DE2553257A1

DE2553257A1 - Magnetische einzelwanddomaenen-weiterleitungskanaele

Info

Publication number: DE2553257A1
Application number: DE19752553257
Authority: DE
Inventors: George Edward Keefe; Mark Howard Kryder; Yeong Show Lin
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1974-12-31
Filing date: 1975-11-27
Publication date: 1976-07-08
Also published as: GB1522195A; CA1071760A; FR2296909B1; FR2296909A1; JPS5184533A; US3988722A; IT1050026B

Description

Die Erfindung betrifft eine Anordnung .;ie sie aus das Patentanspruchs 1 hervorgeht.

F Oberbegriff

Die Anwendung ionen implantierter Weiterleitung;}strukturen unter Verwendung von aneinandergereihten scheibenförmigen /iaiterlei· tungselementen ist von Ii. Wolfe u.a. in 2.1? Conference Proceedings'" Nr. 10, Teil 1₇ Seite 33 3 (1973). 13. ^: Annual Conference on ilagnetisn aiid Magnetic ilaterials^:!, Denver, CoIo.. 1972 beschrieben.

ßs hat sich aber gezeigt, daß ionanimplantierte Strukturen zur ELldung von Weiterleitungskanülen in araorphen magnetischen Jlaterialien nicht vorteilhaft sind, da die amorphe Struktur oft durch die Ionenimplantation selbst beschädigt wird. Außerdem ergeben sich Schwierigkeiten, die Implantation überhaupt in solchen Materialien wirksam durchzuführen, was wohl auf die hohe „lagiie-tisierung dieser Materialien zurückzufuhren ist. Ganz allgemein jedoch ist es schwierig, implantierte Schichten zu erhalten, die eine Magnetisierung in Richtung der Schichtebene aufweisen sollen.

609828/0528

7RB3257

j Da Ionenimplantation zur Bereitstellung von VJeiterleitungsstruk™ ! türen für magnetische zylindrische Einzelwanudomäiien bei amorphen !magnetischen Materialien somit nicht zweckmäßig erscheint, muß ; also auf magnetische Auflagennuster auf dem magnetischen Medium, ^;in dem sich die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen waiterbewegen sollen, zurückgegriffen werden. Eine Ausbildungsform ' der magnetischen Auflage könnte eine magnetische Weiterleitungsstruktur besitzen, die aus aneinandergereihten öffnungen hierin ücstent. Z.B. konnte eine weichmagnetische Schicht aneinandergereihte kreisförmige öffnungen hierin besitzen, um magnetische zylindrische Einzelwanddomänen im Ansprechen auf ein sich in der Magnetschichtebene drehendes Magnetfeld entsprechend weiterzubewegen, tis hat sich aber gezeigt, daß eine solche Struktur keine v/irksame Weiterleitung von magnetischen zylindrischen Ein-zelwanddomäncn zu gewährleisten vermag, da die magnetischen zylindrischen EinzGlwanddomänen oft von einem Weiterleitungskanal zu einem benachbarten Weiterleitungskanal _r d.h. von einem Wei·· terleitungselement im ersten Kanal zu einem Weiterleitungselement in einem zweiten Kanal abwandern können, anstatt innerhalb dar Grenzen des vorgesehenen Weiterlsitungskanals zu verbleiben, in dem schliesslich eine solche magnetische zylindrische Einzelwanddomäne eingegeben worden ist.

Ein weiterer Typ einer VJeiterleitungsstruktur, der zur Weiterleitung von magnetischen zylindrischen Einzelwanädoraänen in amorphen Materialien dienen könnte, könnte aus weichmagnetischen Scheibchen bestehen, die aneinandergereiht sich gegenseitig berühren. Auch hier wiederum erfolgt die Weiterleitung im Ansprechen auf ein sich in Schichtebene drehendes Magnetfeld. Es hat sich hierbei aber gezeigt, daß die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen nicht unbedingt von einer magnetischen Scheibe auf die nächste übertragen v/erden. Stattdessen ergibt sich, daß die magnetischen zylindrischen Einzelwanudomänen dahin tendieren, in einem einzelnen Scheibchen im Ansprechen auf das

YO 974 026

609828/0528

ürehmagnetfeld zu verbleiben, so da.C keine Weiterleitung, v/ie erwünscht, erfolgt.

