JPS6059669B2 - 高密度バブルメモリ素子 - Google Patents

高密度バブルメモリ素子

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JPS6059669B2
JPS6059669B2 JP55116675A JP11667580A JPS6059669B2 JP S6059669 B2 JPS6059669 B2 JP S6059669B2 JP 55116675 A JP55116675 A JP 55116675A JP 11667580 A JP11667580 A JP 11667580A JP S6059669 B2 JPS6059669 B2 JP S6059669B2
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JP
Japan
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magnetic
bubble
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transfer
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JP55116675A
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JPS5740791A (en
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尚武 折原
武泰 柳瀬
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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    • GPHYSICS
    • G11INFORMATION STORAGE
    • G11CSTATIC STORES
    • G11C19/00Digital stores in which the information is moved stepwise, e.g. shift registers
    • 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
    • G11C19/0875Organisation of a plurality of magnetic shift registers
    • G11C19/0883Means for switching magnetic domains from one path into another path, i.e. transfer switches, swap gates or decoders
    • G11C19/0891Means for switching magnetic domains from one path into another path, i.e. transfer switches, swap gates or decoders using hybrid structure, e.g. ion doped layers

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は高密度バブルメモリ素子に関するものであり、
更に詳しくは大容量メモリ素子として適用して好適な高
密度バブルメモリ素子に関する。
半導体集積回路技術をはじめとする電子技術の一代 ・
aν、ヒれ−+ヅムー、−−7■」一馨”蟲、jAI
ご古1−11、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性の大容量メモリ装置が必要である
が、揮発生の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、不揮発性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
たメモリ装置と君い難い。
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フ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5これらの特性を生カルた
分野にお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軟磁性体パタ
ーン等の転送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
使用される磁気バブルチップ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、4は発生器、5は複製器、6は
消滅器、7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磁気バブル転送路、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磁気バブルを発生させる
発生した磁気バブルは、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ァゲート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上の磁気バブル群を各マイナールーブ2内へ送り
