專利名稱：薄膜磁頭，生成該薄膜的方法以及使用該薄膜的磁盤裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
0001本發(fā)明涉及一種薄膜磁頭，用于生成該薄膜的方法以及具有使用該薄膜的滑塊的磁盤裝置，尤其涉及一種使用磁阻薄膜例如MR(磁阻)式、GMR(巨磁阻)、TMP(隧道結(jié)磁阻)式和CCP(電流垂直平面)式的薄膜磁頭，以及用于生成該薄膜的方法和具有使用該薄膜的滑塊的磁盤裝置。
背景技術(shù)：
0002在磁記錄領(lǐng)域，對較高密度的要求提高了，并且得到了發(fā)展以滿足這樣的要求。由于得到了較高的密度，對用于硬盤的幾種類型磁頭進(jìn)行了研究和開發(fā)，例如薄膜磁頭和磁阻感應(yīng)式結(jié)合磁頭，該薄膜磁頭中，磁極、線圈等等通過薄膜沉積方法在襯底上覆以薄膜，在磁阻感應(yīng)式結(jié)合磁頭中，記錄通過感應(yīng)式磁頭執(zhí)行，復(fù)制利用磁阻效應(yīng)進(jìn)行。
0003磁阻磁頭是通過使用磁性材料在讀出傳感部分處利用電阻的變化來讀取外部磁信號的一種裝置。就該磁阻磁頭而言，復(fù)制輸出依賴于紀(jì)錄介質(zhì)的磁信號，而不依賴于對于記錄介質(zhì)的相對速度。因此，較高輸出甚至能夠在高線紀(jì)錄密度的磁記錄情況下得到。就該磁阻磁頭而言，為了增加分辨能力并得到卓越的射頻性能，磁阻薄膜(MR薄膜)通常被夾在一對磁防護(hù)薄膜中間，該磁阻磁頭被稱為防護(hù)式磁阻磁頭。在這種情況下，磁阻磁頭只是復(fù)制磁頭，因此，磁阻感應(yīng)式結(jié)合磁頭被使用了，在該磁阻感應(yīng)式結(jié)合磁頭中，用于紀(jì)錄的感應(yīng)式磁頭部分與磁阻磁頭部分結(jié)合在一起。
0004典型情況下，關(guān)于薄膜磁頭，CSS(接觸起止)式被采用了，該CSS式中，薄膜磁頭通過空氣的支撐效果飄浮在紀(jì)錄介質(zhì)上面。磁頭通常被安裝在高速旋轉(zhuǎn)的磁盤上微小距離(約0.2-2.0μm)處。因此，提供磁頭碰撞和CSS磨損耐受力的表面強(qiáng)度和抗磨損性是重要的。為改進(jìn)抗磨損性，進(jìn)行了多方面的研究，例如日本專利申請公開No.4-276,367中所揭示的一個研究，該研究中，在磁頭滑塊的軌道上形成了保護(hù)膜。該保護(hù)膜由硅粘附層和含氫無定形碳膜組成，總厚度為250?；蚋?。然而，由于硅被用在了粘附層中，該薄膜顯示出低的強(qiáng)度。另外，當(dāng)這種硅粘附層被用于由鋁和碳化鋇制成的燒結(jié)的襯底、鋁絕緣層、由軟磁材料(例如坡莫合金、鋁硅鐵粉、氮化鐵等等)制成的薄膜等等組成的磁性薄膜磁頭結(jié)構(gòu)時，薄膜磁頭和保護(hù)膜之間的粘結(jié)性或粘附性變差，導(dǎo)致例如薄膜剝落和抗磨損性不夠的問題。
0005日本專利No.2,571,957揭示，由無定形硅和無定形碳化硅組成的緩沖層在氧化物表面形成，然后碳或主要由碳組成的薄膜進(jìn)一步在其上面生成。然而，即使保護(hù)層與緩沖層一起被應(yīng)用到薄膜磁頭，仍然不能得到足夠的耐腐蝕性和抗磨損性。另外，它具有一些缺點，除形成保護(hù)膜的步驟之外，需要額外的步驟來形成緩沖層，導(dǎo)致了更長的生產(chǎn)周期和更高的生產(chǎn)成本。而且，緩沖層使薄膜變得更厚，這樣與用于硬盤的磁頭的要求相違背，例如成本效率、大規(guī)模生產(chǎn)能力，以及較高的記錄密度。
0006在用來形成工業(yè)上使用的硅夾層的一般方法中，硅原子只進(jìn)行濺射，硅原子之間不形成化學(xué)鍵。結(jié)果形成的膜層硬度低，密實性差，導(dǎo)致了硅原子塊的形成。因此，當(dāng)保護(hù)膜制作得較薄，不能得到足夠的耐腐蝕性和抗磨損性(CSS)。也就是說，當(dāng)用濺射方法在硅緩沖層表面形成薄的類金剛石碳膜時，硅原子之間不形成化學(xué)鍵，導(dǎo)致硅夾層差的密實性以及細(xì)小塊的形成，并且類金剛石碳膜僅僅覆蓋硅夾層。因此，當(dāng)類金剛石碳膜制作得較薄，腐蝕性氣體如濕氣容易穿透硅夾層，然后腐蝕膜層，同樣，類金剛石碳膜可能會剝落。另外，引起了另一個問題，薄膜磁頭一側(cè)的金屬被侵蝕并在硅中擴(kuò)散，這樣改變了電阻，反過來降低了薄膜磁頭的性能。
