JPS6129484A - イオン打込み方法 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明はイオン打込み方法に関し、詳しく数珠状転送路
によって磁気バブルの転送を行なう、いわゆるコンティ
ギュアス・ディスク素子（以下、ＣＤ素子と記す）の製
造にとくに好適なイオン打込み方法に関する。

〔発明の背景〕

周知のように、磁気バブルメモリ素子においては、たと
えば磁性ガーネット膜のように、−軸磁気異方性を有す
る磁性膜に、バイアス磁界を印加して磁気バブルを発生
させ、この磁気バブルによってメモリ作用が行なわれる
。

近年、磁気バブルメモリ素子の記憶密度を増すために、
磁気バブルの直径が著るしく小さくなり、直径が２μｍ
もしくはそれ以下の微小バブルを用いた素子の実用化が
活発に促進されている。

しかし、磁気バブルの直径を小さくすると、それの転送
に用いられる転送パターンも、著るしく微細化するのは
当然であるが、微細転送パターン　−を正確に形成する
ことは極めて困難であり、これが微小バブルを持った素
子を実現する上での最大の問題となっている。

すなわち、磁気バブルメモリ素子の転送パターンは、シ
ェブロンパターンあるいはＴＩパターンとよばれるもの
が一般に用いられ、これらの転送パターンは、写真蝕刻
法によって形成される。

写真蝕刻法によって正確に形成できる最小線幅は、はぼ
２μｍ程度が限度であって、これ以下の線幅を持った微
細パターンを、正確に形成することは困難である。

とくに、隣接するパターン間の間隙（これをギャップと
いう）は、上記線幅よりも小さくする必要があるが、通
常の写真蝕刻技術では、このような微小なギャップを正
確に形成することができないため、磁気バブルの微小化
は極めて困難であった。

このような問題を解決し、微小バブルの転送を可能とす
るため、従来のシェブロンパターンやＴＩパターンとは
異なり、ギャップを持たない転送パター用いたＣＤ素子
が提案されている（これについては例えば、特開昭５４
−８９３６号公報に記載されている。）。

ＣＤ素子は、第１図に模式的に示したように、磁気バブ
ル転送路１がたとえばディスクを数珠状に連結した形状
を有しており（このような転送をコンテイギユアスディ
スクパターン、略してＣＤパターンという）、転送路１
にギャップが存在せず、磁気バブル２が転送路１の外縁
部に沿って転送されることが特徴である。

すなわち、第１図および第２図に示したように、非磁性
基板３上に形成された、−軸異方性を有し、磁気バブル
を保持し得る磁性膜４上に、ホトレジスト、あるいは金
やアルミニウムー銅合金からなる数珠状のマスク１′を
形成して、露出された部分に、水素イオンやヘリウムイ
オンなど５を打込み、イオン打込み領域６を形成する。

この際打込まれるイオンの種類や打込み電圧はイオンが
バブル膜の表面からほぼ１／３の深さに到達して、結晶
格子に歪みを生じさせるように選ばれる。

たとえば、厚さ１．５μｍの（ＹＳｍＬｕＣａ）３（Ｇ
　ｅ　Ｆ　ｅ）ｓｏ１２膜の場合は、打込み電圧１５０
ＫｅＶで、Ｈｅイオンを打込めばよい。

ＣＤ素子用バブル膜は、一般に、磁歪常数が負であるも
のが選ばれるので、イオン打込みによって結晶が圧縮応
力を受けると、磁化Ｍδは磁歪の逆効果によって膜面内
方向を向くようになる。そのため、第２図に示したよう
に、数珠状のマスク１′によって覆われず、イオン打込
みされた表面領域６の磁化の方向７は面内を向き、面内
磁化を印加することによって、Ｃ’Ｄパターンの周辺に
「磁荷を持つ磁壁」　（通常これをチャージドウオール
という）が形成される。

ＣＤパターン１の周辺に存在するバブル２は、チャージ
ドウオールに吸引もしくは反撥されるため、外部から回
転磁界を印加してチャージドウオールの位置を移動させ
ることによって、バブルを転送させることができる。

