专利名称：：磁性膜、硬盘驱动装置的记录磁头和固体器件的制作方法
技术领域：
：本发明涉及可用于磁头等的磁性膜、包括该磁性膜的磁头和固体器件。
背景技术：
：硬盘驱动装置的记录密度每年增加一倍。为了在今后保持该增长速率，必须提高记录磁头在间隙长度方向上的分辨率，并进一步縮小磁头元件在磁道宽度方向上的宽度。在传统记录磁头中，使记录磁头和记录介质之间的间隙更小，从而提高记录磁头的分辨率是非常重要的，而且使磁头元件的宽度更小也是很重要的。在图10和11中示出了传统硬盘驱动装置的记录磁头。图IO示出用于纵向磁性记录的传统磁头；图11示出用于垂直磁性记录的传统磁头。在每种传统记录磁头中，电流流过由低电阻金属薄膜例如铜薄膜制成的线圈5，因此按照安培定律在线圈5中感应出磁场。感应磁场会聚于由高磁导率的磁性膜制成的磁极，并且产生高密度磁场，从而可以在记录介质IO上记录磁性图案。在用于纵向磁性记录的记录磁头中，上部磁极6和下部磁极7构成带有记录间隙的封闭磁路；在用于垂直磁性记录的记录磁头中，只有主磁极8构成开放磁路。在图10所示的记录磁头中，面向记录介质10的再生磁头4处于下部磁极7和下部防护罩9之间的位置。另一方面，在如图ll所示的记录磁头中，面向记录介质10的再生磁头4处于旁轭11和下部防护罩9之间的位置。通过这些结构，磁头可以在记录介质io中记录数据和从记录介质IO再生数据。为了在记录介质IO上记录磁性图案，将单个磁极或多个磁极移近由高矫顽力的磁性材料制成的记录介质10，然后使具有任意波形的电流流过线圈5，从而对记录介质10辐照磁场。这时，转动记录介质IO，从而根据流过线圈5的电流的极性在记录介质10上记录磁性图案。在这种记录方法中，磁头的尺寸必须小于磁性图案，从而提高记录密度。当使磁性图案变小时，有时磁头的单个或多个磁极会突出。近来，随着记录密度的提高，硬盘驱动装置中用于记录的磁场的强度为几百kA/m。为了提高记录磁场的强度，提高流过线圈5的电流的强度很有效，但同时会增加焦耳热。此外，在感应磁场经过磁极时产生了涡流，所以进一步使磁头生热。磁头中产生的热使上部磁极6或主磁极8以及磁极周围的氧化铝膨胀，因此会突出磁极。在图12中，磁极由于记录磁头的热而朝着记录介质IO突出。如果记录磁头的磁极朝着记录介质10突出，就使记录磁场变形，而且不能在记录介质10上正确地记录磁性图案。此外，在最坏的情况下，磁头接触记录介质10，使得两者都损坏。为了防止两者之间的干扰，在考虑磁极突出的情况下，在记录磁头和记录介质IO之间形成间隙。但是，在包括记录磁头的平面中提供的再生磁头4与记录介质10隔开，这样再生磁头4的分辨率必定会降低。因此，即使在记录介质上记录窄磁化图案，再生分辨率也不足，因此不能提高硬盘驱动装置总的记录密度。目前，由于记录磁头发热使其突出的磁极的突出长度大约为5nm。另一方面，磁极和记录介质之间的间隙已经非常小，例如为10-15nm。为了提高记录密度而必须使该间隙变小。因此，抑制磁极的突出是最重要的课题。另一方面，磁极材料必须产生几百kA/m的磁场，因此采用具有高饱和磁化强度(Bs)或好的软磁性能的材料作为磁极材料。例如，按照饱和磁化强度(Bs)值的顺序排布的材料有Fe7。Q)3o合金、包含Fe7oC030和其它金属的合金、Fe7oCo3。合金的化合物、CoMFe合金、Fe5。Co5Q合金、包含Fe5。Co5o和其它金属的合金以及Nis,Fe,9合金。但是，这些材料具有正的热膨胀系数，因此磁极会突出。