DE1913413A1

DE1913413A1 - Duenner Magnetfilmkoerper fuer Gedaechtnisspeicher und Verfahren zu seiner Herstellung

Info

Publication number: DE1913413A1
Application number: DE19691913413
Authority: DE
Inventors: Kayser Wolfgang Willi O Gunter
Original assignee: General Electric Co
Current assignee: General Electric Co
Priority date: 1968-03-18
Filing date: 1969-03-17
Publication date: 1969-11-13
Also published as: FR2004172A1; US3611327A; NL6904029A

Description

Dünner Magnetfilmkörper für Gedächtnisspeicher und Verfahren

zu seiner Herstellung

Die Erfindung betrifft im allgemeinen magnetische Gedächtnis-Speicher und insbesondere dünne Mmgnetfilmkörper, die im folgenden manchmal als "Dünnfilm" oder "Gedächtnisanordnung" bezeichnet werden. Sie werden in Magnet-Gedächtnisspeichern verwendet. Die Erfindung betrifft weiterhin ein Verfahren zur Herstellung solcher magnetischen Dünnfilmlörper.

Die Figuren 1, 2 und 3 erleichtern das Verständnis der Beschreibung der Aufgabenstellung der vorliegenden Erfindung und der Probleme, die bei den bisher bekannten magnetischen Dünniilmen und Gedächtnisspeichern aufgetreten sind. In der Aufzählung der Abbildungen sind Ausdrücke in Anführungszeichen enthalten, welche weiter untenstehend erklärt werden.

909846/0921

Figur 1 umfaßt die Draufsicht eines Teiles einer Anordnung für einen magnetischen Gedächtnisspeicher;

Figur 2

und

Figur 3 sind eine Teilansicht einer Anordnung für einen magnetischen Gedächtnisspeicher und veranschaulichen die Kopplung von "Gedächtnisplätzen" (memory site);

Figur 4 ist eine Draufsicht eines Teiles einer Anordnung für einen Gedächtnisspeicher gemäß einer Ausführungsform der Erfindung;

Figur 5 ist eine Teilansicht längs der Linie 5-5 der Figur 4*

Figur 6 ist eine perspektivische Darstellung im Schnitt, welche eine weitere Form der Erfindung veranschaulicht;

Figur 7
und

Figur 8 zeigen progressive "Bereichswand"-Lagen ("domainwall" positions) nach der Erfindung;

die ':-■■" .'C.\ -. - . .■"■■ '■■; V- .■■■"■

"■■ Figuren 9

und 10 zeigen die Anwendung der vorliegenden Erfindung auf kontinuierlich« Streifen von Hagnetfila;

Figur 11 zeigt "Gedächtnisplätze'¹ zur Speicherung einer einzel nen Binärziffer und eine "Wort»ntriebs^?-Leitung ("word drive" line) und eine "Ziffernantriebs"-Leitung (»•digit drive" line) für die "Gedächtni*plätze";

Figur 12 zeigt eine Ausführungsform eines Gedächtnisses mit nicht-löschender Auslesung (non destructive readout);

909846/0921

Figur 13 veranschaulicht eine Abwandlung der.Ausführungsform der Figur 12;

Figur 14 zeigt eine andere Ausführungsform eines Gedächtnisspeichers mit ηicht-löscbender Auslesung und der "Gedächtnisplätze" und der zugehörigen darüber angeordneten Schaltung;

Figur 15 ist eine teilweise auseinandergezogene Ansicht der Anordnung nach Figur 14 im Schnitt längs der Linie 15-15 der Figur 14.

Magnetische Materialien können in einer kontinuierlichen dünnen Schicht auf einem Blatt oder einer Unterlage aus nicht- magnetischem Material aufgebracht werden. Die dabei erhaltene dünne Schicht 10 der Figur 1 oder der "Dünnfilm", wie er gewöhnlich bezeichnet wird, ist als brauchbar befunden worden als Vorrichtung zur Speicherung digitaler Information in binärer Form. Wenn magnetische Materialien bei Anwesenheit eines Magnetfeldes aufgebracht werden, dann ist die Magnetisierung des Materials (des dünnen Films) längs einer bevorzugten Magnetisierungsachse ausgerichtet, welche als "leichte Achse" 80 bezeichnet wird. Die Achse senkrecht zu der "leichten Achse" wird als Achse der schwierigen Magnetisierung oder als "schwere Achse" bezeichnet. Die Magnetisierung dös Films neigt dazu, einer Bewegung aus der leichten Achse heraus zu widerstehen. Diese Tendenz oder Eigenschaft des Films wird als "einachsige Anisotropie" bezeichnet und der Dünnfilm wird als anisotroper Dünnfilm bezeichnet.

Die Magnetisierung eines anisotropen Dünnfilms kann parallel ausgerichtet sein, wobei die Magnetisierung längs der leichten Achse liegt, oder sie kann antiparallel ausgerichtet sein, wobei ein Teil der Magnetisierung in einer Richtung längs der leichten Achsö und ein Teil der Magnetisierung in einer entgegengesetzten Richtung längs der leichten Achse ausgerichtet ist. Ein magnetisches Feld ausreichender Stärke kann die Magnetisierung des Films parallel zur leichten Achse in einer der beiden

9 Q 9 8 4 b / Ü 9 2 ί

möglichen Richtungen, oder anders gesagt, in einem der beiden stabilen Zustände der Magnetrichtung, ausrichten. Einer der beiden stabilen Zustände der magnetischen Ausrichtung eines Flächenelementes oder eines "Gedächtnisplatzes" kann willkürlich eine Binärziffer 1 und der andere Zustand eine Binärziffer 0 darstellen. Eine Vielzahl von Plätzen 20 in einem kontinuierlich dünnen Film kann daher so organisiert werden, daß sie Gedächtnisworte darstellt und damit das Gedächtnis bildet.

