JPS592988B2 - 回転磁界制御形バブルメモリ素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気バブルメモリ装置に関するものであり、更
に詳しくは回転磁界制御形バブルメモリ；ｊ素子に関す
る。

半導体集積回路技術をはじめとする電子技術の著しい発
展に支えられて、電子計算機は急速に小型化し高速度化
されている。

また、その信頼度も回路素子のソリッドステート化によ
つて著しく向 、上している。さらに、電子計算機の利
用が進むにつれて記憶装置の記憶容量も年々増加の一途
を辿つており、記憶に要する単価の低減とアクセス時間
の短縮が強く要望されている。大容量の情報を確実に記
憶保持するためには信頼度の高い不揮発生の大容量メモ
リ装置が必要であるが、揮発生の５ 半導体メモリをも
つて実現することは不可能であり、また不揮発生ながら
も磁気テープ装置、磁気ディスク装置などは可動部分を
有するという致命的な欠陥を有しており、これも信頼度
の面でニーズに適合したメモリ装置と言い難い。０ 以
上のような技術的背景に鑑みて発明されたのが磁気バブ
ルである。

一軸磁気異方性を有するガーネットまたはオルソフェラ
イト等の磁性薄板面に垂直に適当な大きさのバイアス磁
界を印加すると円筒状磁区所謂磁５ 気バブルが発生す
る。

この磁気バブルを利用して情報の蓄積、論理演算等を行
う磁気バブル利用装置は不揮発性であること、全固体素
子であること、大容量化が可能であること、比較的高速
であること等の理由からこれらの特性を生かした分野に
お０ いてその実用化が急速に進められている。この磁
気バブル利用装置においては、磁気バブルの発生、転送
、分割、拡大、検出、消去等の各種機能が必要とされる
。さらにはまた磁気バブルを磁性薄板内において安定に
存在させるためのバ５ イアス磁界印加手段、磁気バブ
ルを磁性薄板内において磁性薄板上に形成された磁性体
パターンの基に移動させるための回転磁界印加手段を必
要とする。第１図に磁気バブル利用装置に使用されるハ
ブ’ ９ ルメモリ素子の代表的な構成例を示す。

図示された構成は所謂メジャー、マイナーループ構成と
称されるもので、図中１はメジャーループ、２はマイナ
ーループ、３は検出器、襦は発生器、５は複製器、６は
消滅器、Ｔはトランスファ？、 ′− ゲートを夫々示
している。尚図において実線は磁気バブル磁性薄板上に
形成されたパーマロイパターンによるバブル磁区転送路
、破線は同じく薄板上に形成された金等からなる導体パ
ターンである。

動作は次のようにして行なわれる。先ず書込むべき情報
に応じて発生器４を構成する導体パターンのループ内に
バイアス磁界を実効的に弱める方向に電流を供給して該
ループ内にバブル磁区を発生させる。

発生したバブル磁区は、磁性薄板の面内方向において回
転する駆動磁界によりメジャーループ１上を転送され、
各マイナーループ２の対向する位置に１情報分（例えば
１ワード分）整列される。このときトランスフアゲート
７を構成する導体パターンに電流を供給してメジヤール
ープ１上のバブル磁区群を各マイナーループ２内へ送り
込む。各マイナーループ２内へ送り込まれたバブル磁区
は１駆動磁界によりマイナーループ２内を巡回しはじめ
情報の格納が終『する。次に情報の読出しは読出すべき
各マイナーループ２内のバプル磁区群がトランスフアゲ
ート７に対向する位置に到来した時点で導体パターンに
通電してメジャーループ１上へ転送する。メジヤールー
プ上に転送されたバブル磁区列は駆動磁界により順次転
送されて複製器５に至る。複製器５では到来するバブル
磁区を２個に分割し、１個をパーマロイパターンに沿つ
て検出器３へ、他の１個をメジヤーループ１を介して再
びマイナーループへ送り出す。検出器３は順次到来する
バブル磁区を検出効率を上げるために拡大し、例えばこ
れが到来したことによる磁気抵抗素子の磁気抵抗変化を
電圧の変化として読出す。尚、読出した後その情報を消
去し新たな別の情報を書込む場合は、分割後のバブル磁
区をメジヤーループ上の消滅器６によつて消去するとと
もに新たな別の情報を発生器４により書込む。以上が一
般的な回転磁界制御型のバブルメモリ素子の構成および
動作説明である。