表1示出了这些材料的线性热膨胀系数。<table>tableseeoriginaldocumentpage5</column></row><table>线性热膨胀系数表示材料的温度上升厂c时在一个方向上的膨胀率。例如，Fe7()C03。的线性热膨胀系数是28.2X10-6.K"。即，如果其大小为10mmxl0mm的Fe7。Co3()合金的温度上升+1°C，则该合金膨胀到10.0141mmxl0.0141mm的大小。目前，记录磁头磁极的长度大约为l(Vm。当电流流过线圈产生热，元件温度上升+5(TC时，由Fe7oCo3o合金制成的磁极总体延伸14.1nm。S卩，磁极朝着记录介质延伸7nm。根据这个例子，磁极如上所述突出5nm。因此，可以通过采用线性热膨胀系数小的材料来减小磁极突出的长度。已知殷钢合金是线性热膨胀系数小的材料。例如，已知Fe64Q)36合金、F^Cc^合金和Fe"Cc^合金都是殷钢合金。通过采用殷钢合金用作记录磁头的磁极，磁极的突出长度可以减小到由Fe7。Co3o合金制成的传统磁极的突出长度的十分之一。但是，殷钢合金的饱和磁化强度非常小，例如为l.OT，而且它们的软磁性能不足，因此它们还没有用于磁极。
发明内容本发明的目的是提供一种磁性膜，该磁性膜可以抑制由磁头发热引起的磁极的突出，而且能够产生用于记录数据的强磁场。本发明的另一个目的是提供一种包括本发明磁性膜的磁头和固体器件。为了实现这些目的，本发明具有以下结构。本发明的磁性膜包括第一合金膜，由铁(Fe)和铂(Pt)的合金制成，或者由铁(Fe)、铂(Pt)和其它一种金属或多种金属的合金制成；和第二合金膜，该第二合金膜直接层叠在第一合金膜上，由从包括铁(Fe)、镍(Ni)和钴(Co)的组中选出的至少两种金属的合金制成，其中铁(Fe)在第一合金膜中的摩尔含量是63-74%。通过采用具有大饱和磁化强度的第二合金膜和具有小线性热膨胀系数的第一合金膜，该磁性膜可以具有所需的饱和磁化强度，而且可以抑制热膨胀。例如，如果该磁性膜用于硬盘驱动装置的磁头，可以抑制磁极的突出，而且可以提高硬盘驱动装置的记录密度。另一种磁性膜包括第一合金膜，由铁(Fe)和铂(Pt)的合金制成，或者由铁(Fe)、铂(Pt)和其它一种金属或多种金属的合金制成；非磁性薄膜，该非磁性薄膜层叠在第一合金膜上；和第二合金膜，该第二合金膜层叠在非磁性薄膜上，由从包括铁(Fe)、镍(Ni)和钴(Co)的组中选出的至少两种金属的合金制成，其中铁(Fe)在第一合金膜中的摩尔含量是63-74%。由于在第一和第二合金膜之间提供了非磁性薄膜，所以可以提高结晶性和磁性能。另外，该磁性膜包括第一合金膜，由铁(Fe)和钯(Pd)的合金制成，或者由铁(Fe)、钯(Pd)和其它一种金属或多种金属的合金制成；和第二合金膜，该第二合金膜直接层叠在第一合金膜上，由从包括铁(Fe)、镍(Ni)和钴(Co)的组中选出的至少两种金属的合金制成，其中铁(Fe)在第一合金膜中的摩尔含量是62-70%。以及，该磁性膜包括第一合金膜，由铁(Fe)和钯(Pd)的合金制成，或者由铁(Fe)、钯(Pd)和其它一种金属或多种金属的合金制成；非磁性薄膜，该非磁性薄膜层叠在第一合金膜上；和第二合金膜，该第二合金膜层叠在非磁性薄膜上，由从包括铁(Fe)、镍(Ni)和钴(Co)的组中选出的至少两种金属的合金制成，其中铁(Fe)在第一合金膜中的摩尔含量是62-70%。