DE69319038T2

DE69319038T2 - Laminat und verschleissfester, auf solchem Laminat hergestellter Dünnfilmmagnetkopf

Info

Publication number: DE69319038T2
Application number: DE69319038T
Authority: DE
Inventors: Moses M. C/O Minnesota Mining And St. Paul Minnesota 55133-3427 David; Theodore A. C/O Minnesota Mining And St. Paul Minnesota 55133-3427 Schwarz
Original assignee: Minnesota Mining and Manufacturing Co
Current assignee: 3M Co
Priority date: 1992-08-21
Filing date: 1993-08-18
Publication date: 1999-01-14
Anticipated expiration: 2013-08-19
Also published as: EP0584707A2; DE69330292D1; EP0821349A3; DE69330292T2; EP0821349A2; EP0584707A3; EP0584707B1; DE69319038D1; JPH06195640A; US5609948A; EP0821349B1

Description

Gebiet der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft eine verbesserte Dünnschichtmagnetkopfeinheit.

Hintergrund der Erfindung

Die Datenmenge, die auf magnetischen Medien, z. B. Bändern oder Platten, gespeichert werden kann, läßt sich erhöhen, indem man die Bit- und Spurdichte der magnetischen Medien erhöht. Dies erfordert wiederum Magnetköpfe, die diese erhöhten Bit- und Spurdichten lesen und schreiben können. Ein solcher Magnetkopf ist ein Dünnschichtmagnetkopf.
Dünnschichtmagnetköpfe sind jedoch in hohem Maße empfindlich gegenüber Abrieb durch den Kontakt zwischen dem Magnetkopf und den sich bewegenden magnetischen Medien. Dieser Abrieb bewirkt ein Auswaschen oder Aushöhlen der Mitte der Magnetkopfoberfläche, was zu einer verminderten Genauigkeit des Magnetkopfes beim Lesen und Schreiben führt. Während die größeren Ferritmagnetköpfe im allgemeinen bis zu 50 um Abrieb aushalten können, können die kleineren Dünnschichtmagnetköpfe nur etwa 1 bis 2 um Abrieb tolerieren, bevor ihre Genauigkeit beim Lesen und Schreiben beeinträchtigt wird.
Zukünftige Generationen von Dünnschichtmagnetköpfen können vielleicht die Lese- und Schreibfunktion in demselben physikalischen Spalt unterbringen, um Ausrichtungstoleranzen zu reduzieren und dadurch größere Spurdichten zu erreichen. Dies würde die durch den Abrieb am Magnetkopf verursachten Probleme noch verschlimmern.
Die Herstellung von Dünnschichtmagnetaufzeichnungsköpfen beginnt typischerweise mit einem keramischen Substrat, das einen monolithischen Al&sub2;O&sub3;-TiC-Kompositwafer umfaßt, auf den durch eine Kombination von Aufstäuben, Aufdampfen, Galvanisieren und Photolithographie elektromagnetische Schaltungen aufgebracht werden. Jedes Magnetkopfelement erfordert etwa 10 mm² Substratoberfläche, und daher können mehrere hundert Magnetkopfelemente gleichzeitig auf einem einzigen Substratwafer gebildet werden. Andere Magnetköpfe, die als Mikro- und Submikroköpfe bekannt sind, sind wesentlich kleiner, so daß mehrere tausend solcher Magnetköpfe gleichzeitig auf der Waferoberfläche gebildet werden können. Nachdem die Wandler auf der Substratoberfläche gebildet sind, wird der Wafer in die einzelnen Magnetkopfelemente zerschnitten und präzisionsgeschliffen und poliert, um die Grenzfläche zu den Speichermedien zu bilden. Typischerweise wird eine 10-15 um dicke Beschichtung aus nichtleitendem, amorphem Aluminiumoxid (a-Al&sub2;O&sub3;) auf das Substrat aufgestäubt, um eine elektrische Isolation zu erhalten, bevor die Wandlerelemente abgeschieden werden. Diese elektrisch isolierende Beschichtung kann zur Abscheidung 10-15 Stunden benötigen, wobei sehr teure Geräte verwendet werden, was wesentlich zu der Zeit und zu den Kosten beiträgt, die zur Erzeugung eines Magnetkopfs erforderlich sind. Dann muß die abgeschiedene a-Al&sub2;O&sub3;-Schicht zurückgeschliffen und poliert werden, um die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen. Die resultierende a-Al&sub2;O&sub3;-Beschichtung ist wesentlich weicher als das a-Al&sub2;O&sub3;-TiC-Substrat und verschleißt daher schneller, was zu einer schlechten Leistungsfähigkeit des Magnetkopfs aufgrund des Zurückweichens der Beschichtung und der daran befestigten Wandlerelemente führt.
US-A-5,083,365 offenbart ein Verfahren zur Herstellung eines Magnetkopfs, das das Wegätzen harter Substanz von der luftge lagerten Oberfläche eines Gleiters und das Polieren der luftgelagerten Oberfläche eines Magnetkopfkerns zusammen mit der des Gleiters umfaßt, wodurch die Flughöhe des Magnetkopfes reduziert wird. In einer Ausführungsform besteht der Gleiter aus einem AlTiC-Material, das aus harter Substanz (z. B. TiC) und weicherer Substanz (z. B. Al&sub2;O&sub3;) besteht.
Es wäre wünschenswert, über eine Dünnschichtmagnetkopfeinheit zu verfügen, die beständiger gegenüber Abrieb durch magnetische Medien und kostengünstiger herzustellen ist als zur Zeit verfügbare Dünnschichtmagnetköpfe.

