包括擴(kuò)散勢壘層的設(shè)備的制造方法
【專利摘要】公開了包括擴(kuò)散勢壘層的設(shè)備，具有空氣軸承表面(ABS)，所述設(shè)備包括：寫入極；近場換能器(NFT)，所述近場換能器包括軸柱和盤，其中，所述軸柱位于所述設(shè)備的所述ABS處；散熱器，所述散熱器位于所述NFT的所述盤的附近；電介質(zhì)間隔，所述電介質(zhì)間隔在所述設(shè)備的所述ABS處的所述NFT的所述軸柱附近；以及保形擴(kuò)散勢壘層，所述保形擴(kuò)散勢壘層位于所述寫入極和所述電介質(zhì)間隔、所述盤以及所述散熱器之間，其中，所述保形擴(kuò)散勢壘層形成不大于135°的至少一個(gè)角度。
【專利說明】包括擴(kuò)散勢壘層的設(shè)備 優(yōu)先權(quán)
[0001 ] 本申請要求在2015年3月22日提交的標(biāo)題為" HAMR DEVICES INCLUDING DIFFUSION BARRIERS"的美國臨時(shí)申請NO. 62/136,555和在2015年5月28日提交的標(biāo)題為 "NFTS INCLUDING DIFFUSION BARRIER LAYERS"的62/167,314的優(yōu)先權(quán)，這些申請以引用 的方式并入本文中。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0002] 公開了具有空氣軸承表面（ABS)的設(shè)備，所述設(shè)備包括：寫入極；近場換能器 (NFT)，所述近場換能器包括軸柱(peg)和盤，其中，所述軸柱位于所述設(shè)備的所述ABS處;散 熱器，所述散熱器位于所述NFT的所述盤的附近；電介質(zhì)間隔，所述電介質(zhì)間隔在所述設(shè)備 的所述ABS處的所述NFT的所述軸柱附近；以及保形擴(kuò)散勢皇層，所述保形擴(kuò)散勢皇層位于 所述寫入極和所述電介質(zhì)間隔、所述盤以及所述散熱器之間，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層形 成不大于135°的至少一個(gè)角度。
[0003] 還公開了具有空氣軸承表面(ABS)的設(shè)備，所述設(shè)備包括：寫入極；近場換能器 (NFT)，所述近場換能器包括軸柱和盤，其中，所述軸柱位于所述設(shè)備的所述ABS處;散熱器， 所述散熱器位于所述NFT的所述盤的附近；電介質(zhì)間隔，所述電介質(zhì)間隔在所述設(shè)備的所述 ABS處位于所述NFT的所述軸柱附近；以及保形擴(kuò)散勢皇層，所述保形擴(kuò)散勢皇層位于所述 寫入極和所述電介質(zhì)間隔、所述盤以及所述散熱器之間，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層形成不 大于110°的至少一個(gè)角度，并且包括鉬(Mo)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鉿(Hf)、釹(Nd)、鈥(Ho)、鉬 (1〇)、鎢(1)、銥（1〇、銠(1^)、釕(1?11)、錸(1^)、鈦(11)、鋯（2〇、鎳(附）、鈾（1])、釔(￥)、釩 (V)，或其組合。
[0004] 還公開了具有空氣軸承表面(ABS)的設(shè)備，所述設(shè)備包括：寫入極；近場換能器 (NFT)，所述近場換能器包括軸柱和盤，其中，所述軸柱位于所述設(shè)備的所述ABS處;散熱器， 所述散熱器位于所述NFT的所述盤的附近；電介質(zhì)間隔，所述電介質(zhì)間隔在所述設(shè)備的所述 ABS處位于所述NFT的所述軸柱附近；以及保形擴(kuò)散勢皇層，所述保形擴(kuò)散勢皇層位于所述 寫入極和所述電介質(zhì)間隔、所述盤以及所述散熱器之間，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層包括錸 (Re)、釩(V)，或其組合。
[0005] 本發(fā)明的上面的概述不打算描述本發(fā)明的每一個(gè)所公開的實(shí)施例或每一實(shí)現(xiàn)。隨 后的描述更具體地示范了說明性實(shí)施例。在本申請中的多個(gè)位置，通過示例的列表，提供了 引導(dǎo)，示例可以以各種組合使用。在每一情況下，列舉的列表只作為代表性的組，不應(yīng)該被 解釋為排它性列表。
【附圖說明】
[0006] 圖1是可包括HAMR設(shè)備的磁盤驅(qū)動器的透視圖。
[0007] 圖2是垂直HAMR磁記錄頭和相關(guān)聯(lián)的記錄介質(zhì)的剖面視圖。
[0008] 圖3是包括此處所公開的擴(kuò)散勢皇層的說明性HAMR磁記錄頭的一部分的截面圖。
[0009] 圖4是包括此處所公開的擴(kuò)散勢皇層和可選的軸柱耦合層的說明性HAMR磁記錄頭 的一部分的截面圖。
[0010] 圖5是包括此處所公開的擴(kuò)散勢皇層、可選的軸柱耦合層和可選的蝕刻停止層的 說明性HAMR磁記錄頭的一部分的截面圖。
[0011] 圖6是在此處的示例中形成并使用的結(jié)構(gòu)的示意圖。
