JPS5933962B2

JPS5933962B2 - 磁気バブル・ドメ−ン・チツプ

Info

Publication number: JPS5933962B2
Application number: JP55045807A
Authority: JP
Inventors: リチヤ−ド・ピ−タ−・マクゴウエイ
Original assignee: International Business Machines Corp
Current assignee: International Business Machines Corp
Priority date: 1979-06-29
Filing date: 1980-04-09
Publication date: 1984-08-20
Also published as: US4308592A; EP0020936A1; JPS566415A

Description

【発明の詳細な説明】本発明は、磁気バブル・ドメーン記憶チップ、、さらに
特定していえば、それらのチップを製造するための改良
した方法に関するものである。

磁気バブル・ドメーン記憶チップの製造においては、Ｎ
ｉＦｅのように薄い磁気層を使用して、それからバブル
・ドメーン磁気抵抗感知器を製造するのが普通である。
ＮｉＦｅの全面層を用意し、次にこの層から感知器を画
成するのが通例であるが、薄いＮｉＦｅ層を、悪影響を
与えずに磁気チップの他の部分に残すことができないこ
とがしばしばある。薄いＮｉＦｅ層を感知器領域以外の
部分に残そうとする場合に起り得る悪影響の例として、
コンテイギユアス伝播素子式磁気バブル装置の製造に、
イオン注入マスクを用いて磁気層にイオンを注入するイ
オン注入ステップがしばしば含まれている。

このマスクは典型的な場合では、パターン付けされた金
などの金属層である。磁気層の全マスクの周囲の領域は
、イオン注入されて、平面内磁化する。しかしながら薄
いＮｉＦｅ層が金製注入マスクの下に残される場合には
、イオン注入領域に沿つたバブル・ドメーン移動の伝播
限界が、ＮｉＦｅ層の磁気特性によつて悪影響を受ける
。イオン注入法を利用した、コンテイギユアス伝播素子
バブル装置を製造するための先行技術では、磁気バブル
・ドメーン膜を含む基板上にＮｉＦｅの連続層を沈着さ
せる。

次に、ＮｉＦｅ層の残りの部分をイオン・ミリングする
ことによつて感知器部分を画定する。次に、Ｓｉ０など
の誘電体層を基板上および感知器ＮｉＦｅのレジスト層
によつて保護された部分上にスパッターする。次に、薄
いメッキベース、典型的な場合はＮｂ−ＡｕをＳｉＯ２
層上に沈着させ、イオン注入マスクを画定するためのレ
ジスト・パターンを作る。フォト・レジスト・パターン
をマスクとして用いて、Ｎｂ−Ａｕメッキベース層に金
メッキする。その後、フォトレジストを取除き、過剰の
メッキベースはイオン・ミリングによつて取除く。この
ように、この先行技術のプロセスの実施に卦いては、感
知器を誘電体層で保護しなければならず、ＮｉＦｅ層以
外のメツキベースを使用する必要がある。

その上、ＮｉＦｅ層があると、イオン注入領域によるバ
ブルの伝播に対して悪影響を与えるので、ＮｉＦｅ層が
金製イオン注入マスクの下に残つてはならない。この先
行技術のプロセスでは、感知器を接触させて電流を通す
ために誘電体層中に孔を開ける必要があるので、通孔リ
ングラフィをも利用しなければならない。

この種の接点を信頼できるやり方で実現するのは困難な
ことが多いので、この点もそのプロセスにとつて不利で
ある。従つて、コンテイギユアス伝播素子を用いた磁気
バブル・ドメーン・チツプを製造するための改良された
方法をもたらすことが、本発明の目的である。

本発明の目的は、薄いＮｌＦｅ層を磁気耐性感知器の実
現のためならびにイオン注入マスクに対するメツキベー
スとして使用し、該ＮｉＦｅ層の、メツキベースとして
使用する部分は化学的に変性させて、その磁性を破壊し
て卦くことによる、磁気バブル・ドメーン記憶チツブを
もたらすことでもある。