0007另一方面，在日本專利申請公開No.10-289419和No.10-275308中，當(dāng)前的發(fā)明者們建議了用于薄膜磁頭的保護(hù)膜，該保護(hù)膜顯示了對薄膜磁頭組件強(qiáng)烈的粘結(jié)性、極好的耐腐蝕性以及極好的抗磨損性。特別地，例如在日本專利申請公開No.275308中，提供了一種顯示極好耐久性的薄膜磁頭，該薄膜磁頭具有由分子式SiCXHYOZNW(X、Y、Z和W每一個按照原子比表示，其中，X＝3-26，Y＝0.5-13，Z＝0.5-6，W＝0-6)表示的保護(hù)膜。然而，發(fā)明者發(fā)現(xiàn)這種方法同樣存在問題，說明如下。
本發(fā)明要解決的問題0008今天，具有巨大容量的記錄介質(zhì)如具有高達(dá)80Gpsi容量的磁盤被廣泛使用。就具有這樣巨大容量的磁記錄而言，為了得到高記錄密度，縮小磁頭和記錄介質(zhì)之間的距離是必要的。然而，當(dāng)厚的保護(hù)膜在磁頭上形成時，由于它的厚度，提供了更大的間距，因此對于較高密度介質(zhì)，這樣的薄膜是不合適的。
在上述日本專利申請公開No.275308中所揭示的保護(hù)膜具有大約70的厚度。當(dāng)厚度超過該數(shù)值時，能夠得到足夠的耐腐蝕性和抗磨損性。另一方面，為了達(dá)到較高的密度，保護(hù)膜應(yīng)該制作得盡量薄，以便縮短間距。然而，當(dāng)厚度低于該數(shù)值時，則不能得到足夠的耐腐蝕性(原因被認(rèn)為是它含有Si)，保護(hù)膜制作得更薄是不適當(dāng)?shù)摹?br>
發(fā)明內(nèi)容
0009本發(fā)明提供了一種磁阻式薄膜磁頭，其特征在于，至少在接觸記錄介質(zhì)的磁頭表面形成下列保護(hù)層(A)下層膜，在該下層膜中，原子互相化學(xué)結(jié)合，顯示高硬度和高密實性，并且具有由選自分子式群的分子式表示的組成，該分子式群包括分子式(i)SiCXHYOZNWFTBUPV其中，X＝0.5-26，Y＝0.5-13，Z＝0-6，W＝0-6，T＝0-6，U＝0-1，V＝0-1，以及分子式(ii)SiHYOZNWFTBUPV其中，Y＝0.0001-0.7，Z＝0-6，W＝0-6，T＝0-6，U＝0-1，V＝0-1；以及(B)上層膜，該上層膜由具有下式表示的組成的類金剛石薄膜組成CHaObNcFdBePf其中a＝0-0.7，b＝0-1，c＝0-1，d＝0-1，e＝0-1，f＝0-1。
因為這種結(jié)構(gòu)，在保持高的耐腐蝕性和抗磨損性同時，達(dá)到總薄膜厚度為40或更小，或者甚至30?；蚋∽兊每赡?，該薄膜厚度比常規(guī)的最小厚度70薄得多。
0010使用施加負(fù)偏壓的氣相沉積方法(CVD方法)，如等離子體CVD方法和電離氣相沉積方法，制作下層膜更為適宜。本發(fā)明中具有所需性能的保護(hù)膜不能通過濺射方法得到。這是因為通過濺射會形成大塊硅，可能損壞薄膜磁頭。
另一方面，為形成上層膜，除施加負(fù)偏壓的氣相沉積方法(CVD方法)，如等離子體CVD方法和電離氣相沉積方法之外，可以使用濺射方法。
0011用于本發(fā)明的含硅下層保護(hù)膜與常規(guī)的硅緩沖層不同，薄膜中的原子彼此之間能夠形成強(qiáng)的化學(xué)鍵，由此，使薄膜變得致密并且化學(xué)穩(wěn)定性好。另外，化學(xué)鍵能夠在下層保護(hù)膜和上層保護(hù)膜之間形成。結(jié)果，使上層保護(hù)膜(類金剛石碳膜)的厚度為40或更小是可能的，該薄膜厚度比常規(guī)薄膜的厚度薄得多，而該薄膜仍然阻止腐蝕性氣體如濕氣的穿透，并且顯示極好的耐腐蝕性和極好的抗磨損性。
0012由于這樣形成的保護(hù)膜能夠在顯示極好耐腐蝕性和極好抗磨損性的同時，制成具有40?；蚋〉暮穸龋景l(fā)明具有一些優(yōu)點，磁阻薄膜磁頭和介質(zhì)之間的距離能夠被縮小，這是適合于高密度記錄的。另外，甚至當(dāng)薄膜被制成具有這樣小的厚度時，該薄膜磁頭顯示了與揭示于日本專利申請公開No.275308中的具有70的厚保護(hù)膜的磁頭幾乎同樣水平的耐腐蝕性和抗磨損性。


0013圖1圖1顯示了本發(fā)明磁阻薄膜磁頭的橫截面圖。
圖2圖2顯示了具有使用了本發(fā)明磁阻薄膜磁頭的滑塊的磁盤裝置的透視圖。
圖3圖3顯示了具有示于圖2的薄膜磁頭的滑塊部分的放大透視圖。
具體實施例方式
0014本發(fā)明中，分別以預(yù)定的組成比率由下層膜和無定形類金剛石碳膜制成的上層膜組成的保護(hù)膜，至少在朝向記錄介質(zhì)的薄膜磁頭表面(即浮置面)形成。該保護(hù)膜能夠通過施加DC偏壓或自給偏壓到薄膜磁頭并且實施氣相沉積方法如等離子體CVD方法和電離氣相沉積方法形成。
