JPH03154283A - Magnetic memory element and its manufacturing method - Google Patents
Magnetic memory element and its manufacturing methodInfo
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- JPH03154283A JPH03154283A JP1292327A JP29232789A JPH03154283A JP H03154283 A JPH03154283 A JP H03154283A JP 1292327 A JP1292327 A JP 1292327A JP 29232789 A JP29232789 A JP 29232789A JP H03154283 A JPH03154283 A JP H03154283A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は膜面と垂直な磁化容易軸を有する単結晶磁性薄
膜のストライプドメインの磁壁中に存在するブロッホラ
インメモリを用いたブロッホラインメモリ素子に係り、
特に情報の担体であるブロッホライン対の転送パターン
に関する。[Detailed Description of the Invention] [Field of Industrial Application] The present invention relates to a Bloch line memory element using a Bloch line memory existing in the domain wall of a stripe domain of a single crystal magnetic thin film having an axis of easy magnetization perpendicular to the film surface. In relation to
In particular, it relates to the transfer pattern of Bloch line pairs, which are information carriers.
磁気バブル用の単結晶磁性体薄膜(例えば磁性ガーネッ
ト膜)では、磁区(薄膜面と垂直でかつ上向きまたは下
向きの方向に磁化が向いた領域)の境界を磁壁という。In a single-crystal magnetic thin film for magnetic bubbles (for example, a magnetic garnet film), the boundaries of magnetic domains (regions perpendicular to the thin film surface and magnetized upward or downward) are called domain walls.
この磁壁ではその大半の領域で磁化が磁壁面と平行な方
向を向いており、ブロッホ磁壁となっている。ところが
、このブロッホ磁壁の中では磁化の向きが反転する部分
が存在する。この磁化反転部分では磁化の方向が磁壁面
と垂直な方向を向いており、ネール磁壁となっている。In most regions of this domain wall, the magnetization is oriented in a direction parallel to the domain wall surface, forming a Bloch domain wall. However, within this Bloch domain wall, there are parts where the direction of magnetization is reversed. In this magnetization reversal portion, the direction of magnetization is perpendicular to the domain wall surface, forming a Neel domain wall.
このように磁壁中におけるネール磁壁の部分をブロッホ
ラインと呼んでいる。This part of the Neel domain wall in the domain wall is called the Bloch line.
ブロッホラインには第3図(a)に示す様に磁壁3内の
磁化の方向が右向き3aから左向き3bになる時に、図
の上方向に磁化が向いて回転する正のブロッホライン5
aと、第3図(b)に示す様に逆に図の下方向に磁化が
向いて回転する負のブロッホライン5bとが存在する。As shown in FIG. 3(a), the Bloch line is a positive Bloch line 5 that rotates with magnetization pointing upward in the figure when the direction of magnetization in the domain wall 3 changes from rightward direction 3a to leftward direction 3b.
a, and a negative Bloch line 5b that rotates with its magnetization directed downward in the figure, as shown in FIG. 3(b).
また、2個のブロッホラインが近接している時に第3図
(c)に示す様にブロッホライン5の極性がいずれも正
である場合には、2個のブロッホライン5−1゜5−2
が近づくとブロッホライン5−1.5−2は消失するた
め不安定な対を構成する。これは、2個のブロッホライ
ン5−1.5−2の極性がいずれも負のブロッホライン
5bである場合も同様である。従って、第3図(d)に
示す様に2個のブロッホライン5−1,5−2の極性が
正と負の組合せであれば、磁壁内の磁化がこの2個のブ
ロッホライン5−1.5−2を通る内に1回ねじれてい
るため近接したとしてもブロッホライン5−1.5−2
の消失は起こらず安定な対を構成する。Furthermore, when two Bloch lines are close to each other and the polarities of the Bloch lines 5 are both positive as shown in FIG. 3(c), the two Bloch lines 5-1°5-2
When , the Bloch lines 5-1, 5-2 disappear, forming an unstable pair. This also applies to the case where the polarities of the two Bloch lines 5-1, 5-2 are both negative Bloch lines 5b. Therefore, if the polarities of the two Bloch lines 5-1 and 5-2 are a combination of positive and negative as shown in FIG. .5-2, it twists once, so even if they are close, the Bloch line is 5-1.5-2.
does not disappear and forms a stable pair.
このようなブロッホライン対を情報の担体として用いる
のがブロッホラインメモリ素子である。A Bloch line memory device uses such Bloch line pairs as information carriers.
ブロッホラインメモリ素子の原理についてはたとえばア
イ・イー・イー・イー・トランザクション オン マグ
ネティクス、 エム ニー ジー19、(1983年)
第1838頁から第1840頁(工EEE、Trans
、Magnatics、 M A G −19、(19
83)pp1838−1840)に詳細に記載されてい
る。Regarding the principle of Bloch line memory elements, see, for example, IE Transactions on Magnetics, MNG 19, (1983).
Pages 1838 to 1840 (Engineering EEE, Trans
, Magnetics, MAG-19, (19
83) pp. 1838-1840).
このようなブロッホライン対を移動するには単結晶磁性
薄膜と垂直方向にバイアス磁界パルス(振幅3〜300
e)を印加すればよい。バイアス磁界パルスにより生じ
る磁化の回転および磁壁の移動によりブロッホライン対
は磁壁に沿って移動する。この詳細については上記の文
献に記載されている。To move such Bloch line pairs, a bias magnetic field pulse (amplitude 3 to 300) is applied perpendicularly to the single crystal magnetic thin film.
e) may be applied. The Bloch line pair moves along the domain wall due to the rotation of magnetization and movement of the domain wall caused by the bias magnetic field pulse. Details of this are described in the above-mentioned document.
