硬盤驅(qū)動(dòng)器在可以用于存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的磁存儲(chǔ)介質(zhì)上讀取和寫入磁圖案。硬盤驅(qū)動(dòng)器提供低成本、高記錄容量和相對(duì)快速的數(shù)據(jù)檢索。雖然在旋轉(zhuǎn)盤(例如，介質(zhì)盤)上讀取和寫入磁圖案的基本原理保持相同，但磁盤驅(qū)動(dòng)器的部件、尤其是磁存儲(chǔ)介質(zhì)已經(jīng)顯著地演變成需要在介質(zhì)盤上形成更薄的層。可以通過(guò)包括各種層的PMR介質(zhì)堆疊來(lái)實(shí)施磁存儲(chǔ)介質(zhì)。

附圖說(shuō)明

圖1是展示了根據(jù)示例性實(shí)施例的PMR介質(zhì)堆疊的簡(jiǎn)圖。

圖2a至圖2c是展示了根據(jù)示例性實(shí)施例的PMR介質(zhì)堆疊的生長(zhǎng)機(jī)制的簡(jiǎn)圖。

圖3是展示了用于形成根據(jù)示例性實(shí)施例的PMR介質(zhì)堆疊的示例性實(shí)施例的流程圖。

圖4是示例性PMR硬盤驅(qū)動(dòng)器的概念圖。

具體實(shí)施方式

在一個(gè)示例中，垂直磁記錄(PMR)已經(jīng)用于增加磁存儲(chǔ)介質(zhì)的面記錄密度。PMR介質(zhì)堆疊一般包括襯底、反鐵磁耦合軟磁底層(AFC-SUL)、晶種層、中間層(IL)、晶粒隔離起始層(GIIL)和磁層堆疊。該磁層堆疊包括由多個(gè)交換中斷層(EBL)分開(kāi)的多個(gè)磁層。晶種層的主要作用是為IL和磁層控制晶粒尺寸并且形成擇優(yōu)取向。該IL用于進(jìn)一步改善取向并且為磁層提供適當(dāng)?shù)哪０?，從而增?qiáng)磁層的晶粒隔離并且大幅減小晶間磁耦合。釕(Ru)已經(jīng)廣泛用于PMR介質(zhì)中的IL，因?yàn)闆](méi)有替代方案展現(xiàn)出比Ru更好的屬性。

然而，因?yàn)榇糯鎯?chǔ)介質(zhì)的面密度繼續(xù)增加，需要使晶粒尺寸和晶間磁耦合進(jìn)一步減小。PMR介質(zhì)堆疊中所使用的當(dāng)前IL并不能夠滿足這種需求。因此，需要提供一種能夠減小磁層的核心晶粒尺寸并且加寬晶界從而主要由于晶粒尺寸和晶間磁耦合的減小而引起信噪比(SNR)增益的PMR介質(zhì)堆疊。

在以下具體實(shí)施方式中，將呈現(xiàn)PMR介質(zhì)堆疊和制造方法的各個(gè)方面。這些方面非常適用于減小磁層的核心晶粒尺寸并且加寬晶界從而由于晶粒尺寸和晶間磁耦合的減小而引起SNR增益。本領(lǐng)域技術(shù)人員將意識(shí)到，這些方面可以擴(kuò)展至所有類型的介質(zhì)盤，例如，光盤、軟盤、或能夠通過(guò)對(duì)盤的表面進(jìn)行各種電子、磁性、光學(xué)、或機(jī)械改變來(lái)存儲(chǔ)數(shù)據(jù)的任何其他合適的盤。因此，對(duì)具體系統(tǒng)、設(shè)備或方法的任何參考僅旨在展示本發(fā)明的各種方面，應(yīng)理解這些方面可以具有寬應(yīng)用范圍。

一種PMR介質(zhì)堆疊的一個(gè)方面包括兩個(gè)中間層以及形成于這兩個(gè)中間層之間的間隔層，其中該間隔層的表面能低于這兩個(gè)中間層的表面能。

一種形成PMR介質(zhì)堆疊的方法的一個(gè)方面包括形成兩個(gè)中間層并且在這兩個(gè)中間層之間形成間隔層，其中該間隔層的表面能低于這兩個(gè)中間層的表面能。