Kurzbeschreibung der Erfindung

Die vorliegende Erfindung umfaßt einen laminierten Träger für einen Dünnschichtmagnetkopf. Dieses Laminat umfaßt ein keramisches Substrat, das in einer Aluminiumoxidmatrix dispergierte Titancarbidteilchen umfaßt. Eine haftvermittelnde Schicht, die amorphes hydriertes Siliciumcarbid umfaßt, ist auf dem Substrat angeordnet, und eine isolierende, abriebfeste Schicht, die abriebfesten diamantartigen Kohlenstoff umfaßt, ist auf der haftvermittelnden Schicht angeordnet.
In einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung umfaßt das Laminat eine zweite haftvermittelnde Schicht, die auf der abriebfesten Schicht angeordnet ist. Die zweite haftvermittelnde Schicht umfaßt amorphes hydriertes Silicium und vermittelt die Haftung einer ersten Schicht eines mehrschichtigen Dünnschichtmagnetkopfes. Wenn solche zusätzlichen Schichten hinzugefügt werden, wird die vorliegende Erfindung auch an sich zu einem Dünnschichtmagnetkopf. In einer alternativen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung kann die erste haftvermittelnde Schicht aus amorphem Siliciumcarbid bestehen, und die abriebfeste Schicht kann aus Diamant oder amorphem Diamant bestehen.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Bildung eines solchen Laminats durch Abscheiden einer haftvermittelnden Schicht aus amorphem hydrierten Siliciumcarbid auf einem keramischen Substrat aus in einer Aluminiumoxidmatrix dispergierten Titancarbidteilchen und dann Abscheiden einer isolierenden, abriebfesten Schicht aus diamantartigem Kohlenstoff auf der haftvermittelnden Schicht.
In einer Ausführungsform der Erfindung kann eine zweite haftvermittelnde Schicht aus amorphem hydrierten Silicium auf der abriebfesten Schicht abgeschieden werden. Außerdem kann eine Schicht mit elektromagnetischen Schaltungen auf der zweiten haftvermittelnden Schicht abgeschieden werden.
In einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird mit dem Schritt des Abscheidens der abriebfesten Schicht begonnen, bevor der Schritt des Abscheidens der ersten haftvermittelnden Schicht beendet ist, wodurch ein Übergangsbereich zwischen den beiden Schichten entsteht. Mit dem Schritt des Abscheidens der zweiten haftvermittelnden Schicht kann ebenfalls begonnen werden, bevor der Schritt des Abscheidens der abriebfesten Schicht beendet ist, wodurch ein Übergangsbereich zwischen diesen beiden Schichten entsteht.
Die vorliegende Erfindung umfaßt auch eine Dünnschichtmagnetkopfeinheit, die ein Substrat, einen magnetoresistiven (MR) Sensor, magnetoresistive Schilde, Schreibspulen, Schreibpole und isolierende Schichten aufweist, wobei die isolierenden Schichten aus diamantartigem Kohlenstoff bestehen.
Die isolierende, abriebfeste Schicht der vorliegenden Erfindung ist wesentlich dünner als die isolierenden Schichten bekannter Magnetköpfe. Während die isolierenden Schichten bekannter Magnetköpfe häufig 10-15 um dick sind, sind die isolierenden abriebfesten Schichten der vorliegenden Erfindung weniger als 5 um und vorzugsweise etwa 1 um dick. Dadurch wird die zum Abscheiden der isolierenden Schichten erforderliche Zeit verkürzt. Während die in bekannten Magnetköpfen verwendete isolierende Schicht aus amorphem Aluminiumoxid weiterhin zurückgeschliffen und poliert werden muß, um die gewünschte Oberflächenqualität zu erreichen, ist die Oberflächenqualität der isolierenden, abriebfesten Schicht der vorliegenden Erfindung im abgeschiedenen Zustand ausreichend, so daß kein Polierschritt erforderlich ist.
Die isolierende, abriebfeste Schicht der vorliegenden Erfindung ist wesentlich härter als amorphes Aluminiumoxid und unterstützt daher die Reduktion des Abriebs an der Magnetkopfeinheit durch Kontakt mit den sich bewegenden magnetischen Medien (z. B. Platte oder Band). Durch die Reduktion der Breite der isolierenden Schichten nimmt die Größe des Spaltes zwischen der Lese- und der Schreibfunktion der Magnetkopfeinheit ab, und dadurch wird die dem Abrieb ausgesetzte Fläche der Magnetkopfeinheit reduziert, so daß die Abriebfestigkeit der Magnetkopfeinheit erhöht wird.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Fig. 1 ist eine perspektivische Ansicht eines Dünnschichtmagnetkopfes des Standes der Technik, entnommen aus Jones, R. E. (1980), IBM 3370 film head design and fabrication, "Disk Storage Technology", IBM Best.-Nr. GA26-1665-0, S. 6.
Fig. 2 ist eine perspektivische Ansicht eines Dünnschichtmagnetkopfes gemäß der vorliegenden Erfindung.
Fig. 3 ist eine vergrößerte Ansicht eines Teils der Vorderansicht von Fig. 2.
Fig. 4 ist eine optisch-mikroskopische Aufnahme, die die fehlende Delaminierung einer Schicht aus diamantartigem Koh lenstoff zeigt, die gemäß dem Verfahren der vorliegenden Erfindung auf einem Substrat abgeschieden ist.
Fig. 5 ist eine Querschnitts-Seitenansicht einer Dünnschichtmagnetkopfeinheit gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung.

