DE3217533A1

DE3217533A1 - Magnetblasenspeicher-bauelement

Info

Publication number: DE3217533A1
Application number: DE19823217533
Authority: DE
Inventors: Tadashi Kodaira Ikeda; Naoki Kodama; Yutaka Tokorozawa Sugita; Ryo Kodaira Suzuki; Masatoshi Hachioji Takeshita
Original assignee: Hitachi Ltd
Current assignee: Hitachi Ltd
Priority date: 1981-05-11
Filing date: 1982-05-10
Publication date: 1982-12-09
Also published as: GB2102224B; JPS57186287A; US4528645A; DE3217533C2; GB2102224A; JPH0313673B2

Description

HITACHI, LTD., Tokyo, Japan

Magnetblasenspeicher-Bauelement

Die Erfindung bezieht sich auf ein Magnetblasenspeicher-Bauelement, das insbesondere Magnetblasen mit sehr kleinem Durchmesser (d. h. kleine Magnetblasen) fehlerfrei transportieren kann und sich zur Verwendung in einer in einem elektronischen Rechner vorgesehenen Datei oder einer elektronischen Vermittlungsstelle eignet.

Es ist allgemein bekannt, daß normalerweise als Magnetblasenspeicher-Bauelement ein Permalloy-Bauelement verwendet wird. Dieses Bauelement zeichnet sich dadurch aus, daß eine Permalloy-Schicht (also eine Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff) 1, die z. B. entsprechend der Draufsicht von Fig. 1 geformt ist, auf einer magnetischen Granatschicht (nicht gezeigt) für Magnetblasen aufgebracht ist, die z. B. aus (YSmLuCa)-(PeGe)₁-O₁₂ besteht, so daß ein Magnetblasen-Transportkreis gebildet wird, und parallel zu der Granatschicht wird ein rotierendes Feld angelegt, um eine Magnetblase 2 entlang dem Transportkreis zu bewegen.

Ein Generator, ein Übertragungsschaltglied, ein Auslagerungsschaltglied, ein Replikator etc. zum Erzeugen, Übertragen, Auslagern und Wiederholen von Magnetblasen bzw. zur Durchführung anderer Operationen bestehen aus einem solchen Permalloy-Muster (also der Permalloy-Schicht) 1 und einem Leitermuster 5 (vgl. Fig. 2). Das Leitermuster 5 besteht z. B. aus einer Al-Cu-Legierung oder Gold und ist zwischen dem Permalloy-Muster 1 und einer magnetischen Granatschicht 3 derart vorgesehen, daß zwischen der Granatschicht 3 und dem Leitermuster 5 sowie zwischen dem Leitermuster 5 und der Permalloy-Schicht 1 Isolierschichten 4 bzw. 6 vorgesehen sind. Funktionen wie die Erzeugung und Übertragung von Magnetblasen werden durchgeführt, indem ein Steuerimpulsstrom durch das Leitermuster 5 geschickt wird.

Die magnetische Granatschicht 3 für die Magnetblasen wird normalerweise epitaktisch auf eine (Ill)-kristallografische Ebene eines nichtmagnetischen einkristallinen Substrats bzw. Trägers aufgebracht, der z. B. aus Gd₃Ga₅O₁₂ besteht. Da das nichtmagnetische einkristalline Substrat keine spezielle Verbindung zu der vorliegenden Erfindung aufweist, ist es zum besseren Verständnis in Fig. 2 weggelassen.

Da bei Permalloy-Bauelementen die Bitdichte und der Integrationsgrad hoch gemacht werden, werden die Breite des Permalloy-Musters 1 und die Spaltlänge im Permalloy-Muster sehr klein gemacht. Z. B. muß im Fall eines Magnetblasenspeicher-Bauelements, das eine Bitperiode von 8 um hat und Magnetblasen mit einem Durchmesser von ca. 2 um aufweist, die Breite des Permalloy-Musters und die Spaltlänge ca. 1 um betragen. Um die Bitdichte von Permalloy-Bauelementen weiter zu erhöhen, muß ein feines Permalloy-Muster mit hoher Genauigkeit und mit einer Breite und einem Spalt von weniger als 1 um über die Gesamtoberfläche eines Chips ausgebildet

werden. In technischer Hinsicht ist es äußerst schwierig, ein so feines Permal loy«"Muster auszubilden.

