專利名稱：用于制造位元圖案化媒體的技術的制作方法
技術領域：
本申請案涉及數據存儲媒體，明確地說，涉及制造位元圖案化媒體。
背景技術：
位元圖案化媒體(bit patterned media, BPM)可成為下一代數據存儲媒體,且可擴展硬驅動磁盤的數據存儲容量。如圖1f中所說明，常規BPM可包含基底(base)102、存儲層(storage layer) 104、中間層(intermediate layer) 103 和保護層(protective layer)106。在數據存儲層104內，可存在多個有源區(active region) 104b,其每一者用于存儲單個數據位元，且存在一個或一個以上的分離體(^parator) 104a以用于隔離每一有源區104b。由于將每一數據位元存儲于每一有源區104b中，所以媒體100的容量取決于有源區104b的數目。具有較大數目的有源區104b的媒體100可存儲較多數據。在常規BPM中，在制造媒體100期間形成有源 區。這與早期數據存儲媒體相反，在早期數據存儲媒體中在記錄數據時形成有源區。參看圖1a到圖1f，顯示用于制造BPM 100的常規方法。最初，媒體100可包括基底102和數據存儲層104。數據存儲層104可含有鐵磁材料。首先，對媒體100執行圖案化過程。在此過程中，將抗蝕劑層108沉積到數據存儲層104上(圖la)。此后,使用已知的微影(lithographic)過程(例如光刻工藝、納米壓印微影過程或直寫式電子束微影過程)對抗蝕劑(resist) 108之層進行圖案化。如圖1b所顯示，數據存儲層104的一個或一個以上部分在微影過程之后暴露。在圖案化步驟之后，可執行蝕刻步驟。蝕刻步驟的實例可為離子研磨(mi 11 ing)過程。在此步驟中,將反應性離子(reactiveion) 122朝向數據存儲層104的暴露部分引導，且移除來自暴露部分的鐵磁材料(圖lc)。同時，數據存儲層104的未暴露的部分由抗蝕劑106遮蔽且保留于媒體100上。當從側面觀看時，所得的媒體100可包括間隔開且通過間隙而彼此隔離的鐵磁材料圓柱104b。保留于媒體100上的圓柱可最終形成有源區104b。接著用具有低導磁性(permeability)和剩磁(remanence)的非磁性材料來填充所述圓柱之間的區域(例如，間隙)以形成分離體104a (圖1d)。此后，對媒體100進行平坦化(圖le)，且將保護一種涂層106沉積到媒體100上(圖1f)。如上所述，所得的媒體100包括數據存儲層104，其具有由一個或一個以上的非磁性分離體104a隔離的多個有源區104b。作為改進，已提議一種制造BPM的工藝，其并入有離子植入步驟。此工藝在圖2a到圖2e中顯示。首先，在數據存儲層204上沉積抗蝕劑108 (圖2a)。數據存儲層204中的材料可為鐵磁材料。在沉積抗蝕劑108之后，使用一種已知的微影過程來對抗蝕劑層108進行圖案化，且暴露數據存儲層204的(若干)部分。此后，離子222受到引導而朝向數據存儲層204。在此過程中，將離子222植入到數據存儲層204中。離子222接著使區204a中的材料從鐵磁材料轉化為具有低導磁性且理想地沒有剩磁的材料以形成分離體204a (圖2c)。同時，未暴露且未植入離子222的區204b中的材料可保持鐵磁性。所得的數據存儲層204可包含未暴露到離子的有源區204b和經由暴露到離子所形成的一個或一個以上的分離體204a (圖2d)。分離體204b在形成時可隔離每一有源區204b。在形成有源區204b和分離體204a之后，移除剩余的抗蝕劑108，且將保護層106沉積到存儲層204上(圖2e)。可采用各種方法來形成分離體204a。在一種方法中，經由稀釋磁性材料來形成分離體204a。在此方法中，向暴露區中的鐵磁材料植入充足劑量的稀釋離子，例如不展現磁性的離子物質(species)。在所述過程中,所得材料的居里溫度(Curie temperature)降低到室溫，或所述材料在室溫下不再具有磁性。為了實現充分的稀釋，可能需要原子濃度為約10%或10%以上的稀釋離子。對于包括30nm厚的鈷(Co)為主的數據存儲層的媒體，10%的濃度意味著大約3X1016/cm2的離子劑量。此劑量可與存儲層的厚度成比例，因此，如果數據存儲層較薄，則劑量可較小。在另一方法中，可通過影響暴露區中的材料的結晶性或微結構來轉化磁性材料。離子植入過程為可造成許多原子碰撞的高能過程。在植入期間，暴露區中的以不同方式原本結晶的材料可變成非結晶和/或無序。因而，所述材料可在室溫下展現低鐵磁性。同時，未暴露部分中的緊靠于暴露部分的材料可保持其原始磁性。如果原始鐵磁層為從堆疊中的極薄層的相互作用而產生其磁性的多層，那么此方法可為有效的。然而，此方法還可能需要高的離子劑量。