Ausführliche Beschreibung

Eine Magnetaufzeichnungskopfeinheit 10 des Standes der Technik ist in Fig. 1 gezeigt. Die Magnetaufzeichnungskopfeinheit 10 ist ein Dünnschicht-Lese/Schreib-Element des induktiven Typs, wie der Magnetkopf, der in einem IBM-3370-Plattenkopfgleiter verwendet wird. Die Magnetkopfeinheit 10 besteht aus einem Substrat 12, das von einer isolierenden Schicht 14 bedeckt ist. Das Substrat 12 besteht aus Al&sub2;O&sub3;-TiC, einem Verbundstoff aus in einer Aluminiumoxidmatrix dispergierten Titancarbidteilchen. Die isolierende Schicht 14 besteht aus amorphem Aluminiumoxid (a-Al&sub2;O&sub3;), das eine Mohs'sche Härte von etwa 7 hat. Die Magnetkopfeinheit 10 hat typischerweise eine Spaltlänge 22, eine Spaltbreite 24, Polspitzen aus Permalloy 26 und eine Kupferwicklung 28.
Eine Magnetaufzeichnungskopfeinheit mit einem Substrat und einer isolierenden Schicht gemäß der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 2 als Magnetkopfeinheit 50 gezeigt. Ein keramisches Substrat 52 besteht aus Al&sub2;O&sub3;-TiC. Eine isolierende, abriebfeste Schicht 56, die diamantartigen Kohlenstoff umfaßt, isoliert die elektromagnetischen Schaltungen 62 gegenüber dem Substrat 52. Diamantartiger Kohlenstoff ("DLC") ist eine amorphe Form des Kohlenstoffs mit einem hohen Grad an sp³- Bindungen, so daß das Kohlenstoffmaterial viele der physikalischen Eigenschaften eines Diamanten aufweist.
DLC-Schichten, die direkt auf Al&sub2;O&sub3;-TiC-Substraten abgeschieden werden, neigen dazu, sich zu verziehen und zu delaminieren, so daß solche Schichten für die Verwendung in Dünnschichtmagnetköpfen unerwünscht sind. Die Haftung der abriebfesten Schicht 56 und daher ihre effektive Härte kann stark verbessert werden, indem man haftvermittelnde Schichten oberhalb und unterhalb der abriebfesten Schicht aufträgt. Dies gilt insbesondere, wenn eine Dicke der abriebfesten Schicht von über 100 nm gewünscht wird. Entsprechend werden auch eine erste und zweite haftvermittelnden Schicht, 54 und 58, verwendet, wie es in Fig. 2 gezeigt ist. Die elektromagnetischen Schaltungen 62 werden auf der zweiten haftvermittelnden Schicht 58 abgeschieden.
Eine vergrößerte Ansicht des Substrats 52 und der Schichten 54, 56 und 58 ist als laminierter Träger 60 in Fig. 3 gezeigt. Das Substrat 52 besteht aus Al&sub2;O&sub3;-TiC, vorzugsweise mit einer Beladung mit Titancarbidteilchen im Bereich von etwa 5 bis 50 Gew.-%. Noch mehr bevorzugt weist das Al&sub2;O&sub3;-TiC-Substrat 52 eine Beladung mit Titancarbidteilchen im Bereich von etwa 20 bis 40 Gew.-% auf, wie 3M Ceramic 210, das eine Teilchenbeladung von etwa 30% aufweist und von der 3M Company, St. Paul, Minnesota, erhältlich ist. Die erste haftvermittelnde Schicht 54 wird auf dem Substrat 52 abgeschieden. Die erste haftvermittelnde Schicht 54 umfaßt amorphes hydriertes Siliciumcarbid (a-Si:C:H) und hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von etwa 1 nm bis 100 nm und noch mehr bevorzugt von etwa 10 nm bis 50 nm.
Die isolierende, abriebfeste Schicht 56 wird auf der ersten haftvermittelnden Schicht 54 abgeschieden. Die abriebfeste Schicht 56 kann entweder amorphen Kohlenstoff (a-C), amorphen hydrierten Kohlenstoff (a-C:H) oder ionenstrahlaufgedampften Kohlenstoff (i-C) umfassen und hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von etwa 10 nm bis 5 um und noch mehr bevorzugt etwa 1 um. Alternativ dazu kann in der abriebfesten Schicht 56 auch eine Schicht aus Diamant oder amorphem Diamant anstelle von DLC verwendet werden.
Die 1 um dicke isolierende, abriebfeste Schicht 56 ist viel dünner als die isolierenden Schichten aus amorphem Aluminiumoxid in bekannten Dünnschichtmagnetkopfeinheiten, die typischerweise 10-15 um dick sind. Dadurch wird die zum Abscheiden der isolierenden Schicht erforderliche Zeit verkürzt. Weiterhin muß das amorphe Aluminiumoxid in bekannten Magnetköpfen zur gewünschten Dicke und Oberflächenqualität zurückgeschliffen werden. Der Grad der Steuerung der resultierenden Dicke und Oberflächenqualität ist durch die Fähigkeit beschränkt, die Polieroperation zu steuern. Dagegen hat die gemäß der vorliegenden Erfindung abgeschiedene abriebfeste Schicht 56 eine mittlere Oberflächenrauhigkeit (Ra) von weniger als etwa 2 nm, so daß die Notwendigkeit zum Polieren der Oberfläche entfällt.