下層保護(hù)膜用于下層保護(hù)膜的材料的組成由下式表示(i)SiCXHYOZNWFTBUPV上式中，SiCXHY是必需的，其他的組分任意使用，其中X＝0.5-26，Y＝0.5-13，Z＝0-6，W＝0-6，T＝0-6，U＝0-1，V＝0-1。其中，條件X＝1-8和Y＝0.8-4更為適宜。
另一方面，由下式表示的組成能夠用來作為下層保護(hù)膜的材料(ii)SiHYOZNWFTBUPV式中，SiHY是必需的，其他的組分任意使用，其中Y＝0.0001-0.7，Z＝0-6，W＝0-6，T＝0-6，U＝0-1，V＝0-1。其中，條件Y＝0.010.2更為適宜。
上式(i)中，當(dāng)X低于0.5時，薄膜具有低的強(qiáng)度。另一方面，當(dāng)X超過26時，內(nèi)部應(yīng)力變大，并且粘結(jié)性變?nèi)酢．?dāng)Y低于0.5時，薄膜具有低的強(qiáng)度。當(dāng)Y超過13時，薄膜同樣顯示了低的強(qiáng)度。當(dāng)Z、W和T的每一個超過6時，薄膜密度和抗磨損性變低。
0015滿足這樣條件的下層膜為無定形狀態(tài)，厚度為20?；蚋。瑸?-15更為適宜。當(dāng)厚度小于5時，粘附性變差，因此本發(fā)明的效果變差。當(dāng)厚度超過20時，上層膜(類金剛石碳膜)變得太薄。當(dāng)總厚度(與上層膜一起)超過40時，磁頭和記錄介質(zhì)之間的距離變大，因此性能變得惡化。通常，下層膜的維氏硬度Hv大約為600-400，波長632nm處的折射系數(shù)大約為1.5-2.8。
0016上層保護(hù)膜用來做上層保護(hù)膜的無定形類金剛石薄膜的組成由下式表示CHaObNcFdBePf其中，C是必需的，按照原子比，a＝0-0.7，b＝0-1，c＝0-1，d＝0-1，e＝0-1，f＝0-1。
通過碳?xì)浠衔镉米鞑牧系臍庀喑练e方法如等離子體CVD方法、電離氣相沉積方法和ECR等離子體CVD方法形成的薄膜，通常包含H，a＝0.05-0.7。然而，通過使用碳作為靶的持續(xù)陰極方法(FCVA)、濺射方法等等形成類金剛石薄膜，得到不含氫的上層膜是可能的。
0017類金剛石碳(DLC)膜有時候被稱作“金剛石碳膜”，“i-碳膜”等等。關(guān)于類金剛石碳膜，可以參考例如日本專利申請公開No.62-145646和No.62-145647，以及新金剛石論壇，Vol.4No.4(發(fā)表于10-25-1988)。在上述文件(新金剛石論壇)中描述，拉曼光譜分析顯示，DLC薄膜在1400-1700cm-1處有一個寬的拉曼散射光譜峰，這與在1333cm-1處具有窄峰的金剛石以及在1581cm-1處具有窄峰的石墨是不同的，該現(xiàn)象反過來說明DLC薄膜具有與石墨和金剛石顯著不同的結(jié)構(gòu)。由于除了碳和氫的所包含元素的改變，在DLC薄膜的拉曼光譜分析的散射光譜中觀察到的寬峰會改變。DLC薄膜為主要由碳原子和氫原子組成的無定形薄膜，該薄膜中，碳原子通過sp2和sp3聯(lián)結(jié)任意結(jié)合。
0018本發(fā)明中，DLC薄膜的典型的厚度為15?；蚋?，為15-25則更為適宜，當(dāng)它與下層膜一起形成保護(hù)膜時，總厚度約為40?；蚋?。當(dāng)膜層更厚時，盡管保護(hù)膜顯示了足夠的耐腐蝕性和抗磨損性，MR薄膜磁頭和記錄介質(zhì)之間的距離變大。因此，這樣的厚度對用于高密度記錄的薄膜磁頭是不可取的。
本發(fā)明中，卓越的保護(hù)膜能夠通過提供具有由特定的下層膜和特定的上層膜組成的雙層結(jié)構(gòu)的保護(hù)膜得到。卓越性能的原因被認(rèn)為是本發(fā)明中具有由分子式(i)或(ii)表示的組成的下層膜被用作對于襯底(薄膜磁頭)的高粘性層，同樣對于上層膜(DLC薄膜)也是如此，這是因為下層膜含有Si。另外，由于下層膜同樣含有Si-C化學(xué)鍵、Si-Si化學(xué)鍵和/或C-C化學(xué)鍵，它以與DLC薄膜同樣的方式具有密集的橋梁結(jié)構(gòu)，有助于防止腐蝕性氣體的穿透。下層膜同樣具有大約2000-6000的硬度(Hv)，該硬度與上層的DLC薄膜的硬度為相同水平，有助于抗磨損性(CSS)。
