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DE2018116B2 - Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Speicherstreifenanordnung - Google Patents

Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Speicherstreifenanordnung

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DE2018116B2
DE2018116B2 DE2018116A DE2018116A DE2018116B2 DE 2018116 B2 DE2018116 B2 DE 2018116B2 DE 2018116 A DE2018116 A DE 2018116A DE 2018116 A DE2018116 A DE 2018116A DE 2018116 B2 DE2018116 B2 DE 2018116B2
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Description

45
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Speicherstreifenanordnung mit einer Anzahl von parallelen Speicherstreifen, bei dem auf die glatte Oberfläche eines isolierenden Trägerkörpers eine erste ferromagnetische dünne Schicht und darauf eine leitfähige dünne Schicht aufgedampft und sodann diese Doppelschicht durch Fotoätzen in parallele Streifen unterteilt wird.
Die Speicherstreifenanordnung, die nach einem beispielsweise aus der USA.-Patentschrift 32 78 913 bekannten Verfahren in der obenerwähnten Art hergestellt ist, kann zwar in uen Zwischenräumen zwischen den Streifen frei von leitendem und ferromagneiischem Material gemacht werden, doch sind nach dem chemischen Ätzvorgang die Seitenkanten der stehenbleibenden Leiteistreifen stark aufgerauht, was sich unter dem Mikroskop zeigt, so daß sich bei nachträglichem elektrolytischem Aufplattieren der überdeckenden ferromagnetischen Filmschicht infolge des Spitzeneffektes der stark rauhen Seitenflächen erhebliche Unregelmäßigkeiten in der Dicke der ferromagnetischen Filmschicht ergeben.
Dem Fachmann ist andererseits bekannt, daß die Rauhigkeit der geätzten Flächen beim elektrolytischen Ätzverfahren geringer ist, doch verbot sich ihm die Anwendung des elektrolytischen Ätzverfahrens deswegen, weil gegen Ende des Ätzvorganges in den Zwischenräumen zwischen den stehenbleibenden Streifen von der leitenden Umgebung getrennte Inseln stehenbleiben, die infolge dieser elektrischen Abtrennung von der Stromquelle dann nicht mehr weggeätzt werden. Sie geben später im fertigen Streifenspeicher trotz ihrer Isolierung Anlaß zu Speicherfehlern oder auch zu Rauschstörungen.
Es ist deshalb Aufgabe der Erfindung, das bekannte Verfahren derart zu verbessern, daß zum einen die Rauhigkeit der geätzten Flächen geringer ist und zum anderen keine Inseln zwischen den Streifen stehenbleiben können.
Die Lösung dieser Aufgabe erfolgt dadurch, daß auf den Fotoätzvorgang, der die Enden sämtlicher Streifen mit zwei quer zu ihnen verlaufenden Endstreifen der Doppelschicht verbunden beläßt, ein elcktrolytischer Ätzvorgang zur Glättung der Streifenränder folgt, daß danach eine zweite ferromagnetische dün:;e Schicht durch Elektroplattieren auf die Oberseite und die Seitenflächen der parallelen Streifen aufgebracht wird, wobei wenigstens einer Her Endstreifen als Elektrode dient, so dal?, parallele Speicherstmfen entstehen, die um je einen leitenden dünnen Streifen einen geschlossenen magnetischen Kreis bilden, der aus der ersten ferromagnetischen dünnen Schicht und der in Umfangsrichtung unmittelbar angrenzenden zweiten ferromagnetischen Schicht besteht, und daß die parallelen Speicherstreifen an den erforderlichen Stellen von den Endstreifen getrennt werden, so daß parallele Speicherstreifen im gewünschten Muster entstehen.
In Abänderung des vorstehend beschriebenen Verfahrens kann an Stelle der Doppelschicht eine aus einer ersten ferromagnetischen dünnen Schicht, einer leitfälligen dünnen Schicht und einer darüberliegenden dritten ferromagnetischen dünnen Schicht bestehende Dreifachschieht auf die glatte Oberfläche des isolierenden Trägerköipers aufgedampft werden. Die so erzielte Speicherstreifenanordnung hat Eigenschaften, die in verschiedenen Anwendungsbereichen vorteilhaft sind, wie dies im Zusammenhang mit den Ausführungsbeispielen noch eingehender erläutert wird.