Die erste haftvermittelnde Schicht 54 verbessert die effektive Härte der Schicht aus diamantartigem Kohlenstoff im Laminat. Nach dem obigen Verfahren abgeschiedener DLC hat eine Mohs'sche Härte von 9 im Vergleich zu 7 für amorphes Aluminiumoxid. Im Kontext einer Dünnschichtmagnetkopfeinheit ergibt die Schicht aus diamantartigem Kohlenstoff gemäß der vorliegenden Erfindung eine harte, elektrisch isolierende Schicht. Vermutlich verbessert diese harte isolierende Schicht die Fähigkeit einer Dünnschichtmagnetkopfeinheit, dem Abrieb durch wiederholten Kontakt zwischen der Magnetkopfeinheit und den magnetischen Medien, von denen sie liest und auf die sie schreibt, Widerstand zu leisten. Die harte isolierende Schicht kann auch die Reduktion der Aushöhlung der elektromagnetischen Schaltungen während der Herstellung eines Dünnschichtmagnetkopfes unterstützen, was zu höheren Ausbeuten führt.
Es wäre häufig wünschenswert, weitere Schichten über der isolierenden, abriebfesten Schicht abscheiden zu können. Dies gilt insbesondere für eine Dünnschichtmagnetkopfeinheit, bei der es wünschenswert ist, elektromagnetische Schaltungen, die die jeweiligen Schichten in der Magnetkopfeinheit bilden, auf der isolierenden Schicht abzuscheiden.
Die zweite haftvermittelnde Schicht 58 vermittelt die Haftung zwischen der abriebfesten Schicht 56 und weiteren Schichten (nicht gezeigt) in Fig. 3, die gegebenenfalls aufgetragen werden können. Die zweite haftvermittelnde Schicht 58 kann amorphes Silicium (a-Si) umfassen und umfaßt vorzugsweise amorphes hydriertes Silicium (a-Si:H). Die Dicke der Schicht 58 liegt vorzugsweise im Bereich von etwa 1 nm bis 100 nm und noch mehr bevorzugt von etwa 10 nm bis 50 nm.
Die Haftung zwischen der ersten haftvermittelnden Schicht 54 und der abriebfesten Schicht 56 kann während des Abscheidungsvorgangs verstärkt werden, indem man mit der Abscheidung der abriebfesten Schicht beginnt, bevor die Abscheidung der ersten haftvermittelnden Schicht beendet ist. Dadurch entsteht ein Übergangsbereich zwischen der ersten haftvermittelnden Schicht 54 und der abriebfesten Schicht 56, bei der es sich um ein Gemisch aus den beiden Schichten handelt. Ähnlich kann auch die Haftung zwischen der abriebfesten Schicht 56 und der zweiten haftvermittelnden Schicht 58 verstärkt werden, indem man mit der Abscheidung der zweiten haftvermittelnden Schicht beginnt, bevor die Abscheidung der abriebfesten Schicht beendet ist, wodurch ein zweiter Übergangsbereich entsteht.
Die Verwendung der zweiten haftvermittelnden Schicht 58 verringert die Wahrscheinlichkeit dafür, daß zusätzliche Schichten, wie Metalle und Legierungen, die über die abriebfeste Schicht 56 aufgetragen werden, von der abriebfesten Schicht delaminieren. Dies ist insbesondere wünschenswert bei der Konstruktion von Dünnschichtmagnetkopfeinheiten, bei denen die Verwendung der zweiten haftvermittelnden Schicht 58 die Haftung der elektronischen Schaltungen 62 an der abriebfesten Schicht 56 unterstützt. Bei solchen Anwendungen ist es wünschenswert, daß die zweite haftvermittelnde Schicht 58 nicht leitend ist. Entsprechend wird a-Si:H gegenüber a-Si:C:H als zweite haftvermittelnde Schicht 58 bevorzugt. Amorphes hydriertes Silicium (a-Si:H) wird gegenüber a-Si:C:H als zweite haftvermittelnde Schicht bevorzugt, da a-Si : H im Unterschied zu a-Si:C:H nichtleitend ist. Siehe Fig. 2.
Während das Verfahren der vorliegenden Erfindung und der dadurch geschaffene Laminatträger besonders nützlich sind, wenn sie in Dünnschichtmagnetköpfen verwendet werden, ist ihre potentielle Verwendung nicht auf diese Anwendung beschränkt, sondern die vorliegende Erfindung ist überall dort von Nutzen, wo es wünschenswert ist, eine harte Schicht auf einem Al&sub2;O&sub3;- TiC-Substrat abzuscheiden.
