JPS59217286A - Ion implantation magnetic bubble device - Google Patents

Ion implantation magnetic bubble device

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JPS59217286A
JPS59217286A JP58090232A JP9023283A JPS59217286A JP S59217286 A JPS59217286 A JP S59217286A JP 58090232 A JP58090232 A JP 58090232A JP 9023283 A JP9023283 A JP 9023283A JP S59217286 A JPS59217286 A JP S59217286A
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JP
Japan
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ion implantation
ion
implanted
transfer
magnetic
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Pending
Application number
JP58090232A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazunari Yoneno
米納 和成
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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Publication date
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    • GPHYSICS
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    • G11CSTATIC STORES
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    • G11C19/02Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements
    • G11C19/08Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure
    • G11C19/0808Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure using magnetic domain propagation
    • G11C19/0816Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers using magnetic elements using thin films in plane structure using magnetic domain propagation using a rotating or alternating coplanar magnetic field

Abstract

PURPOSE:To reduce memory cell size and attain to high density by annealing some part between a transfer pattern through laser irradiation or diffusing externally an implanted ion by using a spacer mask, and decreasing an anisotropic magnetic field locally at said part between the transfer pattern. CONSTITUTION:Some part 8 between the transfer pattern 7 is irradiated with laser light and thus annealed to reduce magnetic strain, reducing an ion implanted anisotropic magnetic field (DELTAHk) at the irradiated part. Further, the spacer 10 made of silicon dioxide is provided covering the transfer pattern 7 and gap 9, and a window is formed at the part 8 of the gap 9 by etching; and a heat treatment is carried out to diffuse externally the implanted ions in an ion implanting layer 11 at the window part, reducing the DELTAHk of the ion implanting layer 11 at this part. Thus, part of the ion-implanted area between the transfer patterns is made into a small-DELTAHk area to reduce the mutual operation between the transfer patterns, and thus the malfunction of a bubble is prevented to reduce the memory cell size.

Description

【発明の詳細な説明】 (al  発明の技術分野 本発明は転送路間の相互作用を低減させてメモリセルサ
イズを縮少させたイオン注入磁気バブルデバイスの形成
に関する〇 +bl  技術の背景 磁気バブルメモリデバイス(以下略してバブルデバイス
)には磁気バブル(以下略してバブル)の転送に軟磁性
材料の磁化を利用するものとイオン注入領域ルずる千ヤ
ージドウオールを利用するものとがある。こ\で後者の
デバイスで用いられる非イオン注入部よりなる連続パタ
ーンはパターンの最小制限寸法が前者に較べて余裕があ
るのでバブル径が1〔μm〕のような微細バブル用転送
パターンの形成に適している。本発明はか\るイオン注
入デバイスにおいて更に記録密度を向上するための磁性
膜処理方法に関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Technical Field of the Invention The present invention relates to the formation of an ion-implanted magnetic bubble device that reduces interaction between transfer paths and reduces memory cell size.Technical Background Magnetic Bubble Memory Devices (hereinafter referred to as bubble devices) include those that use the magnetization of a soft magnetic material to transfer magnetic bubbles (hereinafter referred to as bubbles), and those that utilize a thousand-yard wall that moves around the ion implantation region. The continuous pattern consisting of non-ion-implanted parts used in the latter device has a wider minimum limit dimension than the former, so it is suitable for forming transfer patterns for micro bubbles with a bubble diameter of 1 [μm]. The present invention relates to a magnetic film processing method for further improving the recording density in such an ion implantation device.

