EP0144851A2 - Aufstäubung von Permalloy-Schichten - Google Patents

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EP0144851A2
EP0144851A2 EP84113992A EP84113992A EP0144851A2 EP 0144851 A2 EP0144851 A2 EP 0144851A2 EP 84113992 A EP84113992 A EP 84113992A EP 84113992 A EP84113992 A EP 84113992A EP 0144851 A2 EP0144851 A2 EP 0144851A2
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EP
European Patent Office
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sputtering
gas
nitrogen
permalloy
argon
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EP0144851A3 (en
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Hans-Werner Dipl.-Ing. Pötzlberger
Siegfried Bock
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Siemens AG
Siemens Corp
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Siemens Corp
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
    • H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
    • H01F41/18—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates by cathode sputtering

Definitions

  • the invention relates to a method for producing magnetically anisotropic permalloy layers with a small coercive field strength (H c ) by sputtering.
  • Permalloy layers with small H c are required for various applications.
  • thin-film magnetic heads require several micrometer thick permalloy layers (Ni / Fe approx. 80/20), which are preferably applied by sputtering.
  • sputtering rates of up to approx. 3 pm / h are achieved.
  • Argon is used as the sputtering gas.
  • the invention is based on the object of realizing the method mentioned at the beginning which makes the application of magnetically anisotropic permalloy layers with a small H c reproducible.
  • This is achieved by adding reactive gas (nitrogen, air, etc.) to the sputtering gas (generally argon).
  • sputtering gas generally argon
  • This ensures that the same amount of reactive gas is always available when sputtering.
  • this method can be used reproducibly in systems based on the batch or lock principle or in dusting methods with different dusting rates (RF diode principle, magnetron principle).
  • an argon-nitrogen mixed gas is used as the sputtering gas.
  • 0.5-2% nitrogen is preferably added to the argon sputtering gas.
  • the invention is explained using exemplary embodiments.
  • the following substrates were used: titanium carbide with an aluminum oxide base (4 mm thick), soft glass (4 mm), silicon wafer (0.6 mm).
  • the layer thicknesses for these examples are 2-4 ⁇ m.

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Abstract

Es wird ein Permalloy-Aufstäubverfahren beschrieben, das es ermöglicht, mehrere Mikrometer dicke Schichten durch Kathodenzerstäubung reproduzierbar mit kleinem Hc aufzustäuben. Dies wird durch gezielte Zugabe von Restgas, zum Beispiel von Stickstoff, zum Aufstäubgas erreicht.