[0012] 圖7A到7E示出了控制結(jié)構(gòu)（在界面處無層）的掃描電子顯微鏡（SEM)圖像，標(biāo)識了 結(jié)構(gòu)（圖7A)、在以20nm放大率進(jìn)行測試之前（圖7B)、在以20nm放大率在300°C進(jìn)行3小時(shí)退 火之后（圖7C)以及在以20nm放大率在400°C進(jìn)行3小時(shí)退火之后（圖7D)以及以100nm放大率 使用能量散射X-rap(EDX)光譜術(shù)的量化的區(qū)域(圖7E)。
[0013 ]圖8是包括鉭(Ta)擴(kuò)散勢皇層的說明性結(jié)構(gòu)的SEM圖像。
[0014]圖9是包括鋯(Zr)擴(kuò)散勢皇層的說明性結(jié)構(gòu)的SEM圖像。
[0015]圖10是包括釕(Ru)擴(kuò)散勢皇層的說明性結(jié)構(gòu)的SEM圖像。
[0016] 圖不一定是按比例的。圖形中所使用的相同的編號表示相同組件。然而，可以理 解，使用數(shù)字來表示給定圖形中的組件不打算利用相同編號標(biāo)記的另一圖形中的組件。
【具體實(shí)施方式】
[0017] 熱輔助磁性記錄(簡稱為HAMR)使用例如來自激光器的輻射將介質(zhì)加熱到高于其 居里溫度的溫度，實(shí)現(xiàn)磁性記錄。為了將輻射(例如，激光束)提供到介質(zhì)的小區(qū)域(例如，大 約20到50nm的量級），使用了 NFT。在磁性記錄操作過程中，NFT吸收來自激光器的能量，并將 它聚焦于非常小的區(qū)域;這會導(dǎo)致NFT的溫度上升。NFT的溫度可以被提升到高達(dá)大約400°C 或更高。
[0018] NFT和周圍的結(jié)構(gòu)在操作過程中到達(dá)的高溫會因界面處的相對高的擴(kuò)散系數(shù)而導(dǎo) 致寫入極的材料(例如，鐵(Fe)和鈷(Co)原子)通過許多界面中的任何一個(gè)界面朝著NFT擴(kuò) 散。寫入極材料(例如，F(xiàn)e和Co)沿著界面的擴(kuò)散將改變其組分，因此，將改變軸柱、在該極處 包圍NFT的覆層(例如，NFT到極空間即"NPS"）以及在波導(dǎo)的芯處包圍NFT的覆層(例如，芯到 NFT空間即"CNS"）的光學(xué)性質(zhì)。這些改變的組分將會降低HAMR頭的性能，并可能會導(dǎo)致NFT 很早出故障。
[0019] 所公開的設(shè)備包括被設(shè)計(jì)為并被配置成最小化或消除寫入極材料沿著界面的擴(kuò) 散的擴(kuò)散勢皇。具體而言，可以將擴(kuò)散勢皇層添加到極/NPS界面、極/NFT界面或兩者的至少 一部分中，以防止或最小化寫入極材料通過NPS/極和NPS/NFT界面的擴(kuò)散。由于其密度、保 形性或其組合，擴(kuò)散勢皇可以作為擴(kuò)散勢皇提供有利的功能。所公開的擴(kuò)散勢皇可以通過 不提供用于極材料的擴(kuò)散的新路徑而更有利。相對來說不密、不保形或其組合的擴(kuò)散勢皇 的沉積簡單地提供可以被寫入極原子用來擴(kuò)散到NFT的新路徑。
[0020] 圖1是包括用于將滑動塊12定位在磁性介質(zhì)16的磁道14上的致動系統(tǒng)的磁盤驅(qū)動 器10的透視圖。圖1和2中所描繪的系統(tǒng)可包括所公開的結(jié)構(gòu)和多層氣體勢皇層。所示出的 磁盤驅(qū)動器10的特定配置是為便于描述，并不打算以任何方式對本發(fā)明的范圍作出限制。 磁盤驅(qū)動器10包括配置為使主軸上的致動臂20圍繞軸線22旋轉(zhuǎn)的音圈電動機(jī)18。負(fù)載橫桿 24在頭安裝架26處連接到致動臂20。懸置件28連接到負(fù)載橫桿24的末端，而滑動塊12附接 到懸置件28。磁性介質(zhì)16圍繞軸線30旋轉(zhuǎn)，以與滑動塊12形成游隙，從而將其保持在磁性介 質(zhì)16的表面上方的一小距離處。磁性介質(zhì)16的每一個(gè)磁道14都利用用于存儲數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)存 儲單元的陣列進(jìn)行格式化。滑動塊12攜帶用于在磁性介質(zhì)16的磁道14上讀和/或?qū)憯?shù)據(jù)的 磁性設(shè)備或換能器（圖1中未示出）。磁換能器利用附加的電磁能來對介質(zhì)16的表面進(jìn)行加 熱，從而通過被稱為"熱輔助磁性記錄(HAMR)"的過程來促進(jìn)記錄。
[0021] HAMR換能器包括：用于生成寫入到磁性介質(zhì)（例如，磁性介質(zhì)16)的磁場的磁性寫 入器，以及加熱寫入場附近的磁性介質(zhì)的一部分的光學(xué)設(shè)備。圖2是磁性設(shè)備(例如，HAMR磁 性設(shè)備40)的一部分以及相關(guān)聯(lián)的磁存儲介質(zhì)42的一部分的剖面視圖。HAMR磁性設(shè)備40包 括通過基座48耦合的寫入極44和返回極46。包括導(dǎo)體52和54的線圈50圍繞該基座，并由絕 緣體56支撐。如圖所示，磁存儲介質(zhì)42是包括硬磁存儲層62和軟磁底層64的垂直磁性介質(zhì)， 但是，可以是其他形式的介質(zhì)，諸如圖案化的介質(zhì)。線圈中的電流在基座和極中感應(yīng)出磁 場。磁通量58在空氣軸承表面(ABS)60處退出記錄頭，并被用來改變存儲介質(zhì)42的硬磁層62 的封閉在區(qū)域58內(nèi)的那些部分的磁化。近場換能器66位于空氣軸承表面60附近處的寫入極 44附近。近場換能器66耦合到從諸如激光之類的能量源接收電磁波的波導(dǎo)68。位于近場換 能器66的末端的電場被用來對硬磁層62的一部分69進(jìn)行加熱，以降低矯頑磁性，從而來自 寫入極的磁場可以影響存儲介質(zhì)的磁化。在圖2中可以看出，近場換能器的一部分位于設(shè)備 的ABS 60處。
