CN1282159C - 薄膜磁头，生成该薄膜的方法以及使用该薄膜的磁盘装置 - Google Patents

薄膜磁头，生成该薄膜的方法以及使用该薄膜的磁盘装置 Download PDF

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Abstract

通过提供具有40或更小厚度的保护膜，提供了用于具有巨大容量的记录介质的具有高耐腐蚀性的磁阻薄膜磁头。因为磁头和介质的间距被显著地缩小，该薄膜适合用于具有高记录密度的记录介质。该磁阻式薄膜磁头被提供了，其特征在于，下列膜层至少在朝向记录介质的磁头表面形成：(A)下层膜，该下层膜由具有用选自分子式群的分子式表示的组成的薄膜组成，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Y＝0.0001-0.7，Z＝0-6，W＝0-6，T＝0-6，U＝0-1，V＝0-1)；以及(B)上层膜，该上层膜由具有下式表示组成的类金刚石薄膜组成：CHaObNcFdBePf(其中，a＝0-0.7，b＝0-1，c＝0-1，d＝0-1，e＝0-1，f＝0-1)，下层膜和上层膜的总厚度为40或更小。同样提供了用于生成该薄膜的方法，以及使用该薄膜的磁头装置。

Description

薄膜磁头，生成该薄膜的方法以及使用该薄膜的磁盘装置
技术领域
【0001】
本发明涉及一种薄膜磁头，用于生成该薄膜的方法以及具有使用该薄膜的滑块的磁盘装置，尤其涉及一种使用磁阻薄膜例如MR(磁阻)式、GMR(巨磁阻)、TMP(隧道结磁阻)式和CCP(电流垂直平面)式的薄膜磁头，以及用于生成该薄膜的方法和具有使用该薄膜的滑块的磁盘装置。
背景技术
【0002】
在磁记录领域，对较高密度的要求提高了，并且得到了发展以满足这样的要求。由于得到了较高的密度，对用于硬盘的几种类型磁头进行了研究和开发，例如薄膜磁头和磁阻感应式结合磁头，该薄膜磁头中，磁极、线圈等等通过薄膜沉积方法在衬底上覆以薄膜，在磁阻感应式结合磁头中，记录通过感应式磁头执行，复制利用磁阻效应进行。
【0003】
磁阻磁头是通过使用磁性材料在读出传感部分处利用电阻的变化来读取外部磁信号的一种装置。就该磁阻磁头而言，复制输出依赖于纪录介质的磁信号，而不依赖于对于记录介质的相对速度。因此，较高输出甚至能够在高线纪录密度的磁记录情况下得到。就该磁阻磁头而言，为了增加分辨能力并得到卓越的射频性能，磁阻薄膜(MR薄膜)通常被夹在一对磁防护薄膜中间，该磁阻磁头被称为防护式磁阻磁头。在这种情况下，磁阻磁头只是复制磁头，因此，磁阻感应式结合磁头被使用了，在该磁阻感应式结合磁头中，用于纪录的感应式磁头部分与磁阻磁头部分结合在一起。
【0004】
典型情况下，关于薄膜磁头，CSS(接触起止)式被采用了，该CSS式中，薄膜磁头通过空气的支撑效果飘浮在纪录介质上面。磁头通常被安装在高速旋转的磁盘上微小距离(约0.2-2.0μm)处。因此，提供磁头碰撞和CSS磨损耐受力的表面强度和抗磨损性是重要的。为改进抗磨损性，进行了多方面的研究，例如日本专利申请公开No.4-276,367中所揭示的一个研究，该研究中，在磁头滑块的轨道上形成了保护膜。该保护膜由硅粘附层和含氢无定形碳膜组成，总厚度为250或更小。然而，由于硅被用在了粘附层中，该薄膜显示出低的强度。另外，当这种硅粘附层被用于由铝和碳化钡制成的烧结的衬底、铝绝缘层、由软磁材料(例如坡莫合金、铝硅铁粉、氮化铁等等)制成的薄膜等等组成的磁性薄膜磁头结构时，薄膜磁头和保护膜之间的粘结性或粘附性变差，导致例如薄膜剥落和抗磨损性不够的问题。
【0005】
日本专利No.2,571,957揭示，由无定形硅和无定形碳化硅组成的缓冲层在氧化物表面形成，然后碳或主要由碳组成的薄膜进一步在其上面生成。然而，即使保护层与缓冲层一起被应用到薄膜磁头，仍然不能得到足够的耐腐蚀性和抗磨损性。另外，它具有一些缺点，除形成保护膜的步骤之外，需要额外的步骤来形成缓冲层，导致了更长的生产周期和更高的生产成本。而且，缓冲层使薄膜变得更厚，这样与用于硬盘的磁头的要求相违背，例如成本效率、大规模生产能力，以及较高的记录密度。