Description

  • Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von magnetisch anisotropen Permalloy-Schichten mit kleiner Koerzitivfeldstärke (Hc) durch Aufstäuben. Permalloy-Schichten mit kleinem Hc werden für verschiedene Anwendungen benötigt. So sind zum Beispiel für Dünnfilm-Magnetköpfe mehrere Mikrometer dicke Permalloy-Schichten (Ni/Fe ca. 80/20) erforderlich, die vorzugsweise durch Kathodenzerstäubung aufgebracht werden.
  • Mit dem bisher üblichen Verfahren der Hochfrequenzdiodenzerstäubung (RF = radio frequency) werden Aufstäubraten von bis ca. 3-pm/h erreicht. Dabei wird Argon als Aufstäubgas verwendet.
  • Aufstäubverfahren mit Magnetfeldunterstützung (MagnetronAufstäubung) sind bisher nicht für Permalloy eingesetzt worden, da das magnetische Target das Ausbilden des Magnetronringes infolge des magnetischen Kurzschlusses im Target unterbindet. Man kann aber durch gewisse Anlagenanpassungen (Magnetron mit höherer Feldstärke als üblich und/oder Permalloy-Target mit Schlitzen, siehe IEEE Transactions On Magnetics, Vol. MAG-18, No. 6, November 1982, S. 1080-1082) trotzdem eine Magnetronaufstäubung erzielen. Damit werden Aufstäubraten bis ca. 9 pm/h möglich.
  • Bei Permalloy-Schichten für Dünnfilm-Magnetköpfe wird unter anderem gefordert, daß die Schichten magnetische Anisotropie aufweisen ("leichte", "schwere" Richtung). Dies wird dadurch erzielt, daß während der Schichterzeugung ein stationäres Magnetfeld in "leichter" Richtung Wed 1 Plr/31.10..1983 angelegt ist. Für die einwandfreie Schreib-/Lese-Funktion des Kopfes ist es außerdem unbedingt erforderlich, daß die Koerzitivfeldstärke H (gemessen in "leichter" Richtung, nach dem üblichen induktiven Meßverfahren) einen bestimmten Wert, zum Beispiel 0,25 A/cm nicht überschreitet.
  • Bei bekannten Aufstäubverfahren ist.das nicht reproduzierbar möglich. Dies gilt besonders bei Schleusenanlagen, die von vornherein einen geringen Restgasanfall beim Aufstäuben haben. Ähnliches gilt auch bei Anlagen nach dem Batch-Verfahren, wenn Schichten von mehreren Mikron Dicke benötigt werden. Ursache ist der Einfluß des Restgasanfalls beim Aufstäuben auf die magnetischen Eigenschaften. Offensichtlich ist ein gewisser Restgasanteil günstig.
  • Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das eingangs genannte Verfahren zu realisieren, das die Aufbringung magnetisch anisotroper Permalloy-Schichten mit kleinem Hc reproduzierbar durchführbar macht. Dies wird dadurch erzielt, daß dem Aufstäubgas (i. a. Argon) reaktives Gas (Stickstoff, Luft usw.) zugesetzt wird. Dadurch wird erreicht, daß eine stets gleiche Menge eines reaktiven Gases beim Aufstäuben zur Verfügung steht. Dadurch kann dieses Verfahren bei Anlagen nach dem Batch- oder Schleusenprinzip bzw. bei Aufstäubverfahren mit unterschiedlicher Aufstäubrate (RF-Diodenprinzip, Magnetronprinzip) reproduzierbar eingesetzt werden.
  • Nach einer Weiterbildung der Erfindung wird als Aufstäubgas ein Argon-Stickstoffmischgas verwendet. Dabei wird vorzugsweise dem Argon-Aufstäubgas 0,5 - 2 % Stickstoff zugesetzt. Die Verwendung des Verfahrens nach der Erfindung ist sowohl in Anlagen mit RF-Diodenprinzip oder solchen mit Magnetronprinzip möglich.
  • Die Erfindung wird anhand von Ausführungsbeispielen erläutert. Es wurden folgende Substrate verwendet: Titancarbid mit Aluminiumoxidunterlage (4 mm dick), Softglas (4 mm), Silizium-Wafer (0,6 mm). Die Schichtdicken für diese Beispiele sind 2 - 4 µm.
    • Ausführungsbeispiel 1:
  • Aufstäubanlage nach dem RF-Diodenprinzip mit Schleuse. hne Stickstoff ergeben sich bei den genannten Substraten Hc-Werte bestenfalls von 0,4 - 0,6 A/cm während mit Stickstoffzugabe 0,2 A/cm erzielt werden. (Standbeschichtung; Permalloy-Aufstäubrate 3 µm pro Stunde)
    • Ausführungsbeispiel 2:
  • Halbautomatische Durchlaufanlage mit Schleuse; Aufstäuben nach dem Magnetronprinzip. Ohne Stickstoff 0,45 A/cm und mit Stickstoff 0,2 A/cm. (Standbeschichtung Permalloy-Aufstäubrate 6 - 8 um pro Stunde)

Claims (4)

1. Verfahren zur Erzeugung von magnetisch anisotropen Permalloy-Schichten mit kleiner Koerzitivfeldstärke (H ) durch Aufstäuben, dadurch gekennzeichnet , daß dem Aufstäubgas (i. a. Argon) ein reaktives Gas (Stickstoff, Luft usw.) zugesetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet , daß als Aufstäubgas ein Argon/Stickstoffmischgas verwendet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet , daß dem Argon-Aufstäubgas 0,5 - 2 % Stickstoff zugesetzt werden.
4. Verwendung dieses Verfahrens sowohl in Anlagen mit RF-Diodenprinzip oder solchen mit Magnetronprinzip.
EP84113992A 1983-11-24 1984-11-19 Aufstäubung von Permalloy-Schichten Expired EP0144851B1 (de)

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DE19833342533 DE3342533A1 (de) 1983-11-24 1983-11-24 Aufstaeubung von permalloy-schichten

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EP0144851A3 EP0144851A3 (en) 1985-07-17
EP0144851B1 EP0144851B1 (de) 1989-02-08

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EP0144851B1 (de) 1989-02-08
JPS60133716A (ja) 1985-07-16
DE3342533A1 (de) 1985-06-05
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