DE1258465B - Magnetisches Speicherelement und Verfahren zu seiner Herstellung - Google Patents

Description

BUNDESREPUBLIK DEUTSCHLAND

DEUTSCHES

PATENTAMT

AUSLEGESCHRIFT

Int. CL:

GlIc

Deutsche Kl.: 21 al-37/06

Nummer: 1258 465

Aktenzeichen: S 93016IX c/21 al

Anmeldetag: 8. September 1964

Auslegetag: 11. Januar 1968

Die gestapelte Anordnung magnetischer Schichten findet bei der Schaffung zerstörungsfrei auslesbarer Speicherelemente bereits ihre Anwendung. Bei einem Speicherelement dieser Art sind magnetische Schichten hoher Koerzitivkraft durch eine magnetische Schicht niedriger Koerzitivkraft getrennt. Weitere der zerstörungsfreien Auslesung der gespeicherten Information dienende bekannte Speicherelemente weisen ebenfalls zwei stapeiförmig übereinander angeordnete, magnetische Schichten unterschiedlicher Koerzitivkraft auf, die durch eine homogene, metallische, d. h. elektrisch leitfähige oder auch elektrisch isolierende Zwischenschicht voneinander getrennt sind. Die Schicht höherer Koerzitivkraft besteht beispielsweise aus einer Legierung mit 90 % Kobalt und 10 % Eisenanteil, während sich die Schicht erheblich geringerer Koerzitivkraft aus Permalloy zusammensetzt.

Ein weiteres zerstörungsfrei auslesbares Speicherelement besteht aus zwei durch eine Isolierschicht, z. B. Siliciummonoxidschicht, getrennten magnetischen Schichten, wobei die eine magnetische Schicht aus einem ebenfalls nur schwer magnetisierbaren und in Schichtnormale magnetisierten Material, z. B. MnBi, besteht, während die zweite, sogenannte Abtastschicht, beispielsweise von einer Permalloyschicht gebildet wird, die zwei in Schichtebene und zueinander entgegengesetzt magnetisierte Bereiche aufweist, deren Magnetisierungsrichtung in ihren aneinandergrenzenden Abschnitten sich in Richtung der Schichtnormale erstreckt.

Zur Vermeidung der bei hochfrequenten Steuersignalen auftretenden hohen Wirbelstromverluste ist es auch bereits bekanntgeworden, mehrere magnetische Schichten stapeiförmig übereinander anzuordnen und diese durch homogene dielektrische Zwischenschichten voneinander zu trennen.

Der Zusatzpatentanmeldung S 91223 IXc/21a¹ liegt die Aufgabe zugrunde, ein wandkriechfreies Speicherelement zu schaffen, bei dem die untere magnetische Feldstärkegrenze für die kohärente Rotation und die obere Feldstärkegrenze für die reversible Magnetisierungsdrehung so nahe beieinanderliegen, daß damit ein koinzidentes Ansteuern mehrerer Informationsspeicher verwirklicht werden kann bzw. daß die Herstellungstoleranzen für einen linear angesteuerten Informationsspeicher leichter als bisher eingehalten werden können.

Zur Lösung dieser Aufgabe wurde gemäß dem Hauptpatent bereits vorgeschlagen, bei einem Speicherelement der eingangs erwähnten Art die unmagnetischen Zwischenschichten so auszubilden, daß

Magnetisches Speicherelement und Verfahren
zu seiner Herstellung

Zusatz zur Zusatzanmeldung: S 91223IX c/21 al Auslegeschrift 1252 739

Anmelder:

Siemens Aktiengesellschaft,

Berlin und München,

8000 München 2, Wittelsbacherplatz 2

Als Erfinder benannt:
Dipl.-Ing. Dr. Karl-Ulrich Stein,
8000 München

durch sie hindurch eine inhomogene, indirekte Kopplung zwischen den Magnetisierungsrichtungen der magnetischen Schichten besteht.

Die vorliegende Erfindung sieht eine weitere Verbesserung dieses Speicherelements vor und geht davon aus, daß bei diesem Element die Domänenwand Bereiche der magnetischen Schichten bevorzugt, an denen die benachbarte Zwischenschicht dick ist und eine zusätzliche Feldstärke erforderlich wird, um die Domänenwand über Bereiche hinwegzubewegen, an denen die Zwischenschicht eine geringere Dicke aufweist. Die Domänenwand mittelt dabei über eine gewisse Fläche, die etwa ihrer eigenen Ausdehnung entspricht.

