JPH01268009A - 磁性ガーネット複合膜の形成方法 - 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】 〔概　　要〕 磁気バブルメモリに使用される磁性ガーネット複合膜の
形成方法に関し、 良好な結晶性を維持したまま、磁気異方性の大きく異な
る複合膜を形成できるようにすることを目的とし、 非磁性結晶基板上に、膜面に垂直な方向に磁化容易軸を
有する磁性ガーネット膜を被着形成し、該磁性ガーネッ
ト膜上の所望領域にシリコン膜もしくはシリコン有機化
合物膜を形成し、これに空気中で８００〜８５０℃かつ
１〜５時間の熱処理を施してシリコンを拡散させた後、
該シリコンの拡散１ｉにイオン注入を施すように構成す
る。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、磁気バブルメモリに使用される磁性ガーネッ
ト複合膜の形成方法に関する。

現在、高記憶密度の磁気バブルメモリでは、その主要面
積を占める情報蓄積用のマイナーループ部に、磁性ガー
ネット複合膜が使用されている。

この膜は、一般に、膜面に垂直な磁化方向を持つ磁性ガ
ーネット膜をバブル発生層として備えると共に、その上
に、膜面にほぼ平行な磁化方向を持つもう１つの膜をバ
ブル転送路としてパターン形成してできている。

〔従来の技術〕

従来の磁性ガーネット複合膜の形成方法として、イオン
注入を利用したものがある。この方法では、まずガドリ
ニウム・ガリウム・ガーネット（以下、ＧＧＧと称す）
等からなる非磁性結晶基板上に、イソトリウノ、・サマ
リウノ、・ルテシウム・カルシウム・ゲルマニウム・鉄
ガーネット（以下、ＹＳｍＬｕＣａＧｅＩＧと称す）系
の磁性ガーネット膜を液相エビクキシャル法によって１
〜２μｍ程度の厚さに育成させる。その後、上記磁性ガ
ーネット膜表面であって所望のバブル転送路パターンに
対応する領域に、ネオンイオン（Ｎｅ”）等をある程度
の深さまで注入する。以上の工程により、磁性ガーネッ
ト膜とイオン注入層とからなる磁性ガーネッ１−複合膜
が得られる。このようにイオン注入を利用する方法は、
バブル転送路のパターン形成が容易で、複合膜の膜厚比
や形状等の制御性も良いという利点がある。

以上のようにして得られた複合膜では、バブル発生層と
しての磁性ガーネフ日臭がその膜面に垂。

直な磁化方向を持つのに対し、その上にバブル転送路と
して形成されたイオン注入層は、結晶中に注入されたイ
オンによって垂直異方性が破壊されることにより、磁化
方向が膜面にほぼ平行になるまで変化している。このよ
うなイオン注入層（バブル転送路）に対し外部から回転
磁界を加えることにより、その下の磁性ガーネット膜（
バブル発生層）中に存在するバブルを転送路に沿って転
送することができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

上述したようにイオン注入法を利用するものでは、磁性
ガーネット膜の垂直異方性を十分に破壊しうるだけのイ
オン注入量が必要になる。そのため、磁性ガーネット膜
の特性の１つである垂直Ｗ方性エネルギが大きい場合に
は、それに応じてイオン注入量を多くしなければならな
い。ところが、イオン注入量を多（すると、結晶に与え
る歪み等が大きくなってしまい、微小欠陥等の原因にな
るという問題点があった。

本発明は、上記問題点に鑑み、良好な結晶性を維持した
まま、磁気異方性の大きく異なる複合膜を形成できるよ
うにすることを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

まず、非磁性結晶基板上に、膜面に垂直な方向に磁化容
易軸を有する磁性ガーネット膜を被着形成する。次に、
この磁性ガーネット膜上の所望領域にシリコン膜もしく
はシリコン有機化合物膜を形成し、これに空気中で８０
０〜８５０°Ｃかつ１〜５時間の熱処理を加えるごとに
より、上記磁性ガーネソＩ・膜中にシリコンを拡散させ
る。その後、シリコンの拡散層にイオン注入を施す。以
上の工程により、磁性ガーネット膜と、その上のシリコ
ン拡散及びイオン注入層とからなる複合膜を得る。

〔作　　　用〕

磁性ガーネット膜中に上記の熱処理条件でシリコンを拡
散させると、その拡散されたシリコンによって結晶の垂
直異方性が破壊される。そのため、もともと膜面に垂直
であった磁化方向が、上記シリコンの拡散により、膜面
に対し斜め方、向に傾く。

その後、シリコン拡散層に対してイオン注入を施せば、
その注入されたイオンによって、結晶の垂直異方性が更
に大きく破壊される。そのため、予めシリコン拡散によ
って斜めに傾いていた磁化方向が、上記イオン注入によ
って一層大きく傾き、膜面に対し平行な状態にまでなる
。すなわち、以上の工程により、膜面に垂直な磁化方向
を持つ磁性ガーネット膜と、膜面に平行な磁化方向を持
つシリコン拡散及びイオン注入層とからな磁性ガーネッ
ト複合膜が得られる。