使硅基板非晶化/無序時所必要的典型離子劑量為I X IO15個離子/cm2或更高。在金屬基板中，此所需的劑量可能甚至更高，尤其是當在室溫下執行植入時。然而，這兩種方法均有若干缺點。一種缺點可為部分由高離子劑量需求引起的有限處理量。如上所述，每一種形成分離體204a的方法需要在約I X IO16到I X IO17個離子/cm2的范圍內的離子劑量。然而，常規離子植入器中的射束電流由于在產生離子方面的限制而受到限制。因而，此高劑量將限制處理量或增加離子植入系統必須處理媒體的時間。在處理量有限的情況下，與制造BPM相關聯的成本可能較高。處理量還可部分受抗蝕劑圖案化步驟限制。如上所述，可使用電子束直寫式圖案化步驟來對抗蝕劑進行圖案化。在此過程中，沿一個或一個以上的方向來掃描電子束以對抗蝕劑進行直寫或圖案化。雖然此過程可實現較高的分辨率，但此過程非常緩慢且其不適合用于高處理量生產。可使用納米壓印微影過程(更有效的抗蝕劑圖案化工藝)來增加處理量。然而，此圖案化工藝無法產生具有所要性質的抗蝕劑。舉例來說，在納米壓印微影過程中實現的最大實際抗蝕劑高度可限于約50nm。所述抗蝕劑可能無法經受后續高劑量離子植入過程且/或無法充分保護下方材料。可能會在離子植入期間濺射掉一部分抗蝕劑，且可能會向暴露區外部的部分材料(即，原本在抗蝕劑108下方的材料)植入離子且還將其轉化為分離體204a。因此，所產生的BPM可能不夠理想。此外，用以形成分離體204a的高劑量離子植入還可有助于暴露區中的材料的濺射。此濺射效應與形成分離體204a所需要的總劑量成比例。此濺射效應可產生不平坦的存儲層。因為并入有離子植入步驟的BPM制造工藝試圖省略間隙填充步驟(例如，圖ld)，所以暴露區與未暴露區之間的過度的不平坦狀態可能非常不理想。因此，需要一種用于制造位元圖案化媒體的新方法。
發明內容
本發明揭示一種用于制造位元圖案化媒體的技術。在一個特定示范性實施例中，所述技術可實現為一種用于制造位元圖案化媒體的方法。所述方法可包括:形成中間層，所述中間層包括彼此鄰近的改質區和第一區，其中所述改質區和所述第一區可具有至少一種不同的性質；在所述中間層的所述第一區上沉積磁性物質以形成有源區；以及在所述中間層的所述改質區上沉積非鐵磁物質以形成分離體。根據此特定示范性實施例的其它方面，所述改質區和所述第一區可具有不同的結構。根據此特定示范性實施例的另外方面，所述第一區可包括一種或一種以上具優選取向的晶體，且所述改質區可為非晶態的。根據此特定示范性實施例的額外方面，所述第一區可為非晶態的，且所述改質區可包括一種或一種以上的晶體。根據此特定示范性實施例的其它方面，所述第一區具有多種具一致取向的晶體，且所述改質區為非晶態的。根據此特定示范性實施例的另外方面，所述中間層可具有Mg、Ta和Ti中的至少一者。根據此特定示范性實施例的額外方面，所述分離體可包括Si02。根據此特定示范性實施例的另外方面，所述改質區可具有至少一種在所述第一區中不存在的物質。根據此特定示范性實施例的額外方面，所述改質區和所述分離體可具有至少一種共同的物質。根據此特定示范性實施例的其它方面，所述至少一種共同的物質可為Si。根據此特定示范性實施例的額外方面，所述方法可進一步包括在形成所述有源區和所述分離體之前蝕刻所述中間層的表面。根據此特定示范性實施例的另外方面，可通過離子植入來形成所述中間層的所述改質區。根據此特定示范性實施例的額外方面，可以15keV或更小的能量來執行所述離子植入。根據另一示范性實施例，所述技術可實現為一種用于制造位元圖案化媒體的方法。所述方法可包括:形成中間層，所述中間層包括彼此鄰近的改質區和第一區，其中所述改質區和所述第一區具有至少一種不同性質；在所述中間層的所述第一區上沉積磁性物質以形成有源區；以及在所述中間層的所述改質區上沉積非鐵磁物質以形成分離體，其中同時形成所述有源區和所述分離體。根據此特定示范性實施例的其它方面，所述第一區包括一種或一種以上的晶體，且所述改質區為非晶態的。根據此特定示范性實施例的額外方面，所述第一區包括一種或一種以上具優選取向的晶體，且所述改質區為非晶態的。根據此特定示范性實施例的另外方面，可通過離子植入來形成所述改質區。根據此特定示范性實施例的額外方面，可以15keV或更小的能量來執行所述離子植入。根據此特定示范性實施例的另外方面，所述改質區和所述分離體可含有Si。根據此特定示范性實施例的額外方面，所述方法可進一步包括在形成所述有源區和所述分離體之前蝕刻所述中間層的表面。根據此特定示范性實施例的其它方面，所述第一區具有多種具一致取向的晶體，且所述改質區為非晶態的。根據另一示范性實施例，所述技術可用一種數據存儲媒體來實行。所述媒體可包括:中間層，其具有改質區和多個第一區，其中所述改質區和所述第一區具有至少一種不同的性質；有源區，其形成于所述中間層的所述第一區上，所述有源區含有磁性材料；以及分離體，其形成于所述改質區上，所述分離體含有非鐵磁材料。根據此特定示范性實施例的另外方面，所述中間層可包括Mg、Ta和Ti中的至少一者。根據此特定示范性實施例的額外方面，所述有源區可包括Co、N1、Cr和Pt中的至