以下結(jié)合附圖闡述的具體實(shí)施方式旨在作為對(duì)本發(fā)明的各種實(shí)例性實(shí)施例的說(shuō)明并且不旨在代表本發(fā)明可以被實(shí)踐的僅有實(shí)施例。具體實(shí)施方式包括出于提供對(duì)本發(fā)明的全面理解的目的的具體細(xì)節(jié)。然而，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員將明顯的是，可以在無(wú)需這些具體細(xì)節(jié)的情況下實(shí)踐本發(fā)明。在一些實(shí)例中，以框圖形式示出了眾所周知的結(jié)構(gòu)和部件以便避免模糊本發(fā)明的概念。

詞語(yǔ)“示例性”在此用來(lái)意指用作為示例、實(shí)例或例示。任何在此描述為“示例性的”實(shí)施例不一定被解釋為是比其他實(shí)施例優(yōu)選或有利。同樣，系統(tǒng)、設(shè)備或方法的術(shù)語(yǔ)“實(shí)施例”不需要本發(fā)明的所有實(shí)施例包括所描述的部件、結(jié)構(gòu)、特征、功能性、過(guò)程、優(yōu)點(diǎn)、益處、或操作模式。

將理解的是，本發(fā)明的其他方面將從以下具體實(shí)施方式中對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員變得容易明顯，其中通過(guò)例示的方式僅示出和描述了本發(fā)明的若干實(shí)施例。本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明能夠具有其他且不同的實(shí)施例，并且本發(fā)明的若干細(xì)節(jié)能夠在各個(gè)其他方面進(jìn)行修改，均不背離本發(fā)明的精神和范圍。例如，雖然以下討論了與PMR相關(guān)的多個(gè)實(shí)施例，但是其他實(shí)施例(例如，用于疊瓦式磁記錄或其他類型的記錄技術(shù))也是可能的。

圖1展示了根據(jù)本披露的一方面提供經(jīng)改善的晶界和SNR的PMR介質(zhì)堆疊100。對(duì)在PMR介質(zhì)堆疊中晶粒尺寸以及磁層的晶間磁耦合的減小是對(duì)于PMR介質(zhì)改善SNR的關(guān)鍵挑戰(zhàn)。根據(jù)本披露的一個(gè)方面，提供了一種具有改善的SNR的交換耦合復(fù)合介質(zhì)(ECC)的PMR介質(zhì)堆疊及其制造方法。

根據(jù)一個(gè)方面，PMR介質(zhì)堆疊100可以包括襯底102、一個(gè)或多個(gè)軟磁底層(SUL)(例如，反鐵磁耦合SUL(AFC SUL)104)、晶種層106、兩個(gè)或更多個(gè)中間層(IL)108a、108b、間隔層110、通過(guò)交換中斷層(EBL)116a-116c彼此分開(kāi)的多個(gè)磁層(例如，磁層1、磁層2、磁層3)114a-114c、封蓋118、和碳外涂(COC)層120。

晶種層106和該兩個(gè)或更多個(gè)IL 108a、108b可以用于改善晶體取向并且用于控制磁記錄層114a-114c的晶粒尺寸和分布。通過(guò)舉例的方式，可以將Ru或Ru合金(Rux)選擇用作為IL 108a、108b，因?yàn)镽u可以有助于磁層114a-114c的晶粒取向。此外，Ru還可以通過(guò)提供具有更粗糙的表面的生長(zhǎng)模板來(lái)抑制這些磁記錄層114a-114b的磁耦合?？商娲兀梢詫⑩?Co)、Co合金(Cox)、鉑(Pt)、或Pt合金(Ptx)選擇用于IL 108a、108b中的一者或多者。在一個(gè)方面中，這些IL 108a、108b各自的形成可以包括兩步過(guò)程，其中第一步以低壓濺射第一Rux層(Rux L)并且第二步以高壓濺射第二Rux層(Rux H)。Rux L(在圖1中未展示)可以改善磁層114a-114c的取向，而Rux H(在圖1中同樣未展示)可以改善磁層114a-114c的晶粒分離。