本発明の他の目的は、イオン注入したコンテイギユアス
伝播素子を有するバブル・ドメーン記憶装置を製造する
ための改良された方法をもたらすことである。

本発明の他の目的は、イオン注入マスクが、既に磁性を
基本的に除去された磁気抵抗材料の薄い層から成るイオ
ン注入したコンティギユアス伝播素子を有する磁気バブ
ル・ドメーン記憶装置をもたらすことである。

本発明の他の目的は、コンテイギユアス伝播素子を有し
、ある選ばれた部分が基本的にゼロ磁性のＮｉＦｅ層を
含む、磁気バブル・ドメーン記憶素子を製造することで
ある。

本発明は、ＮｉＦｅのような磁気抵抗材料の層を含み、
その選ばれた領域の磁性が局部的に基本的にゼロに変え
られ、該層の他の部分が磁気耐性バブル感知器を画定す
るために使用される、磁気バブル・ドメーン記憶チツプ
について記載したものである。

本発明の実施に卦いては、ＮｉＦｃなどの磁気抵抗層が
、磁気バブル・ドメーン膜を含む基板全体の上に、連続
層として与えられる。

次にこの磁気抵抗層の部分を化学的に変性させて非磁性
にする。この非磁性領域は、イオン注入マスク及び電流
運搬伝導層として働く電気導体層をメツキするためのメ
ツキベースとして働く。その後、磁気抵抗層の磁気的に
活性な領域を保護し、磁気抵抗層の電気導体層をメツキ
する部分を除いた残りの部分をエツチング・ステツプに
よつて除去する。次にイオン注入を行なつて、この磁性
層の、該電気導体層によつて保護されていない部分を、
平面磁化に変換させイオン注入した伝播素子を画定する
。本発明の実施に卦いて、磁気抵抗層は、磁気バブル・
ドメーン感知器をもたらすことのできる層としてだけで
はなく、また磁気チツブ上の各装置に電流を通するため
に働く、電気導体層をメツキするためのメツキベースと
しても、またイオン注入マスクとしても役立つ。磁気抵
抗層がイオン注入した伝播素子の領域に残つてはならな
い、先行技術とは対照的に、本発明によれば、磁気抵抗
層は、その磁気特性が変化してこの領域に卦ける磁性が
基本的に破壊されているので、残すことができる。磁気
抵抗層が、ある部分で取除かれるのではなく、チツプ処
理中連続層として基板上に残つているので、これは全く
平面状のプロセスである。

すなわち別の層を用いて被覆するステツプは不要となる
。その上、本発明では別のメツキベース層をもたらす必
要はなく、また感知器領域を保護するための誘電体も必
要ではない。従つて、もちろん、感知器に電気接触を与
えるときに接続孔のためのリングラフイを利用する必要
はない。これらの、卦よびその他の目的、特徴卦よび利
点を明らかにするため、次により具体的に有利な具体形
について説明する。

第１図は、コンテイギユアス伝播素子からなる磁気バブ
ル・ドメーン記憶チツプの上面図を示したものである。

この図には２層の導体層が示されているが、これらの導
体層は、磁気バブル・ドメーン膜を含む基板１０上に形
成されている。そのうち一層は、イオン注入マスクとし
て、卦よび電流伝播導体をもたらすために使用される。
この層に使用すべき典型的な材料は金であるがその他の
金属もイオン注入マスクとして卦よび電流運搬導体とし
て使用することができる。この層は、部分１２，１４，
１６，１８，２０Ａ卦よび２０Ｂを含む。磁気抵抗層が
この伝導層の下に書かれて卦り、磁気抵抗ストリツプ２
２からなるバブル・ドメーン感知器Ｓを含んでいる。適
当な磁気抵抗材料はＮｉＦｅである。導体部分２０Ａ卦
よび２０Ｂは技術でよく知られているように、磁気抵抗
感知器２２に電気接触を与える。第１図の回路の操作は
よく知られているので、詳しくは説明しない。

