JPS6187296A - イオン注入バブルデバイスの製造方法 - Google Patents

イオン注入バブルデバイスの製造方法

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JPS6187296A
JPS6187296A JP59208785A JP20878584A JPS6187296A JP S6187296 A JPS6187296 A JP S6187296A JP 59208785 A JP59208785 A JP 59208785A JP 20878584 A JP20878584 A JP 20878584A JP S6187296 A JPS6187296 A JP S6187296A
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JP
Japan
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ion implantation
ion
conditions
energy
bubble
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Pending
Application number
JP59208785A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Sato
良夫 佐藤
Tsutomu Miyashita
勉 宮下
Makoto Ohashi
誠 大橋
Keiichi Betsui
圭一 別井
Kuniaki Furukawa
古川 訓朗
Yoshinori Tochigi
義則 都知木
Kazunari Yoneno
米納 和成
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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、膜厚0.5〜0.7μm程度の微小バブル結
晶に16Mビン)/cm程度の高密度イオン注入バブル
デバイスを形成する際のイオン注入条件とそのアニール
条件に関する。
〔従来の技術〕
磁気バブルメモリの大容量化のために、磁気バブル(以
下「バブル」と略す)を微小化すると共に転送パターン
も微細化できるものとして、第4図のようなコンティギ
ュアス・デバイスが提案されている。第4図(イ)(ロ
)のように円形のパターン1の外側のみにイオン注入を
行なって、円形パターン1の外側の領域2の磁区の磁化
を寝かすと、(イ)図のように円形パターン1の外周の
〔12丁〕方向、(2T丁〕方向および(TT2 )方
向の3個所でバブルが安定する。これはこの3個所で、
チャージドウオールと呼ばれるバブルを吸引する細帯状
の磁荷の集まりが形成されるためである。この現象を利
用し、同図(ハ)のようなコンティギュアス・パターン
1cの外側2のみイオン注入し、面内方向の回転磁界を
印加すると、バブルは矢印方向に転送される。このよう
なコンティギュアス・デバイスでは、2μm以下の短い
周期で転送路を作成することができる。なお4はGGG
基板である。
このようにコンティギュアス・パターンの外側のみにイ
オン注入を行う際の条件としては、第5図のように角型
のプロファイルを有することが有効である。この図で横
軸はイオン注入層の結晶表面からの深さX、縦軸は歪ま
たは全磁気異方性である。歪を表すΔd/dまたは全磁
気異方性を表すΔHkの大きさは、ドーズ量すなわちイ
オン注入量で決定され、イオン注入の深さXは、イオン
注入エネルギーの強さで決定される。したがってドーズ
量とエネルギーがイオン注入における重要な因子である
。歪Δd/dは、格子定数dの歪である。また全磁気異
方性ΔHkは、歪により誘起される面内方向の異方性磁
界で、 で表される(λ〃/:磁歪定数、E:ヤング率、シ:ポ
ワソン比)。またΔHk 6CΔd/dの関係にある。
第5図のような角型プロファイルは、3重イオン注入に
よって得られる。デバイス特性にとって、最も都合が良
いと考えられる正磁気異方性磁界、またはこれを作り出
す歪の結晶表面からの深さ方向のプロファイルは、第5
図に示すような角型である。即ち、イオン注入層のあら
ゆる位置において、均一にイオン注入が行なわれること
が必要である。この角型プロファイルは、第6図に示す
ように、1回のイオン注入では形成できない。したがっ
て第5図の角型プロファイルに近づけるためには、多重
のイオン注入が必要となる。2重注入でもある程度第5
図の角型に近づくが、結晶全面の表面近傍にニュークリ
エーション防止のために、イオン注入する事を考えると
、3重注入が最も良い。すなわち3重にイオン注入を行
ない、それぞれのイオン注入特性が、第6図の曲線量1
〜i3のように、深さ方向にずれ、全磁気異方性のピー
クが一定に揃うようにすると、3つの曲線11〜i3の
和はi4で示されるように、第5図の角型にほぼ近づく
ことになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところでドーズ量を増やすとΔHkが増大し、デバイス
特性には有利であるが、ある程度以上ドーズ量を増やす
と逆に格子歪が大きくなり過ぎ、強磁性体でな(なって
