DE1499593C

DE1499593C - Dünnfilmspeicher

Info

Publication number: DE1499593C
Application number: DE19661499593
Authority: DE
Inventors: Irving W.; Jaecklin Andre A.; Palo Alto Calif. Wolf (V.StA.)
Original assignee: Ampex Corp
Current assignee: Ampex Corp
Priority date: 1965-11-16
Filing date: 1966-11-16
Publication date: 1973-03-15

Description

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F i g. 2 ein Querschnittsbild entlang der Linie 2-2 vor sich, daß zunächst ein¹ Film kleiner Koerzitivkraft

in Fi g. 1,, woraus der zusammengesetzte Filmaufbau auf dem Substrat 12^, welches aus verschiedenen Ma-

ersichtlich ist, _:: .. . .,■·-·■ : terialien, wie beispielsweise Glas, Kunststoff; und

Fig. 3 die Ansicht einer Zick-Zack-Wand,, welche Aluminium, bestehen kann, galvanisch aufgebracht

sich entlang der leichten Achse des weichen Films 5 wird. Danach wird das in der Zeichnung dargestellte,

ausbreitet und an der gemäß der Erfindung ausge- gewünschte Raster durch Aufbringen eines nicht-

bildeten harten Filmbegrenzung aufgehalten wird. leitenden Überzuges 18 hergestellt, wobei beispiels-

Bei der Herstellung des erfindungsgemäß ausge- weise verschiedene an sich bekannte Photowider-

bildeten Speichers wird der als Speicherbereich vor- standsverfahren verwendbar sind. Ein derartiges als

gesehene Bereich des weichen Films mit einem nicht- io Kodak-Photowiderstandsverfahren bekanntes Verfah-

leitenden Überzug maskiert und der harte Film auf ren ist in »Kodak Industrial Data Book«, P-7, 1964,

die verbleibenden freien Teile des weichen Films mit dem Titel »Kodak Photosensitive Resists for

galvanisch aufgebracht. Damit entsteht eine Fenster- . Industry« beschrieben. Der maskierte weiche Film

konfiguration, in der die Information gespeichert wird dann in eine elektrolytische Lösung gebracht,

werden kann. Die Form dieser Konfiguration ist durch 15 welche vorgegebene Anteile der Zusammensetzung

den umgebenden harten Film definiert. Der aus den Kobalt, Nickel und Eisen, Kobalt und Kupfer oder

zusammengesetzten Filmen bestehende Teil des Dünn- Kobalt, Nickel, Eisen und Kupfer enthält. Dabei

filmspeichers bildet eine Barriere für die sich im wird der harte Film 20 durch ein Galvanisierverfahren

weichen Film bewegenden Domänenwände und unter- auf den unmaskierten Bereichen des weichen Films

drückt gleichzeitig die Bildung von Randdomänen. 20 aufgebracht.

Die Konfiguration der erfindungsgemäßen Dünnfilm- Im folgenden werden Beispiele der grundsätzlichen

speicher kann in geeigneter Weise unter Verwendung Zusammensetzungen der obengenannten elektroly-

der vielseitigen und relativ einfachen Photowider- tischen Lösungen gegeben:

standsverfahren hergestellt werden, wie im folgenden Gewichtsprozent

genauer beschrieben wird. ²⁵ 1 xr ν 1

Wie aus den F i g. 1 und 2 zu ersehen ist, wird ein ^1- £v^ckel ■ '^

Dünnfilmspeicher 10 unter Verwendung eines Glas- if^1Sv!\ 7'^

substrates 12 gebildet, auf das eine Schicht 14 aus Kobalt /,:>

Gold zerstäubt ist. Auf die Goldschicht 14 wird zur 2. Kobalt annähernd 60

Bildung eines weichen Films ein magnetischer Film 16 30 Kupfer annähernd 40

geringer Koerzitivkraft galvanisch aufgebracht. Zur 3 Nickel annähernd 74

Bildung des gewünschten Rasters werden dann Teile " _{Eisen annähernd} ////////////.Υ..'.'.'.'.'. 18,5

des weichen Films mit einem nichtleitenden Überzug _{Kobalt annähernd} η ₅

18 maskiert. Auf die nicht durch den Überzug 18

maskierten Bereiche des weichen Films wird sodann 35 wobei dieser Lösung 1 bis 5 Teile Kupfer beigemischt

ein harter magnetischer Film 20 galvanisch oder in sind.