將間隔層110插入在IL 108a與IL 108b之間可以在當(dāng)選擇使間隔層110的表面能低于IL 108a、108b的表面能時(shí)減小在IL 108a、108b和磁記錄層114a-114c中的晶粒的大小。例如，IL 108a、108c可以由Ru或Rux形成，并且間隔層110是銅(Cu)。因?yàn)镃u的表面能與Ru和/或Rux相比相對(duì)較低，并且Cu的晶格參數(shù)類似于Ru，使用Cu作為間隔層110可以引起IL 108b的外延生長(zhǎng)，而沒(méi)有取向降級(jí)。因此，PMR介質(zhì)堆疊100可以包括Ru-Cu-Ru堆疊式IL構(gòu)型，該構(gòu)型可以允許磁層114a-114c的晶粒包括小的晶粒尺寸、窄的尺寸分布、以及良好的電磁去耦以用于SNR改善。

此外，在將數(shù)據(jù)寫入/讀出PMR介質(zhì)堆疊100時(shí)，AFC SUL 104可以用于減少噪聲。GIIL 112和EBL 116a-116c可以控制和改善在這些磁層114a-114b各自中的磁晶粒的分離，而封蓋118和COC 120可以用于保護(hù)PMR介質(zhì)堆疊100不受侵蝕。

圖2a至圖2c展示了具有Cu間隔層(Cu SL)的Ru或Rux IL的生長(zhǎng)機(jī)制的示例性實(shí)施例。例如，在圖1中展示的IL 108a、108b各自可以包括兩個(gè)Ru層。以低壓濺射第一Ru層以形成良好的晶粒取向，并且隨后以高壓濺射第二Ru層以提供用于磁層生長(zhǎng)的圓頂形表面。這個(gè)圓頂形模板可以有助于磁層在晶粒之間生長(zhǎng)具有良好的磁分離。

如在圖2a中展示的，Cu間隔層(Cu SL)204被定位在Rux L 202與Rux L 206之間。Rux L 202的表面粗糙度非常低，并且Ru的表面能與Cu SL 204的表面粗糙度和表面能相比高得多。因此，Cu SL 204逐層生長(zhǎng)覆蓋Rux L 202的整個(gè)表面以使表面能最小化，而濺射在Cu SL 206上的Rux L 206形成小島而不是逐層生長(zhǎng)。這是因?yàn)镽ux L 206的表面能比Cu SL 204的表面能更高。在圖2a中展示的示例中，與Rux L 202相比，Rux L 206的晶粒的中心至中心距離和晶粒尺寸也一起減小。通過(guò)幫助使磁層(例如，圖1中的層114a-114c)在晶粒之間生長(zhǎng)良好的磁分離，Rux L 206晶粒的減小尺寸對(duì)于SNR是可期望的。通過(guò)在Rux L 206上具有形成有進(jìn)一步的圓頂形的Rux H 208而進(jìn)一步有助于這一點(diǎn)。

現(xiàn)參照?qǐng)D2b，這個(gè)示例性實(shí)施例展示了在Cu SL 204之前濺射的Rux L 202和Rux H 210。通過(guò)圓頂形Rux H 210的幫助，Cu SL 204填充Rux H 210的谷部而沒(méi)有覆蓋Rux H 210晶粒的頂部。隨后的Rux L 206IL僅在Rux H 210的頂部處生長(zhǎng)并且將該IL(包括Rux L 206和Rux H 208)的晶界的厚度加寬。這是因?yàn)椋捎诒砻婺懿煌?，Ru不太可能生長(zhǎng)在被填充在Rux H 210的晶界處的Cu SL 204的頂部上。作為結(jié)果，可以通過(guò)Cu SL 204的厚度來(lái)控制晶粒尺寸和晶界的厚度。

現(xiàn)參照?qǐng)D2c，這個(gè)示例性實(shí)施例展示了超出一定厚度的Cu SL 204覆蓋Rux H 210的包括晶粒的峰部和谷部的整個(gè)表面并且濺射出包括Rux L 202和Rux H 210的IL的表面。這為包括Rux L 206和Rux H 208的隨后的Ru IL的生長(zhǎng)提供了新的表面。