Ändere Möglichkeiten zur Ausbildung von Weiterleitungsstrukturen finden sich in einer Reihe von Patentschriften. So zeigt die , üSÄ-Patentschrift 3 797 OO1 «in WeiteriGitungcmuster, das aus j reliefartigen Elementen in zwei Ebenen besteht die sich aller- !

i dings nicht berühren, so daß hiermit keine hohen Doia.".nei:iiiic!iten |

zu erzielen und aufrecht zu erhalten sind. In der üSr.-Patentsclirift

j 3 516 Ο77 wird eine Weiterleitungsstruktur gezeigt, die aus einer '] (berschicht aus magnetischen Material und einer Unterschicht aus ! itiagnetichein Material besteht, wobei beide Schichten aus scheiben- , förmigen Elementen gebildet sind, die im jeweiligen instand von- j einander angeordnet sind. Dies stellt eine doppelseitige Struktur dar, die aber in bezug auf ihre Herstellung nicht vorteilhaft ist,

• wobei außerdem noch bei Betrieb Iceine sichere übertragung von

j magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen von einer magnetischer!

f - . j

j Sbheibe auf die andere gewährleistet ist.

j Die USA-Patentschrift 3 54Ο 019 beschreibt ein Weiterleitungs-

• muster, das in einer weichioagnetischen Schicht eingeätzt ist. Auch hier wiederum sind nicht einander berührende Weiterleitungselemente, so daß hiermit keine hohen Domänendichten zu erzielen sind.

j Die USA-Patentschrift 3 599 19Ο beschreibt eine laminierte ifeij terleitungsstruktur, die Materialien unterschiedlicher Koerzitivj kraft verwendet. Materialien mit unterschiedlicher Koerzitivkraft \ die in Verbindung mit weichmagnetischem Material verwendet werden, j verursachen einen Wechsel in magnetischen Polmuster_x so daß sich

• hiermit magnetische zylindrische Einzelwanddomänen in jeweils ausgewählten Richtungen weiterbewegen lassen. Die Herstellung

:

einer solchen Struktur ist relativ kompliziert, wobei sich auch hier wiederum nicht hohe Domäneiidichten erzielen lassen.

YO 974 Ο26

609828/0828

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, Weiterleitun-ijskanäle für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen bereitzustellen, , die in zuverlässiger Weise magnetische zylindrische Einzelwand-

domänen bei hoher Dichte v/eiterzuleiten vermögen und zwar in einer amorphen magnetischen Schicht, wobei die Gesamtstruktur in relativ einfacher Weise herzustellen ist.

j Wie bereits gesagt _r ist die erfindungsgeraäße Anordnung in erster j Linie auf die Verwendung von amorphen magnetischen Materialien j für die Magnetschicht, in der sich die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen aufhalten und weiterbswegen„ vorgesehen. Die j Struktur besteht aus zwei Schichten, die sich beide auf dar j ■ gleichen Seite des amorphen magnetischen Mediums befinden. Beide j Schichten enthalten jeweils eine Weiterleitung^Struktur, die j aus magnetischem Material, vorzugsweise weichmagnetischem Ha- !

terial, gebildet ist und aus einzelnen Weiterleitungselementen !

besteht, an deren Rändern sich die Magnetpole zur Anziehung ;

und/oder Abstoßung der magnetischen zylindrischen Einzelwand- ·

domänen im amorphen Material ausbilden lassen. Die relative ^; Lage beider Wexterlextungsschichten läßt sich dabei mit Bezug

zueinander umkehren. ;

. Die eine Weiterleitungsschicht besteht aus einer Schicht magnetischen Materials, worin Kanten oder Öffnungen die jeweiligen _; einzelnen Weiterleitungselemente definieren. Die vorzugsweise i verwendeten Öffnungen zur Definition der Weiterleitungselemente i berühren sich in aneinandergereihter Weise. j

Die andere Weiterleitungsschicht besteht aus einem magnetischem tfeterial, das ebenfalls einzelne Weiterleitungselemente definiert. Die Weiterleitungselemente in dieser zweiten Magnetschit sind ebenfalls sich berührend aneinandergereiht. In der ersten magnetischen Weiterleitungsschicht sind Öffnungsränder hierin zur Weiterleitung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen

YO 974 026

609828/0528

unter Einfluß eines sich in der Ebene der Magnetschicht drehenden magnetischen Feldes vorgesehen, so daß die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen den aneinandergereihten Rändern folgen ; können. Demgegenüber bestehen die Weiterleitungselernente in
• der zweiten magnetischen Schicht aus magnetischen Scheibenelementen,- wobei dann die magnetischen zylindrischen Einzelwandcbraänen sich längs der Kanten dieser ilagnetscheiben ausbreiten. ' Zur Weiterleitung in beiuen J-jagnatschichten dient dann ein einzi- j gas sich in Schichtebene drehendes magnetfeld.

