專利名稱：垂直磁記錄介質(zhì)及其制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
符合本發(fā)明的設備和方法涉及垂直磁記錄介質(zhì)，更具體而言，涉及所包 括的記錄層具有小的磁晶粒并且熱穩(wěn)定的垂直磁記錄介質(zhì)以及所述垂直磁 記錄介質(zhì)的制造方法。
背景技術(shù)：
隨著各種應用中處理的數(shù)據(jù)量的迅速提高，人們對用于記錄和再現(xiàn)數(shù)據(jù)
的更高密度的數(shù)據(jù)存儲器件的要求也提高了。具體而言，由于采用磁記錄介 質(zhì)的磁記錄器件具有高存儲容量和高速存取，因而作為各種數(shù)字裝置以及計 算機系統(tǒng)的數(shù)據(jù)存儲器件，它們吸引了廣泛的注意。
可以將磁記錄器件的數(shù)據(jù)記錄粗略劃分為縱向磁記錄和垂直磁記錄。在
縱向磁記錄中，采用磁層的磁化的平行取向(parallel alignment)在磁層的表面 上記錄數(shù)據(jù)。在垂直磁記錄中，利用磁層的垂直取向在磁層的表面上記錄數(shù) 據(jù)。從數(shù)據(jù)記錄密度的角度而言，垂直磁記錄比縱向磁記錄更具優(yōu)勢。
垂直》茲記錄介質(zhì)具有雙層結(jié)構(gòu)，其包括形成記錄;茲場的磁路徑(magnetic path)的軟磁襯層(underlayer)以及通過軟磁襯層沿垂直于磁記錄介質(zhì)的表面 的方向磁化的記錄層。
為了實現(xiàn)高密度記錄，垂直磁記錄介質(zhì)必須具有記錄層的高矯頑力和垂 直磁各向異性能，以確保所記錄的數(shù)據(jù)的穩(wěn)定性，此外還必須具有小晶粒尺 寸以及由于晶粒(grain)之間的低交換耦合常數(shù)得到的小磁疇尺寸。交換耦合 常數(shù)是指記錄層的晶粒之間的磁相互作用的強度。隨著交換耦合常數(shù)的降 低，晶粒之間的解耦將變得更加容易。為了制造這樣的高密度垂直磁記錄介 質(zhì)，需要記錄層的垂直晶體取向和磁各向異性能Ku最大化的技術(shù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的示范性實施例克服了上述缺點以及上文未描述的其他缺點。此 外，不要求本發(fā)明克服上述缺點，而且本發(fā)明的示范性實施例可能未克服任何上述問題。
本發(fā)明提供了一種垂直磁記錄介質(zhì)，其能夠提高記錄層的磁各向異性能 Ku，清晰地分隔緊密形成于所述記錄層中的晶粒，并改善晶體取向，本發(fā)明 還提供了 一種垂直磁記錄介質(zhì)的制造方法。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種垂直磁記錄介質(zhì)，其包括襯底； 形成于所述襯底上的軟磁層；形成于所述軟磁層上的襯層；以及包括多個鐵 磁層并且形成于所述襯層上的記錄層，其中，所述多個鐵磁層中的每者具有 隨著與所述襯層的距離的增大而降低的磁各向異性能。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種垂直磁記錄介質(zhì)的制造方法，所述 方法包括在襯底上形成軟^磁層；在所述軟磁層上形成緩沖層；在所述緩沖 層上形成由Ru和氧形成的襯層；在所述襯層上形成多個鐵磁層；以及在所 述多個鐵磁層上淀積由CoCrPtB形成的帽蓋層，其中，所述多個鐵磁層中的 每者具有隨著與所述襯層的距離的增大而降低的磁各向異性能。


通過參考附圖描述本發(fā)明的示范性實施例，本發(fā)明的上述和其他特征將
變得顯而易見，其中
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的垂直磁記錄介質(zhì)的截面圖2是圖1的垂直磁記錄介質(zhì)的襯層的透射電子顯微鏡(TEM)圖像；