Zur Erzielung dieser Verbesserung sieht die Erfindung in ihrer Schichtdicke inhomogene unmagnetische Zwischenschichten vor, deren Schichtdickeninhomogenitäten in ihren linearen Abmessungen parallel zur magnetisch schweren Achse der magnetischen Schichten in der Größenordnung der Domänenwanddicke liegen und in der hierzu Senkrechten diese übertreffen. Dieses magnetische Dünnschichtspeicherelement wird der Forderung nach Unterbindung des »Wandkriechens« weitgehend gerecht.

Vorzugsweise betragen die linearen Abmessungen der Schichtdickeninhomogenitäten in Richtung der schweren Achse etwa das 0,2- bis 5fache der Domänenwanddicke. Die hierzu Senkrechten, d. h. die in Richtung der magnetisch leichten Achse ausgerichteten linearen Abmessungen der Schichtdicken-

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inhomogenitäten sollen die Domänenwanddicke vorzugsweise um ein Vielfaches übertreffen.

Die Zwischenschichten des magnetischen Speicherelements werden gemäß der Erfindung durch schräges Bedampfen der als Trägerunterlage dienenden magnetischen Schichten hergestellt, wobei die Einfallsebenen für die Aufdampfung der Zwischenschichten im wesentlichen parallel zur endgültigen Richtung der schweren Achsen der zu bedampfenden magnetischen Schichten ausgerichtet sind. Winkelabweichungen der vorgenannten Einfallsebenen von den schweren Achsen von beispielsweise 10° führen zu keiner Beeinträchtigung der durch den erfindungsgemäßen Vorschlag erzielten Vorteile.

Bei einem Ausführungsbeispiel hat sich z. B. gezeigt, daß beim Aufdampfen der Zwischenschichten unter einem Einfallswinkel von etwa 70° auf die als Trägerunterlage der unmagnetischen Schichten dienenden magnetischen Schichten die Forderungen nach den erfindungsgemäßen Schichtdickeninhomogenitäten einwandfrei erfüllt werden. Ein im Sinne der Erfindung weiter verbessertes Dünnschichtspeicherelement wird erhalten, wenn die Zwischenschichten bei einer niedrigeren Temperatur als die magnetischen Schichten auf diese aufgedampft werden.

Claims (7)

Patentansprüche:

1. Magnetisches Speicherelement mit mehreren stapeiförmig übereinanderliegenden magnetischen Schichten und mit unmagnetischen Zwischenschichten solcher Beschaffenheit, daß durch sie hindurch eine inhomogene, indirekte Kopplung der Magnetisierungsrichtungen der magnetischen Schichten besteht, nach Zusatzpatentanmeldung S91223DCc/21ai, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichten in ihrer Dicke derart inhomogen sind, daß die Inhomogenitäten in ihren linearen Abmessungen parallel zur magnetisch schweren Achse der magnetischen Schichten in der Größenordnung der Domänenwanddicke liegen und in der hierzu Senkrechten diese übertreffen.

2. Speicherelement nach Anspruch I₃ dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Abmessungen der Schichtdickeninhomogenitäten in Richtung der schweren Achse das 0,2- bis 5fache der Domänenwanddicke betragen.

3. Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Abmessungen der Schichtdickeninhomogenitäten in Richtung der schweren Achse etwa der Domänenwanddicke entsprechen.

4. Speicherelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die linearen Abmessungen der Schichtdickeninhomogenitäten in Richtung der magnetisch leichten Achse die Domänenwanddicke um ein Vielfaches übertreffen.

5. Verfahren zur Herstellung eines Speicherelements nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichten durch schräges Bedampfen der als Trägerunterlage dienenden dünnen magnetischen Schicht hergestellt werden, wobei die Einfallsebenen für die Aufdampfung der Zwischenschichten im wesentlichen parallel zur Richtung der schweren Achse der zu bedampfenden magnetischen Schichten gewählt sind.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichten unter einem Einfallswinkel von etwa 70° auf die magnetischen Schichten aufgedampft werden.

7. Verfahren nach Anspruch 5 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Zwischenschichten bei einer niedrigeren Temperatur als die magnetischen Schichten aufgedampft werden.

In Betracht gezogene Druckschriften:
Französische Patentschriften Nr. 1306 495,

1321622; USA.-Patentschriften Nr. 2984 825, 3 077586;
»Journal of Applied Physics«, Vol. 26, Nr. 8,

August 1955, S. 975 bis 980, und Vol. 34, Nr. 4 (Part 2), April 1963, S. 1165 und 1166.

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