JPS608614B2 - バブルメモリ用磁性薄膜の製造方法 - Google Patents

バブルメモリ用磁性薄膜の製造方法

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JPS608614B2
JPS608614B2 JP50131612A JP13161275A JPS608614B2 JP S608614 B2 JPS608614 B2 JP S608614B2 JP 50131612 A JP50131612 A JP 50131612A JP 13161275 A JP13161275 A JP 13161275A JP S608614 B2 JPS608614 B2 JP S608614B2
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thin film
magnetic
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magnetic thin
film
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JP50131612A
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幹雄 瀬川
駿介 松山
喜義 尾崎
佐芳 酒井
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Fujitsu Ltd
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Fujitsu Ltd
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Publication date
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、形状異方性を持たないようにする、バブルメ
モリ用磁性薄膜の製造方法に関する。
円筒状磁区または磁気バブルなどと呼ばれるバブルの転
送、検出その他各種制御用磁性薄膜の磁区構造、磁化過
程が、バブルメモリ素子の特性に与える影響は大きい。
例えばバブル伝播においては抗磁力Hcは小さい方が好
ましいが、余り小さ過ぎても外乱磁界の影響を受け易い
ので好ましくなく、Hc=4〜的eが適当と考えられて
いる。また外部駆動磁界が回転するとき磁化がパターン
の端部に留まっていない膜、即ちパターン長手方向に磁
化容易軸が無いような膜が伝播マージン(バイアスマー
ジン)を拡げることができて好ましい。例えば第1図に
示す如きTIパーBi、Btで構成された転送路では、
駆動磁界HRが1,2,3,4と回転するときバブルは
TIバーBt、Bi上を■,■,■,■、と転送されて
いくが、形状異方性によりバー長手方向端部に強く磁極
が形成されるとトラツプ力が強くなって特にバブルが小
さい場合例えば■から■へこれを伝播させるのが難しく
なり、この伝播を行なうには該トラツプ力を打消すよう
に強い駆動磁界を加える必要がある。
またバルブ検出においては磁化変化の大きい膜の方が抵
抗変化率△p/pが大きく、検出出力が大きい。特に第
2図に示す如き、バブル検出と伝播の両方の役割を果す
サーベンタィン型検出器は、その検出原理から言ってパ
ターン長手方向の△p/pの大きいものがよい。即ち既
知のようにこのサーベンタィンパターンSpに定電流1
を流しておき、バブルが到来したときのこのパターンの
磁化方向変化に起因する抵抗変化△Rにより△RIなる
電圧降下を生じさせ、これによりバルフ検出を行なうも
のであるが、検出感度を大にするには抵抗変化△Rを大
にする必要がある。△Rを大にするにはバブルが到達し
たときの磁化方向変化が大きいのがよいので、磁化方向
が矢印F,で示す長手方向より矢印F2で示す長手方向
とは直角な方向の方がよい。つまり、パターン長手方向
の磁化成分が小さいものが良いということである。しか
しながら一般に磁性体においては形状異方性により、磁
化はパターン長手方向に向く性質がある。
これを避けるにはウェーハつまり薄膜パターン形成面に
平行にかつ該パターン長手方向に交叉する磁場を作用さ
せて形状異万性を除く、誘導磁気異方性利用の磁場中蒸
着方法があるが、この方法では容易軸方向が印加磁場の
方向により定まってしまい、一つのウェーハ上である部
分は左右方向、ある部分は上下方向というように異なる
方向に容易軸を持たせることは不可能である。従って第
1図に示したTIバーパターンの場合、例えばバーBt
では矢印F3で示すように容易軸を長手方向と直角の方
向にすれば、他のバーBiでは矢印F4で示すように長
手方向と一致してしまう。本発明は、ゥェーハ上のどの
位置でもまたどの方向を向いたパターンでも、常にパタ
ーン長手方向に直角あるいはパターン面に垂直な方向に
磁化容易軸を持たせて、形状異方性を除くことができる
