專利名稱：磁記錄媒體和使用該磁記錄媒體的磁存儲(chǔ)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及作為計(jì)算機(jī)的輔助存儲(chǔ)裝置而使用的磁存儲(chǔ)裝置及其使用的磁記錄媒體。更詳細(xì)地說，本發(fā)明涉及具有每1平方英寸1千兆位以上的高記錄密度的磁存儲(chǔ)裝置和適合于實(shí)現(xiàn)該高記錄密度的薄膜磁記錄媒體。
隨著信息化社會(huì)的進(jìn)步，日常處理的信息量迅速地增加。與此同時(shí)，便強(qiáng)烈地要求磁存儲(chǔ)裝置實(shí)現(xiàn)高記錄密度和大存儲(chǔ)容量化。磁盤裝置實(shí)現(xiàn)高記錄密度化時(shí)，由于每個(gè)記錄位的記錄媒體面積減小，再生輸出降低，從而難于進(jìn)行再生。為了解決這一問題，與以往用一個(gè)電磁感應(yīng)式磁頭進(jìn)行記錄和再生的情況相反，正在研究分別用不同的磁頭進(jìn)行記錄和再生的方案。并且，作為再生用的磁頭使用利用了磁阻效應(yīng)的磁頭。
由于這種磁阻效應(yīng)式再生磁頭具有高的靈敏度，所以，適用于高記錄密度化。在磁阻效應(yīng)式磁頭中，由于磁記錄媒體的泄漏磁場的作用，利用磁阻層的磁化方向相對于電流方向發(fā)生相對變化而產(chǎn)生的磁阻變化，可以得到輸出。為了改善對磁場的響應(yīng)的直線性，有時(shí)在上述磁阻層之上通過非磁性的隔離層形成軟磁性膜偏磁層，但是，感應(yīng)起磁阻變化的基本上是單層的軟磁性層(磁阻層)，磁阻變化率的大小，通常約為百分之幾。
與此相反，近年來，《物理學(xué)回顧》(Phys.Rev.Lett.，vol.61，pp.2472-2475，(1988))、或《物理學(xué)回顧B》(Phys.Rev.，B，vol.43，pp.1297-1300，(1991))等雜志報(bào)導(dǎo)了用通過非磁性層而層積多層磁性層的磁性膜最大也可以達(dá)到百分之幾十的非常大的磁阻變化。在這種磁性薄膜中，積層的各磁性層的磁化方向不一定一致，通過其相對方向隨外部磁場發(fā)生變化而產(chǎn)生大的磁阻變化。在這種類型的多層磁性薄膜中產(chǎn)生的大的磁阻效應(yīng)叫做巨大磁阻效應(yīng)或旋轉(zhuǎn)閥效應(yīng)?，F(xiàn)在，有關(guān)方面正在利用該效應(yīng)開發(fā)具有更高靈敏度的磁阻效應(yīng)式再生磁頭。
作為磁盤裝置使用的磁記錄媒體，當(dāng)初是使用在基板上涂上氧化物磁性體的粉末的涂布式媒體。近年來，正在開發(fā)在基板上蒸鍍金屬磁性體的薄膜的薄膜媒體。薄膜媒體與涂布式媒體相比，由于磁記錄層中包含的磁性體的密度高，所以，適合于高密度的記錄再生。另外，在特開昭63-146219號公報(bào)及《IEEE學(xué)報(bào)磁學(xué)分冊》(IEEE TRANSACTIONS ON MAGETICS，VOL.26 No.5，pp.2700-2705(1990))中提出了這樣的多層磁性層磁記錄媒體，即用多層磁性層構(gòu)成薄膜媒體的磁性記錄層，通過在各磁性層與磁性層之間插入非磁性中間層減少各磁性層之間的磁耦合從而減少由記錄媒體引起的噪音。
如上所述，人們正在開發(fā)適合于磁記錄的高記錄密度化的高靈敏度的磁阻效應(yīng)式再生磁頭。這種磁阻效應(yīng)式的磁頭由于再生靈敏度高，并且磁頭的磁阻低，所以產(chǎn)生生的熱噪音小。以往，在電磁感應(yīng)式磁頭發(fā)生的大的噪音中隱含的由磁記錄媒體引起的噪音(媒體噪音)在整個(gè)裝置的噪音中占了很大的比例。因此，為了使用磁阻效應(yīng)式磁頭實(shí)現(xiàn)高記錄密度化，必須減少媒體噪音。作為減少媒體噪音的方法，有人提出了由在層間插入非磁性中間層的多層磁性層構(gòu)成多層磁性層磁記錄媒體的方案。因此，通過將磁阻效應(yīng)式再生磁頭與多層磁性層磁記錄媒體組合，可以期望實(shí)現(xiàn)磁盤裝置的高密度化。
但是，如果實(shí)際制作這種組合的磁盤裝置，與磁性層數(shù)為1層的先有的磁記錄媒體(單層磁性層磁記錄媒體)的情況相比，高記錄密度的再生輸出比較低，裝置不能獲得足夠低的誤碼率。這樣，雖然分別獨(dú)立地開發(fā)靈敏度高的再生磁頭和噪音低的磁記錄媒體，對于將它們怎樣組合才能實(shí)現(xiàn)具有高記錄密度的磁盤裝置，還未充分考慮。
另外，正如特開昭63-146219號公報(bào)所公開的那樣，作為在上述多層結(jié)構(gòu)的磁記錄媒體(多層膜磁記錄媒體)中使用的中間層，人們還廣泛地研究了在作為Co基合金薄膜磁記錄媒體的下地層使用時(shí)可以獲得良好的特性的Cr膜。使用Cr作為中間層制作多層膜磁記錄媒體時(shí)，和具有與各磁性層之和相等的磁性層厚度的單層媒體相比，雖然媒體噪音降低了，但其效果只約為-2～-3dB。要使磁存儲(chǔ)裝置的記錄密度達(dá)到每1平方英寸1千兆位以上的高密度化，這么小的噪音降低是不夠的。
本發(fā)明的目的旨在解決上述問題，提供一種可以進(jìn)行高密度信息記錄再生并且可靠性高的磁存儲(chǔ)裝置。
本發(fā)明在具有在多個(gè)磁性層與相鄰的磁性層之間插入中間層的磁記錄媒體、沿記錄方向驅(qū)動(dòng)磁記錄媒體的驅(qū)動(dòng)部、具有記錄部和再生部的磁頭、使磁頭相對于磁記錄媒體相對運(yùn)動(dòng)的裝置和用于進(jìn)行向磁頭輸入信號及再生上述磁頭的輸出信號的記錄再生信號處理裝置的磁存儲(chǔ)裝置中，通過用磁阻效應(yīng)式磁頭構(gòu)成磁頭的再生部，使磁記錄媒體含有在多個(gè)磁性層與媒體表面垂直的方向重疊的位置存在的結(jié)晶方位不同的結(jié)晶粒，充分降低媒體噪音，達(dá)到上述目的。
另外，如果使夾持磁阻效應(yīng)式磁頭的磁阻傳感器部的2塊屏蔽層的間隔小于0.35μm，從而使磁記錄媒體的多層磁性層的厚度總和t與沿記錄時(shí)磁頭相對于磁記錄媒體的相對運(yùn)行方向(以后，將此方向稱為記錄方向)施加磁場而測量的剩余磁通密度Br之積Br×t大于10G·μm且小于100G·μm，便可減小輸出的相位波動(dòng)。進(jìn)而，通過使沿記錄方向施加磁場而測量的磁記錄媒體的矯頑力大于2.4kOe，可以獲得高記錄密度的足夠的信號強(qiáng)度，從而可以實(shí)現(xiàn)具有每1平方英寸2千兆位以上的記錄密度的可靠性高的磁存儲(chǔ)裝置。
另外，通過利用磁化方向相互隨外部磁場相對變化而產(chǎn)生大的磁阻變化的多個(gè)導(dǎo)電性磁性層和包含設(shè)置在該導(dǎo)電性磁性層之間的導(dǎo)電性非磁性層的磁阻傳感器構(gòu)成磁阻效應(yīng)式磁頭，利用巨大磁阻效應(yīng)或旋轉(zhuǎn)閥效應(yīng)，可以進(jìn)一步提高信號強(qiáng)度，從而可以實(shí)現(xiàn)具有每1平方英寸3千兆位以上的記錄密度的可靠性高的磁存儲(chǔ)裝置。