Die Verwendung von DLC als Isolator in einer Dünnschichtmagnetkopfeinheit ist überall dort von Nutzen, wo eine isolierende Schicht gewünscht wird. Eine Querschnitts-Seitenansicht einer Magnetaufzeichnungskopfeinheit 110 gemäß einer anderen Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist in Fig. 5 gezeigt. Ein magnetisches Medium 111 bewegt sich in Richtung des Pfeiles 136 an der Oberseite der Magnetkopfeinheit 110 vorbei. Die Magnetkopfeinheit 110 umfaßt ein Substrat 112, eine erste isolierende Schicht 114, einen unteren Leseschild 116, eine zweite isolierende Schicht 118, einen magnetoresistiven (MR) Sensor 120, eine dritte isolierende Schicht 121, einen oberen Leseschild/unteren Schreibpol 122, eine vierte isolierende Schicht 124, eine Vielzahl von Schreibspulenwindungen 126, eine Glättungsschicht 127, einen oberen Schreibpol 128 und eine fünfte isolierende Schicht 130. Das Substrat 112 besteht vorzugsweise aus demselben Material wie das Substrat 52. Die Schichten 116, 118, 120, 121 und 122 bilden einen Lesekopf 132, und die Schichten 122, 124, 126, 127 und 128 bilden einen Schreibkopf 134. Die isolierenden Schichten 114, 118, 121, 124 und 130 bestehen aus DLC, wie amorphem hydrierten Kohlenstoff (a-C:H). Es können auch andere Materialien verwendet werden, wie amorpher Kohlenstoff (a-C), ionenstrahl aufgedampfter Kohlenstoff (i-C) oder Diamant oder amorpher Diamant.
Die isolierenden Schichten 114, 118, 121, 124 und 130 sind hart und haben gute elektrisch isolierende Eigenschaften, so daß die Schichten relativ dünn sein können. Die Dicke der ersten isolierenden Schicht 114 liegt vorzugsweise im Bereich von 10 nm bis 10 um und beträgt noch mehr bevorzugt weniger als etwa 1 um; die zweite und die dritte isolierende Schicht 118 und 121 haben jeweils vorzugsweise eine Dicke im Bereich von etwa 50 bis 500 nm; die vierte isolierende Schicht 127 hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von etwa 0,5 bis 3 um; und die fünfte isolierende Schicht 130 hat vorzugsweise eine Dicke im Bereich von etwa 0,5 bis 5 um. Durch diese Reduktion der Breite der isolierenden Schichten nimmt die Größe des Spaltes zwischen der Lese- und der Schreibfunktion der Magnetkopfeinheit ab, und dadurch wird die dem Abrieb ausgesetzte Fläche der Einheit reduziert, so daß die Abriebfestigkeit der Einheit erhöht wird. Durch die Reduktion der Breite der isolierenden Schichten wird auch der Abstand zwischen der Lese- bzw. Schreibfunktion und dem harten schützenden Substrat reduziert, so daß die Abriebfestigkeit der Magnetkopfeinheit erhöht wird.
Die Verwendung von diamantartigem Kohlenstoff in den isolierenden Schichten 114, 118, 121, 124 und 130 ist ebenfalls vorteilhaft, da er in dünnen, defektfreien Schichten (d. h. kurzschlußfrei) abgeschieden werden kann, die schmalere Spalte und somit eine bessere Signaldichtereaktion des MR-Sensors 120 ermöglichen, wenn er zwischen Leseschilde 116 und 122 aus leitendem magnetischen Dünnschichtmetall gebracht wird, die aus NiFe (Permalloy) oder anderen weichen magnetischen Schichten, wie Cobalt-Zirconium-Niob (CZN) oder Cobalt-Zirconium- Tantal (CZT), bestehen. Obwohl er elektrisch nichtleitend ist, hat DLC einen hohen Wärmeleitungskoeffizienten und reduziert die Betriebstemperatur des MR-Sensors, indem er Wärme von dem Sensor wegleitet. Dadurch wird die Lebensdauer des MR-Sensors verlängert, Beschädigungen der magnetischen Medien 111 beim Anhalten über dem Sensor werden verhindert, und thermisches Bandlaufrauschen wird reduziert. Der hohe Wärmeleitungskoeffizient minimiert auch Spannungen in den elektromagnetischen Schaltungen während der Herstellung eines Dünnschichtmagnetkopfes, wodurch die Zuverlässigkeit und die Prozeßausbeuten verbessert werden.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand der folgenden nichteinschränkenden Beispiele näher beschrieben.

