專利名稱：具有CrTi/NiP雙層結(jié)構(gòu)的磁薄膜介質(zhì)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁薄膜介質(zhì)及它們的制造方法，尤其涉及在墊層(underlayer)之前用在磁薄膜磁盤中的材料。
背景技術(shù)：
在圖1中說明了典型現(xiàn)有技術(shù)的磁頭和磁盤系統(tǒng)10。在工作中，當(dāng)磁換能器20在磁盤16上方飛駛時(shí)，磁換能器20由懸掛裝置13支撐。磁換能器20，一般稱為“磁頭”或“滑動(dòng)器”，由執(zhí)行寫磁轉(zhuǎn)變(magnetic transition)任務(wù)的元件(寫磁頭23)和執(zhí)行讀磁轉(zhuǎn)變?nèi)蝿?wù)的元件(讀磁頭12)構(gòu)成。到達(dá)或來自讀和寫磁頭12、23的電信號沿著連結(jié)或嵌入在懸掛裝置13中的導(dǎo)電路徑(引線)14傳輸。磁換能器20位于從磁盤16的中心起不同半徑距離的點(diǎn)的上方從而讀和寫圓形磁軌(未示出)。磁盤16連結(jié)到軸18上，軸18由軸電機(jī)24驅(qū)動(dòng)從而使磁盤16旋轉(zhuǎn)。磁盤16包括其上淀積了多層薄膜21的襯底26。薄膜21包括其中寫磁頭23記錄磁轉(zhuǎn)變的鐵磁材料，在磁轉(zhuǎn)變中信息被編碼。傳統(tǒng)上，襯底是帶有由濕式非電鍍(wet electrolessplating)淀積的非晶NiP表面膜的AlMg。AlMg/NiP磁盤被認(rèn)為是其上真空淀積了薄膜以形成磁介質(zhì)層的襯底。
典型地和玻璃襯底一起使用的薄膜21的一個(gè)實(shí)施例包括非晶原始薄膜，其被稱為預(yù)種子層(pre-seed layer)并且隨后是結(jié)晶種子層(crystallineseed layer)。典型地，預(yù)種子層和種子層是相對薄的層。在Bian等人的美國專利5789056中，介紹了結(jié)晶CrTi種子層的使用。在種子層之后典型地是諸如Cr、CrV和CrTi的鉻或鉻合金墊層?；阝挼亩喾N合金的一層或多層鐵磁層跟隨在墊層之后。例如，通常使用的合金是CoPtCr。在磁合金中還常常使用諸如鉭和硼的附加元素。使用保護(hù)涂層以改善耐磨損性和抗腐蝕性。上面介紹的磁盤實(shí)施例是多種可能中的一種。例如，在現(xiàn)有技術(shù)中已經(jīng)提出了多種子層、多墊層和多磁層。
2003年7月15日簽發(fā)給Bian等人的美國專利6593009介紹了一種包括呈現(xiàn)出非晶或納米晶體(nanocrystalline)結(jié)構(gòu)的預(yù)種子層CrTi的薄膜磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)。在下文中，將使用的術(shù)語非晶包括納米晶體。優(yōu)選的種子層表述為RuAl。使用CrTi/RuAl雙層結(jié)構(gòu)以提供對襯底更優(yōu)良的粘附性和抗刮擦性以及優(yōu)良的矯頑磁力(coercivity)和信噪比(SNR)，并相對現(xiàn)有技術(shù)降低了成本。
Doerner等人的美國專利6567236介紹的層結(jié)構(gòu)的優(yōu)選實(shí)施例為CrTi非晶預(yù)種子層、RuAl種子層、CrTi結(jié)晶墊層、CoCr底部鐵磁層、Ru反鐵磁耦合/間隔層以及頂部鐵磁結(jié)構(gòu)，該頂部鐵磁結(jié)構(gòu)包括CoCr、CoCrB或CoPtCrB的薄的第一子層和具有比第一子層更低的力矩的較厚的CoPtCrB第二子層。
Chang等人的美國專利5879783介紹了在玻璃或玻璃陶瓷襯底上濺射淀積的NiP種子層的使用，并且通過氧化使該表面變粗糙。在Chen等人的美國專利6596419中，介紹了一種磁記錄介質(zhì)，其包括一種子層，該種子層包含從氧化NiP(NiPOx)和CrTi構(gòu)成的組中選取的材料。該種子層的厚度為大約4nm到6nm。CrTi和NiPOx種子層增強(qiáng)了CoTi/Cr(200)和Co(11.0)結(jié)晶取向的發(fā)展，并有助于減小CoTi/Cr合金墊層的晶粒尺寸。