Eine Vielzahl von parallelen Leitern 12, die von dem Film isoliert, aber induktiv mit ihm gekoppelt sind, können dem Film parallel zur leichten Achse überlagert sein. Diese Leiter werden als "Wortantriebsleitungen" bezeichnet. Eine andere Vielzahl von Leitern 14,16, welche Zifferantriebsleitungen genannt werden, und von dem Film und von dem ersten Satz von Leitern isoliert sind, können dem Film parallel zu der schweren Achse oder im rechten Winkel zu dem ersten Leitersatz überlagert sein. Die Information in binärer Form wird an den "Gedächtnisplätzen" 20 in dem Film unterhalb der überechneidungssteIlen der jeweiligen Ziffern und Wortleitungen gespeichert. Die Information wird gewöhnlich in Worten oder Wortzeilen parallel zu den Wortantriebsleitungen organisiert.

Die Zifferantriebsleitungen entsprechen gewöhnlich einer der beiden konventionellen Arten von Ziffernleitungen. Die erste Art wird "Schleifen"- oder "Haarnadel"-Typ genannt 14, wobei ein einziger Leiter in zwei parallel¹¹ Abschnitten ausgebildet ist; d.h. zwei parallele Teilstücke, die an einem Ende verbunden sind, bilden einen einzelnen Leiter. Die zweite Art ist eine mit einem Widerstand abgeschlossene Ziffernleitung, welche einfach in einer Richtung verläuft und mit einem Widerstand nach Masse abgeschlossen ist.

Um den Film etwas aufzupiägen und daher einen Gedächtnisplatz einzurichten, wird ein Wortantriebsstrom (I :18) durch eine ausgewählte Wortleitung und gleichzeitig ein Speisestrom (I_D:19) durch eine ausgewählte Ziffernleitung "geschickt (die

9 0 9 6 Λ 6 / 0 £ 2 Ί

Pfeile 18 und 19 neben den jeweiligen Wort- und Ziffernleitungen deuten zur Veranschaulichung die Richtung des Speisestromes an). Obwohl der Ausdruck gleichzeitig verwendet wird, ist zu beachten, daß die jeweiligen Ströme gewöhnlich nicht absolut koinzident sind, sondern sich eher etwas überlappen. In der Strom-Zeitbeziehung eilt der Wortspeisestrom gewöhnlich dem Ziffernspeisestrom etwas voraus. Die Richtungen der "gleichzeitigen" Speiseströme, oder die resultierenden Magnetfelder, bestimmen die Ausrichtung oder Orientierung der Magnetisierung längs der leichten Achse und bestimmen daher, ob eine Binärziffer 1 oder eine Binärziffer 0 geschrieben oder gespeichert wird. Es wird bemerkt, daß eine Schleifen- oder Haarnadel-Ziffernleitung X4 die Magnetisierung eines kontinuierlichen Films an zwei Orten oder Plätzen und in entgegengesetzten Richtungen ausrichtet, um eine einzelne Ziffer der binären Info» mation zu bilden. Mit einem Widerstand abgeschlossene Ziffernleitungen 19 können parallel verwendet werden (d.h. zwei benachbarte Leitungen können verwendet werden), um die gleiche magnetische Ausrichtung an zwei Plätzen zu bewirken zur Darstellung einer einzigen binären Informationsziffer, oder sie können getrennt oder unabhängig voneinander für zwei binäre Informationsziffern verwendet werden. Da das unten beschriebene Problem der Koppelung zwischen den Gedächtnisplätzen nicht auf die eine oder die andere Art der Ziffernleitung beschränkt ist, werden in der Figur 1 beide Arten gezeigt.

Die Auslesung wird bewerkstelligt durch Verwendung entweder eines dritten Leiters (oder Leiterpaares) als Lese leitung oder durch Verwendung der Ziffernleitungen 14,19 als Leseleitungen. In jedem Falle und unabhängig davon, ob eine Informationsziffer einem einzigen Gedächtnisplatz eingeschrieben ist oder zwei Gedächtnisplätze, hat man es für vorteilhaft befunden, zum Auslesen zwei Leitungen zu verwenden; entweder eine Schleifen-Leitung 14 oder zwei durch Widerstand abgeschlossene Leitungen 16. Das in den Lese leitungen induzierte, kapazitiv aus den Wortleitungen gekoppelte, Rauschen, wird durch die Verwendung von zwei Leitungen aufgehoben.

90 9846/0921

Gewöhnlich wird ein Auslesestromimpuls durch eine ausgewählte Wortleitung 18 geschickt und das Magnetfeld des Stroms bewirkt eine Drehung der Magnetisierung der Gedächtnisplätze in dem Film unter der Leitung in die schwere Achse. Bei Beendigung des Impulses fällt in einem Gedächtnis mit Ausleselöschung die Magnetisierung zurück, in wahllos verteilte antiparallele Ausrichtungen zur leichten Achse, bis eine andere Binärziffer eingeschrieben wird. In einem Gedächtnis mit nicht-löschender Auslesung fällt die Magnetisierung in die ursprüngliche, parallele Ausrichtung zur leichten Achse zurück. Die anfängliche Drehung der Magnetisierung infolge des Auslesestromes induziert in der Leseleitung einen Strom und dieser Strom wird als Binärziffer ausgelesen. Die Polarität des Stromes in der Leseleitung, welche von der Richtung der Bewegung der Magnetisierung und damit von der ursprünglichen Orientierung der Magnetisierung abhängig ist, bestimmt, ob eine Binärziffer 1 oder eine Binärziffer 0 gelesen wird. Eine weitere Erklärung der oben beschriebenen Verhältnisse findet man in "Operating Characteristics of a Thin Film Memory" von J. I. Raffel, veröffentlicht im "Journal of Applied Physics", Bd. 30, S. 605-615, 1959»

