JPH0366756B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオン注入磁気バブル素子に適した
磁気バブル発生器及び磁気バブル発生器製造方法
に関する。更に詳しく述べれば、発生器特性を改
善する磁気バブル発生器及びその製造方法に関す
るものである。

〔従来の技術〕

膜面に垂直な異方性をもつ磁性結晶薄膜中に存
在する磁気バブルを情報の相体として用いる磁気
バブル素子は、よく知られている。磁気バブル素
子に於いて基本的な機能は、磁気バブルの転送
と、発生である。近年の磁気バブル素子の記憶密
度の増大に伴ない、磁気バブル転送路の製造方法
も、より高密度化に適したイオン注入による転送
路形成が一般的になつてきた。

イオン注入による転送路形成は、1980年ネルソ
ン等によつて発表された文献ザ・ベル・システ
ム・テクニカル・ジヤーナル誌第59巻第229〜257
頁（B.S.T.J、vol.59（No.２）、229（1980））の第１
図で示される如く、磁気バブル転送路パタン部の
みマスクをかけ、その他の領域にイオン注入する
ことにより行なわれる。更にバブルの高速転送阻
害を生じるハードバブルを抑制するためのハード
バブル抑制（HBS）イオン注入層を、上記のイ
オン非注入パタン部上を含めて形成することが一
般に行なわれてきた。この様な磁気バブル転送路
パタンを有する磁気バブル素子をイオン注入磁気
バブル素子と称する。

一方、イオン注入磁気バブル素子に於ける磁気
バブル発生器は、一般に同文献中の第１３図に示
される如く、転送路パタンのカスプ部にヘアピン
状導体パタンを設けることにより構成される。磁
気バブルを実際に発生するには、ヘアピン状導体
に電流パルスを印加し、これによるエアピン導体
からの電流磁界を局部的に転送路パタンカスプ部
に印加、その部分の磁化反転を生じせしめる核化
発生法を用いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の従来技法になる、イオン注入磁気バブル
素子の磁気バブル発生・転送特性を第２図Ａ，Ｂ
に示す。1μｍ径バブル用の（YSmLnCaBi）₃
（FeGe）₅O₁₂磁性結晶薄膜である磁気バブル材料
１に、イオン非注入パタンよりなる磁気バブル転
送路２を形成し、その転送路パタンのカスプ部に
磁気バブル発生用ヘアピン導体パタン４が設けら
れている。ハードバブル抑制（HBS）イオン注
入は全面にされていて、HBS１０は非注入パタ
ン上にも存在している。面内回転磁界Hrが矢印
５の方向へ印加されたとき、ヘアピン導体４に電
流パルス（パルス幅Ｗ＝0.2μs）を印加する。そ
のときの磁気バブル発生電流パルス振幅Igとバイ
アス磁界マージンを第２図Ａに示す。電流パルス
振幅Igが160ｍＡを越えて大きくなると、不要磁
気バブルの湧き出しのためにバイアス磁界マージ
ンの下限が急激に上昇し、動作バイアスマージン
が急減少してしまう。このため、従来の素子では
磁気バブルの安定発生動作に必要の電流振幅マー
ジンはきわめて限られてしまう欠点のあることが
判明した。

この不要磁気バブルの湧き出し現象には、全面
イオン注入されたHBS層が大きな影響を及ぼし
ていることが判明した。面内磁界Hrの印加によ
つて全面イオン注入によるHBS層の磁化は矢印
１０で示す如くHrの方向に向く。磁気バブル駆
動用イオン注入層の磁化は、前記HBS層の磁化
による交換力により強制的にHBS層の磁化の方
向に向かされる成分が多くなる。このため、駆動
用イオン注入層の磁化１１は、磁気バブル転送パ
タンを形成する非注入パタンの境界部に強い磁荷
分布を生じ、核化発生した磁気バブルを、パタン
境界に沿つて４０で示す如く伸ばしてしまう。ヘ
アピン導体４の外部には磁気バブル消減方向の磁
界成分が発生しているために、伸ばされた磁気バ
ブルは複数個に切断され、その一部が不要磁気バ
ブルとして湧し出してしまう。

