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Titel: Vorrichtung mit Magnetblasendomänen und
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Verfahren zu deren Herstellung Beschreibung Die vorliegende Erfindung
bezieht sich auf ein Verfahren zum Herstellen einer Vorrichtung mit Magnetbiasendomänen
und auf eine durch ein solches Verfahren hergestellte derartige Vorrichtung nach
dem Oberbegriff des Anspruches 1 bzw. dem des Anspruches 2.
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Als Material mit Blasenbereichen bzw. Bubble-Domänen wird Granat verwendet.
Damit es effektiv ist, muß es in Form eines etwa einige m dünnen Films vorliegen.
Seit im Jahre 1971 in dem Aufsatz Approaches for Making Bubble-Domain Materials"
von Lawrence J.
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Varnerin in IEEE Transactions on Magnetics, MAG-7, Seiten 404-409
eine epitaxiale Aufwachstechnik zum Herstellen eines magnetischen Granatfilms auf
einem Einkristall-Substrat beschrieben wurde, wird ein durch diese Technik aufgewachsener,
dünner Magnetischer Granat film allgemein verwendet. Unter den Einkristall-Substraten
zur Verwendung als Substrat f#r BubbledoiAnen-Materialien kann man beispielsweise
ei'flache (111)-Scheibe bzw. -Wafer aus einem seltenen Erdmetall-Gallium-Granat
nehmen, das in folgendem abgekürzt als RGG bezeichnet wird und das als seltenes
Erdmetallelement beispielsweise Gadolinium enthält.
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Wie in dem Aufsatz "Magnetic Bubble Technology" von Hsu Chang im Jahre
1975 in IEEE Inc., New York, Seiten 182 - 186 beschrieben ist, wird eine Bubbledomänen-Vorrichtung
im allgemeinen durch folgende Schritte hergestellt: Man läßt ein magnetisches Granat
als Bubbledomänen-Material auf ein RGG-Substrat mittels der Epitaxialtechnik (Kristallwachstumstechnik)
aufwachsen, darauf sieht man ein Muster wejchmagnetischer Elemente aus Permalloy
oder dgl. für die Ausbreitung der Bubbledomänen und ein Muster von Leiterelementen
zum Steuern der Verschiebung der Bubbledomänen vor, wobei eine geeignete Abstandsschicht
dazwischen gefügt wird. Da das auf der Bubbledomänen-Vorrichtung vorgesehene Permalloy
und Leiterelementeruituster durch die Photolithographie-Technik vorbereitet werden,
ist, was die Herstellungsgenauigkeit der Photomaske und die Ausbeute des Photolithographieverfahrens
anbetrifft, eine Blockeinheit bzw. ein Bauteil, die bzw. das eine vollkommene Funktion
einer Bubbledomä.nen-Vorrichtung, d.h. eines Bubbledomänen-Chips besitzt, hinsichtlich
seiner Abmessungen unausweichlich begrenzt. Zur Zeit wird im allgemeinen eine Chipgröße
von 6 mm x 6 mm verwendet.
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Betrachtet man den Herstellungsprozess für Bubbiedomänen-Vonfichtungen,
so sind die Vorteile, wie oben beschrieben, eine große Anzahl von Bubbledomänen-Chips
auf einem großflächigen Wafer aus Bubbledomänen-Material herzustellen und die betreffenden
Chips in einem letzten Herstellungsschritt individuell und einzeln abzuschneiden,
bereits bei der Halbleiter-IC-Herstellung, also bei der Herstellung von integrierten
Halbleiterschaltungen bekannt. Ferner ist es bei einem Verfahren zum Ausschneiden
von Chips, wie sich aus der periodisch erscheinenden Zeitschrift Circuit Manufacturing
II, Juni 1970, Seiten 7# - 76 ergibt, allgemeine Praxis, die Chips längs vorgezeichneter
bzw. -geritzter Linien, die mittels eines Diamantwerkzeuges gezogen werden und kristallinen
Richtungen eines Halbleiterplättchens zugeordnet sind, auszuschneiden.
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Wie beispielsweise in Fig. 30 auf Seite 1187, in Fig. 34 auf Seite
1188 und in Fig. 16 auf Seite 1182 eines in PROCEEDINGS OF THE IEEE, Band 63, Nummer
8, 1975, Seiten 1176 - 1195 unter dem Titel Magnetic Bubbles - An Emerging New Memory
Technology" erschienen Artikels von A.H. Bobeck et al dargestellt ist, werden Bubbledomänen-Chips
im allgemeinen rechteckfomnig hergestellt und parallel zu den Kanten der REchteckform
ausgeschnitten. Es ist ferner allgemeine Praxis, die vorgezeichneten Linien parallel
zu den Kanten der rechteckförmigen Chips anzuordnen und die Chips dadurch auszuschneiden,
daß sie längs der vorgezeichneten Linien abgetrennt werden. Jedoch besteht beim
Ausschneiden der Bubbledomänen-Chips die Gefahr, daß der Wafer bzw. das Plättchen
neben der vorgezeichneten Linie, die die Schnittlinie darstellt, bricht, so daß
das betreffende Bubbledomänen-Chip nicht abgenommen bzw. verwendet werden kann und
so der Gesamtertrag wesentlich herabgesetzt ist.