ブロッホライン対の移動はバイアス磁界パルスで実現で
きるが、1個のパルスでの移動距離を毎回同一にするこ
とは難しい。特にデータパターンに対応するブロッホラ
イン対の列が並んでいる場合に、近接して多くのブロッ
ホライン対が存在する部分と、孤立して存在する部分と
では、ブロッホライン対の移動距離が異る。従ってブロ
ッホライン対の転送のためには、バブルメモリにおける
バブルの転送と類似した転送パターンあるいはビット固
定用のパターンを必要とする。転送パターンの一例とし
てアイ・イー・イー・イー・トランザクション オン
マグネティクス、 エム ニー ジー22 (1983
年)、第784頁から第789頁(IEEE、Tran
s、Magnetics、 M A G −22(19
83)、pp784−789)に記載されている様に単
結晶磁性薄膜上にストライプ状の導体パターンを形成し
、これに電流を印加するものがある。周期的に配置した
導体パターンに直流電流を印加してブロッホラインのビ
ット固定を実現する。また、特開昭59−98384号
公報に記載されている様にストライプ磁区と直交する方
向であって、単結晶磁性薄膜上にストライプ状の磁性薄
膜を形成したものもある。これはストライプ状の磁性薄
膜の保磁力(Hc )を適当な値とすることにより、ブ
ロッホラインの位置を所定の場所とする。Although the Bloch line pair can be moved using bias magnetic field pulses, it is difficult to make the distance moved by one pulse the same every time. In particular, when a row of Bloch line pairs corresponding to a data pattern is lined up, the moving distance of the Bloch line pairs is different depending on a part where many Bloch line pairs exist in close proximity and a part where they exist in isolation. . Therefore, for Bloch line pair transfer, a transfer pattern similar to bubble transfer in a bubble memory or a bit fixing pattern is required. IE Transaction on as an example of a transfer pattern
Magnetics, M.G.22 (1983
), pp. 784-789 (IEEE, Tran
s, Magnetics, MAG-22 (19
83), pp. 784-789), there is a method in which a striped conductor pattern is formed on a single crystal magnetic thin film and a current is applied to this. Bloch line bit fixation is achieved by applying direct current to periodically arranged conductor patterns. Furthermore, as described in Japanese Patent Application Laid-Open No. 59-98384, there is also a method in which a striped magnetic thin film is formed on a single crystal magnetic thin film in a direction perpendicular to the striped magnetic domains. This is done by setting the coercive force (Hc) of the striped magnetic thin film to an appropriate value to set the Bloch line at a predetermined position.
いずれのビット固定方式においても、パターンのくり返
し周期が1ビツトのビット長となる。In either bit fixing method, the repetition period of the pattern is a bit length of 1 bit.
また、ブロッホライン対を含む磁壁はストライプ磁区の
境界に存在する。従ってブロッホラインメモリ素子では
ストライプ磁区を所定の位置に固定する必要がある。ス
トライプ磁区を固定する方法としてはアイ イー イー
イー トランザクション オン マグネティクス、エ
ム ニー ジ22、(1986年) 第784頁から第
789頁に記載されているように、ストライプ磁区を単
結晶磁性薄膜に溝パターンを形成して固定する方法が使
われている。溝パターンの深さは単結晶磁性薄膜をすべ
て溝のところで除去し、100%グループを用いるのが
有効である。この溝の周囲に生じる漏洩磁界を用いて、
この溝の周囲にストライプ磁区を固定することができる
。Further, a domain wall including Bloch line pairs exists at the boundary of striped magnetic domains. Therefore, in the Bloch line memory element, it is necessary to fix the stripe magnetic domains at predetermined positions. As a method for fixing striped magnetic domains, as described in IEE Transactions on Magnetics, M.N.G. 22, (1986), pages 784 to 789, striped magnetic domains are fixed by grooves in a single-crystal magnetic thin film. A method of forming and fixing a pattern is used. As for the depth of the groove pattern, it is effective to remove all the single crystal magnetic thin film at the groove and use a 100% group. Using the leakage magnetic field generated around this groove,
Striped magnetic domains can be fixed around this groove.
上記従来技術のうち、導体パターンを用いるものでは、
外部から供給する電流がない場合にはビットを固定する
ことができない。従って電源を切ると情報の保存ができ
なくなるので不揮発性メモリにはならないという欠点を
有する。また、上記従来技術のいずれにおいても、1ビ
ツトの長さはコンダクタパターンまたは磁性薄膜のスト
ライプのくり返し周期によって決まる。現状のリングラ
フィ技術では、0.6μm幅のパターンを1.2μmの
くり返し周期で形成するのが限界である。またこのよう
な寸法のパターンを欠陥なしに一様に作成するのはきわ
めて困離である。例えば、0゜4μmバブル材料を用い
た場合、ストライプ状の磁区の幅はほぼ0.4μm と
なるのでビットの幅は0.4μm とでき、従ってブロ
ッホラインメモリのビット密度も200Mb/aJ程度
とすることができる。しかしながら、このような高密度
素子を実現するには、パターンの形成が重要な課題とな
っている。しかもこの高密度においても欠陥の少い素子
を作るのは非常に難しい。Among the above conventional techniques, those using conductor patterns,
The bit cannot be fixed if there is no externally supplied current. Therefore, it has the disadvantage that it cannot be used as a nonvolatile memory because it cannot store information when the power is turned off. Furthermore, in any of the above conventional techniques, the length of one bit is determined by the repetition period of the conductor pattern or stripes of the magnetic thin film. The current phosphorography technology has a limit of forming a pattern with a width of 0.6 μm at a repetition period of 1.2 μm. Furthermore, it is extremely difficult to uniformly create a pattern with such dimensions without defects. For example, when using a 0°4 μm bubble material, the width of the striped magnetic domain is approximately 0.4 μm, so the bit width can be set to 0.4 μm, and therefore the bit density of Bloch line memory is also approximately 200 Mb/aJ. be able to. However, pattern formation is an important issue in realizing such high-density devices. Moreover, even at this high density, it is extremely difficult to produce devices with few defects.
