DE2730483A1 - Verfahren zur herstellung einer magnetischen anordnung - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer magnetischen anordnungInfo
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Description
**■"" JC 273ÜA83
,. μ. Philips1 aoel!ampenfobri*ta· 3 3.6.1977.
Akten Nr.:
DEEN/EVH.
"Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Anordnung"
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur
Herstellung einer magnetischen Anordnung mit mindestens
einer dünnen Schicht aus einem magnetisierbaren Material
das eine bevorzugte Magnetisierungsrichtung aufweist, die ungefähr senkrecht auf der Schichtoberfläche steht,
welche Schicht mit einem Muster aus Magnetowiderstandsmaterial und mit einem Muster aus magnetisierbarem
Material versehen ist, wobei ein nicht magnetischer Substratkörper mit mindestens einer dünnen Schicht aus
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PHN. 8^76.
einem magnetisierbaren Material versehen wird, welche>
Schicht mit Hilfe der Maskentechnologie mit dem Muster aus magnetisierbarem Material und dem Muster aus
Magnetowiderstandsmaterial versehen wird. Ein derartiges Verfahren ist aus AIP Conference
Proceedings No. 2k, Magnetism and Magnetic Materials 197^»
S. 556 und 557 bekannt. Die magnetische Anordnung dient
zum Weitertransportieren und Detektieren magnetischer Domänen. Die Konfiguration des Musters aus magnetisierbarem
Material ist derart, dass mit Hilfe eines Magnetfeldes der Weitertransport der magnetischen Domänen verwirklicht
wird. Die Konfiguration entspricht dazu der eines Fortbewegungselements für magnetische Domänen. Die Konfiguration
des Musters aus Magnetowiderstandsmaterial ist derart, dass mit Hilfe eines elektrischen Stromes die Detektion
der magnetischen Domänen verwirklicht wird. Die Konfiguration entspricht dazu der eines Detektionselements für
magnetische Domänen. Beim Verfahren wird die Schicht aus magnetisierbarem Material durch Sputtern mit einer
SiO2-Sehicht bedeckt. Auf dieser SiO2~Schicht wird ein
Permalloy-FiIm aufgedampft, auf dem mit Hilfe einer
ersten Maske eine Fortpflanzungsstruktur aus Permalloy angebracht wird. Dies ist das Muster aus magnetisierbarem
Material. Anschliessend werden mit Hilfe einer zweiten
709884/0750
PHN. 8*476.
3.O.77·
- 2Γ-
Films entfernt, dass das Muster aus Magnetowiderstandsmaterial
übrigbleibt. Bei diesem VerfLaren muss die
zweite Maske äusserst genau in bezug auf das bereits vorhandene Muster aus magnetisierbarem Material ausgerichtet
werden. Im Artikel ist erwähnt, dass hierdurch bei der Herstellung der Anordnung Beschränkungen bei
abnehmender Grosse der Domänen auf einen Durchmesser von 1 /um auftreten.
Die Erfindung gibt ein Verfahren an, bei dem diese Beschränkung nicht auftritt und mit dessen Hilfe
sogar eine magnetische Anordnung hergestellt werden kann, in der Domänen mit einem Durchmesser unter 1 ,um angewandt
werden können. Erfindungsgemäss wird die dünne Schicht aus magnetisierbarem Material zumindest mit
einer Schicht aus Magnetowiderstandsmaterial und einer Schicht zumindest teilweise elektrisch isolierenden,
nahezu nicht magnetischen Materials versehen und wird letztere Schicht mit Hilfe einer Maske mit einer Schicht
aus magnetisierbarem Material in Form des Musters des magnetisierbaren Materials und des Magnetowiderstandsmaterials
versehen, wonach die unbedeckten Teile mindestens der Schicht zumindest teilweise elektrisch
isolierenden, nahezu nicht magnetischen Materials und der Schicht aus Magnetowiderstandsmaterial nachein-
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PIlN. 8476.
ander jeweils mit einem Verfahren entfernt werden, das das Muster des auf der Schicht vorhandenen Materials
nahezu nicht angreift. Unter Verwendung einer einzigen Maske wird sowohl das Muster aus magnetisierbarem Material
als auch das Muster aus Magnetowiderstandsmaterial verwirklicht,
so dass hierbei keine Ausrichtproblerne auftreten. Die beiden Muster haben nahezu die gleiche Konfiguration,
was noch bestimmte Vorteile bietet.