(at  従来技術と問題点 ガーネy)は立方晶系に観する結晶であり、本来は磁気
異方性をもたない筈であるが、その組成成分として少く
とも2種類の希土類イオンを含みその内少くとも1種類
が磁性イオンである場合には自発磁化による磁気異方性
を生じ単結晶の(100面に直角な方向に一軸磁気異方
性が認められている。そこでバブルメモリデバイスにお
いては非磁性ガーネットであるガドリニウム・ガリウム
−ガーネット(GdRGas u、、略してGGG)単
結晶の(111)面を切り出し、液相エピタキシャル成
長法によりこの上に必要とする成分組成の磁性ガーネッ
トを成長させ、このようにして基板に直角な方向に一軸
磁気異方性をもつガーネット膜を用いてデバイスが作ら
れている。こ\で本発明に係るイオン注入デバイスは力
)\る磁性ガーネット膜に部分的にイオン注入を施すこ
とにより膜面に対し垂直な方向に配列している磁化の方
向を膜面に平行に倒しこれによりバブル転送パターンを
形成しt:ものである。uノ後図面を用いて本発明を説
明する。i1図はイオン注入デバイスIこおいてバブル
転送に用いられる連接パターン1と磁性ガーネット膜と
の関係を示すもので(2)は平面図まt:plは断面図
である。第1図で斜線で示す近接パターン1を含む部分
はGGG上にエピタキシャル成長させた磁性ガーオツ)
膜であって磁化の方向は膜面lこ垂直である。こ\で膜
面に垂直な自発磁化が安定に存在するための条件は最大
値が飽和磁化か令の4π倍となる反磁界よりも強い一軸
弄方性礎界Qk)が膜面に垂直に存在しているこ吉によ
る。
(at Prior Art and Problems Gurney) is a crystal that can be seen as a cubic system, and originally should not have magnetic anisotropy, but it contains at least two types of rare earth ions as its composition components. When at least one of the ions is a magnetic ion, magnetic anisotropy occurs due to spontaneous magnetization, and uniaxial magnetic anisotropy is observed in the direction perpendicular to the (100) plane of a single crystal. The (111) plane of a single crystal of gadolinium gallium garnet (GdRGasu, abbreviated as GGG), which is a non-magnetic garnet, is cut out, and magnetic garnet with the required composition is grown thereon by liquid phase epitaxial growth. In this way, a device is fabricated using a garnet film that has uniaxial magnetic anisotropy in the direction perpendicular to the substrate.The ion implantation device according to the present invention has a magnetic garnet film that is partially By performing ion implantation, the direction of magnetization, which is perpendicular to the film surface, is turned to parallel to the film surface, thereby forming a bubble transfer pattern. The present invention will be explained using the following drawings. Figure i1 shows the relationship between the connection pattern 1 used for bubble transfer in the ion implantation device I and the magnetic garnet film, (2) is a plan view, and t:pl is a cross-sectional view. The part including the adjacent pattern 1 indicated by diagonal lines in Fig. 1 is a magnetic layer epitaxially grown on GGG)
It is a film, and the direction of magnetization is perpendicular to the film surface. Here, the condition for stable spontaneous magnetization perpendicular to the film surface is that a uniaxial magnetic field Qk) exists perpendicular to the film surface, which is stronger than the demagnetizing field whose maximum value is 4π times the saturation magnetization. By Terukokichi.

すなわち UK>4πM8 然し連続パターン1の形成位置をレジスト或は蒸着膜で
マスクして水素イオン(H+)ネオンイオン(Ne+)
などのイオン注入を行うと注入イオンにより結晶格子が
膨張し7て横方向に応力を生じ負の磁歪定数をもつ磁性
ガーネットの場合はクトレスにより膜面に平行な方向に
次式で表わされるイオン注入誘導異方性磁界Δ)IKが
誘起される。
In other words, UK>4πM8 However, the formation position of continuous pattern 1 is masked with a resist or vapor deposited film to generate hydrogen ions (H+) and neon ions (Ne+).
When ion implantation such as An induced anisotropic magnetic field Δ)IK is induced.

Ms    t+r     d 但し λ・・・・・・・・・<111>方向の磁歪當数E・・
・・・・・・・ヤング率 y・・・・・・・・・ポアッソン比 d・・・・・・・・・(111)面の格子間隔Δd・・
・・・・・・・イオン注入による格子開隔の変化量 そこで Hx−4πMs−ΔHx(U が成立する条件では自発磁化の方向は膜面に平行となる
。第1図でマスクして形成した連接パターン1を除くイ
オン注入領域2はこのように注入層の厚さだけ磁化の方
向が平行になっている。さてバブルはガーネット膜面に
平行に加えられた磁界により、連接パターンに沿って発
生するチャージドウオール3に吸引され回転磁界により
転送されるが%連接パターンが近接して存在するとバブ
ルは連接パターン間の隙間を飛び越して別の連接パター
ンのチャージドウオールlこ移ることが起る。
Ms t+r d However, λ・・・・・・Magnetostriction number E in the <111> direction
...... Young's modulus y ... Poisson's ratio d ...... Lattice spacing Δd of (111) plane...
・・・・・・Amount of change in lattice spacing due to ion implantation Therefore, under the condition that Hx-4πMs-ΔHx(U holds, the direction of spontaneous magnetization is parallel to the film surface. In this way, the direction of magnetization in ion implantation region 2 excluding connecting pattern 1 is parallel to the thickness of the implanted layer.Now, bubbles are generated along the connecting pattern by the magnetic field applied parallel to the garnet film surface. The bubbles are attracted to the charged wall 3 and transferred by the rotating magnetic field, but if the connected patterns are located close to each other, the bubbles jump over the gap between the connected patterns and move to the charged wall 1 of another connected pattern.

