專利名稱：具有crtial前籽晶層的磁性薄膜介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁性薄膜介質(zhì)及其制造方法，特別是涉及具有前籽晶層和底層之前的籽晶層的磁性薄膜盤。
背景技術(shù)：
磁頭和磁盤系統(tǒng)的典型已有技術(shù)如圖1所示。工作時(shí)，隨著懸浮件13在磁盤16之上的飛浮，磁性傳感器20被懸浮件13所支承。磁性傳感器20通常稱為“磁頭”或者“滑塊”，由執(zhí)行寫入磁性轉(zhuǎn)變(寫入磁頭23)和讀取磁性轉(zhuǎn)變(讀取磁頭12)的任務(wù)的元件組成。來往于讀取磁頭和寫入磁頭12、23的電信號(hào)沿附著或埋置于懸浮件13的導(dǎo)電路徑(引線)14傳輸。磁性傳感器20位于距磁盤16中心不同徑向距離之處上面，以便讀取和寫入環(huán)形磁道(未示出)。磁盤16被安裝于主軸電機(jī)24所驅(qū)動(dòng)的主軸18，使磁盤16旋轉(zhuǎn)。磁盤16包括其上淀積有多層薄膜21的基片26。薄膜21包括鐵磁材料，磁頭23在其中記錄對(duì)信息進(jìn)行編碼的磁性轉(zhuǎn)變。
參見圖2，其中展示了磁性薄膜盤16的特定實(shí)施例中的薄膜層。基片26是玻璃。淀積在基片上的非晶初始薄膜稱為前籽晶層31。籽晶層32淀積在前籽晶層上。前籽晶層和籽晶層通常都是相對(duì)較薄的層。提出用做籽晶層的材料包括鉻、鈦、鉭、Ni3P、MgO、碳、鎢、AlN、FeAl、NiAl和RuAl。在授予Bian等人的美國(guó)專利5789056中，披露了CrTi籽晶層的使用。籽晶層之后通常是鉻或者鉻合金底層33，例如Cr、CrV和CrTi。薄膜中的鐵磁層34是基于鈷、鎳和鐵的各種合金。例如，通常使用的合金是CoPtCr。添加元素例如鉭和硼經(jīng)常用于磁性合金中。保護(hù)外涂層用于改善耐磨性和抗蝕性。上述盤的實(shí)施例是許多可能性之一。已有技術(shù)中例如已經(jīng)提出了多籽晶層、多底層和多磁性層。
如上所述，在磁盤上形成各層的各種結(jié)晶材料的優(yōu)選取向(PO)不必一定是材料中可以發(fā)現(xiàn)的排他性取向，但只是最顯著的取向。當(dāng)在足夠升高的溫度下，在涂敷了NiP的AlMg基片上濺射淀積Cr底層時(shí)，通常形成[200]PO。該P(yáng)O促進(jìn)六角密集(hcp)鈷合金的[11-20]PO的外延生長(zhǎng)，從而改善了磁盤的磁性能。[11-20]PO是指其(11-20)晶面主要平行于薄膜表面的六角結(jié)構(gòu)薄膜。同樣，[10-10]PO是指其(10-10)晶面主要平行于薄膜表面的六角結(jié)構(gòu)的薄膜。[10-10]PO能夠在具有[112]的PO的適當(dāng)?shù)讓由贤庋由L(zhǎng)。
已有技術(shù)中用于改善在薄膜磁盤上的磁記錄性能的一種技術(shù)是圓周拋光，用于產(chǎn)生通常沿磁盤表面上的磁道(同心圓)取向的細(xì)微“劃痕”(圓周紋理)。市售薄膜磁盤的紋理尺度是具有一般小于5nm的峰-谷的顯微結(jié)構(gòu)。對(duì)未經(jīng)訓(xùn)練的肉眼來說，5nm的紋理表現(xiàn)為鏡面。為了實(shí)現(xiàn)例如Jones等人的美國(guó)專利5490809所述的如此細(xì)微的圓周紋理，必須有特殊的拋光設(shè)備。其上淀積了薄膜的表面形貌對(duì)薄膜成核及生長(zhǎng)的方式能夠具有顯著的影響，并且也作用于其性能。對(duì)于寬范圍的磁性合金，磁盤上的所謂圓周紋理通常用來影響平面磁各向異性。對(duì)于縱向記錄而言，在圓周方向具有比徑向方向更高的矯頑力(Hc)有時(shí)是有用的。圓周Hc與徑向Hc之比稱為取向比(OR)。例如，Kneller的美國(guó)專利4287225介紹了他使用非晶SmCo合金的圓周紋理能夠獲得單軸磁各向異性(即OR＞1)。其他人采用體心立方(bbc)合金獲得了類似的效果。流行的磁盤一般使用六角密集(hcp)鈷合金，并且大多數(shù)(但不是全部)圓周紋理磁盤具有OR＞1。