anderer Weise aufgebracht, um ein gewünschtes Eine eingehende Beschreibung des Galvanisierungs-

Raster von freien Weichfilmfesntern im zusammen- Verfahrens zur Aufbringung sowohl des harten als

gesetzten Dünnfilmspeicher 10 zu bilden. Diese Fenster auch des weichen Films findet sich in dem Aufsatz

stellen die Speicherbereiche 22 bis 28 bildenden Teile 40 »The Effect of Small Qunatities of Copper on the

des weichen Films 16 dar. Magnetic Properties of Electrodeposited Permalloys«

Wie die F i g. 1 und 2 beispielhaft zeigen, ist der von I. W. Wolf (Electric and Magnetic Properties

Dünnfilmspeicher 10 in spezieller Weise ausgebildet. of Thin Metallic Layers Conference), 1961, Palace

L· Die Speicherbereiche 22, 24, 26, 28 sind zu beiden of the Academy, Brüssel.

i-v Seiten einer gedachten, horizontalen Linie in zwei 45 Der nichtleitende Überzug 18 kann durch ein Reihen gegeneinander versetzt angeordnet. Die Spei- gewöhnliches Entwicklungsverfahren im Zusammencherbereiche sind dabei magnetisch verbunden. Wie hang mit dem oben beschriebenen Kodak-Photospeziell F i g. 1 zeigt, sind entlang jeder Reihe von widerstandsverfahren entfernt werden; der zusammen-Speicherbereichen 22, 24 bzw. 26, 28 Leiter 30, 32 gesetzte Dünnfilmspeicher 10 kann jedoch mit oder bzw. 34, 36 angeordnet, um ein magnetisches Feld in 5° ohne Entfernung des Überzuges 18 verwendet werden, einer ersten und einer zweiten magnetischen Vorzugs- Ein Photowiderstandsverfahren zur Herstellung richtung der Speicherbereiche anzulegen. Beim spe- eines Dünnfilmspeichers ist auch aus »IBM Techn. ziellen Ausführungsbeispiel nach F i g. 1 ist die erste Discl. Bull«, Vol. 5, Nr. 6, November 1962, S. 67/68, bevorzugte Magnetisierungsnchtung durch einen Pfeil bekannt.

38 und die zweite bevorzugte Magnetisierungsnchtung 55 Es hat sich gezeigt, daß ein optimaler Wert für die durch einen Pfeil 40 angedeutet. An Stelle der bei- Dicke des harten Films in der Größenordnung von spielhaft dargestellten rechteckförmigen Speicherbe- 500 bis 1200 Ä und für den weichen Film in der reiche können im Rahmen der Erfindung verschiedene Größenordnung von 500 bis 1500 Ä liegt. Bei einem andere Speichergeometrien und Leiteranordnungen zu dünnen harten Film geht die Barrierenwirkung für verwendet werden. Beispielsweise kann die Konfi- 60 die Wand verloren, während ein zu dicker harter Film guration des zusammengesetzten Hart- und Weich- zur spontanen Bildung von Randdomänen an der filmspeichers so ausgebildet sein, daß ein einziges Begrenzung führt. Es existieren natürlich optimale längliches Weichfilmfenster bzw. ein länglicher Spei- Dickenwerte für die Filme, welche von der Art und cherbereich an jeder seiner Kanten durch einen den Anteilen der bei der Herstellung verwendeten Mageraden Streifen eines harten Films begrenzt ist, 65 terialien abhängen.

wobei ebenfalls die Vorteile guter Randdefinition und Die Filmeigenschaften werden durch einen Hyste-

leichter Herstellung erreicht werden. rese-Schreiber angezeigt, während die Einzelheiten

Die Herstellung des Dünnfilmspeichers 10 geht so der Domänenstruktur und des Feldeindringens bzw.

