ES2260475T3

ES2260475T3 - Soporte de almacenamiento de informaciones con red de puntos magnetizados lateralmente y procedimiento de fabricacion de este soporte.

Info

Publication number: ES2260475T3
Application number: ES02764938T
Authority: ES
Inventors: Bernard Rodmacq; Stephane Landis; Bernard Dieny
Original assignee: Commissariat a lEnergie Atomique CEA
Current assignee: Commissariat a lEnergie Atomique et aux Energies Alternatives CEA
Priority date: 2001-07-04
Filing date: 2002-07-02
Publication date: 2006-11-01
Anticipated expiration: 2022-07-02
Also published as: JP4044039B2; EP1407449A1; FR2827070B1; WO2003005349A1; ATE320652T1; JP2004534345A; DE60209923T2; FR2827070A1; US20070065572A1; EP1407449B1; DE60209923D1; US7138193B2; US7767255B2; US20040151947A1

Abstract

Soporte de almacenamiento de informaciones, que comprende una red de puntos (2, 32) de dimensiones sub- micrónicas, estando esta red formada sobre un substrato (8), conteniendo cada punto al menos un dominio magnético que tiene una dirección de imantación (M) y que corresponde a un bit definido por esta dirección de imantación, estando formado este dominio magnético por una capa delgada (4, 34) de al menos un material magnético que recubre lateralmente este punto, estando este soporte caracterizado porque, en estos puntos, el material magnético de la cima de los puntos y del fondo de las franjas que separan las filas de puntos, tiene propiedades magnéticas localmente modificadas.

Description

Soporte de almacenamiento de informaciones con red de puntos magnetizados lateralmente y procedimiento de fabricación de este soporte.

Campo técnico

La presente invención se refiere a un soporte de almacenamiento de informaciones ("information storage medium"), así como a un procedimiento de fabricación de este soporte.

Ésta se aplica especialmente a los discos duros para ordenadores.

Estado de la técnica anterior

Un soporte, o memoria, de almacenamiento de informaciones, está constituido actualmente por una capa delgada y continua de granos ferromagnéticos. La imantación de estos granos se dirige en el plano de la capa, y cada "bit" de información está constituido por varios granos en los que todas las imantaciones son paralelas a una misma dirección.

Si esta dirección se define como correspondiente a un "cero", la imantación opuesta será definida como correspondiente a un "uno" en notación binaria. Una cabeza de lectura/ escritura, al desplazarse por encima de la capa de granos ferromagnéticos, puede codificar las informaciones creando localmente un campo magnético susceptible de orientar la imantación de cada "bit" en una u otra dirección.

La densidad de las informaciones almacenadas sobre un soporte de este tipo, está limitada por el tamaño de los "bits" y por las zonas de transición. Con el fin de aumentar esta densidad, se han propuesto ya diversas soluciones:

-: utilizar un material magnético continuo cuya imantación es perpendicular al plano de la capa,

-: utilizar un soporte "discreto", es decir, una red ("array") de puntos ("dots") magnéticos independientes unos de otros, siendo cada punto un monodominio, es decir, correspondiente a un sólo dominio magnético, correspondiendo este último en sí mismo a un bit de información.

A este objeto, se hará mención al documento siguiente:

[1]: S.Y. Chou, P.R. Krauss, L. Kong, "Nanolithographically defined magnetic structures and quantum magnetic disk", Journal of Applied Physics 79, 6101 (1996).

En caso de que la imantación del material magnético sea paralela al plano de la red de puntos (imantación planar), se puede conseguir que cada punto monodominio ajuste su forma (elíptica, por ejemplo), con el fin de no favorecer más que a dos direcciones de imantación. Pero una red de ese tipo es más complicada de fabricar que una red de puntos de forma cuadrada o rectangular.

En caso de que la imantación del material magnético sea perpendicular al plano de la red, el estado monodominio es más fácil de obtener, y se pueden utilizar puntos de sección cuadrada o circular.

Sin embargo, la señal detectada por la cabeza de lectura es, en principio, más débil debido a que tales materiales de imantación perpendicular son por lo general aleaciones o multicapas a base de un elemento magnético y de un elemento no magnético, lo que reduce bastante el campo creado en las proximidades de los puntos.

Además, en el caso de una multicapa, se sabe que el número de repeticiones no puede ser incrementado indefinidamente (con el fin de aumentar el campo radiado), puesto que la imantación tiende a orientarse progresivamente en el plano bajo el efecto del campo magnético.

Además, el documento JP-A-06176343 divulga un soporte de almacenamiento según el preámbulo de la reivindicación 1.

Exposición de la invención

La presente invención propone un soporte de almacenamiento de informaciones, que comprende una red de puntos magnéticos, teniendo este soporte un buen rendimiento tanto para la lectura como para la escritura de las informaciones.

