JPH0562459A - 磁気記憶素子及びその製造方法 - Google Patents

磁気記憶素子及びその製造方法

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JPH0562459A
JPH0562459A JP3218768A JP21876891A JPH0562459A JP H0562459 A JPH0562459 A JP H0562459A JP 3218768 A JP3218768 A JP 3218768A JP 21876891 A JP21876891 A JP 21876891A JP H0562459 A JPH0562459 A JP H0562459A
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JP
Japan
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magnetic
film
soft
hard
soft magnetic
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Application number
JP3218768A
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English (en)
Inventor
Hisao Matsudera
久雄 松寺
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 垂直ブロッホライン対を情報担体とする磁気
記憶素子の磁区を安定化するための膜面に垂直方向のバ
イアス磁界発生手段に関して、素子の積層工程によりバ
イアス磁界発生手段を設けることにより、従来必要であ
った永久磁石を不要とし、素子製造コストを大幅に低減
するだけでなく、メモリカード状の薄型大容量磁気記憶
素子およびその製造方法を提供する。 【構成】 垂直方向を磁化容易方向とする軟磁性薄膜お
よびその上に絶縁層を介して導体パタンにより形成され
た素子機能部の上に、更に絶縁層を介して形成された膜
面に垂直方向の容易磁化方向を有するハード磁性膜およ
び該ハード磁性膜に接して形成された膜面内に容易磁化
方向を有する軟磁性薄膜から構成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は不揮発性の超高密度固体
磁気記憶素子に関する。
【0002】
【従来の技術】高密度固体磁気記憶素子を目指して、磁
気バブル素子の開発が各所で盛んに行われている。しか
し、現在使用されているガーネット材料では、到達可能
な最小バブル径は0.3μmといわれている。したがっ
て、0.3μm径以下のバブルを保持するバブル材料は
ガーネッ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。このようなバブル保持層の特性に基ず
く高密度化限界を大幅に改善し、かつ情報読み出し時間
は従来の素子と同程度に保ことができる超高密度磁気記
憶素子として磁性ガーネット単結晶膜等の膜面垂直方向
を磁化容易方向とする軟磁性強磁性体(フェリ磁性体を
含む)膜に形成されるストライプドメインの境界を形成
するブロッホ磁壁の中に静的に安定に存在する垂直ブロ
ッホライン(以下単にブロッホラインと称する)2個か
らなるブロッホライン対を記憶単位として用い、該磁壁
を転送路としてデータをアクセスする素子が発明され
た。本素子において、情報の入力及び出力をブロッホラ
インの直接書き込みあるいは読み出しで行なうことは現
在の技術では困難であり、そのため、磁気バブル素子に
おいて技術上確立している磁気バブル(以下ではバブル
と称する)の発生、転送および検出技術を用いてデータ
入力をバブルをバブル発生器で発生させることにより行
ない、該バブルをバブル転送路上を転送させ変換ゲート
においてブロッホラインに変換して書き込まれる。ブロ
ッホラインに変換された情報単位は磁区磁壁で構成され
る転送路上を転送し、情報蓄積時は磁壁上で保持され
る。また読み出し時はブロッホラインを変換ゲートにお
いてバブルに変換した後、バブルをバブル転送路上を転
送させ、バブル検出器で読み出す構成になっている。
【0003】本記憶素子では通常、アクセス時間を低減
するため、図3のようなメジャー/マイナー構成と呼ば
れる素子構成が採られる。即ち、第1の転送路であるメ
ジャーライン5端に設けられたバブル発生器2により次
々と書き込まれたバブルによるデータ列はメジャーライ
ン転送路上を転送し、次いでメジャーライン5に対し直
角に位置し、多数本のブロッホラインを転送させる第2
の転送路であるマイナーループ6と呼ばれる転送路へデ
ータを移動するため、各マイナーループ端に設けられた
変換ゲート1でバブルからブロッホライン対にデータが
並列的に変換して書き込まれる。読み出し時は、マイナ
ーループ端の変換ゲート部に位置したブロッホライン対