[0022] 此處所公開的設(shè)備也可以包括其他結(jié)構(gòu)。此處所公開的設(shè)備可以被包括到較大的 設(shè)備中。例如，滑塊可包括如此處所公開的設(shè)備。示例性滑塊可包括具有前導(dǎo)邊、尾邊，以及 空氣軸承表面的滑塊體。然后，可以將寫入極、讀取極、光學(xué)光學(xué)近場換能器和接觸墊（以及 可選的散熱器)定位在滑塊體中?？梢詫⑦@樣的示例性滑塊附接到可以被包括到例如磁盤 驅(qū)動器中的懸置件。還應(yīng)注意，所公開的設(shè)備可以被用于諸如圖1和2中所描繪的磁盤驅(qū)動 器之類的磁盤驅(qū)動器之外的系統(tǒng)中。
[0023] 圖3示出了HAMR磁記錄頭的一部分的放大圖。記錄頭包括可以例如由CoFe制成的 磁極110?？諝廨S承表面(ABS)113可以被外涂層(在圖3中未描繪)覆蓋或可以由外涂層進(jìn)行 定義。頭部也可以包括波導(dǎo)102,該波導(dǎo)102可包括夾在包層之間的芯層。例如，在芯層之下 可以有第二包層，它上面可以有第一包層。在波導(dǎo)102和NFT 106之間有介電材料，它也可以 被稱為芯到NFT空間或CNS 104XNS 104可以可任選地是波導(dǎo)的一部分，例如，第一包層，可 以由與介電材料(CNS 104)相同或類似的材料(或其組合)制成。在空氣軸承表面113和NFT 106附近，是介電材料或電介質(zhì)間隔115。電介質(zhì)間隔115也可以構(gòu)成NFT到極空間即NPS 112 的一部分。近場換能器(NFT)106可以被視為由兩個(gè)部分(軸柱107和盤109)構(gòu)成。設(shè)備也可 以包括散熱器111。散熱器111可以是與NFT的盤109相同材料或不同的材料。在某些實(shí)施例 中，散熱器111和盤109可以是相同材料，可以是連續(xù)的或基本上連續(xù)的，或其組合。
[0024]設(shè)備也包括擴(kuò)散勢皇層120。在ABS處，電介質(zhì)間隔115和擴(kuò)散勢皇層120形成NFT到 極空間即NPS 112。在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層120可以起作用，以減少寫入極的材料向 NFT 106(具體地，向NFT 106的軸柱107)的擴(kuò)散。在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層120可以起作 用，以減少寫入極的材料沿著NPS和NFT的界面的擴(kuò)散。反向延伸（遠(yuǎn)離ABS)至電介質(zhì)間隔 115和盤109之間的界面后面的一距離的擴(kuò)散勢皇可以縮小或防止極材料沿著電介質(zhì)間隔 115和盤109之間的界面的擴(kuò)散。材料從極向設(shè)備的各種其他部分的擴(kuò)散會導(dǎo)致NPS、軸柱， CNS或其任何組合的組分發(fā)生改變。這會導(dǎo)致NFT的故障或頭性能降低，或兩者。
[0025] 在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層120可以被置于至少在電介質(zhì)間隔115和極120之間。 在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層120可以置于至少在電介質(zhì)間隔115和極120之間，在極110和 盤109之間，電介質(zhì)間隔115和盤109之間的界面后面(在與ABS相反的方向）至少某個(gè)距離。 在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層120可以置于至少在電介質(zhì)間隔115和極120之間，在極110和 盤109之間，電介質(zhì)間隔115和盤109之間，以及在盤109的至少某個(gè)部分和極110之間的界面 后面(在與ABS相反的方向）至少某個(gè)距離。在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層120可以置于至少 在電介質(zhì)間隔115和極120之間，在極110和盤109之間，在電介質(zhì)間隔115和盤109之間，在盤 109的至少某個(gè)部分和極110之間，以及在散熱器111的至少某個(gè)部分和寫入極110之間的界 面后面(在與ABS相反的方向）至少某個(gè)距離。在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層120可以置于至 少在電介質(zhì)間隔115和極120之間，在極110和盤109之間，在電介質(zhì)間隔115和盤109之間，在 盤109的至少某個(gè)部分和極110之間，以及在散熱器111的具有基本上平行于ABS的表面的至 少大部分和寫入極110之間的界面后面(在與ABS相反的方向）至少某個(gè)距離。