【0006】
在用来形成工业上使用的硅夹层的一般方法中，硅原子只进行溅射，硅原子之间不形成化学键。结果形成的膜层硬度低，密实性差，导致了硅原子块的形成。因此，当保护膜制作得较薄，不能得到足够的耐腐蚀性和抗磨损性(CSS)。也就是说，当用溅射方法在硅缓冲层表面形成薄的类金刚石碳膜时，硅原子之间不形成化学键，导致硅夹层差的密实性以及细小块的形成，并且类金刚石碳膜仅仅覆盖硅夹层。因此，当类金刚石碳膜制作得较薄，腐蚀性气体如湿气容易穿透硅夹层，然后腐蚀膜层，同样，类金刚石碳膜可能会剥落。另外，引起了另一个问题，薄膜磁头一侧的金属被侵蚀并在硅中扩散，这样改变了电阻，反过来降低了薄膜磁头的性能。
【0007】
另一方面，在日本专利申请公开No.10-289419和No.10-275308中，当前的发明者们建议了用于薄膜磁头的保护膜，该保护膜显示了对薄膜磁头组件强烈的粘结性、极好的耐腐蚀性以及极好的抗磨损性。特别地，例如在日本专利申请公开No.275308中，提供了一种显示极好耐久性的薄膜磁头，该薄膜磁头具有由分子式SiCXHYOZNW(X、Y、Z和W每一个按照原子比表示，其中，X＝3-26，Y＝0.5-13，Z＝0.5-6，W＝0-6)表示的保护膜。然而，发明者发现这种方法同样存在问题，说明如下。
本发明要解决的问题
【0008】
今天，具有巨大容量的记录介质如具有高达80Gpsi容量的磁盘被广泛使用。就具有这样巨大容量的磁记录而言，为了得到高记录密度，缩小磁头和记录介质之间的距离是必要的。然而，当厚的保护膜在磁头上形成时，由于它的厚度，提供了更大的间距，因此对于较高密度介质，这样的薄膜是不合适的。
在上述日本专利申请公开No.275308中所揭示的保护膜具有大约70的厚度。当厚度超过该数值时，能够得到足够的耐腐蚀性和抗磨损性。另一方面，为了达到较高的密度，保护膜应该制作得尽量薄，以便缩短间距。然而，当厚度低于该数值时，则不能得到足够的耐腐蚀性(原因被认为是它含有Si)，保护膜制作得更薄是不适当的。
发明内容
【0009】
本发明提供了一种磁阻式薄膜磁头，其特征在于，至少在接触记录介质的磁头表面形成下列保护层：
(A)下层膜，在该下层膜中，原子互相化学结合，显示高硬度和高密实性，并且具有由选自分子式群的分子式表示的组成，该分子式群包括：
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)上层膜，该上层膜由具有下式表示的组成的类金刚石薄膜组成：CHaObNcFdBePf
其中a＝0-0.7，b＝0-1，c＝0-1，d＝0-1，e＝0-1，f＝0-1。
因为这种结构，在保持高的耐腐蚀性和抗磨损性同时，达到总薄膜厚度为40或更小，或者甚至30或更小变得可能，该薄膜厚度比常规的最小厚度70薄得多。
【0010】
使用施加负偏压的气相沉积方法(CVD方法)，如等离子体CVD方法和电离气相沉积方法，制作下层膜更为适宜。本发明中具有所需性能的保护膜不能通过溅射方法得到。这是因为通过溅射会形成大块硅，可能损坏薄膜磁头。
另一方面，为形成上层膜，除施加负偏压的气相沉积方法(CVD方法)，如等离子体CVD方法和电离气相沉积方法之外，可以使用溅射方法。
【0011】
用于本发明的含硅下层保护膜与常规的硅缓冲层不同，薄膜中的原子彼此之间能够形成强的化学键，由此，使薄膜变得致密并且化学稳定性好。另外，化学键能够在下层保护膜和上层保护膜之间形成。结果，使上层保护膜(类金刚石碳膜)的厚度为40或更小是可能的，该薄膜厚度比常规薄膜的厚度薄得多，而该薄膜仍然阻止腐蚀性气体如湿气的穿透，并且显示极好的耐腐蚀性和极好的抗磨损性。
【0012】
由于这样形成的保护膜能够在显示极好耐腐蚀性和极好抗磨损性的同时，制成具有40或更小的厚度，本发明具有一些优点，磁阻薄膜磁头和介质之间的距离能够被缩小，这是适合于高密度记录的。另外，甚至当薄膜被制成具有这样小的厚度时，该薄膜磁头显示了与揭示于日本专利申请公开No.275308中的具有70的厚保护膜的磁头几乎同样水平的耐腐蚀性和抗磨损性。
