专利名称：具有crtial前籽晶层的磁性薄膜介质的制作方法
技术领域：
本发明涉及磁性薄膜介质及其制造方法，特别是涉及具有前籽晶层和底层之前的籽晶层的磁性薄膜盘。
背景技术：
磁头和磁盘系统的典型已有技术如图1所示。工作时，随着悬浮件13在磁盘16之上的飞浮，磁性传感器20被悬浮件13所支承。磁性传感器20通常称为“磁头”或者“滑块”，由执行写入磁性转变(写入磁头23)和读取磁性转变(读取磁头12)的任务的元件组成。来往于读取磁头和写入磁头12、23的电信号沿附着或埋置于悬浮件13的导电路径(引线)14传输。磁性传感器20位于距磁盘16中心不同径向距离之处上面，以便读取和写入环形磁道(未示出)。磁盘16被安装于主轴电机24所驱动的主轴18，使磁盘16旋转。磁盘16包括其上淀积有多层薄膜21的基片26。薄膜21包括铁磁材料，磁头23在其中记录对信息进行编码的磁性转变。
参见图2，其中展示了磁性薄膜盘16的特定实施例中的薄膜层。基片26是玻璃。淀积在基片上的非晶初始薄膜称为前籽晶层31。籽晶层32淀积在前籽晶层上。前籽晶层和籽晶层通常都是相对较薄的层。提出用做籽晶层的材料包括铬、钛、钽、Ni3P、MgO、碳、钨、AlN、FeAl、NiAl和RuAl。在授予Bian等人的美国专利5789056中，披露了CrTi籽晶层的使用。籽晶层之后通常是铬或者铬合金底层33，例如Cr、CrV和CrTi。薄膜中的铁磁层34是基于钴、镍和铁的各种合金。例如，通常使用的合金是CoPtCr。添加元素例如钽和硼经常用于磁性合金中。保护外涂层用于改善耐磨性和抗蚀性。上述盘的实施例是许多可能性之一。已有技术中例如已经提出了多籽晶层、多底层和多磁性层。
如上所述，在磁盘上形成各层的各种结晶材料的优选取向(PO)不必一定是材料中可以发现的排他性取向，但只是最显著的取向。当在足够升高的温度下，在涂敷了NiP的AlMg基片上溅射淀积Cr底层时，通常形成[200]PO。该PO促进六角密集(hcp)钴合金的[11-20]PO的外延生长，从而改善了磁盘的磁性能。[11-20]PO是指其(11-20)晶面主要平行于薄膜表面的六角结构薄膜。同样，[10-10]PO是指其(10-10)晶面主要平行于薄膜表面的六角结构的薄膜。[10-10]PO能够在具有[112]的PO的适当底层上外延生长。
已有技术中用于改善在薄膜磁盘上的磁记录性能的一种技术是圆周抛光，用于产生通常沿磁盘表面上的磁道(同心圆)取向的细微“划痕”(圆周纹理)。市售薄膜磁盘的纹理尺度是具有一般小于5nm的峰-谷的显微结构。对未经训练的肉眼来说，5nm的纹理表现为镜面。为了实现例如Jones等人的美国专利5490809所述的如此细微的圆周纹理，必须有特殊的抛光设备。其上淀积了薄膜的表面形貌对薄膜成核及生长的方式能够具有显著的影响，并且也作用于其性能。对于宽范围的磁性合金，磁盘上的所谓圆周纹理通常用来影响平面磁各向异性。对于纵向记录而言，在圆周方向具有比径向方向更高的矫顽力(Hc)有时是有用的。圆周Hc与径向Hc之比称为取向比(OR)。例如，Kneller的美国专利4287225介绍了他使用非晶SmCo合金的圆周纹理能够获得单轴磁各向异性(即OR＞1)。其他人采用体心立方(bbc)合金获得了类似的效果。流行的磁盘一般使用六角密集(hcp)钴合金，并且大多数(但不是全部)圆周纹理磁盘具有OR＞1。
授予Doerner等人的美国专利6567236介绍了层结构的优选实施例如下优选采用CrTi的前籽晶层，优选采用RuAl的籽晶层，优选采用CrTi的底层，优选采用CoCr的铁磁底层，优选采用Ru的反铁磁耦合/隔离层；顶铁磁结构包括优选采用CoCr、CoCrB或者CoPtCrB材料的较薄第一子层，优选采用CoPtCrB材料的较厚第二子层，其磁矩小于第一子层。
发明内容
