具有控制晶粒生长和结晶取向的种子层的结构的制作方法_4

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式中,这些结构对于图案化的记录介质、位图案化磁记录介质、和/或热辅助磁记录(HAMR)介质特别有用。
[0091]图3示出根据一个实施例的用作磁记录介质的结构300。作为一种选择,本结构300可以结合来自此处列出的任何其它实施方式的特征(例如参照其它图的描述那些)被实施。当然,结构300和此处呈现的其它结构可以被用于各种应用和/或在此处列出的示例性实施例中可以被具体地或不具体描述的变型中。
[0092]如图3所示,结构包括非磁性衬底302,其可包括玻璃、陶瓷材料、玻璃/陶瓷混合物、AlMg、硅、碳化硅、或由本领域技术人员在阅读本公开后将看出的适于在磁记录介质使用的其它衬底材料。在一种可选的方法中,结构300可以包括在衬底302上方的可选粘结层,以促进在其上方形成的层的结合。
[0093]还如图3所示,结构300包括位于衬底上方的第一底层304。第二底层306被另外地定位在第一底层304上方。在一种方法中,第一底层304和/或第二底层306可包括易受氧化的材料(例如,在含氧气氛中容易氧化的材料)。在另一种方法中,第一底层304和/或第二底层306可包括非晶材料。在另一方法中,第一底层304和/或第二底层306可以包括NiTa和NiW中的至少一种。在优选的方法中,第一底层304和/或第二底层306的上表面可以是平滑的和/或平坦的,使得其上表面大致沿正交于表面的面(法线)延伸。
[0094]该结构300还包括位于第二底层306上方的结构外延种子层308。在一些方法中,外延种子层108可以包括选自由Pt、Pd、Au、Ru、RuAl、RuRh、NiW、MgO、Cr、TiN及其组合组成的组的材料。在另外的方法,外延种子层308可包括防腐材料,例如不氧化和/或在化学上是惰性(例如,非化学活性的)的材料。
[0095]在另外的方法中,外延种子层308可以具有基本上沿着垂直于衬底上表面的轴线的结晶取向。垂直于衬底302的上表面的轴线由如图3中所示的虚线箭头表示,并且也可以被称为在衬底法线。
[0096]在一个具体的方法中,外延种子层308可以具有被选择和/或配置为促进沉积在其上的任何附加层的外延生长和晶体织构的晶体织构。例如,在一个实施方式中,夕卜延种子层308可包括以(111)为主的晶体织构,其可以促进NiAl (110)、Ru(002)、和/或CoCrPt (002)附加层的生长。在另一实施方式中,外延种子层308可包括以(002)为主的晶体织构,其可以促进FePtLlc1 (001)附加层的生长。
[0097]如进一步在图3中所示,结构化外延种子层308包括多个成核区310和多个非成核区312。非成核区312相对于成核区310凹进,从而在结构化外延种子层308中提供形貌对比。在图3中所示的实施例中,凹进的非成核区312可延伸到第一底层304,使得凹进的非成核区312的深度可以大于结构化外延种子层308的厚度和第二底层106的厚度。然而,重要的是注意,在其它方法中,凹进的非成核区312可以仅延伸到第二底层306,或可以不延伸经过外延种子层308的底表面(例如,凹进的非成核区312的深度可以等于或小于结构化外延种子层308的厚度te)。
[0098]成核区310可包括柱结构,如图3所示。这些柱结构的每个可以具有包括但不限于正方形、矩形、八边形、六边形、三角形、圆形、椭圆形等的横截面形状,其中所述横截面垂直于衬底法线截取。然而,再次重要的是注意,成核区310不限于柱结构,而是可以采用小丘(mound)、台、梯形、不规则形状等形式。
[0099]在一些方法中,结构化外延种子层308可以包括高有序排列的成核区310。与成核区310的排列相关的高有序可以对于位图案化的记录介质是有利的。在其它的方法中,结构化外延种子层308可以包括局部有序排列的成核区310,其对垂直记录介质是有利的。在另外的方法中,结构化外延种子层308可以包括相对无序排列的成核区310。
