JPS597148B2 - 磁気バブルメモリ素子 - Google Patents

磁気バブルメモリ素子

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JPS597148B2
JPS597148B2 JP9591178A JP9591178A JPS597148B2 JP S597148 B2 JPS597148 B2 JP S597148B2 JP 9591178 A JP9591178 A JP 9591178A JP 9591178 A JP9591178 A JP 9591178A JP S597148 B2 JPS597148 B2 JP S597148B2
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film
magnetic
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magnetic bubble
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正毅 高橋
秀来 西田
宏治 山田
「ゆたか」 杉田
克弘 金子
良嗣 小礒
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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
    • G11C19/085Generating magnetic fields therefor, e.g. uniform magnetic field for magnetic domain stabilisation
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/26Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by the substrate or intermediate layers
    • H01F10/30Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure characterised by the substrate or intermediate layers characterised by the composition of the intermediate layers, e.g. seed, buffer, template, diffusion preventing, cap layers

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Thin Magnetic Films (AREA)
  • Hall/Mr Elements (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気バブルメモリ素子に関する。
一般に、磁気バブルメモリ素子は第1図に示したような
構造を有している。
すなわち、磁気バブルを保持する磁性膜1上に、第1の
絶縁膜2、導電体パターン3、第2の絶縁膜4、バブル
転送や検出に用いる軟磁性体パターン5および保護膜(
図示せず)などが順次積層して被着されている。このよ
うな従来の磁気バブルメモリ素子においては、上記軟磁
性体パターン5の一部が上記導電体パターン3と重なる
場所において、第1図に示すように段差が生じ、バブル
動作特性が低下する、という欠点がある。すなわち、軟
磁性体パターン5に、第1図に示すような急激な段差が
生じると、この段差によつて不都合な磁極が発生し、転
送マージンが大幅に低下してしまう。このような段差に
よる障害は、バブル径が小さくなるほど顕著になるので
、高密度磁気バブルメモリ素子を形成するためには、軟
磁性体パターンの段差をなくし平坦化することが、ぜひ
必要である。ことに最近は微細なパターンを形成するた
めに、導電体パターンはイオンミリングによつて形成さ
れ、この場合の導電体パターンの側面の傾きは、ほぼ8
00にも達するので、上記段差は、ますます大きくなつ
てしまう。このような問題を解決するために、従来(1
)SOG(スピンオン・グラス、米国エマルジトン社の
