JPS62129994A - 磁気バブル発生器及びその製造方法 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、イオン注入磁気バブル素子に適した磁気バブ
ル発生器及び磁気バブル発生器製造方法に関する。更に
詳しく述べれば、発生器特性を改善する磁気バブル発生
器及びその製造方法に関するものである。

〔従来の技術〕

膜面に垂直な異方性をもつ磁性結晶薄膜中に存在する磁
気バブルを情報の相体として用いる磁気バブル素子は、
よく知られている。磁気バブル素子に於いて基本的な機
能は、磁気バブルの転送と、発生である。近年の磁気バ
ブル素子の記憶密度の増大に伴ない、磁気バブル転送路
の製造方法も、より高密度化に適したイオン注入による
転送路形成が一般的になってきた。

イオン注入による転送路形成は、１９８０年ネルソン等
によって発表された文献ザ・ベル・システム・テクニカ
ル・ジャーナル誌第５９巻第２２９〜２５７頁（Ｂ、Ｓ
、Ｔ、Ｊ、ｖｏｌ、５９（１４２）、２２９（１９８０
）　）の第１図で示される如く、磁気バブル転送路パタ
ン部のみマスクをかけ、その他の領域にイオン注入する
ことにより行なわれる。更にバブルの高速転送阻害を生
じるハードバブルを抑制するだめの・・−ドパプル抑制
（ＨＢＳ）イオン注入層を、上記のイオン非注入パタン
部上を含めて形成することが一般に行なわれてきた。こ
の様な磁気バブル転送路パタンを有する磁気バブル素子
をイオン注入磁気バブル素子と称する。

一方、イオン注入磁気バブル素子に於ける磁気バブル発
生器は、一般に同文献中の第１３図に示される如く、転
送路パタンのカスプ部にヘアピン状導体パタンを設ける
ことにより構成される。磁気バブルを実際に発生するに
は、ヘアピン状導体に電流パルスを印加し、これによる
ヘアピン導体からの電流磁界を局部的に転送路パタンカ
スプ部に印加、その部分の磁化反転を生じせしめる核化
発生法を用いる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

前述の従来技術になる、イオン注入磁気バブル素子の磁
気バブル発生・転送特性を第２図囚、の）に示す。Ｌｐ
ｍ径バブル用の（ＹＳｍＬｎＣａＢ　ｉ　）＋＋（Ｆｅ
Ｇｅ）ｇｏ＋＋磁性結晶薄膜である磁気バブル材料１に
、イオン非注入パタンよりなる磁気バブル転送路２を形
成し、その転送路パタンのカスプ部に磁気バブル発生用
ヘアピン導体パタン４が設けられている。ハードバブル
抑制（ＨＢＳ）イオン注入は全面にされていて、ＨＢＳ
ＩＯは非注入パタン上にも存在している。面内回転磁界
Ｈｒが矢印５の方向へ印加されたとき、ヘアピン導体４
　Ｋ　”ｔｌ　流パルス（パルス幅Ｗ＝０．２μＳ　）
を印加する。そのときの磁気バブル発生電流パルス部幅
Ｉｇとバイアス磁界マージンを第２図へに示す。２流パ
ルス振幅Ｉｇが１６０ｍＡを越えて大きくなると、不要
磁気バブルの助き出しのためにバイアス磁界マージンの
下限が急激に上昇し、動作バイアスマージンが急減少し
てしまう。このため、従来の素子では磁気バブルの安定
発生動作に必要な′（流差幅マージンはぎわめて限られ
てしまう欠点のあることが判明した。

この不要磁気バブルの湧き出し現象には、全面イオン注
入されたＨＢＳ層が大きな影響を及ぼしていることが判
明した。面内磁界Ｈｒの印加によって全面イオン注入に
よるＨＢＳ層の磁化は矢印１０で示す如＜Ｈｒの方向に
向く。磁気バブル、駆動用イオン注入層の磁化は、前記
ＨＢＳ層の磁化による交換力により強制的にＨＢ　Ｓ　
＋ｇの磁化の方向に向かされる成分が多くなるっこのた
め、１（駆動用イオン注入層の磁化１１は、心気バブル
転送パタンを形成する非注入パタンの境界部に強い直荷
分布を生じ、核化発生した磁気バブルを、パタン境界に
沿って４０で示す如く伸ばしてしまう。ヘアピン導体４
の外部には磁気バブル消滅方向の磁界成分が発生してい
るために、伸ばされた磁気バブルは複数個に切断され、
その一部が不要磁気バブルとして湧き出してしまう。

