JPS6257193A - 磁気バブル素子 - 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】 〔発明の利用分野〕 本発明は、イオン打込みによシバプル転送路を形成する
磁気バブル素子において、面内方向の大きな磁化を有し
た歪層を形成するために必要となる水素イオン打込みに
係シ、特に熱安定性が高くかつ再現性のよいバブル転送
路を作製するに好適なイオン打込み方式のバブル転送路
形成に関する。

〔発明の背景〕

イオン打込みバブル転送路においては、磁気バブル膜上
にマスクパターンを形成した後、Ｈ２”ＩＨｆ！、Ｎｅ
＋などのイオンをバブル膜表面に打込み、バブルの転送
路とする。

従来の素子は、イオン打込み歪にほぼ比例してその歪層
の面内磁化が増大する水素イオン打込みを、バブル膜の
所望深さにイオン打込み時にイオンの入射角によってチ
ャンネリング効果をもたらす結晶方位からオフした状態
で行なってきた。良好な転送特性を得るために必要な歪
層すなわち面内磁化層の深さとしては、表面からバブル
膜厚の約１／３程度が好適である。したがって、チャン
ネリング効果をオフした状態での水素１オンの分布は、
この歪分布と比較して第１図に示゛したようにわずかに
深い位置に分布している。すなわち、従来素子では、イ
オン打込み直後において、水素イオンの分布位置はそも
そも浅い表面層にある。

一方、この水素イオン打込みを用いた従来の素子では、
特願昭５６−６９４４１号に記載のように、のちの素子
特性安定化のためのアニール処理において、水素が熱拡
散によ膜表面から揮散することが知られている。そして
この揮散を阻止するためにバブル膜上に保護膜（たとえ
ば５ｊＣｈなどの絶縁層）が設けられている。

しかし前述したように、従来素子ではチャンネリングを
オフした結晶方位で水素イオン打込みが行われておシ、
水素イオンはアニール処理によって容易に表面に拡散で
きる距離にある。したがって、たとえ保護膜などで表面
がおおわれていても４００Ｃ程度のアニールにより水素
イオンは短時間で、バブル膜と保護膜の界面近傍に拡散
して分布する。そしてこの水素イオンは、保護膜の表面
状態や、界面での保護膜とパズル膜の密着状態、保護膜
の膜質などに大きく影響される。この結果、イオン打込
み転送路形成時の素子作製プロセスのわずかな変動によ
って、転送路の特性は大きくバラツキ、また再現性を著
しくそこなうという欠点を有していた。

〔発明の目的〕

本発明の目的は、前述の周知技術の欠点を克服した、す
なわち、熱安定性が高く再現性のよい水素イオン打込み
転送路形成法を提供することにある。

〔発明の概要〕

本発明は、周知の水素イオン打込みにおいて、水素イオ
ンをダメージ層（これは水素イオン自身が形成したもの
と、場合によっては第２のイオンが形成したものとを意
味する。）と比較して、チャンネリング効果もしくは高
エネルギー打込みを用いて、バブル膜表面から深い位置
（領域）に分布させる。その後、アニール処理を用いて
水素イオンを膜表面に向かって熱拡散させてあらかじめ
所望深さに形成されたダメージ層（歪層）に水素を吸着
（ダメージによって、結晶中の結合の空いたボンドたと
えばダングリングボンドに水素をトラップさせる）させ
て、従来素子と比較して熱的に極めて安定な、信頼性の
高い面内磁化層すなわちイオン打込み転送路を形成する
ものである。

〔発明の実施例〕

以下、本発明の実施例を図を参照して説明する。

第１図は、周知のチャンネリング効果を有する結晶方位
からオフした状態の打込み入射角で、イオン打込みを行
った場合の、膜中に形成されるイオンの分布（曲線１）
と歪層（ダメージ層）の分布（曲線２）を示す。図示し
たように、一般的に、ダメージ層は入射イオンと膜中の
原子の衝突によって形成され、最終的にエネルギーを失
って停止するイオン分布位置よシも、多少表面に近い浅
い位置に分布することが知られている。

実施例１ 第２図は、本発明の一実施例として、バブル膜に水素イ
オンを、チャンネリング効果を有する結゛晶方位で、す
なわちチャンネリングを生じる打込み入射角で、イオン
打込みを行った場合の°膜中のイオンの分布（曲線３）
とダメージの分布（曲線４）を示す。図示したように、
チャンネリング効果を有する結晶方位で打込んだ水素イ
オンの場合には、イオンが膜中に入射して膜中を通過す
る際、膜中の構成原子との衝突確率が極めて小さいため
に、終局的に水素イオンがエネルギーを失って停止する
位置すなわち分布はチャンネリングをオフした場合と比
較して、膜中の深い場所に位置する。。

また、この場合のダメージ層は、イオンが小さな衝突確
率によってわずかずつ構成原子と衝突するために、小さ
なダメージで幅広く分布することＫなる。

実施例２ 第３図は、本発明の原理・構成を説明するための一実施
例である。まず第２図と同様に、水素イオンを、バブル
膜にチャンネリング効果を有する結晶方位で深く打込む
。つぎに、バブル膜の表面領域の所望深さく転送特性が
良好となる深さ、一般的にはバブル膜厚の約１／３程度
が好適であることが知られている。）に第２のイオンを
上記チャンネリング効果をオフした状態で打込み、一様
平坦なダメージ層（曲線５）を形成する。この場合、第
２のイオンとしては、ダメージ層を形成するためだけの
ものであるから、イオン種（たとえばＨ２”やＮｅ“な
ど）にはこだわらない。

