JPH02128391A - ブロッホラインメモリデバイス - 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】 〔技術分野〕 本発明はブロッホラインメモリデバイスに関し、詳しく
は、ブロッホライン対（ビット）安定化並びに転送用ポ
テンシャルウェルの形成をストライプドメイン上部に設
けた保磁力に差をもたせしめる高保磁力面内磁性膜によ
って行なうようにしたブロッホラインメモリデバイスに
関する。

〔従来技術〕

高密度記憶素子の開発に伴なって、ブロッホラインメモ
リデバイスがその記憶容量の膨大さ及び不揮発性である
ことから近時注目されている。

ブロッホラインメモリデバイスは、情報記憶部をバブル
ドメインを細長く伸ばしたストライプドメイン周辺磁壁
で構成し、その中に、安定に存在する垂直ブロッホライ
ン対（ＶＢＬ対）の有無のかたちで情報を記録させると
いうものである。そして、このブロッホラインメモリデ
バイスは、大まかにいえば、（ｉ）書込み部、（ｉｔ）
記録転送部、（ｉｉｉ）読出し部の三妻素から成立って
いる。

ところで、記録情報（ブロッホライン）の転送は、スト
ライブドメイン磁壁土のνＢＬ　（ブロッホライン）対
を安定に保持し、かつ、そのＶＢＬ対の１ビツトずつを
選択転送できるようにす９ことが不可欠である。この転
送時の代表的なヒツトの安定化及び転送の方式としては
次の２−。

が知られている。即ち、（ａ）パルスバイアス磁界を印
刷する方式であり、また、（ｂ）導体型ｄ１による電流
磁界を利用する方式（特開昭６１−１８４９８号公報）
である。

（ａ）はビット転送を磁気モーメントのジャイロ力を利
用するものであって、　（ａ−１）高保磁力面内磁化膜
を利用する方式（Ｔ、５ｕｚｕｋｉ　ａｔ、　ａｌ。

ＩＥＥＥ　ＴＲＡＮ、　ＭＡＧＮ、、　ＭＡＧ−２２，
５，７８４１９８６）、（ａ２）イオン注入技術を用い
る方式（Ｙ、　Ｈｉｄａｋａ；　ｒＥＥ　ＴＲＡＮ、　
ＭＡＧＮ、、　ＮＡＧ−２０，５，１１３５坦旦）など
力提案されている。前者（ａ−１）はＣｏＣｒなどの高
保磁力面内磁化膜をストライプドメインと垂直に格子状
に配列させ、この面内磁化膜から発生する漏洩磁界によ
ってＶＢＬ対と安定化させる方式であり、後者（ａ−２
）はストライプドメインと垂直にやはり格子状にイオン
注入を行い、格子表膨らませ、注入・非注入領域の境界
を境とじて逆歪効果を利用し面内異方性磁界をストライ
プドメイン磁壁に沿って周期的に変化させるものである
。ここではビット周期に対応したイオン注入領域と非イ
オン注入領域とでは磁気異方性を９０度異なるように工
夫されている。一方、（ｂ）のビット安定化方式は細線
バタン（コンダクタ）を金合金などの良導体膜でつくり
、導体電流磁界を利用するものである。

第６図はブロッホラインメモリの主要部の上方からみた
概略を示している１図中、１はビット（ＶＢＬ対）安定
化用バタン、２はストライプ状磁区（マイナーループ）
、９はゲート、　　１０は記録再生部（メジャーライン
）である。

第７図は前記（ａ−１）のストライプメイン安定化法を
採用したデバイスを横方向がらみた図であって、ビット
安定化用バタン１をなす高保磁力膜の磁化は同一方向に
揃えられている。この例にあっては、ストライプドメイ
ン磁壁部上の位置ｒＸＪに対する磁壁内磁化（プラスＸ
方向）と漏洩磁界との間のポテンシャルウェルエネルギ
ーＥ　（Ｅ＝○のところがＶＢＬ安定安定相当する）の
関係は第８図のように表わされる。

第９図は前記（ｂ）のストライプドメイン安定化法を採
用したデバイスを横方向からみた図であって、コンダク
タ（パターニングにより、形成された導体）６に電流を
流し、それによって生じる電流磁界を利用してビット安
定化をはかっている。図中、０と［Ｆ］とは電流の印加
方向を表わしている。この例にあってのストライプドメ
イン磁壁部上の位置ｒｌＪに対する磁壁内磁化（プラス
Ｘ方向）と漏洩磁界との間のポテンシャルエネルギーＥ
の関係は第１０図のようになる。