本発明は、上述の不要磁気バブルの発生を抑え、動作特
性の優れた磁気バブル発生器を提供することを目的とし
ている。

〔問題を解決するための手段〕

上述の如き従来のイオン注入磁気バブル素子における磁
気バブル発生器の問題点を解決するための手段として、
本発明に係る磁気バブル発生器は以下に述べる特徴を有
している。即ち、イオン注入法により形成する磁気バブ
ル転送路パタンを持ち、面内回転磁界により磁気バブル
を該転送路パタンのカスブ部とその両側のティップ部と
を含むハードバブル非抑制閉領域を設け、該領域内に前
記カスプ部と共通領域を持つヘアピン状導体パタンを設
けたことを特徴としている。

更に、本発明は、この様な磁気バブル発生器を製造する
方法を提供するもので、特にハードバブル非抑制閉領域
を製造する工程に、以下に述べる特徴がある。即ち、Ｈ
ＢＳ用全面イオン注入を行なう際に、該閉領域形成予定
部位に注入イオン遮蔽性物質にてマスクを行なう製造方
法、および磁気バブル転送路パタン形成用イオン注入遮
蔽マスクの厚さを該閉領域内のみ厚くしてＨＢＳイオン
注入時に＋−ｉ、該閉領域内転送パタン部にはＨＢＳイ
オンがとどかない様にする製造方法、およびＨＢＳ用全
面イオン注入を行った後、該閉領域内のみＨＢＳイオン
注入層をエツチング法で除去する製造方法である。

〔作用〕

本発明の動作原理について、本発明の第１の実施例を示
す第１図を用いて説明する。第１図（３）は本発明に係
る磁気バブル発生器部分の平面図である。磁気バブル転
送路パタン２は、その外部にイオン注入されて形成され
ている。ＨＢＳ用イオン注入時の非注入閉領域３が前記
転送路パタンのカスブ部２０及びその両側のティップ部
２１．２１’を含んで形成されている。カスブ部２０に
はヘアピン状導体パタン４が設けられている。

磁気バブル発生時には、面内磁界は矢印５で示す方向に
印加されている。ＨＢＳイオン非注入閉領域３内では、
磁気バブル転送路パタン２上には面内磁化層は存在して
いない。従って、磁気バブル駆動用イオン注入層の面内
磁化１１は、パタン２の周りに生じたイオン注入歪のパ
タン境界に沿った方向と垂直な方向での異方的緩和に基
づくパタン境界に沿った方向の磁気異方性のために、カ
スプ部方向に集中し、カスプ部２０に集中した磁荷が発
生する。このとき、前記ヘアピン状導体パタン４に磁気
バブル発生用電流パルスを印加すると、集中した磁荷の
ためにカスプ部２０にのみ磁気バブルが核化発生し、不
要な磁気バブルが助き出すことが防止出来る。

第１図（Ｂ）には、磁気バブル転送路パタンを一部含む
ａ　−ａ　’の直線部での断面図を示す。磁気バブル転
送パタン２の部分には、ＨＢＳ用イオン注入層１０が存
在していない様子が示されている。ヘアピン導体パタン
４は、適当なスペースを介してバブル材料１上に設けら
れている。

〔実施例〕

第３図に本発明の第２の実施例を示す。本実施例では、
非注入閉領域３のコーナ一部に鋭角部分を持たない様に
面取３１が施されている。これは、後述の様に、ＨＢ　
Ｓ　Ｎをエツチングで除去することにより閉領域を設け
た際に生じる閉領域境界部での面内磁化層の段差で生じ
る不要磁荷の集中発生を防げる役目をするものである。

第４図に本発明の第３の実施例を示す。本実施例では、
非注入閉領域３の境界が、ヘアピン導体４の間隙部で凸
のコーナー３２を有している。面内磁界が矢印５で示す
方向に印加されると、凸型コーナー３２では、閉領域外
のＨＢＳ層の磁化１０が閉領域境界に沿って分布し、コ
ーナ一部分３２に逆極性の磁荷が発生する。この逆極性
磁荷のために、磁気バブルが核化発生後ヘアピン間隙内
で不要に伸び出すことが抑制され、よシ安定した動作特
性が得られる。

次に本発明の磁気バブル発生器の製造方法に関わる非イ
オン注入閉領域の製造方法について述べる。第５図は第
１の製造方法の第１の実施例を断面図を用いて示す。第
５図囚に示す様に磁気バブル材料１に、ＨＢＳ用イオン
注入の非注入閉領域３を設ける位置に、フォトレジスト
又は金属膜着くは酸化物等のイオン遮蔽性物質でマスク
パタン６を例えば光学的露光等を用いて形成する。次に
、ＨＢＳ用のイオン注入６０を行なう。これは、通常４
ＱＫＶ加速のＮｅ＋を用いる。マスクパタン厚さは、Ａ
Ｚ−１３５ＯＪ系の７オトレジストの場合は１μｍ、Ａ
ｕ　膜の場合は０．３ｐｍ　、　Ｓ　ｔｏ、膜の場合は
０．５μｍ以上あれば良い。この様な条件で注入を行な
うと、磁気バブル材料上にＨＢＳ用イオン注入層１０が
、前記閉領域を除き形成される。不要になったマスクパ
タン６は、エツチング法で除去しておく。

