JP3691833B2 - 薄膜磁気ヘッド用基板およびその製造方法 - Google Patents

Description

本発明は、ハードディスクドライブ装置の薄膜磁気ヘッドスライダーに用いられる薄膜磁気ヘッド用基板およびその製造方法に関する。

近年、通信・情報技術分野の発展に伴って、コンピュータで扱える情報量が飛躍的に増大してきている。特に、従来ではアナログ信号としてのみ扱うことが可能であった音声や音楽、画像などの情報もデジタル信号に変換してパーソナルコンピュータで処理できるようになってきている。このような音楽や画像などのマルチメディアデータは、多くの情報を含むため、パーソナルコンピュータなどに用いられる情報記録装置の容量を大きくすることが求められている。

ハードディスクドライブ装置は、パーソナルコンピュータなどに従来より用いられている典型的な情報記録装置である。上述した要求に応えるため、ハードディスクドライブの容量をより大きくし、装置を小型化することが求められている。また、画像を直接ハードディスクドライブに記録するハードディスクレコーダや音楽をハードディスクドライブに記録するオーディオプレーヤも普及してきている。こうした機器においても、容量を大きくし、携帯性を高めるためによりハードディスクドライブを小型化することが求められている。

図７は従来のハードディスクドライブ装置の薄膜磁気ヘッドスライダー部分の断面を模式的に示している。図に示すように、ジンバル１０により保持された基板１２の側面にはアンダーコート膜１３が形成されている。アンダーコート膜１３上には、再生ヘッドである読み込み素子１６が設けられ、さらに読み込み素子１６に隣接して記録ヘッドである書き込み素子１４が設けられている。通常、ジンバル１０によって保持される基板１２、書き込み素子１４および読み込み素子１６を含むユニットをヘッドスライダー、あるいは単にスライダーと呼ぶ。

書き込み素子１４は、磁性材料から形成されている。リングの内部にコイル１５が巻かれており、記録信号をコイル１５に与えることによって書き込み素子１４に磁界が発生し、磁気記録媒体１７にデータを書き込む。

一方、再生ヘッドである読み込み素子１６は、磁場の変化を電気抵抗の変化に変換する磁気抵抗効果素子（ＭＲ、あるいはＧＭＲ）であり、磁気記録媒体１７に記録されている磁気の変化を読み取って、電気信号に変換する。

書き込み素子１４および読み込み素子１６を保持する基板１２は、従来よりＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ系のセラミックス焼結体から形成されている。これは、熱特性、機械特性、および加工性の点で、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ（以下ＡｌＴｉＣと略す）がバランス良く優れているためである。しかし、ＡｌＴｉＣは、電気的に良導体であるため、読み込み・書き込み素子１４’や書き込み素子１４をそのような導体に接するように配置すると、読み込み素子１６や書き込み素子１４が短絡されてしまい、正しく動作しない。また、ＡｌＴｉＣからなる基板は、その表面にポアを有しており、表面の平滑性があまりよくなかった。このため、読み込み素子１６や書き込み素子１４と基板１２との間の絶縁を高め、基板１２の表面を滑らかなものにするために、Ａｌ₂Ｏ₃から形成されるアンダーコート膜１３が基板１２の側面上に設けられている。Ａｌ₂Ｏ₃は、絶縁特性に優れ、また、表面の平滑性に優れるからである。

しかし、このような従来のスライダーには種々の解決すべき問題がある。

まず、ハードディスクドライブ装置の小型化が求められるにつれ、スライダーのサイズもより小さくする必要がある。このためには、図７（ｂ）に示すように、書き込み素子１４のコイル１５が占める面積を小さくしなければならない。具体的には、コイル１５の内径を小さくし、また、巻き線もできるだけ重ならないようにしなければならない。しかし、このようにコイルの面積を小さくすると、端子１８を介してコイル１５に電流が流れたとき、単位面積あたりに発生する熱量が大きくなってしまう。

ところが、従来からアンダーコート膜１３に用いられていたＡｌ₂Ｏ₃は熱伝導性があまりよくない。このため、コイル１５に信号を流すことにより発生した熱が、Ａｌ₂Ｏ₃からなるアンダーコート膜１３に遮られて、基板１２へ十分拡散されず、読み込み素子１６や書き込み素子１４に蓄積されてしまう。その結果、読み込み素子１６や書き込み素子１４が熱による膨張を起こし、図７（ａ）に矢印で示すように、磁気記録媒体１７側へ飛び出してしまう。読み込み素子１６や書き込み素子１４と磁気記録媒体１７との間隔は１０ｎｍ程度しかないため、膨張を起こした読み込み素子１６や書き込み素子１４は、磁気記録媒体１７と接触してしまう。