圖3A到3C是示出了按照不同順序疊置記錄層的鐵磁層時的磁特性的
曲線圖4是圖1的垂直磁記錄介質(zhì)的記錄層的TEM圖像； 圖5是示出了在采用帽蓋層時以及不采用帽蓋層時記錄層的磁滯回線的 曲線圖；以及
圖6A到6E是示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的垂直磁記錄介質(zhì)的 制造方法的截面圖。
具^本實施方式
現(xiàn)在將參考示出了本發(fā)明的示范性實施例的附圖更為充分地說明本發(fā) 明。但是，可以通過很多種不同的形式體現(xiàn)本發(fā)明，不應將本發(fā)明推斷為限 于文中闡述的示范性實施例；相反，提供這些示范性實施例的目的只是為了
使本公開完整、徹底，并向本領(lǐng)域技術(shù)人員充分傳達本發(fā)明的概念。在附圖 中，采用相同的附圖標記表示相同的元件，并且為了清晰和方便起見夸大了 元件的厚度。
圖1是根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的垂直磁記錄介質(zhì)的截面圖。
參考圖1,其中，通過依次疊置襯底10、軟磁襯層12、緩沖層14、襯 層16、記錄層22、保護層30和潤滑層32形成垂直^t記錄介質(zhì)。
襯底IO可以由玻璃或AlMg合金形成，并且可以具有盤形。
在磁記錄模式中軟磁襯層12形成了由磁頭生成的垂直磁場的磁路徑， 從而能夠向記錄層22寫入信息。軟磁襯層12可以由CoZrNb合金、CoFeZrNb 合金、CoFeB合金或NiFe合金形成。
緩沖層14抑制軟;茲襯層12和記錄層22之間的^f茲相互作用，其可以由 Ti或Ta形成。
襯層16改善了記錄層22的晶體取向和磁特性，并且其具有包括由Ru 形成的第一襯層18以及由Ru和氧形成的第二襯層20的雙層結(jié)構(gòu)。第二襯 層20的晶粒由Ru形成，并且氧化物成分介于所述晶粒之間。為此，通過在 氧濃度為0.1-5% ( =02/(Ar+02))的氣氛下的反應濺射形成含有Ru和氧化 物的第二襯層20。第一襯層18改善了記錄層22的晶體取向(crystal orientation),第二襯層20控制記錄層22的晶粒尺寸，使之小且均勻。圖2 是通過在氧濃度為1%的氣氛下通過濺射而形成的第二襯層20的透射電子顯 微鏡(TEM)圖像。參考圖2,緊密形成第二襯層20的晶粒，并且使氧包 含到晶粒的邊界區(qū)域內(nèi)，從而將所述晶粒清晰地隔離開。Ru形成的晶粒具 有約5.4nm的平均尺寸。
盡管在圖1中，第一襯層18由Ru形成，但是本示范性實施例不受其限 制，第一襯層18可以由Ru和氧形成。而且，盡管在圖1中襯層16具有雙 層結(jié)構(gòu)，但是本示范性實施例不限于此。但是，為了確保記錄層22的小且 均勻的晶粒尺寸，可以至少在襯層16的上部淀積含有氧的Ru。
記錄層22具有多層結(jié)構(gòu)，其中，在襯層16上依次疊置第一鐵磁層24、 第二鐵磁層26和帽蓋層28。
第一鐵磁層24的磁各向異性能大于第二鐵磁層26的磁各向異性能。第 一鐵磁層24可以由諸如CoPt-Si02或CoPt-Ti02的具有高磁各向異性能的 CoPt氧化物形成。第一4失;茲層24可以具有5x1QG到5xl07erg/cc的石茲各向異
性能。第一鐵》茲層24具有10 - 50 at。/。的Pt濃度。第二鐵磁層26可以由諸 如CoCrPt-Si02的具有低磁各向異性能的CoCrPt氧化物形成。第二鐵磁層 26具有l(wèi)xl()6到5xl06erg/cc的磁各向異性能以及1 — 30 at。/。的Pt濃度。通過 氧化物材料使第 一和第二鐵磁層24和26的每者當中含有的晶粒相互隔離。 所述晶粒由Co合金材料形成，并且在所述晶粒之間置有氧化物材料。
