Brevet FR2051752A1 — publié le 19710409

i 2051752 Des pellicules magnétiques minces sont utilisées dans de nombreux dispositifs de mémoire, tels que des structures à flux fermé, des structures à flux ouvert, des fils plaqués ou analogues. lorsqu'une pellicule magnétique mince est formée par électrodépo- 5 sition sur des substrats conducteurs à gros grains ou à grains épais, on constate qu'elle est de qualité médiocre,car elle donne lieu à une très grande dispersion d'accès facile lorsque son épais- o seur est de l'ordre de 1000 A ou moins, la qualité médiocre des pellicules minces de la technique antérieure a été attribuée au 10 fait qu'une interaction appréciable se produit entre les cristaux du substrat métallique et les atomes déposés sur celui-ci. En conséquence, 1'anisotropie cristalline est considérée comme jouant un certain rôle dans la dispersion croissante. En outre, il est bien connu que la rugosité microscopique des substrats conduit 15 généralement à la dispersion. Etant donné qu'il est très difficile d'obtenir une surface microscopiquement lisse sur un métal "métal-lurgiquement préparé", le dépôt de bonnes pellicules magnétiques minces sur de telles surfaces a, jusqu'à présent, été impossible® En conséquence, pour obtenir des structures convenables dans 20 les dispositifs de la technique antérieure avec des pellicules magnétiques déposées d'une qualité suffisante pour permettre leur utilisation dans des mémoires magnétiques rapides et de grande capacité, divers matériaux formant des couches intermédiaires, "ont été utilisés. Toutefois, les résultats sont généralement peu sa-25 tisfaisants en raison de la difficulté de procéder à une photogravure de la configuration en sandwich par un procédé ne comprenant qu'une seule opération, ce qui serait un perfectionnement hautement désirable, les propriétés requises du matériau de la couche intermédiaire sont qu'il doit être conducteur, qu'il doit pouvoir 30 être traité par photogravure avec un corrosif n'attaquant pas trop sévèrement la couche magnétique et qu'il doit présenter des grains suffisamment fins pour qu'une pellicule magnétique de haute qualité et de faible dispersion puisse lui être superposée. Dans le passé, on a proposé de résoudre les difficultés énu-35 mérées ci-dessus, en utilisant une couche non magnétique de nickel-phosphore, qui se comporte comme une couche de "nivellement" microscopique du matériau utilisé comme substrat. Toutefois, on a constaté que, pour rendre la couche non magnétique, il est nécessaire qu'elle contienne au moins, 8 fo de phosphore. Cette teneur 40 en phosphore relativement élevée, rend le matériau difficile à bad original 70 25686 2 2051752 graver avec les corrosifs usuels utilisés pour des matériaux tels que le cuivre ou le Permalloy (non déposé)» l'invention a pour objet un procédé dans lequel on utilise vin certain groupe de matériaux pour déposer une matière magnéti- 5 que, de manière à définir une couche magnétique principale à grains o fins, par exemple, de l'ordre de 400 à 4000 À d'épaisseur. Par définition, on entend ici par grains fins, une grosseur de grains au plus égale à la largeur d'une paroi de domaine. Une couche magnétique intermédiaire assure un "nivellement" microscopique de tout 10 matériau utilisé comme substrat, de telle sorte que» lorsque la pellicule magnétique principale est déposée sur la couche de nivellement, .elle est suffisamment isolée des effets du matériau de substrat pour que les caractéristiques magnétiques de la pellicule magnétique principale déposée, soient grandement améliorées. 15 On pensait naguère que, pour que la couche de nivellement remplisse convenablement sa fonction, il était nécessaire que cette couche soit non magnétique. On a maintenant trouvé que la fonction de la couche magnétique principale, n'est nullement compromise si la couche de nivellement est elle-même magnétique, à condition 20 que son épaisseur ne dépasse pas le tiers de celle de la couche magnétique principale. A cet effet, on réduit la quantité de phosphore, ce qui rend la pellicule magnétique beaucoup plus facile à graver. La pellicule magnétique principale résultante présente les caractéristiques d*anisotropie et de faible dispersion bien défi-25 nies de pellicules magnétiques de haute qualité classiques, pellicules qui sont exclusivement obtenues actuellement en les déposant sur des surfaces lisses, telles que du verre. La possibilité de produire des pellicules magnétiques de haute qualité directement sur des matériaux de substrat conducteurs, entraîne une énorme ré-30 duction de la complexité de la fabrication de structures à pellicule magnétique mince» Pour mettre en oeuvre l'invention, il est, tout d'abord, nécessaire de disposer d'un substrat convenable. On peut utiliser 1' un quelconque des substrats usuels, tels que le verre, une pelli-35 cule de polyester ou un métal. Si le matériau du substrat n'est pas conducteur, comme c'est le cas pour le verre ou les pellicules de polyester, on dépose tout d'abord, une couche conductrice sur ce matériau par un procédé de pulvérisation ou de dépôt en phase vapeur classique. Bien entendu, si le substrat est un métal, aucu-40 ne- couche conductrice de ce genre n'est nécessaire et le polissage bad original 70 256Ô6 3 2051752 constitue une préparation suffisante. Après la préparation du substrat, on le place dans une pre-. mière solution de placage magnétique et la mince couche de nivellement suivant l'invention est déposée sur lui, comme décrit plus 5 loin de façon plus détaillée. Après le dépôt de la couche de nivellement magnétique, la couche magnétique