これに対して、特願昭63−41988で提案されてい
る方法では、ブロッホラインを含む単結晶磁性薄膜上に
、−様に磁性薄膜を形成し、この磁性薄膜内に、単結晶
磁性薄膜内のストライプドメインとほぼ直行する磁区パ
ターンを形成する。On the other hand, in the method proposed in Japanese Patent Application No. 63-41988, a magnetic thin film is formed in a --like manner on a single crystal magnetic thin film including Bloch lines, and within this magnetic thin film, the single crystal magnetic thin film is A magnetic domain pattern is formed that is almost perpendicular to the stripe domain of the magnetic field.
この磁区パターンから生じる漏洩磁界を利用してブロッ
ホライン対の固定を行う。The Bloch line pair is fixed using the leakage magnetic field generated from this magnetic domain pattern.
第4図にビット固定用の磁性薄膜として垂直磁化膜を用
いる場合の例を示す。この図において2−1〜3はスト
ライプドメイン、3−1〜3は磁壁、4−1〜7はブロ
ッホライン対、6は絶縁体スペーサ、7は垂直磁化膜、
9は垂直磁化膜の磁化方向である。FIG. 4 shows an example in which a perpendicular magnetization film is used as the magnetic thin film for bit fixing. In this figure, 2-1 to 3 are striped domains, 3-1 to 3 are domain walls, 4-1 to 7 are Bloch line pairs, 6 is an insulator spacer, 7 is a perpendicular magnetization film,
9 is the magnetization direction of the perpendicularly magnetized film.
この垂直磁化膜を用いる場合の問題点は、この膜を前述
したストライプ固定用の溝の上に形成することにある。The problem with using this perpendicular magnetization film is that this film is formed on the above-mentioned stripe fixing groove.
第5図に示すようにストライプ磁区幅と同程度(0,5
〜5μm)の溝15を樹脂16などで埋めて十分に平坦
化した後で垂直磁化膜7を形成する必要がある。この平
坦化を樹脂で行う場合に、複数回に分けて塗布する必要
がある。As shown in Figure 5, the width is about the same as the stripe magnetic domain width (0,5
It is necessary to form the perpendicular magnetization film 7 after filling the groove 15 (~5 μm) with a resin 16 or the like and sufficiently flattening it. When this flattening is performed using a resin, it is necessary to apply the resin in multiple times.
また、塗布した後に上からエツチングして溝以外の部分
の膜厚を低減する必要もある。It is also necessary to reduce the thickness of the film in areas other than the grooves by etching it from above after coating.
また、ストライプ固定用の深い溝を形成すること自体も
、イオン打込みとリン酸エツチングによる方法、イオン
ミリングによる方法等があるが、いずれもプロセスに要
する時間や加工精度の上で開運がある。There are also methods for forming deep grooves for fixing stripes, such as ion implantation and phosphoric acid etching, and ion milling, but each method has its advantages in terms of process time and processing accuracy.
本発明の目的は、ブロッホラインメモリ素子のビット長
さをリングラフィの制限を受けずに小さくできるビット
固定パターンとストライプ固定パターンとを提供するこ
とにある。An object of the present invention is to provide a bit fixing pattern and a stripe fixing pattern that can reduce the bit length of a Bloch line memory element without being limited by phosphorography.
上記目的は、ブロッホラインを保持する第1の単結晶磁
性薄膜上に第2の磁性薄膜パターンを形成し、該第2の
磁性薄膜中に該第1の磁性薄膜のストライプドメインと
ほぼ直交する方向の磁区パターンを形成することにより
達成される。第2の磁性薄膜の磁化は該第2の薄膜の面
と垂直である。The above object is to form a second magnetic thin film pattern on a first single crystal magnetic thin film that maintains Bloch lines, and to form a second magnetic thin film pattern in the second magnetic thin film in a direction substantially perpendicular to the stripe domain of the first magnetic thin film. This is achieved by forming a magnetic domain pattern. The magnetization of the second magnetic thin film is perpendicular to the plane of the second thin film.
この磁区パターンは磁気記録で用いるリング型ヘッドま
たは単磁極型ヘッドを用いて形成することができる。磁
区パター、ンのうち、ストライプドメインと同じ方向の
磁化を有する磁区の幅を、逆向きの磁化を有する磁区の
幅より大きくすることにより、ストライプドメイン全体
を吸引する磁界を発生することができ、ストライプ固定
を実現できる。This magnetic domain pattern can be formed using a ring type head or a single magnetic pole type head used in magnetic recording. In the magnetic domain pattern, by making the width of the magnetic domain with magnetization in the same direction as the striped domain larger than the width of the magnetic domain with magnetization in the opposite direction, it is possible to generate a magnetic field that attracts the entire striped domain, Stripe fixation can be achieved.