Andererseits ist vor einiger Zeit ein neuer Typ eines Magnetblasenspeicher-Bauelements bekanntgeworden (US-PS 3 828 329). Dieses Bauelement zeichnet sich dadurch aus, daß ein durch Ionenimplantation gebildeter Blasentransportkreis anstelle des konventionellen Permalloy-Transportkreises (d. h. anstelle des aus einem weichmagnetischen Werkstoff bestehenden Transportkreises) verwendet wird, weshalb das Bauelement als Ionenimplantations-Bauelement bezeichnet wird. Gemäß Fig. 3 wird ein erwünschter Abschnitt einer magnetischen Granatschicht 3 mit einer Maske (nicht gezeigt) in Form von Scheibchenketten bedeckt, und Ionen, z. B. Ne- oder Hj-Ionen, werden in einen Oberflächenbereich der Granatschicht 3 implantiert und bilden einen ionenimplantierten Film 7 an einem Teil des Oberflächenbereichs an der Maskenaußenseite, so daß die Magnetisierung in dem Film 7 parallel zur Schichtebene gerichtet ist. Wenn an die so ionenimplantierte Granatschicht 3 ein rotierendes Feld in zu der Granatschicht parallelen Richtungen angelegt wird, wird eine Magnetblase längs dem Rand eines Scheibchenketten-Blasentransportkreises 16 wie im Fall des Permalloy-Bauelements bewegt. Ein Merkmal des Ionenimplantations-Bauelements besteht darin, daß die Abmessungen des Scheibchenketten-Blasentransportkreises 16 zweimal so groß wie die Abmessungen des Blasentransportkreises eines Permalloy-Bauelements sind. Infolgedessen ist das Ionenimplantations-Bauelement leicht zu fertigen und eignet sich gut zur Bildung eines Magnetblasenspeichers mit hoher Dichte.

Das Ionenimplantations-Bauelement weist jedoch insofern Nachteile auf, als der Replikator, das Übertragungsglied, das Auslagerungsglied etc. im Betrieb nicht ausreichend

stabil sind und daß es schwierig ist, einen Blockreplikator zu bilden, so daß das Bauelement nicht mit hoher Geschwindigkeit arbeiten kann. Diese Nachteile wirken sich besonders aus, wenn das Ionenimplantations-Bauelement in der Praxis eingesetzt wird.

Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines hochdichten Magnetblasenspeicher-Bauelements, mit dem die vorgenannten Nachteile des Stands der Technik überwunden werden und das kleine Magnetblasen mit hoher Geschwindigkeit transportieren kann und im Betrieb stabil arbeitet; dabei soll das Magnetblasenspeicher-Bauelement einen Replikator, ein Übertragungs-, ein Auslagerungs- und weitere Schaltglieder aufweisen, deren jedes mit ausreichender Gleichmäßigkeit und Stabilität arbeitet, wobei ferner ein hochdichter B-lasentransportkreis vorgesehen ist.

Zur Lösung der vorgenannten Aufgabe weist das Magnetblasenspeicher-Bauelement gemäß der Erfindung einen Blasentrahsportkreis zur Bildung einer Nebenschleife auf, der durch Ionenimplantation gebildet ist, wobei wenigstens ein Teil einer Hauptschleife und wenigstens ein Teil von Verbindungsabschnitten zwischen der Neben- und der Hauptschleife aus Permalloy bestehen.

Anhand der Zeichnung wird die Erfindung beispielsweise näher erläutert. Es zeigen:

Fig. 1 eine Draufsicht auf ein Beispiel eines konventionellen Permalloy-Musters;

Pig. 2 eine Schnittansicht eines Hauptteils eines Permalloy-Bauelements;

Fig. 3 eine Perspektivansicht, die den Blasentransportkreis eines ionenimplantierten Bauelements erläutert;

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Fig. 4 eine schematische Ansicht, die den Aufbau

eines Magnetblasenspeichöf-Baueiements zeigt;