Die in den einzelnen iiagnetschichten enthaltenen aneinandergereihten einzelnen VJeiterleitungseleiuente sind erf indungsge;r.aß

\oii einer Schicht zur anderen gegenseitig versetzt angeordnet;
vorzugsweise um einen halben Durchmesser, wenn in beiden Schichten scheibenförmige vielterleitungselemente Verwendung finden. Entsprechend andere Bedingungen gelten,, wenn in Weiterbildung der Erfindung andere geometrische Formen zur Bildung der einzelnen vieiterleitungselemente angewendet werden. Zur Herstellung wird vorteilhafter Weise das auorphe magnetische Material oberhalb
der beiden Weiterleitungsschichten oder oberhalb einer nichtmagnatischen Schicht, die sic?i oberhalb der Weiterleitungsschichten befindet,, niedergeschlagen. Aufgrund der Kanten und Ränder der Weiterleitungselemante in den Weiterleitungsschichten,- treten Diskontinuitäten in Profil der amorphen magnetischen Schicht
die so niedergeschlagen wird, auf. Diese Diskontinuitäten sorgen erfiiiaungsgeir.äß dafür, daß die magnetischen zylindrischen Ein ■ zelwanddomänen in amorphen Zlaterial nicht von einem Weiterlei tungskanal auf einen benachbarten IJeiterleitungskanal unter dem Einfluß des sich in der Schichtebene drehenden Magnetfeldes

abwandern können. Weiterhin wird v/irksan verhindert, daß magnetische zylindrische Einzelwanddomänen lediglich rund um ein einzelnes Weiterleitungselement wandern, anstatt sich wie ervzartet,-von einem !ieiterleitungselement auf das andere zu bewegen, was für ordnungsgemäße Weiterleitung der magnetischen zylindrischen Einselwanddomänen erforderlich ist.

YO 974 026

609828/0528

Wie bereits gesagt, ist vorliegende Erfindung in vorzüglicher Vieise zur Verwendung bei amorphen magnetischen Materialien geeignet, bei Jlaterialieu also, die nicht kristallin sind und keine in dieser Hinsicht vollkommenen Substrate erfordern. Dies bedeutet, daß die amorphen magnetischen Materialien direkt oberhalb der VJeiterleitungsschichten niedergeschlagen, werden körnen,, obv/ohl diese in keiner Weise eine vollkommen ebene Oberfläcne aufvzaisen. Infolgedessen dient das Substrat gemäß vorliegender Erfindung vielmehr dazu, Diskontinuitäten ir.\ nieder geschlagenen amorphen Material hervorzurufen., das somit in der Lage ist, einen eindeutigen bzw. eindeutige Weiter leitungskanr.le für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen bei hoher Domlinendichte bereitzustellen. Gegenüber bekannten Anordnungen ergibt sich somit also eine zuverlässige Anordnung, die für hohe uoiaänendichten in vorteilhafter Weise geeignet ist und darüberhinaus einen relativ einfachen Herstellungsprozeß gestattet.

Weitere vorteilhafte Ausbildungen der Erfindung ergeben sich aus Unteransprüchen.

Anhand einer Ausführungsbeispielsbeschreibung wird nun die Erfindung mit Hilfe der unten aufgeführten Zeichnungen näher erläutert .

Es zeigen:

Fig. 1Λ eine Draufsicht teilweise in Ausschnitt auf

Weiterleitungsstrukturen gemäß der Erfindung,

Fig. 1E eine symbolische Darstellung des Weiterlei~

tungsdrehmagnetf eldes ,-

974 026

609828/0528

Fxgn. 2Α bis 211 eine erfindungsgemäße Struktur in den ver-·
^; schiedenen Stadien seiner Herstellung je-·

j weils im Querschnitt, ■

:

]

Fign. 3Λ bis 3H eine erfindungsgemü-ie Struktur in den .ver··

schiedenen HerstellungsStadien jeweils im
Querschnitt bei abgewanaeiter ;ierste.llungs~
art, ;

Fig. 4 eine ausschnittsv/eise Darstellung einer _:

abgewandelten Fond des Weiterieitungskanals ! gemäß der Erfindung. -i

ι V/ie bereits gesagt, besteht aie erfindungsgeiuüße Struktur aus I zv?ei SchicAiten zur jeweiligan Aufnaliiiie von leiterleitungdkanälen., , die sich beide zur gleichen Seite einer amorphen anagnetischen ; Schicht befinden, in aer sich die magnetischen zylindrischen j Einzelwanddoinänen aufnalten und weiterbewegen. Diese Weiterlei ■
tungsschichten können z.B. aus Ki-Fe bestehen. In einem bevorzugten Ausführungsbeispiel wird handelsübliches weichinagnetisches Material (Permalloy) verwendet. Wie noch näher ausgeführt, befinden sich die Wexterleitungsschichten unterhalb eines amorphen
magnetischen Films und bilden gleichzeitig die Ursache für ein
nicht gleichförmiges Profil dieses amorphen Filras, der oberhalb
dieser Wexterleitungsschichten niedergeschlagen wird. Diese
Unstetigkeiten im Profil wirken als Rückhaltsperre für die Bewegung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen im
amorphen Film und verhindern in wirkungsvoller Weise, daß die
magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen von einem Weiterlei tungskanal auf den anderen abwandern können.