授予Doerner等人的美國(guó)專利6567236介紹了層結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例如下優(yōu)選采用CrTi的前籽晶層，優(yōu)選采用RuAl的籽晶層，優(yōu)選采用CrTi的底層，優(yōu)選采用CoCr的鐵磁底層，優(yōu)選采用Ru的反鐵磁耦合/隔離層；頂鐵磁結(jié)構(gòu)包括優(yōu)選采用CoCr、CoCrB或者CoPtCrB材料的較薄第一子層，優(yōu)選采用CoPtCrB材料的較厚第二子層，其磁矩小于第一子層。

發(fā)明內(nèi)容
本申請(qǐng)人公開了具有CrTiAl前籽晶層的薄膜磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)。CrTiAl前籽晶層呈現(xiàn)非晶或者納米晶結(jié)構(gòu)。CrTiAl前籽晶層提高了平面c軸取向，同時(shí)保持了良好的取向率。脈沖轉(zhuǎn)變寬度(PW50)變窄，軟錯(cuò)誤率得以改善。優(yōu)選的籽晶層是RuAl。


圖1是已有技術(shù)的示意圖，展示了磁盤驅(qū)動(dòng)器中的磁頭與相關(guān)部件的關(guān)系。
圖2是薄膜磁盤的層結(jié)構(gòu)，其中可以使用本發(fā)明的前籽晶層。
圖3是磁層堆疊的示意圖，包括用于本發(fā)明的薄膜磁盤的雙層上鐵磁層。
具體實(shí)施例方式
對(duì)于玻璃或其它非磁性基片上的縱向介質(zhì)，重要的是使c軸平面結(jié)晶取向最大化，并且保持取向率。某些前籽晶層材料用于平滑或者任意拋光的基片時(shí)有助于良好的平面c軸取向，但是用于圓周紋理的基片時(shí)結(jié)果并不令人滿意，因?yàn)樗鼈兊娜∠虮?OR)很低。這里所述的前籽晶層是CrTiAl合金的非晶或者納米晶層，特別適合用在圓周紋理的基片，因?yàn)槠溆兄趯?shí)現(xiàn)良好的平面c軸取向，以及高的取向比。這些特性的組合導(dǎo)致較窄的轉(zhuǎn)變脈沖寬度(PW50)，并且改善了軟錯(cuò)誤率(SER)。
參見圖2和3，其展示了實(shí)施本發(fā)明的薄膜磁盤16中的薄膜層。在圖2和3所示的實(shí)施例中，CrTiAl層31是直接濺射淀積在基片表面26上，基片可以是玻璃或者任何其它適當(dāng)?shù)牟牧匣蛘弑砻?。本發(fā)明的CrTiAl前籽晶層可以與各種籽晶層一起使用。CrTiAl前籽晶層與優(yōu)選的籽晶層RuAl也可以組成CrTiAl/RuAl雙層結(jié)構(gòu)。CrTiAl層可使隨后的RuAl層32保持非常之薄，于是節(jié)省了成本很高的RuAl。在使用CrTiAl時(shí)，也可使鉻基底層33保持得很薄。
眾所周知，通過首先淀積具有(200)優(yōu)選取向的底層，也可使鈷合金磁性薄膜生長(zhǎng)具有(11-20)平面優(yōu)選取向。具有B2結(jié)晶結(jié)構(gòu)的RuAl籽晶層用來獲得具有(200)優(yōu)選取向的底層和具有(11-20)優(yōu)選平面取向的鈷合金磁性薄膜。(11-20)PO對(duì)于實(shí)現(xiàn)大于1的取向比是重要的。
圖2和3展示了薄膜磁盤16中的本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的層結(jié)構(gòu)21。該薄膜包括具有根據(jù)Doerner等人的美國(guó)專利6567236的反鐵磁耦合磁層的磁性層結(jié)構(gòu)。CrTiAl前籽晶層31是基片26上的第一薄膜?；?6可以是任何已有技術(shù)的基片，優(yōu)選玻璃。本申請(qǐng)人的大多數(shù)優(yōu)選結(jié)構(gòu)包括RuAl的籽晶層32(B2結(jié)晶結(jié)構(gòu))和CrTi20底層33。