商品名)を塗布する方法、(2)光照射による架橋反応
を利用して感応性材料を塗布する方法等が提案されてい
る。
しかしながら、(1)の方法では、転送パターン作成時
に目合せ精度が悪くなることと、無機物であるため加水
分解反応により形成膜内に欠陥が生じるなどの問題があ
る。(2)の方法では、光照射による硬化膜形成である
ので、露光、現像の処理が必要である他に、感応性材料
が絶縁膜に密着しやすくするためには塗布直後にプリベ
イクする必要があり、さらに、硬化膜形成後の軟磁性体
パターン形成に伴なう高熱によつて硬化膜が変形を生じ
ないために現像処理後にポストベークを行なう必要があ
る等、複雑な処理工程が必要になり、多くの工程の間に
精度を悪くするおそれがある。本発明の目的は、従来の
磁気バブルメモリ素子の有する上記問題を解決し、簡単
な処理によつて硬磁性体パターンの段差を減少し、転送
マージンの大きな、精度の高い磁気バブルメモリ素子を
提供することである。
本発明は、上記目的を達成するために、熱によつて架橋
反応を生じる所定の膜厚を有する耐熱性高分子樹脂の熱
硬化膜(以下、単に樹脂膜と記す)を少なくとも上記第
2の絶縁膜として使用するものである。
以下、本発明を詳細に説明する。
第2図は本発明の一実施例を説明するための図であり、
ガーネツト膜1上に被着された第1の絶縁膜として厚さ
200nm0Si02膜7、および導電体パターン8と
軟磁性体パターン10の間に介在する第2の絶縁膜9と
して、厚さ300nmのポリイミド系樹脂、ここではポ
リイミドーイソインドロキナゾリンデイオン(POly
imideisOlndrOquinazOlindi
On、以下、PIIと記す)の熱硬化膜を、それぞれ使
用した磁気バブルメモリ装置の一部断面構造が示されて
いる。
(なお、実際の磁気バブルメモリ装置においては、七記
ガーネツト膜1が被着されている基板、ハードバブル抑
制膜および保護膜などをそなえているが、これらは本発
明とは直接関係ないので、図面を簡略にして理解を容易
にするため、いずれも図示を省略した。)上記PII膜
9は、導電体パターン8を形成した後、所定量のPII
を溶媒(たとえば、Nメチル2ピロリドンとN,Nジメ
チルアセトアミドの1:1混合液など)に溶解した液を
回転塗布法などによつて塗布した後、熱処理を行なつて
硬化することによつて、形成される。
得られるPII膜9の膜厚はPII濃度と回転塗布にお
ける回転数によつて、所望の厚さとすることができ、た
とえばPII濃度8重量%、回転数3,500rpmと
すれば、熱処理後における厚さが300nm0PII膜
が形成される。
PII膜を塗布した後、たとえば3500C,1時間の
熱処理を行なえば、PII膜は硬化し、磁気バブルメモ
リ素子の絶縁膜として、十分な特性を有する熱硬化膜が
得られる。
導電体パターン8の厚さはほぼ350nmであるため、
第2の絶縁膜として膜厚が上記PII膜と同じ300n
m(7)SlO2膜を被着すると、第1図に示したよう
な急激な段差が生じ、転送マージンが著るしく低下して
しまう。
しかし、第2の絶縁膜としてPIIを用いると、PII
は液体であるため、PII膜表面の凹凸を減少させて平
坦になろうとする性質がある。
したがつてPIIを回転塗布法によつて塗布したり、あ
るいは他の方法によつて塗布した後、所定時間静置すれ
ば、第2図に示したように、導電体パターン8に起因す
るPII膜9表面における段差は大幅に減少して平坦に
なり、その結果軟磁性体パターン10の段差も、第1図
に示した場合にくらべて著るしく減少する。本発明にお
いて、上記PII膜9の膜厚は極めて重要である。
PII膜9の厚さが薄すぎると、段差を減少させる効果
が不十分になり、極端な場合は、導電体パターン8と軟
磁性体パターン10の間の絶縁が不良になつてしまう。
一方、過度に厚くなると、バブルを保持するガーネツト
膜と軟磁性体パターン間の距離が大きくなつて、バブル
の検出に種々の不都合が生じるので、PI膜9の膜厚は
、所定範囲内にあることが必要である。第3図に示すよ
うに第1の絶縁膜7および導電体パターン8上に膜厚h
(7)PII熱硬化膜9を形成した場合、段差部におけ
る傾斜角をθとする。傾斜角θが小さいほど段差が小さ
く、磁気バブルメモリ素子として好ましいことは勿論で