は変換ゲート1でバブルに変換される。変換されたバブ
ルは、メジャーライン5上を転送し、メジャーライン5
端のバブル検出器3で検出され、データ出力される。
【0004】このような素子動作を実現するためには、
該軟磁性膜4面に垂直な方向の静磁界(以後単にバイア
ス磁界と称する)を印加し、情報担体であるメジャーラ
イン上のバブルおよびマイナーループ転送路を構成する
ストライプドメインを安定に存在させる必要がある。素
子の動作および非動作にかかわらず安定に情報を保持さ
せるためには、常時、しかも最小のエネルギー消費で該
バイアス磁界が印加される必要がある。そのため、従
来、素子チップ面の両側に絶縁材を介して2枚のマンガ
ンジンクフェライト等の永久磁石板を設置することによ
り、静磁界を供給する構成をとっていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】このような構成を採る
ことにより、バイアス磁界を供給するために必要な電力
消費はゼロにすることができた。しかしながら、この構
成を採ることにより、数ミリメートル程度の厚さの該永
久磁石板を使用するためにパッケジングした素子の厚さ
は少なくとも10mm程度必要であった。このように、
従来、本素子では永久磁石板を使用していたため、素子
厚さが厚くなり、素子をメモリカード状に構成すること
が不可能であるばかりでなく、部品材料として永久磁石
板が必要であり、またその組立工程も必要であるため、
素子製造コスト上昇の原因ともなっていた。
【0006】本発明の目的はこのような従来の問題点を
除去したもので、従来製造コスト上昇の原因となってい
た永久磁石が不要であるため、大幅なコストダウンを実
現でき、しかもメモリカードと同一規格の小型かつ薄型
の磁気メモリカードが構成できる磁気記憶素子および製
造方法を提供するにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は情報読み出し手
段、情報書き込み手段及び情報蓄積手段を有し、かつ、
膜面に垂直な方向を磁化容易方向とする軟磁性の強磁性
体(フェリ磁性体を含む)膜に、情報担体として相隣る
2つの垂直ブロッホラインからなる垂直ブロッホライン
対を駆動する転送略と、情報担体として相隣る2つの垂
直ブロッホラインからなる垂直ブロッホライン対を書込
かつ読出す機能を有する変換ゲートとを有する磁気記憶
素子に関して、該軟磁性の強磁性体膜面に垂直な静磁界
を印加する手段として膜面に垂直な磁気異方性を有する
ハード磁性膜と該ハード磁性膜に接して膜面内方向に磁
化容易方向を有する軟磁性薄膜を設けたことを特徴とす
る磁気記憶素子であり、かつ、その製造方法として、膜
面に垂直な方向を磁化容易方向とする軟磁性の強磁性体
(フェリ磁性体を含む)膜上に絶縁層を介して設けた情
報読み出し手段、情報書込み手段及び情報担体として相
隣る2つの垂直ブロッホラインからなる垂直ブロッホラ
イン対を駆動する転送路からなる情報蓄積手段を導体パ
タンにより形成した上に絶縁層を形成した後、膜面に垂
直な磁気異方性を有するハード磁性膜を形成し、更に該
ハード磁性膜に接して膜面内に容易磁化方向を有する軟
磁性薄膜を形成することを特徴とする磁気記憶素子形成
方法である。
【0008】
【作用】即ち、本発明では図2のような軟磁性体膜4上
に絶縁層7、8と導体パタン9が形成された従来の磁気
記憶素子で採用していたバイアス磁界発生手段として、
永久磁石板の代りに図1のように膜面に垂直方向の磁気
異方性を有するハード磁性膜10とそれに接して形成さ
れている膜面内に容易磁化方向を有する軟磁性薄膜11
からなるバイアス磁界発生層を形成する。該ハード磁性
膜と該軟磁性薄膜の膜厚tを Mハート゛ハート<Mソフトソフト と設定すれば、該軟磁性薄膜は該ハード磁性膜からの磁
束を全て吸収するため透磁率が増大し、本発明の主要部
である軟磁性体膜へ強いバイアス磁界を発生させること
ができる。理想的には、ハード磁性膜の飽和磁束密度値
に近い値の磁界を発生させることができる。このような
手段を設けることにより、永久磁石板が不要となるため
素子厚さを飛躍的に薄くし、メモリカード等へ搭載が可
能となるばかりでなく、コスト上昇の原因であった部品
点数を減少させることができる。
【0009】
【実施例】以下では本発明を実施例により詳細に説明を
する。実施例では、組成(YSmLuCa)3 (FeG
e)5 1 2 、膜厚:4.4μm、特性長:0.61μ
m、4πMs:183Gの磁性ガーネット膜4を用い
た。該磁性ガーネット膜の一部を溝掘りし、転送路とな
るストライプドメインを安定化した。該磁性ガーネット
膜上に絶縁層としてプラズマCVD法によりSiO2
を2000Aの厚さで形成した。エッチバック法により
SiO2 膜からなる絶縁層を平坦化した後、厚さ300
0Aの金属を蒸着法で形成した。その後、レジスト工
程、露光工程およびイオンミリング法により金の加工工
程を実施し、転送路上に3μm周期のブロッホライン対