Eine Gedächtnisanordnung kann in einem kontinuierlichen dünnen Film hergestellt werden. Eines der Hauptprobleme bei solchen Gedächtnisanordnungen ist die Kopplungswirkung zwischen der Magnetisierung benachbarter Gedächtnisplätz·, welche sich so weit herausbewegen können, daß sie den benachbarten Leitungen sehr nahe kommen können. Die Kopplungswirkungen von benachbarten Gedächtnisplätzen verursachen Änderungen im Ausgangssignal der verschiedenen Plätze, sie erhöhen unerwünschte AusgangesignaIe oder "Rauschen" und störeh im allgemeinen das normale oder erwünschte Magnetisierungsschema des magnetischen Materials der einzelnen Plätze. Die benachbarten Speicher oder Gedächtnisplätze werden daher gestört und die platzdichte oder die Platzdichtekapazität wird ernsthaft beschränkt».

In Figur 2 und 3 werden schematisch 2 Beispiele der Kopplung

909846/0921

von Gedächtnisplätzen der Gedächtnisanordnung 10 gezeigt. In Figur 2 wird angenommen, daß magnetische Felder von den Strömen durch die Wortleitungen 12 a und 12 b und die Ziffernleitung 14' die Magnetisierung der Gedächtnisplätze 22 und 24 in entgegengesetzten Richtungen ausrichten würden, wie es durch die Pfeile 21 und 25 dargestellt ist. Die Richtung der leichten Achse wird dargestellt durch den Doppelpfeil 80. Durch Wandversehiebungsvo> gänge kann sich die Magnetisierung von den ursprünglichen Gedächtnisplätzen 22 und 24 aus ausbreiten, bis vergrößerte Gedächtnisplätze, wie 23 a und 24 a, aufgebaut sind. Die Magnetisierung des Bereiches 23 könnte die Magnetisierung entweder von dem Gedächtnisplatz 22 oder 24 enthalten, abhängig davon, welche der Wortleitungen 12 a und 12 b zu einem bestimmten Zeitpunkt einen Impuls erhalten hatte. Jeder der Gedächtnisplätze 22 a oder 24a könnte den Bereich 23 einschließen und wurde daher beträchtlich größer sein als der benachbarte Platz. Unabhängig davon, welcher Platz der größere wäre, würde eine solche Situation, wie oben erörtert, eine nachteilige Wirkung auf die Ausleseeigenschaften des magnetischen Materials oder Films haben.

Eine andere Situation wird in Figur 3 gezeigt, wo angenommen wird, daß die Ströme durch die Wortleitungen 12 und die Ziffernleitung 14 die Magnetisierung des dünnen Films in der gleichen Richtung längs der leichten Achse ausrichten, deren Richtung durch den Doppelpfeil 80 dargestellt ist. Wenn dies der Fall ist, können die einzelnen Gedächtnisplätze 26 und 28 infolge von Wandverschiebungen solange wachsen, bis ein einziger Gedächtnisplatz oder magnetischer Bereich 27 gebildet wird. Die Bildung des großen Gedächtnisplatzes verursacht Veränderungen in dem Magnetisierungsschema des Films und ist daher unerwünscht.

Man kann verstehen, daß die Ausbreitung der Magnetisierung durch Kricchprozesse in mehr als einer Richtung erfolgen und das Anwachsen und die Kopplung von Gedächtnisplätzen in allen Richtungen vorlaufen kann und nicht nur in der dargestellten tikalen Richtung. Unabhängig von der Richtung des Anwachsens erzeugt die Magnetisierung verschiedene Muster des Auslesen^

Rauschens und andere Probleme bei Filmgedächtnisspeichern«

Nach dem bisherigen Stand der Technik wird ein Speicherplatz gewöhnlich dadurch hergestellt, daß das Material um die Kreuzungsstelle herum geätzt wird, wodurch diskrete Plätze des Magnetfilms zurückbleiben, die als Gedächtnisplätze verwendet werden können. Eines der Probleme des bekannten Standes der Technik besteht darin, daß Gedächtnisplätze an ihren Rändern hohe Entmagnetisierungseffekte wegen der abrupten Übergänge von Ik magnetischem Material zu dem freien Raum zeigen.

Ein anderes Mittel, das zur Verhinderung der unerwünschten Kopplung zwischen benachbarten Plätzen verwendet wurde, ist die Ablagerung magnetischen Materials durch eine Maske. Dieses Verfahren hat im allgemeinen ähnliche Ergebnisse wie der Ätzprozeß. Durch die Abscheidung des magnetischen Filmes durch eine Maske wird das Muster der magnetischen Speicherplätze auf der Unterlage weiterhin relativ scharfe Begrenzungslinien haben und daher die magnetischen Eigenschaften des Platzes nachteilig beeinflussen.

Gemäß der Erfindung wird in einem vorgegebenen Muster oder an ψ vorbestimmten Stellen ein Zusatzmittel in den Film hineindiffundiert, wodurch diskrete Gedächtnisplätze isoliert oder geschaffen werden und die Wandverschiebung beschränkt wird. Das Zusatzmittel wird so ausgewählt, daß es die magnetische Koerzitivkraft der Streifen, welche die Gedächtnisplätze voneinander trennen, andererseits wesentlich verschieden voneinander macht. Beispielhafte geeignete Zusatzmittel sind Magnetmaterialien hoher Koerzitivkraft wie Legierungen, die einen relativ hohen Eisen- und einen niedrigen Nickelgehalt haben; ebenso nichtmagnetische Materialien wie Kupfer, Gold, Mangan, Molybdän, Aluminium und weiterhin Kombinationen dieser Zusatzmaterialien.