0019本發(fā)明的薄膜磁頭將會說明如下。圖1顯示了本發(fā)明薄膜磁頭一個實施例的示意橫截面圖。示于圖中的薄膜磁頭包括本發(fā)明由下層膜1’和上層膜1”組成的復(fù)雜保護(hù)膜；保護(hù)層2；上層磁極層3；縫隙4；下層磁極層5；絕緣層6；上層防護(hù)層7；磁阻元件8；下層防護(hù)層9；基層10；襯底11；導(dǎo)電線圈12；以及絕緣層13。圖中闡明的薄膜磁頭是所謂的磁阻感應(yīng)式結(jié)合磁頭，既有用于復(fù)制的MR磁頭部分，又有用于記錄的感應(yīng)式磁頭部分。用于記錄的感應(yīng)式磁頭部分由上層磁極層3、下層磁極層5以及夾在其中的縫隙4和導(dǎo)電線圈12組成。MR磁頭部分由上層防護(hù)層7、下層防護(hù)層9以及夾在其中的絕緣層13和磁阻元件8組成。圖中，感應(yīng)式磁頭部分位于磁道一側(cè)，MR磁頭部分位于磁頭一側(cè)。這些組成已被熟知，可以參考如日本專利申請公開No.10-275308。
薄膜磁頭組件通過層壓這些結(jié)構(gòu)形成，本發(fā)明的下層保護(hù)膜1’和上層保護(hù)膜1”至少在磁記錄介質(zhì)(磁盤)運(yùn)轉(zhuǎn)或者介質(zhì)滑塊與之接觸的組件表面形成，也就是說，在朝向記錄介質(zhì)的表面上(圖中，在圖的左側(cè)并且垂直于紙面的平面上)。
圖1中，闡明了磁阻感應(yīng)式結(jié)合磁頭，應(yīng)該注意的是，更多的靈敏結(jié)構(gòu)如GMR(巨磁阻)結(jié)構(gòu)、TMP(隧道結(jié)磁阻)結(jié)構(gòu)，以及CCP(電流垂直平面)結(jié)構(gòu)，同樣能夠代替磁阻元件8使用。
0020圖2顯示了磁盤裝置的全視圖。傳動部分包括安裝在那里的眾多的磁頭裝置，每一個裝置在支架部分的前端有一個包含薄膜磁頭的滑塊。圖3顯示具有薄膜磁頭的滑塊的透視圖，滑塊在其磁道一側(cè)(出氣端)具有MR磁頭。
該實施例闡明了一種類型的磁盤裝置，稱之為CSS(接觸起止)操作式。如圖2所示，該磁盤裝置具有眾多的磁記錄介質(zhì)21，以及眾多的磁頭裝置22，每一個磁頭裝置與各自的磁記錄介質(zhì)21聯(lián)結(jié)。磁記錄介質(zhì)21通過安裝于底盤23的主軸馬達(dá)24進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。磁頭裝置22可旋轉(zhuǎn)地安裝于固定軸25，該固定軸25通過軸承26固定于底盤23上。本實施例中，眾多的磁頭裝置22通過相同的軸承26安裝于固定軸25，由于這種結(jié)構(gòu)，眾多的磁頭裝置22能夠作為一個部件一起旋轉(zhuǎn)。磁頭裝置22在其頂端具有磁頭滑塊27。該磁盤裝置在磁頭裝置22的另一端同樣具有傳動部分28，該傳動部分28是用來確定滑塊27在磁記錄介質(zhì)21的磁道上的位置的。傳動部分28是用來以固定軸25作為其旋轉(zhuǎn)中心，旋轉(zhuǎn)磁頭裝置22的，因為這種結(jié)構(gòu)，滑塊27在相對于磁記錄介質(zhì)的徑向是可移動的。
0021圖3顯示了示于圖2的滑塊的放大的透視圖?；瑝K27由例如AlTiC(Al2O3·TiC)制成，并且具有襯底100，總體上形狀幾乎為六面體。在該六面中，朝向磁記錄介質(zhì)21的面為記錄介質(zhì)朝向面或者空氣軸承面(ABS)29。如圖3所示，在垂直于ABS29的滑塊27一個側(cè)面，形成了薄膜磁頭30。
0022下面是根據(jù)圖2，對使用具有這種結(jié)構(gòu)的磁盤裝置的記錄復(fù)制機(jī)理的說明。就CSS操作式而論，當(dāng)磁盤裝置沒有運(yùn)行時，也就是，當(dāng)主軸馬達(dá)24沒有運(yùn)行并且磁記錄介質(zhì)沒有旋轉(zhuǎn)時，滑塊27的ABS29和磁記錄介質(zhì)21進(jìn)行接觸。當(dāng)記錄或復(fù)制進(jìn)行時，磁記錄介質(zhì)21通過主軸馬達(dá)24高速旋轉(zhuǎn)。這樣會產(chǎn)生氣流，并且反過來產(chǎn)生氣動升力。利用這種升力，滑塊27從磁記錄介質(zhì)21表面上升，并且同時，滑塊在相對于磁記錄介質(zhì)21的水平方向通過傳動部分28進(jìn)行移動。在移動過程中，記錄或復(fù)制通過在滑塊27的一面生成的薄膜磁頭30進(jìn)行。
0023下層保護(hù)膜的生成接下來，對至少在欲受保護(hù)的薄膜磁頭的表面，也就是在朝向記錄介質(zhì)的表面上形成保護(hù)膜的方法進(jìn)行說明。對于用于本發(fā)明的等離子體CVD方法，可以參考例如日本專利申請公開No.4-41672。用于等離子體CVD方法的等離子體可以是直流電或者交流電，但是交流電更為可取。交流電能夠從幾赫茲到微波范圍變動。