已知，就CoCrPt磁層而言，磁各向異性能隨著Pt濃度的提高而增大。 在從CoCrPt/磁層去除了 Cr，并且Pt濃度提高到10-50 at%，優(yōu)選提高到 20 - 30 at。/。時，磁層的垂直磁各向異性能可提高到5xl07erg/cc。但是， 一旦 去除了 Cr，晶粒的解耦將變得更加困難。相應地，根據(jù)本示范性實施例，用 于改善晶體取向的第二襯層20由Ru和氧形成，設置在第二襯層20上的第 一鐵磁層24由CoPt氧化物形成，設置在第一合金氧化物層24上的第二鐵 磁層26由CoCrPt氧化物形成，從而容易地分離所述晶粒。
盡管圖1示出了第一和第二鐵磁層24和26，但是本示范性實施例不限 于此，可以形成三個或更多鐵磁層。在形成了三個或更多鐵磁層時，每一鐵 磁層可以具有隨著從村層20朝向帽蓋層28的距離的增大而降低的磁各向異 性能。
帽蓋層28設置在第一和第二鐵磁層24和26上，以改善記錄特性。帽 蓋層28可以由諸如CoCrPtB的沒有氧的Co合金形成。相應地，帽蓋層28 可以是晶粒不被氧化物隔離的連續(xù)薄膜。帽蓋層28可以使記錄層22熱穩(wěn)定， 并且可以通過降低記錄層22的,茲飽和場Hs而改善記錄特性。
用于從外部保護記錄層22的保護層30可以由類金剛石碳(DLC)形成。 可以在保護層30上形成由四醇(tetraol)形成的潤滑層32,以減少與^t頭的碰 撞和磁頭的滑移導致的磁頭和保護層30的磨損。
圖3A到3C是示出了按照不同順序疊置記錄層的鐵磁層時的磁特性的 曲線圖。實線表示當前例子，其中，通過依次疊置CoPt-Ti02層、CoCrPt-Si〇2 層和CoCrPtB層形成記錄層，虛線表示對比例子，其中，通過依次疊置 CoCrPt-Si02層、CoPt-Ti02層和CoCrPtB層形成記錄層。圖3A示出了就當 前例子和對比例子而言的記錄層的磁滯回線。圖3B示出了就當前例子和對 比例子而言的X射線衍射分析結(jié)果。圖3C示出了就當前例子和對比例子而 言的隨著時間推移的記錄層的磁道平均幅度(TAA)。參考圖3A,當前例子 的記錄層的矯頑力比對比例子的記錄層的矯頑力大得多。參考圖3B,當前
例子的記錄層的磁各向異性能Ku大于對比例子的記錄層的磁各向異性能
Ku。由于在CoPt-Ti02層上疊置了平行于襯底的晶面內(nèi)的原子之間的距離比 CoPt-Ti02層的小的CoCrPt-Si02層，因而改善了當前例子的記錄層的晶體取 向，并由此提高了記錄層的磁各向異性能Ku。就此而言，即使在記錄層包 括兩個或更多鐵磁層時，也能夠通過改善晶體取向而提高記錄層的磁各向異 性能。例如，在記錄層包括多個鐵磁層，并且在所述多個鐵磁層的上層之上 疊置在平行于襯底的晶面內(nèi)原子之間的距離比所述上層的小的所述多個鐵 磁層的下層時，能夠改善晶體取向，并能夠由此提高記錄層的總磁各向異性 能。此外，^^各向異性能隨著Pt濃度的提高而增大。相應地，在在下部鐵 磁層的Pt濃度大于上部鐵磁層的Pt濃度時，下部鐵磁層的磁各向異性能可 以大于上部鐵磁層的磁各向異性能。FePt合金、FePt合金氧化物、CoPt合 金或CoPt合金氧化物在平行于襯底的晶面內(nèi)的原子之間具有較大距離，這 一點與用作當前例子的記錄層的六角密堆積 (hep) CoPt-Ti02層類似，因 而可以采用FePt合金、FePt合金氧化物、CoPt合金或CoPt合金氧化物以及 CoPt-Ti02作為CoCrPt氧化物層之下的下層。參考圖3C,當前例子的記錄 層的熱穩(wěn)定性比對比例子的記錄層的熱穩(wěn)定性高得多。