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Als ein Verfahren zum Vorzeichnen der Linien wird in breitem Maße
ein Diamantanreiß-Verfahren verwendet, bei dem die Linien mittels eines Diamantwerkzeuges
vorgezeichnet werden. Da jedoch die Spaltungs- bzw. Brucheigenschaft von RGG nicht
so bedeutend ist, hängt der Erfolg beim Abbrechen des Wafers hauptsächlich von der
Schärfe des Diamantwerkzeuges am Anreißgerät ab, so daß bei einem oft verwendeten
Diamantwerkzeug ein unregelmäßiges Brechen des Bubbledomänen-Chips vorkommen kann.
Wenn auch ein tiefes und scharfes Einritzen mit dem Diamantwerkzeug eine gute Ausbeute
beim Abtrennen des Wafers in Chips bewirkt, so wird doch das Diamantwerkzeug sehr
schnell abgenützt.
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Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es deshalb, ein Verfahren
zum Herstellen einer Vorrichtung mit Magnetblasendomänen und ferner eine solche
Vorrichtung selbst zu schaffen, bei dem bzw. bei der die Ausbeute bei der Herstellung
von Bubbledomänen-Chips verbessert ist und das Diamantwerkzeug eines Diamantanreißgerätes
eine längere lebensdauer besitzt.
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Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß hinsichtlich des Verfahrens durch
die im Kennzeichen des Anspruches 1 angegebenen Merkmale und die hinsichtlich der
Vorrichtung durch die im Kennzeichen des Anspruches 2 angegebenen Merkmale gelöst.
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Weitere Einzelheiten und Ausgestaltungen der Erfindung sind der folgenden
Beschreibung zu entnehmen, in der die Erfindung anhand der in der Zeichnung dargestellten
Ausführungsbeispiele naher beschrieben und erläutert wird. Es zeigen: Fig. 1 eine
schematische Darstellung zur Erläuterung einer aus einem rechteckförmigen Chip bestehenden,
bekannten Bubbledomänen-Vorrichtung, Fig. 2 die Draufsicht auf ein erstes Ausf#hrungsbeispiel
vorliegender Erfindung und Fig. 3 die Draufsicht auf ein zweites Ausführungsbeispiel
vorliegender Erfindung.
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Zunächst sei der Hintergrund beschrieben, auf dem die vorliegende
Erfindung basiert. Während durch D. Medellin, M.F. Ehmann and G.W. Johnson in der
Literatur Metallographic Specimen Preparation" Seiten 143 - 153 (herausgegeben von
J.L. McCall and W.H.Mueller und veröffentlicht durch PLENUM PRESS, New York und
London 1974) die mechanischen Eigenschaften von Gadolinium-Gallium-Granat (im weiteren
mit GGG abgekürzt), das eine Art des RGG ist, beschrieben wurden, wurde über dessen
Brucheigenschaft nichts ausgesagt, und man hat allgemein angenommen, daß das GGG
keine merkliche Brucheigenschaft bzw. -fähigkeit besitzt. Als Ergebnis einer Untersuchung
des Erfinders vorliegender Erfindung an einem GGG-(111)-Wafer haben sich jedoch
folgende Fakten ergeben: Wenn manchen (111)-Wafer bzw. -Scheibe dadurch bricht,
daß auf ihn ein konzentrierter Druck ausgeübt wird, so ergibt sich, daß die
gespaltenen
Linien zu 80% in einem Bereich innerhalb von 20 von der Richtung senkrecht zu [112],
[i2iJ oder621 ,(das ist die Richtung von oder621 ,(das ist, oder ) und zu 95%
im Bereich innerhalb von 100 von derselben Richtung verteilt sind. Ferner können,
auch in dem Falle, in dem eine vorgezeichnete Linie auf der (111)-Scheibe besteht,
und wenn die vorgeritzte Linie nicht ausreichend tief und scharf ist und die Scheibe
nicht genau längs der vorgeritzten Linie dadurch gespalten werden, daß ein Druck
längs der geritzten Linie von der Rückseite der Scheibe mit der vorgeritzten Linie
ausgeübt wird, dennoch die Risse bzw. Bruchstellen in einer Richtung senkrecht zu
einer [ii23, [121]- oder [211]-Richtung des Substrats verlaufen.
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Aus der o.g. Tatsache wird ersichtlich, daß der GGG-(111)-Wafer bzw.