少一者。根據此特定示范性實施例的其它方面，所述分離體可包括Si02。根據此特定示范性實施例的另外方面，所述改質區和所述第一區可具有不同結構。根據此特定示范性實施例的額外方面，所述第一區可包括一種或一種以上的晶體，且所述改質區可為非晶態的。根據此特定示范性實施例的其它方面，所述改質區和所述第一區可具有不同的物質。現將參看如附圖所示的本發明的示范性實施例來更詳細地描述本發明。盡管下文中參看示范性實施例來描述本發明，但應理解，本發明不限于此。能夠獲得本文教示的所屬領域的技術人員將認識到屬于如本文中所描述的本發明的范圍內且本發明可相對于其具有顯著效用的額外實施方案、修改和實施例以及其它使用領域。
為了促進更全面理解本發明，現參看附圖，在附圖中相同元件用相同標號指代。不應將這些附圖解釋為限制本發明，而是這些附圖既定僅為示范性的。圖1a到圖1f說明用于制造BPM的常規技術。圖2a到圖2e說明用于制造BPM的另一常規技術。圖3a和圖3b說明根據本發明的一個實施例的示范性BPM。圖4a到圖4f說明根據本發明的一個實施例的用于制造BPM的示范性技術。圖5a到圖5f說明根據本發明的另一實施例的用于制造BPM的另一示范性技術。圖6a到圖6f說明根據本發明的另一實施例的用于制造BPM的另一示范性技術。
具體實施例方式為了解決與上述方法相關聯的不足之處，介紹用于制造BPM的新穎技術。在本發明中，所述技術可包含在中間層上方形成數據存儲層，其中已對所述中間層進行選擇性處理。可使用各種工藝來選擇性地處理所述中間層。在一個實施例中，可使用粒子或離子植入工藝。在其它實施例中，可使用其它工藝。可使用的其它工藝的實例可包含沉積工藝、氣體浸沒激光摻雜(gas immersion laser doping, GILD)工藝和激光或其它磁波照射工藝。盡管以上工藝均可使用，但本發明出于清楚和簡化的目的而集中于離子植入工藝。然而，所屬領域的技術人員應認識到，本發明不限于此。如果使用，則用于離子植入工藝的系統可為射束線離子植入系統；等離子體輔助型慘雜(plasma assisted doping, PLAD)或等離子體浸沒離子植入(plasma immersi oni onimplantation, PIII)系統；或任何其它質量分析型或非質量分析型離子植入。另外,還可使用聚焦或非聚焦離子束離子植入系統。離子或粒子可為帶電或中性亞原子(sub-atom)、原子或分子離子或粒子。此外，在粒子或離子植入過程期間所使用的粒子的類型或物質不局限于下文所描述的那些類型或物質。除了離子植入過程之外，所述技術還可包含一個或一個以上用于蝕刻或沉積材料的過程。為了執行所述過程，可使用各種系統。出于方便和清楚的目的，本發明可集中于濺射沉積或蝕刻系統。參看圖3a和圖3b，顯示根據本發明的一實施例的BPM (或媒體)300的側視圖和平面圖。所述圖未必按比例繪制。如圖3a所說明，媒體300可尤其包括基底層302、數據存儲層304和保護層308。如圖所示，數據存儲層304可安置于基底層302上方。此處，基底層302可為支撐數據存儲層304的一個或一個以上的層。在一實施例中，基底層302可包含軟底層(未圖不)。在本實施例中，數據存儲層304可包括多個有源區304b，其每一者可存儲單個數據位元。如圖3b所示，每一有源區304b通過分離體304a而彼此隔離。在本發明中，數據存儲層304可為單個連續的分離體304a或多個非連續的分離體片段304a，其包圍每一有源區304b并將每一有源區304b磁性地予以去耦合。BPM 300還可包含中間層303。出于清楚和簡化的目的，本發明描述的中間層303已與基底層302分離。然而，所屬領域的技術人員將認識到，中間層303可為基底層302的一部分或形成基底層302的一個層。本實施例的中間層303可任選地含有改質區(modified region)303a。如果中間層303含有改質區303a，那么出于清楚和簡化的目的，在改質區303a外部的區可為第一區303b。在本實施例中，分離體304a可安置于改質區303a上，而有源區304b可安置于第一區303b上。在另一實施例中，分離體304a可安置于第一區303b上,而有源區304b可安置于改質區303a上。如果包含改質區303a，則改質區303a可具有至少一種不同于第一區303b的性質。在一個實施例中，改質區303a和第一區303b可具有不同的結構和/或晶體取向。