De manera precisa, la presente invención tiene por objeto un soporte de almacenamiento de informaciones, estando este soporte caracterizado porque comprende una red de puntos de dimensiones sub-micrónicas, estando esta red formada sobre un substrato, conteniendo cada punto al menos un dominio magnético que tiene una dirección de imantación y que corresponde a un bit definido por esta dirección de imantación, estando este dominio magnético formado por una capa delgada de al menos un material magnético que recubre lateralmente este punto.

Según un modo de realización preferido del soporte objeto de la invención, la dirección de imantación es perpendicular al plano de la red de puntos.

La invención se refiere también a un procedimiento de fabricación del soporte de almacenaje de informaciones, objeto de la invención, en el que se deposita el material magnético sobre los puntos enviando sobre estos últimos un primer flujo de átomos de este material bajo una incidencia oblicua con relación a la normal al plano de la red, haciendo cada punto sombra al punto que le sigue en el sentido del primer flujo, y neutralizándose la señal magnética resultante del material magnético depositado en la cima de los puntos y en el fondo de las franjas que separan las filas de puntos, para que solamente subsista una señal magnética generada por el material dispuesto en el flanco de los puntos.

El material magnético puede ser elegido en el grupo que comprende el hierro, el níquel, el cobalto, las aleaciones de estos últimos y los materiales magnéticos de imantación intensa, o uno de los materiales de este grupo al que se añade uno o una pluralidad de otros elementos, en cantidad variable, elegidos por ejemplo entre el cromo, el tantalio, el platino, el molibdeno y el terbio, permitiendo estos elementos ajustar las propiedades magnéticas de la capa delgada, tales como la coercitividad, la imantación por saturación y la anisotropía magnética de esta capa delgada.

Según un modo de realización particular del procedimiento objeto de la invención, una resina recubre la cima de los puntos con anterioridad al depósito del material magnético, y esta resina se elimina después de haber depositado este material magnético, para obtener así un primer depósito sobre los flancos de los puntos.

En este caso, se puede enviar sobre la red de puntos un segundo flujo de átomos de un material de neutralización al mismo tiempo que se envía el primer flujo y bajo una incidencia normal al plano de la red o bajo una incidencia oblicua con relación a la normal al plano de la red, con un ángulo de incidencia opuesto al del primer flujo con relación a esta normal, siendo elegida la intensidad del segundo flujo y el material de neutralización de modo que la aleación así formada en el fondo de las franjas con material magnético, tenga propiedades magnéticas diferentes a las del primer depósito obtenido sobre los flancos de los puntos.

En la presente invención, se puede enviar el primer flujo y al menos un segundo flujo de átomos de un material magnético sobre los puntos, bajo incidencias oblicuas con relación a la normal al plano de la red, para formar depósitos magnéticos sobre una pluralidad de flancos de cada punto.

Según otro modo de realización particular del procedimiento objeto de la invención, se elimina el material magnético depositado sobre la cima de los puntos y en el fondo de las franjas, siendo esta eliminación el resultado de, por ejemplo, una abrasión iónica bajo una incidencia oblicua con relación a la normal al plano de la red, con un ángulo de incidencia opuesto al del primer flujo.

Según otro modo de realización particular del procedimiento objeto de la invención, se envía un segundo flujo de átomos, al mismo tiempo que el primer flujo, bajo una incidencia oblicua con relación al plano de la red, con un ángulo de incidencia opuesto al del primer flujo, siendo la intensidad y la naturaleza de los átomos del segundo flujo aptos para conducir, con el primer flujo, a la formación de una aleación no magnética en la cima de los puntos y en el fondo de las franjas.

En este aso, tras haber depositado los átomos del primer y segundo flujos,

-: se invierten dichos primer y segundo flujos, y se envían los flujos así invertidos sobre los puntos, o

-: se hace que gire la red en 180º alrededor de la normal al plano de la red, y se envían de nuevo el primer y el segundo flujos,

con el fin de obtener un depósito de los átomos del primero y del segundo flujos sobre dos flancos opuestos de cada punto.

En la presente invención, se puede:

-: formar la capa delgada en presencia de un campo magnético externo, o

-: tras haber formado la capa delgada, tratar térmicamente esta capa delgada en presencia de un campo magnético exterior, o

-: se efectúa un depósito de una capa de un material antiferromagnético por encima o por debajo de la capa delgada,

con el fin de inducir un eje de anisotropía magnética en el plano de esta capa delgada.

En la invención, los puntos pueden tener una sección transversal circular o elíptica paralelamente al plano de la red, teniendo así la capa delgada formada lateralmente en cada punto un gradiente lateral de espesor, y siendo utilizado este gradiente para inducir un eje de anisotropía magnética perpendicular al plano de la red.