在某些實(shí)施例 中，擴(kuò)散勢皇層120可以置于至少在電介質(zhì)間隔115和極120之間，在極110和盤109之間，在 電介質(zhì)間隔115和盤109之間，在盤109的至少某個(gè)部分和極110之間，以及在散熱器111的具 有基本上平行于ABS的表面的基本上全部部分和寫入極110之間的界面后面(在與ABS相反 的方向）至少某個(gè)距離。在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層120可以置于至少在電介質(zhì)間隔115和 極120之間，在極110和盤109之間，在電介質(zhì)間隔115和盤109之間，在盤109的至少某個(gè)部分 和極110之間，以及在基本上所有散熱器111和寫入極110之間的界面后面(在與ABS相反的 方向）至少某個(gè)距離。在圖3中描繪了后一實(shí)施例。
[0026] 在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層可被稱為非平面的擴(kuò)散勢皇層。非平面的擴(kuò)散勢皇 是不簡單地兩個(gè)其他基本上平的層之間的基本上平的層的那一個(gè)。在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散 勢皇層可被稱為保形擴(kuò)散勢皇層。保形擴(kuò)散勢皇層是與它位于其之間的表面一致的那一 個(gè)。在某些實(shí)施例中，保形擴(kuò)散勢皇可包括至少在電介質(zhì)間隔115和寫入極110之間至少在 某種程度上是平面的部分，在盤109和寫入極110之間并且可以或可以不是基本上平面的可 選部分，在盤111和寫入極110之間并且可以或可以不是基本上平面的可選部分。非平面的， 保形(或兩者）擴(kuò)散勢皇層可包括本身基本上是平面的一個(gè)以上的部分。例如，非平面的并 且保形擴(kuò)散勢皇層可包括在電介質(zhì)間隔115和寫入極110之間基本上是內(nèi)部地平面的部分， 在盤109和寫入極110之間的是基本上內(nèi)部地平面的另一部分，以及在散熱器111的至少一 部分和寫入極110之間的是基本上內(nèi)部地平面的另一部分。雖然這些部分可以本身是內(nèi)部 地平面的，但是，它們不會形成平面整體。
[0027]在某些實(shí)施例中，非平面的擴(kuò)散勢皇層可包括不大于160°、不大于135°，或不大于 110°的至少第一角度。在某些實(shí)施例中，非平面的擴(kuò)散勢皇層可包括從70°到110°，從80°到 100°，或從85°到95°的至少第一角度。在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層中的此第一角度可以由 擴(kuò)散勢皇層的靠近盤109和散熱器111的部分形成。在圖3中，此角度被描繪為116。在圖3所 示出的特定圖示中，角度大約是90°。
[0028]可以通過其厚度，描述擴(kuò)散勢皇層。在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層可以具有足以產(chǎn) 生最小化或防止擴(kuò)散的勢皇層的厚度，因此，層必須跨勢皇層的跨度，至少恒定。在某些實(shí) 施例中，擴(kuò)散勢皇層可以具有不如此大以致于NPS變得太大難以提供設(shè)備的所希望的功能 的厚度。在某些說明性實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層可以具有不小于5納米(nm)、不小于8nm、不小 于10nm，或不小于12nm的厚度。在某些說明性實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層可以具有不大于大于 50nm、不大于30nm、不大于25nm，或不大于15nm的厚度。
[0029] 為了使所公開的擴(kuò)散勢皇層更有效地降低或防止極材料擴(kuò)散到NFT(例如），構(gòu)成 擴(kuò)散勢皇層的材料的本質(zhì)重要。提供各種屬性或其組合的材料的體積性質(zhì)、材料的身份，在 確定擴(kuò)散勢皇層如何有效地最小化或防止擴(kuò)散時(shí)都相關(guān)。
[0030] 在某些實(shí)施例中，對在最小化或防止擴(kuò)散中擴(kuò)散勢皇層的有效性如何起作用的材 料的一個(gè)體積或物理特性包括材料的密度。不充分密的擴(kuò)散勢皇層可以允許擴(kuò)散的路徑， 而相比之下，充分密的擴(kuò)散勢皇層不包括擴(kuò)散路徑。在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層可以至少 80%密、至少90%密、至少95%密，或大約100%密。
[0031] 由于所公開的擴(kuò)散勢皇層的一些實(shí)施例的非平面的本質(zhì)以及具有充分密的擴(kuò)散 勢皇層的愿望，形成擴(kuò)散勢皇層的方法可以重要。在某些實(shí)施例中，可以使用提供保形、相 對均勻覆蓋的沉積的方法。在某些實(shí)施例中，有用的沉積方法可包括，例如，汽相沉積方法， 諸如化學(xué)氣相沉積(CVD)、原子層沉積(ALD)、離子束沉積（IBD)(例如，帶有相對于法線的受 控制的角度），脈沖尖頭磁控管（2PCM)物理汽相沉積(PVD)、角形PVD (例如，4PVD/5PVD)、電 沉積方法以及濺射，以及其它。在某些實(shí)施例中，可以使用CVD或ALD。在某些實(shí)施例中，可以 使用CVD。