例えは第1図(、Vにおいて矢印4の方向に磁界が加え
られている場合チャージドウオールに吸引されてイの位
置にあるバブル5は連接パターン相互間の間隔が狭い場
合は別の遅硬パターン6の口、ハの位置にある千ヤージ
ド白オールに吸引されて飛び移る現象が起り易い。イオ
ン注入デバイスにおいてはか5る誤動作を無くすること
が必敬でこれは連接パターン相互間の相互作用を低減す
れはよく、その方法としてイオン注入層の濃度を連接パ
ターン間の中央部で少くする2レベルのイオン注入層を
形成する方法があるがプロセスが複雑で精度が劣ると言
う問題点がある。それで連接パターン間のチャージドウ
ォールの相互作用を低減する方法としては転送パターン
のセルサイズをバブル径に合わせて過当にとる以外に方
法はなかった。
For example, in Figure 1 (when a magnetic field is applied in the direction of arrow 4 at V, the bubble 5 that is attracted by the charged wall and located at position A is a different slow hardening pattern if the interval between the connected patterns is narrow). The phenomenon of being attracted to the thousand-yard white oar located at the opening of 6 and position C is likely to occur.It is essential to eliminate such malfunctions in ion implantation devices, and this is due to the interaction between connected patterns. One way to reduce this is to form a two-level ion-implanted layer that reduces the concentration of the ion-implanted layer in the center between the connected patterns, but the process is complicated and the accuracy is poor. Therefore, the only way to reduce the interaction of charged walls between connected patterns is to make the cell size of the transfer pattern excessively large according to the bubble diameter.

ldl  発明の目的 本発明の目的はイオン注入デバイスにおいて転送パター
ン間の相互作用を低減させてメモリセルサイズを縮少し
高密度化を達成する方法を提供するにある。
ldl OBJECTS OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a method for reducing the interaction between transfer patterns in an ion implantation device to reduce memory cell size and achieve high density.

let  発明の構成 本発明の目的は転送パターン間の一部にレーザ照射を行
ってこの部分を焼鈍するか或は転送パターン間の一部が
窓明けされて設けられているスペーサマスクを用いて注
入イオンを外部拡散させこれにより転送パターン間の一
部の異方性磁界を局部的に低下させることにより達成す
ることができる。
Let Structure of the Invention The object of the present invention is to irradiate a part between the transfer patterns with a laser to annealing this part, or to implant the part between the transfer patterns using a spacer mask provided with a window. This can be achieved by out-diffusion of ions, thereby locally lowering some anisotropic magnetic fields between the transfer patterns.

1f+  発明の実施例 第2図は本発明の実施法を示すもので四は平向図また(
Blおよび(Qは断面図である。すなわち第2図(均で
示す方法は転送パターン7の間の一部8にレーザ照射を
行ってこの部分を焼鈍して磁歪を減らすことにより照射
部分のイオン注入誘導異方性磁界(ΔHK)を少くする
ものである。また同図(Uは水素イオンとネオンイオン
との注入によりΔHKなるスペーサ10を設け、間隙9
の一部8をエラ壬ングにより窓明けしたる後に熱処理を
竹って窓明は部のイオン注入層11にある注入イオンを
外部拡散させ、この部分のイオン注入ff1llのΔH
Kを減少させる。第3図はこれを証明する実験で二酸化
硅5K (S’ (Jt)からなるスペーサ10をスパ
ッタ法を用いて厚さ2200[A)に形成した試料12
とスペーサを形成しない試料13とについて熱処理時間
を変えて7HKの減少傾向を測定したもので熱処理時間
は各々30分間である。この結果からスペーサ層lOは
注入イオンの拡散を抑制する効果があり本実施例の場合
35UC℃:]での熱処理を行うことにより5I(Jf
fiスペーサlOで被覆されている部分のjHxは約3
200[Ue、]で変化なく、一方窓明は部の注入イオ
ンは拡散して2500 [U+:]にまでaHxの値は
減少する。このようにして転送パターンの間にあるイオ
ン注入領域の一部をjH[の少い領域とすることlこよ
り転送パターン間の相互作用を低減してバブルの誤動作
を防ぐことができ従ってメモリセルサイズの縮少が可能
となる。
1f+ Embodiment of the invention Figure 2 shows the method of carrying out the invention, and 4 is a plan view or (
Bl and (Q are cross-sectional views. In other words, in the method shown in Figure 2, ions in the irradiated area are This is to reduce the injection-induced anisotropic magnetic field (ΔHK). Also, in the same figure (U is a spacer 10 with ΔHK formed by implanting hydrogen ions and neon ions, and the gap 9
After opening a window in a part 8 of the ion-implanted layer 11 by etching, heat treatment is performed to diffuse the implanted ions in the ion-implanted layer 11 in the window to the outside, thereby increasing the ΔH of the ion-implanted ff1ll in this part.
Decrease K. Figure 3 shows a sample 12 in which a spacer 10 made of 5K (S' (Jt)) of silicon dioxide was formed to a thickness of 2200 [A] using a sputtering method in an experiment to prove this.
The decreasing tendency of 7HK was measured by changing the heat treatment time for Sample 13 and Sample 13 in which no spacer was formed, and the heat treatment time was 30 minutes for each. From this result, the spacer layer 1O has the effect of suppressing the diffusion of implanted ions, and in this example, by performing heat treatment at 35UC℃: 5I (Jf
jHx of the part covered with fi spacer lO is approximately 3
There is no change at 200 [Ue,], but on the other hand, the implanted ions in the window brightness diffuse and the value of aHx decreases to 2500 [U+:]. In this way, by making a part of the ion implantation region between the transfer patterns into a region with small jH[l, the interaction between the transfer patterns can be reduced and bubble malfunction can be prevented, and the memory cell size can be reduced. can be reduced.