»Durchgriffs«-Verhaltens H_pt, welche den gebräuchlichen Betriebsbereich bestimmen, mittels Kerr-Effekt und Bitterraster beobachtet werden. Typische Parameter für weiche Filme sind H_c ungefähr gleich 2 Oersted, Hk ungefähr gleich 6 bis 15 Oersted; für harte Filme H₀ ungefähr 20 Oersted, Hk gleich 20 Oersted; und für den zusammengesetzten Teil des Speichers 10 gemäß der Erfindung ist H₀ 6 bis 15 Oersted, Hk = 15 bis 20 Oersted, wobei Hk das indizierte Anisotropiefeld und Hc das Koerzitivkraftfeld bedeuten. Dabei wird eine asymmetrische Hysteresis-Schleife beobachtet, welche die Unterdrückung von Randdomänen anzeigt. Wie F i g. 3 zeigt, wird eine mit 42 bezeichnete Zick-Zack-Wand, welche entlang der leichten Achse des Weichfilmes 16 verläuft, mit guter Randdefinition an der zusammengesetzten Barriere, d. h. am Rand des harten Films 20, aufgehalten. Es wäre eine wesentliche Feldvergrößerung nötig, damit die Wand 42 in den zusammengesetzten ίο Film eindringen oder »durchgreifen« kann.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims

1 2 Wendungen, in denen die Bewegung der Domänen-Patentansprüche : . wände auf bestimmte vorgegebene Wege zu begrenzen ist, muß dieser Effekt eliminiert werden, weil die

1. Dunnfilmspeicher, bei dem auf einem Substrat Bildung neuer Domänen zu einer Fehlinformation ein dünner Film aus magnetischem Material kleiner 5 führt. Zu diesem Zweck sind verschiedene Techniken Koerzitivkraft und auf diesem ein dünner Film entwickelt worden, welche im allgemeinen ein fensteraus magnetischem Material großer Koerzitivkraft artiges Speicherfeld aus weichmagnetischem Material aufgebracht sind, dadurch gekennzeich- verwenden, um den Bereich, in dem die Informationen net, daß der Film aus magnetischem Material zu speichern sind, zu definieren. Bei derartigen Ausgroßer Koerzitivkraft (20) mindestens in einem io bildungen wird ein Streifen aus Material mit hoher Bereich unterbrochen ist, derart, daß mindestens ■ Koerzitivkraft, d. h. aus »hart«-magrietischem Madieser Bereich einen Speicherbereich aus magne- terial (Koerzitivkraft in der Größenordnung von tischem Material kleiner Koerzitivkraft (16) bildet, 20 Oersted), verwendet, welcher den weichmagneder von den Bereichen aus den übereinander- tischen Film umgibt, wobei der hartmagnetische liegenden Filmen aus Material kleiner und großer 15 Begrenzungsstreifen die Bildung von unerwünschten Koerzitivkraft (16,20) mindestens teilweise bie- Randdomänen unterdrückt. Bei einer bekannten grenzt ist. Ausführungsform wird der Begrenzungsstreifen aus

2. Dünnfilmspeicher nach Anspruch 1, dadurch Material mit hoher Koerzitivkraft durch maskiertes gekennzeichnet, daß der Film aus magnetischem Aufdampfen des Materials mit hoher Koerzitivkraft Material großer Koerzitivkraft (20) zur Bildung ao auf das Substrat hergestellt, wobei eine Schichtmehrerer Speicherbereiche (22, 24, 26, 28) raster- bildung mit abgeschrägten Kanten entsteht, bei der förmig unterbrochen ist. sich die Koerzitivkraft H_e invers zur Dicke ändert.

3. Dünnfilmspeicher nach Anspruch 2, dadurch Bei anderen bekannten Ausführungsformen wird die gekennzeichnet, daß die Speicherbereiche (22, 24, hohe Koerzitivkraft H_e durch Leglerungsbildung oder 26, 28) zu beiden Seiten einer gedachten Linie 35 durch Beeinflussung der Oberflächenrauhigkeit des in zwei Reihen gegeneinander versetzt angeordnet den gewünschten Speicherbereich umgebenden Subsind. strates erzeugt (USA.-Patentschrift 3 092 813 und

4. Dünnfilmspeicher nach einem der An- deutsche Patentschrift 1 168 579). Bei den bekannten sprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß Techniken und Ausbildungen von Dünnfilmen fehlt die Dicke des Films aus Material kleiner Koerzi- 30 jedoch entweder eine gute Randdefinition, oder es tivkraft (16) in der Größenordnung von 500 bis ergibt sich eine sehr schwierige Herstellung.

