quán)日2005年7月25日
發(fā)明者默漢邁德·S·米爾扎馬尼, 唐凱 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司