Jede Schicht wird in einem Verfahren entfernt, das das Muster des auf der Schicht vorhandenen Materials
nahezu nicht angreift. Dafür gibt es mehrere Möglichkeiten.
So kann ein Verfahren angewandt werden, das das betreffende Material als solches nahezu nicht angreift. Andere
Möglichkeiten sind die Verfahren des gerichteten Entfernens;
Beispiele davon sind Sputterätzen, sogenanntes "ion milling",
d.h. Sputterätzen mit einem parallelen Ionenstrahl, und Plasmaätzen, d.h. Aetzen in einein reaktiven Gas.
Bei diesem letzten Verfahren wird das zu entfernende Material chemisch angegriffen, so dass es eine äusserst
selektive Weise des Entfernens ist. Das jeweils durchzuführende Verfahren wird durcli die Eigenschaften des zu
entfernenden Materials bestimmt und, wenn es ein Verfahren des nicht gerichteten Entfernens ist, ebenfalls
durch die Eigenschaften des Materials des auf der Schicht
vorhandenen Musters, denn dieses Muster darf nahezu
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PHN.
3.6.77
-jr-
nicht angegriffen werden. Es ist vorteilhaft, wenn das Verfahren zum Entfernen bestimmter Teile einer Schicht
die unterliegende Schicht nahezu nicht angreift.
Vorzugsweise müssen die angewandten Verfahren keinen ungünstigen Einfluss auf das Muster aus magnetisierbarem
Material ausüben. Wenn ein Verfahren als solches tatsächlich einen ungünstigen Einfluss auf das Muster
aus magnetisierbarem Material haben würde, kann dies dadurch vermieden werden, dass dafür gesorgt wird, dass
dieses Muster beispielsweise mit einem Lack bedeckt ist, der später entfernt wird. Venn ein Verfahren keinen
ungünstigen Einfluss auf die magnetischen Eigenschaften
des Musters aus magnetisierbarem Material ausübt, aber schon die Dicke dieses Musters verringert, kann dies
dadurch berücksichtigt werden, dass dieses Muster in einer derartigen Dicke angebracht wird, dass es schliesslich
noch in der gewünschten Dicke übrigbleibt.
Beim Verfahren wird die dünne Schicht aus magnetisierbarem Material zumindest mit einer Schicht
aus Magnetowiderstandsmaterial und einer Schicht zumindest teilweise isolierenden, nahezu nicht magnetischen
Materials versehen. Wenn die Anordnung noch Muster anderer Materialien enthält, wird die dünne Schicht
aus magnetisierbarem Material ebenfalls mit Schichten dieser anderen Materialien versehen. Enthält die Anordnung
7098*W07SO
PHN. 8476.
2730A83
3.6.77.
beispielsweise zwischen dem Muster aus Magnetowiderstandsmaterial und dem Muster aus magnetisierbarem Material
ein Muster aus elektrisch leitendem, nahezu nicht magnetischem Material, das durch ein Muster zumindest teilweise
elektrisch isolierenden, nahezu nicht magnetischen Materials vom Muster aus Magnetowiderstandsmaterial
getrennt ist, so wird die dünne Schicht aus magnetisierbarem Material nacheinander mit einer Schicht aus Magnetowiderstandsmaterial,
einer Schicht zumindest teilweise elektrisch isolierenden, nahezu nicht magnetischen Materials
und einer Schicht aus elektrisch leitendem, nahezu nicht magnetischem Material versehen.