En la invención, se puede formar otra capa protectora sobre toda la superficie de la red, y después efectuar un aplanado de esta superficie así provista de la capa protectora, con el fin de eliminar cualquier prominencia.

Sin duda, la técnica de depósito de materia bajo incidencia oblicua ya es conocida, pero no ha sido utilizada nunca para la fabricación de estructuras del tipo de las que constituyen el objeto de la presente invención.

En el sector de las estructuras magnéticas, el depósito bajo incidencia oblicua ha sido utilizado solamente para depositar un material magnético sobre el flanco de una única línea grabada en silicio. A este objeto, se hará referencia al documento siguiente:

[2]: K. Matsuyama, S. Komatsu, Y. Nozaki, "Magnetic properties of nanostructures wires deposited on the side edge of patterned thin film", Journal of Applied Physics 87, 4724 (2000).

Breve descripción de los dibujos

La presente invención será mejor comprendida con la lectura de la descripción de ejemplos de realización dados en lo que sigue, a título puramente indicativo y no limitativo, haciendo referencia a los dibujos anexos en los que:

La Figura 1 es una vista esquemática en perspectiva y parcial de un modo de realización particular del soporte magnético de almacenamiento de informaciones, objeto de la invención;

Las Figuras 2A y 2B ilustran esquemáticamente procedimientos de fabricación de este soporte magnético;

La Figura 3 es una vista desde arriba, esquemática, de un punto de sección circular que forma parte de un soporte magnético conforme a la invención;

La Figura 4 es una representación esquemática de diferentes casos considerados para el cálculo de la componente, según un eje normal al plano de la red de puntos de un soporte conforme a la invención, del campo magnético existente por encima de esta red, y

La Figura 5 muestra las variaciones de esta componente en función de la distancia al centro de un punto, en estos diferentes casos considerados.

Exposición detallada de modos de realización particulares

La Figura 1 es una vista en perspectiva esquemática y parcial de un modo de realización particular de una memoria magnética de almacenamiento de informaciones, que se ha realizado a partir de una red de puntos 2 sub-micrónicos.

Estos puntos 2 son, por ejemplo, de silicio, de vidrio, de aluminio o de una resina polímera endurecida.

Las dimensiones de los puntos 2, así como los espacios entre puntos adyacentes están en el intervalo que va desde 10 nm hasta 500 nm.

En este ejemplo, la red de puntos comprende filas y columnas de puntos paralelepipédicos, habiéndose indicado el espacio entre dos filas como e1, estando el espacio existente entre dos columnas adyacentes indicado con e2, teniendo cada punto una altura h, una profundidad d1, tomada paralelamente a las columnas, y una anchura d2, tomada paralelamente a las filas, y perteneciendo cada una de estas dimensiones e1, e2, h, d1 y d2 al intervalo mencionado más arriba. Si se utilizan puntos con sección transversal circular (respectivamente elíptica), el diámetro (respectivamente el eje mayor y el eje pequeño) de estos puntos pertenecerá(n) al intervalo.

En cada uno de los puntos 2 se ha depositado una capa delgada única, hecha de un material magnético clásico (por ejemplo, un material ferromagnético), bajo incidencia oblicua.

Un objeto de la presente invención consiste en la realización de un depósito magnético sobre un flanco o una pluralidad de flancos de los puntos. En el ejemplo de la Figura 1, este depósito magnético 4 se ha formado sobre un sólo flanco de los puntos 2.

Se define una referencia (x,y,z) en la que cada uno de los ejes x,y,z es perpendicular a los otros dos. El plano (x,y) es el plano de la red, es decir, el plano de la superficie 6 del substrato 8 a partir del cual se han formado los puntos 2. Las filas de la red son paralelas al eje Y, y sus columnas lo son al eje X.

El eje Z es perpendicular a este plano (x,y), y el plano (x,z) es el plano incidente del flujo de material a partir del cual se ha formado el depósito 4 sobre cada punto, es decir, el plano con el que este flujo es paralelo.

Esto da como resultado que la imantación del depósito 4 formado sobre el flanco de cada uno de los puntos 2 sea paralelo con el plano (y,z) en el caso de un material magnético de imantación planar. Esta imantación, indicada con M en la Figura 1, puede ser dirigida según el eje Y, o según el eje Z.

Además, si se llega a orientar el eje de anisotropía magnética según el eje Z, siempre paralelamente al plano (y,z), se obtiene entonces el equivalente de un material de imantación perpendicular.

Sin embargo, con tal orientación, un soporte de almacenamiento de informaciones conforme a la invención presenta una señal magnética más elevada (puesto que el material magnético es puro y su espesor total no está limitado) y más localizada espacialmente que un soporte de almacenamiento de informaciones que utilice un material de imantación perpendicular.