[0032]可以用作擴(kuò)散勢皇層材料的材料可包括在NFT的材料中溶解度低的那些，寫入極 的材料，或兩者;帶有低耐氧化性的那些;或其組合。在某些實(shí)施例中，選擇的特定材料可以 在寫入極、NFT或兩者中具有相對低的溶解度。在某些實(shí)施例中，選擇的特定材料可以在寫 入極、NFT或兩者中甚至在高溫(例如，大于或等于大約100°C)下具有相對低的溶解度。可另 選地，或另外，可以考慮可能的擴(kuò)散勢皇層材料的熱穩(wěn)定性。在某些實(shí)施例中，用于擴(kuò)散勢 皇層的一種材料或多種材料可以具有相對較高的熱穩(wěn)定性，以便層可以維持或基本上維持 其物理形狀和尺寸。在某些實(shí)施例中，用于擴(kuò)散勢皇層的一種或多種材料可以具有相對較 高的熔點(diǎn)。也可以考慮用于擴(kuò)散勢皇層的材料的導(dǎo)熱率。在極和NFT之間之間添加擴(kuò)散勢皇 層可能會影響從NFT到極的導(dǎo)熱性，這可能會顯著地影響HAMR頭部的可靠性?？梢酝ㄟ^讓擴(kuò) 散勢皇層只覆蓋NFT的一部分，仍使NFT，或更具體地，NFT的散熱器與極直接熱接觸以允許 熱量發(fā)散到極，來至少部分地對此進(jìn)行補(bǔ)償另外，或代替，擴(kuò)散勢皇層材料可以是具有相對 較高的導(dǎo)熱率以允許熱量發(fā)散到擴(kuò)散勢皇層材料的材料。
[0033] 可另選地，或另外，可以考慮用于擴(kuò)散勢皇層的可能的材料的耐氧化性。在HAMR寫 入過程中，反應(yīng)性氣體(例如，〇2、出〇、冊，或其它）可以滲透入外涂層，并與擴(kuò)散勢皇層起反 應(yīng)。這樣的反應(yīng)可能會改變擴(kuò)散勢皇層的機(jī)械、物理以及化學(xué)性質(zhì)，生成內(nèi)應(yīng)力，在層中產(chǎn) 生缺陷，或其組合。因此，相對來說能抵御與反應(yīng)性氣體(例如，〇2，H 20，HF，或其它）的反應(yīng)的 材料可以有用。
[0034] 也可以基于光學(xué)性質(zhì)，選擇擴(kuò)散勢皇層的材料。在某些實(shí)施例中，用于擴(kuò)散勢皇層 的一種或多種材料可以具有相對低的η和相對高的k，以減少由擴(kuò)散勢皇層所吸收的光量。 [0035]通過考慮上面指出的屬性，此處未討論的額外的屬性，或其組合，可以選擇擴(kuò)散勢 皇層的材料。
[0036]在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層可包括一種或多種金屬。可以用于擴(kuò)散勢皇層的說 明性金屬可包括鉬(Mo)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鉿(Hf)、釹(Nd)、鈥(Ho)、鉬(Mo)、鎢(W)、銥（Ir)、 銠(Rh)、釕(Ru)、錸(Re)、鈦(Ti)、鋯(Zr)、鎳(Ni)、鈾(U)、釔(Y)、釩(V)，或其組合。在某些實(shí) 施例中，此處所公開的擴(kuò)散勢皇層可包括此、1^了&、2^他、批，或其組合。在某些實(shí)施例中， 此處所公開的擴(kuò)散勢皇層可包括了 &、1^此、2^或其組合。
[0037] 1〇、他、附、制、!1〇、2^￥，以及&由于它們的相對高的熔點(diǎn)、相對高的耐氧化性、對 金的相對低的溶解度以及相對好的導(dǎo)熱率，可以有用。類似地，M〇、W、Nb、Nd、Ni、Ho、Zr&&Y 由于它們在金(Au)和鐵(Fe)中具有相對低的溶解度，可以有用。類似地，Ir在Au中也具有低 溶解度。在某些實(shí)施例中，了 &、1、11、1^、或1?11也可以用于擴(kuò)散勢皇層中(^&、1、11、1^，以及1?11 中的任何一個(gè)由于它們的相對高的熔點(diǎn)、相對高的耐氧化性、在金中的相對低的溶解度以 及相對好的導(dǎo)熱率，可以有用。
[0038]可任選地，可以在擴(kuò)散勢皇層和電介質(zhì)間隔115、盤109、散熱器111，或其任何組合 之間添加一層，以提高熱梯度、提高面密度，或其組合。此可選層可被稱為軸柱耦合層。圖4 示出了包括擴(kuò)散勢皇層120和軸柱耦合層122的磁記錄頭的一部分。在某些實(shí)施例中，軸柱 耦合層122可以起作用，以提高，例如，擴(kuò)散勢皇層120和電介質(zhì)間隔115、盤109、散熱器111， 或其任何組合之間的熱梯度?？蛇x軸柱耦合層可包括各種材料，包括，例如，軸柱、盤，或散 熱器的材料。在某些實(shí)施例中，可選軸柱耦合層可包括等離激元元素或包含等離激元元素 的合金。在某些實(shí)施例中，可選軸柱耦合層可包括，例如，金(Au)、或Au的合金?？蛇x軸柱耦 合層可以具有，例如，不小于5nm、不小于8nm，或不小于10nm的厚度。在某些實(shí)施例中，可選 軸柱親合層可以具有不大于25nm、不大于20nm，或不大于15nm的厚度。應(yīng)該指出的是，不大 于50nm的最大希望的NPS可以對可選軸柱耦合層的厚度的上限有貢獻(xiàn)。