この種のバブルメモリ素子にあつては、バブル磁区を保
持する磁性媒体上に先ず導体パターンが形成され、導体
パターンの上にパーマロイで代表される磁性体パターン
が形成される。

これはバブル磁区を制御するために導体パターンに供給
される電流により発生する磁界が有効にバブル磁区に作
用することからよく採られる。従つて導体パターン上に
配置される磁性体パターンは、導体パターンの配置され
た領域とそうでない領域との間での段差により平坦化さ
れず磁性体パターン自身が段差をもつてしまう。磁性体
パターン自身が段差をもつことは、本来非所望位置に磁
極が形成されることを意味し、バプル磁区を安定に動作
させるに当たり好ましくない。そこで従来より、この問
題を回避する目的から各種プレーナ化プロセスがこの種
の素子の製造に適用される。

バブルメモリ素子に用いられているプレーナプロセス技
術としては、リフトオフプロセス、トツプダウンプロセ
ス、樹脂プロセスが知られている。リフトオフプロセス
は、導体パターン部以外をＳｉＯ．ＳｉＯ２等の絶縁物
で所謂リフトオフプロセスにより埋込む方式であるが、
導体パターン端部に溝が生じ易い。

またトツプダウンプロセスは、導体層および磁性体層を
媒体全面に形成した後先ず磁性体層をエツチング処理し
て磁性体パターンを形成し、次に導体パターンを導体層
エツチング処理により形成するものであるが、この方式
は磁性体パターン下に全て導体層が介在するため、磁性
体パターンを媒体に近接配置することができず、また設
計上の自由度が著しく制限される等の問題がある。

さらに樹脂プロセスは、媒体上に導体パターンを形成し
た後、導体パターンを含む媒体の全面に絶縁性樹脂をス
ピンコート法により塗布し、以て導体パターン端部にお
ける急峻な段差を緩和する方式であるが、樹脂の厚さが
導体パターン近傍領域とそれ以外の領域とで著しく異な
り、その結果バブル磁区の転送特性に影響を及ぼす等の
欠点を有する。本発明は叙上の問題に鑑みてなされたも
ので、その目的とするところは比較的製造容易な樹脂プ
ロセスを用い、且つ樹脂プロセスのもつ欠点すなわち樹
脂の厚さが分布を持つことによるバブル磁区の転送特性
への悪影響を実質的に解消することのできる新規なバブ
ルメモリ素子を実現することにある。本発明の目的は、
バブル磁区を保持する磁性媒体と、該磁性媒体上に形成
された機能制御用導体パターンと、該導体パターン上に
塗布された樹脂層と、さらに該樹脂層上に形成されたバ
ブル磁区転送用磁性体パターンとを具備してなる回転磁
界制御形バブルメモリ素子において、前記導体パターン
近傍の前記磁性体パターンのパターン周期を前記導体パ
ターン近傍にない前記磁性体パターンのパターン周期に
比して大きく設定してなることを特徴とする回転磁界制
御形バブルメモリ素子とすることにより達成することが
できる。

すなわち本発明は、導体パターン上およびその近傍にお
ける樹脂厚増加による該領域における磁性体パターンの
バブル磁区に及ぼす駆動力の低下を磁性体パターン周期
を増大させることで改善したものである。以下本発明を
図面を用いて説明する。

第２図は樹脂プロセスを適用したバブルメモリ素子の断
面図である。

図において、１１はバブル磁区を保持する磁性媒体、１
２は磁性媒体１１上に一様に形成されたＳｉＯ２膜、１
３はＳｉＯ２膜１２上に形成された金（Ａｕ）あるいは
アルミ銅（Ａｌ−Ｃｕ）よりなる導体パターン、１４は
導体パターン１３を含むＳｉＯ２膜１２の全面にスピン
コート法により塗布された例えばポリイミド樹脂、シリ
コン樹脂あるいはラダ一型ポリシロキサン樹脂等の絶縁
樹脂層、１５は樹脂層１４上に形成されたパーマロイパ
ターンである。

図から明らかなように導体パターン１３直上に形成され
たパーマロイパターン１５と磁性媒体１１との距離ａ、
あるいは導体パターン１３近傍に形成されたパーマロイ
パターン１５と磁性媒体１１との距離ｂは、導体パター
ン近傍にないパーマロイパターン１５と磁性媒体１１の
なす距離に比して大きい。