以此方式，Cu SL 204可以用于細(xì)化晶粒尺寸并且將圖1中展示的磁層114a-114c和IL 108a、108b的晶界厚度加寬。在圖2a至圖2c中展示的Rux-Cu-Rux堆疊式IL可以減少圖1中展示的磁層114a-114b的核心晶粒尺寸并且加寬晶界。由于晶粒尺寸和晶間磁耦合的減小，這可以引起對(duì)于PMR介質(zhì)堆疊的SNR增益。

圖3是展示了根據(jù)本披露的一個(gè)方面的方法的示例性實(shí)施例的流程圖300。例如，在圖1中展示的PMR介質(zhì)堆疊100可以使用圖3中展示的方法來(lái)制造。在流程圖中的這些步驟各自可以使用沉積設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)處理器或通過(guò)一些其他的適當(dāng)手段來(lái)進(jìn)行控制。應(yīng)理解的是，以虛線表面的操作代表對(duì)于本披露的各個(gè)方面的任選操作。

如由框302所表示的，可以形成襯底。例如，參見(jiàn)圖1，襯底102可以被形成用于PMR介質(zhì)堆疊100。

如由框304所表示的，可以在襯底上形成軟磁底層。例如，參見(jiàn)圖1，可以在襯底102上形成AFC SUL 104。在一個(gè)方面中，在將數(shù)據(jù)寫入/讀出PMR介質(zhì)堆疊100時(shí)，AFC SUL 104可以用于減少噪聲。

如由框306所表示的，可以在軟磁底層上形成晶種層。例如，參見(jiàn)圖1，可以在AFC SUL 104上形成晶種層106。晶種層106可以用于為IL和磁層控制晶粒尺寸并且形成擇優(yōu)取向。

如由框308所表示的，可以在晶種層上形成兩個(gè)中間層，并且如由框310所表示的，可以在這兩個(gè)中間層之間形成間隔層。在一個(gè)方面中，這兩個(gè)中間層各自包括Ru、Co或Pt中的至少一者，并且該間隔層包括Cu、Al、Ag或Au中的至少一者。在一個(gè)方面中，所述形成這兩個(gè)中間層包括通過(guò)以第一壓力濺射第一層來(lái)形成這兩中間層中的第一中間層并且通過(guò)以第二壓力將第二層濺射到該第一層上來(lái)形成這兩個(gè)中間層中的第二中間層，該第一壓力低于該第二壓力。例如，該第一壓力包括2mTorr至10mTorr的范圍，并且該第二壓力包括40mTorr至150mTorr的范圍。在另一個(gè)方面中，這兩個(gè)中間層中的第一中間層包括多個(gè)晶粒，該多個(gè)晶粒中的每個(gè)晶粒均被形成為具有圓頂部分，使得谷部被形成在該多個(gè)晶粒中的每個(gè)晶粒之間的晶界處。在進(jìn)一步的方面中，所述形成該間隔層包括在位于該多個(gè)晶粒中的每個(gè)晶粒之間的該晶界處的該谷部中形成該間隔層。在又進(jìn)一步的方面中，該間隔層沒(méi)有被形成在該多個(gè)晶粒的所述圓頂部分上。在另一個(gè)方面中，所述形成這兩個(gè)中間層進(jìn)一步包括在這兩個(gè)中間層中的第一中間層的該多個(gè)晶粒中的每個(gè)晶粒的圓頂部分上形成這兩個(gè)中間層中的第二中間層。例如，參見(jiàn)圖2b，Rux L 202和Rux H 210是在Cu SL 204之前濺射出的。通過(guò)圓頂形Rux H 210的幫助，Cu SL 204填充Rux H 210的谷部而沒(méi)有覆蓋Rux H 210晶粒的頂部。隨后的Rux L 20IL僅在Rux H 210的頂部處生長(zhǎng)并且將該IL(包括Rux L 206和Rux H 208)的晶界的厚度加寬。這是因?yàn)?，由于表面能不同，Ru不太可能生長(zhǎng)在被填充在Rux H 210的晶界處的Cu SL 204的頂部上。作為結(jié)果，可以通過(guò)Cu SL 204的厚度來(lái)控制晶粒尺寸和晶界的厚度。

如由框312所表示的，可以在這兩個(gè)中間層上形成晶粒隔離起始層。例如，參見(jiàn)圖1，GIIL 112可以形成于在IL 108a、108b上，并且可以控制和改善在磁層114a-114b中的每一者中的磁晶粒的分離。