磁記錄媒體的多個(gè)磁性層可以使最密六角晶體點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的c軸方位含有與媒體表面大致平行的Co合金結(jié)晶粒，并且位于與垂直于媒體表面的方向重疊的位置，同時(shí)，還含有c軸方位相互大致正交的Co合金結(jié)晶粒。這里，所謂Co合金結(jié)晶粒的c軸方位相互大致正交，是指2個(gè)Co合金結(jié)晶粒的c軸方位處于與正交方位偏離±10°的范圍內(nèi)，最好處于±5°的范圍內(nèi)。
當(dāng)磁記錄媒體的多個(gè)磁性層由靠近基板表面的第1磁性層和在其上通過中間層形成的第2磁性層構(gòu)成時(shí)，在構(gòu)成第2磁性層的結(jié)晶粒中，設(shè)c軸方位與在和垂直于媒體表面的方向重疊的位置存在的第1磁性層的結(jié)晶粒的c軸方位大致正交的結(jié)晶粒的數(shù)量為Nc，大致平行的結(jié)晶粒的數(shù)量為Na時(shí)，則Nc與Na之比Nc/Na大于0.2就可以了，最好大于0.4。這里，所謂Co合金結(jié)晶粒的c軸方位大致平行，是指2個(gè)Co合金結(jié)晶粒的c軸方位處于與平行方向偏離±10°的范圍內(nèi)，最好處于±5°的范圍內(nèi)。
磁記錄媒體也可以是構(gòu)成其多個(gè)磁性層中的至少一層的磁性層的磁性結(jié)晶粒垂直于媒體表面的方向的平均結(jié)晶方位與構(gòu)成其他磁性層的磁性結(jié)晶粒垂直于媒體表面的方向的平均結(jié)晶方位不同。
多個(gè)磁性層可以在下地層之上形成，可以使中間層的組成和下地層的組成不同。另外，中間層還可以由組成不同的多個(gè)層構(gòu)成。
另外，在具有多個(gè)磁性層和設(shè)置在上述磁性層之間的非磁性中間層的多層膜磁記錄媒體中，可以由以Ta和Cr或Ta為主要成分的層和以Cr為主要成分的層或者以Hf和Cr或Hf為主要成分的層和以Cr為主要成分的層構(gòu)成上述非磁性中間層。
進(jìn)而，通過形成厚度10nm～30nm的碳膜作為磁性層的保護(hù)層，以及形成厚度2nm～20nm的吸附性全氟烴基聚醚等潤滑層，可以獲得可靠性高的可以進(jìn)行高密度記錄的磁記錄媒體。另外，如果使用鎢(W)碳化物、(W-Mo)-c等碳化物、(Zr-Nb)-N、氮化硅等氮化物、二氧化硅、氧化鋯等氧化物或硼(B)、硼化物、二硫化鉬、Rh等作為保護(hù)層，可以提高耐滑動(dòng)性和耐腐蝕性，所以是很理想的。另外，形成該保護(hù)層后，通過使用微細(xì)的掩蔽模等進(jìn)行等離子體蝕刻，在表面形成微細(xì)的凹凸，或使用化合物、混合物的靶使保護(hù)層表面產(chǎn)生異相突起，或者通過熱處理在表面形成凹凸，可以減少磁頭與記錄媒體的接觸面積，從而在進(jìn)行CSS動(dòng)作時(shí)可以避免發(fā)生磁頭粘到記錄媒體表面上的問題，所以，是很理想的。
使用多層磁性層磁記錄媒體時(shí)，高記錄密度區(qū)域的輸出降低的原因，是由于與由單層的磁性層構(gòu)成的磁記錄媒體相比，多層磁性層磁記錄媒體的磁滯回線的矩形比(以后，簡稱為矩形比)小。通常，在磁記錄媒體使用的磁性膜中，如果膜厚度小，則矩形比就小。在多層磁性層磁記錄媒體中，與單層磁性層磁記錄媒體相比，由于必須減小磁性層每一層的膜厚度，所以矩形比將變小。為了使用多層磁性層磁記錄媒體以高記錄密度實(shí)現(xiàn)可靠性高的磁記錄裝置，必須提高多層磁性層磁記錄媒體的矩形比，或者進(jìn)一步降低噪音。
本發(fā)明的發(fā)明人改變了磁性層與中間層的組成、膜厚度、成膜條件等后制作了多層磁性層磁記錄媒體，利用與在記錄部使用電磁感應(yīng)式磁頭、在再生部使用磁阻效應(yīng)式磁頭的復(fù)合式磁頭的組合，評價(jià)了記錄再生特性。結(jié)果表明，在多層磁性層磁記錄媒體的多個(gè)磁性層中，在與垂直于媒體表面的方向(膜厚方向)重疊的位置存在的磁性結(jié)晶粒間的結(jié)晶方位關(guān)系和記錄再生特性之間存在很強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。下面，詳細(xì)說明研究結(jié)果。


圖1是為了研究所使用的典型的多層磁性層磁記錄媒體的微細(xì)結(jié)構(gòu)的剖面模式圖。該記錄媒體在基板1上利用濺射法形成下地層2、第1磁性層3、中間層4、第2磁性層5和保護(hù)層6。使用在表面鍍Ni-P的Al-Mg合金作為基板，使用Cr-Ti合金作為下地層和中間層，使用Co-Cr-Pt合金作為磁性層。另外，使用碳作為保護(hù)層，并在其上形成潤滑層(在圖1中，省略了潤滑層)。用透過式電子顯微鏡詳細(xì)地觀察剖面結(jié)構(gòu)和平面結(jié)構(gòu)時(shí)，如圖1大致所示的那樣，下地層由柱狀的微結(jié)晶構(gòu)成，構(gòu)成第1磁性層的柱狀結(jié)晶成長在其上。構(gòu)成1～3個(gè)第1磁性層的柱狀結(jié)晶在1個(gè)下地層結(jié)晶的上面成長。構(gòu)成中間層和第2磁性層的結(jié)晶粒在構(gòu)成第1磁性層的柱狀結(jié)晶粒上面各成長1個(gè)。
使下地層2、第1和第2磁性層3，5的組成和膜厚一定，評價(jià)改變中間層4的組成、層厚和成膜條件的多層磁性層磁記錄媒體的記錄再生特性的結(jié)果可知，通過將Cr-Ti合金中間層4中的Ti濃度和層厚設(shè)定在適當(dāng)?shù)姆秶鷥?nèi)，可以降低噪音。發(fā)明人詳細(xì)研究了這樣得到的噪音低的媒體和噪音比較高的媒體的微細(xì)結(jié)晶結(jié)構(gòu)的不同。結(jié)果表明，在與垂直于媒體表面的方向(膜厚方向)重疊的位置存在的磁性結(jié)晶粒間(例如，圖1所示的第1磁性層的結(jié)晶粒7和第2磁性層的結(jié)晶粒8)的結(jié)晶方位關(guān)系和媒體噪音之間存在很強(qiáng)的相關(guān)關(guān)系。
為了研究在與膜厚方向(圖1的上下方向)重疊的位置存在的磁性結(jié)晶粒的結(jié)晶方位關(guān)系，利用機(jī)械研磨和離子轟擊除去基板1和下地層2的試料，從與媒體表面垂直的方向照射電子束，觀察電子衍射圖形。電子束聚焦得小于結(jié)晶粒直徑。
在噪音大的媒體中，對幾乎所有的結(jié)晶粒都觀察到圖2(A)所示的衍射圖形。中間層的厚度約為磁性層的厚度的1/10，該衍射圖形幾乎是由磁性層引起的衍射。由該衍射圖形可知，磁性層的結(jié)晶粒具有最密六角點(diǎn)陣(hcp)結(jié)構(gòu)，最密六角點(diǎn)陣的{110}面(以后，簡寫為hco-{110})與膜面平行，各光點(diǎn)的衍射指數(shù)可以如圖中所示的那樣決定。根據(jù)該衍射圖形，可以認(rèn)為具有在與膜厚方向重疊的位置存在的最密六角點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的磁性結(jié)晶粒的c軸都指向圖中的箭頭21的方向。