あるが、第4図に示すように、傾斜角θはPII膜の膜
厚hが大きくなるにしたがつて小さくなる。しかも、第
5図に示したように、傾斜角θが大きくなるとバイアス
磁界のマージンは著るしく小さくなつてしまう。
ここで、バイアス磁界のマージンとは、バブルメモリ素
子を正常に動作し得る外部磁界の範囲をいう。磁気バブ
ルメモリ素子においては、外部磁界は永久磁石によつて
印加されるが、温度変動による磁界の変動などの理由か
ら、バイアス磁界のマージンは実用上10%以上である
ことが必要である。バイアス磁界のマージンが10%以
上になるのは第5図から明らかなように傾斜角θが40
の以下の場合であり、このような条件は、PII膜9の
膜厚hが100nm以上のときのみであることは、第4
図から明らかである。
しかも、PI[膜9の膜厚hが100nm以下になると
、導電体パターンと軟磁性体パターンの間の絶縁が不良
になるので、この理由からも、PII膜9の膜厚hは1
00nm以上であることが必要である。
一方、磁気バブルの存在を検出する検出器は、PII膜
9の上に配置されるので、磁気バブルを保持するガーネ
ツト膜と検出器の距離が過大になると検出器の出力が著
るしく低下してしまう。
そのため、上記ガーネツト膜と検出器の距離はある一定
値以下であることが必要であり、このため、第1の絶縁
膜7と第2の絶縁膜9の膜厚の和は実用上、1400n
m以下でなければならない。また、第1の絶縁膜7は、
バブルを保持するガーネツト膜の応力を緩和するために
は、ある程度厚い膜厚を有することが必要であるが、あ
まり膜厚が厚すぎるとバブルを発生するに要する電流が
ノ著るしく増加してしまう。
このため、第1の絶縁膜の膜厚は100〜400nmの
範囲内になければならず、この膜厚範囲は、第1の絶縁
膜の材質がSiO2であつても耐熱性樹脂であつても同
じである。したがつて、上記PII膜9の膜厚は最小1
00nm1最大1,000〜1,300nmである。
第6図は本発明の他の実施例を示す。本実施例において
は磁気バブルを保持し得るガーネツト膜11上に被着さ
れた第1の絶縁膜(SlO2膜)12の上記が、導電体
パターン13の上面と一致するので、完全なプレーナ構
造となり、その上に第2の絶縁膜(PII膜)14を被
着すれば、軟磁性体パターン15には段差が全く生じな
い。上記第1の絶縁膜12は、まず導電体パターン13
の下面の厚さまでSiO2を化学蒸着法などによつて堆
積してから、導電体パターン13を形成し、つぎにSi
O2膜を全面に被着した後、上記導電体パターン13上
のSiO2を、リフトオフによつて除去して形成する。
しかし、リフトオフを行なうと、導電体パターン13の
側面とSiO2膜12の間に空隙が生じることは避けら
れない。第2の絶縁膜14としてSiO2を使用すると
、この空隙を完全に充填することは不可能であるが、P
IIを用いれば、塗布の過程において空隙は完全に充填
されるので、完全なプレーナ構造を形成するために極め
て好ましい。つぎに、本発明におけるボンデイングバツ
ドの形成について説明する。
本発明によれば、上記のように、段差が小さく、動作マ
ージンの大きい磁気バブルメモリ素子が得られるが、樹
脂とSiO2膜はやや接着性が劣るので、樹脂との界面
からボンデイングバツドが剥離する恐れがある。それを
防止するためには、ボンデイングバツド下に樹脂膜が存
在しないような構造とすることが必要であり、第7図a
−eはそのような構造を形成する工程を示したものであ
る。
まず、第7図aに示すように、磁気バブルを保持し得る
ガーネツト膜1上にSlO2膜22,A1−Cuからな
る導電路23,PII膜24、パーマロイ膜25、ホト
レジストパターン26を順次被着する。
上記ホトレジストパターン26をマスクとして、第7図
bに示すようにパーマロイ膜25をエツチする。
パーマロイ膜25をマスクにして、Pll膜24をエツ
チし、第7図cに示すように、導電路23およびSiO
2膜22の一部を露出させる。
第7図dに示すように、SiO2膜26を全面に被着し
た後、パーマロイ膜25に達する孔27をあけ、さらに
周知のホトエツチングによつてボンデイングパツド28
を形成すれば第7図eに示した構造が得られる。第7図
eから明らかなように、ボンデイングパツド28の下に
はPII膜24は存在せず、しかも、パーマロイ膜26