位置安定化用金細線パタン列の他金による変換ゲート、
さらにはメジャーラインのバブル転送用導体パタン、バ
ブル発生器パタンおよび検出器パタンを同一工程で形成
した。その後、再度絶縁層としてプラズマCVD法によ
りSiO2 膜を形成した後エッチバック法によりSiO
2 膜からなる絶縁層を平坦化し1000A厚さの絶縁層
を形成した。平坦化された絶縁層の上にスパッタ法で膜
面に垂直な磁気異方性を有するハード磁性膜であるTb
FeCo薄膜[組成はTbx (Fe1 - y Coy
1 - x 、ノミナルx=0.28]を5μmの厚さに形成
した。さらにTbFeCo薄膜の上に膜厚400AのN
iFe合金薄膜を直接形成し、バイアス磁界発生層を構
成した。TbFeCo薄膜の飽和磁束密度4πMは80
G、抗磁力Hcはほぼ10kエールステッドであった。
NiFe薄膜の飽和磁束密度4πMは12000G、抗
磁力Hcは0.4エールステッドであった。最後に膜面
に垂直方向に20kエールステッドの磁界を印加し、該
ハード磁性膜の磁化の方向を一方向に揃えた。
【0010】以上の工程で製造した本発明の実施例によ
る磁気記憶素子の軟磁性体膜中の磁区を観察したとこ
ろ、外部からの磁界印加なしで該軟磁性体膜中にバブル
ドメインが自然に保持されていた。コイルにより膜面に
垂直な方向の磁界を加えたところ、20エールステッド
のコイルによる磁界の追加で該バブルドメインが消滅し
た。該軟磁性体膜単独のバブル消滅磁界が83エールス
テッドであったことから、本素子の実施例では膜面に垂
直な方向に容易軸を有するハード磁性膜と膜面内に磁化
容易方向を有する軟磁性薄膜からなるバイアス磁界発生
層12により63エールステッドのバイアス磁界が発生
していることが確認された。以上のように、本発明の実
施にあたって、バイアス磁界発生を設けることにより、
適当なバイアス磁界を発生させることができ、永久磁石
を用いずに、磁気記憶素子を構成することができた。
【0011】
【発明の効果】以上実施例により詳細に説明したよう
に、本発明により、従来の磁気記憶素子と比較して素子
の厚さを飛躍的に薄くすることができメモリカードを構
成することができる上に、素子材料コストの大きな部分
を占めていた永久磁石材料の材料コストおよび永久磁石
の組立コストを省くことができるため、安価でメモリカ
ード状大容量磁気記憶素子を提供することができ、大容
量磁気記憶素子の実用化に資すること大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の構成例を示す図である。
【図2】従来の構成を示す図である。
【図3】磁気記憶素子の基本構成図である。
【符号の説明】 1 変換ゲート 2 バブル発生器 3 バブル検出器 4 軟磁性膜 5 メジャーライン 6 マイナーループ 7、8 絶縁層 9 導体パタン 10 ハード磁性膜 11 軟磁性薄膜 12 バイアス磁界発生層

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 情報読み出し手段、情報書き込み手段及
    び情報蓄積手段を有し、かつ、膜面に垂直な方向を磁化
    容易方向とする軟磁性の強磁性体(フェリ磁性体を含
    む)膜に、情報担体として相隣る2つの垂直ブロッホラ
    インからなる垂直ブロッホライン対を駆動する転送路
    と、情報担体として相隣る2つの垂直ブロッホラインか
    らなる垂直ブロッホライン対を書込かつ読出す機能を有
    する変換ゲートとを有する磁気記憶素子に関して、該軟
    磁性の強軟磁性膜面に垂直な静磁界を印加する手段とし
    て膜面に垂直な磁気異方性を有するハード磁性膜を設け
    たことを特徴とする磁気記憶素子。
  2. 【請求項2】 該軟磁性の強磁性体膜面に垂直な静磁界
    を印加する手段として膜面に垂直な磁気異方性を有する
    ハード磁性膜と該ハード磁性膜に接して膜面内に磁化容
    易軸方向を有する軟磁性薄膜を設けたことを特徴とする
    特許請求の範囲第1項記載の磁気記憶素子。
  3. 【請求項3】 膜面に垂直な方向を磁化容易方向とする
    軟磁性の強磁性体(フェリ磁性体を含む)膜上に絶縁層
    を介して設けた情報読み出し手段、情報書込み手段及び
    情報担体として相隣る2つの垂直ブロッホラインからな
    る垂直ブロッホライン対を駆動する転送路からなる情報
    蓄積手段を導体パタンにより形成した上に該軟磁性の強
    磁性体膜面に垂直な静磁界を印加する手段として膜面に
    垂直な磁気異方性を有するハード磁性体および膜面内方
    向に磁化容易方向を有する軟磁性薄膜を形成した後、磁
    界を該軟磁性体膜に垂直に印加し、該ハード磁性膜の磁
    化方向を一方向に揃えることを特徴とする磁気記憶素子
    の製造方法。
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