Die nachteilige magnetische Kopplung zwischen benachbarten Gedächtnisplätzen wird auf diese Weise verhindert. Die magnetischen Jfeedächtnisplätze einerseits und die Koerzitivkraft der

909846/092".

Eigenschaften der einzelnen Plätze werden gewöhnlich nicht zerstört oder behindert, weil die Diffusionszone des Materials in den film, welche die Begrenzungen der Gedächtnisplätze bildet, ziemlich graduell verlaufend gemacht werden kann, im Gegensatz zu dem abrupten oder scharfen Abschluß nach dem Stand der Technik. Man wird verstehen, daß die Energie eines Diffusionsmittels, wie Wärme, beispielsweise in Form eines Strahles, und die Zeitdauer, während der das Mittel zur Förderung der Diffusion angewendet wird, die tatsächliche Diffusionscharakteristik bestimmt.

Die vorliegende Erfindung umfaßt auch ein Verfahren zur Herstellung von magnetischen Gedächtnisspeicheranordnungen. Die hier diskutierte Methode hat verschiedene Vorteile gegenüber dem Stand der Technik. Beispielsweise wird der Ätzvorgang völlig eliminiert, der Magnetfilm ist jederzeit geschützt und eine hohe> Auf lösung der Diffusionsbereiche kann erreicht werden.

Gedächtnisanordnungen mit ηicht-lösehender Auslesung sind ebenfalls ein Bestandteil der Erfindung. Die Anordnungen schließen Teile des Magnetfilms ein, in denen die Koerzitivkraft selektiv durch Eindiffundieren von Material geändert worden ist. Das selektive Diffundieren einer Menge von nicht-magnetischem Material oder Material mit hoher magnetischer Koerzitivkraft in einen vorbestimmten Teil oder in vorbestimmte Teile eines Gedächtnisplatzes hinein ändert die magnetischen Eigenschaften des Platzes und erzeugt einzigartige Kopplungseffekte, wie beispielsweise die Fähigkeit zur Gedächtnisspeiche rung mit nicht-löschender Auslesung. Die hier erörterten Diffusionstechniken können verwendet werden, um solche erwünschten magnetischen Kopplungseffekte zu erhalten.

Figur 4 zeigt einen Teil einer kontinuierlichen Gedächtnisspeicheranordnung 10 in Form eines magnetischen Filmes, der eine Vielzahl von vorgesehenen Gedächtnisplätzen 30 enthält. Eine Schicht aus Material mit hoher Koerzitivkraft oder aus nicht-

909846/092'i

magnetischem Material 40, beispielsweise aus einem der zuvor erwähnten Materialien, wird über einem kontinuierlichen Magnetfilm in einem vorbestimmten Muster abgeschieden, wobei die "Öffnungen 42" in der Schicht 40 über den gewünschten Gedächtnisplätzen liegen. Die Öffnungen 42 sind in Figur 4 nicht sichtbar; in Figur 5 erscheinen sie ausgefüllt mit dem Grundmaterial des Dünnfilmes 30. Geeignete Maßnahmen können dann angewendet werden, um Teile oder mindestens einen Teil des Materials, wie unten beschrieben, in den Film hineinzudiffundieren.

fe Die Figur 5 veranschaulicht ein Verfahren zum Diffundieren des

Materials mit hoher Koerzitivkraft in den dünnen Film hinein» Dieser Teilschnitt längs der Linie 5-5 der Figur 4 zeigt eine Unterlage 50 mit einer Schicht 11 aus magnetischem Material oder mit einem darauf aufgebrachten dünnen Film 11 und einer Schicht 40 aus nicht-magnetischem Material oder aus Material mit hoher Koerzitivkraft, welche auf dem Film 11 abgeschieden ist. Nach dem Abscheiden der Schicht 40 wird eine geeignete Energiequelle, dargestellt durch den Block 48, wie beispielsweise ein,Elektronenstrahl, ein Laserstrahl oder irgendeine andere regelbare Energiequelle, angewendet, um Teile der Schicht 40 in dem gewünschten Muster oder an vorbestimmten Plätzen in den magnetischen Film 11 hineinzudiffundieren, welche die beabsichtigten

ψ Gedächtnisplätze 30 umgeben oder zwischen ihnen liegen. Durch

Verwendung eines Elektronenstrahles, eines Laserstrahles oder dergleichen, kann die Isolierung der Plätze nach einer programmierten Methode vorgenommen werden, oder durch andere in der Technik gut bekannte verschiedene Maßnahmen. Jedes geeignete Mittel, Hitze, Chemikalien oder andere, können verwendet werden, um das Material in den Film hineinzudiffundieren. Die Diffusion des Materials 40 in die Schicht 11 in dem gewünschten Muster isoliert die Gedächtnisplätze 30, indem sie Bereichsgrenzwände 44 oder Talsenken (domain boundary runners) zwischen den Plätzen 30 bildet. Die Grenzwände 44 verhindern dann die Ausbreitung der Magnetisierung der Gedächtnisplätze. Auf diese Weise wird die unerwünschte Kopplung zwischen den benachbarten Gedächtnisplätzen verhindert.

909848/0921 .

Wenn gewünscht, kann eine kontinuierliche Schicht 41 oder eine Schicht mit gleicher Fläche aus Material hoher Koerzitivkraft über der dünnen Filmschicht 11, wie in Figur 6 dargestellt, abgeschieden werden. Eine geeignete Energiequelle, dargestellt durch den Block 48, kann dann verwendet werden, um Teile des Materials in einem gewünschten Muster oder an irgendwelchen gewünschten Stellen und zu einem beliebigen Grade oder Ausmaß, wie an den Talsenken 45 gezeigt, in die Filmschicht nineinzudiffundieren. Durch die Regelung verschiedener Parameter der Energiequelle, wie die Zeit, die Intensität, das Muster usw. kann die Geometrie der Kanten gesteuert werden und das diffundierte Material kann daher wie bei 45 a gezeigt, keilförmig eingebracht warden.