込む。各マイナーループ2内へ送り込まれた磁気バブル
は駆動磁界によりマイナーループ2内を巡回しはじめ情
報の格納が終了する。次に情報の読出すべき各マイナー
ループ2内の一磁気バブル群がトランスファゲート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。メジャーループ上に転
送された磁気バブル列は駆動磁界により順次転送されて
複製品5に至る。複製器5では到来す−る磁気バブルを
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個をメジャーループ1を介して再びマイ
ナーループへ送り出す。検出器3は順次到来する磁気バ
ブル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電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、分割後の磁気バブルをメ
ジャ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。ここで転送パタ
ーンとして、従来より種々の形態のものが提案されてい
る。
j すなわち第2図aは従来より多用されているTパー
パターンと称される転送パターンの一例であり、磁性媒
体上にパーマロイ等によるT形、I形の複数の転送パタ
ーンを配列したものである。
このパターンでは良好なバイアスマージンを得るために
は、パターン間ギャップ寸法gを少なくともバブル磁区
径dの約113以下とする必要がある。従つてバブル磁
区径dを1〔μm〕とするとそのギャップ寸法G5−0
.3〔μm〕程度とする必要がある。しかし、この値は
最新の電子ビーム露光装置をもつてしても実用レベルで
達成することは極めて困難である。また、第2図bに示
す転送パターンは所謂ハーフディスクパターンと称され
るもので、この転送パターンの特徴はパターン間ギャッ
プ寸法gをバブル磁区径dの約213dと大幅に緩和す
ることができることである。
しかしながら、この値はやはりバブル磁区径dを1〔μ
m〕とすると0.6〔μm〕であり実用的には現在のリ
ソグラフィ技術を用いて達成することは困難な値である
。これに対し同図cはイオン注入法によるパターン形成
法の一例である。
すなわち、円形を連接した形状の所謂コンテイギユアス
デイスクパターンに金属マスクを被せてイオン注入を行
ない、このパターン以外の結晶基板面にイオン打込層を
形成する。このような構成でバイアス、回転磁界を与え
てバブル磁区を駆動すると、バブル磁区は連接ディスク
パターンの外周に沿つて転送される。この場合のパター
ンの最小制限寸法とバブル磁区径dの関係はW=?とな
り、たとえば図示の円形パターン端部の寸法Wに対しバ
ブル磁区の径を半分程度まで減少させてもよいから、バ
ブル磁区を微小化することができ、バブルメモリの高密
度化が可能となる。第3図は第2図A,bに示す転送パ
ターンの最小制限寸法であるギャップ長gに対する動作
バイアスマージンΔHBの依存性を示すグラフである。
図中、横軸はギャップ長gに対するバブル磁区径dの比
を、また縦軸は動作バイアスマージン曲線におけるバイ
アス磁界の上限値、下限値間の所謂動作バイアスマージ
ン幅ΔHBに対する同幅内の平均バイアス磁界値HOの
比を夫々示す。
図から明らかなように、TパーパターンのΔHB/HO
値は、g/d値が0.2近辺で急速に低下する。これに
対して第2図bに示すハーフディスクパターン(P=4
d)のΔHB/HO値は、g/d値が0.5近辺で低下
を開始する。さらにハーフディスクパターン(P=8d
)のΔHB/HO値は、g/d値が1.晰辺まで低下す
ることはない。このようにハーフディスクパターンは、
パターンの最小制限寸法に対する要求を大幅に緩和する
ことができる。しかし、このようなハーフディスクパタ
ーンを高密度稠密パターン配列を要求されるマイナール
ープに採用することはできない。一方、高密度化に適合
した転送パターンとして第2図cに示すコンテイギユア
スデイスクパターンと称されるギャップレスパターンが
提案されているが、この転送パターンはバブル磁区の検
出、および複製が極めて困難であり、従来のパーマロイ
転送パターンに見合う機能を実現することは困難である
。本出願人は、コンテイギユアスデイスクパターンに見
合う検出法として、例えば特願昭54一16209吋(
特開昭56−083881号公報)、特願昭55−14
18?(特開昭56−111178号公報)等を既に提
案しているが、これらの方法をもつてしても十分な検出
および複製等の機能を達成することは出来ない。
本発明は叙上の問題に鑑みてなされたものであり、その
目的とするところは、従来のパターン形成技術をそのま
ま採用して高密度の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、一軸磁気異方性を有しその面に垂直磁
界を印加されてバブル磁区を発生する磁性媒体と、該磁
性媒体の面内方向に回転する磁界を印加する回転磁界発
生手段と、該磁性媒体上に形成され該磁性媒体に生じる
バブル磁区を回転磁界の印加のもとに転送するバブル磁
区蓄積のための第1のバブル磁区転送手段と、該第1の
バブル磁区転送手段の近傍に設けられ該第1のバブル磁
区転送手段にバブル磁区を転送し、書込むためのあるい
は該第1のバブル磁区転送手段からバブル磁区を転送し