附图说明
【0013】
【图1】
图1显示了本发明磁阻薄膜磁头的横截面图。
【图2】
图2显示了具有使用了本发明磁阻薄膜磁头的滑块的磁盘装置的透视图。
【图3】
图3显示了具有示于图2的薄膜磁头的滑块部分的放大透视图。
具体实施方式
【0014】
本发明中，分别以预定的组成比率由下层膜和无定形类金刚石碳膜制成的上层膜组成的保护膜，至少在朝向记录介质的薄膜磁头表面(即浮置面)形成。该保护膜能够通过施加DC偏压或自给偏压到薄膜磁头并且实施气相沉积方法如等离子体CVD方法和电离气相沉积方法形成。
下层保护膜
用于下层保护膜的材料的组成由下式表示：
(i)SiCXHYOZNWFTBUPV
上式中，SiCXHY是必需的，其他的组分任意使用，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，条件X＝1-8和Y＝0.8-4更为适宜。
另一方面，由下式表示的组成能够用来作为下层保护膜的材料：
(ii)SiHYOZNWFTBUPV
式中，SiHY是必需的，其他的组分任意使用，其中Y＝0.0001-0.7，Z＝0-6，W＝0-6，T＝0-6，U＝0-1，V＝0-1。其中，条件Y＝0.010.2更为适宜。
上式(i)中，当X低于0.5时，薄膜具有低的强度。另一方面，当X超过26时，内部应力变大，并且粘结性变弱。当Y低于0.5时，薄膜具有低的强度。当Y超过13时，薄膜同样显示了低的强度。当Z、W和T的每一个超过6时，薄膜密度和抗磨损性变低。
【0015】
满足这样条件的下层膜为无定形状态，厚度为20或更小，为5-15更为适宜。当厚度小于5时，粘附性变差，因此本发明的效果变差。当厚度超过20时，上层膜(类金刚石碳膜)变得太薄。当总厚度(与上层膜一起)超过40时，磁头和记录介质之间的距离变大，因此性能变得恶化。通常，下层膜的维氏硬度Hv大约为600-400，波长632nm处的折射系数大约为1.5-2.8。
【0016】
上层保护膜
用来做上层保护膜的无定形类金刚石薄膜的组成由下式表示：
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。
通过碳氢化合物用作材料的气相沉积方法如等离子体CVD方法、电离气相沉积方法和ECR等离子体CVD方法形成的薄膜，通常包含H，a＝0.05-0.7。然而，通过使用碳作为靶的持续阴极方法(FCVA)、溅射方法等等形成类金刚石薄膜，得到不含氢的上层膜是可能的。
【0017】
类金刚石碳(DLC)膜有时候被称作“金刚石碳膜”，“i-碳膜”等等。关于类金刚石碳膜，可以参考例如日本专利申请公开No.62-145646和No.62-145647，以及新金刚石论坛，Vol.4No.4(发表于10-25-1988)。在上述文件(新金刚石论坛)中描述，拉曼光谱分析显示，DLC薄膜在1400-1700cm-1处有一个宽的拉曼散射光谱峰，这与在1333cm-1处具有窄峰的金刚石以及在1581cm-1处具有窄峰的石墨是不同的，该现象反过来说明DLC薄膜具有与石墨和金刚石显著不同的结构。由于除了碳和氢的所包含元素的改变，在DLC薄膜的拉曼光谱分析的散射光谱中观察到的宽峰会改变。DLC薄膜为主要由碳原子和氢原子组成的无定形薄膜，该薄膜中，碳原子通过sp2和sp3联结任意结合。
【0018】
本发明中，DLC薄膜的典型的厚度为15或更大，为15-25则更为适宜，当它与下层膜一起形成保护膜时，总厚度约为40或更小。当膜层更厚时，尽管保护膜显示了足够的耐腐蚀性和抗磨损性，MR薄膜磁头和记录介质之间的距离变大。因此，这样的厚度对用于高密度记录的薄膜磁头是不可取的。
本发明中，卓越的保护膜能够通过提供具有由特定的下层膜和特定的上层膜组成的双层结构的保护膜得到。卓越性能的原因被认为是本发明中具有由分子式(i)或(ii)表示的组成的下层膜被用作对于衬底(薄膜磁头)的高粘性层，同样对于上层膜(DLC薄膜)也是如此，这是因为下层膜含有Si。另外，由于下层膜同样含有Si-C化学键、Si-Si化学键和/或C-C化学键，它以与DLC薄膜同样的方式具有密集的桥梁结构，有助于防止腐蚀性气体的穿透。下层膜同样具有大约2000-6000的硬度(Hv)，该硬度与上层的DLC薄膜的硬度为相同水平，有助于抗磨损性(CSS)。