ブロッホラインをその磁壁中に保持するストライプドメ
インを含む単結晶の第1の磁性薄膜上または該第1の磁
性薄膜上に形成した絶縁層の上に第2の磁性薄膜パター
ンを形成する。第2の磁性薄膜パターンは薄膜面と垂直
方向に磁化しやすい薄膜である。また、第1の磁性薄膜
の飽和磁束重厚4πMsよりも十分大きな保磁力Hc
を有する必要がある。すなわち、第1の磁性薄膜が発
生する磁界により第2の磁性薄膜の磁化が変化しないよ
うにする必要がある。第2の磁性薄膜内に。A second magnetic thin film pattern is formed on a single-crystal first magnetic thin film including striped domains that maintain Bloch lines in its domain walls or on an insulating layer formed on the first magnetic thin film. The second magnetic thin film pattern is a thin film that is easily magnetized in the direction perpendicular to the thin film surface. In addition, the coercive force Hc is sufficiently larger than the saturation magnetic flux thickness 4πMs of the first magnetic thin film.
It is necessary to have That is, it is necessary to prevent the magnetization of the second magnetic thin film from changing due to the magnetic field generated by the first magnetic thin film. within the second magnetic thin film.
磁気ヘッドなどを用いて第1の磁性薄膜中に形成したほ
ぼ平行に並んだストライプドメインとほぼ直交する方向
のストライプ状磁区パターンを形成する。すなわち、磁
気ヘッドなどにより発生させる局所的な磁界を第2の磁
性薄膜の保磁力Haより大きくすることにより、第2の
磁性薄膜の磁区を上記のストライプ状とする。それぞれ
の磁区は垂直方向を向く磁化を有する。この第2の磁性
薄膜の磁化により、第1の磁性薄膜中のストライプドメ
インの磁壁には、磁壁の方向に沿ってその向きが周期的
に変化する磁界が加わる。この磁界によりブロッホライ
ン対の安定に存在する位置が形成される。A magnetic head or the like is used to form a striped magnetic domain pattern in a direction substantially perpendicular to the substantially parallel striped domains formed in the first magnetic thin film. That is, by making the local magnetic field generated by a magnetic head or the like larger than the coercive force Ha of the second magnetic thin film, the magnetic domains of the second magnetic thin film are made into the above-described striped shape. Each magnetic domain has magnetization oriented in the perpendicular direction. Due to the magnetization of the second magnetic thin film, a magnetic field whose direction changes periodically along the direction of the domain wall is applied to the domain wall of the stripe domain in the first magnetic thin film. This magnetic field forms stably existing positions of Bloch line pairs.
この磁界よりも十分強い駆動力を有するバイアス磁界パ
ルスを印加することによりブロッホライン対の転送を行
わせる。第2の磁性薄膜の磁化パターンは磁気ヘッドを
用いて形成するため、第2の磁性薄膜をビット長の幅に
加工する微細加工技術を必要としない、磁気ヘッドのギ
ャップ幅を十分小さくして発生する磁界を局所的にする
ことにより、第2の磁性薄膜パターンに生じるストライ
プ状磁区の幅を十分小さくすることができる。従って微
細加工技術の制約を受けることなしに、ビット長の短い
ブロッホラインメモリ素子を実現することができる。Transfer of Bloch line pairs is performed by applying a bias magnetic field pulse having a sufficiently stronger driving force than this magnetic field. Since the magnetization pattern of the second magnetic thin film is formed using a magnetic head, there is no need for microfabrication technology to process the second magnetic thin film into a width equal to the bit length, and the gap width of the magnetic head is made sufficiently small. By localizing the magnetic field, the width of the striped magnetic domains generated in the second magnetic thin film pattern can be made sufficiently small. Therefore, a Bloch line memory element with a short bit length can be realized without being limited by microfabrication technology.
また、第2の磁性薄膜パターンにおいてストライプドメ
インと同一方向の磁化を有する磁区の幅を、逆向きの磁
化方向を有する磁区の幅よりも大きくすることにより、
第2の磁性薄膜全体から発生する磁界の総和をストライ
プドメインを吸引する方向とすることができる。この結
果ストライプ固定を実現できる。Furthermore, by making the width of the magnetic domain having magnetization in the same direction as the stripe domain in the second magnetic thin film pattern larger than the width of the magnetic domain having the opposite magnetization direction,
The total sum of the magnetic field generated from the entire second magnetic thin film can be set in a direction that attracts the striped domains. As a result, stripe fixation can be achieved.
実施例1
本発明の第1の実施例を第1図に示す。第1図(a)は
本実施例のブロッホラインメモリ素子の平面図であり、
第1図(b)はそのA−A’の部分における断面図であ
る。Example 1 A first example of the present invention is shown in FIG. FIG. 1(a) is a plan view of the Bloch line memory element of this example,
FIG. 1(b) is a sectional view taken along the line AA'.
ストライプドメイン2は単結晶の第1の磁性薄膜1中に
存在する。ストライプドメイン2の内側では磁化は紙面
に垂直で下向き、外側では紙面に垂直で上向きである。The stripe domains 2 exist in the single-crystal first magnetic thin film 1. Inside the striped domain 2, the magnetization is perpendicular to the paper plane and downward, and outside it is perpendicular to the paper plane and upward.
第1図(a)の断面図ではそれぞれ下向き、上向きであ
る。ストライプドメイン2の境界が磁壁3であり、ここ
で用いる磁性薄膜1ではブロッホ型磁壁となっている。In the cross-sectional view of FIG. 1(a), the directions are downward and upward, respectively. The boundary between the striped domains 2 is a domain wall 3, which is a Bloch-type domain wall in the magnetic thin film 1 used here.