磁性疊層34由圖3所示的多層組成。優(yōu)選的磁性疊層34具有至少四個(gè)分別不同的層。磁性底層44是已有技術(shù)的薄膜磁盤中使用的鐵磁材料。適用于磁性底層44的材料例子包括CoCr、CoPtCr或者CoPtCrB，申請(qǐng)人認(rèn)為優(yōu)選含10-14at％的鉻的CoCr。必須相對(duì)于上述的磁性頂層結(jié)構(gòu)40的厚度來選擇磁性底層44的厚度，但是優(yōu)選范圍是10-30埃。耦合/隔離層43是非磁性材料，選擇其厚度使得磁性頂層結(jié)構(gòu)40與磁性底層44反鐵磁性耦合。釕是耦合/隔離層43的優(yōu)選材料，但是已有技術(shù)表明適當(dāng)?shù)牟牧习ㄣt(Cr)、銠(Rh)、銥(Ir)、銅(Cu)及其合金。交換/隔離層43的厚度是根據(jù)已有技術(shù)，例如對(duì)于銠耦合/隔離層43而言，優(yōu)選的靶(target)厚度是6埃左右。磁性頂層40優(yōu)選是包括兩種不同鐵磁材料的雙層結(jié)構(gòu)。界面的(第一)子層42是具有較高磁矩的材料的薄膜，磁矩大于第二子層。界面的子層42的優(yōu)選材料是CoCr、CoCrB和CoPtCrB。優(yōu)選厚度大約是3-15埃。界面的子層材料選取具有比第二子層更高的磁矩的材料。正如從已有技術(shù)可知的，通過所含有的合金化元素、例如鉑、鉻和硼的含量，可使鈷合金的磁矩有各種不同的降低。因此，雖然第一和第二子層可以包含相同的元素，但是為了在第一子層中實(shí)現(xiàn)較高的磁矩的目標(biāo)，原子百分比是不同的。
第二子層具有較低的磁矩，并且比第一子層更厚；其組成和厚度被選擇成在與第一子層組合時(shí)提供Mrt，這對(duì)整個(gè)磁性結(jié)構(gòu)是必需的。包括第一和第二子層的磁性頂層結(jié)構(gòu)被設(shè)計(jì)成具有比磁性底層更大的Mrt，以使零外加磁場(chǎng)時(shí)的凈磁矩較低，但不為零。
CrTiAl前籽晶層的優(yōu)選厚度是10nm到30nm。優(yōu)選的組成范圍是5at％到20at％的鋁，其余是原子百分比大致相等的鉻和鈦。RuAl層是淀積有B2的結(jié)晶結(jié)構(gòu)，因此基本是50at％的鋁。
在與圓周紋理的基片上的Cr50Ti50前籽晶層的介質(zhì)對(duì)比實(shí)驗(yàn)中，發(fā)現(xiàn)本發(fā)明的前籽晶層的Cr44Ti44Al12實(shí)施例，對(duì)(11-20)鈷峰實(shí)現(xiàn)了半峰全寬(FWHM)X射線衍射的顯著程度的降低。所實(shí)現(xiàn)的取向比對(duì)于兩種薄膜是相同的。這表明對(duì)于相同的OR值，CrTiAl前籽晶層產(chǎn)生了較好的c軸平面取向。
對(duì)于采用Cr50Ti50和Cr44Ti44Al12前籽晶層制成的磁盤，表1給出了轉(zhuǎn)變脈沖寬度(PW50)和軟錯(cuò)誤率(SER)。數(shù)據(jù)表明在Cr44Ti44Al12前籽晶層的這兩項(xiàng)參數(shù)中，性能都得到了提高。
表1

上述給出原子百分比是不考慮不可避免地存在于濺射薄膜之中的少量雜質(zhì)的，并且這對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說是熟知的。針對(duì)特定實(shí)施例介紹了本發(fā)明，但是對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，本發(fā)明的前籽晶層的其它使用和應(yīng)用是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種用于磁記錄的薄膜層結(jié)構(gòu)，包括具有非晶或者納米晶結(jié)構(gòu)的CrTiAl前籽晶層。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜結(jié)構(gòu)，其中還包括位于所述CrTiAl之上的RuAl籽晶層，該RuAl具有B2結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜結(jié)構(gòu)，其中CrTiAl層有大約5到20at％的鋁。
4.根據(jù)權(quán)利要求1的薄膜結(jié)構(gòu)，其中CrTiAl層淀積在圓周紋理的非金屬基片上。
