JPH0459710B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、磁気記憶素子のストライブドメイン
発生手段に関する。

磁気バルブ素子の開発は高密度化を目指して各
所でパーマロイデバイス、イオン注入コンテイギ
ユアスデイスクデバイス、電流駆動デバイスおよ
びこれを組合せたいわゆる混成型デバイスについ
て盛んに行われている。これらのデバイスの高度
化の限界は、バブルル転送路を形成するためのフ
オトリソグラフイー技術にあるといわれてきた。
しかし、近年、その技術が長足に進歩してきた。
その結果、高度化のための材料すなわち、バブル
径をどこまで小さくできるかが問題視されるよう
になつてきた。現在使用されているガーネツト材
料では、到達可能な最小バブル径は0.3μmといわ
れている。したがつて、0.3μm径以下のバブルを
保持するバブル材料はガーネツト材料以外に求め
なければならない。これは容易ではなく、ここが
バブル高密度化の限界であるとさえ考えられてい
る。

一方、このような保持層の特性に基く高密度化
限界を大幅に改善し、かつ、情報読出し時間は従
来の素子と同程度に保つことができる、記憶素子
として、情報読出し手段と情報書込み手段と情報
蓄積手段を備えてなる磁気記憶素子において、膜
面に垂直な方向を磁化容易方向とする強磁性体膜
（フエリ磁性体膜を含む）に存在するストライプ
ドメインの周辺のブロツホ磁壁の中に作つた相隣
合う垂直ブロツホライン対を記憶情報単位として
用い、該垂直ブロツホラインをブロツホ磁壁内で
転送する手段を有する磁気記憶素子が提案されて
いる。この素子は、シフトレジスター構成とメジ
ヤーマイナー構成が共に可能であるが、ここで
は、メジヤーマイナー構成を例として垂直ブロツ
ホラインメモリーの一形式を述べる。本実施例で
はメジヤーラインでは従来通りバブルドメインを
情報単位とし、マイナーループをストライプドメ
インで構成し、その周辺のブロツホ磁壁内に存在
する垂直ブロツホライン（以下VBLという。）を
情報単位とするものについて述べる。第１図はチ
ツプの全体図である。全体の情報の流れを示す
と、まず、発生器１で書込まれた情報（バブルの
有無５は書込みメジヤーラインを上から下へ移動
する。この情報をマイナーループ２へ記憶させる
ために、バブル３の有無で示されたメジヤーライ
ン上の情報をマイナーループへVBLの形でトラ
ンスフアーできるように、マイナーループを
VBLを保持できるブロツホ磁壁で構成すること
が本発明の特徴であり、記憶容量の飛躍的向上の
重要なカギになつている。書込みライントランス
フアーゲート４により、マイナーループにトラン
スフアーされた情報（VBL）はマイナーループ
を構成するストライプドメイン磁壁上を移動させ
ることができる。マイナーループから読出しメジ
ヤーラインへの情報トランスフアーはVBLから
バブルへの変換を伴う。なお、この読出しトラン
スフアーゲート５はブロツクレプリケータ機能も
合せ持つている。

このようにマイナーループをバブル材料に存在
するストライプドメインで構成し、マイナールー
プ上での情報単位としてバブルドメインの代りに
VBLを用いることにより、従来のバブルドメイ
ンを用いた素子に比較して約２桁の記憶密度向上
を達成できる。

この素子の構成例と動作をさらに詳しく説明す
る。メジヤーラインは書込み、読出しともに電流
駆動方式を採用している。４本の平行コンダクタ
ーからなる書込みトランスフアーゲートはメジヤ
ーライン上のバブルとマイナーループを構成する
ストライプドメインヘツドとの相互作用を用いて
いる。メジヤーラインライン上にバブルドメイン
があると、それにつながるマイナーループを構成
しているストライプドメインのヘツドはバブルと
ストライプドメインとの反発相互作用のため、バ
ブルから遠ざかることを利用している。書込みメ
ジヤーラインにバブルがないとき、マイナールー
プのストライプドメイン磁壁にVBLを書込む。
VBLをストライプドメインヘツドに作る手段と
して、ストライプドメインヘルツドをそれに接す
るコンダクターパターンにパルス電流を与えるこ
とにより、ダイナミツクに移動させ、ヘツド部磁
壁をダイナミツクコンバージヨンさせることを利
用している。この方法で、VBLが２つできるが、
これらは互いに性質が異なり、再結合しやすい。
そこで、情報を安定化できるようにストライプド
メインの長手方向に面内磁界を加え、ストライプ
ドメイン側の２本のコンダクターによつてストラ
イプドメインヘツドを切離すことにより、ストラ
イプドメイン中に２つの同じ性質のVBLを作る。
同じ性質のVBLは互いに近づいても安定に存在
する。メジヤーにバブルが存在しているところに
対応するマイナーループのストライプドメインヘ
ツドはバブルとの反発作用のため、上記コンダク
ターパターンから離れているため、VBLは形成
されない。結果的にメジヤーラインの情報“１”
をマイナーループ内にVBL対がない状態として
トランスフアーしたことになる。