另外，描述于例如“金剛石薄膜技術(shù)”(由Technology Center出版)的ECR等離子體能夠被使用。
0024本發(fā)明中，施加偏壓的等離子體CVD方法用作等離子體CVD方法更為適宜。在施加偏壓的等離子體CVD方法中，負(fù)偏壓被施加于薄膜磁頭。詳細(xì)的說明在例如M.Nakayama等，Journal of the Ceramic Society of Japan Intnl.EditionVol.98，pp607-609(1990)中可以找到。另一方面，能夠利用自給偏壓來代替施加偏壓。當(dāng)作為交替電源供給的等離子體電源被連接到裝置的電極時，產(chǎn)生了等離子體。該等離子體包含電子、離子和原子團(tuán)，并且總體上是電中性的。然而，當(dāng)?shù)入x子體電源的頻率為聲頻(AF)、射頻(RF)或微波(MW)時，在離子和電子之間產(chǎn)生了遷移率的差別，結(jié)果，在外加電極(通常為不接地一側(cè))一側(cè)產(chǎn)生了負(fù)壓狀態(tài)。該電壓稱為自給偏壓。上述偏壓最好為-10～-2000V，為-50～-1000V則更為適宜。
0025當(dāng)使用等離子體CVD方法形成下層保護(hù)膜。原料氣體最好從下列化合物群中選取。用于得到Si+C+H+O組成的化合物實例包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、八甲基環(huán)四硅氧烷、環(huán)己基硅氧烷、六甲氧基二硅氧烷、六乙氧基二硅氧烷、三乙氧基乙烯硅烷、二甲基乙氧基乙烯硅烷、三甲氧基乙烯硅烷、甲基三甲氧基硅烷、二甲氧基氯代甲硅烷、二甲氧基甲硅烷、三甲氧基硅烷、二甲基乙氧基硅烷、三甲氧基硅烷醇、羥甲基三甲基硅烷、甲氧基三甲基硅烷、二甲氧基二甲基硅烷以及乙氧基三甲氧基硅烷。這些化合物能夠結(jié)合使用，或者與其他的化合物一起使用。
0026為了得到用于下層保護(hù)膜的組成Si+C+H+O+N，除了上述的原料氣體之外，N2(作為N源)、NH3等等(作為N+H源)、以及用NOX表示的N和O的化合物如NO、NO2、N2O(作為N+O源)能夠被使用。除了那些化合物，含有Si+C+H、Si+C+H+O或者Si+C+H+N的化合物能夠與O源、ON源或者N源結(jié)合使用。可以使用O2、O3等等作為O源，可以使用碳?xì)浠衔锶鏑H4、C2H4、C2H6、C3H8和C5H6作為C+H源。
0027用于包含Si、C和H的下層保護(hù)膜的化合物實例包括甲基硅烷、二甲基硅烷、三甲基硅烷、四甲基硅烷、二乙基硅烷、四乙基硅烷、四丁基硅烷、二甲基二乙基硅烷、四苯基硅烷、甲基三苯基硅烷、二甲基二苯基硅烷、三甲基苯基硅烷、三甲基甲硅烷基-三甲基硅烷以及三甲基甲硅烷基甲基-三甲基硅烷。包含Si、C、H和N的化合物實例包括3-氨丙基二乙氧基甲基硅烷、2-氰乙基三乙氧基硅烷、3-烯丙基氨丙基三甲氧基硅烷以及5-(3-氨丙基)三乙氧基硅烷。這些化合物能夠結(jié)合使用，或者與硅烷化合物以及碳?xì)浠衔镆黄鹗褂谩?br> 就由Si+H組成的下層保護(hù)膜而言，可以使用硅烷(SiH4)。為在薄膜中加入F，可以使用CF4、HnFn(n＝0-6)、F2等等；為在薄膜中加入P，可以使用磷化氫(PH3)等等；為在薄膜中加入B，可以使用BF3、B2F6等等。
0028上述原料氣體的流速可以依靠原料氣體的類型進(jìn)行選擇。通常，工作壓力為1.33-6.66Pa，并且輸入功率為10W-5kW更為可取。
本發(fā)明中，電離氣相沉積方法等等能夠用于形成下層保護(hù)膜。關(guān)于電離氣相沉積方法，可以參考例如日本專利申請公開No.59-174508。應(yīng)該注意的是，方法和裝置不限于所揭示的那些，如果可能加速用于形成保護(hù)膜的原料電離氣體，可以應(yīng)用其他方式的電離氣相沉積技術(shù)。
0029在這種情況下，作為較佳裝置的一個實例，可以對描述于日本專利申請公開No.59-174508的直線離子式或者偏轉(zhuǎn)離子式裝置進(jìn)行敘述。在電離氣相沉積方法中，真空罐內(nèi)部保持在大約1.33×10-4Pa的高真空之下。該真空罐里面配備有在經(jīng)交流電源供給加熱時生成熱電子的燈絲。該燈絲被夾在電極對中間，并且施加電壓Vd到燈絲上。另外，產(chǎn)生用來捕獲電離氣體的磁場的電磁感應(yīng)圈被設(shè)置成這樣一種方式，使得它圍繞線圈和電極對。原料氣體與燈絲發(fā)出的熱電子相碰撞，產(chǎn)生了正電性散熱離子和電子。這些正離子通過施加于柵極的負(fù)電勢Va進(jìn)行加速。通過調(diào)整Vd、Va和線圈的磁場，可以改變薄膜的組成和質(zhì)量。本發(fā)明中，Vd＝10-500V，并且Va＝-10～-500更為適宜。用和上述同樣的方法，負(fù)偏壓用來作為薄膜磁頭的施加偏壓。該偏壓為直流電更為適宜。另一方面，自給偏壓能夠代替偏壓使用。用和上述同樣的方法，偏壓最好為-10～-2000V，為-50～-1000V則更為適宜。