Fig. 5 eine Draufsicht auf einen Blasentransportkreis, der in einem Ausführungsbeispiel des Magnetblasenspeicher-Bauelements nach der Erfindung verwendet wird;

Fig. 6 eine Schnittansicht eines Teils des vorhergehenden Ausführungsbeispiels, wobei ein Replikator gebildet wird;

Fig. 7 eine Grafik, die ein Beispiel des Vormagnetisierungsbereichs für den Transport in einem Magnetblasenspeicher-Bauelement gemäß der Erfindung zeigt;

Fig. 8 schematische Ansichten, die ein weiteres

und 9 Ausführungsbeispiel des Magnetblasenspeicher-Bauelements nach der Erfindung zeigen;

Fig. 10, Ansichten, die verschiedene Beispiele für 11, 13 den Aufbau eines Verbindungsabschnitts

zwischen einer Haupt- und einer Nebenschleife zeigen; und

Fig. 12 eine Grafik, die die Auswirkung der Erfindung beispielsweise zeigt.

Wie Fig. 4 schematisch zeigt, besteht ein Magnetblasen-Bauelement im wesentlichen aus einer Mehrzahl Nebenschleifen zur Speicherung von Information sowie einer Hauptschleife zum Lesen und Schreiben von Information. Verschiedene Elemente 8 wie ein Übertragungsglied, ein Auslagerungsglied und ein Replikator sind an Verbindungsabschnitten zwischen den Nebenschleifen 10 und der Hauptschleife vorgesehen. Die Nebenschleifen 10 bestehen aus Blasentransportkreisen und nehmen den größten Teil der Fläche des Bauelements ein. Die Hauptschleife besteht aus Blasentransportkreisen 9 und 11,

einem Blasengenerator 13 und einem Detektor 12. Die Nebenschleifen 10 sind mit der Hauptschleife durch die Elemente 8, also z. B. das Übertragungs- und das Auslagerungsglied und den Replikator, verbunden. Fig. 4 zeigt zwar nur zwei Nebenschleifen 10, selbstverständlich weist das Magnetblasenspeicher-Bauelement jedoch eine große Anzahl Nebenschleifen auf.

Ein wesentliches Merkmal des Magnetblasenspeicher-Bauelements liegt darin, daß jede der einen Hauptteil der Bauelementfläche einnehmenden Nebenschleifen ein Blasentransportkreis ist, der durch Ionenimplantation gebildet ist und sich für die Speicherung von Information mit hoher Dichte eignet, und daß wenigstens ein Teil einer Hauptschleife, ein Replikator und ein übertragungsglied aus einem weichmagnetischen Werkstoff wie Permalloy bestehen.

Damit arbeiten der Replikator, das übertragungsglied etc. in gleichmäßiger und stabiler Weise, obwohl sie das in einem konventionellen Ionenimplantations-Bauelement nicht tun, und im übrigen kann ein Blockreplikator in einfacher Weise hergestellt werden.

Ferner werden bei dem angegebenen Bauelement die einen Hauptteil des Bauelements einnehmenden Nebenschleifen durch Ionenimplantation gebildet, und daher kann ein Transportkreis für den Transport kleiner Magnetblasen leichter als in einem konventionellen Permalloy-Bauelement gebildet werden.

Da die Hauptschleife, der Replikator etc. einen sehr kleinen Teil der Bauelementfläche einnehmen, ist es einfach, sie durch Aufbringen eines sehr feinen Musters auf einer Permalloy-Schicht zu bilden.

Ferner kann die Bitperiode einer Hauptschleife um einen Faktor von z. B. 2-4 großer als diejenige eines Nebenschleifenabschnitts gemacht werden. Dadurch ergeben sich keine so strengen Dimensionsanforderungen an das Permalloy-Muster, so daß dieses in einfacherer Weise gebildet werden kann.