しまうので上限がある。またイオン注入エネルギーを増
大させると、イオン注入層2の厚さは増し、バブルを駆
動する力は強まるが、あまり深いとトラック間のとび移
・りが激しくなったり、バブル層3が逆に薄くなるため
、転送特性は劣化する。したがってこれもある適当な範
囲が存在する。
一方2μm周期転送路を形成するために、従来から3重
イオン注入は試みられているが、イオン注入条件は、水
素3重もしくは2重打ち込みで、H2+イオンの最大エ
ネルギーはいずれも大きく、65〜70ke V程度を
要する。H2イオンのみの注入の長所は、低歪で高い歪
磁気異方性エネルギーが得られることであるが、一方イ
オン注入時間が長いという欠点がある。
そこで本発明は、膜厚0.5〜0.7μmで約2μm以
下の周期の微小バブル結晶からなる高密度イオン注入バ
ブルデバイスを3重イオン注入によって製造する際に、
水素3重イオン注入法の欠点であるイオン注入に時間が
かかり過ぎる問題を改良でき、かつ最も良好な転送マー
ジンを得るためのイオン注入条件を提案するものである
〔問題点を解決するための手段〕
この問題点を解決するために講じた本発明による技術的
手段は、0.5μm〜0.7μmの範囲の膜厚を有する
バブル結晶に約2μm以下程度の転送路をもつ高密度の
イオン注入バブルデバイスを形成する際の3重イオン注
入の条件として、第1のイオン注入がN♂イオンによっ
てなされ、その条件がエネルギー25〜35ke V、
ドーズ量0.8〜1.2X10”/cm’であること、
第2のイオン注入が同じ(Ne+イオンによってなされ
、その条件がエネルギー100〜140ke V、ド一
ズ量1.6〜2.4X10/cmであること、かつ第3
のイオン注入がH2イオンによってなされ、その条件が
エネルギー30〜42ke V、ドーズ6  z 量1.6〜2.4xlO/cmであり、第1〜第3のイ
オン注入の順序は任意であり、かつイオン注入の後プラ
ズマ中で熱処理を行う方法を採っている。
〔作用〕
このように本発明の技術的手段によれば、3重イオン注
入を行う際の、各イオン注入条件を前記の特定の範囲に
設定することで、第5図の角型プロファイルに近づける
ことができる。しかも実験結果から明らかなように、バ
イアスマージンおよび歪磁気異方性も充分な値が得られ
た。
また従来の水素のみの3重イオン注入における水素イオ
ン注入に代えて、2つのイオン注入をNeイオンで行う
ことで、水素イオン注入量を減少できる。そのためH2
イオンの注入時間を大幅に短縮することができる。即ち
注入時間はドーズ量に比例するため、従来の水素3重注
入のドーズ量7XIO”/cm’に比較し、本発明では
水素イオンは1/3〜1/4のドーズ量であるため、時
間も同じ割合で短縮できる。N−の注入時間はH2+に
比べるとほとんど無視できる。またH2の代わりにN 
e”を使用することにより生ずる歪磁気異方性エネルギ
ーの減少に対しては、特願昭58−157068号(昭
和58年8月30日出願)の発明で開示されたプラズマ
中での熱処理により増大させることができるので問題は
ない。
〔実施例〕
次に本発明によるイオン注入バブルデバイスの製造方法
が実際上どのように具体化されるかを実施例で説明する
。前記のように、バブルデバイス特性にとって最も都合
良いと考えられる歪磁気異方性磁界、またはこれを作り
出す歪の、結晶表面からの深さ方向のプロファイルは、
角型に近いほど良(、この角型プロファイルを得るため
に、本発明でも3重イオン注入を行なう。
また第5図、第6図で示すように、Δd/dまたはΔH
kの大きさはドーズ量で決定され、イオン注入の深さは
イオン注入エネルギーで決定すれる。そこで本発明の発
明者らは、0.5μm〜0.7μmの範囲の膜厚を有す
るバブル結晶に16Mビット/cm(約2μm周期)程
度の密度をもつイオン注入バブルデバイスについて、N
eイオンによる第1イオン注入と、同じ(Neイオンに
よる第2イオン注入と、H2イオンによる第3イオン注
入とからなる、3重イオン注入を行い、かつその際の各
イオン注入のドーズ量とイオン注入エネルギーの最適範
囲を調べた。なお、実験に用いた結晶材料(YSmLu
CaGeIG )の特性を、表1に示す。
表1 評価は、第3図に示すように、2μm周期で第4図(ハ
)のようなスネーク型の直線伝播路の伝播に対する駆動
バイアスマージンで、その最小駆動磁界HDminおよ
び駆動磁界HD =500eにおけるバイアスマージン
幅で行なった。
第1図に3重イオン注入の場合の各ドーズ量とこれらの
マージン特性の実験結果を示し、第2図にイオン注入エ
ネルギー依存性を示す。
第1図において、横軸はドーズ量を示し、縦軸はバイア
スマージン幅、最小駆動磁界HDminおよび歪磁気異
方性(ΔHk)を示す。イオン注入条件は略号で示す。
例えば30/IE14は30ke Vの1×10’j’
cm2のことである。第1・・・第3のイオン注入はそ
れぞれ、第1Ne注入を30ke Vで一定、第2Ne
注入を120ke Vで一定、H2+注入を36ke 
Vで一定とし、ドーズ量を等間隔に変化させた例である
イオン注入後は、パワー密度0 、65 W / cm
2で20分間、プラズマ中で熱処理し、更に空気中での
熱処理を400℃で1時間行なっている。
同図かられかるように、最小駆動磁界HDminが40
0e以下でバイアスマージン幅が600e以上のドーズ