上記説明から明らかなように、ＣＤ素子においては、バ
ブルを転送させるためにチャージドウオールの形成が必
要であり、そのためには、バブル膜の表面近傍に面内磁
化を存在させねばならない。

しかし、一般に、バブルの微小化にともなって、バブル
を委定に存在させるために必要ば一軸異方性エネルギー
Ｋｕ　（＝１／２Ｍ５Ｈｋ＋　Ｈｋ：異方性磁界）は増
大する。

したがって、面内磁化を存在させるために必要な面内磁
化を形成するためには、増大したＫｕに打勝つだけの磁
歪異方性エネルギーＫｉ（＝３／２λＳσＳ、λＳ：面
内磁歪常数、σＳ：面内応力）が必要どなる６ しかし、これらのうち、λＳはバブル磁性膜の種類によ
って決まるので、自由度の大きし量はσＳだけであり、
その限界は結晶格子の弾性限界である。

一般に、単一種類のイオンを単一エネルギーでバブル膜
中に打込んだ場合、イオン打込みによって膜中に生ずる
歪は、第３図中に破壊で示した曲線ａのように、ある深
さＲ１を中心に、はぼガウス分布をする。第３図におい
て、横軸は打込まれたイオンの表面からの深さ、縦軸は
相対エツチング速度をそれぞれ示しであるが、歪が大き
いとエツチング速度も大きくなるので、縦軸は歪の太き
さに対応する。

第３図曲線ａから明らかなように、従来一般に行なわれ
たイオン打込み法にように、単一イオンを単一エネルギ
ーで打込んだのでた、イオンしたがって歪の深さ方向の
分布が均一にならず、ＣＤ素子に必要な均一な歪の分布
の形成は困難である。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、上記従来の問題を解決し、ガウス分布
ではなく、深さ方向に均一な不純物分布を持ち得るよう
なイオン打込み方法を提供することである。

本発明の他の目的は、磁性ガーネット膜の所望深さに、
均一な歪みを分布させ得るようなイオン打込み方法を提
供することである。

〔発明の概要〕

上記目的を達成するため、本発明は被イオン打込み物に
所望イオンビームを照射して、上記被イオン打込み物内
にイオン打込み領域を形成する方法において、上記イオ
ンビームの照射は、単一種類のイオンを用いて単一エネ
ルギーによりイオン打込みを行なうものである。

〔発明の実施例〕

以下、実施例を用いて本発明の詳細な説明する。

第３図曲線ａで示したように、単一イオンを同じエネル
ギー打込むと、不純物分布はガウス分布となる。

このような分布は、イオンの種類や打込み電圧を変えて
、複数回打込みをくり返すことによって分布の幅を広げ
ることができる。

たとえば、８０ＫｅＶでＮｅ’をＩ　Ｘ　１０”７０ｍ
２．２７０ＫｅＶでＮｅ＋を２　Ｘ　１０”７０ｍ２お
よび１３０ＫｅＶでＨ゛を２Ｘ１０１６／ｃｍ２と、計
３回のイオン打込みを行なうと、不純物分布は第３図曲
線すのようになる。

曲線ａおよび曲線すを比較すれば明にかなように、イオ
ンの種類や加速電圧を変えてイオン打込みをくり返すこ
とによって、不純物分布の幅を広げることができ、この
ような処理を行なうと。

ＣＤ素子用の膜として使用することも可能である６現在
、ＣＤ素子用膜の製造方法としては、この方法が提案さ
れているが、イオンの種類や加速電圧を変えてイオン打
込みをくり返すことは、実用上極めて煩雑であることは
いうまでもない。

しかし、表面から深い部分に打込むためには、原子半径
の小さなイオンを用いる必要があるが、原子半径の小さ
なイオンは、歪みを生じる効果が小さいため、所要量の
歪みを形成するためには、多量のイオンを打込む必要が
あり、極めて長時間を必要とする。

本発明は、イオンを打込むべき磁性ガーネット膜などと
イオンビームとの角度を変えることによって、不純物分
布幅を広げ、急峻なピークを除去して平坦化するもので
ある。