つぎに、アニール処理を用いて、水素を膜表面に向かっ
て熱拡散させる。この際、水素はあらかじめ形成された
ダメージ層（結晶中の結合の空いたポンド）にトラップ
されて、結果として図示したような、一様平坦な歪と水
素とが同時に分布したイオン打込み層（曲線６）すなわ
ちバブル転送のだめの面内磁化層が形成できる。このイ
オン打込み層は、水素自身が形成するために、従来素子
と比較して、その面内磁化は他めて大きな値となシ、バ
ブルの良好な駆動層として好適である。また実際に素子
特性を安定化させるだめのアニール処理条件としては、
３５０〜４００Ｃで約３０分のアニールが好適であるこ
とが知られているが、このようなアニール条件に対して
、本発明の水素イオン打込み層では、水素が初期のイオ
ン打込み直後で深い位置に分布するために、従来の表面
近くに水素が分布した場合と比べて、拡散時間が長くな
シバプル膜表面から水素が揮散するなどという問題は生
じない。また当初形成されたチャンネリングによる水素
イオン打込み層の幅広いダメージ層は、そのダメージの
程度が小さいために、上記アニール処理によって回復さ
れるため、アニール処理後の歪層の分布に影＃を与える
ことはない。

また従来、前述した第２のイオンとして水素以外のイオ
ンを用いた場合には、水素が形成する大きな面内磁化と
水素以外のイオンが形成する小さな面内磁化とが同一の
歪層に存在するために、イオン打込み層の磁気特性にバ
ラツキが生じたが、本発明の素子構成によれば、熱拡散
してトラップされた水素が歪層全領域にわたって、その
面内磁化の直接の担い手となるため、イオン打込み層の
磁気特性にはバラツキが極めて小さい。したがって安定
な素子特性が実現できる。

また熱処理によって水素を歪層全領域に分布させるため
に、イオン打込み転送路は熱的に極めて高い安定性を示
し、さらにバブル膜表面に積層する保護膜のプロセス的
な変動要因に対しては、極めて高い余裕度を示す。すな
わち再現性および信頼性の極めて高い素子構成の実現が
可能となる。

実施例３ 第４図は、本発明の原理を用いた他の実施例を説明する
だめのイオン打込み層の模式図である。

この場合、所望の大きな面内磁化を構成するための水素
イオン打込みは、前述の第２のイオン打込みに対して、
その打込みの前後は問わない。ただし、水素イオンは最
終的にバブル駆動層として必要な歪層の深さと比較して
極めて高エネルギーで深い位置に打込まれることが必須
である。この場合にもアニール処理後に示されるイオン
打込み層の磁気特性は、第３図と同様な特性を示し、ま
た熱的な安定性に関しても、同様な効果を示し、極めて
再現性及信頼性の高いイオン打込み転送路の形成が実現
可能となる。

〔発明の効果〕

本発明によれば、パズル転送に好適な、一様平坦な歪と
水素イオンとが同時に分布したイオン打込み転送路が形
成できる。したがって、従来水素と他のイオンとが歪層
に共存するだめに生じた面内磁化層のバラツキが全くな
くなり、極めて安定な素子特性が実現できる。

まだ本発明では、水素がバブル膜中の深い位置からアニ
ールによって表面層に熱拡散し、ここであらかじめ形成
された所望の歪層（ダメージ層）にトラップされるため
に、水素が従来のように膜表面から揮散して素子特性を
ばらつかせる問題は全く解消された。この結果、安定な
素子特性の確立につけ加えて、素子の熱的安定性が極め
て高く、かつ再現性・信頼性の極めて高い素子構成の実
現が可能となった。

【図面の簡単な説明】

第１図は、イオン打込み層のイオン及歪の深さ方向の分
布を示す模式図、第２図は、チャンネリング効果を有す
る結晶方位で水素イオンを拐込んだ場合の分布図、第３
図は、本発明の原理・構成を示すだめのイオン打込み層
の模式図、第４図は、本発明の他の実施例を説明するた
めのイオン打込み層の模式図である。 １・・・イオンの分布、２・・・歪すなわちダメージの
分布、３・・・チャンネリング水素イオンの分布、４・
・・チャンネリング水素イオンによシ生じた歪分布、５
・・・第２のダメージ層、６・・・アニール処理後の水
素及歪の分布、７・・・高エネルギーで照射した水素イ
オンの分布、８・・・高エネルギーで照射した水素藁　
　１　　図 （（ＪＪ）　　　　　　　　　　　＝　　；尿工（吐息
スゲ−／Ｌ）第３図 如 一シシ尿１Ｇ毛湯−スクーノリ ５？１び上ミズ７−ルノ ｚｍ　　　　　　　、□。、えｌ’ｆ−Ｌ）表面 １ｉ（イ土意、ズゲーノリ

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、磁気バブルを保持しうる磁気バブル膜上にマスクパ
   ターンを作製した後、上記磁気バブル膜にイオンを打込
   んで転送路を形成するイオン打込み方式磁気バブルメモ
   リ素子において、上記転送路は、水素イオンによってチ
   ャンネリング（効果）を有する結晶方位でイオン打込み
   により形成することを特徴とする磁気バブル素子。 ２、上記水素イオン打込み後、チャンネリングをオフ状
   態にした結晶方位でイオン打込みを行ってダメージ層を
   形成し転送路を構成することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項記載の磁気バブル素子。 ３、上記イオン打込みによるダメージ層の形成前もしく
   は形成後に、水素イオンをダメージ層よりも深い位置（
   領域）に分布させることを特徴とする第１項記載の磁気
   バブル素子。 ４、上記イオン打込み後、アニール処理を行うことを特
   徴とする特許請求の範囲第１、第２項および第３項記載
   の磁気バブル素子。