Die mit "Öffnungen" versehene Schicht 40 der Figuren 4 und 5 und die "kontinuierliche" Schicht 41 der Figur 6 unterscheiden sich hauptsächlich in den Abständen der Talsenken. In Figur 6 würde eine zweite Talsenke 45 (in der Teilansicht der Figur 6 nicht gezeigt) mit der abgebildeten Talsenke 45 eine "Öffnung" im Sinne der Figur 5 bilden, aber mit größerer Längenausdehnung als eine Öffnung nach Figur 5. '

Die Figuren 7 und 8 zeigen, wie das Material mit hoher Koerzitivkraft die Magnetpläne voneinander trennt und die direkte Kopplung zwischen den einzelnen Plätzen verhindert. In der Figur 7 sind die Gedächtnisplätze 31 und 32 mit ihren Grenzwänden bei 33 und 34 gezeigt. Ein diffundierter Teil oder eine Wand trennt den Gedächtnisplatz 31 von dem angrenzenden Gedächtnisplatz 32. Die Grenzbereiche 33 a werden in der Figur 8 so gezeigt, daß sie sich bis zu dem Gebiet der Grenzwand 44 ausgedehnt haben. Beim Erreichen der diffundierten Wand 44 zwischen den benachbarten Plätzen des Magnetfilmes hört die Verschiebung der Wand auf und verhindert so die direkte Kopplung zwischen den benachbarten Gedächtnisplätzen und der darin aufgespeicherten Information.

9098^6/05^1

Eine andere Anwendung der vorliegenden Erfindung wird in den . ^! Figuren 9 und 10 veranschaulicht. Es kann eine Magnetfilmge- dächtnisspeicher-Anordnung aufgebaut werden, in der Streifen eines magnetischen Dünnfilms als Speichermittel verwendet werden*. In der Anordnung nach Figur 9 verläuft ein magnetischer Filmstreifen 60 in der Richtung der leichten Achse, welche durch den Doppelpfeil 80 dargestellt wird, und umfaßt eine Informationswortleitung, von der nur ein Teil gezeigt wird.. Es wird eine einzige Ziffernleitung 14 gezeigt, welche den Filmstreifen 60 senkrecht überquert. Die Wortleitung 12 ist parallel zu dem Filmstreifen 60 und liegt über ihm. Bei einer solchen Anordnung ist die Wechselwirkung zwischen den Gedächtnisplätzen auf benachbarten Wortleitungen wesentlich verringert, da zwischen den Wortleiturigen keine magnetischen Materialien vorhanden sind. Eine starke Kopplung kann jedoch zwischen Gedächtnisplätzen längs des Streifens 60 des magnetischen Dünnfilms bestehen. Wenn beispielsweise ein Schreibstrom längs der zu dem Filmstreifen 60 parallelen Wortleitung 12 und gleichzeitig ein Strom durch die Ziffernleitung 14 eingegeben wird, so daß die Magnetisierung des Gedächtnisplatzes 62 längs der leichten Achse in der durch die Pfeile 82 angedeuteten Richtung ausgerichtet sein. Durch Kriechprozesse können die Wände, wie bereits erörtert, sich längs des Streifens 60 bewegen. Um zu verhindern, daß sich die Grenzwände längs des Streifens bewegen, oder um die Wände in vorgegebenen Lagen längs des Streifens anzuhalten, kann die Diffusionstechnik verwendet werden.

Die Figur 10 veranschaulicht eine Anwendung der Erfindung zur Verhinderung des Kriechens und der daraus folgenden Wechselwirkungsprobleme in Gedächtnisspeicheranordnungen aus Filmstreifen. Eine Vielzahl von kontinuierlichen Filmstreifen 60 wird gezeigt,, welche senkrecht überkreuzt werden durch eine Vielzahl von Bändern 46 eines Materials mit hoher Koerzitivkraft. Die Wortleitungen 12 und die Ziffernleitungen 14 sind bruchstückhaft_ * dargestellt. Durch Diffusion der Teile 47 der Bänder 46 in die magnetischen Dünnfilmstreifen 60 durch irgendeines der bereits , dann können die Grenzwände anfänglich bei 35 eingerichtet

9098 4 6/09 2'i

-13-

erörterten Mittel können wirksame Grenzbereiche gebildet werden, die jede der Vielzahl von Gedächtnisplätzen 63 isolieren. Die elektrische Isolation zwischen den Filmstreifen 60 kann erreicht werden durch Auftrennung der Bänder 46 zwischen oder an den Filmstreifen 60.

Die magnetischen Eigenschaften eines Film-Gedächtnisplatzes selbst können dadurch geändert werden, daß Material in ausgewählte oder vorbestimmte Teile desselben hineindiffundiert wird. Beispielsweise kann man ein Element mit nicht-löschender Auslesung erhalten, indem man die Koerzitivkraft eines bestimmten Bereiches eines Gedächtnisplatzes ändert. Die Figur 11 zeigt einen Informationsplatz 64 zur Speicherung e.iner einzigen Binärziffer« Der Ziffernplatz 64 wird aus den getrennten Gedächtnisplätzen 66 und 68 gebildet. Der Platz 64 wird überquert durch eine Wortle.&tung 12 und durch eine HaarnadelzifferniLeitung 14 und geeignete Schreibströme I__ und I_.für die Wort- und Ziffernleitungen sind in ihrer Richtung durch die Pfeile 18 und 19 angedeutet. Die Richtung der Magnetisierung der Gedächtnisplätze 66 bzw. 68 wird durch die Pfeile 84 bzw. 86 an einer in der Mitte gelegenen Bereichsgrenze 36 zwischen den Plätzen 66 und 68 gezeigt. Die Richtung der leichten Achse des Dünnfilms ist durch den Doppelpfeil 8O bezeichnet.