磁壁3内にブロッホラインが存在しない場合には磁壁3
−1〜3内の磁化は断面図に示す様に右向きとなってい
る。これは外部から印加する面内磁界8方向により決ま
る。この面内磁界8の大きさは2〜100eの程度の値
を必要とする。磁性薄膜1の上に、あるいは絶縁膜6を
はさんだ上に磁性薄膜パターン7を配置する。この磁性
薄膜7は本実施例の場合には面と垂直方向に磁化してい
る。磁化の方向9をそれぞれ第1図の平面図および断面
図に示した方向にそれぞれの場所で向く様な処理を行う
。すなわち、磁性薄膜1のストライプドメイン2および
その磁壁3の方向とほぼ平行な方向では、磁性薄膜2の
磁化の方向9は所定の周期で反転している。一方、スト
ライプドメイン2およびその磁壁3の方向とほぼ直交す
る方向では、磁性薄膜2の磁化の方向9は変化しない。If there is no Bloch line within the domain wall 3, the domain wall 3
The magnetization within −1 to 3 is rightward as shown in the cross-sectional view. This is determined by the in-plane magnetic field applied from the outside in eight directions. The magnitude of this in-plane magnetic field 8 needs to be on the order of 2 to 100 e. A magnetic thin film pattern 7 is arranged on the magnetic thin film 1 or on the insulating film 6 sandwiched therebetween. In this embodiment, this magnetic thin film 7 is magnetized in a direction perpendicular to the plane. Processing is performed such that the direction of magnetization 9 is directed at each location in the direction shown in the plan view and cross-sectional view of FIG. 1, respectively. That is, in a direction substantially parallel to the direction of the striped domain 2 of the magnetic thin film 1 and its domain wall 3, the direction 9 of magnetization of the magnetic thin film 2 is reversed at a predetermined period. On the other hand, the direction 9 of magnetization of the magnetic thin film 2 does not change in a direction substantially perpendicular to the direction of the striped domain 2 and its domain wall 3.
この様な磁化パターンは垂直磁気記録で用いられるもの
であり、第6図に示すリング型磁気ヘッド10のギャッ
プ11から発生する磁界により形成することができる。Such a magnetization pattern is used in perpendicular magnetic recording, and can be formed by a magnetic field generated from the gap 11 of the ring-shaped magnetic head 10 shown in FIG.
また、第7図に示す垂直磁気記録用の単磁極型ヘッドに
より発生することができる。磁気ヘッド10または11
を磁性薄膜7上の所定の位置に置き、磁性薄膜7に上向
きの磁界が印加する様に磁気ヘッド10または13のコ
イル12に電流パルスを印加して上向きの磁化の領域を
磁性薄膜7上に形成する。次いで磁気ヘッド10または
13の位置を左または右方向に所定の距離だけ移動させ
、磁気ヘッド10または13のコイル12に上記とは逆
極性の電流パルスを印加することにより、下向きの磁化
の領域を磁性薄膜7上に形成する。この操作をくり返す
ことにより第1図に示した様な磁化パターンを第2の磁
性薄膜中に形成することができる。磁気ヘッド10また
は13のギャップの幅は、薄膜プロセスで作製すれば0
.1〜0.2μmと小さくすることができる。また、磁
化パターンの書込みは1回だけの処理であり、しかも通
常の磁気記録の動作の様に高速で磁性薄膜7を移動させ
る必要がない。従ってヘッドと磁性画[7間の間隔はき
わめて小さくすることが可能である。従って、磁性画1
1!J 7の材料の特性および膜厚を適当な値に設定す
ることにより、磁性薄膜7の磁化パターンのくり返し周
期を0.2〜064μmとすることが可能である。Further, it can be generated by a single magnetic pole type head for perpendicular magnetic recording shown in FIG. magnetic head 10 or 11
is placed at a predetermined position on the magnetic thin film 7, and a current pulse is applied to the coil 12 of the magnetic head 10 or 13 so that an upward magnetic field is applied to the magnetic thin film 7, thereby creating an upwardly magnetized region on the magnetic thin film 7. Form. Next, the position of the magnetic head 10 or 13 is moved to the left or right by a predetermined distance, and a current pulse of opposite polarity to the above is applied to the coil 12 of the magnetic head 10 or 13, thereby removing the downwardly magnetized region. It is formed on the magnetic thin film 7. By repeating this operation, a magnetization pattern as shown in FIG. 1 can be formed in the second magnetic thin film. The gap width of the magnetic head 10 or 13 can be reduced to 0 if manufactured using a thin film process.
.. It can be made as small as 1 to 0.2 μm. Furthermore, writing of the magnetization pattern is a one-time process, and there is no need to move the magnetic thin film 7 at high speed as in normal magnetic recording operations. Therefore, the distance between the head and the magnetic image [7] can be made extremely small. Therefore, magnetic image 1
1! By setting the material properties and film thickness of J 7 to appropriate values, it is possible to set the repetition period of the magnetization pattern of the magnetic thin film 7 to 0.2 to 064 μm.
以上で示した方法により形成した磁性薄膜7が発生する
磁界と外部から印加する面内磁界8の合成磁界は単結晶
磁性薄膜1中では第8図に示す矢印で示した様になる。The composite magnetic field of the magnetic field generated by the magnetic thin film 7 formed by the method described above and the externally applied in-plane magnetic field 8 is as shown by the arrow in FIG. 8 in the single crystal magnetic thin film 1.