マイナーループ内では性質が同じVBLの対を
１ビツトとして情報が記憶される。レプリケータ
ー作用・安定性を考えてVBL対を使つている。
マイナーループ内のビツト周期つまり、VBL間
隔を一定に保つように、１ビツトずつ選択転送で
きるように転送パターンをつける。一例として、
上記マイナーループを構成するストライプドメイ
ン上にストライプドメインの長手方向に直角方向
にVBL間の安定間隔S₀の２倍の周期で、幅S₀の
パーマロイ薄膜で作つた平行細線パターンを形成
し、平行細線の両側に誘起される磁極とVBLと
の相互作用を利用している。

VBLのマイナーループに沿つての転送は一つ
の方法として、ストライプドメインにパルスバイ
アス磁界を加えてダイナミツクに行なう。３本の
平行コンダクターからなる読出しトランスフアー
ゲートはマイナーループを形成しているストライ
プドメイン磁壁にVBLとして記憶されている情
報をバブルに変換してメジヤーラインにトランス
フアーアウトし、かつ、マイナーループ上の情報
が破壊されないようにするレプリケーターの働き
も兼備えている。動作原理を説明する。VBL対
で形成される１ビツトの片割れを例えば、面内磁
界を加えてストライプドメインヘツドに固定す
る。その後コンダクターパターンを用いて、この
ストライプドメインヘツドを切りとり、バブルに
する。そうすると、バブルを切りとつた後のスト
ライプドメインヘツドには切りとつたVBLと同
じVBLが再成される。このようなVBLのレプリ
ケート作用はマイナス符号のVBLに対してのみ
生じる。マイナーループのストライプドメインヘ
ツドから切りとられたバブルはメジヤーライン上
を検出器に向けて転送される。ここではストライ
プドメインヘツドにVBLがある場合とない場合
とでストライプドメインヘツドを切りとるパルス
電流値が異なることを利用している。ストライプ
ドメインヘツドにVBLがない場合は切れにくい。
したがつて、ストライプドメインヘツドにVBL
がある場合はメジヤーラインにバブルを送り込め
るが、VBLがない場合はバブルはない。つまり、
マイナーループ上のVBLの有無（１，０）は読
出しメジヤーライン上ではバブルの有無に変換さ
れている。

VBL対の消去法について述べる。消去したい
VBL対を書込みメジヤーライン側のマイナール
ープのストライプドメインヘツドの最近接位置に
おく。次に面内磁界Hipを加えて、消去したい
VBL対と、そのとおりのVBL対の片割れをスト
ライプドメインヘツドにもつてきて、情報書込み
の際、プラスのVBLを切りとるために用いた平
行コンダクターを使つてストライプドメインヘツ
ドを切りとる。バブルドメインを切りとつたあと
のストライプドメインヘツドには、消去したい
VBL対と共にもつてきたVBLがレプリケートさ
れる。結局、消去したいVBL対のみが消去さる
ことになる。なお、マイナーループ全体をクリア
する場合は予め、バイアス磁界を上げて全部のス
トライプドメインを一旦消去したあと、Ｓ＝１バ
ブルからマイナーループストライプドメインを形
成することにより、VBLが全然ない全ビツト零
の状態を作ることができる。

この磁気記憶素子において、マイナーループを
形成するストライプドメインを如何に発生させる
かはこの素子の最も基本的な問題である。すなわ
ち、通常の強磁性体膜においては印加磁界なしの
状態で不規則な迷路状ストライプドメインが存在
できることは知られているが、任意個のストライ
プドメインを規則的に整列させて発生する有効な
手段は未だ十分知られていない。

本発明は、前記磁気記憶素子の各マイナールー
プにストライプドメインをそれぞれ整列させて発
生する手段を有する磁気記憶素子を提供すること
が目的である。

本発明によれば、情報読出し手段と情報書込み
手段と情報蓄積手段を備えかつ、膜面に垂直な方
向を磁化容易方向とする強磁性体膜（フエリ磁性
体膜を含む）に存在するストライプドメインの周
辺のブロツホ磁壁の中に作つた相隣合う２つの垂
直ブロツホラインからなる垂直ブロツホライン対
を記憶情報単位として用い、該垂直ブロツホライ
ンをブロツホ磁壁内で転送する手段を有するメジ
ヤーマイナー構成の磁気記憶素子において、スト
ライプドメインにより構成されるマイナーループ
領域にバブルドメイン発生器導体パターンと、周
期的なバブルドメイン転送パターンとを設けたこ
とを特徴とする磁気記憶素子が得られる。