[0100]在另外的方法,成核区310之间的中心到中心的间距可为约2至约30nm。
[0101]仅仅依靠形貌对比可能不能产生形成于外延种子层308上方的理想的或期望的结构和/或属性的附加层(例如,磁记录膜叠层)。例如,在外延种子层308仅包括形貌对比的方法中,沉积在其上的材料可能趋于填充凸起的成核区310之间的谷(即非成核区312),以最小化表面能。因此,沉积在外延种子层308上的厚的层/膜可以最小化/或最终消除形貌对比。用于避免该最小化和/或最终消除形貌对比的一种方法包括在外延种子层之上沉积非常薄的膜(例如,厚度小于6nm的膜)。然而,非常薄的膜可能无法帮助外延种子层308从蚀刻损伤恢复,这可能会在覆盖的磁记录层中引入大的晶粒尺寸变化,以及与对于磁记录介质308所期望的相比,更高的摆动角度和更宽的开关场分布。
[0102]因此,在优选的方法中,外延种子层308可以包括在成核区310和非成核区312之间的形貌对比和化学对比。在更优选的方法中,在非成核区312的材料和将被沉积在其上的材料之间可能存在大的界面能,在目的性定位的成核区310与将被沉积在其上的材料之间存在小的界面能。这促使在外延种子层308上沉积的外延生长材料仅在成核区310处成核并生长。此外,形貌对比将得以维持和/或增强。此外,在外延种子层308上方较厚的膜沉积是可能的,这会最小化晶粒尺寸变化、开关场分布和摇动角度。
[0103]在其它方法中,外延种子层308可以仅包括化学对比。在这样的方法中,单独的化学对比可足以保持成核区310的结构。沉积在外延种子层308上方的附加层可以在成核区310处成核,从而形成与成核区310配准的柱结构。因此,仅具有化学对比的外延种子层上方的附加层的生长仍可导致附加层内的形貌对比。
[0104]另外如图3所示,在成核区310和非成核区312之间,除了形貌对比之外,还可以存在化学对比。例如,成核区310可包括第一材料314,非成核区312可包括第二材料316,其中第一和第二材料具有不同的表面自由能。在一种方法中,第一材料314可以是不在含氧气氛中氧化的材料,而第二材料316可包括氧化物。在另外的方法中,第二材料316可以包括氮化物、非晶材料、金属等,只要第二材料具有不同于第一种材料的表面自由能。
[0105]在一个具体的方法中,第一材料314可以是Pt,而第二材料可以是TaOx和/或WOx0
[0106]图3的结构300还可以包括直接位于结构化外延种子层308上的可选的愈合层318。如图3所示,该可选的愈合层318可以覆盖成核区310和非成核区312。
[0107]在一种方法中,愈合层318 可以包括从由 Pt、Pd、Au、Ru、Ir、Rh、RuAl、RuRh、NiW、MgO、Cr、TiN及其组合组成的组选出的材料。在具体的方法中,愈合层318可包括防腐材料,例如不氧化的材料。在另外的方法中,愈合层可以包括与结构外延种子层308相同的材料。
[0108]在其它方法中,愈合层318可以具有基本上沿着垂直于衬底上表面的轴线的结晶取向。
[0109]在具体的方法中,愈合层318可以具有与结构化外延种子层308和/或在其上形成的附加层匹配的接近的晶格。例如,在一种方法中,愈合层318可以具有(111)晶体织构,其可以促进NiAl (110)、Ru (002)、和/或CoCrPt (002)附加层的生长。此外,在另一方法中,愈合层318可以具有(002)晶体织构,其可以促进FePtLIci(OOl)附加层的生长。组成定向和结晶定向的FePt合金层可以在HAMR介质中使用。
[0110]在另一些方法中,愈合层318可以具有基本上沿着垂直于衬底上表面的轴线的结晶取向。
[0111]具有与结构化外延种子层308相同的材料和/或结晶取向的愈合层318的存在,可能会使形成在愈合层318上方的附加层的摇摆角度(rocking angle)增加至少I度。