この強さを右向きを正、左向きを負の値として表わすと
第9図に示す様になる。すなわち、磁性薄膜7が上向き
に磁化している領域9−1の中央部分と下向きに磁化し
ている領域9−2の下の磁性薄膜1の部分では磁界14
の方向は左向きとなる。これに対して左向きに磁化して
いる領域9−2の中央部分の下側の磁性薄膜1の部分で
は、磁界14の向きは右向きとなり。If this strength is expressed as a positive value for the rightward direction and a negative value for the leftward direction, it will be as shown in FIG. That is, in the central part of the region 9-1 where the magnetic thin film 7 is magnetized upward and in the part of the magnetic thin film 1 below the region 9-2 where the magnetic thin film 7 is magnetized downward, the magnetic field 14
The direction of is to the left. On the other hand, in the portion of the magnetic thin film 1 below the central portion of the region 9-2 that is magnetized to the left, the direction of the magnetic field 14 is to the right.
その絶対値が最も大きい、従って第3図(d)に示した
ブロッホライン対5−1.5−2が存在する場合に、ブ
ロッホライン5−1と5−2の間で磁壁3内の磁化が左
を向く領域12が、磁性薄膜1中で合成面内磁界が左方
向を向く部分4−1゜4−2に存在することになる。従
ってブロッホライン対5−1.5−2はこの4−1.4
−2に近接した位置に存在することになる。第1図にお
いてはブロッホライン対の安定位置は4−1〜4−8と
なる。The magnetization within the domain wall 3 between Bloch lines 5-1 and 5-2 exists when the Bloch line pair 5-1.5-2 shown in FIG. The region 12 where the magnetic field is directed to the left exists in the portion 4-1°4-2 of the magnetic thin film 1 where the composite in-plane magnetic field is directed to the left. Therefore, the Bloch line pair 5-1.5-2 is equal to this 4-1.4
-2. In FIG. 1, the stable positions of Bloch line pairs are 4-1 to 4-8.
以上の結果、ブロッホライン対5−1.5−2を磁性薄
膜パターン7の垂直磁化パターンが発生する磁界により
所定の位置に保持あるいは固定することが可能となる。As a result of the above, it becomes possible to hold or fix the Bloch line pair 5-1, 5-2 at a predetermined position by the magnetic field generated by the perpendicular magnetization pattern of the magnetic thin film pattern 7.
この方法によるビット固定は従来のストライプ状のコン
ダクタパターンあるいはストライプ状の磁化パターンに
よる固定と磁性薄膜1に加わる磁界は大きな差がないの
で、従来と同様な磁界パルスの印加によるブロッホライ
ンの転送を実現することが可能である。Bit fixing using this method does not significantly differ in the magnetic field applied to the magnetic thin film 1 from fixing using a conventional striped conductor pattern or striped magnetization pattern, so Bloch line transfer can be achieved by applying magnetic field pulses as in the conventional method. It is possible to do so.
一方スドライブ磁区の固定については、上述のように、
また第1図に示したように、磁性薄膜パターン7の磁化
方向が上向きの領域に対してて下向きの領域を多くする
ことにより、磁性薄膜パターン7からストライプ磁区3
に加わる磁界の面と垂直方向の成分の総和は下向きとな
る。この結果、ストライプ磁区3は磁性薄膜パターン7
の下に吸引される。この結果ストライプ磁区固定が実現
できる。On the other hand, regarding the fixation of the drive magnetic domain, as mentioned above,
In addition, as shown in FIG. 1, by increasing the number of downward magnetization regions of the magnetic thin film pattern 7 compared to the upward magnetization direction, stripe magnetic domains can be separated from the magnetic thin film pattern 7.
The sum of the components of the magnetic field applied in the direction perpendicular to the plane is downward. As a result, the stripe magnetic domain 3 becomes the magnetic thin film pattern 7.
is sucked under. As a result, stripe magnetic domain fixation can be realized.
以上により、本実施例の方式を用いれば、ビット周期0
.2〜0.4μmのブロッホラインメモリ素子を実現す
ることが可能となる。用いるバブル材料のバブル径(ス
トリップドメイン幅)を0゜4μmとすることにより、
800Mb〜1゜2Gb/cdのブロッホラインメモリ
素子を実現することができる。As described above, if the method of this embodiment is used, the bit period is 0.
.. It becomes possible to realize a Bloch line memory element of 2 to 0.4 μm. By setting the bubble diameter (strip domain width) of the bubble material used to 0°4 μm,
Bloch line memory devices of 800 Mb to 1.2 Gb/cd can be realized.
〔実施例2〕
第2図を用いて本発明の第2の実施例を説明する。本実
施例におけるビット固定及びストライブ固定用の第2の
磁性薄膜パターン7−1〜3は実施例1の場合と同一で
ある。異なるのは、第2の磁性薄膜パターン7−1〜3
の磁区構造である。[Embodiment 2] A second embodiment of the present invention will be described using FIG. 2. The second magnetic thin film patterns 7-1 to 7-3 for bit fixing and stripe fixing in this embodiment are the same as those in the first embodiment. The difference is that the second magnetic thin film patterns 7-1 to 7-3
This is the magnetic domain structure of
前記の如くストライプ磁区を所定の位置に保持するには
、ストライプ磁区を固定したい部分に単結晶磁性膜1の
面と垂直にかつストライプ磁区の磁化と同一方向に磁界
を加える必要がある。第1図のビット固定パターンでは
ストライプ磁区の先端の位置が単結晶磁性膜1と垂直方
向で素子全体に加わる磁界(バイアス磁界)の大きさに
より移動してしまう問題がある。In order to hold the striped magnetic domains at a predetermined position as described above, it is necessary to apply a magnetic field perpendicular to the surface of the single crystal magnetic film 1 and in the same direction as the magnetization of the striped magnetic domains to the portion where the striped magnetic domains are desired to be fixed. The bit fixing pattern shown in FIG. 1 has a problem in that the position of the tip of the striped magnetic domain moves depending on the magnitude of the magnetic field (bias magnetic field) applied to the entire element in a direction perpendicular to the single crystal magnetic film 1.