【0019】
本发明的薄膜磁头将会说明如下。图1显示了本发明薄膜磁头一个实施例的示意横截面图。示于图中的薄膜磁头包括：本发明由下层膜1’和上层膜1”组成的复杂保护膜；保护层2；上层磁极层3；缝隙4；下层磁极层5；绝缘层6；上层防护层7；磁阻元件8；下层防护层9；基层10；衬底11；导电线圈12；以及绝缘层13。图中阐明的薄膜磁头是所谓的磁阻感应式结合磁头，既有用于复制的MR磁头部分，又有用于记录的感应式磁头部分。用于记录的感应式磁头部分由上层磁极层3、下层磁极层5以及夹在其中的缝隙4和导电线圈12组成。MR磁头部分由上层防护层7、下层防护层9以及夹在其中的绝缘层13和磁阻元件8组成。图中，感应式磁头部分位于磁道一侧，MR磁头部分位于磁头一侧。这些组成已被熟知，可以参考如日本专利申请公开No.10-275308。
薄膜磁头组件通过层压这些结构形成，本发明的下层保护膜1’和上层保护膜1”至少在磁记录介质(磁盘)运转或者介质滑块与之接触的组件表面形成，也就是说，在朝向记录介质的表面上(图中，在图的左侧并且垂直于纸面的平面上)。
图1中，阐明了磁阻感应式结合磁头，应该注意的是，更多的灵敏结构如GMR(巨磁阻)结构、TMP(隧道结磁阻)结构，以及CCP(电流垂直平面)结构，同样能够代替磁阻元件8使用。
【0020】
图2显示了磁盘装置的全视图。传动部分包括安装在那里的众多的磁头装置，每一个装置在支架部分的前端有一个包含薄膜磁头的滑块。图3显示具有薄膜磁头的滑块的透视图，滑块在其磁道一侧(出气端)具有MR磁头。
该实施例阐明了一种类型的磁盘装置，称之为CSS(接触起止)操作式。如图2所示，该磁盘装置具有众多的磁记录介质21，以及众多的磁头装置22，每一个磁头装置与各自的磁记录介质21联结。磁记录介质21通过安装于底盘23的主轴马达24进行旋转。磁头装置22可旋转地安装于固定轴25，该固定轴25通过轴承26固定于底盘23上。本实施例中，众多的磁头装置22通过相同的轴承26安装于固定轴25，由于这种结构，众多的磁头装置22能够作为一个部件一起旋转。磁头装置22在其顶端具有磁头滑块27。该磁盘装置在磁头装置22的另一端同样具有传动部分28，该传动部分28是用来确定滑块27在磁记录介质21的磁道上的位置的。传动部分28是用来以固定轴25作为其旋转中心，旋转磁头装置22的，因为这种结构，滑块27在相对于磁记录介质的径向是可移动的。
【0021】
图3显示了示于图2的滑块的放大的透视图。滑块27由例如AlTiC(Al2O3·TiC)制成，并且具有衬底100，总体上形状几乎为六面体。在该六面中，朝向磁记录介质21的面为记录介质朝向面或者空气轴承面(ABS)29。如图3所示，在垂直于ABS29的滑块27一个侧面，形成了薄膜磁头30。
【0022】
下面是根据图2，对使用具有这种结构的磁盘装置的记录复制机理的说明。就CSS操作式而论，当磁盘装置没有运行时，也就是，当主轴马达24没有运行并且磁记录介质没有旋转时，滑块27的ABS29和磁记录介质21进行接触。当记录或复制进行时，磁记录介质21通过主轴马达24高速旋转。这样会产生气流，并且反过来产生气动升力。利用这种升力，滑块27从磁记录介质21表面上升，并且同时，滑块在相对于磁记录介质21的水平方向通过传动部分28进行移动。在移动过程中，记录或复制通过在滑块27的一面生成的薄膜磁头30进行。
【0023】
下层保护膜的生成
接下来，对至少在欲受保护的薄膜磁头的表面，也就是在朝向记录介质的表面上形成保护膜的方法进行说明。对于用于本发明的等离子体CVD方法，可以参考例如日本专利申请公开No.4-41672。用于等离子体CVD方法的等离子体可以是直流电或者交流电，但是交流电更为可取。交流电能够从几赫兹到微波范围变动。