與此相反，在噪音小的媒體中，則觀察到圖2(B)所示的衍射圖形。該衍射圖形成為圖2(A)的衍射圖形和使之圍繞(000)衍射光點(diǎn)旋轉(zhuǎn)90度的衍射圖形重疊的衍射圖形。因此，可以認(rèn)為在與膜厚方向重疊的位置存在的磁性結(jié)晶粒的c軸如箭頭22和箭頭23所示的那樣，指向相互正交的方向。
對于噪音的大小不同的記錄媒體，研究了大約各50個(gè)結(jié)晶粒的電子衍射圖形，研究了可以得到圖2(A)那樣的衍射圖形的結(jié)晶粒的數(shù)量Na和可以得到圖2(B)那樣的衍射圖形的結(jié)晶粒的數(shù)量Nc。研究Nc與Na的之比Nc/Na和噪音大小的關(guān)系時(shí)，發(fā)現(xiàn)如圖3所示的那樣，隨著Nc/Na增大，噪音降低。當(dāng)使Nc/Na大于0.2時(shí)，與Nc/Na為零的情況相比，可以使噪音降低1dB以上，這是很理想的。另外，當(dāng)使Nc/Na大于0.4時(shí)，與Nc/Na為零的情況相比，噪音可以降低1.3dB以上，所以更加理想。
Nc/Na的值與Cr-Ti合金中間層的Ti濃度及中間層的層厚的關(guān)系很大。對于Cr-Ti合金中間層的Ti濃度，當(dāng)Ti濃度處于某一范圍內(nèi)時(shí)，呈現(xiàn)出Nc/Na成為極大的傾向。該Nc/Na成為極大的Ti濃度范圍與Co-Cr-Pt合金中的Pt濃度有關(guān)，Pt濃度越增大，Nc/Na在越高的Ti濃度范圍內(nèi)成為極大。例如，對于10at％的Pt濃度，如圖4所示的那樣，15～25at％的Ti濃度最佳。在中間層厚度小于0.5nm的區(qū)域內(nèi)，Nc/Na幾乎為零，為了得到大于0.2的Nc/Na，如圖5所示的那樣，必須使中間層厚度大于1.5nm。另外，為了得到大于0.4的Nc/Na，必須使中間層厚度大于2nm。將這樣得到的低噪音媒體與磁阻效應(yīng)式磁頭組合試制磁盤裝置時(shí)，可以得到位誤碼率低的高可靠性磁盤裝置。
根據(jù)以上所述可知，在與媒體表面垂直的方向(膜厚方向)重疊的位置存在的磁性結(jié)晶粒的結(jié)晶方位不同的可以降低媒體噪音。在上述例中，對磁性結(jié)晶粒的hcp-{110}面與膜面平行的情況進(jìn)行了說明，但是，hcp-{100}面、hcp-{011}面與膜面平行時(shí)，在與膜厚方向重疊的位置存在的磁性結(jié)晶粒間也是c軸的方位不同的可以降低噪音。
另外，當(dāng)用與下地層的組成不同的Mo、W、V、Ta、Nb、Zr、Ti、B、Si、C、Ni-P、或者它們的氧化物構(gòu)成中間層時(shí)，第2磁性層的平均結(jié)晶方位就與第1磁性層不同。這樣，結(jié)果在與膜厚方向重疊的位置存在的磁性結(jié)晶粒的結(jié)晶方位不同的概率便增大，從而可以降低媒體噪音。此外，通過使中間層為2層結(jié)構(gòu)，在圖1的第1磁性層與中間層之間插入以Mo、W、V、Ta、Nb、Zr、Ti、B、Si、C、Ni-P、或者它們的氧化物為主要成分的下部中間層，取代改變下地層和中間層的組成，也可以獲得同樣的效果。
圖6是使圖1的中間層4成為由厚度2nm的碳構(gòu)成的下部中間層和由厚度2nm的Cr-Ti合金構(gòu)成的上部中間層的2層結(jié)構(gòu)的磁記錄媒體的X射線衍射譜線41和利用等離子體蝕刻從該結(jié)構(gòu)的記錄媒體的表面一側(cè)除去保護(hù)層和第2磁性層的試料的X射線衍射譜線42。在第1和第2磁性層都存在時(shí)的X射線衍射譜線41中，觀察到了表示hcp-{110}面與膜面平行的峰值43和表示hcp-{100}面與膜面平行的峰值44。與此相反，在除去第2磁性層的X射線衍射譜線42中，雖然觀察到了表示hcp-{110}面與膜面平行的峰值43，但是，卻幾乎觀察不到表示hcp-{100}面與膜面平行的峰值。由此可知，在第1磁性層和第2磁性層中，平均的結(jié)晶方位不同。通過采用這樣的結(jié)構(gòu)，噪音可以降低大約1～2dB。
此外，發(fā)明人還對在多層磁性層磁記錄媒體中防止矯頑力降低即防止高線記錄密度的再生輸出降低并且有效地降低媒體噪音的方法進(jìn)行了各種研究。結(jié)果表明，通過由Ta與Cr或Cr與Hf層的二層構(gòu)成插入到磁性層之間的中間層，可以獲得不降低矯頑力而大幅度地降低媒體噪音的效果。
圖7的曲線201、202、203分別表示由Ta和Cr的二層構(gòu)成中間層時(shí)的中間層的厚度(Ta和Cr層的厚度之和)和再生輸出(S)及媒體噪音(N)以及信噪比(S/N)的關(guān)系。
該媒體是在表面鍍Ni-P的Al-Mg合金基板上形成厚度50nm的Cr下地層后，通過由具有相等膜厚的Ta和Cr層構(gòu)成的中間層積層二層厚度20nm的CoCrTa合金磁性膜而構(gòu)成的。另外，上層的磁性膜覆蓋著厚度50nm的碳(C)保護(hù)膜。中間層膜厚為零的點(diǎn)相當(dāng)于厚度40nm的CoCrTa合金單層膜。CoCrTa合金的Cr濃度為16at％，Ta濃度為3at％。
測量是在線記錄密度為150kFCI的條件下進(jìn)行的。圖7中的204、205、206分別是為了與作為中間層現(xiàn)在廣泛采用的使用Cr時(shí)的結(jié)果進(jìn)行比較。
由圖可知，采用Cr作為中間層時(shí)，通過使中間層的厚度大于2nm，媒體噪音降低約2～3dB。但是，插入Cr中間層將招致矯頑力降低，從而再生輸出也降低。因此，幾乎不能認(rèn)為改善了S/N。
與此相反，使用由Ta和Cr構(gòu)成的中間層時(shí)，在中間層厚度大于3nm的區(qū)域，媒體噪音大幅度地降低4～5dB，而且由于再生輸出也不降低，所以，信噪比S/N可以實(shí)現(xiàn)6dB的大幅的改善。
使用以CoNi、CoFe、CoPt、CoIr、CoW、CoRe、CoNiZr、CoCrPt或CoNiCr為主要成分的Co基合金磁性膜取代CoCrTa作為磁性膜時(shí)，也可以獲得同樣的效果。
對于S/N改善效果，使用由Hf和Cr構(gòu)成的中間層取代Ta/Cr中間層時(shí)，也可以獲得同樣的效果。另外，使用向Ta、Hf、Cr中的任何一種元素添加從由Zr、Nb、Ti、V、Mo、W組成的群中選擇的至少一種元素的合金時(shí)，也可以獲得同樣的效果。
這樣，可以認(rèn)為通過使用Ta和Cr或Hf和Cr的二層構(gòu)成的中間層，媒體噪音大幅度降低有如下理由。