磁性薄膜製造法を提案するものである。本発明のバブル
メモリ用磁性薄膜の製造方法は、74.0〜86.5重
量%のニッケルを含み残量は鉄の磁性材料を用い、83
.5〜86.5重量%がニッケルのものに対しては基板
温度130〜350ooの、また74.0〜83.5重
量%がニッケルのものに対しては基板温度150〜24
000の成膜条件で、前記磁性材料を基板へ蒸着して磁
性薄膜を形成することを特徴とするが、次に実施例につ
きこれを詳細に説明する。第3図はニッケル(Nj)と
鉄(Fe)の合金であるパーマロィのNi成分を増減さ
せた時の抵抗変化率△p/pを示す。
この抵抗変化率は、基板温度26000でパーマロィを
4400〜4900Aの膜厚に蒸着して磁性パターンを
作り、該パターンに磁界を作用させないときの抵抗をp
o、20びeの磁界を作用させたときの抵抗をp劉。と
して△p/p=凸凶コ凶 Po として求めた。
この図の曲線C,(△印)はサーベンタィン型のパター
ンに第2図で水平方向に前記磁界をかけた場合、曲線C
2(0印)は短冊型のパターンにその長手方向に磁界を
かけた場合、曲線C3(−印)は該長手方向と直角に磁
界をかけた場合の△p/pをそれぞれ示し、また曲線C
4(×印)は基板に一面に形成した薄膜の抗磁力Hcを
示す。これらの曲線C,,C2から明らかなようにニッ
ケル成分が82%、83%…と多くなって行くと△p/
pは増加するが、85%または86%附近を頂点として
以後は減少に転じる。尤もこれはパターンの膜中とも関
係しており、膜中を大にすると90%位まで△p/pは
増加する。しかしながら曲線C4で示すようにニッケル
成分が大になると抗磁力Hcも大になり、抗磁力が大に
なると応答が悪くなるので、この点からニッケル成分増
大には制限が加わる。抗磁力Hcは2びe以下のものが
使われているのが実情である。つまり検出器としてのパ
ーマロイパターンのニッケル比の上限はHcで、また下
限は△p/pで決まると言える。このHcの増大を避け
るため例えばニッケル比は79%と低く抑え、代りに基
板温度を上げて蒸着される磁性薄膜のグレィンを大にす
る方法がある。このようにすれば磁気異方性が種々の方
向を向き、バブル到着時の磁化方向変化が大になって抵
抗変化率が増大する。例えば△p/p=1程度が得られ
る。しかしながらこの方法では蒸着温度が30000以
上というように高くなり、また粒子が大きいので外部引
出線取付けのため超音波ボンディングが不確実になり、
歩留が低下する。但し、外部引出線取付けのための端子
位置上に密着して金あるいはアルミニウム等を形成する
ようにすれば特に問題とはならない。従来のパーマロィ
成膜法は80〜81%Ni−Feィンゴツトを用い、3
0000前後の温度で蒸着を行なうというものであり、
これにより得られる薄膜パターンは前述のように形状異
方性を持ち、抵抗変化率が小さかった。
これに対して第3図の曲線C,で示すように、Nj比を
83%以上と高くし、260℃という比較的低い温度で
蒸着すると、大きな抵抗変化率△p/pが得られる。こ
れは顕微鏡観察で確認できるように、磁気異万性が薄膜
パターンの長手方向と直角の方向(第2図F2方向)に
できるためである。第4図は84%Ni−Fe合金を用
い、基板温度を約150〜30000の範囲で変えて蒸
着を行ない、3200〜3300△の膜厚のパーマロィ
パターンを得たそのパターンの基板温度対抵抗変化率特
性を示す。
また第5図は83%Ni−Feの合金を用いて膜厚24
00〜3600△のパターンを得た場合の、第4図と同
様な特性曲線を示す。これらの図でC,〜C4は、第3
図と同様の条件のものの特性を示す。これらの特性曲線
図から明らかなように、84%Ni−Fe合金の場合は
F2方向に磁気異方性を持たせて抵抗変化率を大にする
ことができるのに対し、83%Ni−Fe合金では異方
性が長手F,方向にできてしまい、抵抗変化率を大にす
ることができない。第6図は機軸にNi比(%)、縦軸
に基板温度(00)をとって、Ni比と基板温度の組合
せを変えた場合の種々のパーマロィ膜の例を示す。この
グラフに示すようにNi比が86.5%以上つまり部分
P3では成膜温度に関係なく磁歪によりHcが大になり
、バルブ制御用磁性薄膜としては利用し難い。尤もHc
は膜厚とも関係しており、膜厚が大であればHcは小さ
くなるので、86.5%という上限は膜厚によって若干
増大する。通常のパーマロィ膜はグラフ中に「通常使用
域」として示した範囲にある。前述のグレィンを大にし
た薄膜は符号Bで示される。符号Aで示す成膜条件つま
り79%Ni−Fe合金、温度約26500でRFスパ
ッタして得た磁性薄膜の磁区パターンを第7図に示す。
この顕微鏡写真の倍率は120併音である。この写真か
ら明らかなように矩形枠Gで示す範囲では長手方向に磁
気異万性を持つ、つまり形状異方性を持つことになる。
この写真に見える長手方向の線が図面右方向に向いた磁