另外，描述于例如“金刚石薄膜技术”(由Technology Center出版)的ECR等离子体能够被使用。
【0024】
本发明中，施加偏压的等离子体CVD方法用作等离子体CVD方法更为适宜。在施加偏压的等离子体CVD方法中，负偏压被施加于薄膜磁头。详细的说明在例如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，能够利用自给偏压来代替施加偏压。当作为交替电源供给的等离子体电源被连接到装置的电极时，产生了等离子体。该等离子体包含电子、离子和原子团，并且总体上是电中性的。然而，当等离子体电源的频率为声频(AF)、射频(RF)或微波(MW)时，在离子和电子之间产生了迁移率的差别，结果，在外加电极(通常为不接地一侧)一侧产生了负压状态。该电压称为自给偏压。上述偏压最好为-10～-2000V，为-50～-1000V则更为适宜。
【0025】
当使用等离子体CVD方法形成下层保护膜。原料气体最好从下列化合物群中选取。用于得到Si+C+H+O组成的化合物实例包括四甲氧基硅烷、四乙氧基硅烷、八甲基环四硅氧烷、环己基硅氧烷、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、羟甲基三甲基硅烷、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。这些化合物能够结合使用，或者与其他的化合物一起使用。
【0026】
为了得到用于下层保护膜的组成Si+C+H+O+N，除了上述的原料气体之外，N2(作为N源)、NH3等等(作为N+H源)、以及用NOX表示的N和O的化合物如NO、NO2、N2O(作为N+O源)能够被使用。除了那些化合物，含有Si+C+H、Si+C+H+O或者Si+C+H+N的化合物能够与O源、ON源或者N源结合使用。可以使用O2、O3等等作为O源，可以使用碳氢化合物如CH4、C2H4、C2H6、C3H8和C5H6作为C+H源。
【0027】
用于包含Si、C和H的下层保护膜的化合物实例包括甲基硅烷、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的化合物实例包括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。这些化合物能够结合使用，或者与硅烷化合物以及碳氢化合物一起使用。
就由Si+H组成的下层保护膜而言，可以使用硅烷(SiH4)。为在薄膜中加入F，可以使用CF4、HnFn(n＝0-6)、F2等等；为在薄膜中加入P，可以使用磷化氢(PH3)等等；为在薄膜中加入B，可以使用BF3、B2F6等等。
【0028】
上述原料气体的流速可以依靠原料气体的类型进行选择。通常，工作压力为1.33-6.66Pa，并且输入功率为10W-5kW更为可取。
本发明中，电离气相沉积方法等等能够用于形成下层保护膜。关于电离气相沉积方法，可以参考例如日本专利申请公开No.59-174508。应该注意的是，方法和装置不限于所揭示的那些，如果可能加速用于形成保护膜的原料电离气体，可以应用其他方式的电离气相沉积技术。
【0029】
在这种情况下，作为较佳装置的一个实例，可以对描述于日本专利申请公开No.59-174508的直线离子式或者偏转离子式装置进行叙述。在电离气相沉积方法中，真空罐内部保持在大约1.33×10-4Pa的高真空之下。该真空罐里面配备有在经交流电源供给加热时生成热电子的灯丝。该灯丝被夹在电极对中间，并且施加电压Vd到灯丝上。另外，产生用来捕获电离气体的磁场的电磁感应圈被设置成这样一种方式，使得它围绕线圈和电极对。原料气体与灯丝发出的热电子相碰撞，产生了正电性散热离子和电子。这些正离子通过施加于栅极的负电势Va进行加速。通过调整Vd、Va和线圈的磁场，可以改变薄膜的组成和质量。本发明中，Vd＝10-500V，并且Va＝-10～-500更为适宜。用和上述同样的方法，负偏压用来作为薄膜磁头的施加偏压。该偏压为直流电更为适宜。另一方面，自给偏压能够代替偏压使用。用和上述同样的方法，偏压最好为-10～-2000V，为-50～-1000V则更为适宜。
