JPS61184783A - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は膜面に垂直な方向を磁化容易方向とする強磁性
体膜（７工リ磁性体を含む）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中の垂直ブロッホ
ライン対を情報単位として用いる、メジャー・マイナー
構成の磁気記憶素子における磁性体膜の構造に関する。

（従来技術） 磁気バブル素子の開発は高密度化を目脂して各所でパー
マロイデバイス、イオン注入コンティギエアスディスク
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、高密度化のだめの材料すなわち、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シト材料では、到達可能
な最小バブル径は０．３μｍ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求めなければならない。これは容
易ではなく、ここがバブル高密度化の限界であるとさえ
考えられている。

一方、このようなバブル保持層の特性に基く高密度化限
界を大幅に改善し、かつ、情報読出し時間は従来の素子
と同程度に保つことができる。新たな記憶素子が例えば
特願昭５７−１８２３４６などに提案されている。

この新たな磁気記憶素子は情報読出し手段と情報書込み
手段と情報蓄積手段を備え、膜面に垂直な方向を磁化容
易方向とする強磁性体膜（フェリ磁性体膜を含む）に存
在するストライプドメインの周辺のブロッホ磁壁の中に
作った相隣合う垂直ブロッホライン対を記憶情報単位と
して用い、該垂直ブロッホラインをブロッホ磁壁内で転
送する手段を有することを特徴とする。

素子構成をメジャーマイナー構成とする場合、メジャー
ラインでは従来通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ブロッホライン（以下
ＶＢＬという。）を情報単位とする。

第４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７で書込まれた情報（バブルの有無
）は誓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５へ記憶させるために、バブル４
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ＶＢＬの形でトランスファーできるように、マイ
ナーループをＶＢＬ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８により、マイナールーズにトランスファーされ
た情報（ＶＢＬ）はマイナールーズを構成するストライ
プ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９はブロックレプリケータ機能
も合せ持っている。

この素子の構成例については例えば特願昭５７−１８２
３４６や特願昭５７−２０５７３７などに詳しく記載さ
れている。上述の通り、この新たな磁気記憶素子チップ
をメジャーマイナー構成どする場合、マイナーループは
ストライプ状磁区で構成され、その磁壁内に存在するＶ
ＢＬの有無を情報単位としている。これに対しメジャー
ラインは従来のバブルメモリ同様、バブルドメインの転
送によりて情報が伝送される。メジャーラインのバブル
転送は電流駆動方式（ＤＣＰ）が採用されている。書き
込みトランスファ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の
相互作用を用いる。読み出しトランス７アゲートはマイ
ナーループを形成しているストライプドメイン磁壁にＶ
ＢＬ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
働きも兼ね備えたものになっている。

（従来技術の問題点） 以上、説明したようにこの磁気記憶素子ではマイナール
ープは膜面に対し垂直な方向が磁化容易軸であるような
磁性体に存在するストライプドメインで構成し、一方書
き込み、読み出しのだめのメジャーラインはバブルの有
無で構成される。

しかしながら、膜面に垂直な方向が磁化容易軸であるよ
うな単一の磁性体膜で、しかも一定のバイアス磁界（膜
面に垂直な磁界）ではストライプドメインとパズルは弱
い相互作用を保ったまま共存させることは困難である。

（発明の目的） 本発明はメジャーライン領域にはバブルを、マイナール
ープ領域にはストライプドメインを安定に共存させうる
磁性体膜の構造を提供することを目的とする。

（発明の構成） 本発明はメジャーライン領域内に情報、読出し、書き込
み手段を有し、マイナーループ領域内に情報蓄積手段を
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プド
メインの境界のブロッホ磁壁中に作った相隣る２つの垂
直ブロッホラインからなる垂直ブロッホライン対を記憶
単位として用い、該垂直ブロッホライン対を該ブロッホ
磁壁内で転送する手段を有するメジャー・マイナー構成
の磁気記憶素子において、マイナーループ領域の磁性体
膜を単層膜とし、メジャーライン領域は二層の磁性体膜
で構成することを特徴とする磁気記憶素子である。

（作用） 磁気バブルの安定理論に基くと、バブル磁区支持膜であ
る磁性体膜において膜面に垂直な方向が磁化容易軸であ
う、その−軸磁気異方性エネルギー密度がＫｕ　を膜厚
がｈｙ飽和磁化が４πＭｓｔ　交換定数がＡであるとき
、磁壁エネルギー密度σＷは４↓ぼτで表わされ、又特
性長ｌはσＷ　／４πＭｓ”で表わされる。（Ａ−Ａ・
Ｔｈ１ｅｌｅによるベルシステムテクニカルジャーナル
第５０巻７２５−７７３ページ（１９７１年）参照） 第３図はｈ／！′とＨｃｏｌ／４πＭｓ　ｔ　ＨＢ−＋
　ｓ／４πＭｇの関係を示す図であシ、例えばｈ　／′
Ａ＝　２．８の磁性体膜中に形成されるバブル磁区は、
ａ点で表わされる以上の磁場／４πＭｓのとき、すなわ
ちＨ≧０、２５　Ｘ　４πＭｓのとき消滅してしまう。

又す点で表わされる以下の磁場／４πＭｇのときすなわ
ちＨ≦０．１４　Ｘ　４πＭｓのときバブル磁区はスト
リップアウトしてしまうことが示される。外部磁場がＯ
のときはもちろんストライプ状磁区状態である。