パーマロイパターン１５と磁性媒体１１との距離が大き
くなると当然媒体１１内のバブル磁区に及ぼすパーマロ
イパターン１５による磁界、すなわち駆動力が弱まり該
領域における動作バイアスマージンが急激に劣化する。
本発明はこの事実に基いて、樹脂厚の厚くならざるを得
ない導体パターン近傍に配置されるパーマロイパターン
のパターン周期を他の領域（蓄積領域）におけるパーマ
ロイパターンのパターン周期よりも大きく設定し、以て
樹脂厚の増加によるバブル磁区駆動力の低下を補うよう
にしたものである。

第３図は樹脂厚と動作バイアスマージンとの関係を示す
グラフであり、樹脂層１４上に形成されるパーマロイパ
ターンのパターン周期をパラメータとして示している。

図中、Ｌはパターン周期大、Ｍはパターン周期中、Ｓは
パターン周期小としたときの夫々のデータである。同図
からも明らかなようにパーマロイパターンのパターン周
期を大きく設定することで樹脂厚が増大してもある範囲
までは動作バイアスマージンを十分な値に確保すること
ができる。

パーマロイパターンのパターン周期が８〔〃ｍ〕の場合
、動作バイアスマージンが低下し始める樹脂層の厚さは
約６０００λである。従つて動作バイアスマージンが低
下し始める樹脂層の厚さを大きくする必要があるならば
、その近傍におけるパーマロイパターンのパターン周期
を拡大してやればよい。第４図は本発明を適用したバル
ブメモリ素子の一実施例を示す。図中の番号は全て第１
図の番号を採用している。

図中破線で包囲した領域が導体パターンの形成された領
域であり、実線にて包囲した領域がパーマロイパターン
の形成された領域である。本実施例によれば導体パター
ンであるトランスフアゲートパターン７上および近傍に
形成されるパーマロイパターンのパターン周期をバブル
磁区蓄積領域のパーマロイパターンのパターン周期の約
２倍としている。

すなわちメジャーループ１、およびメジャーループとマ
イナーループを結ぶ転送路およびマイナーループの導体
パターンと近接する領域に配設されるパーマロイパター
ンのパターン周期を、マイナーループ２の他の大部分の
領域に配設されるパーマロイパターンのそれの約２倍と
したものである。このようにして樹脂厚の厚い領域に配
設されるパーマロイパターンのパターン周期を拡大しパ
ーマロイパターンの面積を拡大することによつて該領域
におけるパーマロイパターンの駆動力の低下を補償する
ことができる。

また、導体パターン近傍の拡大すべきパーマロイパター
ンの領域の範囲は用いられる樹脂の粘性等により異なる
が、導体パターンの端部より２〜１０ビツトが適当であ
る。尚、こＸでいうビツトとは基本パターン周期で構成
されたマイナーループを構成するパーマロイパターン数
に相当する。以上説明したように、本発明によれば導体
パターン端部での磁性体パターンの不連続性を他のプレ
ーナ化プロレスと同様にして解決できると同時に導体パ
ターン近傍での樹脂厚増大による動作バイアスマージン
の低下を防ぐことができる。

さらに本発明の好ましいことは上述の他のプレーナ化プ
ロセスに比してマイナーループより構成される蓄積領域
での樹脂厚を小さくできるので、該領域におけるパーマ
ロイパターンのパターン周期をさらに小さく設定するこ
とで蓄積密度を向上させることができることである。尚
、導体パターン近傍のみのパーマロイパターンのパター
ン周期を大きくすることは、大容量バブルメモリ素子に
あつては然程全体の記憶密度に影響を及ぼすものではな
い。

【図面の簡単な説明】

第１図はバプルメモリ素子の代表的構成例を示す図、第
２図はバブルメモリ素子の断面図、第３図は樹脂厚と動
作バイアスマージンとの関係を示すグラフ、第４図は本
発明を適用したバブルメモリ素子の一実施例を示す図で
ある。 図中、１はメジャーループ、２はマイナーループ、１１
は磁性媒体、１２はＳｉＯ２膜、１３は導体パターン、
１４は樹脂層、１５はパーマロイパターンである。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ バブル磁区を保持する磁性媒体と、該磁性媒体上に
   形成された機能制御用導体パターンと、該導体パターン
   上に塗布された樹脂層と、さらに該樹脂層上に形成され
   たバブル磁区転送用磁性体パターンとを具備してなる回
   転磁界制御形バブルメモリ素子において、前記導体パタ
   ーン近傍の前記磁性体パターンのパターン周期を前記導
   体パターン近傍にない前記磁性体パターンのパターン周
   期に比して大きく設定してなることを特徴とする回転磁
   界制御形バブルメモリ素子。