通常，如先有技術(shù)所示的那樣，使用Cr膜作為中間層時(shí)，在具有體心立方點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的Cr的(100)面與具有最密六角點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的CoCr系合金的(110)面之間存在外延的關(guān)系。根據(jù)該性質(zhì)，使用Cr層作為中間層時(shí)，通過Cr在上、下面形成的Co基合金薄膜的結(jié)晶方位就產(chǎn)生一定的關(guān)系，在上面形成的Co基合金薄膜的結(jié)晶方位與在下面形成的Co基合金膜取相同的結(jié)晶方位。
與此相反，本發(fā)明在作為磁性膜的下層的Co基合金磁性膜上形成Cr膜之前，形成Ta或Hf膜。該Ta和Hf膜是非晶體，具有切斷與Co基合金薄膜的外延聯(lián)系的作用。另外，由于在Ta(Hf)膜上形成的Cr膜取向?yàn)?100)，現(xiàn)在，根據(jù)上述外延的關(guān)系，在其上形成的Co基合金膜便取向?yàn)?110)，從而，容易磁化的軸即c軸便指向面內(nèi)。即，通過采用這樣的中間層結(jié)構(gòu)，可以獲得割斷上下Co基合金膜的結(jié)晶的聯(lián)系并且上下層的容易磁化的軸都指向面內(nèi)的結(jié)構(gòu)。
在本發(fā)明中，保持著高再生輸出并大幅度降低媒體噪音是通過使上下磁性層間的容易磁化的軸指向面內(nèi)并且切斷容易磁化的軸方向的上下的關(guān)系獲得的。
作為磁性層的磁特性，如果使沿記錄再生時(shí)的磁頭運(yùn)行方向施加磁場所測量的矯頑力大于2.4kOe，使剩余磁通密度Br與總磁性層厚度t之積Br×t處于10～100G·μm的范圍內(nèi)，則在每1平方英寸1千兆位以上的高記錄密度區(qū)域，便可獲得良好的記錄再生特性，所以是很理想的。
圖8是矯頑力與裝置的S/N的關(guān)系。圖中，畫出了對各矯頑力使用Br×t不同的媒體測量裝置的S/N得到的最大的裝置的S/N。測量條件和后面所述的實(shí)施例1的條件相同。如果矯頑力小于2.4kOe，裝置的S/N便小于1，噪音將大于信號。
圖9是記錄再生一定頻率的高密度的信號時(shí)輸出信號的相位波動(dòng)與Br×t的關(guān)系。在測量中，如圖10所示的那樣，利用低通濾波器31、微分電路32和脈沖化電路33將磁頭的再生輸出脈沖化，利用脈動(dòng)表34分析脈沖間隔δ的變化。在圖8中，將δ相對于δ的平均值的標(biāo)準(zhǔn)偏差σ的比例作為波動(dòng)表示。當(dāng)Br×t處于10～100G·μm的范圍以外時(shí)，波動(dòng)便大于15％，從而，便難于進(jìn)行位的辨別。另外，如圖11所示的那樣，當(dāng)將磁阻傳感器夾在中間而形成的2塊屏蔽層間的距離(屏蔽間隔)大于0.35μm時(shí)，波動(dòng)將大于15％。所以，屏蔽間隔最好小于0.35μm。
中間層的厚度如前面所述的那樣最好大于1.5nm，但如果太厚的話，由于磁頭與最下層的磁性層的間隔增大，重寫特性將變壞，所以是不理想的。特別是當(dāng)將中間層采用二層結(jié)構(gòu)時(shí)，由于中間層變厚，重寫特性將變壞。為了解決這個(gè)問題，使用具有較高飽和磁通密度的軟磁性薄膜作為記錄磁頭的磁極比使用Fe-Co-Ni系合金、Fe-Si系合金等和先有的Ni-Fe合金有效。特別是使用飽和磁通密度大于15000高斯的軟磁性薄膜時(shí)，可以獲得良好的結(jié)果。
圖1是表示多層磁性層磁記錄媒體的微細(xì)結(jié)構(gòu)的剖面模式圖。
圖2A，圖2B是在與膜厚方向重疊的位置存在的2個(gè)磁性結(jié)晶粒的電子衍射圖形的圖。
圖3是表示在與膜厚方向重疊的位置存在的2個(gè)磁性結(jié)晶粒的c軸方位大致正交的結(jié)晶粒對的數(shù)量Nc和大致平行的結(jié)晶粒對的數(shù)量Na之比Nc/Na與噪音的關(guān)系圖。
圖4是表示CrTi中間層的Ti濃度與Nc/Na的關(guān)系的圖。
圖5是表示CrTi中間層的厚度與Nc/Na的關(guān)系的圖。
圖6是表示本發(fā)明的多層磁性層磁記錄媒體的一個(gè)實(shí)施例的X射線衍射譜線的圖。
圖7是表示本發(fā)明的和先有的多層磁性層磁記錄媒體的相對輸出、相對媒體噪音及相對信噪比的關(guān)系的圖。
圖8是表示矯頑力與裝置的S/N的關(guān)系的圖。
圖9是表示相位波動(dòng)與Br×t的關(guān)系的圖。
圖10是相位波動(dòng)的測量裝置的概略圖。
圖11是表示相位波動(dòng)與屏蔽間隔的關(guān)系的圖。
圖12A是磁存儲(chǔ)裝置的平面模式圖，圖12B是沿圖12A的箭頭VIIB-VIIB的剖面模式圖。
圖13是磁頭一例的剖面說明圖。
圖14是磁頭的磁阻傳感器部的剖面結(jié)構(gòu)一例的模式圖。
圖15是多層磁性層磁記錄媒體的結(jié)構(gòu)一例的剖面模式圖。
圖16是磁頭的其他例子的剖面說明圖。
圖17是磁頭的磁阻傳感器部的剖面結(jié)構(gòu)其他例的模式圖。
圖18是本發(fā)明的多層磁性層磁記錄媒體的1例的剖面圖。
圖19A是本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例的磁存儲(chǔ)裝置的說明圖。
圖19B是沿圖1 9A的箭頭XIXB-XIXB的剖面模式圖。
下面，參照實(shí)施例詳細(xì)說明本發(fā)明。
(實(shí)施例1)制作具有圖15所示的剖面結(jié)構(gòu)的多層磁性層磁記錄媒體，將其組裝到磁存儲(chǔ)裝置中。磁存儲(chǔ)裝置的平面模式圖如圖12A所示，剖面模式圖如圖12B所示，是具有磁記錄媒體51、驅(qū)動(dòng)該磁記錄媒體51的驅(qū)動(dòng)部52、磁頭53及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)54和磁頭的記錄再生信號處理裝置55而構(gòu)成的眾所周知的結(jié)構(gòu)。
磁頭53的結(jié)構(gòu)模式的示于圖13。該磁頭是將在基體68上形成的記錄用的電磁感應(yīng)式磁頭和再生用的磁阻效應(yīng)式磁頭組合的記錄再生分離式磁頭。用下部屏蔽層62和上部屏蔽層63夾著磁阻傳感器61的部分作為再生磁頭起作用，夾著線圈64的下部記錄磁極65和上部記錄磁極66作為記錄頭起作用。磁阻傳感器61的輸出信號通過電極圖形67取出到外部。
磁阻傳感器的剖面結(jié)構(gòu)示于圖14。該磁阻傳感器包括在屏蔽層與磁阻傳感器之間的間隙層71上形成的強(qiáng)磁性材料的薄膜磁阻性導(dǎo)電層73、用于使該薄膜磁阻性導(dǎo)電層成為單一磁區(qū)的反強(qiáng)磁性區(qū)控制層72、用于隔斷薄膜磁阻性導(dǎo)電層的感磁部74的薄膜磁阻性導(dǎo)電層與反強(qiáng)磁性區(qū)控制層之間交換相互作用的非磁性層75、作為可以對感磁部74發(fā)生偏置磁場的機(jī)構(gòu)的軟磁性層或永久磁鐵膜偏置層77和用于調(diào)節(jié)軟磁性層或永久磁鐵膜偏置層77與薄膜磁阻性導(dǎo)電層73之間的電流分流比的高阻層76。