舉例來說，改質區303a和第一區303b中的一者可具有多種晶體，而改質區303a和第一區303中的另一者可為非晶態的。在另一實例中，改質區303a和第一區303b中的一者可具有具優選取向的晶體或晶種，其可充當用于有源區304b的外延(epitaxial)生長的模板(template)。同時，改質區303a和第一區303b中的另一者可為非晶態的或實質上未具優選取向的晶體。在本發明中，優選取向可為實現或促進有源區304b的外延形成的一個或一個以上的取向。如此，未具優選取向的晶體的區可為非晶態的或可具有不充當用于有源區304b的外延生長的模板的晶體。在一些實施例中，具優選取向的晶體可具有與有源區304b中的晶體的取向相同的取向。在一些其它實施例中，具優選取向的晶體可具有一致的取向。改質區303a與第一區303b之間的另一差異可為物質(species)的差異。舉例來說，改質區303a可含有第一區303b中未含有的一種或一種以上的物質。中間層303可優選地包括鈦(Ti)、鎂(Mg)或鉭(Ta)為主的(based)材料，其含有至少一種T1、Mg和Ta物質。在一個實施例中，中間層303可含有Ti物質。在另一實施例中，中間層303可為含有Mg物質的氧化鎂(MgO)。所屬領域的技術人員將認識到，中間層303可含有其它物質。在本實施例中，分離體304a可優選地為非鐵磁性的，其具有低導磁性和剩磁。非鐵磁材料的實例可包含順磁材料、亞鐵磁材料、反鐵磁材料和任何其它非鐵磁或非磁性材料。優選地，本實施例的分離體304a可為至少含有硅(Si )和氧(O)物質的二氧化硅(Si02)。在另一實施例中，分離體304b可為含有其它物質的其它非鐵磁材料。同時，本實施例的有源區304b可在一個或一個以上的層中含有一種或一種以上的磁性材料。在本實施例中，有源區304b優選地為鐵磁材料。有源區304a中可含有的物質的實例可為鈷(Co)、鎳(Ni)、鉻(Cr)和鉬(Pt)物質中的至少一者。然而，本發明并不排除具有具高導磁性和剩磁的其它磁性或鐵磁材料的有源區304b。當從頂部觀看時，有源區304b可為實質上圓形的或具有彎曲的邊界(圖3b)。優選地，有源區304b的直徑或橫截面厚度(當從頂部觀看時)可在約5nm到約IOnm的范圍內。同時，分離體304a可包圍每一有源區304b且可具有在約Inm到約4nm的范圍內的橫截面厚度(圖3b)。此厚度范圍是優選的，因為其可將相鄰有源區304b磁性地去耦合以防止其中的自旋方向彼此影響。也可使用厚度較小的分離體304a，前提是其能夠充分地將相鄰的有源區304b去耦合。雖然也可使用厚度較大的分離體304a，但其可能不是優選的，因為此類分離體304b可減小BPM 300中的有源區304b的密度或數目。在本實施例中，每一有源區304b可存儲單個數據位元。通過其有源區304b和分離體304a，本實施例的BPM 300與其它常規數據存儲媒體相比可具有較大數據存儲容量。參看圖4a到圖4f，顯示根據本發明的一個實施例的用于制造BPM 400的技術。如圖4f所說明，本實施例的BPM 400可尤其包括中間層403、數據存儲層404和保護層406。在數據存儲層404中，可存在若干有源區404b，其每一者通過分離體404a而彼此隔離。任選地(optionally),在中間層403中可存在改質區403a。為了形成圖4f所顯示的BPM 400，準備中間層403 (圖4a)，其可為或可不為基底層402的一部分。在本實施例中，中間層403可包括多種具有優選取向的晶體或晶種。對此中間層403進行選擇性處理，且使中間層403的一部分轉化為改質區403a。可使用各種工藝來實現對中間層403的選擇性處理。在一實施例中，可使用包含抗蝕劑圖案化的微影過程。在此過程中，如圖4a所示可將抗蝕劑層408安置于中間層403上。此后，可使用已知的圖案化工藝(例如電子束直寫式微影術、遠紫外線微影術或納米壓印微影術)來對中間層403的部分進行圖案化并使其暴露(圖4b)。接著，可處理中間層403的暴露部分以形成改質區403a。在其它實施例中，可在不使用微影過程的情況下實現對中間層403的選擇性處理。在一實例中，可使用掩模來選擇性處理中間層403的部分。在另一實例中，可使用能夠選擇性處理中間層403的部分的系統來形成具有所要形狀和尺寸的改質區403a。在本實施例中，改質區403a可具有至少一種不同于第一區403b或中間層403的未暴露的部分的性質。在本實施例中，改質區403a可為非晶態的或實質上未具優選取向的晶體。此結構可不同于含有具優選取向的晶體的第一區403b的結構。可在本實施例中執行離子植入工藝來形成改質區403a。在其它實施例中，可使用其它工藝。