圖4是圖1的垂直磁記錄介質(zhì)的記錄層22的TEM圖像。 參考圖4,通過在包括由Ru形成的第一襯層18以及由Ru和氧形成的 第二襯層20的襯層16上依次疊置CoPt-Ti02層、CoCrPt-Si02層和CoCrPtB 層形成記錄層22。所述記錄層具有5.7nm的平均晶粒尺寸，所述晶粒受到清 晰地相互隔離。這似乎是因為，襯層16的受到良好隔離的晶粒影響記錄層 22,從而改善了記錄層22的粒狀結(jié)構(gòu)(granular stmcture)。
圖5是示出了在采用帽蓋層時以及不采用帽蓋層時記錄層的磁滯回線的 曲線圖。
參考圖5，當在第一和第二鐵磁層上形成帽蓋層時，磁化飽和磁場急劇 降低。因此，盡管存在高垂直磁各向異性能，也能夠容易地實現(xiàn)磁化。
如果將圖1的垂直^f茲記錄介質(zhì)的記錄層22淀積為，與形成于第一鐵磁 層24上的第二鐵,茲層26相比，向第 一鐵磁層24施加更高的功率以及施加 更低的氣壓，那么能夠降低記錄層22的粗糙度，由此改善磁頭的浮動條件。
圖6A到6E是示出了根據(jù)本發(fā)明的示范性實施例的垂直磁記錄介質(zhì)的 制造方法的截面圖。
參考圖6A和6B,在襯底50上形成由CoZrNb形成的軟磁襯層52和由 Ta形成的緩沖層54,之后，在緩沖層54上形成包括由Ru形成的第一襯層 56以及由Ru和氧形成的第二襯層58的襯層。通過在小于10mTorr的壓強 下，采用Ru靶材進行室溫';賤射而形成第一襯層56。第一襯層56具有大約 10nm的厚度、高晶體質(zhì)量和平坦表面。通過反應濺射在第一襯層56上形成 第二襯層58，在所述反應濺射中，在40mTorr的壓強下引入氬氣和氧氣。反 應賊射中采用的總氣體具有1%的氧濃度。第二襯層58具有包括由Ru形成 的晶粒60和使晶粒60磁隔離的邊界區(qū)域62的粒狀結(jié)構(gòu)。第二襯層58具有 大約8nm的厚度。第二襯層58的表面粗糙度高于第一襯層56的表面粗糙度， 并且第二襯層58的晶粒通過有氧形成的邊界區(qū)域62隔離。
參考圖6C和6D,通過濺射在第二襯層58上形成記錄層78，其包括由 CoPt-Ti02形成的第 一鐵磁層64 、由CoCrPt-Si02形成的第二鐵磁層70和由 CoCrPtB形成的帽蓋層76。在富含Pt的氣氛內(nèi)，在40mTorr或更高的壓強 下，采用CoPt-Ti02靶材形成由CoPt-Ti02形成的第一鐵磁層64至厚度大約 為10nm。由CoPt-Ti02形成的第一鐵磁層64內(nèi)含有的晶粒66由CoPt形成， 圍繞晶粒66的邊界區(qū)域68由Ti02形成。通過利用CoCrPt-Si02靶材的反應 濺射形成由CoCrPt-Si02形成的第二鐵磁層70,在所述反應濺射中，在室溫 下引入氬氣和氧氣。反應濺射中采用的總氣體具有0.1-10%的氧濃度。通 過提高濺射功率并降低壓強在20 mTorr壓強下將CoCrPt-Si02形成的第二鐵 磁層70形成至具有大約10nm的厚度，從而降低由CoPt-Ti02形成的第一鐵 磁層64的表面粗糙度。由CoCrPt-Si02形成的第二鐵磁層70內(nèi)含有的晶粒 72由CoCrPt形成，包圍晶粒72的邊界區(qū)域74由Si02形成。在10mTorr的 壓強下將CoCrPtB形成的帽蓋層76形成為大約5nm厚的連續(xù)薄膜。
參考圖6E，在記錄層78上形成由DLC形成的保護層80和由tetraol形 成的潤滑層82,由此完成垂直磁記錄介質(zhì)90。
盡管在上述示范性實施例中，不包括帽蓋層76的記錄層具有包括第一 和第二鐵磁層的雙層結(jié)構(gòu)，但是本發(fā)明不限于此。所述記錄層可以具有包括 三個或更多鐵磁層的結(jié)構(gòu)。在形成了三個或更多鐵磁層時，每一鐵磁層可以 具有隨著從襯層150朝向帽蓋層76的距離的增大而降低的磁各向異性能 Ku。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，能夠獲得具有高密度、高熱穩(wěn)定性和高磁各向