1500 Ä und die Dicke des Films aus Material Aus der deutschen Auslegeschrift 1197 507 ist ein

großer Koerzitivkraft (20) in der Größenordnung Dunnfilmspeicher bekannt, bei dem eine zur Spei-

von 500 bis 1200 A liegt. cherung dienende dünne magnetische Schicht geringer

5. Dunnfilmspeicher nach einem der An- 35 Koerzitivkraft als zusammenhängende Schicht auf ein sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß Substrat aufgebracht ist. Das ungünstige Auftreten der Film aus Material großer Koerzitivkraft (20) von Domänenwänden beim Betrieb derartiger Speicher aus Kobalt, Nickel und Eisen in der Zusammen- ist ebenfalls bekannt. Weiterhin sind aus dem »Journal setzung 7,5 Gewichtsprozent Kobalt, 74 Gewichts- of Applied Physics«, Supplement to Vol. 33, Nr. 3, prozent Nickel und 18,5 Gewichtsprozent Eisen 40 März 1962, S. 1061 und 1062, und der französischen besteht. Patentschrift 1 321 622 Dünnschichtspeicher bekannt .

6. Dunnfilmspeicher nach Anspruch 5, dadurch mit zwei Schichten verschiedener Koerzitivkraft,
gekennzeichnet, daß dem Material großer Koerzi- Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zutivkraft aus Kobalt, Nickel und Eisen 1 bis gründe, einen Dünnfilmspeicher der eingangs ge-5 Teile Kupfer beigemischt sind. 45 nannten Art derart auszubikleo, daß Speicherbereiche

7. Dünnfilmspeicher nach einem der An- aus magnetischem Material kleiner Koerzitivkraft

sprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß durch magnetisches Material höherer Koerzitivkraft

der Film aus Material großer Koerzitivkraft aus begrenzt sind und die Schaffung der Begrenzung der

Kobalt und Kupfer in der Zusammensetzung Speicherbereiche in gegenüber dem Bekannten be-

60 Gewichtsprozent Kobalt und 40 Gewichts- 50 sonders einfacher Weise möglich ist.

prozent Kupfer besteht. Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch

gelöst, daß der Film aus magnetischem Material großer Koerzitivkraft mindestens in einem Bereich

; unterbrochen ist, derart, daß mindestens dieser Bereich

55 einen Speicherbereich aus magnetischem Material kleiner Koerzitivkraft bildet, der von den Bereichen

. aus den übereinanderliegenden Filmen aus Material

Die Erfindung betrifft einen Dunnfilmspeicher, bei kleiner und großer Koerzitivkraft mindestens teilweise

dem auf einem Substrat ein dünner Film aus magne- begrenzt ist. . ' .

tischem Material kleiner Koerzitivkraft und auf 60 Zur Vereinfachung der Beschreibung sind nach-

diesem ein dünner Film aus magnetischem Material folgend Filme mit hoher bzw. geringer Koerzitivkraft

großer Koerzitivkraft aufgebracht sind. als »harte« bzw. »weiche« Filme bezeichnet.

Die Bildung von unerwünschten Randdomänen Die Erfindung soll an Hand der Figuren näher er-

an der Begrenzung von magnetischen »weichen«, läutert werden. Es zeigt -

d.h. dünnen Filmen geringer koerzitiver Kraft in 65 F i g. 1 eine Draufsicht eines Teils eines zusammen-

der Größenordnung von 2 Oersted, durch .entmagne- gesetzten Dünnfilmspeichers gemäß der Erfindung,

tisierende Felder bildet ein fundamentales Problem wobei gleichzeitig Leitungen zur Erzeugung eines

bei der Herstellung von Dünnfilmspeichern. Bei An- magnetischen Feldes im Speicher dargestellt sind,