下面，說明圖13所示的磁頭的制作方法。
將以氧化鋁·碳化鈦為主要成分的燒結(jié)體作為滑觸頭用的基體68。對于屏蔽層62，63和記錄磁極65，66，使用由濺射法形成的Ni-Fe合金膜。使上下屏蔽層62，63的厚度為1μm，上下屏蔽層間的距離為0.27μm，記錄磁極65，66的厚度為3μm。在屏蔽層和磁阻傳感器61及記錄磁極65，66之間利用濺射法形成氧化鋁的間隙層。使屏蔽層與磁阻傳感器之間的間隙層的厚度為125nm，記錄磁極間的間隙層的厚度為300nm，屏蔽層與記錄磁極之間的間隙層的厚度(再生頭與記錄頭的間隔)約為3μm。線圈64使用厚度3μm的Cu。另外，分別利用濺射法形成厚度20nm的Ni-Fe合金層作為磁阻傳感器的薄膜磁阻性導(dǎo)電層73(圖14)，形成厚度30nm的NiO層作為反強(qiáng)磁性磁區(qū)控制層72，形成厚度2nm的Nb層作為用于隔斷薄膜磁阻性導(dǎo)電層與反強(qiáng)磁性磁區(qū)控制層之間的交換相互作用的非磁性層75，形成厚度30nm的Ni-Fe-Nb合金軟磁性層作為軟磁性偏置層77，以及形成厚度100nm的Cu薄膜作為電極圖形67。
圖15模式地示出剖面結(jié)構(gòu)的多層磁性層磁記錄媒體，包括由Al-Mg合金、化學(xué)強(qiáng)化玻璃、Ti，Si，Si-C，碳、結(jié)晶化玻璃或陶瓷等構(gòu)成的基板81、使用Al-Mg合金作為基板時(shí)在其兩面形成的由Ni-P，Ni-W-P等構(gòu)成的非磁性鍍層82、由以Cr，Mo，W或其中任一種為主要成分的合金構(gòu)成的下地層83、由Co-Ni-Zr，Co-Cr-Al，Co-Cr-Ta，Co-Cr-Pt，Co-Ni-Cr，Co-Cr-Nb，Co-Ni-Cr-Pt，Co-Cr-Pt-B，Co-Cr-Pt-Ta，Co-Cr-Pt-Si等構(gòu)成的第1磁層84及第2磁性層86、在第1磁性層與第2磁性層之間形成的由以Cr，Mo，W，V，Ta，Nb，Zr，Ti，B，Si，C，Ni-P或其中的任一種為主要成分的合金構(gòu)成的非磁性中間層85、由碳、硼、碳化硅、氮化硅、二氧化硅、鎢、碳化物、(W-Mo)-C、(W-Zr)-C等構(gòu)成的保護(hù)層87和全氟烴基聚醚等潤滑層88。
下面，說明該多層磁性層磁記錄媒體的制作方法。
在由外徑95mm、內(nèi)徑25mm、厚度0.4mm的Al-4wt％Mg(在原子符號前標(biāo)的數(shù)字表示該材料的含有量)構(gòu)成的基板81的兩面形成由Ni-12wt％P構(gòu)成的厚度13μm的鍍層82。使用繞線機(jī)平滑地研磨該非磁性基板的表面，直至表面中心線平均粗細(xì)Ra達(dá)到2nm為止，并進(jìn)行清洗和干燥。然后，使用帶狀拋光機(jī)(例如，參見特開昭62-262227號公報(bào))在存在砂粒的情況下使研磨帶通過滾輪，使盤基板旋轉(zhuǎn)著壓到盤面的兩側(cè)，在盤基板表面形成大致圓周方向的紋路。接著，將附著到基板上的研磨劑等污物清洗除去后進(jìn)行干燥。
將這樣形成的盤基板在磁控管濺射裝置內(nèi)在真空中升溫到270℃，在2mTorr的氬氣條件下形成由厚度30nm的Cr-18at％Ti構(gòu)成的下地層83。在該下地層指示上順序積層形成由Co-20at％Cr-10at％Pt構(gòu)成的厚度12nm的第1磁性層84、由厚度2.5nm的Cr-18at％Ti構(gòu)成的中間層85和厚度12nm的第2磁性層86。第2磁性層的組成和第1磁性層相同。然后，在第2磁性層上形成厚度25nm的碳保護(hù)層87。在其表面靜電噴涂上聚苯乙烯粒子，作為掩模對其進(jìn)行等離子體蝕刻，在表面形成微細(xì)的凹凸。最后，在該保護(hù)層上形成吸附性的全氟烴基聚醚的潤滑層88。
利用X射線衍射分析這樣形成的磁記錄媒體的結(jié)果，Cr-Ti下地層的結(jié)晶取向成長，使體心立方點(diǎn)陣(bcc)結(jié)構(gòu)的{100}面與基板大致平行，磁性層的取向成長使最密六角點(diǎn)陣(hcp)結(jié)構(gòu)的{110}面與基板大致平行。對利用機(jī)械研磨和離子轟擊除去基板和下地層的試料從垂直于記錄媒體表面的方向照射電子束，觀察了電子衍射圖形。聚焦電子束對約50個(gè)結(jié)晶粒研究衍射圖形，統(tǒng)計(jì)能得到圖2A那樣的衍射圖形的結(jié)晶粒的數(shù)量Na和能得到圖2B那樣的衍射圖形的結(jié)晶粒的數(shù)量Nc的結(jié)果，是Nc與Na之比Nc/Na為0.45。另外，沿盤圓周方向施加磁場測量的矯頑力為2.96kOe，剩余磁通密度與總磁性層厚度之積Br×t為85G·μm。
使用本實(shí)施例的磁存儲(chǔ)裝置在磁頭浮上量30nm、線記錄密度210kBPI、磁道密度9.6kTPI的條件下評價(jià)記錄再生特性時(shí)，可以得到1.6的裝置的S/N。另外，對向磁頭輸入的輸入信號進(jìn)行8-9編碼調(diào)制處理后，通過對輸出信號進(jìn)行最優(yōu)譯碼信號處理，便可記錄再生每1平方英寸2千兆位的信息。而且，從內(nèi)周到外周磁頭搜索試驗(yàn)5萬次后的位錯(cuò)誤數(shù)小于10位/面，平均故障間隔時(shí)間(MTBF)可以達(dá)到15萬小時(shí)。
(實(shí)施例2)和實(shí)施例1一樣，在玻璃基板上制作多層磁性層磁記錄媒體，但是不形成非磁性鍍層，并將其組裝到圖11所示的磁存儲(chǔ)裝置中。磁存儲(chǔ)裝置的磁頭和實(shí)施例1一樣，使用記錄再生分離式的磁頭。
作為記錄媒體的基板，使用直徑2.5英寸、厚度0.4mm的玻璃基板，在其表面在2mTorr的氬氣的條件下利用濺射法形成厚度15nm的Cr層。然后，再在其上順序形成和實(shí)施例1一樣的下地層、第1磁性層、中間層、第2磁性層、碳保護(hù)層和潤滑層。
利用X射線衍射分析這樣形成的磁記錄媒體的結(jié)果，Cr-Ti下地層的結(jié)晶取向成長使體心立方點(diǎn)陣(bcc)結(jié)構(gòu)的{100}面或{110}面與基板大致平行，磁性層的取向成長使最密六角點(diǎn)陣(hcp)結(jié)構(gòu)的{110}面或{011}面與基板大致平行。對利用機(jī)械研磨和離子轟擊除去基板和下地層的試料從垂直于記錄媒體表面的方向照射電子束觀察了電子衍射圖形。聚焦電子束對約30個(gè)hcp-{110}面大致與基板平行的磁性結(jié)晶粒研究衍射圖形，統(tǒng)計(jì)能得到圖2A那樣的衍射圖形的結(jié)晶粒的數(shù)量Na和能得到圖2b那樣的衍射圖形的結(jié)晶粒的數(shù)量Nc的結(jié)果，是Nc與Na之比Nc/Na為0.5。另外，沿盤圓周方向施加磁場測量的矯頑力為2.5kOe，剩余磁通密度與總磁性層厚度之積Br×t為80G·μm。