[0039]在某些實(shí)施例中，有關(guān)軸柱耦合層的細(xì)節(jié)可以在在2015年10月19日提交的標(biāo)題為 "STRUCTURE POSITIONED BETWEEN MAGNETIC POLE AND NEAR-FIELD TRANSDUCER" 的具有 代理人案號STB.162.U1的，發(fā)明人為Tae-Woo Lee和David Grundman的共同轉(zhuǎn)讓的美國專 利申請N0.14/886，524中找到;這些專利申請以引用的方式并入本文中。
[0040] 可任選地，也可以包括額外的或替代的層，蝕刻停止層。蝕刻停止層可以起作用， 以啟用制造所公開的設(shè)備或使得制造所公開的設(shè)備更加容易、更有效率，或更可靠地可控 制的過程。例如，蝕刻停止層可以起作用，以允許對寫入極進(jìn)行蝕刻，具體地，蝕刻停止層提 供控制對寫入極的蝕刻的方法。圖5示出了包括擴(kuò)散勢皇層120、蝕刻停止層124和軸柱耦合 層122的磁記錄頭的一部分。在某些實(shí)施例中，蝕刻停止層可包括具有與寫入極材料顯著不 同的（在蝕刻的相關(guān)類型)蝕刻速率的任何材料。在某些實(shí)施例中，可選蝕刻停止層可包括 鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉻(Cr)，或包含諸如，例如，TaN和TiN之類的這些元素中的任何一種，或其 組合的材料?？蛇x蝕刻停止層可以具有，例如，不小于5nm、不小于8nm，或不小于1 Onm的厚 度。在某些實(shí)施例中，可選蝕刻停止層可以具有不大于25nm、不大于20nm，或不大于15nm的 厚度。應(yīng)該指出的是，不大于50nm的最大希望的NPS可以對可選蝕刻停止層的厚度的上限有 貢獻(xiàn)。在某些實(shí)施例中，擴(kuò)散勢皇層本身也可以充當(dāng)蝕刻停止層，在這樣的情況下，額外的 蝕刻停止層可能不需要。在某些實(shí)施例中，蝕刻停止層本身也可以充當(dāng)軸柱耦合層，在這樣 的情況下，額外的軸柱耦合層可能不需要。
[0041] 應(yīng)該指出的是，各實(shí)施例可只包括蝕刻停止層和軸柱耦合層中的一層(而不是如 在圖5中描繪的，兩層），蝕刻停止層或軸柱耦合層中的任一層，或蝕刻停止層和軸柱耦合層 中的兩層。
[0042] 在某些實(shí)施例中，NFT、或更具體地，軸柱、盤、散熱器或其任何組合可以由等離激 元材料制成。說明性NFT材料可包括等離激元材料，諸如金(Au)、銀(Ag)、錯(A1)、銅(Cu)、韋了 (Ru)、銠(Rh)、銥（Ir)，或其合金;氮化鈦(TiN)、二氮化鋯(ZrN)，或其組合;導(dǎo)熱氧化物;氧 化銦錫（ΙΤ0);以及其組合。在某些實(shí)施例中，說明性NFT材料也可以包括在美國專利出版物 No. 2013/0286799;以及美國專利Nos.8,830,800，8,427,925,以及8,934,198中所公開的那 些;這些專利申請以引用的方式并入本文中。
[0043] 波導(dǎo)104的CNS 104、電介質(zhì)間隔115,以及包層，或其任何組合可以由相同或不同 的材料制成。包層或結(jié)構(gòu)中的任何一個(gè)可以一般由具有低(相對于NFT的材料)折射率的介 電材料制成。說明性材料可包括了& 205、厶1203、3102、]\%0、]\^? 2、31必4、31(^，以及了331(^。在 2011年2月23日提交的標(biāo)題為"Optical Waveguide Clad Material"的美國專利出版物 No. 2011/0205864中所公開的材料也可以用于包層或結(jié)構(gòu)中的任何一個(gè)，在不會引起沖突 的范圍內(nèi)將該專利以引用的方式并入本文中。在各實(shí)施例中，包層或結(jié)構(gòu)可以由，例如， Ah〇3或Si02制成。
[0044] 示例
[0045] 圖6示出了為了檢查擴(kuò)散勢皇層的效果而形成的結(jié)構(gòu)。電介質(zhì)間隔由A10制成(使 用ALD或PVD沉積），軸柱和盤由金制成(使用2PCM PVD沉積），極由FeCo制成(使用電鍍/電極 淀積來沉積），電介質(zhì)是A10。應(yīng)該指出的是，在表面的上方添加電介質(zhì)僅僅是為防止FeCo的 氧化。結(jié)構(gòu)在界面處沒有層，帶有l(wèi)〇nm的鋯(Zr)層(使用5PVD或2PCM沉積）、10nm的鉭(Ta)層 (使用PVD沉積），以及1 Onm的釕(Ru)層(使用CVD沉積）。在在300°C3小時(shí)退火之后，以及在在 400°C3小時(shí)退火之后，首先對結(jié)構(gòu)進(jìn)行聚焦的離子束(FIB)分析。
[0046]圖7A到7E示出了控制結(jié)構(gòu)（在界面處無層）的掃描電子顯微鏡（SEM)圖像，標(biāo)識了 結(jié)構(gòu)（圖7A)、在以20nm放大率進(jìn)行測試之前（圖7B)、在以20nm放大率在300°C進(jìn)行3小時(shí)退 火之后（圖7C)，以及在以20nm放大率在400 °C進(jìn)行3小時(shí)退火之后（圖7D)，以及以100nm放大 率使用能量散射X-rap(EDX)光譜學(xué)的量化的區(qū)域(圖7E)。
[0047] 圖8示出了在界面處包括10nm Ta的結(jié)構(gòu)的SEM圖像。圖9示出了在界面處包括10nm Zr的結(jié)構(gòu)的SEM圖像。圖10示出了在界面處包括1 Onm Ru的結(jié)構(gòu)的SEM圖像。下面的表1示出 了結(jié)構(gòu)的量化框(如在圖7E、8、9,以及10)內(nèi)氧、錯、鐵、鈷、鎳和金的重量百分?jǐn)?shù)。