此處所討論的在磁盤上形成層的各種結(jié)晶材料的優(yōu)選晶向(PO)不必是在材料中可找到的唯一晶向，而僅僅是最主要的晶向。當(dāng)在涂敷了NiP的AlMg襯底上以足夠高的溫度濺射淀積Cr墊層時(shí)，常常形成[200]PO。該P(yáng)O促進(jìn)了六方緊密堆積(hcp)鈷(Co)合金的[11-20]PO的外延生長，由此改善了磁盤的磁性。[11-20]PO指的是一六方結(jié)構(gòu)的薄膜，該六方結(jié)構(gòu)的(11-20)晶面主要平行于該薄膜的表面。同樣地，[10-10]PO指的是一六方結(jié)構(gòu)的薄膜，該六方結(jié)構(gòu)的(10-10)晶面主要平行于該薄膜的表面?？梢栽诰哂衃112]PO的適當(dāng)?shù)膲|層上外延生長[10-10]PO。
在現(xiàn)有技術(shù)中所用的改善在薄膜磁盤上磁記錄性能的一個(gè)技術(shù)是圓周拋光(circumferential polishing)以產(chǎn)生微細(xì)“劃痕”(圓周紋理)圖案，該微細(xì)“劃痕”圖案一般沿磁盤表面上的磁軌(同心圓)定向。商用薄膜磁盤的紋理尺寸是極小的，典型地具有小于5nm的峰-谷值。5nm的結(jié)構(gòu)對未經(jīng)訓(xùn)練的眼睛來說看起來像鏡子一樣。需要特定的拋光設(shè)備來實(shí)現(xiàn)這種微細(xì)的圓周紋理。其上淀積薄膜的表面的形貌對薄膜的成核和生長方式以及薄膜的特性具有顯著的影響。通常使用在磁盤上的所謂圓周紋理來影響用于多種磁合金的平面內(nèi)磁各向異性。為了縱向記錄，有時(shí)在圓周方向上具有比在半徑方向上高的矯頑磁力(Hc)和Mrt是有用的。圓周Hc與半徑Hc的比率被稱為矯頑磁力取向率(OR)。類似地，圓周Mrt與半徑Mrt的比率被稱為Mrt取向率(OR)。目前的磁盤典型使用六方緊密堆積(hcp)鈷合金，大多數(shù)(并非全部)圓周紋理的磁盤具有Hc或Mrt OR＞1。

發(fā)明內(nèi)容
該申請公開了一種薄膜磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有非晶鈦化鉻(CrTi)和在其之后的磷化鎳(NiP)非晶層的雙層結(jié)構(gòu)，其中磷化鎳非晶層在墊層之前淀積。在淀積NiP之后，其優(yōu)選地暴露到氧中以形成一氧化的表面。優(yōu)選地將墊層直接淀積到氧化的NiP表面上。CrTi/NiP雙層結(jié)構(gòu)促進(jìn)了在鈷合金磁層中優(yōu)良的平面內(nèi)結(jié)晶取向，并使得一超薄鉻墊層被使用從而提供對晶粒尺寸和分布的良好控制。當(dāng)CrTi/NiP雙層結(jié)構(gòu)與圓周紋理磁盤、優(yōu)選玻璃結(jié)合時(shí)，產(chǎn)生了高M(jìn)rt取向率(OR)。


圖1是表示在磁盤驅(qū)動(dòng)中磁頭和相關(guān)部件之間關(guān)系的現(xiàn)有技術(shù)的示意圖。
圖2是包含本發(fā)明CrTi/NiP雙層結(jié)構(gòu)的磁薄膜磁盤的薄膜疊層的示意圖。
圖3是用于圖2的疊層中的磁薄膜層結(jié)構(gòu)的一實(shí)施例的示意圖。
具體實(shí)施例方式
對于在玻璃或其它非金屬襯底上的縱向介質(zhì)，最大化c軸平面內(nèi)結(jié)晶取向并維持取向率是重要的。某些種子層材料用于光滑或隨機(jī)拋光的襯底上時(shí)提供了良好的平面內(nèi)c軸取向，但用于圓周紋理的襯底上時(shí)卻不令人滿意，因?yàn)樗鼈儺a(chǎn)生低得多的取向率(OR)。這里介紹的雙層結(jié)構(gòu)由兩層非晶或納米晶體層構(gòu)成。因?yàn)槠溆兄趯?shí)現(xiàn)良好的平面內(nèi)c軸取向以及高取向率，該結(jié)構(gòu)特別適用于圓周紋理襯底上。