Nachstehend wird das erste Ausführungsbeispiel erläutert, das ein Beispiel für ein Bauelement ist, bei dem ein Transportkreis einer Hauptschleife, ein Replikator, ein übertragungsglied, ein Detektor und ein Blasengenerator, also sämtliche Bauelementteile mit Ausnahme der Transportkreise in den Nebenschleifen, aus Permalloy bestehen. Es wurde ein Magnetblasenspeicher-Bauelement mit Haupt-ZNebenschleifen-Aufbau und mit Bitperioden von 4 pm bzw. 8 μια an der Nebenschleife bzw. an der Häuptschleife hergestellt unter Verwendung einer Granatschicht aus (YSmLuCa)₃(FeGe)₅O₁₂ und epitaktisch auf eine (III)-orientierte Fläche einer Gd₃Ga₅O₁2~^Schi^cht aufgebracht, so daß sie eine Dicke von ca. 1 /im hatte. Die Granatschicht war in der Lage, Magnetblasen mit einem Durchmesser von ca. 1 jam zu halten. Zur Erzielung einer Mehrzahl von Nebenschleifen, die jeweils die gleiche Form wie der Transportkreis 16 von Fig. 5 und eine Mindestbreite von ca. 1 ^m haben sollten, wurde eine dreifache Ionenimplantation unter den folgenden Bedingungen durchgeführt: Ne⁺ (50 keV, 2x10 /cm²), Ne⁺ (180 keV, 2x10¹⁴/cm²) und H₉ ⁺ (100 keV,

16 2 +

4x10 /cm ). Dabei bedeutet im übrigen die Formel Ne

14 2

(50 keV, 2x10 /cm ), daß Ne-Ionen mit einer Implantationsenergie von 50 keV in die Granatschicht mit einer Ionendosis von 2x10¹⁴/cm² implantiert werden. Ein Transportkreis der Hauptschleife, ein Replikator, ein Übertragungsglied, ein Blasendetektor und ein Blasengenerator, die bei diesem Ausführungsbeispiel verwendet wurden, waren wie in dem konventionellen Permalloy-Bauelement

ausgebildet, d. h., es handelt sich dabei um wohlbekannte Elemente. Das Übertragungsglied und der Replikator wurden durch Vorsehen eines Permalloy-Musters auf den durch Ionenimplantation gebildeten Nebenschleifen hergestellt.

Bei dem so gebildeten Bauelement wurde festgestellt, daß Magnetblasen fehlerfrei und reibungslos transportiert wurden und daß das Übertragungsglied und der Replikator gleichmäßig ihre jeweiligen Punktionen ausführten, wenn Impulsströme an sie angelegt wurden. Da an jeder Nebenschleife ein Replikator vorgesehen und damit ein Blockreplikator gebildet war, konnte das Bauelement die Magnetblasen schneller als ein konventionelles Ionenimplantations-Bauelement transportieren.

Die Schnittansicht von Fig. 6 zeigt einen Teil des Ausführungsbeispiels mit dem Replikator. Dabei ist in einem Oberflächenbereich der magnetischen Granatschicht 3 eine ionenimplantierte Schicht 7 selektiv zur Ausbildung der Nebenschleifen gebildet, und ein Leitermuster 5 sowie ein Permalloy-Muster 8 zur Bildung des Replikators sind in der Weise gebildet, daß zwischen der Granatschicht 3 und dem Leitermuster 5 sowie zwischen dem Leitermuster 5 und dem Permalloy-Muster 8 Isolierschichten 4 bzw. 6 gebildet sind.

Es wurde gefunden, daß sämtliche Teile wie z. B. der Replikator gleichmäßig und fehlerfrei arbeiteten, wenn an das Bauelement ein rotierendes Feld von mehr als 3183 A/m (40 Oe) in der Schichtebene angelegt wurde.

Fig. 7 zeigt die Beziehung zwischen einem rotierenden Feld H_R und einem Vormagnetisierungsfeld Η_β, das senkrecht zu der Schichtebene angelegt wird, und ein schraffierter

Ο» Ο « · % * „ CO ·

OCtS »· "

- 12 -

Bereich A in Pig. 7 zeigt einen stabilen Arbeitsbereich des Ausführungsbeispiels. In diesem Fall wird die Frequenz des in der Schichtebene angelegten rotierenden Felds H gleich 200 kHz gemacht. Wie aus Fig. 7 ersichtlich ist, hat in einem 3183 A/m überschreitenden Bereich des rotierendenden Felds H_R das Vormagnetisierungsfeld H_ß auf beiden Seiten eines Mittenwerts (der durch eine Strichlinie bezeichnet ist) einen Bereich von mehr als 10 % des Mittenwerts. Infolgedessen ergibt sich/ daß das angegebene Bauelement einen großen Vormagnetisierungsspielraum für den Speicherbetrieb hat und somit in praktischer Hinsicht ein ausgezeichnetes Bauelement ist.