Un soporte de este tipo conforme a la invención, presenta además una gran simplicidad de depósito de la capa magnética, así como un índice térmico superior, lo que permite una compatibilidad total con los procedimientos técnicos clásicos de fabricación de soportes de almacenamiento de informaciones.

En lo que sigue se explica un procedimiento de fabricación de un soporte de almacenamiento de informaciones conforme a la invención.

1) Se utiliza una red de puntos de sección cuadrada, rectangular, circular o elíptica, siendo obtenida esta red por medio de un procedimiento convencional de nano-litografía o mediante la técnica de nano-impresión a partir de un substrato. El substrato es, por ejemplo, de silicio, de vidrio, de aluminio o de resina polímera endurecida.

2) Para formar los depósitos magnéticos, se utiliza una técnica clásica de depósito de capas delgadas metálicas, por ejemplo la pulverización catódica o la evaporación bajo vacío.

3) El ángulo de incidencia del flujo 10 Figuras (2A y 2B) de átomos de material magnético con relación a la normal (eje Z) al plano (x,y) de la red de puntos 2, vale alrededor de 45º, y este flujo 10 es paralelo al plano (x,z) que forma el plano de incidencia. Además, este flujo se ha colimado (a través de medios no representados), de modo que sea lo menos divergente posible.

4) El ángulo de incidencia, la altura h de los puntos 2, y la distancia e1 entre puntos, se eligen de tal modo que cada punto hace de pantalla entre el flujo incidente 10 y el punto siguiente (en el sentido del flujo), con el fin de que haya o no, según el resultado deseado, continuidad entre el depósito formado sobre el flanco de cada punto y el depósito formado en el fondo de la franja 12 que separa este punto del punto siguiente (siendo esta franja 12 paralela al eje Y, y separando dos filas de puntos). Tres de los cuatro flancos de cada punto, así como la parte de franja situada por detrás de cada punto (observada en el sentido del flujo 10), están así protegidos y no reciben ningún depósito.

En el caso de la Figura 2A, el ángulo de incidencia \alpha es suficientemente pequeño, teniendo en cuenta la distancia entre puntos y la altura de éstos, para que haya continuidad entre el depósito 14 formado sobre el flanco de un punto y el depósito 16 formado en el fondo de la franja 12 adyacente.

En el caso de la Figura 2B, el ángulo de incidencia, señalado como \beta, es más grande y conduce a una no continuidad de los dos depósitos 14 y 16, no apareciendo el depósito en la Figura 2B a causa de la sombra aportada por el punto adyacente. Conviene observar que existe siempre un depósito en las franjas que son paralelas al eje X y que separan por tanto unas columnas de puntos de las otras.

5) El flujo incidente 10 está compuesto por átomos de un material magnético (principalmente hierro, cobalto, níquel o aleaciones de estos últimos), y contiene eventualmente otros elementos introducidos en cantidades variables (por ejemplo, cromo, tantalio, platino, molibdeno y terbio), con el fin de ajustar las propiedades magnéticas del depósito.

6) Se obtienen con ello tres depósitos diferentes:

-: un depósito magnético 18 sobre la parte de encima de los puntos 2 (con cualquier forma, por ejemplo sensiblemente cuadrada o rectangular paralelamente al plano (x,y), o sensiblemente redonda o elíptica como se indica asimismo más adelante),

-: un depósito magnético 14 sobre uno de los flancos del punto (de forma cuadrada o rectangular paralelamente al plano (x,y)), y

-: un depósito magnético, no representado, en las franjas paralelas al plano (x,y).

7) Se neutraliza la señal magnética que emana desde la parte de arriba de los puntos y desde el fondo de las franjas que son paralelas con el eje X, por medio de uno de los medios (A), (B) y (C) que se detallan a continuación.

(A): Si la red de puntos ha sido formada por medio de un procedimiento convencional de nano-litografía (que comprende el aislamiento de una resina fotosensible y a continuación una abrasión iónica selectiva), se conserva, al final del proceso de fabricación de los puntos, la película 20 de resina fotosensible que ha servido de máscara sobre la parte de arriba de los puntos. Tras el depósito del material magnético, un solvente permite levantar la resina fotosensible y el depósito magnético 18 formado sobre la parte de arriba de los puntos.

: El depósito de material magnético en el fondo de las franjas que son paralelas con el eje X, no resulta molesto puesto que proporciona una señal magnética mucho más débil, dado su alejamiento de la cima de los puntos. Además, este depósito tiene la forma de filas paralelas continuas (es decir, tres largos respecto al tamaño de los puntos), e irradia por tanto un campo magnético mucho más débil que el correspondiente al depósito formado sobre el flanco de los puntos.

