JPH046691A - ブロッホラインメモリ素子 - 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〕 本発明は固体磁性メモリに係り、特に大容量のファイル
を実現するのに好適なブロッホラインメモリ素子に関す
る。

〔従来の技術〕

ブロッホラインメモリ素子は例えば特開昭５９−１０１
０９２号等に基本的原理が述べられている。具体的な素
子構成については多くの報告例があるが、本発明に関係
するストライプ磁区初期化技術に関するものには特開昭
６３−１４４４８７号、同６３−２００３８７号、特開
昭１−２２０２８７号等がある。これらによれば記憶部
を構成するストライプ磁区を磁性ガーネット膜に形成し
た溝の周りに配置するため、上記溝の先端領域に磁区発
生および局所磁界発生手段を設けている。この技術を磁
区幅５μｍの磁性ガーネット膜を用いたブロッホライン
メモリ素子に適用した所、述べられている様にストライ
プ磁区の初期設定が可能であった。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記従来技術では、ストライプ磁区を配列するための導
体として、第６図に示す蛇行導体２０を開示している。

ところで、蛇行導体は形状が複雑であるためホトリソグ
ラフィ法による微細化が難しいという問題がある。本願
発明者等の検討結果によれば、図に示す導体２０の寸法
ａ、ｂを１μｍ以下にした状態では良好なパターンが得
られなかった。ａ、ｂの寸法が１μｍの場合、蛇行導体
の周期は４μｍになる。ストライプ磁区は蛇行導体の周
期で配列されるため、従来技術ではストライプ磁区の配
列周期を４μｍ以下にすることができなかった。

ブロッホラインメモリの記憶密度を向上させるためには
、記憶ピッチを縮めると共に、記憶ループ間距離を短く
することが重要となる。ストライプ磁区幅０．５μｍの
磁性ガーネット膜を用いると、記憶ピッチは０．２５μ
ｍ、記憶ループ間距離は理想的には１μｍになる。とこ
ろが、上記従来技術ではストライプ磁区を４μｍ以下の
周期で配列することができないために理想的な記憶密度
が得られなかった。

このように、従来技術ではストライプ磁区を配列するた
めの導体として蛇行導体を用いているために、その形成
限界が素子の記憶密度を制約するという問題が生じてい
た。

本発明の目的はストライプ磁区を配列するための導体が
、ストライプ磁区の配列周期に制限を与えない新規な構
成になるブロッホラインメモリ素子を提供することにあ
る。

〔課題を解決するための手段〕

上記目的を達成するため、本発明はストライプ磁区配列
用導体に直線状導体を採用した。

また、ストライプ磁区を発生させるため上記直線状導体
の一部あるいは一部と重なる位置に磁区発生手段を設け
た。

また発生した磁区を溝の先端部に向け伸長させるため上
記直線状導体に所定の電流供給手段を設けた。

また上記伸長した磁区をバイアス垂直磁界を変化させる
ことで波状磁区に変形させた後、上記溝の逆側先端領域
で結合させるため、第２の直線状導体を設けた。

また蛇行導体を用いる磁気バブル転送路（入呂カライン
）に周期的に穴を設けた直線状導体を設けた。

また上記穴を設けた直線状導体での磁気バブル転送を実
現するため、直線状導体と少なくとも重なる位置に磁気
バブルを安定に保持できる磁性体パターンを設けた。

〔作用〕

本発明においては、溝の先端領域に設ける磁区配列用導
体は形状が単純であり、機能上、幅を数μｍに設定でき
るため、従来の蛇行導体に比ベリソグラフィ限界を飛躍
的に改善できる。このため磁区配列用導体の形成限界が
磁区配列周期を決定することはない。

また、磁区配列用導体に所定の電流を流すことによって
、磁区発生機能部で発生した磁区を第１の溝の先端部近
傍まで伸長させることができる。

この結果従来技術と同様の磁区配置が実現する。

また、磁区発生部と磁区配列用導体とを少なくとも重ね
ることによって上記磁区の伸長動作を円滑に行なうこと
ができる。

また、溝の逆側先端部領域に直線状導体を設け、所定の
電流を流すことによって従来技術と同様磁区の結合が実
現する。

また、穴を周期的に設けた直線状導体は蛇行導体に比べ
電流密度を高くすることができ、かつ同一周期の蛇行導
体に比べ、リソグラフィ裕度が広いため、高密度化しや
すい。