使用本實(shí)施例的磁存儲(chǔ)裝置在磁頭浮上量26nm、線記錄密度210kBPI、磁道密度9.6kTPI的條件下評價(jià)記錄再生特性時(shí)，可以得到1.6的裝置的S/N。另外，對向磁頭輸入的輸入信號進(jìn)行8-9編碼調(diào)制處理后，通過對輸出信號進(jìn)行最優(yōu)譯碼信號處理，便可記錄再生每1平方英寸2千兆位的信息。而且，從內(nèi)周到外周磁頭搜索試驗(yàn)5萬次后的位錯(cuò)誤數(shù)小于10位/面，平均故障間隔時(shí)間(MTBF)可以達(dá)到15萬小時(shí)。
(實(shí)施例3)
以和實(shí)施例1的磁記錄媒體相同的積層結(jié)構(gòu)制作非磁性中間層具有2層結(jié)構(gòu)的多層磁性層磁記錄媒體，組裝到具有和實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)的磁存儲(chǔ)裝置中。
制作磁記錄媒體時(shí)，和實(shí)施例1一樣，在準(zhǔn)備好的盤基板上，在2mTorr的氬氣條件下順序積層，分別利用濺射法形成由厚度40nm的Cr-18at％Ti構(gòu)成的下地層和由Co-21at％Cr-12at％Pt構(gòu)成的厚度13nm的第磁性層，然后，在其上形成由厚度2.5nm的碳層和厚度2nm的Cr-23at％Ti層這2層構(gòu)成的中間層，以及再在其上形成由厚度13nm的Co-21at％Cr-12at％Pt構(gòu)成的第2磁性層。最后，在第2磁性層上順序形成和實(shí)施例1相同的碳保護(hù)層和潤滑層。
利用X射線衍射分析這樣形成的磁記錄媒體的結(jié)果，Cr-Ti下但是層的結(jié)晶取向成長使體心立方點(diǎn)陣(bcc)結(jié)構(gòu)的{100}面與基板大致平行，磁性層的取向成長使最密六角點(diǎn)陣(hcp)結(jié)構(gòu)的{110}面或{011}面與基板大致平行。利用離子轟擊除去第2磁性層后，利用X射線衍射分析結(jié)晶取向的結(jié)果，表示最密六角點(diǎn)陣(hcp)結(jié)構(gòu)的{011}面與基板大致平行的衍射峰值消失了，在第1磁性層和第2磁性層中，平均的結(jié)晶方位不同。另外，沿盤圓周方向施加磁場測量的矯頑力為2.82kOe，剩余磁通密度與總磁性層厚度之積Br×t為90G·μm。
使用本實(shí)施例的磁存儲(chǔ)裝置在磁頭浮上量30nm、線記錄密度210kBPI、磁道密度9.6kTPI的條件下評價(jià)記錄再生特性時(shí)，可以得到1.6的裝置的S/N。另外，對向磁頭輸入的輸入信號進(jìn)行8-9編碼調(diào)制處理后，通過對輸出信號進(jìn)行最優(yōu)譯碼信號處理，便可記錄再生每1平方英寸2千兆位的信息。而且，從內(nèi)周到外周磁頭搜索試驗(yàn)5萬次后的位錯(cuò)誤數(shù)小于10位/面，平均故障間隔時(shí)間(MTBF)可以達(dá)到15萬小時(shí)。
(實(shí)施例4)在實(shí)施例3的磁存儲(chǔ)裝置中，將磁頭采用圖16所示結(jié)構(gòu)的記錄再生分離式磁頭。
該磁頭基本上具有和圖13所示的實(shí)施例1的記錄再生分離式磁頭相同的結(jié)構(gòu)，但是，不同點(diǎn)在于用1個(gè)屏蔽記錄磁極兼用層91置換了圖13中的上部屏蔽層63和下部記錄磁極65。顧名思義，該屏蔽記錄磁極兼用層91是用1個(gè)軟磁性層起上部屏蔽層和下部記錄磁極的作用，在本實(shí)施例中，是使用由濺射法形成的Ni-Fe合金膜。
通過使用這種結(jié)構(gòu)的磁頭，可以抑制磁道密度大于8kTPI時(shí)位誤碼率增大。可以認(rèn)為，這是由于記錄頭和再生頭的距離減小、從而使用旋轉(zhuǎn)拖動(dòng)裝置時(shí)偏角影響引起的記錄頭和再生頭的定位誤差減小的緣故。另外，通過使用飽和磁通密度高達(dá)16000高斯的利用鍍膜法形成的Fe-Co-Ni合金膜，可以將重寫特性比實(shí)施例3的情況改良約6dB。
(實(shí)施例5)在具有和實(shí)施例1相同的結(jié)構(gòu)的磁存儲(chǔ)裝置中，磁頭采用具有和實(shí)施例4相同結(jié)構(gòu)的記錄再生分離式磁頭，使用具有圖1 7所示的剖面結(jié)構(gòu)的磁阻傳感器構(gòu)成其再生磁頭。
該磁阻傳感器是利用由非磁性層隔開的2個(gè)磁性層間的相對的磁化方向變化而產(chǎn)生的磁阻變化(旋轉(zhuǎn)閥效應(yīng)引起的磁阻變化)的磁阻傳感器。在屏蔽層和磁阻傳感器之間的氧化鋁間隙層71上，利用濺射法順序形成厚度2nm的Ti層作為緩沖層101、形成厚度3nm的Ni-20at％Fe合金層作為第1磁阻層102、形成厚度1.5nm的Cu層作為非磁性層103、形成厚度3nm的Ni-20at％Fe合金層作為第2磁阻層和形成厚度5nm的Fe-50at％Mn合金層作為反強(qiáng)磁性層105。
在該磁阻傳感器中，由反強(qiáng)磁性層的交換偏置磁場使第2磁阻層的磁化方向固定為一個(gè)方向，利用磁記錄媒體的泄漏磁場改變第1磁阻層的磁化方向，引起磁阻變化。通過使用Ti層作為緩沖層，使第1和第2磁阻層的{111}結(jié)晶點(diǎn)陣面取向?yàn)榕c膜面平行，這樣，便可減弱磁阻層間的交換相互作用，從而可以比實(shí)施例1的磁阻傳感器獲得約2倍的高靈敏度。
另外，本實(shí)施例的多層磁性層磁記錄媒體使用直徑1.3英寸、厚度0.4mm、表面粗糙度1nm的碳基板作為基板。在其兩面利用和實(shí)施例1相同的濺射裝置和條件形成厚度1μm的Cr下地層。此外，在真空容器內(nèi)，利用含有砂粒平均直徑小于1μm的研磨劑的研磨帶研磨Cr下地層表面，形成大致圓周方向的紋路。并在其上形成厚度50nm的Cr-20at％Ti下地層，進(jìn)而形成厚度11nm的Co-21at％Cr-15at％Pt層作為第1磁性層，形成厚度2.5nm的Cr-25at％Ti中間膜，以及形成厚度11nm的Co-21at％Cr-15at％Pt層作為第2磁性層。然后，形成厚度25nm的碳保護(hù)層。接著，在碳保護(hù)層表面設(shè)置開口部的平均距離大于50μm、小于100μm的蝕刻掩模，利用氧氣等離子體蝕刻將未覆蓋掩模的區(qū)域的碳保護(hù)層蝕刻深度15μm。結(jié)果，在碳保護(hù)層表面便形成平均直徑大于50μm、小于100μm、高度15μm的島狀的凸部。最后，在該保護(hù)層上形成吸附性的全氟烴基聚醚的潤滑層。