在该磁性膜中，非磁性膜可以由从包括钽(Ta)、镍铬(NiCr)合金、镍铁铬(NiFeCr)合金、铬(Cr)、钌(Ru)、铱(Ir)、铑(Rh)、铼(Re)、氧化铝(A1203)、镍磷(NiP)合金和钛(Ti)的组中选出的金属材料制成。而且，第二合金膜的饱和磁化强度大于等于2.0T。此外，本发明的磁性膜包括由至少含铁(Fe)、钴(Co)和钼(Pt)的合金制成的合金膜，其中铂(Pt)的摩尔含量大于等于2%。铁(Fe)的摩尔含量是69-70%。本发明的磁性膜可以用于硬盘驱动装置的磁头和固体器件。本发明的磁性膜具有足以用于硬盘驱动装置磁头的磁极的饱和磁化强度，而且可以限制热膨胀。因此，该磁性膜可以用于高密度数据记录用磁头和热稳定的固体器件上。现在将通过实施例并参考附图来说明本发明的实施方式，其中图1A-1D是本发明磁性膜的实施方式的说明图；图2A和2B是传统磁性膜的说明图3是示出Fe7QC03()膜的X射线衍射图的曲线图；图4是示出Fe79Co21膜的X射线衍射图的曲线图；图5是示出Fe77Co23膜的X射线衍射图的曲线图6是示出Fe74C()26膜的X射线衍射图的曲线图7是示出Fe68Co32膜的X射线衍射图的曲线图8是示出Fe63C()37膜的X射线衍射图的曲线图；图9是包括本发明磁性膜的固体器件的说明图；图10是用于纵向磁记录的磁头的说明图11是用于垂直磁记录的磁头的说明图；图12是突出的磁极的说明图。具体实施例方式现在将参考附图详细地说明本发明的优选实施方案。在以下的实施方案中，每个磁性膜均具有第一合金膜和第二合金膜，其中第一合金膜主要由摩尔含量比(CFe/CPt)为1.6-2.8的Fe和Pt制成，第二合金膜层叠在第一合金膜上，并由具有高饱和磁化强度的Fe7oCo30合金制成。以下将解释实施方案中的磁性膜的结构和功能。图2A和2B中示出了用于记录磁头的磁极的传统磁性膜。图2A示出公知的包括Fe7。Co3o膜和Ni81Fe19膜的层叠膜；图2B示出具有Fe7oCo3。/Co33Ni,oFe57/Ni引Fe,9结构的层叠膜。Fe70Co30合金的饱和磁化强度(Bs)在磁性材料中是最大的，所以用它来提高用于写入的磁场的强度。Ni引Fe,9合金具有防腐蚀性，而且可以补充Fe7。Co3。合金的软磁性能。如表1所示，这些材料的热膨胀系数大约为10xl0—65xl0—6。本发明的发明人制造了Fe7oCo3o膜和FePt膜，并且在以下条件下测量了它们的线性热膨胀系数。即，厚度为lpm的Fe7oQ)3o膜通过溅射形成在基底上。该基底是涂覆有厚度为100nm的溅射氧化铝膜的硅片。首先，在20。C的温度下通过X射线衍射仪(XRD)测量Fe7。C03。膜的面心立方(fcc)晶体的衍射图。然后，根据该结果获得Fe7oCo3(J莫的晶体的晶格常数(d2Qe)。此外，在4(TC的温度下通过XRD测量衍射图，获得4(TC时的晶格常数(d4Qe)。通过以下等式获得线性热膨胀系数Al/1二(d4oc—d2()c)/d20c图3-8示出了Fe7。Co3o膜和具有不同组成的FePt膜的X射线衍射图和线性热膨胀系数。图3示出Fe7oCo3o膜的X射线衍射图和线性热膨胀系数(Al/l二23.6xl0,;图4示出Fe79P^膜的X射线衍射图和线性热膨胀系数(Al/l=47.4xl(T6);图5示出F^Pt23膜的X射线衍射图和线性热膨胀系数(Al/l=24.2xl0—6);图6示出Fe74Pt26膜的X射线衍射图和线性热膨胀系数(Al/l=-3.4xl0'6);图7示出Fe6sPt32膜的X射线衍射图和线性热膨胀系数(Al/l=1.5xl0—6);图8示出Fe63Pt37膜的X射线衍射图和线性热膨胀系数(Al/l=-0.15xl(T6)。