また、上記穴を設けた直線状導体と少なくとも重なる位
置に磁気バブルを安定に存在させる磁性体パターンを設
けることによって、導体に電流が流れていない時でも磁
気バブルを安定に保持できる。また、磁性体パターンと
穴との位置関係を最適化する事によって磁気バブルを一
方向に一様に転送することができる。

〔実施例〕

以下、本発明の詳細な説明する。

第１図は本発明の一実施例のブロッホラインメモリ素子
の平面図を示す。本実施例では磁性ガーネット膜として
磁区幅１μｍの（ＹＳｍＬｕＧｄ）。

（ＦｅＧａ）５０工２ガーネツトを用いた。磁性ガーネ
ット膜には幅０．６μｍの第１の溝１と、第２の溝６を
形成した。第１の溝は記憶部を構成するストライプ磁区
を配列するため、第２の溝は情報を入出力する際、スト
ライプ磁区端部を直線的に伸長するよう導くものである
。これらの第１．第２の溝を囲んで第３の溝７と第４の
溝８を設けた。

第３の溝７と第４の溝８は記憶部への不要磁区の侵入を
防ぐ。また、上記第３の溝７と第４の溝８を２重に設け
ることによって、外部の不要磁区と記憶部を構成するス
トライプ磁区との相互干渉を少なくした。この効果を幅
の太い溝で実現した場合、溝とストライプ磁区との相互
干渉が強くなり、好ましくなかった。

本発明は上記の第１の溝１の周りにストライプ磁区を配
列する技術に関するものである。配列のため従来の蛇行
導体に代わり直線状導体２を第１の溝１先端領域に設け
た。また、第１の溝の逆先端部にも第２の直線状導体を
用いた。位置は図中に示すＡ−Ａ’線に対し対称とした
。

情報を入出力する際の磁気バブル転送には穴を有する直
線状導体５を用いた。この導体の機能については後述す
る。

次に、その他の素子構成を述べる。情報を保持するため
、第１の溝ｌに直交する方向にビットパターン９を設け
た。ビットパターン９としては磁性体等のパターンある
いは磁性ガーネット膜厚を周期的に変化させたパターン
等を用いた。

第２の溝６と重なる位置に導体３，４を設けた。

導体３では磁区を初期設定する際波状磁区が磁気バブル
転送路に侵入した後、再び記憶部に侵入し配列を乱す誤
動作を防止するために用いた。導体３は磁区配列後、導
体４と共に情報の入出力動作にも用いた。

上記導体３で磁区配列の乱れを防止できない場合を考え
、第３の溝７には所定量の突起７−１を設けた。なお、
突起７−１は磁気バブルを反発するため直線状導体５の
穴の位置との関係を最適化することによって、磁気バブ
ルの一方向転送を補助する働きを持たせることができる
。以上が本発明の基本構成である。

次に磁区発生手段について述べる。第２図は磁区発生機
能部の一例を示している。第１の溝１゜第２の溝６重導
体３．導体４．穴を有する直線状導体５に変化はない。

本実施例の場合、直線状導体２に凹部を形成した。導体
２に電流を流すと凹部に強磁界が発生するため効率的に
磁区を発生できる。図に示す形状以外にも磁界を強める
方法は磁気バブルメモリ素子用バブル発生器の例にした
がうと多数考えられる。又、直線状導体２を変形するこ
となく、バブル発生器を側導体で重ね合せても本発明を
実施する上で問題はない。

上記の磁区発生手段を素子側面近傍に設けるため第３の
溝７、および第４の溝８は発生手段を囲むように変形さ
せた。同様に情報を入出力するためのメジャライン（導
体５から構成される：磁気バブル発生器あるいは磁気バ
ブル検出器まで磁気バブルを転送する）領域は溝７，８
が導体５に沿うよう変形させた。

第３図に、磁気バブル発生器１０近傍における溝形状を
第３図に示す。磁気バブル発生器の主要部分は第３の溝
７によって囲まれた領域にあり、この領域内で発生した
磁気バブルは転送用直線状導体５によって記憶部まで転
送される。