Ausführungsbeispiele der Erfindung sind in der Zeichnung dargestellt. Es zeigen
F i g. 1 A, 1 B und 1 C Teilschnitte durch den stark vergrößerten Speicherkörper, die das Verfahren nach der Erfindung erkennen lassen,
Fig. ID und 1 E eine Draufsicht auf einen Teil einer nach dem Verfahren hergestellten Speicheranordnung,
Fig. 2A, 2B und 2C Schnitte und perspektivische Teilansichten zur Erläuterung eines weiteren Merkmals der Erfindung,
Fig. 3A und 3B einen Schnitt und eine Draufsicht einer weiteren nach dem Verfahren hergestellten Speicheranordnung,
Fig. 4 einen Schnitt in Teildarstclliing durch eine andere Ausführungsform der nach dem Verfahren hergestellten Speicheranordnung,
Fig. 5A bis 5D Schnitte und perspektivische Wiedergaben von Speicheranordnungen, die nach dem Verfahren hergestellt sind, und
Fig. 6A und 6B charakteristische Kurven, die die den. Kanteneffekte bei der Elektroplattierung kön-
Eigenschaften von Streifenspeicheranordnungen zei- msn auf diese Weise im wesentlichen vermieden
jen, welche nach dem Verfahren hergestellt sind. werden. Wenn darüber hinaus das benötigte elek-
Mit Bezug auf die Fig. 1A bis 1 E und 2C wer- trische Potential über beide Endstreifen 15a und 156 Jen einige wesentliche Schritte bei d.;m Verfahren 5 zugeführt wird, so wird der Potentialabfall, der durch aach der Erfindung zunächst beschrieben. Vorab den Widerstand in den Streifen bedingt ist, gleichwird auf der gesamten geglätteten Oberfläche eines förmig. Folglich hat die zweite ferromagnetische isolierenden Trägerkörpers, z. B. eines Glasträgers dünne Schicht gleichmäßige Dicke, und es ergeben 10, eine erste ferromagnetische dünne Schicht 11 sich gleichmäßige magnetische Eigenschaften der aufdurch Aufdampfen niedergeschlagen, was in tinem io plattierten parallelen Streifen 18 (und 17).
magnetisch Gleichfeld erfolgt, welches die mit Schließlich werden die parallelen Speicherstreifen dem Pfeil At angedeutete Richtung hat Danach wird 18 a an den erforderlichen Stellen von den Endeine leitfähäge dünne Schicht 12 wie etwa aus Kupfer streifen 15 a und 156 getrennt, indem die Endstreifen auf der gesamten Fläche der ersten ferromagne- 15 und 15 a und auch die erforderlichen Abschnitte tischen dünnen Schicht 11 ebenfalls im Aufdampf- 15 des Endstreifens 156 mit Hilfe eines Fotoätzveriahverfahren niedergeschlagen. Nach diesen Aufdampf- rcus beseitigt werden, so daß parallele Speicherstreiprozessen besteht also eine Doppelschicht aus einer fen 18a erhalten werden, die in einem gewünschten ersten ferromagnetischen dünnen Schicht 11 mit Muster aufgeteilt sind, wie dies F i g. 1E zeigt. Dieses leichter Ausrichtung seiner Element irmagnete in Muster der voneinander getrennten parallelen Spei-Richtung des Pfeils Λ, und einer leilfähigen Schicht 20 cherstreifen, wie es die Fig. 1 E zeigt, ist zur Bildung 12, wie dies die F i g. 1 A zeigt. Und diese Doppel- eines Matrixspeichers geeignet, in dem jeweils zwei schicht