JPS6066386A - 磁気記憶素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は膜面垂直方向を磁化容易方向とする軟磁性体薄
膜に形成されるストライプドメインの境界を形成するブ
ロッホ磁壁の中に静的に安定に存在する垂直プロッホラ
インを記憶単位として用いた磁気記憶素子に関する。

磁気バブル素子の開発は高密度化、高速度化を１指して
各所でパーマロイデバイス、イオン注入コンテイギユア
スディスクデバイス、電流駆動デバイスおよびこれらを
組合せたいわゆる混成型デバイスについて盛んに行われ
ている。これらのデバイスの高密度化の限界はバブル転
送路を形成するためのフォトリソグラフィー技術にある
といわれてきた。しかし、近年、その技術が長足に進歩
してきた。その結果、高密度化のための材料すなわち、
バブル径をどこまで小さくできるかが問題視されるよう
になってきた。現在使用されているガーネット材料では
、到達可能な最小バブル径は０４３μｍといわれている
。したがって、０．３μｍ　径以下のバブルを保持する
バブル材料はガーネット材料以外にめなければならない
。これはそれほど容易な話ではなく、ここがバブル高密
度化の限界であるとづえ考えられている。そこで、高密
度化限界を大幅に改善し、かつ情報読出し時間は通常の
磁気バブル素子と同程度に保つことができる磁気記憶素
子が提供されている。

この磁気記憶素子の主な点は膜面垂直磁化膜に存在する
ストライプドメイン境界を形成するブロッホ磁壁内に存
在する垂直プロッホラインを情報記憶単位とするところ
にある。記憶素子の構成としてはメジャーマイナー構成
及びシフトレジスター構成ともに可能であるが、メジャ
ーマイナー構成の場合、メジャーラインでは従来蜘りバ
ブルドメインを情報単位とし、マイナーループをストラ
イプドメインで構成し、その周辺のブロッホ磁壁内に存
在する、垂直プロッホライン（ＶＢＬ）を情報単位とす
るものである。第１図はチップの全体図である。全体の
情報の流れを示すと、まず、発生器ｌで書込まれた情報
（バブルの有無）は書込みメジャーラインを上から下へ
移動する。この情報をマイナーループ２へ記憶させるた
めに、バブル３の有無で示されたメジャーライン上の情
報をマイナーループへＶ　Ｂ　Ｔ、の形でトランスファ
ーできるように、マイナーループｋ　ｖ　Ｂ　Ｌを保持
できるブロッホ磁壁で構成することが本発明の特徴であ
シ、記憶容量の飛躍的向上の重要なカギになっている□
書込みライントランスファーゲート４により、マイナー
ルーズにトランスファーされた情報（ＶＢＬ）はマイナ
ーループを構成するストライブドメイン磁壁土を移動さ
せることができる。

マイナーループから読出しメジャーラインへの情報トラ
ンスファーはＶＢＬからバブルへの変換を伴う。なお、
この読出しトランスファーゲート５はブロックレプリケ
ーク機能も合せ持っている。

次にこの素子の構成例について、さらに詳しく説明する
。

メジャーラインは書込み、読出しともに電流駆動方式を
採用している０４本の平行コンダクタ−からガる書込み
トランスファーゲートはメジャーライン上のバブルとマ
イナーループを構成する、ストライプドメインヘッドと
の相互作用を用いている。メジャーライン上にバブルド
メインがあると、それにつながるマイナールーズを構成
しているストライプドメインのヘッドはバブルとストラ
イプドメインとの反発相互作用のため、バブルから遠ざ
かること全利用している。書込みメジャーラインにバブ
ルがないとき、マイナールーズのストライプドメイン磁
壁にＶＢＬを書込む。ＶＢＬをストライプドメインヘッ
ドに作る手段として、ストライプドメインヘッドをそれ
に接するコンダクタ−パターンにパルス電流を与えるこ
とによシ、ダイナミックに移動させ、ヘッド部磁壁をダ
イナミックコンバージョン゛させる仁とを利用した。こ
の方法で、ＶＢＬが２つできるが、これらは互いに性質
が異なシ、再結合しやすい。そこで、情報を安定化でき
るようにストライプドメインの長手方向に面内磁界を加
え、ストライプドメイン側の２本のコンダクタ−によっ
てストライプドメインヘッドを切離すことにより、スト
２イブドメイン中に２つの同じ性質のＶＢＬを作る。同
じ性質のＶ　Ｂ　Ｌは互いに近づいても安定に存在する
。メジャーラインにバブルが存在しているところに対応
するマイナールーズのストライプドメインヘッドはバブ
ルとの反発作用のため、上記コンダクタ−パターンから
離れているため、Ｖ　Ｂ　Ｌは形成されない。結果的に
メジャーラインの情報″１″をマイアーループ内ＫＶＢ
Ｌ対が橙い状態としてトランスファーしたことに々る。