Der Transportkreis der Hauptschleife wurde zwar bei dem vorliegenden Ausführungsbeispiel aus dem Permalloy-Muster gebildet, gleichartige Ergebnisse wurden jedoch auch dann erzielt, wenn der Transportkreis durch Ionenimplantation gebildet wurde.

Der Aufbau des Bauelements ist nicht auf eine Bitperiode von 4 /im beschränkt, sondern auch bei einer Bitperiode von mehr oder weniger als 4 ^m anwendbar.

Nachstehend wird unter Bezugnahme auf Fig. 8 ein zweites Ausführungsbeispiel erläutert.Dabei bezeichnet eine Vollinie einen Transportkreis aus Permalloy und eine Strichlinie einen durch Ionenimplantation gebildeten Transportkreis«

Gemäß Fig. 8 wurden ein Hauptabschnitt jeder Nebenschleife 10, ein Magnetblasengenerator 13, eine Schreib-Hauptschleife 9 und ein übertragungsglied 14 durch Ionenimplantation gebildet. Dagegen wurden die übrigen Teile, also ein Replikator 15, ein Abschnitt jeder Nebenschleife 10 nahe dem Replikator 15, eine Lese-Hauptschleife 11 und ein Detektor 12 aus einer Permalloy-Schicht gebildet.

Somit war im vorliegenden Fall der aus der Permalloy-Schicht gebildete Transportkreis vollständig von den durch Ionenimplantation gebildeten Transportkreisen an von den Verbindungsabschnitten verschiedenen Stellen getrennt. Es ist zwar möglich, verschiedene Übertragungsglieder durch Ionenimplantation zu bilden, im vorliegenden Fall wurde jedoch als Übertragungsglied 14 ein bekanntes Schaltglied für ionenimplantierte Bauelemente (IEEE Transactions on Magnetics, Bd. MAG-17, Nr. 1, S. 1134-1141) verwendet. Ferner wurde ein bekannter Blockreplikator (IEEE Transactions on Magnetics, Bd. MAG-12, Nr. 6, S. 614-617) verwendet, obwohl es möglich ist, verschiedene Replikatoren aus einer Permalloy-Schicht zu bilden. Ein Dickschicht-Permalloy-Detektor, der aus einem Blasen-Expander und einer Erfassungsleitung bestand, wurde als Detektor 12 verwendet. Jeder durch Ionenimplantation gebildete Transportkreis hatte die Form entsprechend Fig. 5, und der Transportkreis aus einer Permalloy-Schicht hatte eine Form entsprechend Fig. 1. Zur Erhöhung des Vormagnetisierungsbereichs an dem Permalloy-Transportkreis wurde die Bitperiode des Permalloy-Transportkreises doppelt so groß wie diejenige des durch Ionenimplantation gebildeten Transportkreises gemacht. Ferner wurde als Nebenschleife eine Faltenschleife gemäß Fig. 8 verwendet. Damit wurde ein Chip mit Blockreplikator in einfacher Weise gebildet, und es wurde gefunden, daß das Ausführungsbeispiel zufriedenstellende Eigenschaften als Magnetblasenspeicher-Bauelement aufwies.

Im vorliegenden Fall wurde zwar das Übertragungsglied 14 durch Ionenimplantation gebildet, selbstverständlich kann es jedoch durch ein solches aus einer Permalloy-Schicht ersetzt werden. In diesem Fall weist das erhaltene Magnetblasenspeicher-Bauelement sogar noch bessere Eigenschaften als das vorliegende Ausführungsbeispiel auf.