本発明は、上述の不要磁気バブルの発生を抑
え、動作特性の優れた磁気バブル発生器を提供す
ることを目的としている。

〔問題点を解決するための手段〕

上述の如き従来のイオン注入磁気バブル素子に
おける磁気バブル発生器の問題点を解決するため
の手段として、本発明に係る磁気バブル発生器は
以下に述べる特徴を有している。即ち、イオン注
入法により形成する磁気バブル転送路パタンを持
ち、面内回転磁界により磁気バブルを該転送路パ
タンのカスプ部とその両側のテイツプ部とを含む
ハードバブル非抑制閉領域を設け、該領域内に前
記カスプ部と共通領域を持つヘアピン状導体パタ
ンを設けたことを特徴としている。

更に、本発明は、この様な磁気バブル発生器を
製造する方法を提供するもので、特にハードバブ
ル非抑制閉領域を製造する工程に、以下に述べる
特徴がある。即ち、HBS用全面イオン注入を行
なう際に、該閉領域形成予定部位に注入イオン遮
蔽性物質にてマスクを行なう製造方法、および磁
気バブル転送路パタン形成用イオン注入遮蔽マス
クの厚さを該閉領域内のみ厚くしてHBSイオン
注入時には、該閉領域内転送パタン部にはHBS
イオンがとどかない様にする製造方法、および
HBS用全面イオン注入を行つた後、該閉領域内
のみHBSイオン注入層をエツチング法で除去す
る製造方法である。

〔作用〕

本発明の動作原理について、本発明の第１の実
施例を示す第１図を用いて説明する。第１図Ａは
本発明に係る磁気バブル発生器部分の平面図であ
る。磁気バブル転送路パタン２は、その外部にイ
オン注入されて形成されている。HBS用イオン
注入時の非注入閉領域３が前記転送路パタンのカ
スプ部２０及びその両側のテイツプ部２１，２
１′を含んで形成されている。カスプ部２０には
ヘアピン状導体パタン４が設けられている。

磁気バブル発生時には、面内磁界は矢印５で示
す方向に印加されている。HBSイオン非注入閉
領域３内では、磁気バブル転送路パタン２上には
面内磁化層は存在していない。従つて、磁気バブ
ル駆動用イオン注入層の面内磁化１１は、パタン
２の周りに生じたイオン注入歪のパタン境界に沿
つた方向と垂直な方向での異方的緩和に基づくパ
タン境界に沿つた方向の磁気異方性のために、カ
スプ部方向に集中し、カスプ部２０に集中した磁
荷が発生する。このとき、前記ヘアピン状導体パ
タン４に磁気バブル発生用電流パルスを印加する
と、集中した磁荷のためにカスプ部２０にのみ磁
気バブルが核化変化し、不要な磁気バブルが湧き
出すことが防止出来る。

第１図Ｂには、磁気バブル転送路パタンを一部
含むａ−a′の直線部での断面図を示す。磁気バブ
ル転送パタン２の部分には、HBS用イオン注入
層１０が存在していない様子が示されている。ヘ
アピン導体パタン４は、適当なスペースを介して
バブル材料１上に設けられている。

〔実施例〕

第３図に本発明の第２の実施例を示す。本実施
例では、非注入閉領域３のコーナー部に鋭角部分
を持たない様に面取３１が施されている。これ
は、後述の様に、HBS層をエツチングで除去す
ることにより閉領域を設けた際に生じる閉領域境
界部での面内磁化層の段差で生じる不要磁荷の集
中発生を防げる役目をするものである。

第４図に本発明の第３の実施例を示す。本実施
例では、非注入閉領域３の境界が、ヘアピン導体
４の間隙部で凸のコーナー３２を有している。面
内磁界が矢印５で示す方向に印加されると、凸型
コーナー３２では、閉領域外のHBS層の磁化１
０が閉領域境界に沿つて分布し、コーナー部分３
２に逆極性の磁荷が発生する。この逆極性磁荷の
ために、磁気バブルが核化発生後ヘアピン間隙内
で不要に伸び出すことが抑制され、より安定した
動作特性が得られる。

次に本発明の磁気バブル発生器の製造方法に関
わる非イオン注入閉領域の製造方法について述べ
る。第５図は第１の製造方法の第１の実施例を断
面図を用いて示す。第５図Ａに示す様に磁気バブ
ル材料１に、HBS用イオン注入の非注入閉領域
３を設ける位置に、フオトレジスト又は金属膜若
くは酸化物等のイオン遮蔽性物質でマスクパタン
６を例えば光学的露光等を用いて形成する。次
に、HBS用のイオン注入６０を行なう。これは、
通常40KV加速のNe⁺を用いる。マスクパタン厚
さは、AZ−1350J系のフオトレジストの場合は1μ
ｍ、Au膜の場合は0.3μｍ、SiO₂膜の場合は0.5μ
ｍ以上であれば良い。この様な条件で注入を行な
うと、磁気バブル材料上にHBS用イオン注入層
１０が、前記閉領域を除き形成される。不要にな
つたマスクパタン６は、エツチング法で除去して
おく。