タカ、前記（ａ）の磁界駆動方式では、ビット（ＶＢＬ
対）安定化用バタン１の形状のバラツキに基づくポテン
シャルの不均一性、あるいは、ビット（ＶＢＬ対）安定
化用バタン１の磁化が同一方向であるために生じるポテ
ンシャルの非対称性などの原因からビットを安定に転送
することが難しいといった欠点を有している。また、前
記（ｂ）の電流駆動方式では、＠流値を調節することに
よってポテンシャルウェルの深さを制御できるとともに
、電流印加方向を一本おきに反転させて対称性のよいポ
テンシャル分布を得ることの利点はあるが、この方式は
高密度化、低消ｇ＆電力化という点で不利がある。

第７図及び第９図において、３は基板、４は磁性膜であ
ってここではストライプ状磁区（マイナーループ）が形
成されるようになっており、５は非磁性膜（絶縁膜）を
それぞれ表わしている。なお、これら第７図及び第９図
のデバイスにあっても、バタン化されていない磁性膜上
に非磁性膜を介してストライプドメインを安定化させる
ためのパタン状高磁力膜を設けてストライプ状磁区を形
成させることも行なわされている。

〔目　　的〕

本発明はストライプドメインの安定化及びその転送を保
磁力の差を利用することにより行ない、同時に、ポテン
シャルの不均一性、非対称性を低減せしめるようにした
ブロッホラインメモリデバイスを提供するものである。

〔構　　成〕

本発明は垂直ブロッホライン対を記憶単位として用いる
ブロッホラインメモリデバイスにおいて、ストライプ状
磁区の上に非磁性層を介して高保磁力面内磁化膜が形成
され、その高保磁力面内磁化膜に垂直ブロッホライン対
の周期に対応したイオン注入領域及び非イオン注入領域
が形成され、かつ、該イオン注入領域と非イオン注入領
域とは互いに逆向きの磁化を有していることを特徴とし
ている。

ちなみに１本発明者らはストライプ状磁区の上に、非磁
性層を介して、ポテンシャルウェル形成用高保磁力面内
磁化膜を形成し、これにイオン注入領域と非イオン注入
領域とを設けるとともにこれら領域間で保磁力に差をも
たせ磁力の向きを反対方向になるようにすれば、望まし
いストライプドメインの安定化及びビットの転送がなし
うろことを確かめた０本発明はこれに基づいてなされた
ものである。

以下に、本発明を添付の図面に従がいながら更に詳細に
説明する。

第１図は本発明デバイスの主要部の概略図であり、４は
磁性膜、５１及び５２は非磁性膜、３は基板、７はスト
ライプドメインを安定化させるためのパターン化された
高磁力膜、８は高保磁力面内磁化膜であり、８ａはイオ
ン注入部（高保磁力面内磁化膜８にイオン注入された領
域）、８ｂは非イオン注入部を表わしている０図示され
ていないが、ストライプドメインは、ストライブ状イオ
ン注入部８ａ及び非イオン注入部８ｂに対し垂直になる
ように形成されている。

基板３は任意の材料が使用可能であり、例えば石英、ガ
ラス、硬質プラスチックス、ＧＧＧなどがあげられ、望
ましくはＧＧＧである。

磁性膜４は（ＹＳｍＬｕＣａ）３（ＦｅＧｅ）、　０．
、　、　（ＹＳｍＴｍ）。

（ＦｅＧｅ）ｓｏｘｚなどの磁性ガーネット膜であり、
これはＬＰＥ法、スパッタ法などにより成膜できる。

膜厚は約０．１〜５μ朧が適当である。

非磁性膜（絶縁膜）５１及び５２は０．１〜１μｍ厚の
Ｓｘ、Ｎ、　、ＳｉＯ，ｌ５ＩＯなどにより形成される
。

高磁力膜７は約０．１〜１μｍ厚程度のＣｏＰｔ、Ｃｏ
Ｃｒなどがバタン化して設けられている。なお、このパ
タン状高磁力膜７は磁性膜４に形成されるマイナールー
プ（ストライプ状磁区）を安定化させるために設けられ
るものであるから、磁性膜４に当初から安定したストラ
イプドメインが形成されている場合には高磁力膜７を設
ける必要はなく、またその場合には、非磁性膜５１を省
くことができる。これについては既に触れたとおりであ
る。

高保磁力面内磁化膜８は代表的にはＣｏＣｒ膜（約１０
０人〜１μｍ厚）である。

ストライプドメイン上に、単に、高保磁力面内磁化膜８
が設けられただけでは磁化の分布に規則性がないため、
何等ポテンシャルウェルの形成に寄与しない、そこで、
本発明においては、高保磁力面内磁化膜８にストライプ
ドメインに対して垂直でビット転送の周期に対応するよ
うにしてイオン注入領域８ａ、非イオン注入領域８ｂが
形成されている。ここでの注入イオンは高保磁力面内磁
化膜８の保磁力を変化させるものであれば特定されない
が、望ましくはＨｅ”　、　Ｎｅ”などの使用である。