YO 974 026

6098 2 8/0528

ORIGINAL INSPECTED

_ ο _ 25B3257

In in Fig. 1Λ gezeigten Aussclinitt besitzt ein amorphes magnetisches Medium 10 eine Vielzahl von Weiterleitungskanälen, von denen hier lediglich der Kanal 1 und der Kanal 2 dargestellt sind. Als Beispiel für ein brauchbares amorphes magnetisches Material läßt sich eine Legierung eines Übergangsritetalls rait einem seltenen Erdselement wie z.ß. Gd-Co verwenden. Diese Materialien zeichnen; sich durch uniaxiale Anisotropie, die senkrecht zur hiermit | ' gebildeten Schichtebene ausgerichtet ist, amorphe Struktureigen- j scharten und Großbereichsriagnetausriclitung bei nicht kristallines

ι ι

Anisotropie aus. j ■

• Wie gesagt, befindet sich das magnetische Medium. 10 oberhalb der ^Ί ' Wciterleitungsstruktur, die im vorliegenden Falle den Kanal 1 und den Kanal 2 enthält. Unterhalb des magnetischen Materials 10 be- \ findet sich eine nichtir.agnetischo Isolierschicht 12, die z.B. ais SiO,, beste?ien kann. Die Isolierschicht 12 ist nicht unbedingt; erforderlich ,-aber unter Umständen zweckmäßig, um die amorphe magnetische Schicht in einem Abstand zur Weiterleitungsschicht zu halten und somit spontane Lildung von magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen im magnetischen laterial 10 während der Bewegung dar magnetischen zylindrischen Einzelwanddoraänen aufgrund der Wirkung der Weiterleitung selei-iente zu verhindern. Der Struktur nach Fig. 1A können Metallisierungen zugeordnet sein, die zur Darstellung der erforderlichen elektrischen Leitungszüge dienen können. Sie können entweder oberhalb oder unterhalb aufgebracht sein, jenachdem, ob hiermit Domänen erzeugt, übertragen oder abgefühlt werden sollen, wie es an sich bekannt ist.

Die Kanäle 1 und 2 bestehen aus gleichen Elementen, so daß die Beschreibung eines einzelnen genügt. Ein Weiterleitungskanal besteht aus zwei weichmagnetischen Schichten., nämlich einer in der

YO 974 026

609 828/0528

25^257 • β -

aneinandergereihte Öffnungen angebracht sine und ainer,die aus cUi^xuaiidergereiliten Wöich>^::agnetz scheu Scaoi'x-jJt besteht. >vie noca ausgeführt, lassen sich verschiedene Forme:! ifdr die einzelnen !.eiter leitung selejaerite j euer weiciiaiagnetisc.'ion Schient verwenden. Um hohe uoiiicinendichten beibehalten zu können, berühren sich diese Weiterleitungseleinente zweckiuü^ic.erv/eise, ao dai.'· die sich unter dem .,-,"inirluß eines in der ocnichtebene drehenden V/eiterleitungsfolaes ausbildfcin-Len .lagnatjjole in einem kontinuierlichen Pfaa läncjS der Kanten und JRänder dieser ".-/eiterleitunc-Gslemenfca ausbreiten können, wie es durch uio gestrichelte Linie 14 ^Trdt der zugeordneten magnetischen zylindrischen Biuzelv/andaoiKüie L ancredeutet ist.

Die beiden Schichten die jeuen weiterleitungskanal .oilaen,- können ihre relativen Lagen auch. ur.ii;enren. In Fig. 1Λ besitzt die oberste v/eichiuacaietiscae Schicht 1G axe aneinandergereihten öffnungen 18. In Fig. 1A sind zwar diese öffnungen als kreis fürrnige Elemente dargestellt, können jedoch auch andere Formen haben, .uie öffnungen 1Ü haben die Innenränder 20. Unterhalb der veicluuagnetischen Schicht 1u befindet sicii eine weitere weichinagnetische Schicht, die aus aneinandergereihten scheibenförraigen, sich berührenden lieiterleitungseieuvBiiten 22 besteht. Gegenüber den öffnungen 1C in der dariibarliegenden Schicht 15 sind jedoch diese heiterleitungseleiuentscheiben jevzeils um einen halben Durchmesser versetzt angeoranet. In beiden w'eiterleitunysschichten sind die Durchmesser der öffnungen 1 ό unci dür Scheiben 22 gleich- weis allerdings nicht unbedingt für die Erfindung erforderlich zu sein braucht.