の段差はPII膜24によつて著るしく小さくされてい
るため、極めて信頼性の高い素子が得られる。
なおボンデイングパツドの下に樹脂膜が存在しないよう
にするためには第1の絶縁膜22上にPJ膜24を形成
した後、通常のホトエツチングによりPII膜24のボ
ンデイングパツド部分、検出器部分およびマスク合わせ
用マーカ部分を除去してもよい。
このようにすれば、検出器部分が除去されるので、検出
器と磁性ガーネツト膜の距離が小さくなり、検出出力が
増大するという利点がある。また、PII膜のマスク合
わせ用マーカ部分を除去することにより軟磁性体膜に対
するホトエツチング時のマスク合わせ精度が向上する。
すなわち導電体パターンによりマスク合わせを行なう際
にPII膜が存在すると、パターンエツジが不明瞭とな
り、マスク合わせの精度が低下するという問題があるが
、上記方法によればこのような欠点を防止することがで
きる。上記説明は、便宜上、熱による硬化を生じる耐熱
性高分子樹脂としてPIを用いた場合について行なつた
が、本発明において使用し得る材料がPIIに限定され
るものでなく、他の耐熱性高分子樹脂を用いてもPII
と同様の効果を奏することができる。
すなわち、磁気バブルメモリ素子は作成工程中の温度が
150〜200℃に達するので、本発明に使用する樹脂
は上記温度に耐え得ることが必要であり、200℃の温
度で長時間安定な樹脂を、本明細書においては耐熱性高
分子樹脂と記した。
段差を減少させるには樹脂の粘度が2000cps以下
であることが望ましく、また、硬化時における割れなど
の変形がないことが望ましく、また、形成された膜の絶
縁耐圧は105V/Cm以上であることが必要である。
上記条件を満足して、本発明に使用できる耐熱性高分子
樹脂は多くのものがあるが、たとえば上記PIIなどポ
リイミド系樹脂以外にも、例えばエポキシ系樹脂、フエ
ノール系樹脂、ポリカーボネート系樹脂、ポリアミド・
イミド系樹脂、ポリベンツイミダゾール系樹脂などを用
いることができ、これらの樹脂を二つ以上組合せて用い
てもよい
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の磁気バブルメモリ素子の要部の構造を説
明するための一部断面図、第2図および第6図は本発明
の異なる実施例を示す一部断面図、第3図および第4図
はPII膜の膜厚と傾斜角の関係を示す図、第5図は傾
斜角とバイアス磁界マージンの関係を示す図、第7図は
本発明においてボンデイングパツドを形成するための工
程図である。 1:ガーネツト膜、2,T,12,22:第1の絶縁膜
、4,9,14,24:第2の絶縁膜、3,8,13,
23:導電体パターン、5,10,15,25:軟磁性
体パターン。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 非磁性基板上に積層して被着された磁気バブルを保
    持し得る磁性膜、第1の絶縁膜、導電体パターン、第2
    の絶縁膜および軟磁性体パターンを少なくともそなえた
    磁気バブルメモリ素子において、上記第2の絶縁膜は、
    上記第1の絶縁膜上における膜厚が100〜1,300
    nmの高熱性分子樹脂の熱硬化膜であることを特徴とす
    る磁気バブルメモリ素子。 2 上記第1の絶縁膜はSiO_2膜である特許請求の
    範囲第1項記載の磁気バブルメモリ素子。 3 上記SiO_2膜の膜厚は100〜400nmであ
    る特許請求の範囲第2項記載の磁気バブルメモリ素子。 4 上記第1の絶縁膜は厚さ100〜400nmの耐熱
    性高分子樹脂の熱硬化膜である特許請求の範囲第1項記
    載の磁気バブルメモリ素子。 5 上記第1および第2の絶縁膜の膜厚の和が200〜
    1,400nmである特許請求の範囲第1項記載の磁気
    バブルメモリ素子。 6 上記耐熱性高分子樹脂膜はポリイミド系樹脂、エポ
    キシ系樹脂、フェノール系樹脂、ポリカーボネート系樹
    脂、ポリアミド・イミド系樹脂、ポリベンツイミダゾー
    ル系樹脂の群から選ばれる少なくとも1種である特許請
    求の範囲第1項記載の磁気バブルメモリ素子。
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