マイナールーズ内では性質が同じｖＢＬの対を１ビット
とじて情報が記憶される。レプリケータ−作用の安定性
を考えて０ＶＢＴ、対を使っている。マイナーループ内
のビット周期つまり、Ｖ　１１　Ｌ間隔を一定に保つよ
うに、１ビツトずつ逐次転送できるように転送パターン
をつける。−例として、上記マイナーループを構成する
スト２イブドメイン上にストライプドメインの長手方向
に直角方向にＶＢＬ間の安定間隔Ｓｏの２倍の周期で、
幅８゜のパーマロイ薄膜で作った平行πＩＩＩ線パター
ン全形成し、平行細線の両側に誘起される磁極とｖＢＬ
との相互作用を利用している。Ｖ　Ｂ　Ｔ、のマイナー
ルーズに沿っての転送は一つの方法として、ストライプ
ドメインにノくルスバイアス磁界を加えてダイナミック
に行なうことができる０３本の平行コンダクタ−からな
る読出しトランスファーゲートはマイナーループ全形成
しているストライプドメイン磁壁にＶＢＬとして記憶さ
れている情報をバブルに変換してメジャーラインにトラ
ンスファーアウトし、かつ、マイナーループ上の情報が
破壊されないようにするレプリケータ−の働きも兼備え
ている０動作原理を説明する。Ｖ　Ｂ　、Ｔ、対で形成
されるｌビットの片割れを例えば、面内磁界を加えてス
トライプドメインヘッドに固定する。その後コンダクタ
ーノ（ターンを用いて、このストライプドメインヘッド
を切りとり、バブルにする。そうすると、バブルを切り
とった後のストライプドメインヘッドには切りとったＶ
ＢＬと同じＶ１３Ｌが構成される。このよう々ＶＢＬの
レプリケート作用はマイナス符号のＶＢＬに対してのみ
生じる。マイナールーズのストライプドメインヘッドか
ら切りとられたバブルはメジャーライン上を検出器に向
けて転送されるＯことではストライプドメインヘッドに
ＶＢＬがある場合と々い場合とでストライプドメインヘ
ッドを切りとる、パルス電流値が異なることを利用して
いる。ストライプドメインヘッドにＶ　Ｂ　Ｌがない場
合は切れにくいｏしたがって、ストライクドメインヘッ
ドにＶ　ＦＳ　Ｉ、がある場合はメジャーラインにバブ
ルを送り込めるが、ＶＢＬがない場合はバブルはない。

つ才り、マイナーループ上のＶＢＬの有無（］、０）は
読出しメジャーライン上ではバブルの有無に変換されて
いる。ＶＢＬ対の消去法について述べる。消去したいＶ
ＢＬ対を書込みメジャーライン側のマイナールーズのス
トライプドメインヘッドの最近接位置におく０次に面内
磁界Ｈｉｐ（Ｈ加えて、消失したいＶＢＬ対と、そのと
なシのＶＢＬ対の片割れをストライプドメインヘッドに
もってきて、情報書込みの隙、プラスのＶＢＬ（Ｈ切ヤ
とるために用いた平行コンダクタ−を使ってストライプ
ドメインヘッドドを切夛とる。

バブルドメインを切りとったあとのストライプドメイン
ヘッドには、消去したいＶＢＬ対と共にもってきｆｒＶ
　Ｂ　Ｌがレプリケートされる。結局、消去しｋいＶ　
Ｂ　Ｔ、幻のみが消去されることに力る。

なお、マイナールーズ全体をクリアする場合は予め、バ
イアス磁界を上げて全部のストライプドメインを一月消
去したあと、８＝１バブルからマイナーループスｔ・ラ
イブドメイン全形成するととによね、ＶＢＬが全熱ない
全ピット零の状態を作ることができる。

このようなマイナールーフ゛全バブル材料に存在するス
トライプドメインで構成し、マイナールーズ上での情報
単位としてバブルドメインの代りにＶ　１３　Ｌ　”、
−用いることにより、従来のバブルドメインを用いた素
子に比較して約２桁の記憶密度の向上全達成できる。

しかしながら、このストライプドメインの磁壁内のブロ
ッホシイ〉′対を利用した記憶素子では、ストライブト
ノイン シャライゼイションが難しく、又、読出し、書込みのト
ランスファーゲート近くでストライプがゲート動作時に
位置が不安定になる問題点があったＯとのため、磁性体
膜をグルービングしたり、あるいはイオン注入によシ、
あるいは磁性体膜上に強磁性体の薄層を形成することに
よし、ストライプドメインの存在し難い領域を設は該領
域の外辺に沿ってストライプドメインが位置するように
している。

しかしながら、これ等の構成では該領域境界に急峻なポ
テンシャル勾配がつくことが多く、しばしばストライプ
ドメインが該境界に吸引されることがあった。

本発明けこの点に鑑みてなされたもので、その目的は情
報を蓄積するブロクホライン対をその磁壁内に有するス
トライプドメインが容易に、その正常位置にイニシア２
イズさせることができ、又、情報転送時においてもスト
ライプドメインが安定に存在するような構造を有する磁
気記憶素子を提イ接するにある。