Das ..laterial zur Bildung der Scnichten 1G una 22 ist vorzugsweise weichmagnetisches ./iaterial wie Wi-Fe. Andere magnetische ilateria-Ix3n. die zu wechselnder Polbildung geeignet sind.- lassen sich natürlich ebenfalls verwenden.

YC) J74 02ö

609828/0528
ORIGINAL INSPECTED

~ 10

bie !«agnetischen zylindrischen Einzelwancldoiuünen B bewegen sich, v/i α bereits gesagt, längs der gestrichelten Linien 14 und zwar unter dem Einfluß das sich in der Scnichtebc-me drehenden magnetischen Feldes II aas als Drenfold symbolisch in. Fig. 1B gezeigt iijt. υ a α Weiterleitungsfeld ti ..wir η uurch eine Feldquelle 24 .oereitgestellt. wohingegen die Abmessungen der magnetischen zylinarischen Einzelwanccoiaänen ß mit Hilfe eines Magnetfeldes i-i_r7 stabilisiert v/erden, dessen Richtung entgegengesetzt der Magne·* tisierungsrichtung der Einzelwanddonilnen liegt, jjas Stabilisierungsfeld l:„ wird durch die Feldquelle 26 bereitgestellt. Beide :7eicu-uellen 24 unu 26 sinu als solche bekannt und brauchen hier nicht weiter beschrieben zu v/erden.

ί-lit Hilfe der in Fig. 1.-. gezeigten erfindungsgenäßea Struktur lassen sich- wie sich gezeigt hat. die bisher auftretenden ^: Problejue näiulich das /:Jjv;cind3rri von i^agiistischen zylindrischen Liinzelwanadomc-nen von einer? weiter leitungskanal auf den anderen und das Verbleiben von nagnetischun zylindrischen Sinzelv/and-do-iiänen auf eiiie^i Weiterloituiigselement, anstatt sicli in gev/dncchter Richtung fortzubewegen,- in voxtfcil-icifter IVeisa lösen. Der ''-rund für diese erzwungene Ueiter leitung der laac/na ti sehen zylindrischen Einzelwanddor.uv.nen B ist darin zu suchen, daß eins -..ück.ialtsperre im magnetischen Iledima 10 gebildet wird, v/enn ciese .bei der Herstellung auf die unterlagen 1G und 2^; nieder·- geschlagen v/ird. DiaGt käcü:i_ialtsr-errs für rnagnetiacuG zylindri-sehe ?;inzelwanddor."..^::.nGii. bildet eins physikalische unstetigkeit in Profil des amorphen ne&iuius 10, wodurch eine magnetische Sperre ausgebildet wird,- die wirksam verhindern kann, daß magnetische zylindrische Einzelwanddoiaänen von einem Weiterleitungskanal auf den anderen abwandern können, so v/is sich das Vieiterleitungsfeld JI areht. weiterhin bleiben die magnetischen zylindrischen IJinzelv/anddomänen vorzugsweise unterhalb des Magnetischen Materials, das die Schichten 16 und 22 bildet und werden deshalb von einem

YO 974 026

609828/0528

25.S3257

Weiterleitungselement in der jeweils einen Schient sum jeweils ! benachbarten Weiterleitungseleiuent in aar jeweils anderen ; Schicht im Ansprechen auf die Drehung des '7eiterleitun*jsf oldes H hin und her übertragen.

j Unter Zuhilfenahrne der Fign. 27i bis 2H soll nun ein erstes Herstellungsverfahren zur Bereitstellung der erfiixlungsyer;üßen Struktur erläutert werden. Fig. 2A enthält das Glassubstrat

j2B_r das iiiit einer /iagnetschicht 16 überzogen ist. Diese ist üblicherweise ein weichmagnetisches Material wie z.B. Ni--Fe.

! Die Dicke der Magnetschicht 16 ist nicht kritisch,- weil eine Dicke von angenähert 200 bis 800 /\ ausreichend für die meisten

! amorphen raagne ti sehen Domäneniaaterialien ist. Die magnetische Schicht 16 wird auf das Substrat 28 mit Hilfe an sich bekannter Verfahren niedergeschlagen.

Fig. 233 zeigt eine Mas ken schicht 30, die auf der Schicht 16 auf-liegt.- ura die Öffnungen 13 in der Schicht 16 definieren zu können. Die Maskierungsschicht 30 besteht im allgemeinen aus einem Fotoresistmaterial,- das selektiv exponiert und entwickelt werden kann.

In Fig. 2C ist ein Teil der Schicht 16 entfernt, so daß sich die öffnungen 18 mit den Rändern 20 bilden.