Ferner kann natürlich ein Teil jeder Nebenschleife in unmittelbarer Nähe des Übertragungsglieds sowie die gesamte Hauptschleife aus einer Permalloy-Schicht gebildet sein,

Fig. 9 zeigt ein drittes Ausführungsbeispiel des Magnetblasenspeicher-Bauelements. Dabei bezeichnet eine Strichlinie einen durch Ionenimplantation gebildeten Transportkreis, und eine Vollinie bezeichnet einen aus einer Permalloy-Schicht gebildeten Transportkreis wie in Fig. 8. Wie aus Fig. 9 ersichtlich ist, besteht jede Nebenschleife 10 nur aus einem durch Ionenimplantation gebildeten Transportkreis, und das untere Ende jeder Nebenschleife 10 ist durch ein Übertragungsglied 14 an eine Schreib-Hauptschleife 9, die ein Permalloy-Transportkreis ist, angeschlossen. Ferner ist am oberen Ende jeder Nebenschleife 10 ein Bypaß vorgesehen, der aus einem Permalloy-Transportkreis gebildet ist und einen Replikator 15 aufweist. Bei der vorgenannten Anordnung wird eine Magnetblase auf jeder Nebenschleife 10 im Gegenuhrzeigersinn bewegt. Zwischen jeder Nebenschleife 10 und ihrem zugehörigen Bypaß sind zwei Verbindungsabschnitte vorgesehen. Am rechten Verbindungsabschnitt ist ein Übertragungsglied 14 vorgesehen. Der Verbindungsabschnitt auf der linken Seite ist ein einfaches Mischglied. Infolgedessen zirkuliert eine Magnetblase normalerweise durch die nur durch Ionenimplantation gebildete Nebenschleife 10. Wenn Information ausgelesen wird, d. h., wenn eine Magnetblase wiederholt wird, wird das Übertragungsglied 14 am oberen Ende der Nebenschleife 10 aktiviert und schickt die Magnetblase zum Bypaß. Wenn die Magnetblase den Replikator 15 erreicht, wird dieser aktiviert und führt eine Wiederholungsoperation durch. Damit wird die Magnetblase in zwei Teile, also in zwei Magnetblasen, geteilt, deren eine einem Detektor 12 über eine Lese-Hauptschleife 11 zugeführt wird und deren andere zu der Nebenschleife 10 über den Bypaß und das

Mischglied zurückkehrt. Ferner ist die Anzahl Bits in dem Bypaß und die Anzahl Bits an einem oberen Abschnitt der Nebenschleife 10 so gewählt, daß eine Bitposition der Nebenschleife die durch übertragung der Magnetblase zum Bypaß leer gemacht wird, wieder von der Magnetblase vom Replikator 15 besetzt wird. Bei dem so aufgebauten Ausführungsbeispiel werden Magnetblasen normalerweise längs dem durch Ionenimplantation gebildeten Transportkreis bewegt, und nur erforderliche Magnetblasen werden dem aus der Permalloy-Schicht gebildeten Bypaß zugeführt und gelangen von dort zum Detektor 12.

Fig. 10 zeigt eine Anordnung an einem Verbindungsabschnitt zwischen der Lese-Hauptschleife 11 und einer Nebenschleife 10 in einem Magnetblasenspeicher-Bauelement mit dem Aufbau nach Fig. 8. Nach Fig. 10 überlappen ein Haarnadel-Leitermuster 5 zum Teilen einer Magnetblase in zwei Teile und ein Spitzhacke-Permalloy-Muster 1 zum Erweitern der Magnetblase einander mit einem dazwischen vorgesehenen Isolierfilm, und das Spitzhacke-Permalloy-Muster 1 ist durch einen weiteren Isolierfilm auf einem oberen Abschnitt einer Transportbahn 16 gebildet, so daß die Nebenschleife 10 entsteht.

Fig. 11 zeigt den Fall, in dem der gesamte Transportkreis zur Bildung der Nebenschleife durch Ionenimplantation gebildet ist. Dabei ist jedoch nur ein Abschnitt 16' des Transportkreises 16, der sich sehr nahe an dem Verbindungsabschnit zwischen dem Transportkreis 16 und der Lese-Hauptschleife befindet, aus einer Permalloy-Schicht gebildet (vgl. Fig. 11).