この際、予めシリコンを拡散して磁化方向を顛けた後に
イオン注入を施すようにしたことから、従来のようにイ
オン注入だけを用いる場合と比べ、必要なイオン注入量
を大幅に減少させることができる。よって、もともとの
磁性ガーネット膜の垂直異方性エネルギが大きい場合で
あっても、良好な結晶性を維持しうる程度の少ない注入
量で、大きく磁気異方性の異なる複合膜を得ることが可
能となる。

〔実　　施　　例〕

以下、本発明の実施例について、図面を参照しながら説
明する。

第１図は、本発明の一実施例による磁性ガーネット複合
膜の形成工程を示す図である。

本実施例では、まず第１図（ａ）に示すように、ＧＧＧ
等からなる非磁性結晶基板１上に、ＹＳｍＬｕＣａＧｅ
ｒＧ系の磁性ガーネット膜２を液相エピタキシャル法に
よって例えば１〜２μｍ程度の厚さに育成させる。この
際、磁性ガーネット膜２の磁化容易軸が膜面に垂直とな
るようにする。

続いて、上記磁性ガーネット膜２上の所望領域（ここで
は全面とする）に、第１図（ｂｌに示すように真空蒸着
等により厚さ１μｍ程度のシリコン膜３を被着形成する
。そして、これに対し空気中で熱処理（この温度ＴＡ及
び時間ｔＡについては後に述べる）を施すことにより、
上記シリコン膜３中のシリコンを磁性ガーネット膜２中
に所望の深さまで拡散させる。これにより、第１図（ｂ
）に明らかなように、磁性ガーネット膜２の上部にシリ
コンの拡散層４が形成される。このような拡散層４では
、拡散されたシリコンによってもとの結晶の垂直異方性
が破壊され、もとの結晶とは異方性の大きさが異なった
ものとなる。ずなわぢ、もともと膜面に垂直であった磁
化方向が、シリコンの拡散により、膜面に対し斜め方向
に傾いたものとなる。

ここで、磁性ガーネット膜２とシリコンの拡散層４とか
らなる磁性ガーネット複合膜の異方性エネルギを評価す
るために、強磁性共鳴（ＦＭＲ，）法により吸収曲線を
測定した。この測定によって得られた、上記磁性ガーネ
ット膜２と拡散層４におけるそれぞれの共鳴磁界（共鳴
磁界の違いは異方性エネルギの違いに相当する）をＨｌ
、Ｈ２とした場合に、このＨｌ、Ｈ２と熱処理温度ＴＡ
との関係を第２図に、Ｈ２と熱処理時間ｔＡとの関係を
第３図に示す。第２図により、熱処理温度Ｔ、。

は８００〜８５０℃程度が望ましく、また第３図により
、熱処理時間ｔＡは１〜５時間程度が望ましいことが明
らかである。これらの条件でシリコンの拡散処理を行っ
た場合、結晶の歪への影響は膜の格子定数の０．０５％
以下であった。

その後、ＣＦ　ａ　＋０２ガスプラズマエツチング等に
より、拡散層４上の不要なシリコン膜を除去する。これ
によって露出された拡散層４に対し、例えば３５０Ｋｅ
Ｖ　　２　Ｘ　１０”　Ｎ　ｅ　”　／　ｃｎｔ及び１
００ＫｅＶ４　Ｘ　１０′３Ｎ　ｅ　／　ｃ♂の２重の
イオン注入を施す。

これにより、第１図（Ｃ）に示すように、磁性ガーネッ
ト膜２上にはシリコン拡散及びイオン注入層（以下、拡
散・注入層と称す）５が形成される。

このような拡散・注入層５では、注入されたイオンによ
って、結晶の垂直異方性が更に大きく破壊される。その
ため、シリコン拡散によって斜めに（頃いていた磁化方
向が、上記イオン注入によって−Ｊ？Ｎ大きく傾き、膜
面に対し平行（もしくはほぼ平行）な状態にまで変化す
る。

以上の工程により、膜面に垂直な磁化方向を持つ磁性ガ
ーネット膜２と、膜面に平行な磁化方向を持つ拡散・注
入層５とからなる磁性ガーネット複合膜が得られる。

ここで、各試料についてＦＭＲ法により測定した吸収曲
線の測定結果を第４図に示す。同図（ａ）。

（ｂｌ、　ｆｃ）において用いた試料は、それぞれ、本
実施例の過程で得られる磁性ガーネット膜２及び拡散Ｎ
４　（ただしＴＡ＝８００℃、ｔ　Ａ　＝　５時間）か
らなる複合膜、本実施例により最終的に得られる磁性ガ
ーネット膜２及び拡散・注入層５からなる複合膜、従来
の方法による磁性ガーネット膜及びイオン注入（２重注
入）層からなる複合膜である。

第４図（ａｌに明らかなように、もともとの磁性ガーネ
ット膜２上にシリコンの拡散層４を形成した場合、その
それぞれの膜の異方性エネルギに対応した共鳴磁界Ｈ１
，Ｈ２が生じているのがわかる。