In Fig. 2D wird eine zweite Haskierungsschicht 32 auf die Magnetschicht 16 aufgebracht. Die Maskierungsschicht 32 wird bezüglich ihrer Öffnungen versetzt gegenüber den öffnungen in der Schicht 16 aufgebracht, da ja, wie bereits gesagt, die magnetischen Scheiben, die über die Markierungsschicht 32 aufgebracht werden sollen, gegenüber den öffnungen der anderen Schicht versetzt sind. Die Maskierungsschicht 32 besteht zweckmäßigerweise wiederum aus einem Fotoresistmaterial.

YO 974 026

6098 2 8/0528

■ _1O 25B3257

In Fig. 2E ist eine Schicht 34 weichmagnetisclien Materials wie z.B. Ki-Fe über Maske 32 und Substrat 23 ebenfalls mit einer Dicke zwischen 200 und 800 8. niedergeschlagen.

Die Struktur nach Fig. 2F ergibt sich unter Anwenden üblicher Schichtentfernungsmittel, um die überschüssigen Teile der Schicht 34 und der Maskierungsschicht 32 wieder zu entfernen. Übrig bleibt eine Struktur, die die magnetischen Scheiben 22 und die Schicht 1£ mit den aneinandergereihten Öffnungen enthält. Es zeigt sich, daß sich die Erhebungen 36 dort bilden, wo die magnetischen Scheiben 22 die Magnetschicht 16 an den Rändern der Weiterleitungselemente überlappen.

Die Struktur nach Fig. 2G zeigt eine Isolierschicht 12, bestehend aus SiO₀, die oberhalb der magnetischen Weiterleitungselemente 16 und 22 niedergeschlagen ist. zu dem Zweck, die Konturen der darüber aufzutragenden amorphen Schicht abzurunden.

Aus Fig. 2H ist zu entnehmen, daß die amorphen magnetische Schicht ■ .10 über die gesamte Struktur, wie sie in Fig. 2G gezeigt ist, niedergeschlagen ist. Aufgrund der Überlappungen 36 36 in Fig. 2F besitzt die amorphe Schicht 22 in Fig. 2G entsprechend verlaufende Dämme. Diese Dämme verlaufen oberhalb der Ränder 20 der Öffnungen 18. Deshalb ergeben sich Begrenzungsungleichförmigkeiten längs der Umrandung der Weiterleitungselemente 18 und 22, die ■zu Profiländerungen in amorphen Film längs der Ränder und Kanten der magnetischen Weiterleitungselemente 22 und der öffnungen 18 führen. Diese Unregelmäßigkeiten im Profil des amorphen Films dienen als Rückhaltsperren, um die magnetischen zylindrischen Einzelwanddoiäänen B vor dem Abdriften in benachbarte Kanäle zu bewahren. Außerdem wird hierdurch sichergestellt, daß die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen unbedingt von einem Weiter leitungselement auf das andere Weiterleitungselernent (Scheibe oder Öffnung) v/eiterwandern.

YO 974 026

609828/0528

·- 13 -

25B3257

Beim Herstellungsverfahren, das mit Hilfe der l-'ion. 3/. bis 3II , beschrieben v/erdan soll, sind die Lagen der Schichten 16 und 22 gegenüber vorher vertauscht. Allerdings bewahren uie Schichten ihre jeweiligen Aufgaben.

j In Fig. 3ä ist das Substrat 2υ mit einer magnetischen Schicht 'übersogen, die später zur Bildung der scheibenförmigen Teiterleitungseleiaente 22 herangezogen wird. Infolgedessen zeigt ciie Fig. 3B eine I-iaskienmgsschicht 38,- die als Ätzmaske zum Abätzen der überschüssigen Bereiche der magnetischen Schient 34 dienen soll.

In Fig. 3C sind mittels eines Ätsverfahrens die überschüssigen Teile der magnetischen Schicht 34 entfernt, so daß lediglich die scheibenförmigen Vieitarleiturigseleiaente 22 überigl>leiben. Die Dicke der Scheiben 22 ist nicht kritisch und kann in. typischeir./eisa 2OO bis 3OO Ä betragen. Es lassen sich jedoch auch dünnere Scheiben 22 verv/enden,- denn diese Scheiben sind leichter in die Sättigung zu bringen als die dickere .Magnetschicht 16.

In Fig. 3D x-iird wiederum eine HasJcierungsschicht 4O aufgetragen, die in typischer?/eise aus einem Photoresistraaterial bestellen kann und auf die Scheiben 22 niedergeschlagen wird. f)iese Ilaskierungsschicht wird verwendet, uia anschließend die öffnungen 18 in der magnetischen Schicht 16. die nocn niedergeschlagen werden soll, zu definieren.

In Fig. 3E ist die aus Ni-Fe bestehende Magnetschicht 16 aufgebracht .