在此過程中，可將離子或粒子422引入到中間層403的暴露部分中以使暴露區中的晶體非晶化或以其它方式來更改晶體的取向(圖4c)。如此，可形成改質區403a。在第一區403b中，可維持具優選取向的晶體。可用以形成改質區403a的離子或粒子422可包含帶電的或中性的亞原子、原子或分子粒子或離子。所選擇的離子或粒子的物質可優選地包含氫(H)、氮(N)、氦(He)、氖(Ne)、氬(Ar)和氪(Kr)。在本實施例中，優選不容易與中間層303中的物質反應的一種或一種以上的惰性物質。然而，本發明并不排除使用一種或一種以上的反應性物質。用以形成改質區403a的離子能量可優選地為低能量,約15KeV或更少。此低能量植入是優選的，因為所述能量可 允許植入離子或粒子422的濃度在改質區403a的表面附近達到最大。此外，在此低能量離子植入步驟期間將不太可能破壞抗蝕劑408或使其降級。然而，本發明并不排除其它能量。如果使用微影過程，則可在形成改質區403a之后移除抗蝕劑408 (圖4d)。優選的是，對中間層403進行徹底清洗以移除抗蝕劑408的所有跡線(traces)。在一些實施例中，可甚至移除中間層403的少量原子層。此任選的清洗工藝的實例可包含蝕刻(例如，原子層蝕刻)和濺射清洗工藝。然而，還可使用其它清洗或蝕刻工藝。如圖4d所示，所得的結構可包含一含有改質區403a和第一區403b的中間層402。在含有改質區403a的中間層403上，可形成包括分離體404a和有源區404b的數據存儲層404。在本實施例中，可在改質區403a上形成非鐵磁分離體403a (例如，SiO2分離體404a)。同時，可在第一區403b上形成磁性有源區404b (優選地，鐵磁有源區404b)。在本實施例中，可同時形成分離體404a和有源區404b。在其它實施例中，可在單獨步驟中一個接一個地形成分離體404a和有源區404b。在本實施例中，可在中間層403附近同時引入可最終形成有源區404b和分離體404a的物質。舉例來說，可引入Si和O以及Co、N1、Ci^PPt中的至少一者來形成含有Co、NiXr和Pt中的至少一者的SiO2分離體504a和有源區504b。第一區403b中具有優選取向的晶體可充當模板，且有源區404b可優先地且異質外延地(hetero-epitaxially)形成于第一區403b上方。同時，具有非晶結構或實質上未具優選取向的晶體的改質區404a還可充當用于分離體404a的模板，且分離體404a可形成于改質區403a上方。在一實施例中，改質區404a可為非晶態的，且非晶SiO2分離體404a可形成于改質區403a上。在本實施例中，可使用濺射沉積工藝來形成分離體404a和有源區404b。在其它實施例中，可使用其它類型的沉積工藝。因而，可形成包括位于改質區403a上方的分離體404a和位于第一區403a上方的有源區的數據存儲層404。在形成數據存儲層404之后，如圖4f所說明，可沉積保護層406 (例如，DLC蓋層(cap)406)。在一些實施例中，可執行任選的后處理工藝。任選的后處理工藝的實例可包含退火工藝。如果執行，則可在形成分離體404a之后執行此任選的工藝。參看圖5a到圖5f，顯示根據本發明的另一實施例的用于制造BPM 500的另一示范性技術。如圖5f所說明，本實施例的BPM 500可尤其包括中間層503、數據存儲層504和保護層506。在數據存儲層504中，可存在多個有源區504b，其每一者通過分離體504a而彼此隔離。在中間層503中，可存在改質區503a和多個第一區503b。為了形成圖5f所顯示的BPM 500，準備中間層503 (圖5a)，其可為或可不為基底層502的一部分。在本實施例中，中間層503可包括多種具有優選取向的晶體或晶種。對此中間層503進行選擇性處理，且使中間層503的一部分轉化為改質區503a。可使用各種工藝來實現對中間層503的選擇性處理。在一實施例中，可使用包含抗蝕劑圖案化的微影過程。在此過程中，如圖5a所示，可將抗蝕劑層508安置于中間層503上。此后，可使用已知的圖案化工藝(例如電子束直寫式微影術、遠紫外線微影術或納米壓印微影術)來對中間層503的一部分進行圖案化并使其暴露(圖5b)。接著，可處理中間層503的暴露部分以形成改質區503a。在其它實施例中，可在不使用微影過程的情況下實現對中間層503的選擇性處理。在一實例中，可使用掩模來選擇性處理中間層503的一部分。在另一實例中，可使用能夠選擇性處理中間層503的一部分的系統來形成具有所要形狀和尺寸的改質區503a。在本發明中，改質區503a可具有至少一種不同于第一區503b或中間層403的未經處理的部分的性質。在本實施例中，改質區503a可含有一種或一種以上的額外物質。如果需要，改質區503a也可具有不同的結構/晶體取向。