[0048]表 1
[0057] 除非另作說明，此處所使用的所有科學(xué)和技術(shù)術(shù)語具有在當(dāng)前技術(shù)中通常所使用 的含義。此處所提供的定義是促進(jìn)對此處頻繁地使用的某些術(shù)語的理解，并不打算限制本 發(fā)明的范圍。
[0058] 如本說明書以及所附權(quán)利要求書中所使用的，"上面"以及"底部"（或其他術(shù)語，諸 如"上"以及"下"）嚴(yán)格地用于相對描述，并不暗示所描述的元件所在的制品的任何總的朝 向。
[0059] 如在說明書和所附權(quán)利要求書中所使用的，單數(shù)形式"一(a、an)"以及"該"也包含 各實(shí)施例具有多個(gè)涉及的對象，除非內(nèi)容明確地特別指出。
[0060] 如本說明書和所附權(quán)利要求書中所使用的，術(shù)語"或"在其意義中一般地使用，包 括"和/或"，除非內(nèi)容明確地特別指出。術(shù)語"和/或"表示所列出的元件中的一個(gè)或全部或 所列出的元件中的任何兩個(gè)或更多的組合。
[0061] 如此處所使用的，"具有"、"包括"等等在它們的非限制性的意義上使用，一般性地 表示"包括，但不僅限于"?？梢岳斫?基本上由...構(gòu)成"、"由...構(gòu)成"等等包含在"包括"等 等內(nèi)。例如，"包括"銀的導(dǎo)電跡線可以是"由銀構(gòu)成"或"基本上由銀構(gòu)成"的導(dǎo)電跡線。
[0062] 如此處所使用的，"基本上由...構(gòu)成"，當(dāng)它涉及組分、設(shè)備、系統(tǒng)，方法等等，是指 結(jié)構(gòu)、設(shè)備、系統(tǒng)、方法等等的組件僅限于枚舉的組件以及不會實(shí)質(zhì)上影響成份、設(shè)備、系 統(tǒng)、方法的基本的并且新穎的特征的任何其他組件。
[0063] 詞語"首選的"以及"優(yōu)選地"是指在某些情況下可以提供某些優(yōu)點(diǎn)的實(shí)施例。然 而，在相同或其他情況下，其他實(shí)施例也可以是首選的。進(jìn)一步地，一個(gè)或多個(gè)優(yōu)選實(shí)施例 的列舉并不意味著其他實(shí)施例沒有用，不打算從本發(fā)明（包括權(quán)利要求書）的范圍中排除其 他實(shí)施例。
[0064] 通過端點(diǎn)對數(shù)值范圍的列舉包括該范圍內(nèi)包含的所有數(shù)字（例如，1到5包括1， 1.5,2,2.75,3,3.80,4,5,等等或 10 或較小包括 10,9.4,7.6,5,4.3,2.9，1.62,0.3等等）。在 值范圍"高達(dá)"特定值的情況下，該值被包括在該范圍內(nèi)。
[0065] 在上面的描述中以及隨后的權(quán)利要求書中"第一"、"第二"等等的使用不一定打算 表明存在枚舉的數(shù)量的對象。例如，"第二"襯底只打算與另一注入設(shè)備(諸如"第一"襯底） 區(qū)別開來。在上面的描述中以及隨后的權(quán)利要求書中"第一"、"第二"等等的使用也不一定 打算表明一個(gè)比另一個(gè)早。
[0066] 如此處所使用的，"大約"或"大致"一般是指在給定值或范圍的20%、10%，或5% 內(nèi)。在某些實(shí)施例中，"大約"也可以暗示通過測量值限定的范圍。除在各示例中以外，或在 以別的方式表明的情況下，所有數(shù)字都將被理解為在一切情況下被術(shù)語"大約"修改。
[0067] 如此，公開了包括擴(kuò)散勢皇層的設(shè)備的各實(shí)施例。上文所描述的實(shí)現(xiàn)及其他實(shí)現(xiàn) 在下面權(quán)利要求書的范圍內(nèi)。本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，可以利用除所公開的那些實(shí)施例以 外的實(shí)施例來實(shí)施本發(fā)明。所公開的各實(shí)施例只是為了說明，而不作為限制。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種具有空氣軸承表面(ABS)的設(shè)備，所述設(shè)備包括： 寫入極； 近場換能器(NFT)，所述近場換能器包括軸柱和盤，其中，所述軸柱位于所述設(shè)備的所 述ABS處； 散熱器，所述散熱器位于所述NFT的所述盤的附近； 電介質(zhì)間隔，所述電介質(zhì)間隔在所述設(shè)備的所述ABS處位于所述NFT的所述軸柱附近； 以及 保形擴(kuò)散勢皇層，所述保形擴(kuò)散勢皇層位于所述寫入極和所述電介質(zhì)間隔、所述盤以 及所述散熱器之間，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層形成不大于135°的至少一個(gè)角度。2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層包括鉬（Mo)、鉭（Ta)、鈮 (他）、鉿(批）、釹(制）、鈥(!1〇)、鉬(1〇)、鎢(1)、銥（1〇、銠(1^)、釕(1?11)、錸(1^)、鈦(11)、鋯 (Zr)、鎳(Ni)、鈾(U)、釔(Y)、釩(V)或其組合。