通过比较该结果和表1的数据，Fe7QC03()膜的线性热膨胀系数(23.6xl(T6)接近表1的数据。另一方面，在FePt膜中，当Fe的量大于等于77at^时线性热膨胀系数是24.2xl(T647.4xl(T6;而Fe的量是63-74at%时线性热膨胀系数△1/1^0。图lA-lD示出包括FePt膜的磁性膜。在各磁性膜中，Fe的摩尔含量是63-74%，其线性热膨胀系数A1/1^0的FePt膜与Fe7。Co3。膜组合。在图1A-1D的各图中，采用Fe72Pt28膜作为FePt膜的例子，其线性热膨胀系数A1/1^0。在图1A中，Fe72Pt28膜形成在Fe7。Co3o膜上；在图1B中，Fe7。Co30膜形成在Fe^Pt28膜上。此外，如图1C和1D所示，可以在Fe72Pt28膜和Fe7oCo3o膜之间形成非磁性籽晶层。此外，在图1C和1D中，提供Ru膜作为非磁性籽晶层。设置非磁性籽晶层的厚度来维持Fe"Pt28膜和Fe7。Co3o膜之间的铁磁性耦合。非磁性籽晶层可以提高其上形成的膜的结晶度和磁性能。在图1A和1D中，Fe72Pt28膜直接或间接地形成在Fe7oCo3Q上；在图1B和1C中，Fe7oQ)3o膜直接或间接地形成在Fe72Pt28上。用于纵向记录的磁头具有下部磁极和上部磁极。具有Fe72Pt28/Fe7oQ)3()层叠结构的下部磁极可以产生强磁场；具有Fe7。C03。/Fe72Pt28层叠结构的上部磁极可以产生强磁场。因此，两种层叠结构都用于磁极中。表2中示出了磁性膜的线性热膨胀系数(A1/1)和磁性能。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage9</column></row><table>根据表2，传统磁性膜"Ru5nm/Fe7QCo3o250nm/Ni81Fe191400nm/Ta50nm"的线性热膨胀系数Al/l-14.8xlO'6;磁性膜"Ru5nm/Fe70Co30250nm/Fe72Pt28100nm/Ni81FeI91400nm/Ta50nm"(图1A)的系数厶1/1=-8.4xicr6;磁性膜"Ru5nm/Fe72Pt28100nm/Fe7()Co3o250nm/Ni81Fe191400nm/Ta50nm"(图IB)的系数A1/1=7.5xl(T6;磁性膜"Ru5nm/Fe72Pt28lOOnm/Ru5nm/Fe7oCo30250nm/Ni81Fe191400nm/Ta50nm"(图1C)的系数Al/l二3.7xl(T6。即图1A-1C所示的实施方案的线性热膨胀系数(A1/1)相对于传统磁性膜的线性热膨胀系数有所改善。应当注意的是，图lA所示磁性膜的矫顽力Hc是20.3Oe。另一方面，图1B所示磁性膜的矫顽力是54.50e。即图1B所示磁性膜的软磁性能劣于图1A所示磁性膜的软磁性能。为了提高Fe7。C03Q层的软磁性能，图1C所示的磁性膜具有Ru籽晶层，使得磁性膜"Ru5nm/Fe72Pt28lOOnm/Ru5nm/Fe7QCo3C)250nm/Ni8lFe191400nm/Ta50nm"的矫顽力He为37.2Oe，小于图1B所示膜的矫顽力。因此，籽晶层提高了磁性膜的软磁性能。