舉例來說，改質區503a可為非晶態的或實質上未具優選取向的晶體。可在本實施例中使用離子植入工藝來引入額外物質，且/或更改中間層503的暴露區中的結構/晶體取向，以形成改質區503a。在其它實施例中，可使用其它工藝。其它工藝的實例可包含GILD工藝、擴散工藝或任何其它物質的引入工藝。出于清楚和簡化的目的，本實施例集中于執行離子植入工藝。然而，所屬領域的技術人員應認識到，本發明不限于此。在離子植入過程中，可用以提供額外的物質且/或更改結構/晶體取向的離子或粒子522可包含帶電的或中性的亞原子、原子或分子粒子或離子。所選擇的離子或粒子的物質可優選地包含分離體504b中可含有的一個或一個以上物質。舉例來說，如果形成SiO2分離體504a，則引入以形成改質區503b的物質可包含硅(Si )和/或氧(O)。所述物質可為優選的，因為所述物質可增強SiO2分離體503a的形成。如果將形成不同于SiO2分離體的分離體，則可引入其它物質。如果需要的話，還可在分離體504b中可含有的物質被引入之前、期間或之后引入其它物質。所述其它物質可包含H、N、He、Ne、Ar、Kr或可更改中間層503的暴露部分中的結構/晶體取向的任何其它物質。用以形成改質區403a的離子能量可優選地為低能量,約15KeV或更少。此低能量是有利的，因為所述能量可允許植入的離子或粒子522的濃度在改質區503a的表面附近達到最大。此外，在此低能量離子植入步驟期間將不太可能破壞抗蝕劑408或使其降級。然而，本發明并不排除其它離子植入能量。如果使用微影過程來選擇性地形成改質區403a，則可在形成改質區503a之后移除抗蝕劑508 (圖5d)。優選的是，進行徹底清洗以移除抗蝕劑508的所有跡線。在一些實施例中，可甚至移除中間層503的少量原子層。此任選的清洗工藝的實例可包含蝕刻工藝(例如，原子層蝕刻)和濺射清洗工藝。然而，還可使用其它清洗或蝕刻工藝。如圖5d所示，所得的結構可包含基底502以及含有改質區503a和第一區503b的中間層503。在含有改質區503a的中間層503上，可形成包括分離體504a和有源區504b的數據存儲層504。在本實施例中，可在改質區503a上形成非鐵磁分離體504a (例如，SiO2分離體504a)。同時，可在第一區503b上形成磁性有源區504b，其優選為鐵磁有源區504b。在本實施例中，可同時形成分離體504a和有源區504b。在其它實施例中，可在單獨步驟中一個接一個地形成分離體504a和有源區504b。在本實施例中，可在中間層503附近同時引入最終形成分離體504a和有源區504b的物質。舉例來說，可引入Si和O以及Co、N1、Cr和Pt中的至少一者來形成含有Co、N1、Cr和Pt中的至少一者的SiO2分離體504a和有源區504b。硅和氧可優先地沉積于含有Si和/或O的改質區503a上方，且可發生SiO2分離體504a的形成。如果改質區503a也為非晶態的或實質上未具優選取向的晶體，則所述結構也可促進在改質區503a上形成非晶SiO2分離體504a。改質區503a將不太可能充當用于形成有源區504b的模板。如此，有源區504b將不太可能形成于改質區503a上。有源區504b將改為有可能異質外延地形成于第一區503b上，其含有具優選取向的晶體。在本實施例中，可使用例如濺射沉積工藝等沉積工藝來形成分離體504a和有源區504b。在其它實施例中，可使用其它沉積工藝。因而，可形成包括位于改質區503a上方的分離體504a和位于第一區503a上方的有源區的數據存儲層504。在形成數據存儲層504之后，如圖5f所說明，可沉積保護層506 (例如，DLC蓋層506 )。在一些實施例中，可執行任選的后處理工藝。任選的后處理工藝的實例可包含退火工藝。如果執行，則可在形成分離體504a之后執行此任選工藝。參看圖6a到圖6f，顯示根據本發明的另一實施例的用于制造BPM600的技術。如圖6f所說明，本實施例的BPM 600可包括中間層603、數據存儲層604和保護層606。在數據存儲層604中，可存在多個有源區604b，其每一者通過分離體604a而彼此隔離。在中間層603中，可存在多個改質區603a。為了形成圖6f所顯示的BPM 600，準備中間層603 (圖6a)，其可為或可不為基底層602的一部分。不同于先前實施例，本實施例的中間層603可為非晶態的或實質上未具優選取向的晶體。如此，中間層603可不充當用于有源區604b的后續的外延形成的模板。對此中間層603進行選擇性處理，且使中間層603的一部分轉化為多個改質區603a。可使用各種工藝來實現對中間層603的選擇性處理。在一實施例中，可使用包含抗蝕劑圖案化的微影過程。在此過程中，如圖6a所示，可將抗蝕劑層608安置于中間層603上。此后，可使用已知的圖案化工藝(例如，電子束直寫式微影術、遠紫外線微影術或納米壓印微影術)來對中間層603的一部分進行圖案化并使其暴露(圖6b)。接著，可處理中間層603的暴露部分以形成改質區603a。在其它實施例中，可在不使用微影過程的情況下實現對中間層603的選擇性處理。在一個實例中，可使用掩模來選擇性處理中間層603的一部分。在另一實例中，可使用能夠選擇性處理中間層603的一部分的系統來形成具有所要形狀和尺寸的改質區603a。