0030當(dāng)通過電離氣相沉積方法形成下層保護(hù)膜時，與等離子體CVD方法情況下相同的原料氣體可以被使用。原料氣體的流速可以依靠氣體的類型進(jìn)行選擇。通常，工作壓力為1.33-6.66Pa更為適宜。
0031上層保護(hù)膜的生成用作上層保護(hù)膜的DLC薄膜可以與下層膜的情況一樣，通過例如等離子體CVD方法、電離氣相沉積方法、持續(xù)陰極方法以及ECR等離子體CVD方法等等形成，另外，能夠使用濺射方法。
關(guān)于用于形成DLC薄膜的等離子體CVD方法，可以參考例如日本專利申請公開No.4-41672。用于等離子體CVD方法的等離子體可以是直流電或者交流電，但是交流電更為可取。交流電能夠從幾赫茲到微波范圍變動。另外，描述于例如“金剛石薄膜技術(shù)”(由Technology Center出版)的ECR等離子體能夠被使用。此外，能夠施加偏壓。
0032當(dāng)使用等離子體CVD方法形成DLC薄膜時，原料氣體最好從下列化合物群中選取。
包含C和H的化合物實例包括碳?xì)浠衔锢缂淄椤⒁彝?、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、乙烯和丙稀?br> 包含C+H+O的化合物實例包括CH3OH、C2H5OH、HCHO以及CH3COCH3。
包含C+H+N的化合物實例包括氰化銨、氰化氫、一甲銨、二甲胺、丙烯胺、苯胺、二乙胺、乙腈、氮異丁烷、二苯烯胺、乙胺、甲肼、DMH、三烯丙基胺、三甲胺、三乙胺以及三苯胺。
另外，上述化合物能夠結(jié)合使用，或者與O源、ON源、N源、H源、F源、B源、P源等等一起使用。
0033同樣，使用O2、O3等等(作為O源)，CO、CO2等等(作為C+O源)，H2等等(作為H源)；H2O等等(作為H+O源)，N2(作為N源)，NH3等等(作為N+H源)，用NOX表示的N和O的化合物如NO、NO2以及N2O(作為N+O源)，(CN)2等等(作為N+C源)，NH4F等等(作為N+H+F源)，以及O2+F2等等(作為O+F源)是可能的。
0034上述原料氣體的流速可以依靠原料氣體的類型進(jìn)行選擇。通常，工作壓力為1-70Pa，并且輸入功率為10W-5kW更為適宜。
0035本發(fā)明中，電離氣相沉積方法同樣能夠用于形成DLC薄膜。關(guān)于電離氣相沉積方法，可以參考例如日本專利申請公開No.59-174508。應(yīng)該注意的是，方法和裝置不限于所揭示的那些，如果可能加速用于形成保護(hù)膜的原料電離氣體，可以應(yīng)用其他方式的電離氣相沉積技術(shù)。在這種情況下，作為較佳裝置的一個實例，可以對描述于日本專利申請公開No.59-174508的直線離子式或者偏轉(zhuǎn)離子式裝置進(jìn)行敘述。
0036在電離氣相沉積方法中，真空罐內(nèi)部保持在大約1.33×10-4Pa的高真空之下。該真空罐里面配備有在經(jīng)交流電源供給加熱時生成熱電子的燈絲。該燈絲被夾在電極對中間，并且施加電壓Vd到燈絲上。另外，產(chǎn)生用來捕獲電離氣體的磁場的電磁感應(yīng)圈被設(shè)置成這樣一種方式，使得它圍繞線圈和電極對。原料氣體與燈絲發(fā)出的熱電子相碰撞，產(chǎn)生了正電性散熱離子和電子。這些正離子通過施加于柵極的負(fù)電勢Va進(jìn)行加速。通過調(diào)整Vd、Va和線圈的磁場，可以改變薄膜的組成和質(zhì)量。另外，能夠施加偏壓。
0037當(dāng)通過電離氣相沉積方法形成DLC薄膜時，與等離子體CVD方法情況下相同的原料氣體可以被使用。原料氣體的流速可以依靠氣體的類型進(jìn)行選擇。通常，工作壓力為1-70Pa更為適宜。
0038通過濺射方法形成DLC薄膜同樣是可能的。在這種情況下，除濺射氣體例如Ar和Kr之外，可以引入作為反應(yīng)氣體的氣體例如O2、N2、NH3、CH4以及H2。另外，C可以用作靶，或者可以使用包含C、N、O等等的混合靶或者使用兩個靶以上。聚合物可以用作靶。借助于這些靶，施加射頻電源、交流電源或者直流電源，由此濺射靶；噴濺出來的東西在襯底上積聚，由此形成DLC薄膜。射頻濺射功率通常為50W-2kW。通常，工作壓力為10-3-0.1Pa更為適宜。