Ein konventionelles Ionenimplantations-Bauelement weist kein Element entsprechend einem Blockreplikator in einem Permalloy-Bauelement auf. Diese Tatsache ist hauptsächlich dafür

verantwortlich, daß ein Hochgeschwindigkeitsbetrieb des Ionenimplantations-Bauelements nicht möglich ist. Durch Anwendung des Aufbaus nach Fig. 10 und Fig. 11 kann in einem Ionenimplantations-Bauelement ein Blockreplikator gebildet werden, der mit ausreichender Stabilität und Gleichmäßigkeit arbeitet. Selbstverständlich kann das Spitzhacke-Permalloy-Muster durch andere Formen von Permalloy-Mustern ersetzt werden.

Fig. 12 zeigt Übertragungsgrenzbereiche an Ionenimplantations-Bauelementen. Wenn das vorgenannte Permalloy-Muster 1 in einem Ionenimplantations-Bauelement nicht vorhanden ist, weist das Bauelement einen Übertragungsgrenzbereich entsprechend der Strichlinie 17 von Fig. 12 auf. In diesem Fall wird natürlich keine Wiederholung einer Magnetblase erfolgen.

Wenn ein dem vorgenannten Bauelement entsprechendes Ionenimplantations-Bauelement das Permalloy-Muster 1 aufweist, hat das Bauelement einen Übertragungsgrenzbereich entsprechend der Vollinie 18 von Fig. 12. D. h., die Verringerung des Übertragungsgrenzbereichs 1st sehr gering. In diesem Fall wurde gefunden, daß eine Magnetblase ohne weiteres wiederholt wird.

Fig. 13 zeigt eine Anordnung an einem Verbindungsabschnitt zwischen der Schreib-Hauptschleife 9 und einer Nebenschleife 10 bei einem entsprechend Fig. 9 aufgebauten Bauelement. Nach Fig. 13 ist ein Haarnadel-Leitermuster 5 durch eine Isolierschicht an einem Endabschnitt eines Transportkreises 16 zur Bildung der Nebenschleife 10 vorgesehen, und ein Chevron-Permalloy-Muster 1 ist durch eine weitere Isolierschicht auf dem Leitermuster 5 gebildet.

In einem konventionellen Ionenimplantations-Bauelement wird eine Schreib-Hauptschleife nur durch Ionenimplantation gebildet. Bei dem Ausführungsbeispiel nach den Fig. 9 und 13 jedoch besteht die Schreib-Hauptschleife 9 aus dem Chevron-Permalloy-Muster 1. Infolgedessen wird eine Magnetblase von der Schreib-Hauptschleife zu der Nebenschleife in stabiler und gleichmäßiger Weise übertragen, so daß eine Auswirkung des angegebenen Bauelements bestätigt wird.

Bei der Erfindung können als magnetische Schicht für die Magnetblasen verschiedene bekannte magnetische Granatschichten für ein Magnetblasenspeicher-Bauelement, z. B. eine Schicht aus (YSmLuCa)₃(PeGe)5O₁ ₂r verwendet werden. Diese magnetischen Granatschichten werden normalerweise auf eine (Ill)-orientierte Fläche eines nichtmagnetischen einkristallinen Substrats z.B. aus Gd₃Ga₅O₁₂ aus der Flüssigphase epitaktisch aufgebracht. Diese Granatschichten kann man jedoch auch auf andere kristallografische Ebenen als die (III)-Ebene des vorgenannten Substrats aufwachsen lassen.

Bevorzugt wird die Dicke einer magnetischen Granatschicht für Magnetblasen nahezu gleich dem Durchmesser der Magnetblasen gemacht.

Ferner weist eine Schicht aus einem weichmagnetischen ■ . Werkstoff, z. B. eine Permalloy-Schicht (d. h. eine Fe-Ni-Legierungsschicht) bevorzugt eine Dicke von ca. 0,3-0,4 jum auf. Eine Permalloy-Schicht mit einer Dicke von 0,03-0,05^um kann jedoch auch zur Bildung eines Magnetblasendetektors verwendet werden.

Verschiedene Ionen können in eine magnetische Granatschicht zur Bildung eines Blasentransportkreises implantiert werden.