利用X射線衍射分析這樣形成的磁記錄媒體的結(jié)果，Cr-Ti下地層的結(jié)晶取向成長使體心立方點(diǎn)陣(bcc)結(jié)構(gòu)的{100}面或{110}面與基板大致平行，磁性層的取向成長使最密六角點(diǎn)陣(hcp)結(jié)構(gòu)的{110}面或{011}面與基板大致平行。對利用機(jī)械研磨和離子轟擊除去基板和下地層的試料從垂直于記錄媒體表面的方向照射電子束觀察了電子衍射圖形。聚焦電子束對約30個(gè)hcp-{110}面大致與基板平行的磁性結(jié)晶粒研究衍射圖形，統(tǒng)計(jì)能得到圖2A那樣的衍射圖形的結(jié)晶粒的數(shù)量Na和能得到圖2b那樣的衍射圖形的結(jié)晶粒的數(shù)量Nc的結(jié)果，是Nc與Na之比Nc/Na為0.67。另外，沿盤圓周方向施加磁場測量的矯頑力為2.62kOe，剩余磁通密度與總磁性層厚度之積Br×t為66G·μm。
使用本實(shí)施例的磁存儲(chǔ)裝置在磁頭浮上量23nm、線記錄密度260kBPI、磁道密度11.6kTPI的條件下評價(jià)記錄再生特性時(shí)，可以得到1.2的裝置的S/N。另外，對向磁頭輸入的輸入信號進(jìn)行8-9編碼調(diào)制處理后，通過對輸出信號進(jìn)行最優(yōu)譯碼信號處理，便可記錄再生每1平方英寸3千兆位的信息。而且，從內(nèi)周到外周磁頭搜索試驗(yàn)5萬次后的位錯(cuò)誤數(shù)小于10位/面，平均故障間隔時(shí)間(MTBF)可以達(dá)到15萬小時(shí)。
(實(shí)施例6)下面，參照圖18說明本發(fā)明的多層磁性層磁記錄媒體的一個(gè)實(shí)施例。本實(shí)施例的多層磁性層磁記錄媒體在由表面鍍Ni-P合金的Al-Mg合金、Ti合金、強(qiáng)化玻璃、或有機(jī)樹脂、陶瓷等構(gòu)成的非磁性基板211上形成。在非磁性基板上，利用濺射法順序形成Cr下地層212、第1磁性層213、中間層214、第2磁性層215和C保護(hù)層216，然后，再在其上涂敷形成潤滑層217。使Cr下地層212的厚度為50nm，第1磁性層213和第2磁性層215為厚度20nm的Co-16at％Cr-3at％Ta合金層，中間層是由相等膜厚的Ta和Cr構(gòu)成的二層膜，使其厚度之和在3nm～25nm范圍內(nèi)變化。C保護(hù)膜的厚度為50nm，潤滑層217為吸附性的全氟烴基聚醚。
利用試料振動(dòng)式磁通計(jì)(VSM)測量的矯頑力為2000～2150奧斯特。為了比較，將該值與將上述第1、第2磁性層和中間層的三層置換制作為厚度40nm的Co-16at％Cr-3at％Ta合金一層膜的單層磁記錄媒體的矯頑力2100奧斯特比較，可以得到同等以上的值。
然后，測量記錄再生特性。取媒體與磁頭的相對速度為12m/s，浮上間隔為80nm，使用將有效間隙長度350nm的記錄用電磁感應(yīng)式薄膜磁頭與再生用磁阻效應(yīng)式磁頭復(fù)合的磁頭進(jìn)行評價(jià)。其結(jié)果如圖7的實(shí)線201～203所示。
(比較例1)作為比較例，除了使中間層為Cr的單層、膜厚為3nm～25nm外，在和實(shí)施例6相同的條件下制作二層膜媒體，在和實(shí)施例6相同的條件下測量記錄再生特性。其結(jié)果如虛線204～206所示。
由圖7可知，通過使中間層的厚度大于3nm，兩媒體的媒體噪音都降低，但是，使用本發(fā)明的二層的中間層效果更高，媒體噪音比比較例進(jìn)一步降低2～3dB。另外，再生輸出也比單層媒體高，信噪比與單層媒體高約6dB，比比較例的媒體高約4dB，由此可知，可以改善S/N特性。
作為中間層的材料，使用Hf和Cr取代Ta和Cr的組合也可以獲得同樣的效果。另外，向Ta、Hf、Cr層中添加從由Zr，Nb，Ti，V，Mo，W構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素時(shí)也可以獲得同樣的效果。磁性膜的材料使用CrPt，CoNi，CoFe，CoCr，CoMo，CoW，CoRe，CoNiZr，CoCrPt，或CoNiCr取代CoCrTa時(shí)，也確認(rèn)了同樣的效果。
另外，如果采用和實(shí)施例6所述的相同的方法使磁層成為三層，則媒體噪音將比使磁性層為二層時(shí)更降低，可以確認(rèn)其效果優(yōu)于使中間層為Ta和Cr(Hf和Cr)的二層膜的情況。
(實(shí)施例7)組裝4個(gè)實(shí)施例6的多層磁性層磁記錄媒體，制作磁存儲(chǔ)裝置。圖19A和圖19B分別是其平面圖和剖面圖。該磁存儲(chǔ)裝置具有由磁記錄媒體218、旋轉(zhuǎn)驅(qū)動(dòng)該磁記錄媒體218的驅(qū)動(dòng)部219、磁頭220及其驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)221和磁頭的記錄再生處理裝置222組成的眾所周知的結(jié)構(gòu)構(gòu)成。在該磁存儲(chǔ)裝置中，用實(shí)施例6的多層磁性層磁記錄媒體構(gòu)成磁記錄媒體，同時(shí)，使用將記錄用電磁感應(yīng)式薄膜磁頭與再生用磁阻效應(yīng)式磁頭組合的復(fù)合磁頭作為磁頭。
與將本實(shí)施例的多層磁性層磁記錄媒體的中間層置換為Cr的先有的眾所周知的多層磁性層磁記錄媒體構(gòu)成的磁存儲(chǔ)裝置相比，由于信噪比(S/N)提高了3dB以上，所以，可以實(shí)現(xiàn)1.5倍以上的大容量化。通過對磁頭的輸入輸出信號進(jìn)行信號處理，在磁頭浮上量50nm的條件下，可以實(shí)現(xiàn)具有每1平方英寸1千兆位的存儲(chǔ)容量的裝置。
按照本發(fā)明，可以獲得很高的S/N和較低的位誤碼率。所以，在每1平方英寸1千兆位的高記錄密度下，可以實(shí)現(xiàn)15萬小時(shí)以上的平均故障間隔。
權(quán)利要求
1.一種磁存儲(chǔ)裝置，包括具有在多個(gè)磁性層與相鄰的磁性層之間插入中間層的磁記錄媒體、沿記錄方向驅(qū)動(dòng)磁記錄媒體的驅(qū)動(dòng)部、具有記錄部和再生部的磁頭、使磁頭相對于磁記錄媒體相對運(yùn)動(dòng)的裝置和用于進(jìn)行向磁頭輸入信號及再生上述磁頭的輸出信號的記錄再生信號處理裝置，其特征在于通過用磁阻效應(yīng)式磁頭構(gòu)成磁頭的再生部，上述磁記錄媒體的多個(gè)磁性層含有在多個(gè)磁性層與媒體表面垂直的方向重疊的位置存在的結(jié)晶方位不同的結(jié)晶粒。
2.如權(quán)利要求1所述的磁存儲(chǔ)裝置，其特征在于上述多個(gè)磁性層含有最密六角點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的c軸方位與媒體表面大致平行的Co合金結(jié)晶粒，并且含有在與媒體表面垂直的方向重疊的位置存在的c軸方位相互大致正交的Co合金結(jié)晶粒。