ist auf dem isolierenden Trägerkörper 10 Kreuzungsstellen zwischen den parallelen Speicheraufgebracht. Anschließend wird ein gegen Ätzung be- streifen 18a und einem Satz von Spaltenleiterstreifen ständiges, fotosensitives Material 13 auf die gesamte (nicht gezeigt), die orthogonal und nahe, jedoch Fläche der leitfähigen dünnen Schicht 12 aufge- 25 isoliert zu den parallelen Speicherstreifen 18 a angebracht, wie dies Fig. IB zeigt. Dieses Material 13 ordnet sind, zur Bildung je einer Speicherzelle verwird unter einer Maske mit dem gewünschten Muster wendet werden, denn die beiden zusammengehörenbelichtet, entwickelt und fixiert, so daß innere par- den parallelen Speicherstreifen 18a sind mit einem allele Streifen 14 und Endstreifen 15, 15a und 156 Verbindungsstreifen verbunden. Die Speicherstreifen (und 15c, der nicht gezeigt ist) auf der Oberfläche 30 18a können jedoch auch als Einzelstreifen ausgeder leitfähigen Schicht 12 entstehen, wie dies F ig. IC bildet sein. In diesem Fall wird jede Speicherzelle und 1 D zeigen. In diesem Fall ist jeder der End- des Matrixspeichers an jeder Kreuzungsstelle zwistreifen 15, 15a, 15 6 und 15c so bemessen, daß er sehen diesen getrennten Speicherstreifen 18a mit eine ausreichende Breite α hat, wie sie für den nach- einem Satz von Spaltenleitern (nicht gezeigt) gefolgenden Ätzprozeß benötigt wird, und die beiden 35 bildet, wobei die Rückleitung für jeden der einzelnen Enden der inneren parallelen Streifen 14 sind mit Speicherslreifen 18a notwendigerweise anderweitig den Endstreifen 15 a und 156 verbunden, wie dies geschaffen sein muß.
aus F i g. 1 D zu ersehen ist. Danach wird die Dop- Der Ätzprozeß wird im einzelnen folgend im Zu-
pelschicht 11, 12 geätzt, wie es durch das fixierte sammenhang mit den Fig. 2A bis 2C beschrieben.
Muster auf dem Material 13 vorgegeben ist. Dies 40 Der Ätzprozeß kann auf zwei verschiedene Arten
zeigen Fig. IC und 1 D. Es entstehen also parallele durchgeführt werden. Eine dieser Arten ist ein che-
Streifen 18 (und 17) aus der Doppelschicht auf dem rnisches Ätzen, wobei eine chemische Lösung ohne
Trägerkörper 10, und deren entsprechende Enden Anwendung eines elektrischen Feldes zur Wirkung
sind mit den Endstreifen 15a und 156 verbunden. kommt. Das andere Verfahren ist ein elektrolytisches
Die Breite der parallelen Streifen 14 hat bei einem 45 Ätzen, bei dem das Ätzen in einem Elektroiyten
tatsächlich ausgeführten Ausführungsbeispiel den unter Anwendung eines elektrischen Feldes vor sich
Wert von 50 μΐη. Das Materia! 13 wild nach dem geht. Bei einem gewöhnlichen Fotoätzverfahren wird
Fotoätzen wieder beseitigt. Der Ätzvorgang wird im das erstgenannte chemische Ätzen angewendet. Bei
einzelnen später noch an Hand der Fig. 2A bis 2C der Erfindung werden jedoch die beiden genannten
beschrieben. 50 Ätzverfahren miteinander kombiniert, um ein beson-
Danach wird eine zweite ferromagnetische dünne ders gutes Resultat zu erhalten.