: Este depósito formado en el fondo de las franjas es, por otra parte, utilizable ventajosamente para canalizar las líneas de campo magnético que emanan de un punto dado, lo que permite que no se altere el estado de imantación de los puntos próximos durante el proceso de escritura.

: Si se desea que este depósito formado en el fondo de las franjas tenga una coercitividad diferente a la del depósito formado en el flanco de los puntos, se puede depositar, al mismo tiempo que el material magnético mencionado anteriormente, otro material bajo una incidencia normal (flujo 22 en las Figuras 2A y 2B), o bajo una incidencia oblicua (flujo 24 en las Figuras 2A y 2B), pero opuesta a la del flujo 10: en las Figuras 2A y 2B, el flujo 24 es paralelo al plano (x,z), pero forma un ángulo -\alpha (Figura 2A) o -\beta (Figura 2B) con el eje Z.

: Según la naturaleza y la velocidad de depósito de este otro material, se puede hacer variar la coercitividad de la aleación depositada en el fondo de las franjas, siendo esta aleación resultante del depósito simultáneo de los dos materiales.

(B): Después de haber formado el depósito de material magnético (flujo 10 de las Figuras 2A y 2B), se efectúa una abrasión iónica bajo una incidencia oblicua y opuesta a la que se utiliza para formar este depósito, teniendo así lugar esta abrasión iónica según la flecha 24 de las Figuras 2A y 2B.

: Esto permite levantar el material magnético depositado sobre la parte de arriba de los puntos y en el fondo de las franjas paralelas al eje X, sin alterar el depósito formado sobre el flanco de los puntos.

(C): Se deposita, al mismo tiempo que el material magnético, un material no magnético, por ejemplo cromo, bajo una incidencia normal al plano de la red de puntos (flecha 22 de las Figuras 2A y 2B), o bajo una incidencia oblicua y opuesta a la del flujo 10, y por tanto según la flecha 24 de las Figuras 2A y 2B. El material magnético forma así una aleación con el material no magnético sobre la parte de arriba de los puntos y en el fondo de las franjas paralelas al eje X, siendo despreciable la cantidad de materia depositada sobre los flancos de los puntos en caso de una incidencia normal al plano de la red de puntos.

La velocidad de depósito y la naturaleza del material no magnético, se eligen de tal modo que la aleación formada sea en sí misma no magnética.

Igualmente, se puede (1) con los procedimientos (A) y (C), efectuar una pluralidad de depósitos sucesivos y girar la red de puntos 90º ó 180º en su plano entre dos depósitos sucesivos.

A título de ejemplo, en el caso (A), se puede hacer un primer depósito de material magnético, después girar la red, y después hacer un segundo depósito del otro material y, en el caso (C), se puede hacer un primer depósito de material magnético, después girar la red, y después hacer un segundo depósito de material no magnético. Se puede girar a continuación de nuevo la red para hacer el primer depósito, y después girar la red para hacer el segundo depósito, y así sucesivamente. Asimismo se puede (2) con el procedimiento (A), utilizar una pluralidad de flujos de átomos de materiales magnéticos bajo incidencia oblicua.

En los casos (1) y (2) que anteceden, se realizan también depósitos magnéticos sobre varios flancos del punto, lo que aumenta la densidad de la información.

Esto se ha ilustrado esquemáticamente en la vista desde arriba de la Figura 4, donde se aprecia un punto 2 en el que un flanco está provisto del depósito magnético 4, y cuyos otros flancos están respectivamente provistos de los depósitos magnéticos 26, 28 y 30.

8) Se induce un eje fácil de anisotropía magnética en el depósito vertical 14 sobre el flanco de cada uno de los puntos, pudiendo este eje estar dirigido ya sea paralelamente al plano de la red de puntos, es decir, según el eje Y, o ya sea perpendicularmente a este plano, es decir, según el eje Z.

Esto se puede realizar formando el depósito de material magnético sobre los puntos en presencia de un campo magnético exterior orientado según uno de los ejes Y y Z, o bien realizando, tras este depósito, un tratamiento térmico en presencia de tal campo magnético.

Si se utilizan puntos de sección transversal circular o elíptica (sección perpendicular al eje Z), una anisotropía magnética perpendicular, es decir, según el eje Z, se ve favorecida por el gradiente lateral de espesor resultante de la geometría de depósito que se ha utilizado.

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La Figura 3 es una vista esquemática desde arriba, es decir, según el eje Z, de un punto 32 de sección circular. El depósito de material magnético formado sobre el flanco de este punto, bajo incidencia oblicua, paralelamente al plano (x,y), tiene la referencia 34.

