JPS5846793B2 - 磁気バブル素子 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は磁気バブル素子に関する。

磁気バブルは、高密度の情報積蓄が可能でありしかも低
電力消費であることから、コンピュータシステムにおけ
るメモリデバイスとして実用に供されつつある。

周知のとおり、磁気バブルメモリ素子は、ＧＧＧ （
ガドリウム、ガリウム、ガーネット）基板上に形成され
た結晶膜に対し所定の磁場を与えることにより、円筒状
磁区を得、該円筒状磁区をもって磁気バブルとなす。

このような磁気バブルメモリ素子において従来、次の様
な問題すなわち前記結晶膜内にノ・−ドパプルが生ずる
という問題があった。

このハードバブルは正規の磁気バブルに対し異なる動作
を示し、例えば移動方向および移動速度が相互に異なっ
ている。

このようなハードバブルは当然、磁気バブル素子から除
去されるべきであり、これを抑制する方法として、結晶
膜の表面にパーマロイ薄膜を蒸着したり、イオンインプ
ランテーションによるイオンインプランテーション層（
以下インプラ層と略す）を前記表面近傍に形成する等の
手法が提案された。

特に最近は、後者のインプラ層を形成する手法が主流と
なってきた。

一般に磁気バブル素子を駆動するには、所定の形状の磁
気バブルを結晶膜内に形成するためのバイアス磁界と、
該磁気バブルを該結晶膜内で移動させるための駆動磁界
とが必要である。

さらに、バイアス磁界についてみると磁気バブルがスト
リップアウトするストリップアウト磁界と該磁気バフル
がコラップスするコラップス磁界とに区別して定義され
る。

またこのコラップス磁界およびストリップアウト磁界の
幅により、いわゆるノくイアスマージンが定義される。

一般に、前述のインプラ層を形成していない磁気バブル
素子を用いた場合、前記駆動磁界の方向がいかなる回転
角にあったとしても前記コラップス磁界の値は殆んど不
変であり、従って前記バイアスマージンは実質的に大き
くとれる。

ところが、既に述べたとおり、ノ・−ドパプル抑制のた
めインプラ層が結晶膜に形成される場合、前記コラップ
ス磁界は前記駆動磁界の方向がある回転角に来る度に増
大し、結局該コラップス磁界はかなりの幅をもって変動
することになる。

この変動は、即バイアスマージンの変動につながり、実
質的に該バイアスマージンを小さくしてしまうという不
都合な問題を伴うことになる。

然し、そのためにインプラ層の形成を行なわないとすれ
ば再び前述した除去すべき・・−ドパプルが現われるこ
とになる。

従って本発明の目的は、インプラ層の導入によって・・
−ドパプルの抑制を可能としながら且つ同時にバイアス
マージンの変動を十分抑圧し実質的にバイアスマージン
の増大が図れる磁気バブル素子を提案することである。

上記目的に従い本発明は、インプラ層が形成された結晶
膜に対し該結晶膜の表面を所定深さだけエツチングする
ことを特徴とするものである。

以下図面に従って本発明を説明する。

第１図はコラップス磁界の大きさＨｃｏと、回転する駆
動磁界の大きさＨｐとの関係を示す円グラフであり、本
図中において実線の円曲線１１は、結晶膜にインプラ層
が形成された試料について観察したものであり、そのと
きの回転駆動磁界の大きさＨｐは４０〔Ｏｅ〕である。

一方、図中一点鎖線の円曲線１２は、同一の試料につい
て観察したものであるが、円曲線１１の特性を明らかに
するため、この場合は回転駆動磁界の大きさＨｐを０（
Ｏｅ）とした。

図から明らかな様に、駆動磁界の大きさＨｐを０として
実質的に該１駆動磁界の回転を停止したとすると、コラ
ップス磁界Ｈｃｏは殆んど不変の一定値（実例では約１
５７．５ Ｃ０ｅ））をとる。

すなわち円曲線１２は真円に近い。ところが、回転する
駆動磁界Ｈｐを４０（Ｏｅ）に設定して印加すると、そ
のＨｐの回転角に応じてコラップス磁界Ｈｃｏは大幅に
変動し、曲線１１は真円に程遠くむしろ３角形状となる
。

このコラップス磁界Ｈｃｏの回転角による変動が、バイ
アスマージンの幅を変動させ、実質的に該バイアスマー
ジンを小さくしてしまう。

そこで本発明は、インプラ層を形成した結晶膜の表面を
所定深さだけエツチングする。

第２図は、通常の、インプラ層を形成した磁気バブル素
子の断面を示す図つあり、第３図は第２図に示す通常の
磁気バブル素子に対し本発明に基づくエツチングを施し
た磁気バブル素子の断面図である。