す々わち本発明は情報読出し、書込み手段および情報蓄
積手段を備え、かつ膜面に垂直な方向を磁化容易方向と
する強磁性体膜（フエＩＪ磁性体を含む）に存在するス
トライプドメインの境界のブロッホ磁壁の中に作った相
隣る２つの垂直ブロッホジインからなる垂直プロッホラ
イン対を記憶単位として用い、該磁壁内で転送する手段
を有する磁気記憶素子において、該強磁性体膜内の各ス
トライプドメインの存在領域の外側、又は複数のストラ
イプドメインの存在領域の外側にイオン注入１ｉｔを設
け、診イオン注入層の下部に情報書込み・蓄積読Ｕｉシ
手段を設けていないストライプドメインを固定させたこ
と勿特徴とする。

即ち、第２図のように情報蓄積するストライプドメイン
２の存在領域の外側にイオン注入することにより、イオ
ン注入された領域６はストライプドメインが存在しやす
く、又高バイアス磁気印加時においても非注入領域とく
らベバプルドメインの消減磁界全高くすることができる
。

したがって、情報蓄積ストライプドメインのイニシャラ
イズ時において、領域６内に生じたドメインはより安定
であυ、領域６の外形に沿って伸長し、該領域外にはみ
出して伸長することを防ぐととができる。

このために、情報蓄積ストライプドメイン２は領域６内
のストライプドメインに沿って伸長しゃすくなシ、正規
の嵌置−に伸長させることができる。

又情報転送時においては、駆動バイアスパルス磁界や、
ゲート動作時のストライプドメインの伸藁等による、情
報蓄積ドメインの異常な変形を抑制することができる。

その上領域６に近接している情報蓄積ストライプドメイ
ンは領域６内のストライプドメインとの静磁的反発作用
により、該領域境界に生じ得る急峻なポテンシャル勾配
に吸引されることもない。

次に本発明の実施例について、１μｍのストライプドメ
イン巾を有する、（ＳｍＬｕＢ１Ｃａ　）２　（Ｆｅ（
ｌｅ　）ａ　０＋２及び５１１ｍのストライプドメイン
巾を有する（　ＹＥｕＹｂ　）３　（Ｆ’ｅＧａ　）！
＋　０１２の組成のガーネット膜を上記磁性体膜として
採用した場合にっいて更に詳細に説明する０ 光学露光により金マスクパターンを磁性体上に形成した
のち、第２図のような斜線部分の形状の部分に選択的に
イオン注入する０斜線領域６にＮｅ４′イオンを加速エ
ネルギー１７０ｋＶ注入ドーズ量２　Ｘ　ｌ　０１４個
／ｃｒｎ’注入した結果注入領域６に安定なストライプ
ドメインが注入領域境界に沿って安定に存在し７ｔ。

情報蓄積ストライプドメイン２はこのイオン注入領域内
に形成されたストライプドメイン７に沿って伸長する。

情報蓄積ストライプドメイン存在領域の形状、及びイオ
ン注入領域の形状は、第２図のように一本のストライプ
ドメインに沿って形成しても良いし、とくにメジャーマ
イナー構成の場合に祉、第３図のようなマイナーループ
を形成するストライプドメイン１本毎に沿って形成する
ほかに、第４図のように何本かのストライプドメイン毎
に形成しても良い０ 第４図のような構成をとるととによシ、情報蓄漕ｆ閉倭
１．方いストライプドメインの木数値同績くなり、記憶
密度の減少を防ぐことができる。

この場合、二本の情報蓄積ストライプドメイン２にはさ
まれたイオン注入領域は少なくとも、ストライプドメイ
ン幅程度の幅をもつ形状にする。

以上説明したように本発明の磁気記憶素子では、情報蓄
積ループの形成が容易に行なえ、又、情報転送時の安定
性も向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図はストライプドメインの磁壁上のプロッホライン
対を情報担体とする磁気記憶素子の構成図、第２図、第
３図、第４図は本発明の実施例の磁気記憶素子の要部を
示す図である。 １、発生器、２．情報蓄積ストライプドメイン、３、バ
ブル、４．書込みトランスファーゲート、５゜読出しト
ランスファーゲート、６　イオン注入領域、７　イオン
注入領域内に設けたストライプドメイン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 情報読ｔｆ：ｌ　１．、、書込み手段および情報蓄積手
   段を備え、かつ膜面に垂直な方向を磁化容易方向とする
   強磁性体膜（フェリ磁性体を含む）に存在するストライ
   ブドメインの境界のブロッホ磁壁の中に作った相隣る２
   つの垂直プロッホラインからなる垂直プロッホライン対
   を記憶単位として用い、該ブロッホ磁壁内で該垂直プロ
   ッホラインを転送する手段を有する磁気記憶素子におい
   て、該強磁性体膜内に存在する、そのブロッホ磁壁中の
   垂直プロッホライン対を記憶単位としているストライプ
   ドメインの各々の存在領域の外側の少なくとも一部の領
   域の強磁性体膜表面層、又は複数のストライプドメイン
   の存在領域の外側の少くとも一部の領域の強磁性体膜表
   面層にイオン注入層を設け、該イオン注入層の下部の該
   強磁性体膜中に該ストライブドメイン以外のストライプ
   ドメインを設けたことを特徴とする磁気記憶素子。