3.如權(quán)利要求2所述的磁存儲(chǔ)裝置，其特征在于上述多個(gè)磁性層由靠近基板表面的第1磁性層和通過中間層在其上形成的第2磁性層構(gòu)成，在構(gòu)成上述第2磁性層的結(jié)晶粒中，設(shè)其c軸方位和在與媒體表面垂直的方向重疊的位置存在的上述第1磁性層的結(jié)晶粒的c軸方位大致正交的結(jié)晶粒的數(shù)量為Nc、大致平行的結(jié)晶粒的數(shù)量為Na時(shí)，Nc和Na之比Nc/Na大于0.2。
4.如權(quán)利要求1所述的磁存儲(chǔ)裝置，其特征在于構(gòu)成上述多個(gè)磁性層大至少一層的磁性層的磁性結(jié)晶粒垂直于媒體表面的方向的平均的結(jié)晶方位與構(gòu)成其他磁性層的磁性結(jié)晶粒垂直于媒體表面的方向的平均的結(jié)晶方位不同。
5.一種磁存儲(chǔ)裝置，包括在多個(gè)磁性層與相鄰的磁性層之間插入中間層的磁記錄媒體、沿記錄方向驅(qū)動(dòng)磁記錄媒體的驅(qū)動(dòng)部、具有記錄部和再生部的磁頭、使磁頭相對于磁記錄媒體相對運(yùn)動(dòng)的裝置和用于進(jìn)行向磁頭輸入信號及再生上述磁頭的輸出信號的記錄再生信號處理裝置，其特征在于通過用磁阻效應(yīng)式磁頭構(gòu)成磁頭的再生部，上述磁記錄媒體的多個(gè)磁性層的容易磁化的軸方向處于膜面內(nèi)，并且，上述磁性層的容易磁化的軸方向在各層間不相關(guān)。
6.一種磁存儲(chǔ)裝置，包括在多個(gè)磁性層與相鄰的磁性層之間插入中間層的磁記錄媒體、沿記錄方向驅(qū)動(dòng)磁記錄媒體的驅(qū)動(dòng)部、具有記錄部和再生部的磁頭、使磁頭相對于磁記錄媒體相對運(yùn)動(dòng)的裝置和用于進(jìn)行向磁頭輸入信號及再生上述磁頭的輸出信號的記錄再生信號處理裝置，其特征在于通過用磁阻效應(yīng)式磁頭構(gòu)成磁頭的再生部，上述磁記錄媒體的中間層由Ta層和Cr層或Hf層和Cr層或者將從由Zr，Nb，Ti，V，Mo，W構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素添加到這些元素中的合金膜的二層構(gòu)成。
7.如權(quán)利要求6所述的磁存儲(chǔ)裝置，其特征在于上述中間層由在Ta或Hf層上形成Cr層而成。
8.如權(quán)利要求7所述的磁存儲(chǔ)裝置，其特征在于在上述中間層中，Ta層或Hf層與Cr層的厚度之和為2～20nm。
9.如權(quán)利要求6所述的磁存儲(chǔ)裝置，其特征在于上述多個(gè)磁性層是Co基合金。
10.如權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，或9所述的磁存儲(chǔ)裝置的特征在于上述磁阻效應(yīng)式磁頭具有由相互間隔0.35μm以下的距離的軟磁性體構(gòu)成的2個(gè)屏蔽層和在上述2個(gè)屏蔽層之間形成的磁阻傳感器部，上述磁記錄媒體的多個(gè)磁性層的厚度之和t與記錄方向的剩余磁通密度Br之積Br×t大于G·μm，小于100G·μm。
11.如權(quán)利要求1，2，3，4，5，6，7，8，9或10所述的磁存儲(chǔ)裝置，其特征在于上述磁阻效應(yīng)式磁頭包含通過磁化方向相互隨外部磁場發(fā)生相對變化而產(chǎn)生大的磁阻變化的多個(gè)導(dǎo)電性磁性層和設(shè)置在上述導(dǎo)電性磁性層之間的導(dǎo)電性非磁性層。
12.一種磁記錄媒體，其特征在于在具有多個(gè)磁性層和在相鄰磁性層之間設(shè)置中間層的多層磁性層磁記錄媒體中，上述多個(gè)磁性層含有在與垂直于媒體表面的方向重疊的位置存在的結(jié)晶方位不同的結(jié)晶粒。
13.如權(quán)利要求12所述的磁記錄媒體，其特征在于上述多個(gè)磁性層含有最密六角點(diǎn)陣結(jié)構(gòu)的c軸方位與媒體表面大致平行的Co合金結(jié)晶粒，并且含有在與媒體表面垂直的方向重疊的位置存在的c軸方位相互大致正交的Co合金結(jié)晶粒。
14.如權(quán)利要求1 2所述的磁記錄媒體，其特征在于上述多個(gè)磁性層由靠近基板表面的第1磁性層和通過中間層在其上形成的第2磁性層構(gòu)成，在構(gòu)成上述第2磁性層的結(jié)晶粒中，設(shè)其c軸方位和在與媒體表面垂直的方向重疊的位置存在的上述第1磁性層的結(jié)晶粒的c軸方位大致正交的結(jié)晶粒的數(shù)量為Nc、大致平行的結(jié)晶粒的數(shù)量為Na時(shí)，Nc和Na之比Nc/Na大于0.2。
15.如權(quán)利要求12所述的磁記錄媒體，其特征在于構(gòu)成上述多個(gè)磁性層大至少一層的磁性層的磁性結(jié)晶粒垂直于媒體表面的方向的平均的結(jié)晶方位與構(gòu)成其他磁性層的磁性結(jié)晶粒垂直于媒體表面的方向的平均的結(jié)晶方位不同。
16.磁記錄媒體，其特征在于在具有多個(gè)磁性層和在相鄰磁性層之間設(shè)置中間層的多層磁性層磁記錄媒體中，上述磁性層的容易磁化的軸方向處于膜面內(nèi)，并且，上述磁性層的容易磁化的軸方向在各層間不相關(guān)。
17.磁記錄媒體，其特征在于在具有多個(gè)磁性層和在相鄰磁性層之間設(shè)置中間層的多層磁性層磁記錄媒體中，上述中間層由Ta層和Cr層或Hf層和Cr層或者將從由Zr，Nb，Nb，V，Mo，W構(gòu)成的群中選擇的至少一種元素添加到這些元素中的合金膜的二層構(gòu)成。
18.如權(quán)利要求17所述的磁記錄媒體，其特征在于上述中間層由在Ta或Hf層上形成Cr層而成。
19.如權(quán)利要求18所述的磁記錄媒體，其特征在于在上述中間層中，Ta層或Hf層與Cr層的厚度之和為2～20nm。
20.如權(quán)利要求17所述的磁記錄媒體，其特征在于上述多個(gè)磁性層是Co基合金。
全文摘要
本發(fā)明為一種磁存儲(chǔ)裝置，具有在多個(gè)磁性層與相鄰的磁性層之間插入中間層的磁記錄媒體、沿記錄方向驅(qū)動(dòng)磁記錄媒體的驅(qū)動(dòng)部、具有記錄部和再生部的磁頭、使磁頭相對于磁記錄媒體相對運(yùn)動(dòng)的裝置和用于進(jìn)行向磁頭輸入信號及再生上述磁頭的輸出信號的記錄再生信號處理裝置，用磁阻效應(yīng)式磁頭構(gòu)成磁頭的再生部，并且通過使磁記錄媒體的多個(gè)磁性層含有結(jié)晶方位不同的結(jié)晶粒，便可進(jìn)行高密度的信息的記錄再生，從而可以提高可靠性。
文檔編號G11B5/66GK1136693SQ9610211
公開日1996年11月27日 申請日期1996年2月2日 優(yōu)先權(quán)日1995年2月3日
發(fā)明者細(xì)江讓, 吉田和悅, 稻葉信幸, 山本朋生, 石川晃, 二本正昭, 片岡宏之, 城石芳博 申請人:株式會(huì)社日立制作所