量条件は、第1Neイオン注入で、0.8〜1.2 X
 10’/ cm”、第2Neイオ7注入で1.6〜2
.4X 1o’4/cm2.H2+イオン注入T: 1
.6〜2.4X10/cm2であれば良い。
第2図は横軸にイオン注入エネルギーを、縦軸にバイア
スマージン幅と最小駆動磁界HDminを示七 す。そして第1Ne注入をIE14で一定、第2NJ注
入を2E14で一定、H2十注入を2E16で一定とし
、イオン注入エネルギーを3重イオン注入のそれぞれに
ついて、等間隔で変化させたものである。同図より、最
小駆動磁界HDminが約400e以下で、バイアスマ
ージン幅ΔHBが600e以上の条件は、それぞれ第1
Ne注入が25〜35keV、第2Ne+注入が100
〜140keV、 H2+イオン注入が30〜42ke
■の範囲となる。
なお第1N−イオン注入、第2Ne+イオン注入および
H2十イオン注入の注入順序は任意でよい。
〔発明の効果〕
以上のように本発明によれば、3重イオン注入の条件を
それぞれのイオン注入について、前記のような条件とす
ることで、0.5μm〜0.7μmの範囲の膜厚を有す
る微小バブル結晶に約2μm周期程度の転送路をもつ高
密度のイオン注入バブルデバイスにおいても、角型のプ
ロファイルを得ることができる。またイオン注入時間を
充分短縮することが可能となり、バイアスマージン幅も
充分な値を得ることが可能となった。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明による3重イオン注入法におけるドーズ
量依存性を示す図、第2図は同方法におけるイオン注入
エネルギー依存性を示す図、第3図はバイアスマージン
を′示す図、第4図はイオン注入バブルデバイスを示す
平面図と断面図、第5図は角型プロファイルを示す図、
第6図は3重イオン注入法による特性を示す図である。 図において、1は円形パターン、ICはスネーク状転送
路、2はイオン注入領域、3はバブル結晶をそれぞれ示
す。 特許出願人      富士通株式会社代理人 弁理士
    青 柳   稔第1図 愉HoI/l−二l吉品のコラ7フ1(早(jj/”の
ニ’)第2図 第3図 第4図    (ロ) 第5図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 0.5μm−0.7μmの範囲の膜厚を有するバブル結
    晶に高密度のイオン注入バブルデバイスを形成する際の
    3重イオン注入の条件として、 第1のイオン注入がNe^+イオンによってなされ、そ
    の条件がエネルギー25〜35keV、ドーズ量0.8
    〜1.2×10^1^4/cm^2であること、第2の
    イオン注入が同じくNe^+イオンによってなされ、そ
    の条件がエネルギー100〜140keV、ドーズ量1
    .6〜2.4×10^1^4/cm^2であること、か
    つ第3のイオン注入がH_2^+イオンによってなされ
    、その条件がエネルギー30〜42keV、ドーズ量1
    .6〜2.4×10^1^6/cm^2であり、第1〜
    第3のイオン注入の順序は任意であり、かつイオン注入
    の後プラズマ中で熱処理を行うことを特徴とするイオン
    注入バブルデバイスの製造方法。
JP59208785A 1984-10-04 1984-10-04 イオン注入バブルデバイスの製造方法 Pending JPS6187296A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999039378A1 (fr) * 1998-02-02 1999-08-05 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Procede de formation de cavites dans un substrat semi-conducteur, par implantation d'atomes

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1999039378A1 (fr) * 1998-02-02 1999-08-05 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Procede de formation de cavites dans un substrat semi-conducteur, par implantation d'atomes
FR2774510A1 (fr) * 1998-02-02 1999-08-06 Soitec Silicon On Insulator Procede de traitement de substrats, notamment semi-conducteurs
US6429104B1 (en) 1998-02-02 2002-08-06 S.O.I. Tec Silicon On Insulator Technologies Method for forming cavities in a semiconductor substrate by implanting atoms

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