如由框314所表示的，可以在晶粒隔離起始層上形成多個(gè)磁層。例如，參見(jiàn)圖1，可以通過(guò)晶種層106和該兩個(gè)或更多個(gè)IL 108a、108b來(lái)控制磁記錄層114a-114c的晶粒尺寸和分布。

如由框316所表示的，可以在該多個(gè)磁層中的每一者上形成交換中斷層。例如，參見(jiàn)圖1，可以通過(guò)EBL 116a-116c使多個(gè)磁層(例如，磁層1、磁層2、磁層3)114a-114c各自彼此分開(kāi)。EBL 116a-116c可以減少PMR介質(zhì)堆疊100的矯頑力和飽和場(chǎng)，這引起對(duì)介質(zhì)的可寫性和SNR的改善。

如由框318所表示的，可以在這些交換中斷層之一上形成至少一個(gè)封蓋層，并且如由框320所表示的，可以在該至少一個(gè)封蓋層上形成至少一個(gè)外涂層。例如，參見(jiàn)圖1，封蓋118和COC 120可以用于保護(hù)PMR堆疊100不受侵蝕。

以此方式，PMR介質(zhì)堆疊可以被形成為包括Ru-Cu-Ru堆疊式IL構(gòu)型，該構(gòu)型可以允許磁層的晶粒包括小的晶粒尺寸、窄的尺寸分布、以及良好的電磁去耦以用于SNR改善。

圖4是示例性PMR硬盤驅(qū)動(dòng)器的概念圖。PMR硬驅(qū)動(dòng)盤400被示出為具有可旋轉(zhuǎn)的PMR介質(zhì)堆疊402。PMR介質(zhì)堆疊402可以通過(guò)位于該P(yáng)MR介質(zhì)堆疊402下方的盤驅(qū)動(dòng)電機(jī)(未示出)在轉(zhuǎn)軸403上旋轉(zhuǎn)。PMR頭104可以用于寫入PMR介質(zhì)堆疊402并且從其中讀出。當(dāng)電機(jī)使磁盤402旋轉(zhuǎn)時(shí)，可以在PMR頭404下方形成氣承以使其輕微地抬升離開(kāi)PMR介質(zhì)堆疊402的表面，或者，以本領(lǐng)域術(shù)語(yǔ)來(lái)說(shuō)，“飛”在磁盤402上方。PMR頭404可以通過(guò)檢測(cè)和修改盤的表面上的材料的磁極化來(lái)用于讀取和寫入信息。致動(dòng)器或存取臂406可以用于使PMR頭404在跨旋轉(zhuǎn)的PMR介質(zhì)堆疊402的弧線上移動(dòng)，由此允許PMR頭404接觸PMR介質(zhì)堆疊402的整個(gè)表面。可以使用音圈致動(dòng)器408或通過(guò)一些其他適當(dāng)?shù)钠骷贡?06移動(dòng)。

此披露的各個(gè)方面被提供為使本領(lǐng)域普通技術(shù)人員能夠?qū)嵺`本發(fā)明。對(duì)貫穿此披露呈現(xiàn)的示例性實(shí)施例的各種修改將對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員容易明顯，并且在此披露的概念可以擴(kuò)展至其他磁存儲(chǔ)裝置。因此，權(quán)利要求書不旨在限制此披露的各個(gè)方面，而是旨在符合與權(quán)利要求書的語(yǔ)言一致的全部范圍。本領(lǐng)域普通技術(shù)人員已知或之后將知道的貫穿此披露所描述的示例性實(shí)施例的各個(gè)部件的所有結(jié)構(gòu)和功能等效物都通過(guò)引用明確地結(jié)合在此，并且旨在被權(quán)利要求書包含。并且，在此披露的任何內(nèi)容都并非旨在貢獻(xiàn)給公眾，無(wú)論這樣的披露是否在權(quán)利要求書中被明確地?cái)⑹觥２粦?yīng)按照35U.S.C.112(f)的規(guī)定來(lái)理解權(quán)利要求元素，除非使用短語(yǔ)“用于…的裝置”來(lái)明確敘述元素、或者在方法權(quán)利要求的情況下使用短語(yǔ)“用于…的方法”來(lái)敘述元素。