3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層包括釕（Ru)、銥（Ir)、鉭 (Ta)、錯(Zr)、銀(Nb)、鉿(Hf)或其組合。4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層包括釕（Ru)、銥（Ir)、鉭 (Ta)、錯(Zr)、或其組合。5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層緊挨著所述寫入極。6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層具有從大約5納米(nm)到大 約30nm的厚度。7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括軸柱耦合層，所述軸柱耦合層位于所述保形 擴(kuò)散勢皇層和所述電介質(zhì)間隔、NFT和散熱器之間。8. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述軸柱耦合層包括金(Au)或其合金。9. 根據(jù)權(quán)利要求7所述的設(shè)備，其中，所述軸柱耦合層具有從大約8nm到大約25nm的厚 度。10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括蝕刻停止層，所述蝕刻停止層在所述寫入 極的相反的一側(cè)位于所述保形擴(kuò)散勢皇層附近。11. 根據(jù)權(quán)利要求10所述的設(shè)備，其中，所述蝕刻停止層包括鉭(Ta)、鈦(Ti)、鉻(Cr)、 氮化鉭(TaN)、氮化鈦(TiN)或其組合。12. -種具有空氣軸承表面(ABS)的設(shè)備，所述設(shè)備包括： 寫入極； 近場換能器(NFT)，所述近場換能器包括軸柱和盤，其中，所述軸柱位于所述設(shè)備的所 述ABS處； 散熱器，所述散熱器位于所述NFT的所述盤的附近； 電介質(zhì)間隔，所述電介質(zhì)間隔在所述設(shè)備的所述ABS處位于所述NFT的所述軸柱附近； 以及 保形擴(kuò)散勢皇層，所述保形擴(kuò)散勢皇層位于所述寫入極和所述電介質(zhì)間隔、所述盤以 及所述散熱器之間，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層形成不大于110°的至少一個(gè)角度，并且包括 鉬(Mo)、鉭(Ta)、鈮(Nb)、鉿(Hf)、釹(Nd)、鈥(Ho)、鉬(Mo)、鎢(W)、銥（Ir)、銠(Rh)、釕(Ru)、 錸(Re)、鈦(Ti)、錯(Zr)、鎳(Ni)、鈾(U)、似Y)、fL(V)或其組合。13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層包括鋯(Zr)、釕(Ru)或其 組合。14. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述NFT包括金(Au)或其合金。15. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層具有從大約5nm到大約 30nm的厚度。16. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括軸柱耦合層，所述軸柱耦合層位于所述保 形擴(kuò)散勢皇層和所述電介質(zhì)間隔、NFT和散熱器之間。17. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的設(shè)備，進(jìn)一步包括蝕刻停止層，所述蝕刻停止層在所述寫入 極的相反的一側(cè)位于所述保形擴(kuò)散勢皇層附近。18. -種具有空氣軸承表面(ABS)的設(shè)備，所述設(shè)備包括： 寫入極； 近場換能器(NFT)，所述近場換能器包括軸柱和盤，其中，所述軸柱位于所述設(shè)備的所 述ABS處； 散熱器，所述位于所述NFT的所述盤的附近； 電介質(zhì)間隔，所述電介質(zhì)間隔在所述設(shè)備的所述ABS處位于所述NFT的所述軸柱附近； 以及 保形擴(kuò)散勢皇層，所述保形擴(kuò)散勢皇層位于所述寫入極和所述電介質(zhì)間隔、所述盤以 及所述散熱器之間，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層包括錸(Re)、釩(V)或其組合。19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層形成不大于160°的至少一 個(gè)角度。20. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的設(shè)備，其中，所述保形擴(kuò)散勢皇層具有從大約8nm到大約 15nm的厚度。
【文檔編號】G11B5/40GK106024019SQ201610157325
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年3月18日
【發(fā)明人】S·薩胡, M·G·布拉伯, H·布里克納, T·趙, 程宇航, J·C·杜達(dá), T-W·李
【申請人】希捷科技有限公司