Fig. 3F zeigt eine Struktur, bei der sowohl die Photoresistschicht 4O als auch die überschüssigen Teile der Magnetschicht 16 mittels üblicher Verfahren entfernt sind,- so daß sich entsprechende aneinandergereihte Öffnungen 18 in der Schicht 16 oberhalb der aneinandergereihten magnetischen Scheiben 22 ergeben. Die Dicke

YO 974 026

609828/0528
ORIGINAL INSPECTED

'■ i

icier Schicht 16 liegt typischerweise zwischen 200 bis 800 A. Es I \ergeben sich auch hier wiederum hervorstehende Kanten 42, näm- !

lieh dort, wo die Schicht 16 jeweils die darunterliegenden j Scheiben 22 überlappt.

¹ In Fig. 3G ist eine nichtraagnetische Schicht 12 über die darun- , : terliegende Struktur niedergeschlagen. Ihre Funktion ist dabei t ¹ die gleiche wie oben erwähnt.

j In Fig. 311 befindet sich ein amorpher magnetischer Film 1O über der gesamten Schicht 12, d.h..- hiermit liegt die Gesaintstruktur ; vor. Auch hier wiederum entstehen Ungleichförmigkeiten im Profil des amorphen Films 10 aufgrund der hervorstehenden Kanten 42 !

;und der Kanten der magnetischen Scheiben 22,. die nicht durch ^; die Magnetschicht 16 bedeckt sind dies gilt ebenso für die ■ Kanten 2O der magnetischen Schicht 16, die nicht die Hagnetscheiben 22 überragen. Diese Profiluiigleichförmigkeiten im Film 10 dienen dann ebenfalls wieder als magnetische Rückhaltesperren für magnetische zylindrische Einzelwanddomänen, ura sie senkrecht zur Zeichenebene weiterleiten zu können,- ohne daß sie in benachbarte Kanäle abdriften oder unerwünschter Weise kontinuierlich in einem einzigen Weiterleitungselcment herum kreisen können.

Bisher ist nur von kreisförmigen Weiterleitungseleiaenten ausgegangen worden. Wie bereits erwähnt,· lassen sich auch beliebige andere Formen für den gleichen Zweck anwenden. So zeigt z.B. Fig. 4 die Anwendung eines rhombenartigen Weiterleifcunaselemenfcs _r wobei die einzelnen Rhomben wie zuvor die Kreise $· in Richtung der Weiterleitung^, aneinandergereiht sind. Diese rhombenförmigen Weiterleitungselemeiite befinden sich in der oberen Magnetschicht 44 und in der unteren Magnetschicht 46, wobei die I-Iagnetschicht 44 rhombenartige Öffnung 48 enthält und die Magnetschicht 46 aus rhombenförmigen Elementen 5O besteht.

YO §74 026

609828/0528

Die Weiterleituiigsstruktur der Fig. 4 läßt sich in gleicher Weise V7ie vorher beschrieben, herstellen. Außerdem ist die Betriefos-- und Wirkungsweise dieser Weiterleituiigsstruktur zur Weiterleitung magnetischer zylindrischer Eiiizelwanddomänen in einem darüberliegenden amorphen magnetischen Medium die gleiche, wie sie oben im Zusammenhang mit Fig. 1Λ beschrieben iist. D.h. magnetische zylindrische Einzelwanddomänen bewegen sich im amorphen magnetischen Material _r wie durch die strichpunktierte Linie 52 angedeutet, sowie sich das Weiterlextungsmagnetfeld H in der Ebene der amorphen magnetischen Schicht dreht. Natürlich läßt sich durch Umkehren der Drehrichtung der Weiterleitungsfelues H die Weiterleitung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen in entgegengesetzter Richtung herstellen.

Die Weiterlextungsstruktur kann außerdem aus einer einzigen
J Schicht 16 d.h. aus den aneinandergereihten Öffnungen hierin
bestehen, wenn nur sichergestellt ist, daß die Unstetigkeit in der amorphen Schicht ausreicht, um eine Rückhaltesperre der beschriebenen Art für die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen bereitzustellen und die Driftabwanderung zu verhindern.

In einem Ausführungsbeispiel werden magnetische zylindrische

' Einzelwanddomänen in einer Weiterlextungsstruktur v/eitergeleitet, die aus einem amorphen Doiaänenfilm besteht, mit der Zusammensetzung Gd-Co-Mo und eine Dicke von 912 nra aufweist. Diese amorphe Schicht ist auf einer mit Öffnungen versehenen weichmagnetischen Schicht (Permalloy) niedergeschlagen, deren Dicke ihrerseits j 30 nm beträgt. Hier ist keine nichtmagnetische Schicht 12 vorgesehen .