すなわち、Ｈ２とＨｌの差ΔＨ１が、膜面に重直な磁化
をシリコン拡散によって斜めに傾けるのに必要なエネル
ギに相当する。そして、第４図（ｂｌに明らかなように
、上記拡散層４にイオン注入を施して拡散・注入層５と
した場合は、上記の共鳴磁界Ｈ１，Ｈ２の他に、拡散・
注入層５の異方性エネルギに対応した共鳴磁界Ｈ３が生
じているのがわかる。すなわち、Ｈ３とＨ２の差ΔＨ２
が、シリコン拡散で斜めに便いた磁化をイオン注入によ
って更に大きく傾けて膜面に平行にするのに必要なエネ
ルギに相当する。また、第４図（Ｃ）に明らかなように
、磁性ガーネット膜にイオン注入層のみを形成した場合
は、このイオン注入層の異方性エネルギに対応した共鳴
磁界Ｈ４が生じているのがわかる。

従って、本実施例では前記熱処理条件で予めシリコンを
拡散して磁化方向を（頂けた後にイオン注入を施すよう
にしたことから、最終的に得られる複合膜間の異方性エ
ネルギの差ΔＨＫ（−Ｈ３−Ｈ＋）が、従来のようにイ
オン注入のみを施すようにした場合と比べ、第４図（ｂ
ｌ及び（Ｃ）に明らかなように約Ｉ　Ｋ　Ｏｅも大きく
なる。しかも、第４図ｆｂ）に示したように、イオン注
入量はΔＨ２を得るのに必要なだけの少ない量で済むこ
とから、結晶に生じる歪が緩和される。すなわち、たと
えもとの磁性ガーネット膜２の垂直異方性エネルギが大
きい場合であっても、結晶に生じる歪の程度の少ないイ
オン注入■で、大きく磁気異方性の異なる複合膜を得る
ことができる。

なお、磁性ガーネ・ノド膜２にシリコンを拡散させるに
は、上記実施例のようにシリコン膜３を蒸着形成する代
わりに、シリコン有機化合物膜を塗布するようにしても
よい。この場合も、熱処理の条件（温度ＴＡ、時間ｔＡ
）は同じである。このようにして得られた磁性ガーネッ
ト複合膜における、第４図と同様な測定結果を第５図に
示す。この場合も、上記実施例と同様な理由により、複
合膜間の異方性エネルギの差ΔＨＫ（第５図（ｂ））が
従来のもの（第５図（Ｃ））と比べ約５０００　ｅも大
きくなり、しかもイオン注入■は少なくて済む。

また、上記実施例においては磁性ガーネット膜２上の全
面にシリコン膜３（もしくはシリコン有機化合物膜）を
形成するようにしたが、所望のバブル転送路パターンに
対応する一部領域にのみ形成するようにしてもよい。

更に、注入されるイオンとしては、上述したネオンイオ
ン（Ｎｅ”）の他に、例えばヘリウムイオン（Ｈｅ”）
等を用いてもよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、従来よりも少な
いイオン注入量で、磁気異方性の大きく異なる複合膜を
得ることができる。よって、結晶に与える損傷を低減し
て微小欠陥等の要因をなくし、しかも磁気特性の非富に
良好な複合膜を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図［ａ）〜（Ｃ）は本発明の一実施例による磁性ガ
ーネット複合膜の形成工程を示す図、 第２図は同実施例における磁性ガーネ７）膜２及び拡散
層４のそれぞれの共鳴磁界Ｈ１，Ｈ２とシリコン拡散時
の熱処理温度ＴＡとの関係を示す図・ 第３図は同実施例における拡散層４の共鳴磁界Ｈ２とシ
リコン拡散時の熱処理時間ｔＡとの関係を示す図、 第４図（ａ）〜（Ｃ）は同実施例と従来例の各複合膜に
おける、ＦＭＲ法による吸収曲線の測定結果を示す図、 第５図（ａ）〜（Ｃ，）は本発明の他の実施例と従来例
の各複合膜における、ＦＭＲ法による吸収曲線の測定結
果を示す図である。 １・・・非磁性結晶基板、 ２・・・磁性ガーネット膜、 ３・　・　・シリコン膜、 ４・・・拡散層、 ５・・・拡散・注入層。 特許出願人　　　富士通株式会社 子￥　　　　　　　　　　ａ！嗅 墜壁 浪　歓

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非磁性結晶基板（１）上に、膜面に垂直な方向に磁化容
   易軸を有する磁性ガーネット膜（２）を被着形成し、該
   磁性ガーネット膜上の所望領域にシリコン膜（３）もし
   くはシリコン有機化合物膜を形成し、これに空気中で８
   ００〜８５０℃かつ１〜５時間の熱処理を施してシリコ
   ンを拡散させた後、該シリコンの拡散層（４）にイオン
   注入を施すことを特徴とする磁性ガーネット複合膜の形
   成方法。