この問題は、ＴＰＴＲ（Thermal Pole Tip Recession）と呼ばれ、読み込み素子１６あるいは書き込み素子１４と磁気記録媒体との物理的な接触によって、磁気記録媒体に損傷を与えたり、読み込み素子１６や書き込み素子１４自体が破壊してしまう。その結果、ハードディスクドライブ装置が機能しなくなってしまうという重大な故障をもたらす。

また、読み込み素子１６および書き込み素子１４が磁気記録媒体１７と接触しない場合であっても、読み込み素子１６および書き込み素子１４の熱膨張により、磁気記録媒体１７と読み込み素子１６および書き込み素子１４との間隔が変化してしまう。たとえば、読み込み素子１６および書き込み素子１４が数ナノメートル膨張すると、磁気記録媒体１７と読み込み素子１６および書き込み素子１４との間隔は１０％以上変化する。このため、書き込み特性および読み込み特性が大きく変化し、磁気記録媒体へ書き込まれる信号や磁気記録媒体から読み込まれる信号に誤りが生じる可能性がある。

この問題を解決するために、アンダーコート膜１３の厚みを小さくし、基板１２へ熱を逃がしやすくすることが考えられる。しかし、この場合、静電気による静電破壊や耐電圧の低下が新たな問題として生じる。

具体的には、ハードディスクドライブ装置では磁気記録媒体が高速で回転するため、静電気が発生しやすくなっている。このため、電気的に絶縁性の高いＡｌ₂Ｏ₃からなるアンダーコート膜１３上に形成された読み込み素子１６および書き込み素子１４に静電気が蓄積される。このとき、アンダーコート膜１３の厚さが小さいと、蓄積した静電気がアンダーコート膜１３に隣接した基板１２へ放電されやすくなる。その結果、アンダーコート膜１３の絶縁破壊や、読み込み素子１６および書き込み素子１４の破壊が生じる。また、アンダーコート膜１３の厚さが小さいと、絶縁破壊に至らない場合であっても、アンダーコート膜１３の絶縁性が低下し、リーク電流が増大する。その結果、読み込み素子１６や書き込み素子１４が正しく動作しなくなる。

これらの問題を解決するために、特許文献１は基板１２の上に従来のアンダーコート膜１３を形成し、さらにその上にＥＣＲスパッタ法により形成した１００〜５５０００ｎｍのアモルファスアルミナからなる膜を形成することを開示している。特許文献１によれば、ＥＣＲスパッタ法によるアモルファスアルミナ膜は緻密であるため、この構造によって優れた耐電圧性が得られると開示している。

しかしながら、このような構造を得るためには、ＥＣＲスパッタ装置を用いる必要があり、従来のアンダーコート膜１３を形成していた装置とは異なる装置を使用する必要がある。このため、基板を作製するコストが著しく上昇してしまうという問題があった。
特開平１１−２８３２２１号公報 特許第１８９９８９１号明細書 米国特許第４７９６１２７号明細書 特許第１６５９５０１号明細書 米国特許第４８１４９１５号明細書 特開２０００−２６０００９号公報

本願発明は上記課題を解決するためになされたものであって、その目的とするところは、小型で高記録密度のハードディスクドライブ装置において、上記問題の発生を防ぎ、装置の信頼性の高めるために好適に用いられる薄膜磁気ヘッド用の基板およびその製造方法を提供する。

本発明の薄膜磁気ヘッド用基板は、セラミックス基板と、アルミニウム酸化物からなるアンダーコート膜と、前記セラミックス基板および前記アンダーコート膜に挟まれており、アルミニウム酸化物以外の物質からなる中間層とを備えている。

ある好ましい実施形態において、前記中間層はＡｌ−Ｔｉ−Ｏ化合物以外の物質からなる。

ある好ましい実施形態において、前記中間層の厚さは１ｎｍから１μｍの範囲の値である。

ある好ましい実施形態において、前記中間層は金属またはＳｉからなる。

ある好ましい実施形態において、前記中間層はＣｕ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｃｕを含む合金、またはＣｒを含む合金のいずれかである。