在本發明中，改質區603a可具有至少一種不同于第一區603b或中間層603的未暴露的部分的性質。舉例來說，改質區603a可具有具優選取向的晶體，而第一區603b可為非晶態的或實質上未具優選取向的晶體。為了形成改質區603a，可執行各種工藝。在一個實施例中，可將呈閃光燈的脈沖激光的形式的能量622引入到中間層603的暴露部分中(圖6c)。在其它實施例中，可經由其它形式/構件(包含聲子(Phonons)、離子和其它粒子)來引入能量622。在引入后，能量622即刻可通過更改中間層603的暴露區中的材料的結構來形成改質區603a。舉例來說，能量622可使中間層的暴露部分中的材料從非晶態轉變為具優選取向的晶體。此轉變可在熔化或不熔化的情況下發生。如果需要的話，還可使用早先的實施例中所描述的一種工藝來將額外的物質引入到改質區603a中。舉例來說，可引入H、N、He、Ne、Ar、Kr、Co、Cr、Ni和Pt中的一者。可在能量622引入步驟期間或之前或之后引入所述物質。如果使用微影過程來選擇性地形成改質區603a，則可在形成改質區603a之后移除抗蝕劑608 (圖6d)。優選的是，進行徹底清洗以移除抗蝕劑608的所有跡線。在一些實施例中，可甚至移除中間層603的少量原子層。此任選清洗的工藝的實例可包含蝕刻工藝(例如，原子層蝕刻)和濺射清洗工藝。然而，還可使用其它清洗或蝕刻工藝。如圖6d所示，所得的結構可包含含有改質區603a和第一區603b的中間層603。在含有改質區603a的中間層603上，可形成包括分離體604a和有源區604b的數據存儲層604。不同于先前實施例,可在改質區603a上形成有源區604b。同時,可在第一區603b上形成分離體604a。然而，借以形成有源區604b和借以形成分離體604a的工藝中的每一者可類似于早先的實施例中所描述的那些工藝。如此，將省略對形成工藝的詳細描述。在形成數據存儲層604之后，如圖6f所說明，可沉積保護層606 (例如，DLC蓋層606)。在本實施例中，可用以形成分離體604a和有源區604b的工藝可包含濺射沉積工藝。如果優選的話，可執行任選的后處理工藝。在此任選工藝中，可對第一區603a進行退火且使其轉化為多晶或單晶結構中的一者。如果包含任選的后處理工藝，則可在沉積分離體604a之后執行所述工藝。本發明揭示了用于制造BPM的新穎技術。在若干實施例中，對位于數據存儲層下方的層進行處理。另外，在形成數據存儲層之前處理所述層。所述實施例提供優于用于制造BPM的常規技術的若干優點。不同于常規技術，在形成數據存儲層之后可能沒有必要進行平坦化。另外，可能需要較低的離子植入劑量和較低的能量。由于所述優點，本發明的技術可具有較高的處理量和較低的成本。本發明的范圍不應受本文中所描述的具體實施例限制。實際上，除了本文中所描述的實施例之外，所屬領域的技術人員將從前述描述和附圖中容易明白本發明的其它各種實施例和對本發明的修改。因此，所述其它實施例和修改既定屬于本發明的范圍內。另外，雖然本文中在特定環境中出于特定目的進行特定實施的上下文中描述了本發明，但所屬領域的技術人員將認識到，其有效性不限于此且本發明可有利地在任何數目的環境中出于任何數目的目的來實施。因此，下文中所陳述的權利要求書應鑒于如本文中所描述的本發明的全部寬度和精神來理解。
權利要求
1.一種形成數據存儲媒體的方法，所述方法包括: 形成中間層，所述中間層包括彼此鄰近的改質區和第一區，其中所述改質區和所述第一區具有至少一種不同的性質； 在所述中間層的所述第一區上沉積磁性物質以形成有源區；以及 在所述中間層的所述改質區上沉積非鐵磁物質以形成分離體。
2.根據權利要求1所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述第一區和所述改質區具有不同的結構。
3.根據權利要求2所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述第一區包括一種或一種以上晶體，且所述改質區為非晶態的。
4.根據權利要求2所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述第一區包括一種或一種以上具優選取向的晶體，且所述改質區為非晶態的。