Un soporte de almacenamiento de informaciones conforme a la invención, podría comprender por tanto una red de puntos del tipo del punto 32, formados sobre un mismo substrato, donde el plano de la red es el plano (x,y).

9) Si el eje fácil de anisotropía magnética es perpendicular al plano de la red de puntos, se obtiene el equivalente de un material de anisotropía magnética perpendicular después de que el material magnético de anisotropía planar (caso del hierro, del cobalto, del níquel o de sus aleaciones en capas delgadas), haya sido depositado sobre el flanco de los puntos, flanco que es perpendicular al plano de la red.

La invención presenta diversas ventajas con relación a los materiales convencionales de anisotropía perpendicular, por ejemplo las aleaciones ordenadas tales como CoPt y FePt, o las multicapas tales como CO/Pt y Fe/Pt:

-: es muy fácil formar el depósito lateral de material magnético (se trata, en efecto, de una capa única de material magnético), contrariamente a la fabricación de una aleación ordenada, epitaxiada sobre un substrato monocristalino, o de una multicapa que comprende capas cuyo espesor vale una fracción de nanómetro. Además, se pueden utilizar todos los materiales magnéticos de imantación planar actualmente empleados para la fabricación de soportes de almacenamiento de informaciones.

-: Este depósito de material magnético tiene una gran estabilidad térmica comparativamente con la de las multicapas compuestas de capas muy finas de cobalto, níquel, hierro, paladio y/o platino: no se corre el riesgo de que se produzca una interdifusión de elementos que conduzca a la pérdida de las propiedades magnéticas. Esta gran estabilidad térmica hace que la estructura de soporte objeto de la invención sea compatible con los procedimientos tecnológicos existentes y permite asimismo prever tratamientos térmicos bajo campo magnético a alta temperatura con el fin de inducir un eje de anisotropía magnética en los depósitos formados sobre los puntos de un soporte conforme a la invención, o de modificar las propiedades magnéticas de estos depósitos.

-: El espesor total del material depositado sobre el punto puede ser mucho más grande que en el caso de las multicapas de imantación perpendicular.

-: La señal magnética generada por el depósito magnético lateral es más intensa que la generada mediante una aleación o mediante una multicapa de espesor total equivalente, pero en la presente invención es posible utilizar aleaciones magnéticas de fuerte imantación, que no presenten anisotropía magnética perpendicular.

-: Esta señal magnética depende mucho menos del tamaño de los puntos: para un depósito formado sobre la superficie horizontal de un punto cuadrado, una reducción en un factor de 2 del tamaño lateral del punto, conduce a una reducción en un factor de 4 del volumen magnético, mientras que, para un depósito formado sobre el flanco de este punto, este factor de reducción es solamente igual a 2.

-: Esta señal magnética está mucho más localizada sobre la red de puntos: para un depósito magnético de 10 nm de espesor formado sobre el flanco de un punto de sección transversal cuadrada, de 200 nm de lado, la superficie horizontal ocupada por este depósito es veinte veces más pequeña que la del mismo depósito formado sobre la cima del punto. Esto permite reducir las eventuales interacciones magnéticas, de densidad de información constante con relación a un depósito sobre la cima de los puntos, o a la inversa, aumentar la densidad de información para interacciones magnéticas equivalentes.

A título puramente indicativo y en ningún caso limitativo, considérese un punto de altura h (en nm) de sección cuadrada, de lado L (en nm). Se supone que la imantación de la capa magnética lateral que incluye este punto, está dirigida según el eje Z, y que esta capa magnética se asemeja a un dipolo magnético.

En el caso de un depósito magnético de espesor t (en nm), formado sobre el flanco del punto, el volumen magnético vale L x h x t nm^{3}, para una superficie horizontal de L x t nm^{2}, de donde la densidad magnética (calidad de imantación por unidad de superficie) es igual a h (en unidades arbitrarias).

Si se compara este depósito lateral con un depósito convencional de t nm de una multicapa (CO_{0,5\ nm}/Pt_{1,5\ nm})_{t/2} formada sobre la cima del mismo punto, el volumen magnético es del orden de 0,5 x t/2 x L x L nm^{3}, para una superficie horizontal de L x L nm^{2}, de donde la densidad magnética es de t/4. La ganancia obtenida es por tanto igual a 4 h/t.

La ganancia de señal es en sí misma proporcional a la cantidad de material magnético, y vale por tanto 4 en este ejemplo en que los dos depósitos considerados tienen el mismo espesor, pero donde la multicapa contiene cuatro veces menos cobalto que la capa única.