Es hat sich gezeigt, daß der Damm in der amorphen Schicht, der j durch die darunterliegenden magnetischen Weiterleitungselemente gebildet ist, eine gute magnetische Rückhaltsperre für die Do- ; mänenweiterleitung darstellt, wenn diese Unregelmäßigkeit etwa 1000 bis 40OO A* beträgt. Da die magnetischen Schichten in der

YO 974 026

609828/0528

Regel etwa 100 bis 400 Ä dick sind, wird zweckmäßigerweise nichtmagnetisches Material wie z.B. SiO₀ unterhalb der Magnetschicht niedergeschlagen, um eine größere Unregelmäßigkeit auf diese Weise zu erzielen. So läßt sich z.B. eine 200 2000 S dicke Schicht aus SiO„ auf das Substrat 28 nach Aufbringen der magnetischen Wei~ terleitungselemente in Form der oben beschriebenen Schichten niederschlagen.

Wie bereits erwähnt, besitzen die einzelnen magnetischen Schichten 16 und 22 Dicken zwischen 100 bis 400 R. Sind diese Schichten dicker, dann besteht die Tendenz, daß die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen von den überragungen der magnetischen Scheiben zurückgestoßen v/erden. Das bedeutet, daß, wenn nur eine einzige magnetische Schicht 16 zur Weiterleitung vorgesehen ist, die magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen häufig die Tendenz zeigen, von einem Weiterleitungskanal zum andern abzuwandern, sobald die magnetische Schicht zu dick ist.

YO 974 O26

609828/0528

Claims

- 17 -

PATENTANSPRÜCHE

Struktur zur Weiterleitung magnetischer zylindrischer Einzelwanddomänen in einem amorphen Medium, das zur Aufbewahrung und Weiterleitung magnetischer zylindri·

scher Einzelwanddomämnen eingerichtet ist, wobei die j Vieiterleitung unter Einwirkung eines sich in der Ebene des amorphen Films drehenden magnetischen Weiterlei ■ tungsfeldes erfolgt, dadurch gekennzeichnet, daß zu einer Seite eines amorphen magnetischen I-Iediuius (10) eine erste Magnetschicht (16) unter Definition von Weiterleitungselernenten (18) zur Weiterleitung magnetischer zylindrischer EinzeIwanddomanen (B) jeweils in einem Kanal angeordnet ist, daß zur gleichen Seite dieses amorphen Mediums (10) eine zv/eita Hagnetschicht zur Definition zweiter Weiterleitungselemente (22) angeordnet ist,- indem die Weiterleitungselemente beider Schichten übereinanderliegend jedoch in Weiterleitungsrichtung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen (B) versetzt angeordnet sind.

Anordnung nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterleitungselemente (18, 22) in jeder Magnetschicht sich jeweils in Weiterleitungsrichtung berühren.

Anordnung nach Anspruch 1 und/oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der amorphe Magnetfilm (10) oberhalb der ersten und zweiten Magnetschicht liegt und aufgrund der Kanten und Ränder der VJeiterleitungselemente (18, 22) in Weiterleitungsrichtung der magnetischen zylindri_ .sehen Einzelwanddomänen (B) ein ungleichförmiges Profil aufweist.

YO 974 026

609828/0528

18 -

4. Anordnung nach Anspruch 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterleitungselamente (18, 22) scheibenförmig ausgebildet sind.

j 5. Anordnung nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet _e daß die Weiterleitungselemente (18, 22) kreisförmig ausgebildet sind.

Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterleitungseleraente (18) in der ersten Magnetschicht (16) durch in Weiter leitungsrichtufig der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen (B) aneinandergereihten Öffnungen besteht, wohingegen die VJeiterleitungseleraente (22) der zweiten Magnetschicht durch in Weiterleitungsriciitung der magnetischen zylindrischen Einzelwanddomänen (B) aneinandergereihten magnetischen Scheiben bestehen, wobei die magnetischen Scheiben (22) gegenüber den öffnungen (18) um einen halben Durchmesser versetzt angeordnet sind.

Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, daß eine nichtmagnetische Schicht (12) zwischen dem amorphen Medium (10) und der darauffolgenden ; Magnetschicht (16) angeordnet ist. I

Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 7, dadurch gekenn- zeichnet, daß die Ränder (20) und Kanten der Weiterleitungselemente (18, 22) in der einen bzw. anderen Magnetschicht sich gegenseitig überlappen. ^:

Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetschichten etwa 10 bis 40 nm dick sind und die Ungleichförmigkeit in hierüberliegenden amorphen Magnetfilm (1o) mindestens 100 nm hoch ist.

YO 974 026

6 09828/0528

10. Anordnung nach den Ansprüchen 1 bis 4 und 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Weiterleitungselemente eine rhombenförmige Struktur (Fig. 4) aufweisen, deren Spitzen in Domänenweiterleitungsrichtung liegen.

YD 974 O26

609828/0528

Lee

rseite