そこで本実施例では第2図に示すように、磁性薄膜パタ
ーン端部の磁区16を上向きにすることにより、ストラ
イプ磁区の先端部分の近傍に加わる垂直磁界の場所によ
る変化を大きくした。この結果ストライプ磁区先端の位
置がバイアス磁界により移動してしまう問題を解決する
ことができた。Therefore, in this embodiment, as shown in FIG. 2, the magnetic domains 16 at the ends of the magnetic thin film pattern are oriented upward, thereby increasing the variation depending on the location of the perpendicular magnetic field applied near the tips of the striped magnetic domains. As a result, it was possible to solve the problem that the position of the stripe magnetic domain tip was moved by the bias magnetic field.
なおこの方式における、第2の磁性薄膜パターン端部の
下向きの磁区17の幅はストライプ磁区幅の0.5〜3
倍、上向きの磁区16の幅はストライプ磁区幅の1〜5
倍である。In this method, the width of the downward magnetic domain 17 at the end of the second magnetic thin film pattern is 0.5 to 3 of the stripe magnetic domain width.
The width of the upward magnetic domain 16 is 1 to 5 times the width of the stripe magnetic domain.
It's double.
本発明によれば、ブロッホラインを保持する単結晶の第
1の磁性薄膜上に形成した第2の磁性薄膜パターンに磁
気ヘッドなどを用いて垂直磁化パターンを形成すること
により、ブロッホライン対の固定および転送用のパター
ンを形成することができるので、従来のりソグラフイを
用いたブロッホライン対の固定、転送用の磁性体やコン
ダクタの薄膜パターンの形成における最小加工寸法の制
限および欠陥が多い問題を解決し、1ビツトの周期を従
来の限界値1.2μmから0.2〜0.4μmと小さく
できるので、ブロッホラインメモリ素子のビット密度を
3〜6倍大きくできるという効果がある。According to the present invention, a pair of Bloch lines is fixed by forming a perpendicular magnetization pattern using a magnetic head or the like on a second magnetic thin film pattern formed on a first single-crystal magnetic thin film that holds Bloch lines. Since it is possible to form patterns for transfer and transfer, it solves the problem of limitations on minimum processing dimensions and many defects in fixing Bloch line pairs using conventional glue lithography and forming thin film patterns of magnetic materials and conductors for transfer. However, since the period of one bit can be reduced from the conventional limit value of 1.2 .mu.m to 0.2 to 0.4 .mu.m, there is an effect that the bit density of the Bloch line memory element can be increased by 3 to 6 times.
第1図、第2図は本発明の実施例の記憶素子の平面形状
および断面形状を示す図、第3図はブロッホラインおよ
びブロッホライン対を含む磁壁の磁化を示す図、第4図
は垂直磁化膜を用いたビット固定の従来型の方式を示す
平面図および断面図、第5図はグループによる溝とその
上のビット固定パターンの段差を示す断面図、第6図、
第7図は本発明の実施例に用いられる磁気ヘッドを示す
正面図、第8図は本発明の第2の実施例における第2の
磁性薄膜の発生する磁界と外部磁界の合成磁界を示す図
、第9図は第1の実施例における合成磁界の分布を示す
図である。
符号の説明
1・・・単結晶磁性薄膜、2・・・ストライプドメイン
、3・・・磁壁、4・・・ブロッホラインの安定位置、
訃・・ブロッホライン、6・・・絶縁層、7・・・第2
の磁性薄膜、8・・・外部磁界、9・・・第2の磁性薄
膜の磁化、10・・・リング型磁気ヘッド、11・・・
磁気ヘッドのギャップ、12・・・磁気ヘッドのコイル
、13・・・単磁極型磁気ヘッド、14・・・非磁性基
板、 15・・・単結晶磁性膜の溝パターン、16・
・・樹脂′1fJl 図
(b)
Z
図
(b)
篤
■1 and 2 are diagrams showing the planar shape and cross-sectional shape of a memory element according to an embodiment of the present invention, FIG. 3 is a diagram showing the magnetization of a domain wall including Bloch lines and Bloch line pairs, and FIG. 4 is a diagram showing vertical A plan view and a sectional view showing a conventional method of bit fixing using a magnetized film, FIG.
FIG. 7 is a front view showing a magnetic head used in an embodiment of the present invention, and FIG. 8 is a diagram showing a composite magnetic field of a magnetic field generated by a second magnetic thin film and an external magnetic field in a second embodiment of the present invention. , FIG. 9 is a diagram showing the distribution of the composite magnetic field in the first embodiment. Explanation of symbols 1...Single crystal magnetic thin film, 2...Stripe domain, 3...Domain wall, 4...Stable position of Bloch line,
Death...Bloch line, 6...Insulating layer, 7...Second
magnetic thin film, 8... external magnetic field, 9... magnetization of second magnetic thin film, 10... ring type magnetic head, 11...