Beispiel 1

Ein laminierter Träger, der eine auf einem Al&sub2;O&sub3;-TiC-Wafer gebildete Schicht aus amorphem hydrierten diamantartigen Kohlenstoff (a-C:H) enthält, wurde wie folgt gebildet. 3M Ceramic 210, ein Al&sub2;O&sub3;-TiC-Wafer mit einer Beladung mit Titancarbidteilchen von 30 Gew.-%, wurde unter Verwendung eines in Ethanol getauchten Baumwolltuches gereinigt und dann auf die motorgetriebene Elektrode eines kommerziellen Parallelplatten- Hochfreguenz-Plasmareaktors des Typs Plasmatherm Model PD 2480 gebracht. Dann wurde der Reaktor unter Verwendung eines durch eine mechanische Pumpe unterstützten Roots-Gebläses auf einen Basisdruck von 1 mTorr (0,13 Pa) gepumpt.
Dann wurde die Oberfläche des Wafers durch einen Sauerstoffplasma-Ätzschritt und einen anschließenden Argon-Zerstäubungsschritt weiter gereinigt. Der Sauerstoff-Ätzschritt wurde fünf Minuten lang bei einem Druck von 200 mTorr durchgeführt, während die Sauerstoffströmungsgeschwindigkeit auf 500 Standard-cm³ pro Minute (sccm) und die Gleichstrom-Vorspannung auf 900 V gehalten wurden.
Der Argon-Zerstäubungsschritt wurde fünf Minuten lang bei einem Druck von 50 mTorr durchgeführt, während die Argonströmungsgeschwindigkeit auf 200 sccm und die Gleichstrom-Vor spannung auf 1000 V gehalten wurden. Eine Minute bevor der Argon-Zerstäubungsschritt beendet war, wurde mit der Abscheidung der a-Si:C:H-Schicht begonnen, indem man zwei Minuten lang einen Tetramethylsilandampf mit einer Strömungsgeschwindigkeit von 50 sccm in die Kammer einleitete. Der Druck und die Spannung wurden während der zweiminütigen a-Si:C: H-Abscheidung auf 50 mTorr und 1000 V gehalten.
Dreißig Sekunden bevor die a-Si:C:H-Abscheidung beendet war und damit etwa 30 Sekunden nachdem der Argon-Zerstäubungsschritt beendet war, wurde mit dem DLC-Abscheidungsprozeß begonnen. Diese dreißig Sekunden Überlappung zwischen der a- Si:C:H-Abscheidung und der DLC-Abscheidung erleichtern eine allmählichere Änderung der Zusammensetzung an der Grenzfläche zwischen den beiden Dünnschichten. Die DLC-Abscheidung wurde unter Verwendung von Butadien als Quellengas und Argon als Verdünnungsgas durchgeführt. Die Strömungsgeschwindigkeit des Argon- und des Butadiengases wurde auf 180 sccm bzw. 20 sccm festgelegt, und der Druck und die Vorspannung wurden auf 50 mTorr bzw. 1000 V eingestellt. Die DLC-Abscheidung wurde 25 Minuten lang durchgeführt, was eine DLC-Schichtdicke von 1,0 um ergab. Die Mohs'sche Härte der resultierenden Schicht betrug 9.
Um die Wirksamkeit der haftvermittelnden a-Si:C:H-Schicht zu demonstrieren, wurden DLC-Schichten auf demselben Al&sub2;O&sub3;-TiC- Wafer mit und ohne die haftvermittelnde a-Si:C:H-Schicht abgeschieden. Dies erfolgte dadurch, das man einen Teil des Al&sub2;O&sub3;- TiC-Wafers während des oben beschriebenen Abscheidungsdurchlaufs maskierte. Dann wurde mit demselben Wafer ein zweiter Abscheidungsdurchlauf durchgeführt, indem man den maskierten Bereich exponierte, wobei das oben beschriebene Verfahren verwendet wurde, außer daß der a-Si:C:H-Abscheidungsschritt weggelassen wurde. Der DLC neigte immer dann dazu, sich zu verziehen und vom Wafer zu delaminieren, wenn der DLC direkt auf dem Wafer abgeschieden wurde, ohne eine haftvermittelnde a-Si:C:H-Schicht zu verwenden.
Fig. 4 zeigt eine optisch-mikroskopische Aufnahme 100 des mit a-Si:C:H präparierten Bereichs 102. Das Verziehen und die Delaminierung der DLC-Schicht im unpräparierten Bereich 104 sind deutlich zu erkennen. Der mit a-Si:C:H präparierte Bereich 102 verzog sich nicht merklich und zeigte keine merkliche Delaminierung, was durch die gleichmäßige schwarze Farbe des Bereichs 102 belegt wird.
Um die durch die a-Si:C:H-Unterschicht bewirkte Haftungsverstärkung zu quantifizieren, wurden mehrere 0,5 um dicke DLC- Schichten sowohl mit als auch ohne die a-Si:C:H-Schicht auf Al&sub2;O&sub3;-TiC-Wafern abgeschieden. Haftungsmessungen wurden durchgeführt, indem man epoxyharzverklebte Aluminiumstifte auf die DLC-Schichten klebte und Zugbelastungstests durchführte. Bei der größten Belastung, die getestet wurde, 7,3 · 10&sup7; N/m², versagten die nach dem obigen Verfahren abgeschiedenen DLC- Schichten nicht. Die ohne die a-Si:C:H-Schicht abgeschiedenen DLC-Schichten versagten unter einer Belastung von 3,5 · 10&sup7; N/m².