En resumen, la presente invención permite tener una señal magnética mucho más intensa, y todo ello, sobre una superficie lateral mucho más pequeña. Esto es tan cierto que, en el caso de una multicapa (Co_{1/4}/Pt_{3/4}), la imantación de tales capas de cobalto, de una fracción de nanómetro de espesor, es más débil que la de cobalto masivo a causa de, por una parte, la reducción del momento magnético que se observa generalmente en las capas ultra-delgadas (hay formación de una aleación de interfaz) y, por otra parte, la reducción de la temperatura de orden magnético.

Si el eje fácil de anisotropía magnética es paralelo al plano de la red de puntos, no hay ganancia de cantidad de señal dado que la misma capa magnética se deposita ya sea sobre la cima o ya sea sobre el flanco de cada uno de los puntos de la red, y la ganancia de localización que se obtiene es del orden de h/t con relación a un material convencional que tenga anisotropía planar.

De una manera más cuantitativa y con referencia a la Figura 4, si se conoce el volumen y la imantación por unidad de volumen del depósito, el valor de su superficie considerada paralelamente al plano (X,Y) de la red de puntos, y la altura de desplazamiento de una cabeza de lectura 36 que se supone puntual, que se desplaza sobre la vertical del depósito magnético, según el eje Y para el caso I y II, y según el eje Y o el eje X para el caso III, se puede calcular la componente Hz, según el eje Z, del campo magnético irradiado por cada punto por encima de la red de puntos para diferentes geometrías de depósito:

(I): depósito, sobre la cima de los puntos 2, de una multicapa magnética 38 de 10 nm de espesor, de imantación perpendicular de intensidad M/4, dirigida según el eje Z,

(II): depósito, sobre el flanco de los puntos 2, de una capa magnética 4 de 10 nm de espesor, de imantación planar de intensidad M, dirigida según el eje Y,

(III): depósito sobre el flanco de los puntos 2, de una capa magnética 4 de 10 nm de espesor, de imantación planar de intensidad M, dirigida según el eje Z.

La Figura 5 permite comparar las variaciones de Hz (en unidades arbitrarias) en función de la distancia Y (en nm), con el centro del punto (considerada paralelamente al eje Y), para un campo magnético radiado a una distancia de 20 nm por encima de la superficie del punto que se supone cúbico, de 200 nm de lado, en estos tres casos (I) a (III), efectuándose el desplazamiento de la cabeza de lectura 36 según el eje Y para los casos (I) y (II), y según el eje Y o el eje X para el caso (III).

Las curvas I, II, IIIy y IIIx de la Figura 5, corresponden respectivamente al caso I, al caso II, al caso III con un desplazamiento según el eje Y, y al caso III con un desplazamiento según el eje X.

Se constata que, con relación al caso (I) de multicapa con imantación perpendicular, el valor de Hz es de alrededor de 3 veces más fuerte que en el caso (II) del depósito sobre el flanco del punto con una imantación dirigida según el eje Y, y aproximadamente 7 veces más fuerte que en el caso (III) de depósito sobre el flanco del punto con una imantación dirigida según el eje Z.

Además, se constata que si el desplazamiento de la cabeza de lectura se efectúa según el eje X en el caso (III), la extensión espacial de la señal es mucho más débil que en el caso de un desplazamiento según el eje Y (la anchura a media altura de la señal es aproximadamente 5 veces más pequeña), lo que entraña una separación mucho mejor de las señales que se emiten desde los diferentes puntos, y conduce igualmente a una disminución del acoplamiento magnético entre puntos.

Tras haber formado el depósito de material magnético sobre el flanco de los puntos de la red, es posible formar una capa protectora, por ejemplo de sílice, sobre toda la superficie de la red de puntos, y después alisar (también se conoce como aplanar) esta superficie con el fin de eliminar cualquier prominencia.

Conviene observar que, en la presente invención, los puntos pueden tener cualquier forma; éstos pueden tener, por ejemplo, una sección cuadrada, triangular, elíptica o redonda.

Además, cada punto puede contener un dominio magnético o una pluralidad de dominios magnéticos. A título de ejemplo, con un punto de sección cuadrada, es posible obtener cuatro dominios magnéticos. Pero es necesario que los dominios magnéticos estén separados.

Por otra parte, volviendo al punto 8) considerado más arriba, debe precisarse que en la invención, otra manera de inducir un eje de anisotropía magnética en el plano de la capa delgada, consiste en efectuar un depósito de una capa de un material antiferromagnético por encima o por debajo de la capa delgada. Esta capa antiferromagnética es, por ejemplo, de NiO, de FeMn o de PtMn. A título de ejemplo, esta capa puede tener algunos nanómetros de espesor.