【0030】
当通过电离气相沉积方法形成下层保护膜时，与等离子体CVD方法情况下相同的原料气体可以被使用。原料气体的流速可以依靠气体的类型进行选择。通常，工作压力为1.33-6.66Pa更为适宜。
【0031】
上层保护膜的生成
用作上层保护膜的DLC薄膜可以与下层膜的情况一样，通过例如等离子体CVD方法、电离气相沉积方法、持续阴极方法以及ECR等离子体CVD方法等等形成，另外，能够使用溅射方法。
关于用于形成DLC薄膜的等离子体CVD方法，可以参考例如日本专利申请公开No.4-41672。用于等离子体CVD方法的等离子体可以是直流电或者交流电，但是交流电更为可取。交流电能够从几赫兹到微波范围变动。另外，描述于例如“金刚石薄膜技术”(由Technology Center出版)的ECR等离子体能够被使用。此外，能够施加偏压。
【0032】
当使用等离子体CVD方法形成DLC薄膜时，原料气体最好从下列化合物群中选取。
包含C和H的化合物实例包括碳氢化合物例如甲烷、乙烷、丙烷、丁烷、戊烷、己烷、乙烯和丙稀。
包含C+H+O的化合物实例包括CH3OH、C2H5OH、HCHO以及CH3COCH3。
包含C+H+N的化合物实例包括氰化铵、氰化氢、一甲铵、二甲胺、丙烯胺、苯胺、二乙胺、乙腈、氮异丁烷、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，上述化合物能够结合使用，或者与O源、ON源、N源、H源、F源、B源、P源等等一起使用。
【0033】
同样，使用O2、O3等等(作为O源)，CO、CO2等等(作为C+O源)，H2等等(作为H源)；H2O等等(作为H+O源)，N2(作为N源)，NH3等等(作为N+H源)，用NOX表示的N和O的化合物如NO、NO2以及N2O(作为N+O源)，(CN)2等等(作为N+C源)，NH4F等等(作为N+H+F源)，以及O2+F2等等(作为O+F源)是可能的。
【0034】
上述原料气体的流速可以依靠原料气体的类型进行选择。通常，工作压力为1-70Pa，并且输入功率为10W-5kW更为适宜。
【0035】
本发明中，电离气相沉积方法同样能够用于形成DLC薄膜。关于电离气相沉积方法，可以参考例如日本专利申请公开No.59-174508。应该注意的是，方法和装置不限于所揭示的那些，如果可能加速用于形成保护膜的原料电离气体，可以应用其他方式的电离气相沉积技术。在这种情况下，作为较佳装置的一个实例，可以对描述于日本专利申请公开No.59-174508的直线离子式或者偏转离子式装置进行叙述。
【0036】
在电离气相沉积方法中，真空罐内部保持在大约1.33×10-4Pa的高真空之下。该真空罐里面配备有在经交流电源供给加热时生成热电子的灯丝。该灯丝被夹在电极对中间，并且施加电压Vd到灯丝上。另外，产生用来捕获电离气体的磁场的电磁感应圈被设置成这样一种方式，使得它围绕线圈和电极对。原料气体与灯丝发出的热电子相碰撞，产生了正电性散热离子和电子。这些正离子通过施加于栅极的负电势Va进行加速。通过调整Vd、Va和线圈的磁场，可以改变薄膜的组成和质量。另外，能够施加偏压。
【0037】
当通过电离气相沉积方法形成DLC薄膜时，与等离子体CVD方法情况下相同的原料气体可以被使用。原料气体的流速可以依靠气体的类型进行选择。通常，工作压力为1-70Pa更为适宜。
【0038】
通过溅射方法形成DLC薄膜同样是可能的。在这种情况下，除溅射气体例如Ar和Kr之外，可以引入作为反应气体的气体例如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两个靶以上。聚合物可以用作靶。借助于这些靶，施加射频电源、交流电源或者直流电源，由此溅射靶；喷溅出来的东西在衬底上积聚，由此形成DLC薄膜。射频溅射功率通常为50W-2kW。通常，工作压力为10-3-0.1Pa更为适宜。
【0039】