第５図には検出器近傍の溝パターン形状を示す。

直線状導体１５によって転送されてきた磁気バブルはα
に来た時磁気バブル拡大器１３によって検出線１２に沿
って伸長される。検出線１２をＮｉ−Ｆｅから形成し、
所定電流を流しておくことによって磁気バブルの存在を
電気信号に変換できた。

以上の動作を第３の溝７の中で実行できるよう溝７．８
を変形させた。

以上の構成によれば素子全体における溝形状の概略は第
７図に示すようになる。それによれば第１の溝１の上下
に第２の溝６−１．６−２、それらを囲み、かつ磁気バ
ブル転送路、検出器領域■および、磁気バブル発生器領
域■を囲んで第３の溝７と第４の溝８（図中には重ねて
記憶しである）が存在する。

次に本発明の直線状導体２による磁区配列方法について
第７図を用いて述べる。直線状導体２は図のβ−β′に
設けられている。直線状導体２に所定の電流を流すと第
２図で述べた磁区発生機能部において磁区が発生する。

直線状導体２に継続的に電流が流れていると、発生した
磁区は導体２に沿って伸長していく。この時、磁性ガー
ネット膜面に対し垂直方向の磁界（バイアス垂直磁界）
強度を調整すると第８図に示す波状磁区５０が形成され
る。この状態は従来の蛇行導体で磁区を発生させた場合
と等しい。

波状磁区端部３０は第１の溝１の間を伸長する。

この後、従来技術と同様磁区の結合を行う。結合は第７
図に示すγ−γ′に設けた第２の直線状導体を用いた。

この様子を第９図を用いて述べる。第９図（ａ）は波状
磁区５０が第３の溝７まで伸長した状態を示している。

この後、（ｂ）に示すように第２の直線状導体２１に所
定電流ｉｃ　を流し、これにより生じる磁界Ｈｃｏｎに
て波状磁区５０を結合した。

従来技術ではこの磁区の結合にも蛇行導体を用いていた
が、電流強度を高めることによって直線状導体でも可能
になった。この結果得られた波状磁区形状も従来と何ら
変わる所はなかった。

しかる後、再びバイアス垂直磁界を調整することにより
、波状磁区領域を拡大させた。この結果。

第７図に示すε−ε′領域は第１０図に示す状態となっ
た。この状態でメモリ動作にとって不要となる領域４０
に存在する磁区を消すため六を有する直線状導体５−２
に電流ｉｅを通電した。この直線状導体５−２は本来磁
気バブルを転送するために設けたものであるが、電流密
度を高めることによって不要磁区の処理ができるように
なった。

同様の処理は同じ素子構成をとる第７図α−α′領域で
も行った。又、以上の処理によって第７図に示す領域１
および■も同時に不要磁区の消去が実現した。

以上述べたストライプ磁区配列方法によれば、蛇行導体
を一切使わない。このため従来技術で問題となった蛇行
導体の形成限界がストライプ磁区の配列周期に制限を与
える問題を生じなくなった。

又、本技術によればストライプ磁区の配列周期は波状磁
区が第１の溝によって囲まれた領域に侵入しさえすれば
、いくらでも短くできる。これは従来の蛇行導体を用い
た場合にない新しい機能である。

上記実施例では直線状導体の幅について詳しく述べなか
った。本発明の場合導体幅は流す電流量によってのみ決
まり１機能上特に制約がないためである。設計裕度の広
いこの特徴も従来技術にないものである。

ところで、上記実施例では直線状単一導体で磁区の伸長
、および磁区の結合を行った。この操作を磁界発生効率
の高い平行導体（ヘヤピン状導体）で行っても、本発明
を問題無〈実施することができた。本発明を実施する上
で重要となるのは、第１の溝の先端領域における導体形
状が直線状である点にある。

本発明の他の特徴は、磁気バブル転送に用いた導体で、
波状磁区を結合した後に不要となる磁区を消すことにあ
る。また、この導体に穴を有する直線状導体を用いた点
にも新規性がある。不要磁区の処理についてはすでに述
べたのでここでは同導体を用いた磁気バブル転送の原理
について述べる。