Zum Anbringen der Schicht aus magnetisierbarem Material in Form des Musters des magnetisierbaren
Materials und des Magnetowiderstandsmaterials mit Hilfe der Maske bestehen mehrere Möglichkeiten, beispielsweise
einerseits Aetzen oder Sputterätzen, nachdem eine ununterbrochene Schicht aus magnetisierbarem Material angebracht
ist, die teilweise mit einem Lack bedeckt ist, und zum anderen galvanisches Züchten der Schicht in
Form des gewünschten Musters.
In der nächsten Phase werden die unbedeckten Teile der unter dem Muster aus magnetieierbarem Material
vorhandenen Schicht entfernt. Da das benutzte Verfahren
7O98t4/O7S0
PHN. 8^76,
3.6.77.
3.6.77.
das Muster aus inagnetisierbarem Material nahezu nicht angreift, arbeitet das Muster aus inagnetisierbarem
Material dabei als Maske.
Material dabei als Maske.
In der nächsten Phase werden die dann unbedeckten Teile der nächsten Schicht entfernt. Da das benutzte
Verfahren das Muster aus Material, das auf dieser Schicht vorhanden ist, nahezu nicht angreift, arbeitet dieses
Muster dabei als Maske.
Es sei bemerkt, dass aus IEEE Transaction on Magnetics, Vol. MAG 9, No.3, Sept. 1973, S. kjk...480
ein Verfahren bekannt ist, bei dem mit einer einzigen Maske ein Muster aus Magnetowiderstandsmaterial hergestellt
wird, das derartige magnetisierbare Eigenschaften aufweist, dass mit Hilfe eines Magnetfeldes der Weitertransport
der magnetischen Domänen verwirklicht wird, und mit welchem Muster auch die Detektion verwirklicht
wird. Da das Muster dieses einen Materials sowohl die Anforderungen hinsichtlich des Weitertransports als
auch die hinsichtlich der Detektion erfüllen muss,
auch die hinsichtlich der Detektion erfüllen muss,
ist Verwirklichung nur mit einem Kompromiss hinsichtlich der Dicke des Musters und der Eigenschaften des Materials
möglich.
Beispiel I;
Beispiel I;
Auf einer 5 ,um dicken magnetisierbaren Schicht,
25 die aus Sm^1 „Y„ Jia, .Fe
O0.„ besteht, die auf einem
709884/0750
PHN. 8^76,
Substrat aus Gadolinium-Gallium-Granat vorhanden ist,
wird in einem Sputterverfahren eine 2000 A dicke Schicht
aus SiO mit χ etwa 2 angebracht. Darauf wird in einem
Sputterverfahren eine 4θΟ A dicke Nickeleisenschicht mit
80 At.$ Ni und 20 At.$ Fe angebracht. Anschliessend
wird darauf in einem Sputtervorgang eine 5000 A dicke
Schicht aus SiO mit χ etwa 2 angebracht und darauf
eine 5000 A dicke Schicht aus Nickeleisen mit 80 At.ηο Ni
und 20 At.$ Fe. Diese Schicht wird mit Hilfe einer Maske mit kleinsten Einzelheiten von 3 /um mit einem 1 , 1 /Um
dicken Muster eines positiven Photolacks Shipley AZ 1350 H versehen. Mit Hilfe nasschemischen Aetzens werden die
nicht mit Lack bedeckten Teile der 5000 A dicken Schicht aus Nickeleisen in wenigen Sekunden entfernt. Für das
nasschemische Aetzen wird eine Lösung aus ^tO ml H„SO^,
20 ml H2O, 10 ml HNO und 0,5 ml HCl verwendet.