Schicht 19 im Elektroplattierverfahren aufgebracht, Wenn das Ätzen bei dem Verfahren nach der Erwobei wenigstens einer der Endstreifen 15 a oder 15 6 findung nur auf chemischem Wege durchgeführt wird, als Elektrode dient, so daß die parallel zueinander so sind die Seitenflächen des ersten ferromagneverlaufenden Speicherstreifen 18 a entstehen, wie sie 55 tischen dünnen Streifens 11 und des leitenden dünin der Fig. 2C gezeigt sind. Jeder dieser parallelen nen Streifens 12 bei der Betrachtung unter dem Speicherstreifen 18a bildet einen geschlossenen ma- Mikroskop rauh, wie dies Fig. 2 \ zeigt. Es ist desgnetischen Kreis, der den leitfähigen dünnen Streifen halb sehr schwierig, bei der Elektroplattierung der 12 umgibt, wobei dieser Kreis aus der ersten ferro- zweiten ferromagnetischen dünnen Schicht 19 eine magnetischen dünnen Schicht 11 und der zweiten 60 gleichmäßige Schichtdicke und damit gute magneferromagnetischcn dünnen Schicht 19 gebildet wird tische Eigenschaften zu erhalten. Die Unregelmäßig-(s. Fig. 2C). Da in diesem Fall die Enden der !'eiten zeigen sich bei der Betrachtung unter dem inneren parallelen Streifen 18 mit den Endstreifen Elektronenmikroskop. Es ist in diesem Zusammen-15a und 156 verbunden sind, kann das benötigte hang bemerkenswert, daß die aus Kupfer bestehende elektrische Potential an das gesamte, aus parallelen 65 leitende dünne Schicht 12 schneller abgeätzt wird als Leitern der dünnen Schicht 12 bestehende Muster die erste ferromagnetische dünne Schicht aus über nur einen der Endstreifen 15« oder 156 als Permalloy. Neben der Tatsache, daß die Seiten-Elektrode bei der Elektroplattierung zugeführt wer- flächen der Streifen 11 und 12 rauh sind, wenn man
sie unter dem Mikroskop betrachtet, tritt noch als den soll, so wird der erste Teil des aufplattierten
weiteres hinzu, daß der Durchschnittsneigungswinkel Permalloys mit einem etwas höheren Fe-Anteil aus-
6, am Streifen 11 ein anderer ist als der Durch- gestattet, bis eine Schwellen wertdicke von etwa
Schnittsneigungswinkel Θ, der Seitenkante des Strei- 1000 A erreicht ist. Wenn die Zusammensetzung der
fens 12, und zwar gilt O1 < O2. Es ist auch die 5 dünnen ferromagnetischen Schicht in Dickenrichtung
Breite d, des Streifens 11 größer als die Breite d., des der Schicht sich ändert, so ändern sich auch die ma-
Streifens 12. Um die Seitenflächen der Streifen 11 gnetischen Eigenschaften dieser Schicht in Dicken-
und 12 glatt zu gestalten, wird nach dem chemischen richtung, so daß die: Flußverteilung ungleichmäßig
Ätzen noch eine elektrolytische Ätzung unter Ein- wird. Dadurch wird die Ausgangsspannung, die dem
fluß eines elektrischen Feldes durchgeführt. Da der io mit dem Magnetfluß gekoppelten Leiter entnommen
größere Teil des Stroms bei dieser elektrolytischen werden kann, kleiner, und der Informationsgehalt
Atzung von den vorstehenden Spitzen der rauhen des Speichers kann durch äußere Störmagnetfelder
Seitenflächen ausgeht, werden die rauhen Flächen der verändert werden.
Streifen 11 und 12 glatt, wie dies die Fig. 2B zeigt. Um diesen Nachteil des Elektroplallierens auszu-
Die Breite </, des Streifens 11 ist dabei größer als die 15 schalten, wird auf die gesamte Fläche der leitenden
Breite d2 des Streifens 12. Schicht 12 durch Aufdampfen eine dritte ferro-
