DE1574654B2 - Magnetfeldabtastvorrichtung fuer informationstraeger - Google Patents

Description

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gehalten. Die Modulation des elektrostatischen Feldes Schicht (außer von dem Leiterstreifen 22) durch Ätzen

wird durch die Ablenkung des als Gate-Elektrode entfernt wird. Nach dem teilweisen Entfernen der

wirkenden Leiterstreifens 22 bewirkt. Der Leiterstreifen Goldschicht und ferromagnetische^ Schicht wird die

22 wird durch ein auf einen ferromagnetischen Bereich entsprechende Photowiderstandsschicht entfernt, so

24 einwirkendes Magnetfeld abgelenkt. Der Bereich 24 5 daß der über der dünnen Siliziumoxydschicht oberhalb

kann aus einem bekannten ferromagnetischen Material der Halbleiterschicht 16 aufgehängte Leiterstreifen 22

hergestellt werden, das auf dem Leiterstreifen 22 abge- übrig bleibt. Der ferromagnetische Bereich 24 kann

lagert wird oder an diesem befestigbar ist. Das ferro- den Leiterstreifen 22 vollständig oder nur teilweise

magnetische Material kann entweder eine lineare oder bedecken. Im ersteren Falle muß ein kleiner Elek-

jine rechteckige Hysteresiskennlinie besitzen und aus io trodenbereich frei von magnetischem Material bleiben,

siner Dünnschichtablagerung bestehen. und eine externe Vorspannung an den Leiterstreifen 22

Der Arbeitspunkt des Feldeffekttransistors wird in angelegt werden.

bekannter Weise durch. Anlegen eines Spannungs- Das Ausführungsbeispiel nach Fig. 1 eignet sich potentials eingestellt und soll in der Mitte des linearen für Anwendungsfälle, in denen lediglich das Vorhan-Bereiches der Arbeitskennlinie liegen, wenn sich der 15 densein eines Magnetfeldes festgestellt werden soll, Leiterstreifen 22 in Ruhestellung befindet. Die Source- jedoch die Polarität der abgetasteten Information nicht Elektrode 28 ist mit einem festen Potential, z. B. Masse, berücksichtigt werden muß. Für eine polaritätsabind die Drain-Elektrode 30 z. B. mit einem positiven hängige Abtastung eines Magnetfeldes eignet sich das Potential verbunden. Entfernt sich der Leiterstreifen Ausführungsbeispiel nach Fig. 3, das zwei permanent 12, dann wird der von der Source-Elektrode zur Drain- ao magnetische Bereiche 42 und 44 aufweist, die auf den ilektrode fließende Strom kleiner, während er durch Leiterstreifen 22 angeordnet sind. Die beiden permaäne Bewegung des Leiterstreifens 22 in Richtung zur nent magnetischen Bereiche 42 und 44 sind voneinialbleiterschicht 16 größer wird. Die in einem Magnet- ander beabstandet, wobei gleiche Pole gegenüberliegen, eld enthaltende Information moduliert somit den Die permanent magnetischen Bereiche 42 und 44 lurch den Feldeffekttransistor fließenden Strom. 25 besitzen eine Breite von etwa 0,025 mm und haben Der erfindungsgemäße Feldeffekttransistor kann einen Abstand von nur 0,0025 mm. Wenn zwei magneiurch Abwandlung der herkömmlichen Fertigungs- tische Nordpole 46 und 48 gegenüberliegen, wie in ichritte hergestellt werden. Das bevorzugte Ausfüh- Fig. 3 dargestellt, dann bewirkt eine »Südpol-Inforungsbeispiel kann demgemäß bis zu dem Punkt mation« (z. B. ein Bit) unter den Nordpolen 46 und 48 jearbeitet werden, wo die Source-Elektrode 28, die 30 eine von der Halbleiterschicht 16 weg gerichtete AbDrain-Elektrode 30 und die zugeordneten Anschluß- lenkung der Leiterstreifen 22, wodurch der Stromfluß •teilen 20 hergestellt sind und die Siliziumoxydschicht von der Source- zur Drain-Elektrode kleiner wird. 2 thermisch auf der Halbleiterschicht 16 aufgebracht Befindet sich eine Information entgegengesetzter PoIavorden ist. Die Source- und Drain-Elektrodenan- rität unter den magnetischen Nordpolen 46 und 48, chlüsse 20 sind, wie in den meisten herkömmlichen 35 ^{dann wird der} Leiterstreifen 22 in Richtung zur HaIbvlOS-Feldeffekttransistoren, vertauschbar. Vorzugs- lederschicht 16 bewegt, wodurch der Stromfluß von veise sollen die Source-Elektrode 28 und die Drain- der Source- zur Drain-Elektrode größer wird. Die ilektrode 30 N-dotierte Bereiche in der P-dotierten Abtastvorrichtung in dem Ausführungsbeispiel nach lalbleiterschicht 16 sein. Die Siliziumoxydschicht 12 Fig. 3 ist somit in der Lage, Informationen beider iedeckt gleichförmig die Halbleiterschicht 16 mit 40 Polaritäten zu unterscheiden.