Beispiel 2

Auf den gemäß Beispiel 1 hergestellten laminierten Träger wurde eine zweite haftvermittelnde Schicht aufgetragen, indem man die folgenden Schritte durchführte. Eine Schicht aus amorphem hydrierten diamantartigen Kohlenstoff (a-C:H) wurde nach dem Verfahren der Erfindung, wie es in den ersten vier Abschnitten von Beispiel 1 beschrieben ist, auf einem Al&sub2;O&sub3;-TiC- Substrat abgeschieden. Dreißig Sekunden bevor der Schritt der DLC-Abscheidung beendet war, wurde a-Si:H auf der DLC-Schicht abgeschieden, indem man ein 2%iges Gemisch von Silan in Argon mit einer Geschwindigkeit von 200 sccm in den Reaktor einleitete. Der Druck und die Gleichstrom-Vorspannung wurden auf 50 mTorr bzw. 1000 V gehalten. Die a-Si:H-Abscheidung wurde 2 Minuten lang fortgesetzt, was eine a-Si:H-Schicht mit einer Dicke ergab, die vermutlich im bevorzugten Bereich der Erfindung lag, d. h. etwa 1 bis 100 nm. Zu diesem Zeitpunkt konnten mehrfache Schichten elektromagnetischer Schaltungen auf der a- Si:H-Schicht abgeschieden werden, so daß ein Dünnschichtmagnetkopf entstand.
Diamantartiger Kohlenstoff, der mit dieser zweiten haftvermittelnden Schicht bedeckt wurde, haftet gut auf verschiedenen Substanzen einschließlich im allgemeinen Metallen und Legierungen und insbesondere elektromagnetischer Schaltungen.

Claims

1. Laminierter Träger (60) für einen Dünnschichtmagnetkopf (50), umfassend:

ein keramisches Substrat (52), das in einer Aluminiumoxidmatrix dispergierte Titancarbidteilchen umfaßt;

dadurch gekennzeichnet, daß er

eine haftvermittelnde Schicht (54), die a-Si:C:H umfaßt und auf dem Substrat angeordnet ist; und

eine isolierende, abriebfeste Schicht (56), die diamantartigen Kohlenstoff umfaßt und auf der haftvermittelnden Schicht angeordnet ist,

aufweist.