Die Figur 12 ist eine teilweise auseinandergezogene Schnittzeichnung der Anordnung nach Figur 11 und zeigt eine Unterlage 52, eine Schicht 11 magnetischen Materials .(Dünnfilm) und einzelne Gedächtnisplätze 66 und 68 des Ziffernplatzes 64, die durch eine in der Mitte gelegene Bereich^sgrenze 36 getrennt sind. Die Wortleitung 12 und Querschnitte der Ziffernleitung 14 werden ebenfalls gezeigt. Die isolierenden Schichten zwischen der Schicht 11 und den Leitungen 12 und 14 sind weggelassen. Die Schicht 11 ist in einen oberen Teil 70 und einen unteren Teil unterteilt. Die magnetische Charakteristik des oberen Teiles ist selektiv geändert worden gegenüber der des unteren Teiles 72 durch ein Eindiffundieren von nicht-magnetischem Material oder von Material mit hoher Koerzitivkraft. Die Koerzitivkraft

90 98 4 8/09 21

des oberen Teiles 70 ist daher etwas größer als die des unteren Teiles 72. Das Feld von einem Auslesestrom ist ausreichend, um die Magnetisierung des Teiles 70 mit hoher Koerzitivkraft lediglich teilweise in die schwere Achse zu drehen und die Magnetisierung dieses Teiles 70 wird daher in der gleichen Ausrichtung, wie sie ursprünglich in den Gedächtnisplatz eingeschrieben wurde, in die leichte Achse zurückfallen. Das gleiche Feld des Auslesestromes ist ausreichend, um die Magnetisierung des unteren Teiles 72 des Magnetfilmes in die schwere Achse zu drehen. Anstatt jedoch in d^e leichte Achse in einer wahllos verteilten antiparallelen Weise zurückzufallen, wie es bei Magnetfilmgedächtnisspeichern mit löschender Auslesung typisch ist, wird die Magnetisierung folge der Richtwirkung oder der magnetischen Kopplung des Teiles 70 dazu neigen, in die ursprüngliche Ausrichtung zurückzufallen. Im Ergebnis liefert daher das diffundierte Material die Fähigkeit zur nicht-löschenden Auslesung des Magnetfilmes.

In der Figur 13 wird eine Abwandlung der Struktur der Figur 12 gezeigt. Unter einigen Bedingungen kann es notwendig oder erwünscht sein, eine getrennte Kopplungsschicht nicht-magnetischen Materials oder Materials mit hoher Koerzitivkraft vorzusehen. Eine Schicht 11 magnetischen Materials ist auf einer Unterlage 52 aufgebracht und auf der Schicht 11 ist eine Schicht 49 aus einem nicht-magnetischen Material oder aus einem Material mit hoher Koerzitivkraft aufgebracht. Auf der Schicht 49 wird dann eine weitere Schicht aus magnetischem Material aufgebracht. In die oberste Schicht aus magnetischem Material wird dann nichtmagnetisches Material oder Material mit., hoher Koerzitivkraft hineindiffundiert, und als Ergebnis erhält man eine/Schicht 74 aus einem magnetischen Material mit höherer Koerzitivkraft. Die vertikale magnetische Kopplungswirkung bei der Auslesung zwischen den Schichten 11 und 74 ist im wesentlichen die gleiche, wie im vorhergehenden Absatz beschrieben.

909846/09

In der Figur 13 werden ebenfalls die zwischen der Wortleitung und den Ziffernleitungen 14 und zwischen den Ziffernleitungen und der Schicht 74 angebrachten isolierenden Schichten 56 gezeigt. Die isolierenden Schichten 56 sind zum Zwecke der Klarheit in den entsprechenden vorhergehenden Zeichnungen weggelassen worden.

Eine Modifikation der in den Figuren 11, 12 und 13 dargestellten Ausführungsformen wird in den Figuren 14 und 15 gezeigt. Die Figur 14 und die Figur 15 zeigen einen Ziffern-Informationsplatz 90, der zwei durch eine Bereichsgrenze 38 getrennte Gedächtnisplätze 92 und 96 enthält. Eine Wortleitung 13 überquert den Ziffernplatz 90,und eine Haarnadel-Ziffernleitung 15 ist über den Teilen 93 bzw. 97 mit hoher Koerzitivkraft der Gedächtnisplätze 92 bzw. 96 angebracht. Die mit einem Widerstand abgeschlossenen Leseleitungen 17 sind quer zu der Wortleitung 13 angeordnet und liegen über den Teilen 94 bzw. 98 mit niedriger Koerzitivkraft der Plätze 92 bzw. 96. Die Richtung der leichten Achse wird durch den Doppelpfeil 80 dargestellt.

Figur 15 ist eine teilweise auseinandergezogene Schnittansicht der Figur 14, auf der die Isolation zwischen dem Magnetf ilmund den Schreib- und Leseleitungen ausgelassen ist. Wie in den vorherigen Ausführungsformen wird auf einer Unterlage 54 eine Schicht eines Magnetfilmes aufgebracht. Eine mittlere Bereichsgrenze 38 trennt die beiden Speicherplätze 92 und 96 und der an die Bereich/sgrenze 38 angrenzende Teil der dünnen Filmschicht ist in die Teile 93 und 97 unterteilt. In die Teile 93 und 97 wird eine Menge von Material mit hoher Koerzitivkraft oder von nidt-magnetischem Material hineindiffundiert und dadurch die Koerzitivkraft dieser Teile, wie gewünscht, geändert und die Koerzitivkraft gegenüber derjenigen der Teile 94 und 98 erhöht.