Ausnahme der Stellen, wo die Source- und Drain- Ein der Vorrichtung nach Fig. 3 ähnlicher Aufbau

ilektrodenanschlüsse 20 angebracht werden. Der Gate- läßt sich durch Trennung des Leiterstreifens 22 zwi-

ilektrodenanschluß wird jedoch nicht auf der Silizium- sehen den permanent magnetischen Bereichen 42 und

ixydschicht 12 angebracht, wie dies bei einem her- 44 herstellen. Damit können Magnetfelder geringer

lömmlichen MOS-Feldeffekttransistor mit isolierter 45 Stärke abgetastet werden, da die beiden Abschnitte

}ate-Elektrode der Fall ist. Statt dessen wird nach des Leiterstreifens 22 sich unabhängig voneinander

Vegätzen eines Teiles der Siliziumoxydschicht 12 über bewegen können, wodurch die Empfindlichkeit der

■er Halbleiterschicht 16 auf die Oberfläche der Halb- Vorrichtung größer wird.

iiterschicht 16 eine Photowiderstandsschicht auf ge- Fig. 3 zeigt eine erfindungsgemäße Vorrichtung

■rächt. Dann werden Öffnungen für die Source- und 50 mit einem MOS-Feldeffekttransistor zur Magnetfeld-

)rain-Elektrodenanschlüsse 20 ausgeätzt und eine abtastung relativ zur Bewegung eines magnetischen

joldschicht auf die Oberfläche der Halbleiterschicht Aufzeichnungsträgers, der eine Anzahl schematisch

6 aufgesprüht. Anschließend wird eine ferromagne- durch die punktierte Linie 68 dargestellter Informa-

sche Schicht über einem Teil der Goldschicht auf tionen enthält, die unter den magnetischen Polen 46

en Leiterstreifen 22 abgelagert. Wahlweise wird eine 55 und 48 vorbeibewegt werden. Es können Magnet-

hotowiderstandsschicht aufgebracht, und der Leiter- spuren sehr kleiner Abmessung durch die erfindungs-

xeifen 22 sowie die Source- und Drain-Elektroden- gemäße Vorrichtung abgetastet werden. Mit der erfin-

ereiche 28 und 30 werden mit Hilfe einer Maske dungsgemäßen Vorrichtung können Informationen mit

ffengelassen, so daß das Gold vom Source- und einer Aufzeichnungsdichte von mehr als 25 Spuren

>rain-Elektrodenanschluß 20 und die ferromagnetische 60 pro cm abgetastet \verden.

Hierzu 1 Blatt Zeichnungen

Claims (6)

1 2 schwingungen entstehen. Die bekannte Vorrichtung Patentansprüche: wird als selektives Frequenzfilter verwendet. Sie spricht nicht auf Magnetfelder an.

1. Magnetfeldabtastvorrichtung für Informa- Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung einer tionsträger mit magnetischen Markierungen aus 5 Magnetfeldabtastvorrichtung aus einem Feldeffekteinem Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistor transistor.

mit einer Source- und einer Drain-Elektrode und Die Erfindung ist dadurch' gekennzeichnet, daß auf

einer darüber beweglich angeordneten Gate-Elek- dem Leiterstreifen ein ferromagnetischer Bereich ange-

trode aus mindestens einem Leiterstreifen, da- ordnet ist, daß die Gate-Elektrode in Abhängigkeit

durch gekennzeichnet, daß auf dem Leiter- io von der Stärke und Richtung eines Magnetfeldes

streifen (22) ein ferromagnetischer Bereich (24) bewegt wird und daß mit dem Leiterstreifen eine

angeordnet ist, daß die Gate-Elektrode (22, 24) in . Spannungsquelle verbunden ist, so daß der zwischen

Abhängigkeit von der Stärke und Richtung eines der Source-Elektrode und der Drain-Elektrode flie-

Magnetfeldes bewegt wird und daß mit dem Leiter- ßende Strom im Rhythmus der örtlichen Lageverände-

streifen (22) eine Spannungsquelle verbunden ist, so 15 rung der Gate-Elektrode verändert wird,

daß der zwischen der Source-Elektrode (28) und Im folgenden wird die Erfindung an Hand von

der Drain-Elektrode (30) fließende Strom im Rhyth- Zeichnungen im einzelnen erläutert. In diesen zeigt

mus der örtlichen Lageveränderung der Gate- Fig. 1 eine Draufsicht auf die erfindungsgemäße

Elektrode (22, 24) verändert wird. Vorrichtung,

2. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- 20 Fig. 2 einen Schnitt durch die Vorrichtung nach kennzeichnet, daß der ferromagnetische Bereich Fig. 1,

(24) aus magnetischem Material mit linearer Hy- Fig. 3 eine Draufsicht auf ein zweites Ausführungs-

steresiskennlinie besteht. beispiel.

3. Vorrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge- Ein Vorteil der Erfindung liegt in der wirtschaftkennzeichnet, daß der ferromagnetische Bereich 25 liehen Herstellung des Feldeffekttransistors. Außer-(24) aus magnetischem Material mit rechteckiger dem können mit der erfindungsgemäßen Vorrichtung Hysteresiskennlinie besteht. auch permanente Magnetfelder abgetastet werden,

4. Vorrichtung nach Anspruch 2 oder 3, dadurch was mit den bekannten Magnetköpfen nicht möglich gekennzeichnet, daß der ferromagnetische Bereich ist. Die erfindungsgemäße Magnetfeldabtastvorrich-(24) ein Dünnschichtüberzug ist. 30 tung kann wesentlich kleiner aufgebaut werden als die

5. Vorrichtung nach Anspruch 4, dadurch ge- bekannten Magnetköpfe, so daß sehr dicht nebeneinkennzeichnet, daß zwei längliche permanent magne- anderliegende Spuren abgetastet werden können,
tische Bereiche (42, 44) jeweils voneinander beab- Fig. 1 und 2 zeigen ein bevorzugtes erfindungsgestandet auf den Leiterstreifen (22) angeordnet sind mäßes Ausführungsbeispiel mit einem in Serie herstell- und benachbarte magnetische Pole (46, 48) die 35 baren Feldeffekttransistor zur Abtastung von Magnetgleiche Polarität aufweisen. feldern. Der Halbleiterkörper 10 kann aus beliebigem,

6. Vorrichtung nach Anspruch 5, dadurch ge- in der Halbleitertechnik für die Herstellung von MOS-kennzeichnet, daß der Leiterstreifen (22) zwischen Feldeffekttransistoren gebräuchlichen Material beden permanent magnetischen Bereichen (42, 44) stehen, z. B. mit Bor dotiertem Silizium. Der Halbgetrennt ist. 40 leiterkörper 10 kann aus poly kristallinem oder aus

monokristallinem Halbleitermaterial bestehen.

Über einer dotierten Halbleiterschicht 16 befindet

sich eine Siliziumoxydschicht 12. Die Schicht 16 wird

durch Bildung einer Inversionsschicht leitend, wenn

45 der als Gate-Elektrode wirkende, darüber beweglich

Die Erfindung betrifft eine Magnetfeldabtastvor- angebrachte Leiterstreifen 22 mit einer entsprechenden richtung für Informationsträger mit magnetischen Vorspannung verbunden wird. Der MOS-Feldeffekt-Markierungen aus einem Metalloxyd-Halbleiter-Feld- transistor ist ein als Verstärker arbeitender Majoritätseffekttransistor mit einer Source- und einer Drain- träger mit N-dotierter Source-Elektrode und N-dotier-Elektrode und einer darüber beweglich angeordneten 50 ter Drain-Elektrode in einer P-dotierten Schicht. Somit Gate-Elektrode aus mindestens einem Leiterstreifen. sind die Ladungsträger Elektronen. Der Feldeffekt-

Ein Metalloxyd-Halbleiter-Feldeffekttransistor, im transistor soll dann arbeiten, wenn kein Strom fließt, folgendenMOS-Feldeffekttransistorgenannt, miteinem es sei denn, die Gate-Elektrode ist mit der gleichen zwischen der Source-Elektrode und der Drain-Elek- Polarität vorgespannt, wie die Drain-Elektrode. Die trode verlaufenden elektrischen Leiter ist von Harvey 55 Gate-Elektrode in den Fig. 1 und 2 wird durch einen C. Nathanson ,William E. Newell und Robert aufgehängten Leiterstreifen 22 gebildet, der entweder A. Wickstrom in der Zeitschrift »Electronics«, an beiden Enden befestigt sein kann oder frei tragend, 20. September 1965, S. 84 bis 87, beschrieben. Der d. h. nur an einem Ende befestigt ist. Da der Leiterelektrische Leiter in der Vorrichtung von Nathanson streifen 22 von der Source-Elektrode 28 und .der schwingt in seiner mechanischen Resonanzfrequenz 60 Drain-Elektrode 30 isoliert ist, ist der Eingangswiderinfolge eines elektrischen Eingangssignals, das an eine stand der erfindungsgemäßen Vorrichtung bei niedriörtlich fixierte Metallplatte angelegt wird, die eine gen Frequenzen sehr hoch (in der Größenordnung Platte eines Kondensators bildet. Als zweite Platte von 10¹⁴ Ohm).

dieses Kondensators dient der obengenannte band- Die Ladungsträger in der Inversionsschicht eines förmige Leiter. Die bekannte Vorrichtung arbeitet nach 65 MOS-Feldeffekttransistors können moduliert werden, dem Prinzip der kapazitiven Kopplung zwischen einer indem man entweder die Gatespannung oder den Gatefesten Kondensatorplatte und einem beweglichen abstand ändert. Bei der Erfindung wird der Gatebandförmigen elektrischen Leiter, in dem Resonanz- abstand verändert und die Vorspannung konstant