5.根據權利要求2所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述第一區為非晶態的，且所述改質區包括一種或一種以上晶體。
6.根據權利要求1所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述中間層具有Mg、Ta和Ti中的至少一者。
7.根據權利要求1所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述分離體包括Si02。
8.根據權利要求1所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述改質區和所述第一區具有至少一種不同的物質。
9.根據權利要求1所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述改質區和所述分離體具有至少一種共同的物質。
10.根據權利要求9所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述至少一種共同的物質為Si。
11.根據權利要求1所述的形成數據存儲媒體的方法，其進一步包括: 在形成所述有源區和所述分離體之前蝕刻所述中間層的表面。
12.根據權利要求1所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于通過離子植入來形成所述中間層的所述改質區。
13.根據權利要求12所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于以15keV或更小的能量來執行所述離子植入。
14.一種形成數據存儲媒體的形成數據存儲媒體的方法，所述方法包括: 形成中間層，所述中間層包括彼此鄰近的改質區和第一區，其中所述改質區和所述第一區具有至少一種不同的性質； 在所述中間層的所述第一區上沉積磁性物質以形成有源區；以及 在所述中間層的所述改質區上沉積非鐵磁物質以形成分離體，其中同時形成所述有源區和所述分離體。
15.根據權利要求14所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述第一區包括一種或一種以上晶體，且所述改質區為非晶態的。
16.根據權利要求14所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述第一區包括一種或一種以上具優選取向的晶體，且所述改質區為非晶態的。
17.根據權利要求14所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于通過離子植入來形成所述改質區。
18.根據權利要求17所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于以15keV或更小的能量來執行所述離子植入。
19.根據權利要求14所述的形成數據存儲媒體的方法，其特征在于所述改質區和所述分離體含有Si。
20.一種數據存儲媒體，其包括: 中間層，其具有改質區和多個第一區，其中所述改質區和所述第一區具有至少一種不同的性質； 有源區，其形成于所述中間層的所述第一區上，所述有源區含有磁性材料；以及 分離體，其形成于所述改質區上，所述分離體含有非鐵磁材料。
21.根據權利要求20所述的數據存儲媒體，其特征在于所述中間層包括Mg、Ta和Ti中的至少一者。
22.根據權利要求21所述的數據存儲媒體，其特征在于所述有源區包括Co、N1、Cr和Pt中的至少一者。
23.根據權利要求21所述的數據存儲媒體，其特征在于所述分離體包括Si02。
24.根據權利要求20所述的數據存儲媒體，其特征在于所述第一區包括一種或一種以上晶體，且所述改質區為非晶態的。
25.根據權利要求20所述的數據存儲媒體，其特征在于所述改質區和所述第一區具有不同的物質。
全文摘要
本發明揭示一種用于制造位元圖案化媒體的技術。在一個特定示范性實施例中，所述技術可實現為一種用于制造位元圖案化媒體的方法。所述方法可包括形成中間層，所述中間層包括彼此鄰近的改質區和第一區，其中所述改質區和所述第一區可具有至少一種不同的性質；在所述中間層的所述第一區上沉積磁性物質以形成有源區；以及在所述中間層的所述改質區上沉積非鐵磁物質以形成分離體。
文檔編號G11B5/855GK103180903SQ201180051627
公開日2013年6月26日 申請日期2011年9月9日 優先權日2010年9月9日
發明者法蘭克·辛克萊, 朱利安·G·布雷克 申請人:瓦里安半導體設備公司