5.一種磁性薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，包括基片；淀積在基片上的CrTiAl層；在CrTiAl層上的RuAl層；在RuAl層上的至少一層底層；在底層上的至少一層磁性層。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的磁性薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，其中CrTiAl具有5到20at％的鋁。
7.根據(jù)權(quán)利要求5的磁性薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，其中CrTiAl具有5到20at％的鋁，其余是原子百分比大致相同的鉻和鈦。
8.根據(jù)權(quán)利要求5的磁性薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，其中RuAl具有B2結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權(quán)利要求5的磁性薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，其中CrTiAl大約厚10到30nm。
10.一種制造磁性薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)的方法，包括以下步驟在基片上淀積CrTiAl層；在CrTiAl層上淀積RuAl層；在RuAl層上淀積多層，包括至少一層磁性層。
11.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中CrTiAl具有5到20at％的鋁。
12.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中CrTiAl具有5到20at％的鋁，其余是原子百分比大致相同的鉻和鈦。
13.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中RuAl具有B2結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
14.根據(jù)權(quán)利要求10的方法，其中CrTiAl大約厚10到30nm。
15.一種磁盤驅(qū)動(dòng)器，包括包括讀取和寫入磁頭的磁性傳感器；主軸；安裝在主軸上的薄膜磁盤，該薄膜磁盤包括CrTiAl層，之后是RuAl層和至少一層磁性層。
16.根據(jù)權(quán)利要求15的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中CrTiAl具有5到20at％的鋁。
17.根據(jù)權(quán)利要求15的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中CrTiAl具有5到20at％的鋁，其余是原子百分比大致相同的鉻和鈦。
18.根據(jù)權(quán)利要求15的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中RuAl具有B2結(jié)晶結(jié)構(gòu)。
19.根據(jù)權(quán)利要求15的磁盤驅(qū)動(dòng)器，其中CrTiAl大約厚10到30nm。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有CrTiAl前籽晶層的磁性薄膜介質(zhì)結(jié)構(gòu)。該CrTiAl前籽晶層是非晶或者納米晶結(jié)構(gòu)。該CrTiAl前籽晶層提高了平面c軸取向，同時(shí)保持良好的取向率。脈沖轉(zhuǎn)變寬度(PW50)變窄，軟錯(cuò)誤率得以改善。優(yōu)選的籽晶層是RuAl。
文檔編號(hào)G11B5/738GK1598932SQ20041006008
公開日2005年3月23日 申請(qǐng)日期2004年6月25日 優(yōu)先權(quán)日2003年6月26日
發(fā)明者卞曉平, 瑪麗·F.·朵爾納, 唐凱, 肖啟凡 申請(qǐng)人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司