Claims

1. Soporte de almacenamiento de informaciones, que comprende una red de puntos (2, 32) de dimensiones sub-micrónicas, estando esta red formada sobre un substrato (8), conteniendo cada punto al menos un dominio magnético que tiene una dirección de imantación (M) y que corresponde a un bit definido por esta dirección de imantación, estando formado este dominio magnético por una capa delgada (4, 34) de al menos un material magnético que recubre lateralmente este punto, estando este soporte caracterizado porque, en estos puntos, el material magnético de la cima de los puntos y del fondo de las franjas que separan las filas de puntos, tiene propiedades magnéticas localmente modificadas.

2. Soporte según la reivindicación 1, en el que la dirección de imantación (M) es perpendicular al plano de la red de puntos.

3. Procedimiento de fabricación del soporte de almacenamiento de informaciones según una cualquiera de las reivindicaciones 1 y 2, en el que se deposita el material magnético sobre los puntos (2, 32) enviando sobre estos últimos un primer flujo (10) de átomos de este material bajo una incidencia oblicua con relación a la normal al plano de la red, haciendo cada punto sombra al punto que le sigue en el sentido del primer flujo, y se neutraliza la señal magnética resultante del material magnético depositado en la cima de los puntos y en el fondo de las franjas que separan las filas de puntos modificando localmente las propiedades magnéticas de dicho material magnético en la cima de los puntos y en el fondo de las franjas que separan las filas de puntos.

4. Procedimiento según la reivindicación 3, en el que el material magnético es un material elegido en el grupo que comprende el hierro, el níquel, el cobalto, las aleaciones de estos últimos y los materiales magnéticos de fuerte imantación, o uno de los materiales de este grupo al que se añade uno o una pluralidad de otros elementos, en cantidad variable, permitiendo estos elementos ajustar las propiedades magnéticas de la capa delgada.

5. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4, en el que una resina (20) recubre la cima de los puntos con anterioridad al depósito del material magnético, y esta resina se elimina tras haber depositado este material magnético, para obtener así un primer depósito sobre los flancos de los puntos.

6. Procedimiento según la reivindicación 5, en el que se envía sobre la red de puntos (2) un segundo flujo de átomos de un material de neutralización al mismo tiempo que se envía el primer flujo y bajo una incidencia normal al plano de la red, o bajo una incidencia oblicua con relación a la normal (Z) al plano de la red, con un ángulo de incidencia opuesto al del primer flujo con relación a esta normal, siendo la intensidad del segundo flujo y el material de neutralización elegidos de modo que la aleación así formada en el fondo de las franjas con el material magnético tenga propiedades magnéticas diferentes a las del primer depósito obtenido sobre los flancos de los puntos.

7. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 6, en el que se envía el primer flujo y al menos un segundo flujo de átomos de un material magnético sobre los puntos (2), bajo incidencias oblicuas con relación a la normal (Z) al plano de la red, para formar depósitos magnéticos (4, 26, 28, 30) sobre una pluralidad de flancos de cada punto.

8. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4, en el que se elimina el material magnético depositado sobre la cima de los puntos y en el fondo de las franjas, siendo esta eliminación resultante de, por ejemplo, una abrasión iónica bajo una incidencia oblicua con relación a la normal (Z) al plano de la red, con un ángulo de incidencia opuesto al del primer flujo.

9. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 y 4, en el que se envía un segundo flujo de átomos, al mismo tiempo que el primer flujo, bajo una incidencia oblicua con relación al plano de la red, con un ángulo de incidencia opuesto al del primer flujo, siendo la intensidad y la naturaleza de los átomos del segundo flujo aptos para conducir, con el primer flujo, a la formación de una aleación no magnética en la cima de los puntos y en el fondo de las franjas.

10. Procedimiento según la reivindicación 9, en el que, tras haber depositado los átomos del primer y segundo flujos,

-: se invierten estos primer y segundo flujos, y se envían los flujos así invertidos sobre los puntos, o

-: se hace que gire la red 180º en torno a la normal (Z) al plano de la red, y se envían de nuevo el primer y el segundo flujos,

con el fin de obtener un depósito de átomos del primer y segundo flujos sobre dos flancos opuestos de cada punto.

11. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 10, en el que:

-: se forma la capa delgada en presencia de un campo magnético exterior, o

-: tras haber formado la capa delgada, se trata térmicamente esta capa delgada en presencia de un campo magnético exterior, o

12. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 11, en el que los puntos (32) tienen una sección transversal circular o elíptica paralelamente al plano de la red, teniendo así la capa (34) delgada formada lateralmente sobre cada punto un gradiente lateral de espesor, y siendo utilizado este gradiente para inducir un eje de anisotropía magnética perpendicular al plano de la red.

13. Procedimiento según una cualquiera de las reivindicaciones 3 a 12, en el que se forma, además, una capa protectora sobre toda la superficie de la red, y después se realiza un alisamiento de esta superficie provista de la capa protectora, con el fin de eliminar cualquiera prominencia.