ある好ましい実施形態において、前記アンダーコート膜の厚さは５０ｎｍから０．４μｍの範囲の値である。

ある好ましい実施形態において、前記セラミックス基板は、２４〜７５ｍｏｌ％のα−Ａｌ₂Ｏ₃と、２ｍｏｌ％以下の添加剤とを含むアルミナ系セラミックス材料からなる。

ある好ましい実施形態において、前記セラミックス基板は、さらに金属の炭化物または金属の炭酸窒化物を含む。

本発明の薄膜磁気ヘッドスライダーは、上記いずれかの薄膜磁気ヘッド用基板と、前記薄膜磁気ヘッド用基板に保持された書き込み素子および読み込み素子とを備える。

本発明のハードディスクドライブ装置は、上記薄膜磁気ヘッドスライダーを備える。

本発明の薄膜磁気ヘッド用基板の製造方法は、セラミックス基板上に、スパッタ法により、アルミニウム酸化物以外の物質からなる中間層を形成する工程と、前記中間層上にスパッタ法により、アルミニウム酸化物からなるアンダーコート膜を形成する工程とを包含する。

ある好ましい実施形態において、前記中間層を形成する工程をバイアスを印加しないスパッタ法により行う。

ある好ましい実施形態において、前記アンダーコート膜を形成する工程をバイアスを印加したスパッタ法により行う。

ある好ましい実施形態において、前記中間層は、金属元素をターゲットとして、スパッタ法により形成される。

本発明の薄膜磁気ヘッドスライダーの製造方法は、セラミックス基板と、中間層とアンダーコート膜とを備えた上記のいずれかの薄膜磁気ヘッド用基板を用意する工程と、前記アンダーコート膜上に書き込み素子および読み取り素子を配置する工程とを包含する。

本発明によれば、中間層を形成することにより、アンダーコート膜を形成する基板の表面を均一にしたり、アンダーコート膜として形成するアルミニウム酸化物の一部が導電性の化合物に変化しないようにすることができる。したがって、アンダーコート膜を薄くしても、アンダーコート膜は優れた電気的絶縁性を示し、耐静電破壊性、熱伝導性および電気的絶縁性に優れた薄膜磁気ヘッド基板が得られる。

従来の薄膜磁気ヘッド用基板を詳細に検討した結果、本願発明者はアルミニウム酸化物からなるアンダーコート膜を薄くしてゆくと、その厚さから予想される電気的絶縁特性よりもアンダーコート膜が実際に備える電気的絶縁特性は悪くなっているということを見出した。この理由として、以下の２つの原因が考えられる。

一般に、ＡｌＴｉＣのようなセラミックス基板は、絶縁体と導通体との混合体であり、セラミックス基板の表面には絶縁性の領域と導電性の領域とが存在する。このため、セラミックス基板上にスパッタ法などによってアンダーコート膜を形成すると、基板表面の状態が均一でないためにプラズマが局所的に不安定または不均一になり、形成するアンダーコート膜の基板界面近傍における構造や組成の均一性が低下したり、基板界面近傍に欠陥が生じたりする。

こうした構造や組成の不均一性あるいは膜中の欠陥は、アンダーコート膜が厚くなるに従い、解消する。しかし、アンダーコート膜が薄い場合には、構造や組成の不均一性あるいは膜中の欠陥が残るため、構造や組成上の特異部分あるいは欠陥部分において、耐電圧が低下し、アンダーコート膜全体の電気的絶縁特性が悪化することが考えられる。

また、従来の薄膜磁気ヘッド用基板の断面を観察したところ、ＡｌＴｉＣ基板とアルミニウム酸化物からなるアンダーコート膜との界面からアンダーコート膜側に０．１μｍ程度のＡｌ−Ｔｉ−Ｏ化合物の層が形成されていた。Ａｌ−Ｔｉ−Ｏ化合物は１×１０^-4〜１×１０⁴Ω・ｃｍ程度の体積抵抗率を有する導電体であるため、Ａｌ−Ｔｉ−Ｏ化合物の層の形成によって、アンダーコート膜の実際の厚さは、形成したアンダーコート膜の見かけの厚さからＡｌ−Ｔｉ−Ｏ化合物の層の厚さを引いた値となる。つまり、導電性層の形成によって、アンダーコート膜の厚さが見かけより小さくなっていると考えられる。

したがって、アンダーコート膜を形成する基板の表面を均一にし、アンダーコート膜として形成したアルミニウム酸化物の一部がＡｌ−Ｔｉ−Ｏ化合物のような導電性変質層に変化しないようにすることによって、高い絶縁性を備えた薄膜磁気ヘッド用の基板を得ることができる。