しかるく例えば特公昭５７−２０６９０号公報記載の通
シ上記バブル磁区支持膜に接して膜面に垂直に飽和した
第二の磁性体膜（バイアス用膜）を構成することによシ
、バイアス用膜から生じる実効磁界によシ外部磁界がゼ
ロの場合においても二重膜とすることでバブル磁区が安
定に存在しうる。

上述のｈ／ノ＝２．８の例で説明すると実効磁界は０、
２　Ｘ　４πＭｓであシ、バブル消減磁界の０．２５　
Ｘ４πＭｓより低くかつバブル磁区がストライプ磁区に
ストリップアウトする磁界０．１４　Ｘ　４πＭ３よシ
大きいからである。本発明はブロッホライン対を記憶情
報単位として用いる磁気記憶素子においてメジャーライ
ン領域内でバブル磁区が安定に存在でき、かつマイナー
ルーズ領域で安定にストライプ磁区が整列できなければ
ならないとの要請に応えるデバイス構成を提供するため
局所的に磁性体ＩＮ　１１成を変えることを提案するも
のである。即ち、本発明によれば、基板ウェハ上にまず
バイアス用膜を形成したのち、マイナーループ領域に相
当する部分のみイオンミリングあるいは化学エツチング
等の適当な方法によシバイアス用膜を削除し、しかる後
ウェハ全面にバブル磁区支持膜を形成し、以後通常のプ
ロセスで素子を形成させるか、又は基板ウェハ上にまず
バブル磁区支持膜を形成し、続いてバイアス用膜を全面
に形成したのちマイナーループ領域に相当する部分のみ
バイアス用膜をイオンミリングあるいは化学エツチング
等の適切な手段で削除することで素子を構成した。

以下に本発明の構成ｐ形成方法をさらに具体的に説明す
る。

（実施例１） 第１図は本発明に基く素子チップの構成を示す図である
。基板１上にバイアス用膜２が形成され、マイナールー
プ部となるチップ中央領域（ストライプ磁区５が存在す
る部分）はイオンミリング等の方法で除去されている。

３はバブル磁区支持膜であり、従ってマイナーループ部
は単層膜構成、メジャーライン領域（チップ左右の厚い
領域のバブル磁区４が存在する領域）は二重膜構成にな
っている。メジャーライン領域とマイナー領域の境界は
その遷移領域でバイアス用膜の厚さは連続的に変化して
いる。既に説明した通シマイナーループ領域はストライ
プ磁区が安定に存在し、一方メジャーライン領域はバブ
ル磁区が安定に存在し、バブル磁区は電流駆動法などに
よシバプル磁区転送路６に沿って転送させることができ
る。

（実施例２） 第２図は本発明に基く素子チップの構成の第２の例を示
す図である。基板１上にバブル磁区支持膜３が形成され
、引き続きバイアス用膜３を形成した。しかる後マイナ
ーループ領域となるチップ中央領域（ストライプ磁区５
が存在する部分）はイオンミリング等の方法で除去され
ている。メジャーライン領域は二重膜構成となっている
。メジャーライン領域からマイナーループ領域への遷移
領域ではバイアス用膜の厚さは連続的に変化している。

実施例１と同様本構成によシバジャーライン領域ではバ
ブル磁区が安定に存在できバブル磁区は電流駆動法など
によシバプル磁区転送路６に沿って転送させることがで
きる。一方マイナーループ領域は単層膜のためストライ
プ磁区が安定に存在する。

（発明の効果） 以上説明したように本発明によれば、ブロッホライン対
を情報記憶単位とする磁気記憶素子を構成するために不
可欠なストライプ磁区とバブル磁区の共存を達成するこ
とができ、バブルメモリの高密度化限界を大幅に改善し
、かつ情報読み出し時間は従来の素子と同程度に保つこ
とのできる記憶素子を形成できる。

【図面の簡単な説明】

第１図２第２図は本発明の磁気記憶素子の一例を示す構
成図、第３図はバブル磁区保持膜の安定理論を説明する
図である。第４図はチップの全体図である。第１図２第
２図り第４図において１は基板、２はバイアス用膜、３
はバブル磁区支持膜、４はバブル磁区、５はストライプ
磁区すなわちマイナーループ、６はバブル転送路を表わ
す。 ゝ＼ 叩人升野士内原　　則　　　　゛ ｕ＝ Ｍ１図 ｇＪＩｉｚ図 第３図 →幼 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）メジャーライン領域内に情報読出し、書き込み手
   段を有し、マイナーループ領域内に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）に存存するストライプドメイ
   ンの境界のブロッホ磁壁中に作った相隣る２つの垂直ブ
   ロッホラインからなる垂直ブロッホライン対を記憶単位
   として用い、該垂直ブロッホライン対を該ブロッホ磁壁
   内で転送する手段を有するメジャー・マイナー構成の磁
   気記憶素子において、マイナーループ領域の磁性体膜を
   単層とし、メジャーライン領域は二層の磁性体膜とする
   ことを特徴とする磁気記憶素子。
2. （２）メジャーライン領域の二層の磁性体膜の上層がバ
   ブル磁区支持膜、下層がバイアス用膜である特許請求の
   範囲第１次記載の磁気記憶素子。