次に第５図（Ｂ）Ｋ示す如く、磁気バブル転送路パタン
２を形成するために、マスクパタン７を設けてＨｅ＋若
しくはＨ４＋イオン注入７０を行なう。マスクパタンは
、０．６μｍ厚のＡｕｔｆ％でも１μｍ　ｌｖのＳＩＯ
，ｌ１％のいづれでもよい。イオン注入加速電圧はＨｅ
＋の場合はｔｉｏＫＶ、Ｈ，の場合は６０ＫＶｍ度が良
い。この様にすると、前記閉領域の転送パタン上には１
（ＢＳ層がなく、他の部分にはＨＢＳ層を設けた構成が
実現され、本発明の製造方法が実現される。

本発明に係る第１の磁気バブル発生器製造方法の第２の
実施例を第６図ｔＡ）　、　（Ｂ）に示す。本実施例は
、前実施例とは逆圧、先に磁気バブル転送路パタン２を
形成するイオン注入を行なう。転送路パタン形成後、マ
スクパタン７を除去する。しかる後に、ＨＢＳ用イオン
注入の非注入閉領域形成用のマスクパタン６を形成し、
ＨＢＳ用のイオン注入を行なう。このとき薄い絶縁膜６
１を介して注入を行っても良い。この様な方法でも、本
発明に係るＨＢＳイオン注入層のない転送路パタンか前
記閉領域内に形成される。

次に本発明に係る第２の磁気バブル発生器製造方法の第
１の実施例を第７図（３）、（Ｂ）を用いて説明する。

第７図（５）に示す様に、磁気バブル材料１上に前記Ｈ
ＢＳイオン注入非注入閉領域にマスクパタン６を設ける
。次に同じマスク材料で転送パタン形成用イオン注入マ
スク層７１を設ける。そしてレジストパタンを用いて転
送路パタンを形成し、エツチング法にて、転送路パタン
形成マスクパタン７を同図（Ｂ）の如く形成する。この
様にすることによって、閉領域内の転送路パタン形成用
マスクパタン７′は他の部分よりも厚く出来る。転送パ
タン形成用のイオン注入を行なう際、その加速エネルギ
ーを、薄いマスクパタンは若干通し、厚いマスクパタン
ではイオンが通過しない様に選ぶ。

例えばｌｐｍ厚さのＳｔ、、に対してＨｅ＋イオンでは
１５０ＫＶＫするとＨｅ＋イオン若干マスクパタンを通
過し実質的ＨＢＳ層１０が出来る。このとき厚いマスク
パタン７′　の膜厚をＳｉｎ、で１．５μｍに選ぶとＨ
ｅ＋イオンはこれを透過出来ず、その部分にはＨＢＳ層
は存在しない。即ち、本発明に係るＨＢＳイオン注入領
域に相当する構造が実現する。

本発明の第２の製造方法の第２の実施例を第８図（８）
、ａ３）に示す。本実施例では、まず第１図（２）の様
に磁気バブル１蔽送路パタン形成用イオン注入マスクパ
タン７を形成する。次に前記ＨＢＳ用イオン注入非注入
閉領域部にレジストパタン７３を形成し、エツチング８
を行なう。レジストパタン７３に覆われた転送パタン形
成マスクパタンはエツチングされず、それ以外のパタン
はエツチングされ薄くする。しかる後にレジストパタン
を剥離すると、同図（Ｂ）の如く、転送路パタン形成マ
スクパタン７と、それに比べて厚いマスクパタン７′が
形成される。その後、前実施例と同様にイオン注入する
と、目的とする構成が実現する。

即ち、本製造方法の特徴は、転送パタン形成用イオン注
入遮蔽マスクの厚さを目的とする閉領域内のみで厚くす
ることにある。

最後に本発明の第３の製造方法を第９図（８）、（Ｂ）
を用いて説明する。まず、第９図（５）の如く通常の方
法にてＨＢＳ用全面イオン注入層１０とイオン注入によ
る転送路パタン形成２０を行なう。次に閉領域部を除い
てマスクパタン６５を形成する。

次いで、イオンミリング法等によりエッチング８を行な
い、イオン注入層の上層部即ちＨＢ　Ｓ層のみ除去する
。その結果同図ｔＢ）の如く、前記閉領域内では、ＨＢ
Ｓ層が６６に示す如く除去され、その領域内の転送路パ
タン２の上には面内磁化層が存在しない。即ち、本発明
の構成に必要なＨＢＳ層のない閉領域が形成される。