以下、本発明の薄膜磁気ヘッド用基板の一例を説明する。図１に示すように、本実施形態による薄膜磁気ヘッド用基板は、セラミックス基板１と、アンダーコート膜３と、セラミッス基板１およびアンダーコート膜３に挟まれた中間層２とを備える。

セラミックス基板１を構成するセラミックスは、静電破壊を防ぐために、静電気が蓄積しないような範囲の体積抵抗率を備えていることが好ましい。具体的には、体積抵抗率は、１×１０⁹Ω・ｃｍ以下であることが好ましい。この値は、半導通材料と呼ばれる材料の体積抵抗率の上限値でもある。一方、静電気が蓄積しにくいという観点では、セラミックスの体積抵抗率は、低いほど好ましい。しかし、あまり体積抵抗率が低いと、セラミックスが金属結合性を帯びてきて、切断抵抗性が高くなり、トライボロジー特性が悪くなる。したがって、体積抵抗率は、１×１０^-5Ω・ｃｍ以上であることが好ましい。以上の理由からセラミックス基板の体積抵抗率は、１×１０^-5〜１×１０⁹Ω・ｃｍの範囲にあることが好ましい。

セラミックス基板１は、また、熱伝導性の高い材料から構成されることが好ましい。読み取り素子や書き込み素子において発生した熱を蓄積させないで、アンダーコート膜３および中間層２を介してセラミックス基板１内へ効率よく拡散させるためには、熱伝導率が５Ｗ／ｍＫ以上であることが好ましく、１５Ｗ／ｍＫ以上であることがより好ましい。

また、セラミック基板１の面粗さが粗いと、アンダーコート膜３の面粗さが粗くなり、研磨工程においてアンダーコート膜３の面粗さを後述する所定の範囲にすることができない。したがって、中間層２を形成する前において、セラミックス基板１の表面の平均粗さ（Ｒａ）は、２．５ｎｍ以下であることが好ましい。

上述した特性を備えたセラミックスである限り、セラミックス基板１の材料として種々の組成のセラミックスを用いることができ、特に導電性あるいは絶縁性の異なる２元系以上の複合セラミックスからなる基板を用いることによって本発明の顕著な効果が得られる。たとえば、セラミックス基板１は、２４〜７５ｍｏｌ％のα−Ａｌ₂Ｏ₃を含み、残部は、金属の炭化物もしくは炭酸窒化物および２ｍｏｌ％以下の焼結助剤から構成されていてもよい。上述の組成を有する基板材料は、開口ポアが非常に少なく、高精度の面粗さに仕上げることが可能であるため、薄膜磁気ヘッドスライダーに用いる基板として適している。特に、上記組成比のＡｌ₂Ｏ₃と２４〜７５ｍｏｌ％のＴｉＣと２ｍｏｌ％以下の焼結助剤とを含むセラミックスからなる基板は薄膜磁気ヘッドスライダーに好適に用いられる。

本発明に用いることのできるセラミックス基板としては、上記のほか、特許文献２や特許文献３に開示されているＳｉＣ−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックス材料を用いた基板、特許文献４や特許文献５に開示されたＺｒＯ₂−Ａｌ₂Ｏ₃系セラミックス材料を用いた基板、導電性セラミックス材料として有名なＺｒＯ₂−ＳｉＣ系セラミックス材料を用いた基板などを用いることもできる。ただし、炭化珪素に代表されるような難加工性材料であって、トライボロジー特性の悪い材料は、セラミックス基板１には向いていない。

中間層２は、上述したように、アンダーコート膜３を形成する基板の表面を均一にし、かつ、アンダーコート膜３の一部がセラミックス基板１と反応して導電性の化合物に変化しないようにするためにセラミックス基板１上に形成される。したがって、中間層２は、セラミックス基板１の表面の状態を均一にすることができるよう、均一な組成を有し、セラミックス基板１の表面全体を覆うことができることが好ましい。また、中間層２は熱伝導性および密着性に優れる物質で形成されていることが好ましい。