In diesem Fall unterliegt die leichte Vormagneti- magnetische dünne Schicht 16 aufgemacht, wie dies sierung der ersten ferromagnetischen dünnen Schicht F i g. 5 zeigt. Die Zusammensetzung dieser dritten Il in der Richtung A1 einem Einfluß, der sie in die ferromasnetischen dünnen Schicht 16 wird so geangedeutete Richtung A2 umzurichten versucht in- 20 wählt, daß sie der Zusammensetzung der zweiten folge der Entmagnetisierungsfeldstärke, die entspre- dünnen ferromagnetischen Schicht 19 entspricht, die chend der Verringerung der Breite d, des ferro- dann über die dritte ferromagnetische dünne Schicht magnetischen dünnen Streifens 11 ansteigt. Da 16 gelagert wird. Die einzelnen Verfahrensschritte jedoch die zweite ferromagnetische dünne Schicht 19 sind in den Fig. 5B, 5C und 5D gezeigt, die im auf die Schichten 11 und 12 in der in Fig. 2C ge- 25 Zusammenhang mit den an Hand der Fig. I A, IE zeigten Weise aufplattiert wird, wobei die Streifen 11 und 2 C beschriebenen Verfahrensschritten zu ver- und 12 bei der Elektroplattierung als Elektrode die- stehen sind. Das Fotoätzen wird also auf der Dreinen, bleibt die leichte Magnetisierung der ersten fachschicht 11,12,16 durchgeführt, wie dies Fig. 5B ferromagnetischen dünnen Schicht Il in der Rieh- und 5 C zeigen, und die zweite ferromagnetische tung/4, in dem geschlossenen Magnetkreis erhalten, 30 dünne Schicht 19 wird dann auf die Dreifachschichtder durch den ersten und zweiten dünnen ferro- streifen 11, 12, 16 durch Elektroplattierung aufgemagnetischen Streifen 11 und 19 gebildet wird, bracht, wie dies Fig. 5D zeigt. Da die dritte ferrowelche in direkter Berührung miteinander den leiten- magnetische dünne Schicht 16 mit der gewünschten den dünnen Streifen 12 umschließen. Die Beziehung Zusammensetzung zuvor auf der leitenden Schicht 12 dx > d2 ist zur Bildung des geschlossenen rnagne- 35 niedergeschlagen ist, hat die durch Elektroplattierung tischen Kreises von Vorteil. aufgebrachte ferromagnetische dünne Schicht 19
Wird der Ätzvorgang durch elektrolytisches Ätzen ebenfalls die gewünschte Zusammensetzung,
vorgenommen, so können einzelne insulare Block- In den Fig. 6 A und 6B werden die Eigenschaften chen 20 der Schicht zwischen den parallelen Streifen der dritten ferromagnetischen dünnen Schicht 16 be-18 stehenbleiben, wie dies in den Fi g. 3 A und 3B 40 schrieben. Die oberen Darstellungen in den Fig. 6A angedeutet ist. Dies hängt damit zusammen, daß und 63 zeigen die magnetischen Eigenschaften der diese insularen Blöckchen 20 in der letzten Phase ersten und zweiten ferromagnetischen dünnen Schicht des elektrolytischen Ätzens plötzlich von der Zulei- 11 und 16, dip je eine Dicke von 1500 A haben, getung abgetrennt werden. Diese insularen Blöckchen gen die Richtung der Vormagnetisierung, während 20 geben dann Anlaß zu Störrauschen in dem Matrix- 45 die unteren Darstellungen die magnetischen Eigenspeicher, der nach dem erfindungsgemäßen Verfah- schäften in Magnetisierungsrichtung derselben ren hergestellt ist. Es ist also nicht möglich, aus- Schichten zeigen. Aus F i g. 6 A läßt sich entnehmen, schließlich das elektrolytische Ätzen bei dem erfin- daß die Koerzitivfeldstärkc des magnetischen Kreises, dungsgemäßen Verfahren anzuwenden. Mit anderen der durch die erste und zweite ferromagnetische Worten, chemisches Ätzen und elektrolytisches Ätzen 5° Schicht 11 und 19 gebildet wird, den im wesentlichen müssen in der genannten Reihenfolge zusammen- konstanten Wert von 25 Oe in beiden Richtungen wirken. hat, wenn die dritte ferromagnetische dünne Schicht
Der Träger 10 aus einem Isolierstoff ist bei dem 16 nicht vorhanden ist. In diesem Fall mit einei
bisher beschriebenen Verfahren ab Glasträger aus- Dicke von 1500 A sind die Speicherstreifen 18 füi
geführt. Es ist jedoch auch möglich, einen leitfähigen 55 einen Magnetspeicher nicht geeignet, da diese Spei-
Träger 22 mit glatter Oberfläche zu wählen, der von cherstreifen keine Anisotropie aufweisen. Wird je-