可以通过使用非磁性材料例如Ta、NiCr合金、Cr、Ru、Ir、Rh、氧化铝、NiP合金、Ti来达到提高软磁性能的效果。通过将每个实施方案的磁性膜用于硬盘驱动装置磁头的磁极，可以抑制由磁头中产生的热引起的磁极朝着记录介质的突出，从而可以提高磁头再生信号的分辨率，而且可以提高硬盘驱动装置的记录密度。由于这些实施方案的磁性膜具有大饱和磁化强度，所以它们能用作适合于硬盘驱动装置的磁头的磁极材料。在上述实施方案中，FePt膜用作第一合金膜，此外，FePd膜也可以代替FePt膜用作第一合金膜。FePd膜可以和FePt膜一样抑制磁头的单个磁极或多个磁极的突出。当Fe在FePd膜中的摩尔含量是62-70%时，线性热膨胀系数会接近于0。g卩，通过将FePt膜和具有高饱和磁化强度的膜例如Fe7。C03。膜结合，可以抑制磁头的单个磁极或多个磁极的突出，而且可以提高硬盘驱动装置的记录密度。本发明人发现，包括在特定组成范围内的Fe、Co和Pt的三元合金的线性热膨胀系数很小，而且其饱和磁化强度相对较大。在上述FePt膜的情况下，需要FeCo膜；在三元FeCoPt膜中，可以在不形成FeCo膜的情况下抑制热膨胀和获得足够的饱和磁化强度。表3示出了具有不同组成的FeCoPt膜的饱和磁化强度和线性热膨胀系数(Al/1)。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>按照测定图4-8中示出的FePt膜同样的方法测量FeCoPt膜的线性热膨胀系数。该系数Al/l主要决定于Fe在FeCoPt膜中的含量。如果Fe的摩尔含量是69-70%，就可以降低系数Al/l。与具有小饱和磁化强度的FePt膜不同，FeCoPt磁性膜的饱和磁化强度很大，艮卩2.3-2.4T。因此，FeCoPt磁性膜可以单独用作磁极材料。图9中示出了具有本发明磁性膜的固体器件。固体器件20包括由钯制成的基体部分21;和细线22，在每个细线中层叠了FePt膜和Fe7()CO30膜，而且细线以固定间隔排布。通过用掩模的交替溅射或蒸镀来形成基体部分21和细线22。由于细线22具有大饱和磁化强度，所以固体器件20可以用作磁性数据记录用的器件。细线22的线性热膨胀系数很小，因此，固体器件20可以用作热稳定记录器件。在不脱离本发明的精神和必要特征的前提下，可以以其它具体形式来实现本发明。因此，本发明的实施方案在所有方面均应当视作解释性的，而不是限制性的，本发明的范围是由附带的权利要求来限定的，而不是由上述说明来限定，因此，这些权利要求意在包括与其等价的含义和范围内的所有变化。权利要求1、一种磁性膜，其包含由至少含铁(Fe)、钴(Co)和铂(Pt)的合金制成的合金膜，其中，铂(Pt)的摩尔含量大于等于2％，并且铁(Fe)的摩尔含量是69-70％。2、硬盘驱动装置的具有层叠膜的记录磁头，所述层叠膜包括权利要求1所述的磁性膜。3、一种固体器件，其包括权利要求l所述的磁性膜。全文摘要本发明提供了磁性膜、硬盘驱动装置的记录磁头和固体器件。所述磁性膜可以抑制由磁头受热引起的磁极突出，可以应用于能以高记录密度记录数据的硬盘驱动装置的磁头，并包含至少含铁(Fe)、钴(Co)和铂(Pt)的合金制成的合金膜，其中，铂(Pt)的摩尔含量大于等于2％，并且铁(Fe)的摩尔含量是69-70％。文档编号H01F10/14GK101299374SQ20081008257公开日2008年11月5日申请日期2004年11月30日优先权日2004年7月8日发明者野间贤二申请人:富士通株式会社