基板１０の金属導体層の周りに配置された領域は、イオ
ン注入されてバブル・ドメーンが基板１０の平面内での
磁場Ｈの再配向に応じて移動するための伝播素子を与え
る。バイアス磁場Ｈｂは基板１０平面に対して垂直であ
り、バブル・ドメーンの直径を安定させる。マスク部分
１４の周りに配置されたイオン注入された部分は、主書
込経路を形成し、これに沿つてバブル・ドメーンが発生
装置（図示せず）から矢印２４の方向に移動する。

これらのバブル・ドメーンは、マスク部分１６及び１８
の周囲にイオン注入領域を含む、記憶レジスタに移転さ
せることができる。バブル・ドメーンを主書込経路から
記憶レジスト中に移転させるための転送ゲートは、米国
特許第４１４２２５０号に示されて卦り、電気導体１４
の移転導体としての使用は本件出願人による先の米国特
許出願に示されている。マスク部分１２の波状末端２６
に隣接するイオン注入領域は、主読取経路を与え、バブ
ル・ドメーンは記憶レジスタ中に伝播した後そこへ移転
する。

磁場Ｈの再転向に応じて、これらのバブル・ドメーンは
、主読取経路に沿つて矢印２８の方向へ感知器Ｓに向つ
て移動する。導体の感知素子２２ＶＣ隣接する領域での
導体１２を通る電流は、ドメーンが感知素子２２の付近
で伸長するのを助ける。伸びたドメーンは、技術でよく
知られているやり方で、磁気抵抗素子２２に感知される
。感知された後、バブル・ドメーンは既知の方法で、消
滅させることができる。第１図に示す様なコンテイギユ
アス伝播素子がイオン注入によつてもたらされ、また磁
気抵抗感知器を設ける必要のある、磁気バブル・ドメー
ン・チツプを製造する際には、イオン注入されたコンテ
イギユアス伝播素子を形成する前に、感知素子２２を画
成するのが一般的な場合である。

すなわち、磁気抵抗材料は感知器Ｓを画定すべき領域中
のみに存在し、またマスク部分１２，１４，１６，１８
，２０Ａ卦よび２０Ｂをメツキするために薄いメツキ・
ベースを設けなければならない。その上、イオン注入操
作中に感知器を保護するために、誘電体層が設けられる
。それが必要なのは、感知器が短絡するので、金製注入
マスクを感知器２２の全領域にわたつて形成できないた
めである。第２Ａ図〜第２Ｇ図に示されたプロセスによ
り、感知器のために誘電体で保護する必要がなくなり、
さらに余分のメツキベース層の必要もなくなる。第２Ａ
図は、磁気バブル・ドメーンがそこに存在してそこを移
動することができ、また誘電体層３２をその上に配置す
ることができる層３０を、基板１０が含んでいる、横断
面図である。層３２は、典型的な場合、厚さ約２０００
Ａｆ）ＳｉＯ２である。その目的は、後のエツチング・
ステツプ中にバブル・ドメーン膜３０を保護することで
ある。ｏ典型的な場合、厚さ２００〜４００Ａの、磁気抵抗層３
４を誘電体層３２の上に形成する。

磁気抵抗層３４は、典型的な場合ＮｉＦ４からなり、層
３２上に直接蒸着することができる。次に、２層のレジ
ント材料層３６卦よび３８を沈着させて、層３２上にマ
スクをもたらす。