參照圖2說明在包含本發(fā)明的磁膜磁盤16中的薄膜層。在圖2所示的實(shí)施例中，襯底26優(yōu)選為玻璃，但可以為任意其它合適的材料。更優(yōu)選地襯底是圓周紋理玻璃。CrTi層31直接真空淀積到襯底26的表面上。NiP層32真空淀積到CrTi層31上。優(yōu)選地在室溫下且無襯底偏壓地淀積這些層。CrTi層和NiP層將合起來作為CrTi/NiP雙層結(jié)構(gòu)。在真空淀積NiP層之后，通過把氧氣供給到淀積室中或通過破壞真空將表面暴露到大氣中來氧化NiP的表面。在氧化NiP表面之后，將墊層33直接真空淀積到NiP上。該墊層優(yōu)選為鉻，但也可以為鉻合金。本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)可使墊層33保持非常薄。具有超薄墊層的優(yōu)點(diǎn)在于改善了對晶粒尺寸和分布的控制。通常，墊層越薄，晶粒尺寸的伸展越小。在磁層結(jié)構(gòu)34之后是保護(hù)涂敷層35。
CrTi/NiP雙層結(jié)構(gòu)和墊層的結(jié)合厚度的優(yōu)選范圍從60到150埃。作為說明，本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例具有20埃的CrTi層、45埃的NiP層和40埃的鉻墊層以成為105埃的結(jié)合厚度。這可與授予Bian等人的美國專利6593009中200埃的CrTi、60埃的RuAl和60埃的CrTi墊層的實(shí)施例相比較。
本發(fā)明的雙層結(jié)構(gòu)可以用于多種磁層結(jié)構(gòu)34。磁層結(jié)構(gòu)34可以是單磁層或者其可以包括多層磁層、間隔層、起始層(onset layer)等的組合，如現(xiàn)有技術(shù)中已知的那樣。還可以使用反鐵磁耦合磁疊層。圖3說明了使用本發(fā)明雙層結(jié)構(gòu)的磁層結(jié)構(gòu)34的一特定實(shí)施例。在現(xiàn)有技術(shù)中介紹了起始層41的功能。在該實(shí)施例中，優(yōu)選CrMo。下磁層(lower magnetic layer)42優(yōu)選為CoCr。間隔層43優(yōu)選為釕。上磁層(upper magnetic layer)44優(yōu)選為CoPtCrB。
在實(shí)驗(yàn)中，使用NiP作為單一種子層和本發(fā)明的CrTi/NiP雙層結(jié)構(gòu)制備磁盤。墊層是鉻，磁層結(jié)構(gòu)如上面介紹的那樣。襯底是圓周紋理玻璃。在表1中給出了測量結(jié)果。
表1

對于NiP種子的Mrt取向率(OR)是1.5，但本發(fā)明的CrTi/NiP產(chǎn)生Mrt OR 2.0。較高的OR是理想的。FWHM搖擺曲線測量涉及結(jié)晶取向的分布。較低的值表示取向的較小(優(yōu)良)分布。對于Cr(200)晶向和Co(11-20)晶向CrTi/NiP雙層結(jié)構(gòu)產(chǎn)生較小的搖擺曲線值。
CrTi層優(yōu)選的成分范圍受其維持非晶要求的限制；因此，應(yīng)使用大約從45到55at.％的鈦，優(yōu)選50at.％。對于NiP層，優(yōu)選成分范圍從15到25at.％的必須同樣維持非晶的磷。特別優(yōu)選具有19at.％的磷的NiP。如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的那樣，不考慮在濺射薄膜中總是存在的少量污染物而給出原子百分比成分。
雖然已參照特定實(shí)施例介紹了發(fā)明，但是對于本發(fā)明的種子層結(jié)構(gòu)的其它使用和應(yīng)用對于本領(lǐng)域技術(shù)人員將是顯而易見的。
權(quán)利要求
1.一種磁薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，包括一襯底；淀積到該襯底上的一非晶CrTi層；在該CrTi層上的非晶NiP層；在該非晶NiP層上的至少一墊層；和在該墊層上的至少一磁層。