化と左方向に向いた磁化の境界線となり、斜線はかかる
磁化ブロックの端部を示す。本発明は第6図に示すとこ
ろの斜線部分を用いるものであり、符号Bで示す成膜条
件つまり84%Ni−Feを用い、温度は260q○で
通常のRFスパッタにより蒸着した磁性薄膜の同様な写
真を第8図に示す。この写真の縦線から明らかなように
、この条件では第2図に示すF2方向の異方性が得られ
る。符号Fで示す成膜条件、すなわち84%Ni−Fe
を用い温度33000で義着した磁性薄膜もまた第2図
に示すF2方向の異性が得られる。この場合、符号Eと
同様にグレィンが増大し、P,,P3に近づくにつれて
Heが増大する。斜線領域とP,,P3の境界がHc=
2のeの線であり、温度35000で閉じている。これ
が実用的限界と考えられる。更にNi比を高めて符号C
で示すようにこれを86%にすると、得られる磁性薄膜
は第9図に示す如くなる。この写真に見られるしま模様
は磁歪により生じたストライプドメインを示している。
このしま模様は磁化が膜面の上から下方向またはその逆
方向に交互に生じ、それらの中間では中間状態をとるこ
とに起因する。このように異方性が膜面に垂直方向に生
じてもやはり抵抗変化率△pノpは大になる。更に第6
図に符号Dで示す成膜条件で得た薄膜の磁区パターンは
、第10図に示す如くなる。この場合はNj比は従来の
ものと変らないが、温度が23000と低く、やはりし
ま模様が現われる。これは低温蒸着のため生じたストラ
イプドメィンであり、この場合も抵抗変化率は大になる
。しかし温度を更に低くして斜線外の部分P2にすると
膜内部歪が大になり、Heの増大を招いてバルブ用には
通さなくなる。斜線領域とP2を境界がHc=2のeの
線であり、この線迄が実用的限界と考えられる。また逆
に部分P,で示すように余りに温度を高くすると粒子が
粗大になり、やはりHcの増大を招く。結局成膜条件を
斜線範囲に選ぶと異方性は薄膜長手方向と直角または膜
面に垂直となって大きな△p/pが得られ、かつHcも
3〜20は史の許容範囲に収めることができる。以上詳
細に説明したように、本発明によればバルブ用基板則ち
オルソフェラィトやガーネットなどの一軸磁気異万性を
持つ磁性基板上の任意の位置、任意の方向に形成したバ
ブルメモリ用磁性薄膜にその長手方向と直角または垂直
な方向の異方性を持たせることができ、これにより該薄
膜を転送路としてまたは検出器等として使用する場合、
伝播マージンを拡大しまた検出感度を高めることが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
第1図および第2図はバブル転送路および検出器で生じ
る問題の説明図、第3図はNi比対△p/pの関係を示
すグラフ、第4図および第5図は基板温度対△p/pの
関係を示すグラフ、第6図は本発明および従来の成膜条
件を示すグラフ、第7図〜第10図は第6図■〜◎の成
膜条件の磁性薄膜の磁区パターンを示す写真である。 図面でBi,BtはTIパーパターン、Spはサーベン
タインパターンである。 範1図 籍2図 鰍8図 聡4図 第5蘭 第{‘的 第丁図 第8図 第9図 第10図

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 74.0〜86.5重量%のニツケルを含み残量は
    鉄の磁性材料を用い、83.5〜86.5重量%がニツ
    ケルのものに対しては基板温度130〜350℃の、ま
    た74.0〜83.5重量%がニツケルのものに対して
    は基板温度150〜240℃の成膜条件で、前記磁性材
    料を基板へ蒸着して磁性薄膜を形成することを特徴とす
    るバブルメモリ用磁性薄膜の製造方法。
JP50131612A 1975-11-01 1975-11-01 バブルメモリ用磁性薄膜の製造方法 Expired JPS608614B2 (ja)

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JPS5256398A JPS5256398A (en) 1977-05-09
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS60110111A (ja) * 1983-11-21 1985-06-15 Hitachi Ltd 磁気バブルメモリの製造方法
JPS61168907A (ja) * 1985-01-22 1986-07-30 Fujitsu Ltd 磁性薄膜の作成方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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IBM TOCHNICAL BULLETIN#V15#N11=1973 *

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