Anschliessend wird der Lack mit Aceton entfernt. Auf
der 5000 A dicken Schicht aus SiO befindet sich jetzt ein Muster aus Nickeleisen mit kleinsten Einzelheiten
von 3/um. Darauf erfolgt in 10 Minuten eine Plasmaätzbearbeitung
mit einer Gasmischung von CF. und 3 Vol.56 O^
mit einem Gesanitgasdruck von 1 Torr und einer Leistung von 500 Watt. Die unbedeckten Teile des SiO werden
dabei entfernt, wobei das Nickeleisen des Musters .25 nicht angegriffen wird und die magnetischen Eigenschaften
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PHN. 8476. 3.6.77.
ο aufrechterhalten bleiben. Auch das Nickeleisen der 400 A
dicken Schicht wird nicht angegriffen, so dass dieses
Verfahren selektiv nur das SiO entfernt. Auf der 400 A dicken Schicht aus Nickeleisen befindet sich nunmehr
ein Muster aus einer Schicht SiO und einer Nickeleisenschicht mit kleinsten Einzelheiten von 3/Um. Darauf erfolgt
eine Sputterätzbearbeitung mit einer Leistung von 250 Watt
und 10 Milli-Torr Ar-Druck. Es zeigt sich, dass in
3 Minuten die unbedeckten Teile der 400 A dicken Schicht aus Nickeleisen entfernt sind. Da das Sputterätzen ein
Verfahren gerichteten Entfernens ist, wird das auf der
ο
400 A dicken Schicht aus Nickeleisen vorhandene Muster
400 A dicken Schicht aus Nickeleisen vorhandene Muster
aus SiO nicht angegriffen. Beim Sputterverfahren wird
ο
schon ebenfalls eine etwa 400 A dicke Oberflächenschicht
schon ebenfalls eine etwa 400 A dicke Oberflächenschicht
ο
des 5000 A dicken Musters aus Nickeleisen entfernt.
des 5000 A dicken Musters aus Nickeleisen entfernt.
ο
Auf der 2000 A dicken Schicht aus SiO bleibt jetzt
Auf der 2000 A dicken Schicht aus SiO bleibt jetzt
ο ein Muster in Sandwich-Struktur aus 400 A dickem
O O
Nickeleisen, 5000 A dickem SiO und etwa 4600 A dickem Nickeleisen mit kleinsten Einzelheiten bis 3/uni genau
übrig.
Auf die im Beispiel 1 beschriebene Weise werden auf einer 5/Um dicken magnetisierbaren Schicht aus
Sm „Y_ -Ga1 oFe_ „Ο,,, die auf einem Substrat angeordnet
ist, das aus Gadolinium-Gallium-Granat besteht, nacheinander
709β·Α/075β
PHN. 8*476,
eine 2000 A dicke Schicht aus SiO mit χ ungefähr 2,
eine ^00 A dicke Schicht aus Nickeleisen mit 80 At.$ Ni
und 20 At.% Fe, eine 5000 A dicke Schicht aus SiO mit
χ ungefähr 2 und eine 1000 A dicke Schicht aus Nickeleisen
mit 80 At.# Ni und 20 At.$ Fe angebracht. Diese Schicht wird mit Hilfe einer Maske mit kleinsten Einzelheiten
von 3/um, die im Vergleich zur Maske aus dem
Beispiel 1 eine negative Maske ist, mit einem 1,1 ,m dicken
Muster eines positiven Lacks Shipley AZ 1350 H versehen. Auf den unbedeckten Teilen der Schicht aus Nickeleisen
wird Nickeleisen mit einer Dicke von 5000 A galvanisch
gezüchtet. Dies erfolgt in einem Bad, das I30 g NiCl„.6H2O,
28,5 g Fe(NH24J2(SO^)21OH2O, kO>
g H3BO3, 2 g Sacharin
und 0,2 g Natriumlaurylsulfat pro Liter enthält, und
zwar für 20 Sekunden mit einer Stromdichte von 5OrnA/cm2
Anschliessend wird der Lack mit Aceton entfernt. Durch
Sputterätzen wird anschliessend eine Schicht aus Nickel-
o
eisen von 1000 A entfernt; dies erfolgt mit einer Leistung von 250 Watt und 10 Milli-Torr Ar-Druck in einem Zeitraum von 13 Minuten. Das Nickeleisen wird dabei von den gezüchteten und den nicht gezüchteten