[0112]除了减少和/或消除蚀刻/图案转印损伤之外,愈合层318还可以最小化与沉积于其上的一个或多个磁记录层相关的开关场分布。在没有愈合层的方法中,所述一个或多个磁记录层的外延生长并因此介质属性可以受成核区310的大小和/或形状限制。例如,如果没有愈合层,外延种子层308中的成核区310的尺寸和/或形状变化可得以保持。然而,在包括愈合层318的方法中,成核区310可以生长和/或被改变,这可能最终缩小最后的成核区的尺寸、形状和/或间距分布。因此,愈合层318的存在不仅可以减少和/或消除与成核区310相关联的蚀刻损伤,而且还可以使成核区310的尺寸、形状和/或间距变化最小化。图10A-10B示出了与愈合层沉积之后设置为六边形结构的成核区相关联的尺寸、形状、和/或间距变化的减少。同样地,图11A-11B与愈合层沉积之后设置为矩形结构的成核区相关联的尺寸、形状、和/或间距变化的减少。
[0113]因此,在优选的方法中,结构300包括用于模板生长的愈合层318。然而,在存在最小至没有蚀刻损伤和/或成核区310之间有最小的或可接受的尺寸、形状和间距变化的情形下,在多种方法中可以省略愈合层318。
[0114]如图3所示,结构300包括一个或多个附加层320。在优选的方法中,所述一个或多个附加层形成磁介质膜叠层。例如,在一种方法中,每个层322和324可独立地包括W、Ru、NiW及其组合。此外,层326可以是由多个铁磁性晶粒组成的材料制成的磁记录层。一个或更多的磁性晶粒可以在每个成核区310处成核,从而导致在成核区310处柱形磁性晶粒或岛状生长。磁记录层326的材料可以包括但不限于Cr、Fe、Ta、N1、Mo、Pt、W、Cr、Ru、T1、S1、0、V、Nb、Ge、B、Pd。磁记录材料还可以包括具有Co、Pt、Cr、Nb和Ta中的至少两种的合金。磁记录层326也可以是多层膜,例如具有交替层叠的Co和Pd或Pt。
[0115]单独的磁性晶粒和/或磁岛(例如,由多个磁性晶粒组成)可以通过分离体(segregant) 328被分离。如图3所示,分离体328被定位在非成核区312上方。分离体328可以包括Ta、W、Nb、V、Mo、B、S1、Co、Cr、T1、Al等的氧化物和/或氮化物、或C或Cr或本领域中已知的任何合适的非磁性分离体材料。
[0116]在各种方法中,磁记录层326可以具有高度的结晶取向(如由具有小于6度的摇摆曲线宽度所测量的),其中每个磁性颗粒可以基本上沿衬底法线取向。在优选的方法中,磁记录层326可表现出小于3度的摇摆曲线宽度。
[0117]在优选的方法中,结构300可以是垂直记录介质,因此磁记录层326的磁化方向将在大致垂直于记录层表面的方向上。此外,结构300也可以是特别有益于作为在成核区310和磁性颗粒之间给予配准的图案化的磁记录介质(例如位图案化磁记录介质)。
[0118]也如图3所示,该结构可包括在一个或多个附加层320上方的外覆层330。在优选的方法中,外覆层328的厚度可以在大约Inm至5nm之间。
[0119]在一种方法中,外覆层330可以是被配置为至少保护磁记录层330免受磨损、腐蚀等的保护性外覆层。该保护性外覆层可以由例如类金刚石碳、娃氮化物、BN或B2C等、或诸如由本领域技术人员阅读本公开后可以理解的其它适合作保护性外覆层的材料。外覆层330的厚度例如在大约Inm至5nm之间。
[0120]在另一方法中,外覆层330可以是被配置为调解(mediate)磁性晶粒的晶粒间耦合的盖层。该盖层可以包括例如含Co和其它材料的合金。
[0121]在各种方法中,结构300可以包括盖层和保护性外覆层。在另外的方法中,润滑层(图3中未示出)也可存在于盖层和/或保护性外覆层
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