具体的には、セラミックス基板１の表面粗さおよび中間層を形成する条件を適切に選択すれば、厚さ１ｎｍ以上の中間層によって、セラミックス基板１の表面全体を均一に覆うことが可能である。また、中間層２の厚さが３ｎｍ以上であれば、より確実にセラミックス基板１の表面全体を均一に覆うことが可能である。しかし、中間層２が１ｎｍより薄くなると、セラミックス基板１の表面全体を覆うことが難しく、セラミックス基板１の表面が露出する可能性が高くなる。このため、アンダーコート膜３を形成する際、アンダーコート膜３が形成される下地付近のプラズマの状態が不均一となり、従来と同様の問題が生じる可能性がある。

一方、アンダーコート膜３を形成する基板の表面を均一にすることができる限り、中間層２が厚くなっても本発明の効果は得られる。しかし、中間層２の厚さが１００ｎｍを超えると、中間層２の形成に時間がかかり、薄膜磁気ヘッド用基板の生産性が低下する。また、中間層２の厚さが１μｍを越えると、スライダーを構成した場合に、ＡＢＳ面において露出する中間層２の断面積が増え、セラミックス基板１やアンダーコート膜３と中間層２との間の熱膨張率差や硬度差により、ＡＢＳ面において大きな段差が生じやすくなる。これらのことから、中間層２は１ｎｍ以上、１μｍ以下の厚さを有していることが好ましく、３ｎｍ以上、１００ｎｍ以下の厚さを有していることがより好ましい。

このような特徴を備えた中間層２として、金属またはシリコンからなる膜あるいは層を用いることが好ましい。特に、密着性、熱伝導性に優れるため、Ｃｕ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｃｕを含む合金、またはＣｒを含む合金から中間層２が形成されていることが好ましい。このほかの金属としてＮｉ、Ａｕ、Ａｇ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｔｉを中間層２に用いることができる。詳細に実験した結果、中間層２としてＴｉを用いた場合でもアンダーコート膜３内に導電性の変質層は形成されないことが分かった。これは、アルミニウム酸化物に対するＡｌＴｉＣ基板中のＴｉおよびＴｉ膜中のＴｉの反応性が異なっているためと思われる。

アルミニウム酸化物は一般に密着性が悪いため、中間層２としてアルミニウム酸化物を用いるのは好ましくない。また、アルミニウム酸化物からなるアンダーコート膜中に変質層として生じたＡｌ−Ｔｉ−Ｏ化合物からなる層や、特許文献６において、密着性改善のために用いるＡｌ−Ｔｉ−Ｏからなる表面改質層など、Ａｌ−Ｔｉ−Ｏ化合物を中間層２として用いるのは好ましくない。チタンあるいはチタン酸化物を含むため、これらがアンダーコート膜３へ拡散または混入した場合にアンダーコート膜３内に導電性の変質層を形成する可能性があるからである。

中間層２の形成には、バイアスを印加しないスパッタ法を用いることが好ましい。本願明細書において、スパッタ法におけるバイアスとは、チャンバー内のイオンや粒子を膜形成のための基板に衝突させ、基板の表面をスパッタリングしうる程度にイオンや粒子を加速させるための電圧をいう。したがって、「バイアスを印加しない」という条件は、基板の表面から基板を構成している粒子がたたき出され、基板上に形成する膜中に基板を構成していた粒子や原子が実質的に含まれない程度にイオンや粒子を加速させるための電圧を印加する場合を含む。

中間層２の形成にバイアスを印加すると、スパッタのバイアスによって加速されたイオンや粒子が基板に衝突する。そして、セラミックス基板１を構成している粒子や原子がたたき出されてターゲットに付着し、付着した粒子や原子がターゲットを構成する物質とともにスパッタリングによって中間層２として堆積することによって、セラミック基板１を構成している粒子や原子が中間層２に含まれてしまう。このため、セラミックス基板１を構成する物質にアンダーコート膜３を構成する物質と反応し、導電性の変質層を形成ものが含まれる場合、中間層２にはそのような物質を含んでいなくとも、導電性の変質層がアンダーコート膜３中に生じる可能性がある。

アンダーコート膜３は、非晶質アルミニウム酸化物からなる。所定の耐電圧以上を示す絶縁特性を備えるために、アンダーコート膜３は少なくとも１０ｎｍ以上の厚さを有していることが好ましい。また、アンダーコート膜３上に形成される書き込み素子や読み取り素子で発生した熱を速やかにセラミックス基板１側へ伝導させるため、アンダーコート膜３は、１μｍ以下の厚さを有していることが好ましい。アンダーコート膜３の厚さが０．４μｍ以下である場合、以下の実施例で説明するように中間層２を設ける効果が顕著である。