異性能的垂直磁記錄介質(zhì)。
盡管已經(jīng)參考其示范性實施例對本發(fā)明進行了具體的圖示和文字描述， 但是本領(lǐng)域技術(shù)人員將理解，在不背離由權(quán)利要求界定的本發(fā)明的精神和范 圍的情況下可以對其做出各種形式和細節(jié)上的改變。
權(quán)利要求
1. 一種垂直磁記錄介質(zhì)，包括襯底；形成于所述襯底上的軟磁層；形成于所述軟磁層上的襯層；以及包括多個鐵磁層并且形成于所述襯層上的記錄層，其中，所述多個鐵磁層中的每一層具有隨著與所述襯層的距離的增大而進一步降低的磁各向異性能。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述多個鐵^f茲層中 的每一 層具有隨著與所述襯層的距離的增大而降低的Pt濃度。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述多個鐵磁層包 括從中間層依次形成的第 一和第二鐵磁層，其中，所述第 一鐵》茲層由選自由FePt合金、FePt合金氧化物、CoPt合 金和CoPt合金氧化物構(gòu)成的集合的任何一種材料形成，所述第二鐵磁層由 CoCrPt合金氧化物形成。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述第一鐵磁層由 CoPt氧化物形成，所述第二鐵》茲層由CoCrPt氧化物形成。
5. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述第一鐵磁層具 有10-50at。/。的Pt濃度。
6. 根據(jù)權(quán)利要求4所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述第二鐵磁層具 有1 - 30 at。/。的Pt濃度。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述第一鐵磁層的 磁各向異性能為5xl()6到5xl07erg/cc。
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述第二鐵磁層的 磁各向異性能為lxl()6到5xl06erg/cc。
9. 根據(jù)權(quán)利要求1到8中的任何一項所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中， 所述多個鐵磁層中的每者具有粒狀結(jié)構(gòu)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述多個鐵》茲層中 的每一層具有隨著與所述襯層的距離的增大而降低的表面粗糙度。
11. 根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述記錄層還包括形成于所述多個鐵磁層上的帽蓋層。
12. 根據(jù)權(quán)利要求11所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述帽蓋層是由 CO合金形成的晶粒不受隔離的連續(xù)薄膜。
13. 根據(jù)權(quán)利要求12所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述帽蓋層由 CoCrPtB形成。