0039借助于這些靶，施加射頻電源，由此濺射靶；噴濺出來的東西在下層膜積聚，由此形成上層保護(hù)膜。同樣在這種情況下，負(fù)偏壓用來施加偏壓于襯底或者薄膜磁頭。偏壓為直流電更為適宜。另一方面，自給偏壓能夠代替偏壓使用。偏壓最好為-10～-2000V，為-50～-1000V則更為適宜。射頻濺射功率通常為50W-2kW。通常，工作壓力為10-3-0.1Pa更為適宜。
實例0040實例保護(hù)膜的生成用作下層膜的薄膜的形成-方法1(等離子體CVD方法)(實例1)Si(CH3)4和C2H4作為用于包含Si、C和H的化合物的原料氣體，分別以8SCCM和20SCCM的流速引入。500W的射頻作為交流電被施加，用于產(chǎn)生等離子體，6.66Pa的操作壓力以及-400V的自給偏壓被施加到運(yùn)轉(zhuǎn)的MR薄膜磁頭表面，由此形成5的薄膜。
0041(實例2)Si(CH3)4和C2H4作為用于包含Si、C和H的化合物的原料氣體，分別以10SCCM和30SCCM的流速引入。500W的射頻作為交流電被施加，用于產(chǎn)生等離子體，6.66Pa的操作壓力以及-400V的自給偏壓被施加到運(yùn)轉(zhuǎn)的MR薄膜磁頭表面，由此形成10的薄膜。
0042(實例3)Si(CH3)4和C2H4作為用于包含Si、C和H的化合物的原料氣體，分別以8SCCM和20SCCM的流速引入。500W的射頻作為交流電被施加，用于產(chǎn)生等離子體，6.66Pa的操作壓力以及-400V的自給偏壓被施加到運(yùn)轉(zhuǎn)的MR薄膜磁頭表面，由此形成15的薄膜。
0043用作下層膜的薄膜的形成-方法2(電離沉積方法)(實例4)Si(OCH3)4和CH4作為包含Si+C+H+O的原料氣體，分別以5SCCM和6SCCM的流速引入。13.3Pa的操作壓力、Va＝-80V、Vd＝+40V以及-500V的偏壓被施加到運(yùn)轉(zhuǎn)的MR薄膜磁頭表面，由此形成5的薄膜。
0044(實例5)Si(OCH3)4作為包含Si+C+H+O的原料氣體，以5SCCM的流速引入。13.3Pa的操作壓力、Va＝-80V、Vd＝+40V以及-500V的偏壓被施加到運(yùn)轉(zhuǎn)的MR薄膜磁頭表面，由此形成10的薄膜。
0045(實例6)Si(OC2H5)4和C2H4作為包含Si+C+H+O的原料氣體，分別以5SCCM和5SCCM的流速引入。13.3Pa的操作壓力、Va＝-80V、Vd＝+40V以及-500V的偏壓被施加到運(yùn)轉(zhuǎn)的MR薄膜磁頭表面，由此形成10的薄膜。
0046(實例7)Si(OC2H5)4和C2H4作為包含Si+C+H+O的原料氣體，分別以5SCCM和1SCCM的流速引入。13.3Pa的操作壓力、Va＝-80V、Vd＝+40V以及-400V的偏壓被施加到運(yùn)轉(zhuǎn)的MR薄膜磁頭表面，由此形成15的薄膜。
0047上層膜(DLC)的形成DLC1薄膜和DLC2薄膜通過自給偏壓射頻等離子體CVD方法在下列條件下在下層膜上面形成。
DLC1原料氣體C2H4(0.017Pa.m3.s-1)電源射頻操作壓力66.5Pa輸入功率500W薄膜生成速率100nm/min薄膜組成CH0.21薄膜厚度20-25DLC2原料氣體C2H4和N2(0.085Pa·m3·s-1)電源射頻操作壓力66.5Pa輸入功率500W薄膜生成速率100nm/min薄膜組成CH0.25O0.03N0.08薄膜厚度15DLC3DLC3薄膜通過持續(xù)陰極方法生成。
薄膜的組成只有碳，薄膜的厚度為20。
膜層的組合示于表1。
0048比較實例保護(hù)膜的生成為了比較，Si的濺射在運(yùn)轉(zhuǎn)的MR薄膜磁頭表面進(jìn)行，作為下層膜，直至得到15-25的厚度。
上述DLC1薄膜或DLC2薄膜以示于表1的組合和厚度在下層膜上面形成。
結(jié)果示于表1。示于CSS欄的值為起止操作重復(fù)100×104次之后有讀取故障(每1000)的次品的平均數(shù)，該平均值通過100次試驗進(jìn)行計算。
耐腐蝕性通過使用加速試驗得到，欄中數(shù)值為將樣品浸漬到加熱至80℃的凈化水48小時之后有讀取故障(每1000)的次品的平均數(shù)，該平均值通過100次試驗進(jìn)行計算。
0049表1