一般にアルミニウム酸化物は十分な密着性を有しないため、アンダーコート膜３は、バイアスを印加したスパッタ法により形成することが好ましい。前述したように、中間層２を構成している原子には、アンダーコート膜３へ拡散または混入してもアンダーコート膜３内に導電性の変質層を形成しないものが選ばれている。このため、バイアスを印加したスパッタ法により、中間層２を構成している原子がアンダーコート膜３に混入または拡散をしても導電性の変質層が生じることはない。

このような構造を有する薄膜磁気ヘッド用基板によれば、形成するアンダーコート膜の組成や構造が均一であり、また、導電性の変質層もアンダーコート膜中に生じないため、アンダーコート膜が薄くなっても、優れた電気的絶縁特性を示す。したがって、アンダーコート膜を薄くすることにより熱伝導性を向上させながら、優れた電気的絶縁特性を維持した薄膜磁気ヘッド用基板が実現する。特に中間層として金属層を用いた薄膜磁気ヘッド用基板は、絶縁性を高めるために金属層が用いられているという点で、従来技術にはないまったく新規な思想に基づいている。

以下、薄膜磁気ヘッド用基板を作製し、電気的絶縁特性を計測した実施例を説明する。

７０ｖｏｌ％のα−Ａｌ₂Ｏ₃および３０ｖｏｌ％のＴｉＣを含むＡｌＴｉＣ基板１上にバイアスを印加しないスパッタ法により種々の膜厚のＣｒ、ＣｕおよびＳｉからなる中間層２を形成した。その後、種々の膜厚のアルミニウム酸化物からなるアンダーコート膜３を形成した。アンダーコート膜３の形成には、Ａｌ₂Ｏ₃ターゲットを用い、バイアス電圧を印加しながらスパッタリングを行った。

比較例として、中間層２を形成しなかったことを除いて同様の条件を用いて作製した試料を用意した。

試料の評価を行うため、用意した試料の耐電圧を測定した。それぞれ試料のアンダーコート膜３上に厚さ１μｍのＡｌＣｕ膜を形成し、２４０μｍ間隔で２４０μｍ角のパターンが形成されたレジストパターンをＡｌＣｕ膜上に形成した。その後、レジストパターンをマスクとして、ウエットエッチングによりＡｌＣｕ膜、アンダーコート膜３および中間層２を除去し、レジストを剥離した。

耐電圧を計測する部分のアンダーコート膜３の厚さをナノメトリックス社製ナノスペック６１００によって測定した後、図２に示すように、微小電流計３４（アドバンテスト社製Ｒ８３４０）の一端に接続されたステージ３１に各試料３２を吸着させ、微小電流計３４の他端に接続されたプローブ３３をＡｌＣｕのパターンに接触させた。そして、印加電圧を０Ｖから１００Ｖずつ電圧を上昇させ、流れる電流を計測した。１００μＡ以上の電流が流れたとき、絶縁破壊が生じていると判断し、そのときの電圧を耐電圧とした。

図３は、Ｃｒからなる中間層２の厚さに対する耐電圧の値をプロットしたグラフである。アンダーコート膜３の厚さは０．２μｍであり、耐電圧はアンダーコート膜の厚さで割った値で示している。図３に示すように、中間層２を形成しない場合（厚さが０ｎｍ）には、耐電圧は１０ＭＶ／ｃｍであるが、３ｎｍの中間層２を設けた場合には、耐電圧が１７ＭＶ／ｃｍに向上している。また、中間層２の厚さが３ｎｍ以上であれば、耐電圧の値はほぼ一定になっている。このことから、セラミック基板３の表面をほぼ完全に覆うことができれば、中間層２の厚さによらず、耐電圧を向上させる効果があることが分かる。

図４は、アンダーコート膜の厚さに対する、耐電圧の値をプロットしたグラフである。中間層にはＳｉ、ＣｒまたはＣｕからなり、厚さ３０ｎｍの金属膜を用いている。耐電圧はアンダーコート膜の厚さで割った値で示している。また、中間層を設けないでアンダーコート膜を形成した場合の耐電圧も合わせて示している。図に示すように、中間層が設けられておらず、アンダーコート膜の厚さが０．３μｍ以下である場合、耐電圧が劣化している。これに対して中間層を設けた場合には、アンダーコート膜の厚さにかかわらず、１４．５ＭＶ／ｃｍ程度の耐電圧を示している。つまり、中間層を設けた場合に、アンダーコート膜の単位厚さあたりの耐電圧は等しく、アンダーコート膜はその厚さから計算される耐電圧値を示している。