Wenn jedoch Wasserstoffionen verwendet werden, werden besonders günstige Resultate erzielt. Es ist zwar möglich, nur Wasserstoffionen in eine magnetische Granatschicht zu implantieren, aus praktischen Erwägungen ist es jedoch erwünscht, auch andere Ionen, z. B. Ne -Ionen, in die magnetische Granatschicht zu implantieren, die eine von der Energie der Wasserstoffionen verschiedene Energie aufweisen (wie im Fall des ersten Ausführungsbeispiels), da in der magnetischen Granatschicht eine Spannungsschicht mit gleichmäßiger Spannungsverteilung in Tiefenrichtung gebildet wird. Ferner ist es erwünscht, daß die Implantationstiefe der vorgenannten Ionen (d. h. die Dicke der Spannungsschicht) etwa 1/4 bis 1/2 der Dicke der magnetischen Granatschicht beträgt.

Wie aus der vorstehenden Erläuterung hervorgeht, kann ein ausgezeichnetes Magnetblasenspeicher-Bauelement mit hoher Dichte und mit sehr kleiner Bitperiode (z. B. ca. 4 um oder weniger) gebildet werden, das einen Blockreplikator aufweist und stabil und gleichmäßig arbeitet.

In der vorstehenden Erläuterung wurde als magnetische Trägerschicht für die Magnetblasen zum leichteren Verständnis nur auf eine magnetische Granatschicht Bezug genommen. Die magnetische Trägerschicht für die Magnetblasen ist jedoch nicht auf die magnetische Granatschicht beschränkt, sondern es können als magnetische Schichten für Magnetblasen auch eine amorphe Seltenerd-Übergangsmetallschicht z. B. aus Gd-Co, Gd-Fe oder Gd-Co-Mo, eine Eisenoxidschicht aus z. B. hexagonalem Ferrit sowie andere Schichten verwendet werden.

Λ*

Leerseite

Claims

Ansprüche

M .yMagnetblasenspeicher-Bauelement,
gekennzeichnet durch einen Magnetblasen-Transportkreis zur Bildung einer Nebenschleife (10), der durch Ionenimplantation in einem erwünschten Abschnitt einer magnetischen Magnetblasen-Trägerschicht (3) gebildet ist; und eine Hauptschleife (9, 11, 12, 13), wobei wenigstens ein Teil der Hauptschleife aus einer Schicht eines weichmagnetischen Werkstoffs gebildet ist und wobei wenigstens ein Teil von Verbindungsabschnitten zwischen der Neben- und der Hauptschleife aus der Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff besteht.
2. Magnetblasenspeicher-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet,

daß die Hauptschleife, ein Replikator (15), ein Übertragungsglied (14), ein Detektor (12) und ein Magnetblasengenerator (13) aus der Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff gebildet sind.

81-A 6720-03-Schö
3. Magnetblasenspeicher-Bauelement nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der weichmagnetische Werkstoff Permalloy ist.
4. Magnetblasenspeicher-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet/ daß ein Magnetblasengenerator (13), eine Schreib-Hauptschleife (9) und ein Übertragungsglied (14) der Schreib-Hauptschleife (9) durch Ionenimplantation gebildet sind, und

daß ein Replikator (15), ein dem Replikator (15) eng benachbarter Teil des Magnetblasen-Transportkreises, eine Lese-Hauptschleife (11) und ein Detektor (12) aus der Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff gebildet sind.
5. Magnetblasenspeicher-Bauelement nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der weichmagnetische Werkstoff Permalloy ist.
6. Magnetblasenspeicher-Bauelement nach einem der Ansprüche 4 oder 5,

dadurch gekennzeichnet, daß das Übertragungsglied (14) aus einer Permalloy-Schicht gebildet ist.
7. Magnetblasenspeicher-Bauelement nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß eine Schreib-Hauptschleife (9), eine Lese-Hauptschleife (11), ein Magnetblasengenerator (13), ein Übertragungsglied (14), ein Replikator (15) und ein Detektor (12) aus der Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff gebildet sind, und

lll.

ζ I

daß ein den Replikator (15) aufweisender Magnetblasen-Transportkreis aus der Schicht aus weichmagnetischem Werkstoff als Bypaß an der Leseseite der Nebenschleife (10) vorgesehen ist.
8. Magnetblasenspeicher-Bauelement nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet,

daß der weichmagnetische Werkstoff Permalloy ist.