、読出すための第2のバブル磁区転送手段とを具備して
なるバブルメモリ素子において、上記第1のバブル磁区
転送手段はイオン注入転送パターン、上記第2のバブル
磁区転送手段は軟磁性体転送パターンを含んで構成され
、且つ該軟磁性体転送パターンのパターン周期が該イオ
ン注入転送パターンのパターン周期より大きいことを特
徴とする高密度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。
以下、本発明を図面を用いて説明する。
第4図は本発明にかかるバブルメモリ素子の一実施例を
示す。
図において、10は情報書込転送路、11は情報読出転
送路、12は蓄積ループであるマイナーループ、13は
検出器、14は発生器、15は情報書込ゲート、16は
情報読出ゲート、17,18はイオン非注入領域である
本実施例によれば、情報書込転送路10、情報読出転送
路11は第2図bに示す如きパターン周期の大きい且つ
最小制限寸法gの大きくて済む軟、磁性パターンよりな
るハーフディスクパターンにより形成される。
また、高密度稠密パターンの要求されるマイナーループ
12は第2図cに示されるイオン注入パターンにより形
成される。従つて情報の入出力部である情報書込転送路
10およびノ情報読出転送路11を含む領域17,18
はイオンが打込まれない。すなわち、発生器1牡情報書
込ゲート15、情報書込転送路10からなる入力部の領
域18と情報読出ゲート16、情報読出転送路11.お
よびバブル磁区伸長部を含む検出7器13からなる出力
部の領域17を長パターン周期、例えばP=?に相当す
る拡大されたハーフディスクパターンで構成し、マイナ
ーループ12を第2図cに示す如き公知のイオン打込法
によるイオン注入パターンで構成する。このときイオン
フ注入転送パターンの周期をP,としたとき入出力部の
軟磁性パターン周期PpをPp≧1.5PIとすること
が望ましい。本実施例の場合拡大された情報書込、読出
転送路10,11のパターンに合わせて各マイナールー
プ12の出入口を形成するべく、各マイナーループ12
を図示の如く適当間隔をおいて配列し、且つそれによる
情報密度の低下を補償するために折返す構成を採用して
いる。
また、イオン注入転送パターンと軟磁性パターンの境界
領域において、両者転送パターンを重畳させることで両
者転送パターン間でのバブル磁区の転送をさらに円滑に
行なうことができる。さらにはまた、両者パターン間で
のバブル磁区の授受を両者パターン間に配設した図示さ
れざる導体パターンに通電することでさらに円滑に行な
うこともできる。以上の構成を採ることにより、直径1
〔μm〕のバブル磁区を用いた場合、蓄積部のイオン注
入パターンからなるマイナーループ12のパターン周期
を4〔μm〕、入出力部のパーマロイパターンからなる
転送パターン周期を8〔μml〕、その最小制限寸法を
約1.5〔μm〕とすることができる。
従つてバブルチップ寸法1i角のもので4メガビット〔
Mbit〕のバブルメモリ素子を、従来素子と全く同じ
機能を有する素子として実現する−ことができる。以上
説明したように本発明によれば、例えば4メガビット〔
Mbit〕以上のイオン注入パターンを適用してなる高
密度バブルメモリ素子を、入出力部に本発明思想を取入
れた軟磁性パターンを採用することで、従来の軟磁性パ
ターンよりなる素子と同等の機能をもつ素子として実現
することができる。
従つて直接周辺回路、制御回路等のバブルメモリ素子に
付加される周辺系を大幅に変更することなく、また性能
、例えば転送速度、情報の不揮発性を何ら劣化させるこ
となく高集積度、低価格のバブルメモリ素子を実現する
ことができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来一般のバブルメモリのループ構成を示す図
、第2図は従来より用いられている各種転送パターンを
示す図、第3図は各種転送パターンの動作バイアスマー
ジンとパターンギャップ長の関係を示すグラフ、第4図
は本発明にかかるバブルメモリ素子の一実施例である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 一軸磁気異方性を有しその面に垂直磁界を印加され
    てバブル磁区を発生する磁性媒体と、該磁性媒体の面内
    方向に回転する磁界を印加する回転磁界発生手段と、該
    磁性媒体上に形成され該磁性媒体に生じるバブル磁区を
    回転磁界の印加のもとに転送するバブル磁区蓄積のため
    の第1のバブル磁区転送手段と、該第1のバブル磁区転
    送手段の近傍に設けられ該第1のバブル磁区転送手段に
    バブル磁区を転送し書込むためのあるいは該第1のバブ
    ル磁区転送手段からバブル磁区を転送し読出すための第
    2のバブル磁区転送手段とを具備してなるバブルメモリ
    素子において、上記第1のバブル磁区転送手段はイオン
    注入転送パターン、上記第2のバブル磁区転送手段は軟
    磁性体転送パターンを含んで構成され、且つ該軟磁性体
    転送パターンのパターン周期が該イオン注入転送パター
    ンのパターン周期より大きいことを特徴とする高密度バ
    ブルメモリ素子。
JP55116675A 1980-08-25 1980-08-25 高密度バブルメモリ素子 Expired JPS6059669B2 (ja)

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