principale est ensuite appliquée par électrodéposition en utilisant des techniques classiques. Bien entendu, le procédé suivant l'invention peut être appliqué à plusieurs couches, de sorte que, pour réaliser une structure 10 stratifiée, on peut appliquer les unes sur les autres des couches de nivellement magnétiques alternées avec des couches magnétiques principales et des couches conductrices. L'invention se prête particulièrement bien à la production de structures stratifiées qui sont ultérieurement gravées pour former un certain nombre de 15 structures de mémoire sur un seul et même substrat» Dans les structures qui sont gravées, l'invention est particulièrement avantageuse étant donné que les conditions de gravure peuvent être plus douces et qu'il ne subsiste que peu ou pas de phosphore de nickel après la gravure. Toutefois, l'invention n' 20 est pas limitée aux structures qui sont finalement gravées et la couche de nivellement suivant 1'invention peut être utilisée dans n'importe quel cas où l'on désire obtenir une couche magnétique de haute qualité. Le procédé préféré suivant l'invention utilise un matériau 25 nickel-phosphore comme pellicule magnétique à grains fins 16, ce matériau contenant seulement 0,5 à 8 fa de phosphore, le reste étant du nickel. En conséquence, le bain associé au processus de placage au nickel-phosphore, est formé d'une solution contenant des ions 30 de nickel et des composés du phosphore tels que l'ion d'hypophos-phite. La pellicule nickel-phosphore peut être déposée, par exemple, à partir de l'un quelconque des bains de placage bien connus des spécialistes, tels que des bains de sulfate ou de sulfamate. A ti-35 tre d'exemple, le tableau I ci-après indique la composition d'un bain sulfate de nickel, chlorure de sodium, au moyen duquel la pellicule nickel-phosphore peut être déposée. TABLEAU I MS04. 6H20 200 g/1 40 NaCl 10 " 70 25686 4 2051752 TABLEAU I (suite) NaB03 15 g/1 NaH2. P02. H20 3 " Saccharine 8 " 5 Sulfate de lauryle et de sodium 1 " Le placage s'effectue à des densités de courant de 25 à 200 p mA/cm • Le tableau II indique un bain de sulfamate qui peut être utilisé de la même manière que le bain du tableau I* 10 . TABLEAU II Ni"*"*" (ajouté sous forme de sulfamate) 50 g/l NaOl 15 " IfaBO^ 15 " Saccharine 5 " 15 Sulfate de lauryle et de sodium 1 " HaH2. P02o H20 3 n Gomme précédemment décrit, la composition de la pellicule résultante doit contenir au moins 0,5 % de phosphore et peut en contenir jusqu'à 8 %. On a trouvé que si la pellicule contient moins de 20 .0,5 f« de phosphore, l'effet de nivellement désiré n'est pas obtenu et la pellicule magnétique principale résultante, ne présente donc pas les propriétés désirées. Par contre, si l'on dépasse 8 % de phosphore, on peut produire une pellicule finale de haute qualité au point de vue magnétique, mais cette pellicule est difficile à 25 graver et, par conséquent, il est impératif que la composition ne contienne pas plus de 8 % de phosphore pour qu'on obtienne les résultats désirés. L'épaisseur de la couche de nivellement magnétique est également critique. On a trouvé que si la couche présente une épais- O 30 seur inférieure à 50 A, le nivellement désiré n'est pas obtenu. o Pour environ 200 A, les effets de la pellicule plafonnent pratiquement, bien que la pellicule puisse atteindre une épaisseur de 1000 o A avec des résultats légèrement améliorés. Dans tous les cas, pour que la couche de nivellement ne se comporte pas en elle-même comme 35 une couche magnétique en compromettant les propriétés de la couche magnétique finale, il est nécessaire que son épaisseur ne dépasse pas un tiers de l'épaisseur de cette dernière. Etant donné que de nombreux éléments de mémorisation comprennent de très minces cou- o ches magnetiques, par exemple, de 400 A d'épaisseur, il va de soi 40 qu'il est préférable d'utiliser une couche de nivellement aussi BAD ORIGINAL 70 25686 5 2051752 mince que possible pour assurer 1'obtention de la structure finale désirée et de façon que, dans cette structure, la couche de nivellement n1exerce aucun effet nuisible sur la pellicule magnétique finale. En conséquence, on utilise de préférence des cou- o 5 ches de nivellement d'environ 50 a environ 200 A d'épaisseur. Bien entendu, l'invention n'est nullement limitée aux modes de réalisation décrits; elle est susceptible de nombreuses variantes, selon les applications envisagées, sans qu'on s'écarte pour cela du domaine de l'invention. 70 25686 6 2051752 88VilillI8tH013 1°)- Procédé de dépôt d'une pellicule magnétique anisotrope principale sur un substrat épais à gros grains, caractérisé en ce qu'il comprend les opérations consistant à déposer une pellicule 5 de nivellement d'un matériau magnétique à grains fins comprenant 99,5 à 92 % de nickel et 0,5 à 8 $de phosphore sur le substrat; à déposer.la pellicule magnétique anisotrope principale précitée sur ladite pellicule de nivellement, ladite pellicule principale étant au moins trois fois plus épaisse que ladite pellicule de ni-10 vellement. 2°)- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce O que la pellicule de nivellement a une épaisseur de 50 à 200 A. 3°)- Procédé suivant la revendication 1, comprenant, en outre, une opération consistant à préparer la surface du substrat 15 de manière à former une surface lisse capable de recevoir une pellicule magnétique de faible dispersion et de haute qualité. 4°)- Procédé suivant la revendication 1, caractérisé en ce que la pellicule de nivellement est appliquée par électrodéposition dans un bain formé d'une solution choisie parmi les sulfates 20 .et sulfamates.