借助于这些靶，施加射频电源，由此溅射靶；喷溅出来的东西在下层膜积聚，由此形成上层保护膜。同样在这种情况下，负偏压用来施加偏压于衬底或者薄膜磁头。偏压为直流电更为适宜。另一方面，自给偏压能够代替偏压使用。偏压最好为-10～-2000V，为-50～-1000V则更为适宜。射频溅射功率通常为50W-2kW。通常，工作压力为10-3-0.1Pa更为适宜。
【实例】
【0040】
实例：保护膜的生成
用作下层膜的薄膜的形成一方法1(等离子体CVD方法)(实例1)
Si(CH3)4和C2H4作为用于包含Si、C和H的化合物的原料气体，分别以8SCCM和20SCCM的流速引入。500W的射频作为交流电被施加，用于产生等离子体，6.66Pa的操作压力以及-400V的自给偏压被施加到运转的MR薄膜磁头表面，由此形成5的薄膜。
【0041】
(实例2)Si(CH3)4和C2H4作为用于包含Si、C和H的化合物的原料气体，分别以10SCCM和30SCCM的流速引入。500W的射频作为交流电被施加，用于产生等离子体，6.66Pa的操作压力以及-400V的自给偏压被施加到运转的MR薄膜磁头表面，由此形成10的薄膜。
【0042】
(实例3)Si(CH3)4和C2H4作为用于包含Si、C和H的化合物的原料气体，分别以8SCCM和20SCCM的流速引入。500W的射频作为交流电被施加，用于产生等离子体，6.66Pa的操作压力以及-400V的自给偏压被施加到运转的MR薄膜磁头表面，由此形成15的薄膜。
【0043】
用作下层膜的薄膜的形成一方法2(电离沉积方法)
(实例4)Si(OCH3)4和CH4作为包含Si+C+H+O的原料气体，分别以5SCCM和6SCCM的流速引入。13.3Pa的操作压力、Va＝-80V、Vd＝+40V以及-500V的偏压被施加到运转的MR薄膜磁头表面，由此形成5的薄膜。
【0044】
(实例5)Si(OCH3)4作为包含Si+C+H+O的原料气体，以5SCCM的流速引入。13.3Pa的操作压力、Va＝-80V、Vd＝+40V以及-500V的偏压被施加到运转的MR薄膜磁头表面，由此形成10的薄膜。
【0045】
(实例6)Si(OC2H5)4和C2H4作为包含Si+C+H+O的原料气体，分别以5SCCM和5SCCM的流速引入。13.3Pa的操作压力、Va＝-80V、Vd＝+40V以及-500V的偏压被施加到运转的MR薄膜磁头表面，由此形成10的薄膜。
【0046】
(实例7)Si(OC2H5)4和C2H4作为包含Si+C+H+O的原料气体，分别以5SCCM和1SCCM的流速引入。13.3Pa的操作压力、Va＝-80V、Vd＝+40V以及-400V的偏压被施加到运转的MR薄膜磁头表面，由此形成15的薄膜。
【0047】
上层膜(DLC)的形成
DLC1薄膜和DLC2薄膜通过自给偏压射频等离子体CVD方法在下列条件下在下层膜上面形成。
DLC1
原料气体：C2H4(0.017Pa·m3·s-1)
电源：射频
操作压力：66.5Pa
输入功率：500W
薄膜生成速率：100nm/min
薄膜组成：CH0.21
薄膜厚度：20-25
DLC2
原料气体：C2H4和N2(0.085Pa·m3·s-1)
电源：射频
操作压力：66.5Pa
输入功率：500W
薄膜生成速率：100nm/min
薄膜组成：CH0.25O0.03N0.08
薄膜厚度：15
DLC3
DLC3薄膜通过持续阴极方法生成。
薄膜的组成只有碳，薄膜的厚度为20。
膜层的组合示于表1。
【0048】
比较实例：保护膜的生成
为了比较，Si的溅射在运转的MR薄膜磁头表面进行，作为下层膜，直至得到15-25的厚度。
上述DLC1薄膜或DLC2薄膜以示于表1的组合和厚度在下层膜上面形成。
结果示于表1。示于CSS栏的值为起止操作重复100×104次之后有读取故障(每1000)的次品的平均数，该平均值通过100次试验进行计算。
耐腐蚀性通过使用加速试验得到，栏中数值为将样品浸渍到加热至80℃的净化水48小时之后有读取故障(每1000)的次品的平均数，该平均值通过100次试验进行计算。
【0049】
【表1】