次に第５図Ｂに示す如く、磁気バブル転送路パ
タン２を形成するために、マスクパタン７を設け
てHe⁺若しくはHi⁺イオン注入７０を行なう。マ
スクパタンは、0.6μｍ厚のAu膜でも1μｍ厚の
SiO₂膜のいづれでもよい。イオン注入加速電圧
はHe⁺の場合は110KV、H₂ ⁺の場合は60KV程度
が良い。この様にすると、前記閉領域の転送パタ
ン上にはHBS層がなく、他の部分にはHBS層を
設けた構成が実現され、本発明の製造方法が実現
される。

本発明に係る第１の磁気バブル発生器製造方法
の第２の実施例を第６図Ａ，Ｂに示す。本実施例
は、前実施例とは逆に、先に磁気バブル転送路パ
タン２を形成するイオン注入を行なう。転送路パ
タン形成後、マスクパタン７を除去する。しかる
後に、HBS用イオン注入の非注入閉領域形成用
のマスクパタン６を形成し、HBS用のイオン注
入を行なう。このとき薄い絶縁膜６１を介して注
入を行つても良い。この様な方法でも、本発明に
係るHBSイオン注入層のない転送路パタンが前
記閉領域内に形成される。

次に本発明に係る第２の磁気バブル発生器製造
方法の第１の実施例を第７図Ａ，Ｂを用いて説明
する。第７図Ａに示す様に、磁気バブル材料１上
に前記HBSイオン注入非注入閉領域にマスクパ
タン６を設ける。次に同じマスク材料で転送パタ
ン形成用イオン注入マスク層７１を設ける。そし
てレジストパタンを用いて転送路パタンを形成
し、エツチング法にて、転送路パタン形成マスク
パタン７を同図Ｂの如く形成する。この様にする
ことによつて、閉領域内の転送路パタン形成用マ
スクパタン７′は他の部分よりも厚く出来る。転
送パタン形成用のイオン注入を行なう際、その加
速エネルギーを、薄いマスクパタンは若干通し、
厚いマスクパタンではイオンが通過しない様に選
ぶ。例えば1μｍ厚さのSiO₂に対してHe⁺イオン
では150KVにするとHe⁺イオン若干マスクパタ
ンを通過し実質的HBS層１０が出来る。このと
き厚いマスクパタン７′の膜厚をSiO₂で1.5μｍに
選ぶとHe⁺イオンはこれを透過出来ず、その部分
にはHBS層は存在しない。即ち、本発明に係る
HBSイオン注入領域に相当する構造が実現する。

本発明の第２の製造方法の第２の実施例を第８
図Ａ，Ｂに示す。本実施例では、まず第１図Ａの
様に磁気バブル転送路パタン形成用イオン注入マ
スクパタン７を形成する。次に前記HBS用イオ
ン注入非注入閉領域部にレジストパタン７３を形
成し、エツチング８を行なう。レジストパタン７
３に覆われた転送パタン形成マスクパタンはエツ
チングされず、それ以外のパタンはエツチングさ
れ薄くする。しかる後にレジストパタンを剥離す
ると、同図Ｂの如く、転送路パタン形成マスクパ
タン７と、それに比べて厚いマスクパタン７′が
形成される。その後、前実施例と同様にイオン注
入すると、目的とする構成が実現する。

即ち、本製造方法の特徴は、転送パタン形成用
イオン注入遮蔽マスクの厚さを目的とする閉領域
内のみで厚くすることにある。

最後に本発明の第３の製造方法を第９図Ａ，Ｂ
を用いて説明する。まず、第９図Ａの如く通常の
方法にてHBS用全面イオン注入層１０とイオン
注入による転送路パタン形成２０を行なう。次に
閉領域部を除いてマスクパタン６５を形成する。

次いで、イオンミリング法等によりエツチング
８を行ない、イオン注入層の上層部即ちHBS層
のみ除去する。その結果同図Ｂの如く、前記閉領
域内では、HBS層が６６に示す如く除去され、
その領域内の転送路パタン２の上には面内磁化層
が存在しない。即ち、本発明の構成に必要な
HBS層のない閉領域が形成される。