Gleichzeitige Ströme durch die Wortleitung 13 und die Ziffernleitung 15 orientieren die Magnetisierung in den Gedächtiisplätzen 92 und 94 längs der leichten Achse zur Speicherung einer Binärziffer. Ein Auslesestrom durch die Wortleitung 13

909846/Ό&2 1

sollte stark genug sein, um die Magnetisierung der Teile 94 und 98 mit niedriger Koerzitivkraft der Gedächtnisplätze 92 und 96 in die schwere Achse zu drehen; er sollte jedoch nicht . stark genug sein, um die Magnetisierung der Teile 93 und 97 mit hoher Koerzitivkraft ganz bis zur schweren Achse zu drehen. Die vollständige Drehung der Teile 94 und 98 mit niedriger Koerzitivkraft induziert einen Strom in den Leseleitungen 17 für die Zwecke der Auslesung. Wenn der Auslesungsstrom abgestellt wird, dann wird die Magnetisierung der Teile der Gedächtnisplätze mit niedriger Koerzitivkraft in ihre ursprüngliche Ausrichtung. fe längs der leichten Achse infolge der Richtwirkung der Magnetisierung der Teile 93 und 97 mit hoher Koerzitivkraft zurückfallen und man erhält daher eine weitereForm eines Gedächtnisspeichers mit nicht-löschender Auslesung.

Es ist ersichtlich, daß die Diffusion von Material in den Magnetfilm zur Isolierung von Gedächtnisplätzen äußerst vorteilhaft bei der Herstellung von Gedächtnisspeicheranordnungen aus magnetischem Dünnfilm ist. Durch die Isolierung jedes Gedächtnisplatzes werden die Probleme der unerwünschten direkten magnetischen Kopplung im wesentlichen aufgehoben, die magnetischen Eigenschaften werden gesteigert und man erhält eine noch gleichmäßigere Verteilung des Signalmusters, das von jedem Gedächtnis- ψ platz ausgeht. Durch die wesentliche Beseitigung der Kopplungsprobleme und der Interferenz des Rauschens und der Fehlersignale, die sich aus diesen Problemen ergeben, kann offensichtlich die Packungsdichte und die Kapazität von Magnetfilmgedächtnisspeichern erhöht werden oder die allgemeine Arbeitsweise kann verbessert werden. Darüber hinaus kann die Diffusion von Material mit hoher Koerzitivkraft (oder von nicht-magnetischem Material) in ausgewählte oder vorbestimmte Teile der Filmgedächtnisspei_r cherplätze und in ausgewählten oder vorbestimmten Mengen die magnetische Charakteristik der Plätze verändern, um erwünschte Kopplungseffekte zu erzeugen, wie die Fähigkeit zu einer nichtlöschenden Auslesung.

909846/0921

Claims

-17-Ansprüche ·

1. Magnetischer Dünnfilrakörper aus magnetischem Grundmaterial für Dünnfilme zur Verwendung in einem magnetischen Dünnfilm-Gedächtnisspeicher, wobei in dem Film ein Satz von diskreten Bereichen als Gedächtnisplätze zur Speicherung von Daten bei der Verwendung als Gedächtnisspeicher und ein weiterer Satz von diskreten Bereichen, die mindestens einige der Gedächtnisplätze voneinander trennen, angebracht sind, d a d u r c h gekenn ze ichne t, daß in den diskreten Bereichen (36), (38), (44), (45), (47), (70), (74), (93), (97) eines der Sätze von Bereichen, das Grundmaterial eindiffundiertes Zusatzmaterial enthält, das so ausgewählt ist, daß es die magnetische Koerzitivkraft dieser diskreten Bereiche wesentlich verschieden macht gegenüber der magnetischen Koerzitivkraft der diskreten Bereiche .(3O), (31), (32), (62), (66), (68),. (92), (94), (96),

(98) des anderen Satzes von Bereichen.

2. Magnetischer Dünnfilm nach Anspruch 1, wobei das Dünnfilmgrundmaterial auf einer nicht-magnetischen Unterlage aufliegt und von ihr getragen wird, dadurch g e k e η η ζ e i c hn e t, daß das Zusatzmaterial im allgemeinen über dem Dünnfilmgrundmate-rial lokalisiert ist.

3. Magnetischer, Dünnfilm nach Anspruch 2, d a d u r c h geke nnze.ic hne t, daß das Dünnfilmgrundmaterial in Form .von Talsenken (44), (45) an den Stellen ausgebildet ist, in denen die die Plätze (30), (31), (32) trennenden Bereiche lokalisiert sind, und daß das Zusatzmaterial als eine Schicht (40), (41) auf dem Dünnfilmgrundmaterial gebildet ist und die Talsenken ausfüllt.

4. Magnetischer Dünnfilm nach Anspruch 3, da du r c h gekennzeichnet, daß das Zusatzmaterial eine obere Schicht (41) hat, welche ebenfalls an den Stellen der die Speicherplätze trennenden Bereiche (44), (45) Talsenken aufweist.

90 9 8 Ab /09 2 Ί ^:

5. Magnetischer Dünnfilm nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichne t, daß das Dünnfilmgrundmaterial in Form einer Vielzahl voneinander getrennter, im allgemeinen paralleler Streifen (60) angeordnet ist und das Zusatzmaterial als eineVielzahl von Bändern (46) ausgebildet ist, die zueinander parallel sind und die Dünnfilmstreifen kreuzen.