發(fā)明效果0050從示于表1的結(jié)果，顯而易見，就通過濺射Si生成下層膜的比較實例而言，盡管得到了25的厚度，DLC薄膜沒有展示足夠的耐久性和耐腐蝕性。如上所述，這個原因被認(rèn)為是當(dāng)Si進(jìn)行濺射時，不能形成密實的薄膜，容易生成細(xì)小的塊。當(dāng)厚度小于70時，僅僅有用于本發(fā)明的下層膜沒有展示足夠的耐久性和耐腐蝕性。當(dāng)厚度為40?；蚋r，耐久性和耐腐蝕性顯著地降低。
另一方面，在本發(fā)明的實例中使用了上述的下層膜(A)(i)或者(ii)，由此顯著地改進(jìn)了耐久性和耐腐蝕性。甚至當(dāng)厚度為40?；蚋?，或者甚至為30?；蚋r，該薄膜能夠用作MR磁頭的保護(hù)膜。因為磁頭和介質(zhì)的間距被顯著地縮小，該薄膜適合用于具有高記錄密度的記錄介質(zhì)。
權(quán)利要求
1.具有包含磁阻元件的MR磁頭部分的薄膜磁頭，其特征在于，下列膜層至少在該MR磁頭部分朝向記錄介質(zhì)的表面形成(A)下層膜，該下層膜由具有用選自分子式群的分子式表示的組成的薄膜組成，分子式群包括分子式(i)SiCXHYOZNWFTBUPV其中，按照原子比，X＝0.5-26，Y＝0.5-13，Z＝0-6，W＝0-6，T＝0-6，U＝0-1，V＝0-1，以及分子式(ii)SiHYOZNWFTBUPV其中，按照原子比，Y＝0.0001-0.7，Z＝0-6，W＝0-6，T＝0-6，U＝0-1，V＝0-1；以及(B)上層膜，該上層膜由具有下式表示組成的類金剛石薄膜組成CHaObNcFdBePf其中，按照原子比，a＝0-0.7，b＝0-1，c＝0-1，d＝0-1，e＝0-1，f＝0-1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁頭，其特征在于，上述下層膜和上述上層膜的總厚度為40?；蚋　?br> 3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁頭，其特征在于，上述下層膜和上述上層膜通過氣相沉積方法形成。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁頭，其特征在于，上述下層膜具有20或更小的厚度，上述上層膜具有20或更小的厚度。
5.用于生成薄膜磁頭的方法，其特征在于，氣相沉積至少在朝向記錄介質(zhì)的薄膜磁頭表面進(jìn)行，以這樣一種方式使得在上面形成下列膜層(A)具有由選自分子式群的分子式表示的組成的下層膜，該分子式群包括分子式(i)SiCXHYOZNWFTBUPV其中，按照原子比，X＝0.5-26，Y＝0.5-13，Z＝0-6，W＝0-6，T＝0-6，U＝0-1，V＝0-1，以及分子式(ii)SiHYOZNWFTBUPV其中，按照原子比，Y＝0.0001-0.7，Z＝0-6，W＝0-6，T＝0-6，U＝0-1，V＝0-1；以及(B)由具有下式表示組成的類金剛石薄膜組成的上層膜CHaObNcFdBePf其中，按照原子比，a＝0-0.7，b＝0-1，c＝0-1，d＝0-1，e＝0-1，f＝0-1。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，沉積以這樣一種方式進(jìn)行使得上述下層膜的厚度變?yōu)?0?；蚋?，上述上層膜的厚度變?yōu)?0或更小。
7.根據(jù)權(quán)利要求5所述的方法，其特征在于，氣相沉積通過施加負(fù)偏壓到薄膜磁頭進(jìn)行。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的方法，其特征在于，上述偏壓通過自給偏壓施加，該自給偏壓通過施加的直流電源或施加的射頻電源生成。
9.具有至少一個滑塊的磁盤裝置，該滑塊裝配有根據(jù)權(quán)利要求1所述的薄膜磁頭。
全文摘要
通過提供具有40或更小厚度的保護(hù)膜，提供了用于具有巨大容量的記錄介質(zhì)的具有高耐腐蝕性的磁阻薄膜磁頭。因為磁頭和介質(zhì)的間距被顯著地縮小，該薄膜適合用于具有高記錄密度的記錄介質(zhì)。該磁阻式薄膜磁頭被提供了，其特征在于，下列膜層至少在朝向記錄介質(zhì)的磁頭表面形成(A)下層膜，該下層膜由具有用選自分子式群的分子式表示的組成的薄膜組成，分子式群包括分子式(i)SiC
文檔編號G11B5/39GK1495708SQ0314586
公開日2004年5月12日 申請日期2003年7月11日 優(yōu)先權(quán)日2002年7月11日
發(fā)明者中山正俊 申請人:Tdk股份有限公司