SPUTTERING OF A PERMALLOY LAYER

Abstract: 1. Process for producing magnetically anisotropic permalloy layers having small coercive field strength (Hc ) <0.25 A/cm by sputtering for thin-film magnetic heads, characterized in that, as a reactive gas, nitrogen or air is added to the sputtering gas argon.

Description: Aufstäubung von Permallov-Schichten. Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Erzeugung von magnetisch anisotropen Permalloy-Schichten mit kleiner Koerzitivfeldstärke (Hc) durch Aufstäuben. Permalloy Schichten mit kleinem H c werden für verschiedene Anwendungen benötigt. So sind zum Beispiel für Dünnfilm Magnetköpfe mehrere Mikrometer dicke Permalloy-Schichten (NilFe ca. 80/20) erforderlich, die vorzugsweise durch Kathodenzerstäubung aufgebracht werden. Mit dem bisher üblichen Verfahren der Hochfrequenzdioden zerstäubung (RF = radio frequency) werden Aufstäubraten von bis ca. 3-pm/h erreicht. Dabei wird Argon als Aufstäubgas verwendet. Aufstäubverfahren mit Magnetfeldunterstützung (Magnetron Aufstäubung) 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 Anlagen anpassungen (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 c (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 anisotrop er 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 pm. 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 pm 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 pm pro Stunde) 4 Patentansprüche

Claims: Patentansprüche 1. Verfahren zur Erzeugung von magnetisch anisotropen Permalloy-Schichten mit kleiner Koerzitivfeldstärke (H durch Aufstäuben, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Aufstäubgas (i. a. Argon) ein reaktives Gas (Stickstoff, Luft usw.) zugesetzt wid. 2. Verfahren nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass als Aufstäubgas ein Argon/Stickstoffmischgas verwendet wird. 3. Verfahren nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , dass dem Argon-Aufstäubgas 0,5 - 2 % Stickstoff zugesetzt werden. 4. Verwendung dieses Verfahrens sowohl in Anlagen mit RF-Diodenprinzip oder solchen mit Magnetronprinzip.

Inventors: BOCK, SIEGFRIED, POTZLBERGER, HANS-WERNER, DIPL.-ING., Pötzlberger, Hans-Werner, Dipl.-Ing.
Applicants: SIEMENS AKTIENGESELLSCHAFT BERLIN UND MUNCHEN
Application year: 1984
Main classification: H01F41
IPC codes: C23C14, G11B5, H01F41