第２図に示したように、Ｑはイオン注入領域８ａの幅、
ｍはビット周期にあわせた幅である。

このイオン注入により、イオン注入領域８ａと非イオン
注入領域８ｂとの間には磁気特性に変化が生じ、イオン
注入部８ａの保磁力Ｈｃ工、非イオン注入部８ｂの保磁
力Ｈｅ、は互いに異ったものとなる（第５図）。

イオン注入領域８ａと非イオン注入領域８ｂとの保磁力
の関係は、通常、Ｈｅ、　＞　Ｈｃ、であるため、その
関係においてビット（ブロッホライン対）の安定化及び
転送について説明を進めていくことにするが、若し、Ｈ
ｃｏ＞Ｈｃ工であるような場合においては、以降の説明
での）Ｉｃ、、Ｈｅ１を入れかえるだけで同じように取
扱うことができる。

本発明においても第６図にみられるように、マイナール
ープとしてのストライプドメイン２が平行に並べられ、
このストライプドメイン２の端部にゲート９を介して記
録再生部（メジャーライン）１０が接続されている。

ストライプドメイン磁壁部には記憶単位となるブロッホ
ライン対が形成され転送されるようになっているが、ブ
ロッホライン対はその転送前後において所定の位！ｉｔ
（ポテンシャルウェル）に安定化されていなければなら
ない。

そのために、本発明デバイスにあっては、前記のとおり
、先ずビット安定化用ポテンシャルが保磁力の差によっ
て形成されている。続いて、イオン注入部８ａと非イオ
ン注入部８ｂとの磁気保磁力の差に基づくポテンシャル
分布を形成するため、マイナーループ長軸方向（プラス
Ｘ方向）にＨｅ１以上の面内磁界Ｈｉｎ工を印加し、高
保磁力面内磁化膜８　（８ａ、　ｓｂ）の磁化をプラス
Ｘ方向に揃える〔第３図（イ）〕１次に、磁界方向を反
転させマイナスＸ方向にＨＣＤ　＜Ｈｘｎ２＜Ｈｃｌの
条件を充すように前記磁界Ｈｉｎ、を印加し、イオン注
入部８ａの磁化をプラスＸ方向に固定したままで非イオ
ン注入部８ｂの磁化をマイナスＸ方向に反転させる〔第
３図（ロ）〕、こうした操作を施すことにより、高保磁
力面内磁化膜８からの漏洩磁界のマイナーループ長軸方
向の分布は第４図のように表わされる。

第３図（ロ）及び第４図から容易に推察されるように、
ブロッホライン対の存在するストライプドメイン磁壁部
は上記の磁界分布により影響を受け、磁壁内の磁化は上
記の磁界分布に沿った方向をとるが、エネルギー的に最
も安定したかたちとなる。

このことは、磁界方向がマイナスＸからプラスＸの間で
反転する部分はブロッホライン対の安定点であることを
示唆している。即ち、ブロッホライン対はイオン注入領
域８ａと非イオン注入領域８ｂとの境界付近で安定に存
在することができ、ここにブロッホラインに対する良好
な均一性、対称性を有するポテンシャルが形成されるこ
とになる。

〔効　　果〕

本発明デバイスによれば、ブロッホライン対安定化のた
めのポテンシャルウェルが形成されているため、確実な
ブロッホライン対の駆動が行なわれ情報記憶がなされる
。更に、本発明デバイスによれば、ポテンシャル分布が
対称でかつそのバラツキが殆どないため、ビット安定化
にも適している。

【図面の簡単な説明】

第１図はブロッホラインメモリデバイスの記憶部の概略
断面図である。第２図はその概略斜視図である。 第３図及び第４図は本発明デバイスにポテンシャルウェ
ルが形成されていることを説明するための図であって、
第３図は高保磁力面内磁化膜のイオン注入領域と非イオ
ン注入領域とのそれぞれの磁化方向を表わしており、第
４図はストライプドメイン磁壁部上の位置Ｘに対する磁
壁内磁化（プラスＸ方向）と漏洩磁界との間のポテンシ
ャルエネルギーＥとの関係を表わしたグラフである。 第５図はイオン注入部と非イオン注入部とで保磁力に差
が認められることを表わした図である。 第６図、第７図、第８図、第９図及び第１０図は従来の
ブロッホラインメモリデバイスを説明するための図であ
る。 ２・・・ストライプ状磁区 ３・・・基　　板 ４・・・磁性膜 ７・・・パタン状高磁力膜 ５１．５２・・・非磁性膜 第６図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、垂直ブロッホライン対を記憶単位として用いるブロ
   ッホラインメモリデバイスにおいて、ストライプ状磁区
   の上に非磁性層を介して高保磁力面内磁化膜が形成され
   、その高保磁力面内磁化膜に垂直ブロッホライン対の周
   期に対応したイオン注入領域及び非イオン注入領域が形
   成され、かつ、該イオン注入領域と非イオン注入領域と
   は互いに逆向きの磁化を有していることを特徴とするブ
   ロッホラインメモリデバイス。