einer glatten Schicht 23 aus isolierendem Material doch vor dem Plattieren mit der zweiten ferromagne·
überdeckt ist, welches z. B. Siliziumoxid sein kann, tischen dünnen Schicht 19 die dritte ferromagne
wie dies Fig. 4 zeigt tische dünne Schicht 16 aufgebracht, so hat der ge
Aus Versuchen hat sich ergeben, daß die Eusam- 60 schlossene Magnetkreis ans erster, zweiter und drit
mensetzung der Legierung für eine ferromagnetische ter ferromagnetischer dünner Schicht 11, 16 und 11
dünne Schicht, die auf ein von ihr abweichendes Me- eine ausreichend rechteckige Hysteresecharakteristik
tall im Elektroplattierverfahren aufgebracht werden die bei der Dicke von 15OC(A Anisotropie aufweisi
soll, anders sein soll als die Zusammensetzung des Weitere Testergebnisse wurden für die Proben
ersten dünnen Teils der aufplattierten ferromagne- 65 und II wie nachstehend erhalten, bei denen die Dik
tischen dünnen Schicht. Wenn eine dünne Permalloy- ken der ferromagnetischen Schichten 11 und 19 bzw
schicht mit einer Zusammensetzung von 20°'o Fe und der Kupferschicht 12 2000 bzw. 5000 A betrage;
80» 1. Ni beispielsweise auf Kupfer aufplattiert wer- und die Streifenbreite zu 50 um gewählt wurde. Di
Probe II hatte außerdem eine dritte ferromagnetische dünne Schicht 16 mit einer Dicke von 300 A. Unter diesen Voraussetzungen erzeugte die Probe I eine Ausgangsspannung von 4 mV bei einem Ziffernstrom von 20 mA und einem Wortstrom von 500 mA mit
einer Anstiegszeit von 20 ns, während die Probe II 8 mV bei den gleichen Stromwerten erzeugte. Die Vorteile, die mit der dritten ferromagnetischen dünnen Schicht 16 verbunden sind, liegen bei diesem Ergebnis klar auf der Hand.
Hierzu 4 Blatt Zeichnungen
509518/303

Claims (2)

Patentansprüche:
1. Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Speicherstreifenanordnung mit einer Anzahl von parallelen Speicherstreifen, bei dem auf die glatte Oberfläche eines isolierenden Trägerkörpers eine erste ferromagnetische dünne Schicht und darauf eine leitfähige dünne Schicht aufgedampft und sodann diese Doppelschicht durch Fotoätzen in parallele Streifen unterteilt wird, dadurch gekennzeichnet, daß auf den Fotoätzvorgang, der die Enden sämtlicher Streifen mit zwei quer zu ihnen verlaufenden Endstreifen (15 a, ISZj) der Doppelschicht verbunden beläßt, ein elektrolytischer Ätzvorgang zur Glättung der Streifenränder folgt, daß danach eine zweite ferromagnetische dünne Schicht (19) aurch Elektioplattieren auf die Oberseite und die Seitenflächen der parallelen Streifen (18) aufgebracht wird, wobei wenigstens einer der Endstreifen (ISa, 156) als Elektrode dient, so daß parallele Speicherstreifen (18 a) entstehen, die um je einen leitenden dünnen Streifen (12) einen geschlossenen magnetischen Kreis bilden, der aus der ersten ferromagnetischen dünnen Schicht (11) und der in Umfangsrichtung unmittelbar angrenzenden zweiten ferromagnetischen dünnen Schicht (19) besteht, und daß die parallelen Speicherstreifen (18a) an den erforderlichen Stellen von den Endstreifen (15 a, 15 b) getrennt werden, so daß parallele Speicherstreifen im gewünschten Muster entstehen.
2. Abänderung des Verfahrens nach dem Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß an Stelle der Doppelschicht eine aus einer ersten ferromagnetischen dünnen Schicht (11), einer leitfähigen dünnen Schicht (12) und einer darüberliegenden dritten ferromagnetischen dünnen Schicht (16) bestehende Dreifachschieht auf die glatte Oberfläche des isolierenden Trägerkörpers (10) aufgedampft wird.
DE2018116A 1969-04-18 1970-04-15 Verfahren zur Herstellung einer magnetischen Speicherstreifenanordnung Expired DE2018116C3 (de)

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