14. 根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項所述的垂直》茲記錄介質(zhì)，其中， 所述襯層由Ru和氧形成。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14所述的垂直磁記錄介質(zhì)，其中，所述襯層包括由 Ilu形成的第一襯層以及由Ru和氧化物形成的第二襯層，其中，所述第二襯層形成于所述第一襯層上，其中，所述第二襯層中含有的晶粒由Ru形成，氧化物成分置于所述晶 粒之間。
16. 根據(jù)權(quán)利要求1到10中的任何一項所述的垂直磁記錄介質(zhì)，還包 括插置在所述軟-磁層和所述襯層之間的緩沖層，其中，所述緩沖層抑制了所 述軟磁層和所述記錄層之間的磁相互作用。
17. —種制造垂直磁記錄介質(zhì)的方法，所述方法包括 在襯底上形成軟-磁層；在所述軟^茲層上形成緩沖層； 在所述緩沖層上形成由Ru和氧形成的襯層； 在所述襯層上形成多個鐵磁層；以及 在所述多個鐵磁層上淀積由CoCrPtB形成的帽蓋層， 其中，所述多個鐵磁層中的每一層具有隨著與所述襯層的距離的增大而 降低的磁各向異性能。
18. 根據(jù)權(quán)利要求17所述的方法，其中，在所述襯層上形成所述多個 鐵磁層包括在所述襯層上形成由CoPt氧化物形成的第一鐵磁層；以及 在所述第一鐵磁層上形成由CoCrPt氧化物形成的第二鐵磁層。
19. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第一鐵磁層由選自由 CoPt-Ti02、 CoPt-Si02和CoPt-CrO構(gòu)成的集合的任何一種材料形成，所述第 二鐵磁層由選自由CoCrPt-Si02、 CoCrPt-Ti02和CoCrPt-CrO構(gòu)成的集合的 任何一種材料形成。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19所述的方法，其中，通過利用CoCrPt-Si02耙材的 反應濺射形成所述第二鐵磁層，在所述反應賊射中，在室溫下引入占總氣體的0.1%的氧氣。
21. 根據(jù)權(quán)利要求18到20中的任何一項所述的方法，其中，所述第一鐵磁層具有10-50 at%的Pt濃度，所述第二鐵磁層具有1-30 at% 的Pt濃度。
22. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，所述第一和第二鐵磁層通過濺射形成，其中，用于形成所述第一鐵磁層的第一濺射功率和第一壓強分別大于和小于用于形成所述第二鐵磁層的第二濺射功率和第二壓強。
23. 根據(jù)權(quán)利要求18所述的方法，其中，通過依次疊置由Ru形成的第一襯層以及由Ru和氧形成的第二襯層形成所述襯層。
24. 根據(jù)權(quán)利要求23所述的方法，其中，通過利用Ru靶材的反應濺射 形成所述第二村層，在所述反應濺射中，在室溫下引入占總氣體的0.1 - 5% 的氧氣。
25. —種垂直磁記錄介質(zhì)，包括 形成于所述襯底上的軟磁層； 形成于所述軟磁層上的襯層；以及包括多個Co合金氧化物層并且形成于所述襯層上的記錄層， 其中，所述多個Co合金氧化物層中的每一層具有隨著與所述襯層的距 離的增大而降低的磁各向異性能。
全文摘要
提供了一種垂直磁記錄介質(zhì)及其制造方法。所述垂直磁記錄介質(zhì)包括襯底；形成于所述襯底上的軟磁層；形成于所述軟磁層上的襯層；以及包括多個鐵磁層并且形成于所述襯層上的記錄層，其中，所述多個鐵磁層中的每者具有隨著與所述襯層的距離的增大而降低的磁各向異性能。
文檔編號G11B5/64GK101388222SQ200810098710
公開日2009年3月18日 申請日期2008年5月30日 優(yōu)先權(quán)日2007年9月12日
發(fā)明者吳薰翔, 孔碩賢, 樸相奐, 李厚山, 李宅東 申請人:三星電子株式會社