中間層を形成した場合のアンダーコート膜の耐電圧値と、中間層を形成しないアンダーこと膜の耐電圧値は、アンダーコート膜の厚さが、約０．４μｍになると一致している。
これは、従来の構造において、導電性のＡｌ−Ｔｉ−Ｏ化合物が生成している場合であっても、アンダーコート膜３が十分に厚くなれば、導電性のＡｌ−Ｔｉ−Ｏ化合物の影響が無視できるようになるからである。したがって、アンダーコート膜３の厚さが１０ｎｍから０．４μｍの範囲において、中間層２を設けることによる電気的絶縁特性の改善効果が顕著であるといえる。

図５は、アンダーコート膜３の厚さが０．１５μｍである場合の印加電圧に対するリーク電流をプロットしたグラフである。図５において、印加電圧はアンダーコート膜３の厚さで割ったバイアス電界で示している。図５に示すように、中間層２を有する本発明による試料では、バイアス電界が増加するにしたがって、リーク電流が単調に増加し、バイアス電界が約８．５ＭＶ/ｃｍになったところで絶縁破壊が生じている。これに対して、中間層２を有しない比較試料の場合、バイアス電界が増加するにしたがい、リーク電流は急激に増大し、バイアス電界が約６ＭＶ/ｃｍになったところで絶縁破壊が生じている。絶縁破壊が生じる直前のリーク電流は、中間層２を有する本発明による試料の場合には約１ｎＡであるのに対して、中間層２を有しない比較試料の場合、約１０ｍＡになっている。つまり、中間層２を有しない比較試料では、絶縁破壊に至る前からリーク電流が増大しており、絶縁破壊には至らないものの、電気的絶縁特性は悪化していることが分かる。これに対して、中間層２を有する本発明による試料では、絶縁破壊に至るまで、良好な電気的絶縁特性を維持していることが分かる。

以下、本発明による薄膜磁気ヘッドスライダーの実施形態の一例を説明する。

図６は、薄膜磁気ヘッドスライダー８０の主要部を示す斜視図である。図６には薄膜磁気ヘッドスライダー８０のジンバルは示されていないが、図７と同様、図６に示す主要部がジンバルに取り付けられている。

薄膜磁気ヘッドスライダー８０はセラミックス基板１と、セラミックス基板１上に堆積された中間層２と、中間層２上に堆積されたアンダーコート膜３と、アンダーコート膜３上に堆積されたシールド膜８５とを備えている。本実施形態では中間層２として厚さＣｒ１０ｎｍのＣｒ膜を形成し、アンダーコート膜３として、厚さ１μｍのアルミニウム酸化物を堆積する。

シールド膜８５上には、０．４μｍ程度のギャップ８６が設けられており、そのギャップ８６内に再生用のＧＭＲ素子８７が配置されている。ＧＭＲ素子８７は不図示の電極やＧＭＲ膜を有する公知の構成を備えている。ギャップ８６は、ＧＭＲ素子８７を覆うようにしてシールド膜８５上に堆積されたアルミナなどの絶縁膜から形成されている。ＧＭＲ素子８７の厚さは、例えば０．１μｍ程度である。なお、シールド膜８５上に形成される磁気素子（再生素子）は、ＧＭＲ素子に限定されない。ＭＲ素子やＴＭＲ素子など他のタイプの素子であってもよい。

ギャップ８６として機能する絶縁膜上にシールド膜８８が堆積されている。シールド膜８５および８８は、例えばパーマロイなどの軟磁性材料から形成されており、磁気シールド膜としての機能も発揮する。シールド膜８８上には、０．４〜０．６μｍの書き込みギャップ８９を介してトップポール（厚さ：２〜３μｍ）９０が形成されている。シールド膜８８とトップポール９０との間には、厚さ５μｍ程度のＣｕ膜をパターニングすることによって形成したコイルパターン９１が設けられている。コイルパターン９１は、その周囲が有機絶縁膜で覆われている。ボトムポール８８、コイルパターン９１およびトップポール９０等によって記録ヘッド部が構成されている。コイルパターン９１に通電することによって書き込みギャップ８９近傍に磁界が形成され、不図示の記録媒体へのデータの書き込み（記録）が実行される。記録ヘッド部はオーバーコート９２（厚さ：例えば４０μｍ）によって覆われている。