6. Magnetischer Dünnfilm nach Anspruch 5, dadurch

g e k e η η ζ e ic h η e t, daß das Zusatzmaterial an den Kreuzungsstellen (47),der Streifen (60) und Bänder (46) in das P Dünnfilmmaterial hineindiffundiert ist.

7. Dünnfilm nach den Ansprüchen 2 - 6 zur Verwendung in einem Gedächtnisspeicher mit nicht-löschender Auslesung, dad u r c h gekennze ichne t, daß die Gedächtnisspeicherplätze (66), (68) paarweise angeordnet sind, wobei die Teile jedes Paares im wesentlichen nicht voneinander getrennt sind und mindestens an den Stellen der Gedächtnisspeicherplätze das Dünnfilmgrundmaterial und das Zusatzmaterial zu Blöcken (72), (70), (11), (74), (92), (96), (93), (97) von im wesentlichen gleichmäßiger Höhe ausgebildet sind.

8. Magnetischer Dünnfilm nach Anspruch 7, d a d u r c h.

" gekennzeichnet, daß er mindestens an den Gedächtnisspeicherplätzen einen zweiten Block von Dünnfilmgrundmaterial ähnlich dem ersten Block Dünnfilmgrundmaterial aufweist, der auf dem Zusatzmaterial gebildet ist, und einen zweiten Block von Zusatzmaterial ähnlich dem ersten Block des Zusatzmaterials aufweist, der auf dem zweiten Block des Dünnfilmgrundmaterials gebildet ist.

9. Dünnfilm nach Anspruch 1 zur Verwendung in einem,Gedächtnisspeicher mit nicht-löschender Auslesung, wobei das Dünnfilm- --"■ grundmaterial auf einer nicht-magnetischen Unterlage -liegt und von ihr getragen wird, d a d ure h ge kennzeichnet, daß die Gedächtnisplätze paarweise angeordnet sind und die Teile jedes Paares getrennt sind und die Trennstellen mit Susatzmaterial

909B46/Q921

-19-ausgefüllt sind.

10. Dünnfilm nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Füllzusatzmaterial und mindestens an jeder Seite des Füllmaterials angrenzend ebenfalls das Dünnfilmgrundmaterial, jeweils in Form eines Blockes (92), (96), (93), (97) vorhanden sind und von der nicht-magnetischen Unterlage (54) getragen werden und mit ihr in Berührung stehen.

11. Ein Dünnfilm nach Anspruch 1O, dadurch gekennze ic hne t, daß das Fül!zusatzmaterial über der nichtmagnetischen Unterlage im wesentlichen die gleiche' Ausdehnung hat wie die Teile der Blöcke des Dünnfilmgrundmaterials, welche an jeder Seite unmittelbar an das Füllmaterial angrenzen.

12. Ein Dünnfilm nach den Ansprüchen 1*11, dadurch gekennze lehnet, daß er ein Zusatzmaterial aus einem oder mehreren der folgenden Materialien enthält: magnetisches Material mit hoher Koerzitivkraft und nicht-magnetisches Material.

13. Dünnfilm nach Anspruch 12, dadurch gekennze ic hne t, daß das nicht-magnetische Material aus einem oder mehreren der folgenden Materialien besteht: Kupfer, Gold, Mangan, Molybdän, Aluminium.

14. Dünnfilm nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, daß das magnetische Material mit hoher Koerzitivkraft aus einer Legierung besteht, die einen relativ hohen Eisengehalt und einen niedrigen Nickelgehalt aufweist.

15. Verfahren zur Herstellung eines magnetischen Dünnfilms nach den Ansprüchen 1-14 zur Verwendung in einem magnetischen DünnfΛι-ge dach tn isspe ic her, wobei der Film in einem Satz.von diskreten Bereichen eine Vielzahl von Gedächtnisplätzen zur Speicherung von Daten bei Verwendung als Gedächtnisspeicher aufweisen soll, während ein anderer Satz von diskreten Bereichen mindestens einige der Gedächtnisplätze voneinander trennen soll, wobei in

9 0 9 8 4 b / Ü b 2 "r

dem Verfahren das Dünnfilmgrundmaterial auf eine nicht-magnetische Unterlage aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß ein Zusatzmaterial mindestens an ausgewählten Stellen in Beruh-;, rung mit dem Dünndilmgrundmaterial gebracht wird und das Zusatzmaterial in den diskreten Bereichen eines der Sätze von Bereichen in das Dünnfilmgrundmaterial eindiffundiert wird, wobei das Zusatzmaterial so ausgewählt wird, daß die magnetische Koerzitivkraft der letztgenannten diskreten Bereiche sich wesentlich von der magnetischen Koerzitivkraft der diskreten Bereiche des anderen Satzes von Bereichen unterscheidet.

16. Verfahren nach Anspruch 15, dadurchgeke nnze ichnet, daß die Diffusion durch Anwendung von Energie bewirkt wird.

17. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch ge kenn ze i c h η e t, daß die Diffusion durch Anwendung eines Elektronenstrahles vorgenommen wird. ,

18. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusion durch Anwendung eines Laser-Strahles vorgenommen wird.

19. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch gekennzeichnet, daß die Diffusion durch Anwendung von Wärme durchgeführt wird.

20. Verfahren nach Anspruch 15, dadurch g e k e η nze ic hne t, daß die Diffusion durch Anwendung chemischer Energie durchgeführt wird.

21. Verfahren nach denAnsprüchen 15 bis 20 zur Herstellung eines Körpers aus magnetischem Dünnfilm entsprechend den Ansprüchen 2-14, dadurch gekennzeichnet, daß das Verfahren einen oder mehrere Verfahrensschritte zur Erzeugung der in. den entsprechenden Ansprüchen 2 - 14 difinierten Körper enthält.

9 0 9 8 4b/0 9 > Ί