またバブルの転送パターンからの飛び出しが抑制される
結果として第4図に示すようにバイアスマージン16の
形状は従来は破線17の形状であったが本発明の実施に
より発散磁界15側の特性が牧舎されて実線18で表わ
す”ような形状となる。
Furthermore, as a result of suppressing bubbles from popping out from the transfer pattern, as shown in FIG. This results in a shape shown by a solid line 18.

tgl  発明の効果 本発明はイオン注入デバイスにおいて転送パターン間の
相互作用を抑制することによりバブル転送に当っての誤
動作を防ぐためになされたもので転送パターン間のイオ
ン注入誘起異方性磁界を本発明の方法を用いて局部的に
減らすことにより相互作用を低減できまたメモリセルサ
イズを縮少するこきができた。
tgl Effects of the Invention The present invention was made to prevent malfunctions during bubble transfer by suppressing the interaction between transfer patterns in an ion implantation device. Using this method, we were able to reduce the interaction and reduce the memory cell size by locally reducing it.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of drawings]

第1図はイオン注入デバイスにおけるバブル転送の説明
図でIAIは平面図、郵)は断面図、第2図は本発明の
実施例の説明図で四は平面図、(Ht t l(”lは
断面図、第3図はイオン注入−導異方性磁界への熱処理
効果を示す説明図また第4図はバブルメモリのバイアス
マージンの説明図である。 図において%11わは;!L接パターン、2はイオン注
入領域、3は壬ヤージドウオール、5はバブル、7は転
送パターン、lOはスペーサ。 第 1 図 第3 図 ミ預’4  (#Cン J2 図 第4図
Fig. 1 is an explanatory diagram of bubble transfer in an ion implantation device, IAI is a plan view, y is a cross-sectional view, FIG. 3 is an explanatory diagram showing the effect of heat treatment on ion implantation and conducting anisotropic magnetic field, and FIG. 4 is an explanatory diagram of the bias margin of bubble memory. pattern, 2 is an ion implantation region, 3 is a wall, 5 is a bubble, 7 is a transfer pattern, IO is a spacer.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)エピタキシャル成長した磁性ガー矛ット膜上に非
イオン注入部により形成される転送パターンがあり、磁
気バブルの転送が印加磁界により該転送パターンに沿っ
て発生する千ヤージドワオールへの吸引により行われる
イオン注入デバイスにおいて、転送パターン間(こ存在
するイオン注入領域の異方性磁界を局部的に低下させて
なることを特徴とするイオン注入磁気バブルデバイス。 (21異方性磁界の低下が転送パターン間のイオン注入
領域の一部を局部的に昇温させて、その焼り屯効果によ
り行なわれることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載のイオン注入磁気バブルデバイス。 (31局部的昇温をレーザ照射により行なわれるこ(4
)異方性磁界の低下が転送パターン間のイオン注入領域
の一部が窓明けされて設けられているスペーサマスクか
らの注入Xオンの外部拡散により行われることを特徴と
する特許請求の範囲第1項記載のイオン注入磁気バブル
デバイス。
(1) There is a transfer pattern formed by non-ion implantation on the epitaxially grown magnetic garnet film, and the transfer of magnetic bubbles is performed by attraction to a thousand yard wall generated along the transfer pattern by an applied magnetic field. In an ion implantation device, an ion implantation magnetic bubble device is characterized by locally lowering the anisotropic magnetic field of the ion implanted region between the transfer patterns. The ion implantation magnetic bubble device according to claim 1, characterized in that the ion implantation is carried out by locally raising the temperature of a part of the ion implantation region between the regions, and by the burn-out effect. Temperature is achieved by laser irradiation (4)
) The reduction of the anisotropic magnetic field is achieved by external diffusion of the implanted X-on from a spacer mask in which a part of the ion implantation region between the transfer patterns is opened. The ion-implanted magnetic bubble device according to item 1.
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