第４図（ａ）に穴を有する直線状導体５を拡大して示す
。これに同図（ｂ）のような電流１Ｆを通電すると穴の
エツジ部分には磁界が発生する。

Ｂ−Ｂ’に沿って垂直磁界を求めると、同図（ｃ）に示
すような正弦波状の磁界変調ａが得られる。

磁気バブルはこの磁界変調の中で、α、α′等が安定と
なる。電流ｉｐの極性を反転すると磁界変調はａ′とな
り磁界極性も反転する。この時の磁気バブル安定位置は
β等になる。ｉｐの極性反転を図に示すように繰り返す
と磁気バブルはαとβの間を振動することになる。この
状態では磁気バブルを一方向に転送することはできない
。そこで、ある種のオフセットを磁気バブルに与えた。

具体的には一方向に着磁した永久磁石パターン１１を穴
に対してずらした形で設けた。この永久磁石パターンは
図の下部に示すｂの磁界変調を作る。この磁界変調は導
体５に電流が流れていない時磁気バブルを引きつける。

このため、ｉｐ　を時間軸で見た時ｔｂ、ｔｄで磁気バ
ブルの逆戻りを防ぎ一方向に移動させる機能を有する。

同様の機能は他に磁性ガーネット膜の膜厚を選択的に変
化させたパターン、選択的にイオン打込みを施したパタ
ーン等でも可能である。重要となるのは導体に電流が通
電されていない場合に磁気バブルを引きつけ、安定に保
持できる機能である。

又、導体５に設けた穴と永久磁石パターンとの位置関係
は、図に示す以外にも多数考えられるが、重要となるの
は図下部に示す磁界変調周期と位相とをほぼ実現するこ
とにある。

以上、蛇行導体をまったく使用しない新規のブロッホラ
インメモリ構成について述べた。

〔発明の効果〕

本発明によればストライプ磁区を配列するための導体が
、ストライプ磁区の配列周期に制限を与えない。このた
め、高密度のボロッホラインメモリ素子を実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図、第５図は本発明の一実施例の
ブロッホラインメモリ素子の部分構成を示す平面図、第
４図は本発明の実施例の素子の動作説明図、第６図は従
来技術で使用した導体形状を示す平面図、第７図乃至第
１０図は本発明を用いた磁区配列方法の説明図である。 １・・・第１の溝、２・・・直線状導体、５・・・穴を
有する直線状導体、６・・・第２の溝、７・・・第３の
溝、８．。 第４の溝、９・・・ビットパターン。 第 図 ！ 第 図 篤 図 図 １児 上 第ｃｉｔ　図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、情報の書き込み、読み出し及び記憶手段を備え、膜
   面に垂直な方向を磁化容易軸とする磁性体膜中に存在す
   るストライプ磁区周囲の磁壁中に生成した１対の無直ブ
   ロッホライン（ＢＬ）を記憶の単位とした磁性記憶素子
   において、記憶部を構成するストライプ磁区を初期設定
   するため、磁性体膜中に設けた第１の溝の先端領域に直
   線状導体を設けてあることを特徴とするブロッホライン
   メモリ素子。 ２、上記直線状導体の一部あるいは一部と重なる位置に
   磁区発生手段を設けてあることを特徴とする請求項１記
   載のブロッホラインメモリ素子。 ３、上記磁区発生手段によって生じた磁区を直線状導体
   に所定の電流を流すことによって第１の溝の先端部に向
   け伸長させることを特徴とする請求項１もしくは２記載
   のブロッホラインメモリ素子。 ４、バイアス垂直磁界を調整することにより得られる波
   状磁区を第１の溝を逆先端領域に設けた直線状導体で結
   合することで第１の溝を囲むストライプ磁区を形成する
   ことを特徴とする請求項１ないし３記載のブロッホライ
   ンメモリ素子。 ５、情報の入出力ラインに周期的に多数の穴を設けた直
   線状導体を用いて情報の入出力時に磁気バブルを転送す
   ることを特徴とするブロッホラインメモリ素子。 ６、上記穴を設けた直線状導体と少なくとも重なる位置
   に磁気バブルを安定に保持できる磁性体パターンを設け
   たことを特徴とする請求項５記載のブロッホラインメモ
   リ素子。