本申请人公开了具有CrTiAl前籽晶层的薄膜磁介质结构。CrTiAl前籽晶层呈现非晶或者纳米晶结构。CrTiAl前籽晶层提高了平面c轴取向，同时保持了良好的取向率。脉冲转变宽度(PW50)变窄，软错误率得以改善。优选的籽晶层是RuAl。
图1是已有技术的示意图，展示了磁盘驱动器中的磁头与相关部件的关系。
图2是薄膜磁盘的层结构，其中可以使用本发明的前籽晶层。
图3是磁层堆叠的示意图，包括用于本发明的薄膜磁盘的双层上铁磁层。
具体实施例方式
对于玻璃或其它非磁性基片上的纵向介质，重要的是使c轴平面结晶取向最大化，并且保持取向率。某些前籽晶层材料用于平滑或者任意抛光的基片时有助于良好的平面c轴取向，但是用于圆周纹理的基片时结果并不令人满意，因为它们的取向比(OR)很低。这里所述的前籽晶层是CrTiAl合金的非晶或者纳米晶层，特别适合用在圆周纹理的基片，因为其有助于实现良好的平面c轴取向，以及高的取向比。这些特性的组合导致较窄的转变脉冲宽度(PW50)，并且改善了软错误率(SER)。
参见图2和3，其展示了实施本发明的薄膜磁盘16中的薄膜层。在图2和3所示的实施例中，CrTiAl层31是直接溅射淀积在基片表面26上，基片可以是玻璃或者任何其它适当的材料或者表面。本发明的CrTiAl前籽晶层可以与各种籽晶层一起使用。CrTiAl前籽晶层与优选的籽晶层RuAl也可以组成CrTiAl/RuAl双层结构。CrTiAl层可使随后的RuAl层32保持非常之薄，于是节省了成本很高的RuAl。在使用CrTiAl时，也可使铬基底层33保持得很薄。
众所周知，通过首先淀积具有(200)优选取向的底层，也可使钴合金磁性薄膜生长具有(11-20)平面优选取向。具有B2结晶结构的RuAl籽晶层用来获得具有(200)优选取向的底层和具有(11-20)优选平面取向的钴合金磁性薄膜。(11-20)PO对于实现大于1的取向比是重要的。
图2和3展示了薄膜磁盘16中的本发明优选实施例的层结构21。该薄膜包括具有根据Doerner等人的美国专利6567236的反铁磁耦合磁层的磁性层结构。CrTiAl前籽晶层31是基片26上的第一薄膜。基片26可以是任何已有技术的基片，优选玻璃。本申请人的大多数优选结构包括RuAl的籽晶层32(B2结晶结构)和CrTi20底层33。
磁性叠层34由图3所示的多层组成。优选的磁性叠层34具有至少四个分别不同的层。磁性底层44是已有技术的薄膜磁盘中使用的铁磁材料。适用于磁性底层44的材料例子包括CoCr、CoPtCr或者CoPtCrB，申请人认为优选含10-14at％的铬的CoCr。必须相对于上述的磁性顶层结构40的厚度来选择磁性底层44的厚度，但是优选范围是10-30埃。耦合/隔离层43是非磁性材料，选择其厚度使得磁性顶层结构40与磁性底层44反铁磁性耦合。钌是耦合/隔离层43的优选材料，但是已有技术表明适当的材料包括铬(Cr)、铑(Rh)、铱(Ir)、铜(Cu)及其合金。交换/隔离层43的厚度是根据已有技术，例如对于铑耦合/隔离层43而言，优选的靶(target)厚度是6埃左右。磁性顶层40优选是包括两种不同铁磁材料的双层结构。界面的(第一)子层42是具有较高磁矩的材料的薄膜，磁矩大于第二子层。界面的子层42的优选材料是CoCr、CoCrB和CoPtCrB。优选厚度大约是3-15埃。界面的子层材料选取具有比第二子层更高的磁矩的材料。正如从已有技术可知的，通过所含有的合金化元素、例如铂、铬和硼的含量，可使钴合金的磁矩有各种不同的降低。因此，虽然第一和第二子层可以包含相同的元素，但是为了在第一子层中实现较高的磁矩的目标，原子百分比是不同的。
第二子层具有较低的磁矩，并且比第一子层更厚；其组成和厚度被选择成在与第一子层组合时提供Mrt，这对整个磁性结构是必需的。包括第一和第二子层的磁性顶层结构被设计成具有比磁性底层更大的Mrt，以使零外加磁场时的净磁矩较低，但不为零。