2.權(quán)利要求1的磁薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述非晶NiP層具有在淀積所述非晶NiP層之后形成的一氧化表面。
3.權(quán)利要求2的磁薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述墊層是淀積到所述非晶NiP層的所述氧化表面上的鉻。
4.權(quán)利要求1的磁薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述襯底是圓周紋理玻璃。
5.權(quán)利要求1的磁薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述墊層是鉻或鉻合金。
6.權(quán)利要求1的磁薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述非晶CrTi層為大約從45到55at.％的鈦。
7.權(quán)利要求1的磁薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)，其中所述非晶NiP層為大約從15到25at.％的磷。
8.一種磁盤驅(qū)動(dòng)，包括包括一讀磁頭和一寫磁頭的一磁換能器；一軸；和安裝在所述軸上的一磁薄膜磁盤，該磁薄膜磁盤包括一非晶CrTi層和其后的非晶NiP層以及至少一磁層。
9.權(quán)利要求8的磁盤驅(qū)動(dòng)，其中所述非晶NiP層具有在淀積所述非晶NiP層之后形成的一氧化表面。
10.權(quán)利要求9的磁盤驅(qū)動(dòng)，其中所述墊層是鉻或鉻合金，并被淀積到所述非晶NiP層的所述氧化表面上。
11.權(quán)利要求9的磁盤驅(qū)動(dòng)，其中所述襯底是圓周紋理玻璃。
12.權(quán)利要求9的磁盤驅(qū)動(dòng)，其中所述非晶CrTi層為大約從45到55at.％的鈦。
13.權(quán)利要求9的磁盤驅(qū)動(dòng)，其中所述非晶NiP層為大約從15到25at.％的磷。
14.一種制造磁薄膜存儲(chǔ)介質(zhì)的方法，包括步驟在一襯底上淀積一CrTi薄膜；和將一NiP薄膜淀積到所述CrTi薄膜上。
15.權(quán)利要求14的方法，還包括氧化所述NiP薄膜一暴露的表面的步驟。
16.權(quán)利要求15的方法，還包括將一薄膜鉻墊層淀積到所述非晶NiP薄膜上的步驟。
17.權(quán)利要求15的方法，其中所述襯底是圓周紋理玻璃。
18.權(quán)利要求15的方法，還包括將一薄膜鉻合金墊層淀積到所述非晶NiP薄膜上的步驟。
19.權(quán)利要求15的方法，其中所述CrTi薄膜為大約從45到55at.％的鈦。
20.權(quán)利要求15的方法，其中所述NiP薄膜為大約從15到25at.％的磷。
全文摘要
公開了一種薄膜磁介質(zhì)結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)具有非晶鈦化鉻(CrTi)和其后的磷化鎳(NiP)非晶層的雙層結(jié)構(gòu)。在淀積NiP之后，使其暴露到氧中形成氧化的表面。優(yōu)選地將墊層直接淀積到氧化的NiP表面上。CrTi/NiP雙層結(jié)構(gòu)促進(jìn)了在鈷合金磁層中優(yōu)良的平面內(nèi)結(jié)晶取向，并允許使用對晶粒尺寸和分布提供良好控制的超薄鉻墊層。當(dāng)CrTi/NiP雙層結(jié)構(gòu)與圓周紋理襯底、優(yōu)選玻璃結(jié)合時(shí)，產(chǎn)生了高M(jìn)rt取向率(OR)。
文檔編號G11B5/851GK1619650SQ20041007491
公開日2005年5月25日 申請日期2004年8月30日 優(yōu)先權(quán)日2003年8月29日
發(fā)明者卞曉平, 瑪麗·F·多爾納, 莫哈馬德·S·米爾扎馬尼, 亞當(dāng)·波爾辛, 肖啟凡 申請人:日立環(huán)球儲(chǔ)存科技荷蘭有限公司