第２図および第３図において、２１は磁気バブル素子の
基板であり例えばＧＧＧである。

基板２１の上面には、液相成長法により結晶膜（第２図
の２２、第３図の２７）が形成される。

さらに、イオンインプランテーション等によりＮｅある
いはＨ等のイオンを打ち込みインプラ層２３を点線の領
域迄形成する。

本発明では、第２図のインプラ層２３を第３図に示す如
く削り込む。

通常のインプラ層２３の厚みが１０００穴であるとする
と、この削り込み量ｔ（第３図）は５００大前後が適当
である。

このように、通常のインプラ層を適当量だけ削り込むこ
とにより、ハードバブルの抑制効果を失うことなく、第
１図に示した略３角形の曲線１１を真円に近付けること
が出来る。

第６図は１実験結果を示す円グラフであり、座標の定義
は第１図の円グラフと同様である。

第６図に示すとおり、第１図の円曲線１１は、円曲線６
１の如く真円に相当近くなる。

かくして、コラップス磁界（Ｈｃｏ）の、駆動磁界（Ｈ
ｐ）の回転に伴う変動は大幅に低減され実質的にバイア
スマージンが大きくなる。

なお、インプラ層の表面をエツチングするには、ケミカ
ルエツチング、プラズマエツチングあるいはＡｒイオン
等によるイオンミーリングを用いることが出来る。

上述したバイアスマージンの改善は次の理由によってな
されたものと考えられる。

既に述べた如く、ノーマルバブルに対して動きの異なる
ノ・−トノ□プルを抑制するためにインプラ層を導入し
たわけであるが、このインプラ層の導入により、結晶膜
内に３角形のクロージヤードメインが形成される。

これを示したのが第７図であり、本図は第２図に示した
磁気バブル素子の平面図である。

第７図において結晶膜２２の表面に見える３角形のハツ
チング領域７１が前述のクロージヤードメインである。

このクロージヤードメイン７１の水平磁化方向は、周囲
の水平磁化方向と異なり、例えばクロージヤードメイン
７１の水平磁化方向が矢印Ａであったとすると、周囲の
水平磁化方向は矢印Ｂである。

この水平磁化は特にインプラ層の上表面近傍層に現われ
磁気シャント効果をもたらす。

また、この場合前記矢印Ａは方向性を有し、向き易い３
つの方向がある。

これを一般に３回対称と呼んでいる。

従って多数個のクロージヤードメインがアトランダムに
存在すれば、前記磁気シャント効果は３つの方向に強く
影響を与え、コラップス磁界をこの３方向において増大
せしめる。

この現象は、第１図において、略３角形の円曲線１１と
して顕著に現われている。

従って、インプラ層の上表面近傍層をエツチングすれば
、前記クロージヤードメインによる磁気シャント効果は
弱まる。

ただし、このエツチングによってインプラ層内のイオン
化濃度が減少せしめられるようなことがあると、バード
バブルの抑制効果を失なってしまう。

ここで、第２図に戻りインプラ層２３内における、一点
鎖線４に沿うイオン濃度分布を見ると第４図のとおりで
ある。

ただし横方向にイオンの注入量をとって示す。

このようにインプラ層２３内におけるイオンの濃度分布
は概略正規分布を示し、その中央部が最もイオン濃度の
高い領域となる。

従って、インプラ層２３０表面を、第３図に示す如（エ
ツチングしたとしても、イオン注入量ノヒーク値は依然
確保される。

第３図の一点鎖線５に沿うイオン濃度分布は第５図に示
すとおりであり、イオン注入量のピーク値は確保される
。

つまり、・・−ドパプルの抑制効果は未だ失なわれてい
ない。

かくして、バイアスマージンの改善がなされる。

以上説明したように本発明によれば、バードバブルを十
分抑制すると共に、該バードバブルの抑制効果に伴うバ
イアスマージンの劣化が改善され、長期に亘って安定な
動作を行なう磁気バブル素子が実現される。

【図面の簡単な説明】

第１図は通常の、インプラ層を形成した磁気バフル素子
におけるコラップス磁界（Ｈｃｏ）と、回転する１駆動
磁界（Ｈｐ）との関係を示す円グラフ、第２図は通常の
、インプラ層を形成した磁気バブル素子の断面図、第３
図は本発明に基づ（磁気バブル素子の断面図、第４図は
第２図の一点鎖線４に沿うイオンの濃度分布を示すグラ
フ、第５図は第３図の一点鎖線５に沿うイオンの濃度分
布を示すグラフ、第６図は本発明に基づく磁気バブル素
子におけるコラップス磁界（Ｈｃｏ）と、回転する１駆
動磁界（Ｈｐ）との関係を示す円グラフ、第７図はクロ
ージヤードメインを示す平面図である。 図において２１は基板、２２’は結晶膜、２３はイオン
インプランテーション層である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 磁気バブル素子を形成するための基板と、所定の磁
   界を受けて所定の磁気バブルドメインを生せしめるため
   前記基板上に形成される磁気バブル結晶膜とを有し、該
   磁気バブル結晶膜の表面より所定の濃度分布でイオン注
   入されてなるイオンインプランテーション層を備えた磁
   気バブル素子において、前記濃度分布のピーク値若しく
   はその近傍の値に相当する領域が、表面に露出するまで
   前記イオンインプランテーション層をエツチングするこ
   とを特徴とする磁気バブル素子。