Gap of magnetic head, 12... Coil of magnetic head, 13... Single pole type magnetic head, 14... Nonmagnetic substrate, 15... Groove pattern of single crystal magnetic film, 16.
...Resin'1fJl Figure (b) Z Figure (b) Atsushi ■
Claims (1)
性薄膜のストライプドメインの磁壁中に存在するブロッ
ホラインを情報の記憶手段として用い、該第1の磁性薄
膜上あるいは該第1の磁性薄膜上に形成した絶縁層の上
に形成した第2の磁性薄膜からなるパターンを有し、該
第2の磁性薄膜パターンは膜面と垂直に磁化した磁区を
有し、該磁区から生じる漏洩磁界によりストライプドメ
インの同定とブロッホラインの固定とを行うことを特徴
とする磁性記憶素子。 2、請求項1記載の磁性記憶素子において、前記第2の
磁性薄膜パターンが膜面に垂直な方向に磁化しているこ
とを特徴とする磁性記憶素子。 3、請求項1記載の磁性記憶素子において、前記第2の
磁性薄膜パターンの幅が該ストライプドメインの幅の1
から3倍であることを特徴とする磁性記憶素子。 4、請求項1記載の磁性記憶素子において、前記第2の
磁性薄膜の磁区パターン形成用に磁気ヘッドの発生する
磁界を用いることを特徴とする磁性記憶素子の製造方法
。 5、請求項4記載の磁性記憶素子の製造方法において、
前記磁気ヘッドがリング形ヘッドであることを特徴とす
る磁性記憶素子の製造方法。 6、請求項4記載の磁性記憶素子の製造方法において、
前記磁気ヘッドが単磁極ヘッドであることを特徴とする
磁性記憶素子の製造方法。 7、膜面と垂直な磁化容易軸を有する第1の磁性薄膜の
ストライプドメインの磁壁中に存在するブロッホライン
を情報担体として用いる磁性記憶素子において、上記第
1の磁性薄膜パターンに接して設けられ、さらに、上記
ストライプドメインの長手方向とほぼ直交する方向に磁
区パターンの形成された第2の磁性薄膜を有することを
特徴とする磁性記憶素子。 8、請求項1記載の磁性記憶素子において、前記第2の
磁性薄膜は絶縁層を介して設けられていることを特徴と
する磁性記憶素子。 9、膜面と垂直な磁化容易軸を有する第1の磁性薄膜中
のストライプドメインの磁壁中に存在するブロッホライ
ンを情報担体として用いる磁性記憶素子において、上記
第1の磁性薄膜に接して設けられた第2の磁性薄膜パタ
ーン中に、上記ブロッホライン固定用およびストライプ
磁区の磁区パターンを有することを特徴とする磁性記憶
素子。[Claims] 1. Bloch lines existing in the domain walls of striped domains of a single crystal first magnetic thin film having an easy axis of magnetization perpendicular to the film surface are used as information storage means, and the first magnetic A pattern consisting of a second magnetic thin film formed on a thin film or an insulating layer formed on the first magnetic thin film, and the second magnetic thin film pattern has a magnetic domain magnetized perpendicular to the film surface. A magnetic memory element characterized in that stripe domains are identified and Bloch lines are fixed by leakage magnetic fields generated from the magnetic domains. 2. The magnetic memory element according to claim 1, wherein the second magnetic thin film pattern is magnetized in a direction perpendicular to the film surface. 3. The magnetic memory element according to claim 1, wherein the width of the second magnetic thin film pattern is 1 of the width of the stripe domain.
A magnetic memory element characterized in that the magnetic memory element is three times as large. 4. A method of manufacturing a magnetic memory element according to claim 1, wherein a magnetic field generated by a magnetic head is used to form a magnetic domain pattern of the second magnetic thin film. 5. The method for manufacturing a magnetic memory element according to claim 4,
A method of manufacturing a magnetic memory element, wherein the magnetic head is a ring-shaped head. 6. The method for manufacturing a magnetic memory element according to claim 4,
A method of manufacturing a magnetic memory element, wherein the magnetic head is a single-pole head. 7. In a magnetic memory element that uses as an information carrier a Bloch line existing in a domain wall of a stripe domain of a first magnetic thin film having an axis of easy magnetization perpendicular to the film surface, provided in contact with the first magnetic thin film pattern. . A magnetic memory element further comprising a second magnetic thin film in which a magnetic domain pattern is formed in a direction substantially perpendicular to the longitudinal direction of the striped domains. 8. The magnetic memory element according to claim 1, wherein the second magnetic thin film is provided with an insulating layer interposed therebetween. 9. In a magnetic memory element that uses as an information carrier Bloch lines existing in the magnetic domain walls of striped domains in a first magnetic thin film having an axis of easy magnetization perpendicular to the film surface, provided in contact with the first magnetic thin film. A magnetic memory element comprising a magnetic domain pattern of the Bloch line fixing and stripe magnetic domains in the second magnetic thin film pattern.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1292327A JPH03154283A (en) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | Magnetic memory element and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1292327A JPH03154283A (en) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | Magnetic memory element and its manufacturing method |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03154283A true JPH03154283A (en) | 1991-07-02 |
Family
ID=17780350
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1292327A Pending JPH03154283A (en) | 1989-11-13 | 1989-11-13 | Magnetic memory element and its manufacturing method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03154283A (en) |
-
1989
- 1989-11-13 JP JP1292327A patent/JPH03154283A/en active Pending
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