2. Laminierter Träger (60) gemäß Anspruch 1, wobei die haftvermittelnde Schicht (54) eine Dicke im Bereich von etwa 1 bis 100 nm hat.

3. Laminierter Träger gemäß Anspruch 1 oder 2, der weiterhin eine zweite haftvermittelnde Schicht (58) umfaßt, die a- Si:H umfaßt und auf der abriebfesten Schicht angeordnet ist.

4. Laminierter Träger gemäß Anspruch 3, wobei jede haftvermittelnde Schicht (54, 58) eine Dicke im Bereich von etwa 1 bis 100 nm hat.

5. Laminierter Träger gemäß Anspruch 1, der weiterhin einen Übergangsbereich umfaßt, der sich zwischen der haftvermittelnden Schicht (54) und der abriebfesten Schicht (56) befindet, wobei es sich bei dem Übergangsbereich um ein Gemisch der beiden Schichten handelt.

6. Verfahren zur Bildung eines laminierten Trägers (60) für einen Dünnschichtmagnetkopf (50), umfassend die folgenden Schritte in der angegebenen Reihenfolge:

(a) Abscheiden einer haftvermittelnden Schicht (54), die a-Si:C:H umfaßt, auf einem keramischen Substrat (52), das in einer Aluminiumoxidmatrix dispergierte Titancarbidteilchen umfaßt; und

(b) Abscheiden einer isolierenden, abriebfesten Schicht (56), die diamantartigen Kohlenstoff umfaßt, auf der haftvermittelnden Schicht (54).

7. Verfahren gemäß Anspruch 6, wobei die haftvermittelnde Schicht (54) eine Dicke im Bereich von etwa 1 bis 100 nm hat.

8. Verfahren gemäß Anspruch 6 oder 7, das weiterhin nach Schritt (b) den Schritt des Abscheidens einer zweiten haftvermittelnden Schicht (58), die a-Si:H umfaßt, auf der abriebfesten Schicht umfaßt.

9. Dünnfilmmagnetkopfeinheit (50), umfassend:

ein keramisches Substrat (52), das in einer Aluminiumoxidmatrix dispergierte Titancarbidteilchen umfaßt; dadurch gekennzeichnet, daß sie

eine erste haftvermittelnde Schicht (54), die a-Si:C:H umfaßt und auf dem Substrat angeordnet ist;

eine isolierende, abriebfeste Schicht (56), die diamantartigen Kohlenstoff umfaßt und auf der ersten haftvermittelnden Schicht (54) angeordnet ist;

eine zweite haftvermittelnde Schicht (58), die a-Si:H umfaßt und auf der abriebfesten Schicht (56) angeordnet ist; und

elektromagnetische Schaltungen (62), die auf der zweiten haftvermittelnden Schicht (58) abgeschieden sind;

aufweist.

10. Magnetkopfeinheit gemäß Anspruch 9, wobei die erste haftvermittelnde Schicht eine Dicke im Bereich von etwa 1 bis 100 nm hat.

11. Magnetkopfeinheit gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die erste und die zweite haftvermittelnde Schicht (54) jeweils eine Dicke im Bereich von etwa 1 bis 100 nm haben.

12. Magnetkopfeinheit gemäß Anspruch 9 oder 10, wobei die abriebfeste Schicht (56) eine Dicke im Bereich von etwa 10 nm bis 5 um hat.

13. Laminierter Träger (60) für eine Dünnschichtmagnetkopfeinheit (50), umfassend:

dadurch gekennzeichnet, daß er

eine haftvermittelnde Schicht (54), die auf dem Substrat angeordnet ist, wobei die Schicht ein Material umfaßt, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die aus a-Si:C und a- Si:C:H besteht; und

eine isolierende, abriebfeste Schicht (56), die auf der haftvermittelnden Schicht angeordnet ist, wobei die Beschichtung ein Material umfaßt, das aus der Gruppe diamantartiger Kohlenstoff, Diamant und amorpher Diamant ausgewählt ist,

aufweist.

14. Laminierter Träger gemäß Anspruch 13, wobei die haftvermittelnde Schicht (54) eine Dicke im Bereich von etwa 1 bis 100 nm hat.

15. Laminierter Träger gemäß Anspruch 13 oder 14, weiterhin umfassend:

elektromagnetische Schaltungen (62), die auf der zweiten haftvermittelnden Schicht (58) abgeschieden sind, wobei die elektromagnetischen Schaltungen (62) so konfiguriert sind, daß der laminierte Träger als Dünnschichtmagnetkopf fungieren kann.