本発明を、1μｍ径磁気バブル用の
（YSmLuBiCa）₂（FeGe）₅O₁₂なる磁性ガーネツト
膜をバブル材料として、60KV H₂ ⁺注入で磁気バ
ブル転送路パタンを形成し、周波数100KHzの面
内回転磁界で磁気バブルの駆動を行なつた磁気バ
ブル発生器に適用した場合の、発生電流バイアス
磁界動作特性を第１０図に示す。第１０図のH₂ ⁺
で示される特性が、本発明の適用効果であり、
He⁺＋HBSで示される従来例に比べて、発生器
電流振幅特性が大巾に改善されていることが判
る。

〔発明の効果〕

以上に述べた様に、本発明を用いれば、磁気バ
ブルの発生特性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す第１の実施例、第
２図は従来例、第３図、第４図は本発明の他の実
施例を示す図、第５図から第９図は本発明の製造
方法の例を示す図、第１０図は本発明の効果を示
す図である。 図に於いて、１は磁気バブル材料、２は転送路
パタン、３はハードバブル抑制イオンの非注入閉
領域、４はヘアピン導体、５は面内磁界印加方
向、６は閉領域形成マスクパタン、７，７′は転
送路形成マスクパタン、８はエツチング法であ
る。１０はハードバブル抑制イオン注入層及びそ
の磁化方向、１１は磁気バブル駆動層の磁化方
向、１３，１４は磁気バブル材料内の磁気異方性
の方向、２０はカスプ部、２１，２１′はテイツ
プ部、３１，３２は閉領域境界、６０はHBSイ
オン注入、６１はスペーサー、６５はマスクパタ
ン、６６はHBS生存在部、７０は転送パタン形
成イオン注入を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ イオン注入法により形成された磁気バブル転
   送路パタンを持ち、面内回転磁界により磁気バブ
   ルを該転送路パタンに沿つて転送する磁気バブル
   素子に於いて、前記磁気バブル転送路パタンのカ
   スプ部とその両端のテイツプ部とを含むハードバ
   ブル非抑制閉領域を設け、該領域内に、前記カス
   プ部と共通領域を持つヘアピン状導体パタンを設
   けることを特徴とする磁気バブル発生器。 ２ イオン注入法により形成される磁気バブル転
   送路パタンを持ち、面内回転磁界により磁気バブ
   ルを該転送路パタンに沿つて転送する磁気バブル
   素子の製造方法に於いて、前記磁気バブル転送路
   パタンのカスプ部とその両側のテイツプ部を含む
   閉領域にイオン遮蔽性物質にてマスクパタンを設
   け、然る後にハードバブル抑制イオン注入を行な
   い。該マスクパタン剥離後に該閉領域内の転送パ
   タンカスプ部上にヘアピン状導体パタンを形成す
   ることを特徴とする磁気バブル発生器の製造方
   法。 ３ イオン注入法により形成される磁気バブル転
   送路パタンを持ち、面内回転磁界により該転送路
   パタンに沿つて磁気バブルを転送する磁気バブル
   素子の製造方法に於いて、前記磁気バブル転送路
   パタン形成用イオン注入マスクパタンのカスプ部
   及びその両側のテイツプ部を含む部分のみを他よ
   り厚く形成し、しかる後に前記厚膜領域ではマス
   クパタンを透過せず他部分ではマスクパタンを透
   過する加速エネルギーを含むイオン注入条件でも
   つて、イオン注入を行ない、該マスクパタン剥離
   後に、前記カスプ部上にヘアピン導体パタンを形
   成することを特徴とする磁気バブル発生器の製造
   方法。 ４ イオン注入法により形成される磁気バブル転
   送路を持ち、面内回転磁界により該転送路パタン
   に沿つて磁気バブルを転送する磁気バブル素子の
   製造方法に於いて、前記転送路パタン形成用イオ
   ン注入並びにハードバブル抑制全面イオン注入を
   行ない、しかる後に該転送路パタンのカスプ部及
   びその両端のテイツプ部を含む閉領域を除きエツ
   チング耐性マスク材料で覆い、該領域内のハード
   バブル抑制層のみをエツチング除去し、その後該
   転送路パタンのカスプ部上にヘアピン導体パタン
   を形成することを特徴とする磁気バブル発生器の
   製造方法。