eisen von 1000 A entfernt; dies erfolgt mit einer Leistung von 250 Watt und 10 Milli-Torr Ar-Druck in einem Zeitraum von 13 Minuten. Das Nickeleisen wird dabei von den gezüchteten und den nicht gezüchteten
ο
Teilen entfernt. Auf der 5OOO A dicken Schicht aus SiO
Teilen entfernt. Auf der 5OOO A dicken Schicht aus SiO
befindet sich jetzt ein Muster aus Nickeleisen mit
ο
einer Dicke von 5OOO A mit kleinsten Einzelheiten
einer Dicke von 5OOO A mit kleinsten Einzelheiten
von 3/uni. Anschliessend werden auf die im Beispiel 1
709884/0750
PHN. 8476,
beschriebene Weise durch Plasmaätzen die unbedeckten Teile des SiO und danach durch Sputterätzen die dabei
Λ ο
freiwerdenden Teile der '»00 A dicken ^ickeleisenschicht
ο entfernt. Auch in diesem Falle bleibt auf der 2000 A
dicken Schicht aus SiO ein Muster in Sandwich-Struktur
ο ο
von 400 A dickem Nickeleisen, 5000 A dickem SiO und
etwa k600 A dickem Nickeleisen mit kleinsten Einzelheiten
bis 3/um genau übrig.
709884/0750
Claims (1)
- PHN. 8476.PATENTANSPRUECHE:, 1.' ! Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Anordnung mit mindestens einer dünnen Schicht aus einem magnetisierbaren Material, das eine bevorzugte Magnetisierungsrichtung aufweist, die ungefähr senkrecht auf der Schichtoberfläche steht, welche Schicht mit einem Muster aus Magnetowiderstandsmaterial und einem Muster aus magnetisierbarem Material versehen ist, wobei ein nicht magnetischer Substratkörper mit mindestens einer dünnen Schicht aus einem magnetisierbaren Material versehen wird, welche Schicht mit Hilfe der Maskentechnologie mit dem Muster aus magnetisierbarem Material und dem Muster aus Magnetowiderstandsmaterial verseilen wird, dadurch gekennzeichnet, dass die dünne Schicht aus magnetisierbarem Material zumindest mit einer Schicht aus Magnetowiderstandsmaterial und einer Schicht zumindest teilweise elektrisch isolierenden nahezu nicht magnetischen Materials versehen wird und letzteres mit Hilfe einer Maske mit einer Schicht aus magnetisierbarem Material in Form des Musters des magnetisierbaren Materials und des Magnetowiderstandsmaterials versehen wird, wonacli die unbedeckten Teile zumindest der Schicht mindestens teilweise elektrisch isolierenden, ntihezu nicht magnetischen Materials und der Schicht aus Magnetowiderstandsmaterial709884/07 j OPHN. 8^76.3.6.77.nacheinander jeweils in einem Verfahren entfernt werden, das das Muster des auf der Schicht vorhandenen Materials nahezu nicht angreift.2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unbedeckten Teile in einem Verfahren entfernt werden, das das auf der Schicht vorhandene. Material als solches nahezu nicht angreift.3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die unbedeckten Teile in einem gerichteten Entfernungsverfahren entfernt werden.h. Verfahren nach Anspruch 3» dadurch gekennzeichnet,, dass die unbedeckten Teile mittels Plasmaätzen entfernt werden.5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis h, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren zum Entfernen bestimmter Teile einer Schicht die darunter liegende Schicht nahezu nicht angreift.6. Magnetische Anordnung in der Herstellung nach dem Verfahren aus einem der Ansprüche 1 bis 5·70988A/0750
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