-Scheibe eine Spaltungs- bzw. Bruchfähigkeit in Richtung senkrecht zur liia -, [i2#1i
- oder [21# -Richtung besitzt. Wenn deshalb die Ränder der Bubbledomänen-Chips
in der Richtung senkrecht zur #ii\-, [121]- oder [211]-Richtung verlaufen, dann
ist das Bubbledomanen-Material, das aus dieser (111)-GGG-Scheibe besteht, längs
der vorgeritzten Linien parallel zu den Rändern leicht abzubrechen und auf die Scheibe
zum Zwecke des Ausschneidens von Chips aufzubringen. Dasselbe kann auch bei anderen
RGG als dem GGG wegen der Ähnlichkeiten der Kristallsymmetrie und der mechanischen
Festigkeit zum GGG angewendet werden. Mit anderen Worten, man kann im Falle von
Bubbledomänen-Chips, die in der oben beschriebenen Weise hergestellt sind, Verbesserungen
in der Ausbeute beim Abtrennen eines Chips erreiden, und auch das Diamantwerkzeug
eines Anreißgerätes kann folglich eine längere Lebensdauer besitzen.
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Die vorliegende Erfindung sei nun in weiteren Einzelheiten beschrieben.
Gemäß Fig. 1 ist ein Bubble-Domänen-Chip, das ein Haupt-Neben-Schleifensystem besitzt,
wie in Fig. 15 auf Seite 1182 der o.g. Literaturstelle "PROCEEDINGS OF THE IEEE",
Band 63, Nummer 8, August 1975, dargestellt ist, im wesentlichen aus einer
Hauptschleife
53 und einer Gruppe von Nebenschleifen 52, die die erstere in einem rechten Winkel
kreuzen, ferner aus einem Steuerleiter für die Bubbledomänen-Verschiebung bzw. Transfer
und seinen Anschlüssen 54, einem Leiter zum Abtasten und seinen Anschlüssen 55,
einem Leiter zur Leerabtastung mit seinen Anschlüssen 56, einem Leiter zum Löschen
und seinen Klemmen 57 und einem Leiter zur Bubbledomänen-Erzeugung und seinen Anschlossen
58 zusammengesetzt, wobei diese Anordnung eine rechteckförmige Einheit bildet. Durch
die Ränder 51 der rechteckförmigen Einheit ist eine Bubbledomänen-Einheit abgegrenzt,
die sich von anderen rechteckförmigen Einheiten unterscheidet.
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Diese rechteckförmige Einheit wird im weiteren als Chip bezeichnet.
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Gemäß Fig. 2, die ein erstes Ausführungsbeispiel vorliegender Erfindung
zeigt, ist auf einem Bubbledomänen-Material 1 von 38 mm Durchmesser und 0,4 mm Dicke,
das als Substrat eine RGG-(111)-Scheibe besitzt, eine Vielzahl von Bubbledomänen-Chips
5 rechteckförmiger Gestalt derart vorgesehen, daß ihre Ränder 51 (Fig.l) in einer
Richtung parallel zu oder senkrecht zu einer der Richtungen von den drei durch Pfeile
3 dargestellten Richtungen [iii# [121] verlaufen. Diese Bubbledomänen-Chips
5 werden längs vorgeritzter Linien 2 in Richtung senkrecht zu einer der genannten
Richtungen [112],[121] bzw. [211] abgetrennt, um unabhängige Bubbledomänen-Chips
von 6 mm x 6 mm und 0,4 mm Dicke zu bilden. In diesem Falle ist es für die Herstellung
der vorliegenden Bubbledomänen-Vorrichtung sehr bequem, die RGG-(111)-Scheibe mit
einem polierten bzw. ~glanzgeschliffenen Flächenrand 4 zu versehen, der eine dieser
Richtungen bzw. ,[1212bzw.62111 anzeigt.
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Gemäß Fig, 3 ist eine RGG-(111)-Scheibe 1 als ein Substrat für die
Bubbledomänen-Vorrichtung mit einem glanzgeschliffenen Flachenrand 4 versehen, der
die Richtung senkrecht zu einer der Richtungen [112], [i2i] bzw. 621;
anzeigt, wobei ähnlich
dem Fall des ersten Ausführungsbeispieles
die vorgeritzten Linien 2 zum Abtrennen der Bubbledomänen-Chips 5, deren Ränder
parallel zum genannten glanzgeschliffenen Flächenrand 4 verlaufen, auf die Scheibe
bzw. Wafer entsprechend diesem Flächenrand 4 aufgebracht sind.
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Im vorstehenden wurde der Fall beschrieben, bei dem die Bubbledomänen-Chips
rechteckförmiger Gestalt sind. Selbstverständlich können sie auch die Form eines
Parallelogramms aufweisen, wenn die Ränder der Chips in einer Richtung innerhalb
von von der Richtung senkrecht zu einer der Richtungen [L#12} ,F-121# bzw.
[21 des Substrates verlaufen, wobei das Herstellungsverfahren und die hergestellte
Bubbledomänen-Vorrichtung innerhalb des Rahmens vorliegender Erfindung liegen. Auch
damit können naturgemäß die Wirkungen und Vorteile der vorliegenden Erfindung erreicht
werden.
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Wie oben beschrieben, können gemäß vorliegender Erfindung bei der
Herstellung von Bubbledomänen-Vorrichtungen, die eine Scheibe längs einer (111)-OberflAche
des RGG-Einkristalls als Substrat besitzen, die Ausbeute an Bubbledomänen-Chips
erhöht und das Diamantwerkzeug des Anreißgerätes davor geschützt werden, daß es
sehr leicht abgenutzt wird.
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