薄膜磁気ヘッドスライダー８０はたとえば、セラミックス基板１上に中間層２およびアンダーコート膜３が生成されたウエハ状の薄膜磁気ヘッド用基板を用意し、この基板上にシールド膜８５からオーバーコート９２までの構造を通常の薄膜堆積技術やリソグラフィ技術を用いて形成する。その後、基板をチップに分割し、図７に示すヘッド部を完成させた後、ＡＢＳ（Air Bearing Surface）を加工し、ジンバルに取り付けることにより、薄膜磁気ヘッドスライダーが完成する。

本実施形態によれば、中間層２を形成しているため、アンダーコート膜３の厚さを１μｍにして熱伝導性を向上させても、優れた電気的絶縁性を維持し得る。このため、優れた放熱性によって、書き込み素子から発生する熱によるＴＰＴＲを防止するとともに薄膜磁気ヘッドスライダーの静電破壊や絶縁破壊を防止することもできる。したがって、薄膜磁気ヘッドスライダーをより小型にすることも可能である。

本発明の薄膜磁気ヘッド用基板は熱伝導性および電気的絶縁性にすぐれるため、信頼性の高い薄膜磁気ヘッドスライダーおよび高密度記録用ハードディスクドライブに好適に用いることができる。

本発明による薄膜磁気ヘッド用基板の構造を示す断面図である 耐電圧を測定するための装置の構成を示す模式図である。 中間層の厚さに対する耐電圧の関係を示すグラフである。 アンダーコート膜の厚さに対する耐電圧の関係を示すグラフである。 バイアス電界とリーク電流との関係を示すグラフである。 本発明の薄膜磁気ヘッドスライダーの主要部を示す斜視図である。 （ａ）は従来の薄膜磁気ヘッドスライダーの構造を模式的に示す断面図であり、（ｂ）は書き込み素子の形状を模式的に示す平面図である。

符号の説明

１、１２ セラミックス基板
２ 中間層
３、１３ アンダーコート膜
１４ 書き込み素子
１６ 読み込み素子

Claims (12)

1. セラミックス基板と、アルミニウム酸化物からなるアンダーコート膜と、前記セラミックス基板および前記アンダーコート膜に挟まれており、金属膜またはＳｉ膜からなる中間層とを備え、
   前記アンダーコート膜の厚さは１０ｎｍから１μｍの範囲内にある薄膜磁気ヘッド用基板。
2. 前記中間層の厚さは１ｎｍから１μｍの範囲の値である請求項１に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。
3. 前記中間層はＣｕ、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｃｕを含む合金、またはＣｒを含む合金のいずれかである請求項１または２に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。
4. 前記アンダーコート膜の厚さは１０ｎｍから０．４μｍの範囲の値である請求項１から３のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド用基板。
5. 前記セラミックス基板は、２４〜７５ｍｏｌ％のα−Ａｌ₂Ｏ₃と、２ｍｏｌ％以下の添加剤とを含むアルミナ系セラミックス材料からなる請求項１から４のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド用基板。
6. 前記セラミックス基板は、さらに金属の炭化物または金属の炭酸窒化物を含む請求項５に記載の薄膜磁気ヘッド用基板。
7. 請求項１から６のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド用基板と、前記薄膜磁気ヘッド用基板に保持された書き込み素子および読み込み素子とを備えた薄膜磁気ヘッドスライダー。
8. 請求項７に記載の薄膜磁気ヘッドスライダーを備えるハードディスクドライブ装置。
9. セラミックス基板上に、スパッタ法により、金属膜またはＳｉ膜からなる中間層を形成する工程と、
   前記中間層上にスパッタ法により、１０ｎｍから１μｍの範囲内の厚さを有し、アルミニウム酸化物からなるアンダーコート膜を形成する工程と、
   を包含する薄膜磁気ヘッド用基板の製造方法。
10. 前記中間層を形成する工程をバイアスを印加しないスパッタ法により行う請求項９に記載の薄膜磁気ヘッド用基板の製造方法。
11. 前記アンダーコート膜を形成する工程をバイアスを印加したスパッタ法により行う請求項９または１０に記載の薄膜磁気ヘッド用基板の製造方法。
12. セラミックス基板と、中間層とアンダーコート膜とを備えた請求項１から６のいずれかに記載の薄膜磁気ヘッド用基板を用意する工程と、
    前記アンダーコート膜上に書き込み素子および読み取り素子を配置する工程と、
    を包含する薄膜磁気ヘッドスライダーの製造方法。

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