本発明を、１μｍ径磁気バブル用の（ＹＳｍＬｕＢｉＣ
ａ）、（ＦｅＧｅ）、Ｏｏｓなる磁性ガーネット膜をバ
ブル材料として、６０ＫＶＨ，注入で磁気バブル転送路
パタンを形成し、周波数１００ＫＨｚの面内回転磁界で
磁気バブルの駆動を行なった磁気バブル発生器に適用し
た場合の、発生電流バイアス磁界動作特性を第１０図に
示す。第１０図のＨ，＋で示される特性が、本発明の適
用結果であり、Ｈ−＋ＨＢＳで示される従来例に比べて
、発生器電流振幅特性が大巾に改善されていることが判
る。

〔発明の効果〕

以上に述べた様に、本発明を用いれば、磁気バブルの発
生特性が改善される。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理を示す第１の実施例、第２図は従
来例、第３図、第４図は本発明の他の実施例を示す図、
第５図から第９図は本発明の製造方法の例を示す図、第
１０図は本発明の効果を示す図である。 図に於いて、１は磁気バブル材料、２は転送路パタン、
３はハードバブル抑制イオンの非注入閉領域、４はヘア
ピン導体、５は面内磁界印加方向、６は閉領域形成マス
クパタン、７，７′は転送路形成マスクパタン、８はエ
ツチング法である。１゜はハードバブル抑制イオン注入
層及びその磁化方向、１１に磁気バブル駆動層の磁化方
向、１３゜１４は磁気バブル材料内の磁゛べ異方性の方
向、２０はカスプ部、２１．２１’はティラグ部、３１
．３２は閉領域境界、６ｏはＨＢＳイオン注入、６１は
スペーサー、６５はマスクパタン、６６はＨＢＳ生存在
部、７０は転送パタン形成イオン注入を示す。 半　／Ｉ！Ｉ 第　２　図 （，４）　　　　　　　　　（Ｂ） ！ト　３　ｍ 第１ｊ　図 茅　／）　図 第　７　図 茅　３　図 第７図 電／ｊ餓（舛Ａ）

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）イオン注入法により形成された磁気バブル転送路
   パタンを持ち、面内回転磁界により磁気バブルを該転送
   路パタンに沿って転送する磁気バブル素子に於いて、前
   記磁気バブル転送路パタンのカスプ部とその両側のティ
   ップ部とを含むハードバブル非抑制閉領域を設け、該領
   域内に、前記カスプ部と共通領域を持つヘアピン状導体
   パタンを設けることを特徴とする磁気バブル発生器。
2. （２）イオン注入法により形成される磁気バブル転送路
   パタンを持ち、面内回転磁界により磁気バブルを該転送
   路パタンに沿って転送する磁気バブル素子の製造方法に
   於いて、前記磁気バブル転送路パタンのカスプ部とその
   両側のティップ部を含む閉領域にイオン遮蔽性物質にて
   マスクパタンを設け、然る後にハードバブル抑制イオン
   注入を行ない、該マスクパタン剥離後に該閉領域内の転
   送パタンカスプ部上にヘアピン状導体パタンを形成する
   ことを特徴とする磁気バブル発生器の製造方法。
3. （３）イオン注入法により形成される磁気バブル転送路
   パタンを持ち、面内回転磁界により該転送路パタンに沿
   って磁気バブルを転送する磁気バブル素子の製造方法に
   於いて、前記磁気バブル転送路パタン形成用イオン注入
   マスクパタンのカスプ部及びその両側のティップ部を含
   む部分のみを他より厚く形成し、しかる後に前記厚膜領
   域ではマスクパタンを透過せず他部分ではマスクパタン
   を透過する加速エネルギーを含むイオン注入条件でもっ
   て、イオン注入を行ない、該マスクパタン剥離後に、前
   記カスプ部上にヘアピン導体パタンを形成することを特
   徴とする磁気バブル発生器の製造方法。
4. （４）イオン注入法により形成される磁気バブル転送路
   を持ち、面内回転磁界により該転送路パタンに沿って磁
   気バブルを転送する磁気バブル素子の製造方法に於いて
   、前記転送路パタン形成用イオン注入並びにハードバブ
   ル抑制全面イオン注入を行ない、しかる後に該転送路パ
   タンのカスプ部及びその両側のティップ部を含む閉領域
   を除きエッチング耐性マスク材料で覆い、該領域内のハ
   ードバブル抑制層のみをエッチング除去し、その後該転
   送路パタンのカスプ部上にヘアピン導体パタンを形成す
   ることを特徴とする磁気バブル発生器の製造方法。