すなわち、第４図に模式的に示したように、バブル膜な
ど７とイオンビーム８との間の角度θを、・従来のよう
に垂直に固定してイオン打込みを行なうのではなく、手
動または自動によって順次変えてイオン打込みを行なう
のである。

このようにすると、イオン打込み深さは、膜７の法線と
イオンビームの方向８との角θに対応して変化し、゛広
い分布幅を持ったイオン打込み領域が形成される。

第５図は、その模様を示す図である。１回のイオン打込
みによって形成される打込み領域の濃度分布は、第３図
に示したように、深さＲｐをピークとしたガウス分布に
近いものになるが、膜７とイオンビーム８の方向との角
度は垂直ではないので、この場合にイオン濃度が最大と
なるピークの深さｔは、ＲｐではなくＲｐ　ｃｏｓθと
なる。

したがって、θを変えてイオン打込みを行なえば、イオ
ン濃度分布がピークとなる深さｔを種々の値に変えるこ
とができ、加速電気やイオンの種類を変えることなしに
、広く平坦な濃度分布を持ったイオン打込み領域が形成
できる。

θ＝９０°すなわち、膜７の表面をイオンビーム８の方
向と平行にすれば１＝０となるから、表面から所望深さ
まで平坦な分布を得るためには、θが９０″から所望値
までの範囲で膜７を回転または往復すればよいことは明
らかである。

バブル膜７をθが９０″から所望角度まで回転または往
復させるには、連続的であっても、また間欠的であって
も支障はない。

実施例 膜厚１．７７ｚｍの（Ｙ　Ｓ　ｍ　ＬｕＣａ）３（Ｆｅ
Ｇｅ）ｓｏｘ２膜に、打込み電圧１５０ＫｅＶ、ドーズ
量２×１０１５／ｃｍ２．ｆＪ＝＝０．３０’　、６０
’　という条件でヘリウムイオンを打込み、これを用い
てＣＤ素子を形成した。

このようにして得られた歪の深さ方向の分布を第６図に
示す。θ＝Ｏにおいて打込んだときの結果（第３図曲線
ａ）と比較すれば明らかなように、膜とイオンビームの
方向との角度を変えて打込むことによって、膜内におけ
る歪の分布は、深さ方向に著るしく広がり、しかも、ピ
ー・りが平坦になっているのが認められた。

また、この膜を用いてＧ、Ｄ素子を形成しくパターン周
期８μｍ）、直径１．７μｍの磁気バブルを転送したと
ころ、回転磁界５００ｅにおいて、１０％以上のマージ
ンで転送することができた。

〔発明の効果〕

以上の説明から明らかなように、本発明によれば、被イ
オン打込み物とイオンビームとの角度を変えてイオン打
込みを行なうという極めて簡単な方法によって極めて容
易に、被イオン打込み膜内における深さ方向のイオン分
布幅を広げ、かつ、イオン濃度のピークを平坦化するこ
とができる。

本発明は、種々の面に応用することが可能であるが、と
くにＣＤ素子に用いて実用的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は、それぞれＣＤパターンおよびそ
の製法を模式的に示した平面図および断面図、第３図は
イオン打込みを行なった膜における歪の深さ方向の分布
を示す曲線図、第４図および第５図は本発明の原理を示
す図、第６図は本発明の一実施例を示す曲線図である。 １・・ＣＤパターン、１′・・・マスク、２・・・磁気
バブ第７口 ％３区 第４圀 第９図 第４図 簿ざ（ＰＰＬ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、被イオン打込物に所望イオンビームを照射して、上
   記被イオン打込物内にイオン打込み領域を形成する方法
   において、上記イオンビームの照射は、単一種類のイオ
   ンを用いて単一エネルギーにより行なわれることを特徴
   とするイオン打込み方法。 ２、上記イオン打込み物は、コンティギュアス・ディス
   ク素子用バブル膜である特許請求の範囲第１項記載のイ
   オン打込み方法。 ３、上記イオンビームと上記被イオン打込み物との角度
   は、連続的または間欠的に変えられる特許請求の範囲第
   １項もしくは第２項記載のイオン打込み方法。