  下层   上层(DLC)   保护膜总厚度   CSS   耐腐蚀性
  样例   薄膜厚度()   样例   薄膜厚度()   ()   缺陷   缺陷
  例   1   5   DLC1   25   30   1.1   0.9
  2   10   DLCl   20   30   1.2   1.0
  3   15   DLC2   15   30   1.1   0.8
  4   5   DLC1   25   30   1.1   0.9
  5   10   DLC1   20   30   1.2   0.9
  6   10   DLC3   20   30   1.2   0.8
  7   15   DLC2   15   30   1.1   1.0
  1   5   DLC1   20   25   1.5   1.2
  2   10   DLC2   10   20   1.8   1.4
  比较例   Si溅射   15   DLC1   15   30   68   92
  Si溅射   25   DLC2   25   50   9   13
4 30 30 8 6
  4   70   70   3   2
【发明效果】
【0050】
从示于表1的结果，显而易见，就通过溅射Si生成下层膜的比较实例而言，尽管得到了25的厚度，DLC薄膜没有展示足够的耐久性和耐腐蚀性。如上所述，这个原因被认为是当Si进行溅射时，不能形成密实的薄膜，容易生成细小的块。当厚度小于70时，仅仅有用于本发明的下层膜没有展示足够的耐久性和耐腐蚀性。当厚度为40或更小时，耐久性和耐腐蚀性显著地降低。
另一方面，在本发明的实例中使用了上述的下层膜(A)(i)或者(ii)，由此显著地改进了耐久性和耐腐蚀性。甚至当厚度为40或更小，或者甚至为30或更小时，该薄膜能够用作MR磁头的保护膜。因为磁头和介质的间距被显著地缩小，该薄膜适合用于具有高记录密度的记录介质。

Claims (7)

1.具有包含磁阻元件的MR磁头部分的薄膜磁头，其特征在于，下列膜层至少在该MR磁头部分朝向记录介质的表面形成：
(A)下层膜，该下层膜由具有用选自分子式群的分子式表示的组成的薄膜组成，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)上层膜，该上层膜由具有下式表示组成的类金刚石薄膜组成：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；
其中上述下层膜和上述上层膜的总厚度为40或更小。
2.根据权利要求1所述的磁头，其特征在于，上述下层膜和上述上层膜通过气相沉积方法形成。
3.根据权利要求1或2所述的磁头，其特征在于，上述下层膜具有20或更小的厚度，上述上层膜具有20或更小的厚度。
4.用于生成薄膜磁头的方法，其特征在于，气相沉积至少在朝向记录介质的薄膜磁头表面进行，以这样一种方式使得在上面形成下列膜层：
(A)具有由选自分子式群的分子式表示的组成的下层膜，其厚度为20或更小，该分子式群包括：
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)由具有下式表示组成的类金刚石薄膜组成的上层膜：CHaObNcFdBePf，其厚度为20或更小
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。
5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，气相沉积通过施加负偏压到薄膜磁头进行。
6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，上述偏压通过自给偏压施加，该自给偏压通过施加的直流电源或施加的射频电源生成。
7.具有至少一个滑块的磁盘装置，该滑块装配有根据权利要求1所述的薄膜磁头。
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