以下、本発明について実施例を用いて詳細に説
明する。

実施例 １ 第２図は本発明の磁気記憶素子のマイナールー
プ領域の構成の一実施例を示す概略図である。第
２図は第１図のマイナーループ領域を部分的に示
したものである。第２図でマイナーループ領域２
０の一部分にヘアピン状導体２１が形成され、更
に引続き、２層導体開口パターン２２，２３が形
成されていることが本実施例の特徴である。一定
の垂直バイアス磁界のもとで導体パターン２１を
用いバブル２４を発生し、更に２層導体パターン
２２，２３の電流駆動方式によりバブル２４を各
マイナーループ位置まで転送する。すなわち、転
送の方向と垂直方向に２層導体電流２７，２８を
交互に流すことでバブルを転送する。その後面内
磁界を一方向に印加しながら垂直バイアス磁界を
減少させると、ストライプドメイン２５の列が得
られる。パターン２６はストライプドメインを一
方向に一定長さで保持するための軟磁性体パター
ンないしは金属パターンである。なお、パターン
２６がなくても面内磁界の制御である程度ストラ
イプドメインを整列させることは可能である。

実施例 ２ 第３図は第１の実施例と同様な２層導体転送パ
ターンを用いた他の実施例を示す概略図である。
第１の実施例との違いは、開口パターン２２，２
３の配置を変え全面の２層導体でなくストライプ
状の２層導体２２′，２３′を設けることにより電
流消費を減少させた点である。本実施例の場合、
２層導体電流２７，２８はバブル進行方向と平行
に流す。この場合も実施例と同様にストライプド
メインを規則正しく発生させることが出来る。

実施例 ３ 第４図は本発明の他の実施例を示す概略図であ
る。本実施例では種バブル発生器としてパーマロ
イパターン４１の磁界を利用したヘアピン導体パ
ターン２１、バブル転送パターンとしてパーマロ
イパターン４２を設けてあることが特徴である。
バブル２４の転送後、面内印加磁界とパーマロイ
のストライプドメイン保持パターン２６を利用し
てストライプドメイン２５が形成される。

実施例 ４ 第５図は本発明の他の実施例を示す概略図であ
る。本実施例ではイオン注入を用いてバブル転送
パターンを設けてある点が特徴である。第５図で
転送パターン５１はバブル保持層の非イオン注入
パターンを示す。ここでヘアピン状導体磁気バブ
ル発生器２１によりパターン５１の端に種バブル
が発生され、パターン５１に沿つてバブル２４は
転送される。イオン注入領域のバブルはイオン注
入層の磁化困難方向の面内磁界印加で伸長しやす
い特徴を用いれば容易にストライプドメイン２５
を形成できる。パターン５２はストライプドメイ
ン保持パターンである。ここでパターン５２は非
イオン注入パターンである。この場合も、規則正
しく整列したストライプドメインが得られる。

以上説明した様に本発明によれば、各マイナー
ループ列にそれぞれストライプドメインを発生さ
せる手段が得られ、ストライプドメイン上の
VBL対を記憶情報単位とする大容量の磁気記憶
素子を実現する上で効果が大きい。またストライ
プドメインのVBLのかわりにブロツホポイント
を記憶情報単位とする場合にも、本発明のストラ
イプドメイン記発生手段が適用できることは容易
に類推される。

【図面の簡単な説明】

第１図はストライプドメイン上のVBL対を用
いた磁気記憶素子チツプの全体構成図である。第
２図〜第５図は本発明の一実施例を示す概略図で
ある。 １…バブル発生器、２…マイナーループ、３…
バブル、４…書込みトランスフアーゲート、５…
読出しトランスフアーゲート、２０…マイナール
ープ領域、２１…バブル発生器導体パターン、２
２，２３…２層導体開口パターン、２４…バブル
ドメイン、２５…ストライプドメイン、２６…ス
トライプドメイン保持パターン、２７，２８…２
層導体電流、２２′，２３′…２層導体、４１…パ
ーマロイパターン、４２…パーマロイ転送パター
ン、５１…非イオン注入転送パターン、５２…ス
トライプドメイン保持非イオン注入パターン。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 情報読出し手段と情報書込み手段と情報蓄積
   手段を備え、かつ、膜面に垂直な方向を磁化容易
   方向とする強磁性体膜（フエリ磁性体膜を含む）
   に存在するストライプドメインの周辺のブロツホ
   磁壁の中に作つた相隣合う２つの垂直ブロツホラ
   インからなる垂直ブロツホライン対を記憶情報単
   位として用い、該垂直ブロツホラインをブロツホ
   磁壁内で転送する手段を有するメジヤーマイナー
   構成の磁気記憶素子において、ストライブドメイ
   ンにより構成されるマイナーループの領域にバブ
   ルドメイン発生器導体パターンと周期的なバブル
   ドメイン転送パターンとを設けたことを特徴とす
   る磁気記憶素子。