CrTiAl前籽晶层的优选厚度是10nm到30nm。优选的组成范围是5at％到20at％的铝，其余是原子百分比大致相等的铬和钛。RuAl层是淀积有B2的结晶结构，因此基本是50at％的铝。
在与圆周纹理的基片上的Cr50Ti50前籽晶层的介质对比实验中，发现本发明的前籽晶层的Cr44Ti44Al12实施例，对(11-20)钴峰实现了半峰全宽(FWHM)X射线衍射的显著程度的降低。所实现的取向比对于两种薄膜是相同的。这表明对于相同的OR值，CrTiAl前籽晶层产生了较好的c轴平面取向。
对于采用Cr50Ti50和Cr44Ti44Al12前籽晶层制成的磁盘，表1给出了转变脉冲宽度(PW50)和软错误率(SER)。数据表明在Cr44Ti44Al12前籽晶层的这两项参数中，性能都得到了提高。
表1
上述给出原子百分比是不考虑不可避免地存在于溅射薄膜之中的少量杂质的，并且这对于本领域技术人员来说是熟知的。针对特定实施例介绍了本发明，但是对于本领域技术人员来说，本发明的前籽晶层的其它使用和应用是显而易见的。
权利要求
1.一种用于磁记录的薄膜层结构，包括具有非晶或者纳米晶结构的CrTiAl前籽晶层。
2.根据权利要求1的薄膜结构，其中还包括位于所述CrTiAl之上的RuAl籽晶层，该RuAl具有B2结晶结构。
3.根据权利要求1的薄膜结构，其中CrTiAl层有大约5到20at％的铝。
4.根据权利要求1的薄膜结构，其中CrTiAl层淀积在圆周纹理的非金属基片上。
5.一种磁性薄膜存储介质，包括基片；淀积在基片上的CrTiAl层；在CrTiAl层上的RuAl层；在RuAl层上的至少一层底层；在底层上的至少一层磁性层。
6.根据权利要求5的磁性薄膜存储介质，其中CrTiAl具有5到20at％的铝。
7.根据权利要求5的磁性薄膜存储介质，其中CrTiAl具有5到20at％的铝，其余是原子百分比大致相同的铬和钛。
8.根据权利要求5的磁性薄膜存储介质，其中RuAl具有B2结晶结构。
9.根据权利要求5的磁性薄膜存储介质，其中CrTiAl大约厚10到30nm。
10.一种制造磁性薄膜存储介质的方法，包括以下步骤在基片上淀积CrTiAl层；在CrTiAl层上淀积RuAl层；在RuAl层上淀积多层，包括至少一层磁性层。
11.根据权利要求10的方法，其中CrTiAl具有5到20at％的铝。
12.根据权利要求10的方法，其中CrTiAl具有5到20at％的铝，其余是原子百分比大致相同的铬和钛。
13.根据权利要求10的方法，其中RuAl具有B2结晶结构。
14.根据权利要求10的方法，其中CrTiAl大约厚10到30nm。
15.一种磁盘驱动器，包括包括读取和写入磁头的磁性传感器；主轴；安装在主轴上的薄膜磁盘，该薄膜磁盘包括CrTiAl层，之后是RuAl层和至少一层磁性层。
16.根据权利要求15的磁盘驱动器，其中CrTiAl具有5到20at％的铝。
17.根据权利要求15的磁盘驱动器，其中CrTiAl具有5到20at％的铝，其余是原子百分比大致相同的铬和钛。
18.根据权利要求15的磁盘驱动器，其中RuAl具有B2结晶结构。
19.根据权利要求15的磁盘驱动器，其中CrTiAl大约厚10到30nm。
全文摘要
本发明公开了一种具有CrTiAl前籽晶层的磁性薄膜介质结构。该CrTiAl前籽晶层是非晶或者纳米晶结构。该CrTiAl前籽晶层提高了平面c轴取向，同时保持良好的取向率。脉冲转变宽度(PW50)变窄，软错误率得以改善。优选的籽晶层是RuAl。
文档编号G11B5/738GK1598932SQ20041006008
公开日2005年3月23日 申请日期2004年6月25日 优先权日2003年6月26日
发明者卞晓平, 玛丽·F.·朵尔纳, 唐凯, 肖启凡 申请人:日立环球储存科技荷兰有限公司