レジスト層３６は典型的な場合、厚さ約１ミクロンであ
り、ポリメタリル酸メチル（ＰＭＭＡ）からなるものと
することができるが、層３８は典型的な場合約５０００
Ａでシツプリ社製のＡＺｌ３５ＯＪからなるレジスト層
３６は金製イオン注入マスクを与えるために使用し、レ
ジスト層３８は、磁気抵抗層３４の磁気特性を変えるた
めに使用する材料の過剰量をリフトオフするために使用
する。このことは以下の説明によりはつきりする。第２
Ｂ図では、薄いドーパントの層４０が第２Ａ図に示した
構造全体に蒸着されている。層４０は、ＧａとＩｎの混
合物、あるいは層３４中に拡散し、その磁性を基本的に
低下させるＳｎ，Ｔａなど、その他のドーパントからな
るものとすることができる。ＧａまたはＧａＩｎ合金を
使用し、レジスト層３６及び３８からなるマスクを用い
て蒸着またはスパツタリングによつて付与するのが適当
である。層４０の蒸着中に、層３４を含む基板を６０〜
８０℃に保つ場合、層４０は層３４とアマルガム化して
層４０を実現するステツプでその中に拡散する。層４０
は、少量しか必要でない。たとえば、層３４のドーパン
ト層が沈着する領域の磁性を基本的に低下させるために
充分なドーパントを層３４中にあたえるには、合計で約
１００ｘ以下で充分である。層３４は、感知器Ｓを設け
るべき部分を除いた全ての部分で、その磁性が基本的に
ゼロに低下する。

このため感知器Ｓを後で形成すべき領域に、レジスト部
分３６′卦よび３８１を設ける。第２Ｃ図は、層４Ｃが
下側の層３４の露出している部分に混入した構造を示す
ものである。ここでは、上側のレジスト層は、既知の溶
媒を用いて溶かし去つてある。層３４の、点を施した部
分４２，４４，４６，４８は、その層の磁性が基本的に
ゼロとなつた部分である。第２Ｄ図では、イオン注入／
導体層が、磁性抵抗層３４の露出した部分にメツキされ
ている。

さらに特定していえば、このメツキは磁気的に破壊され
た部分４２，４４，４６，４８上に行なわれる。このメ
ツキされた導体層は、第１図に示したマスク１２，１４
，１６，１８，２０Ａ卦よび２０Ｂからなる。第２Ｄ図
では、この図を第１図の回路と比較しやすくするため、
同じこれらの番号を用いてある。これらのメツキされた
領域１２〜２０Ｂの厚さは約６０００Ｘである。第２Ｅ
図では、レジスト層３６は、適当な溶媒で溶かして除去
されて｝り、感知器を画定するため感知器領域に新しい
レジスト層５０が被着されている。

レジスト５０は、厚さ約１．３ミクロンであり、後のイ
オン・ミリング・ステップ沖に感知器を保護するために
使用される。第２Ｅ図ではレジスト層３６が取除かれて
いるため、マスク部分１２がみえている。第２Ｆ図で、
磁気抵抗層３４のメツキされた金属乃至レジスト層５０
によつて保護されていない部分がイオン・ミリングされ
る。

このイオン・ミリング・ステツプ中、誘電体層３２がバ
ブル・ドメーン膜３０を保護する。これによつて、層３
４の磁気特性が感知器２２が位置設定される部分を除い
て基本的に除去された、第２Ｆ図の構造が残る。すなわ
ち、層３４の、導体層の下にある部分は、化学的に変性
し、その磁性が基本的に減少している。第２Ｇ図では、
バブル・ドメーン膜３０がイオン注入されて、水平の矢
印が示すように、平面内磁化をもつ領域５２，５４，５
６，５８卦よび６０を与える。

これらイオン注入領域５２−６０は、伝播素子をもたら
し、励振磁場Ｈが再配向するとき、その末端に沿つて膜
３０中のバブル・ドメーンが移動する。この図から明ら
かのように、層３４は、イオン注入部分５２−６０の末
端に隣接する領域では磁化していず、従つて層３４はイ
オン注入領域の末端に沿つた伝播に対して悪影響を与え
ない。このように層３４の変性した部分は、メツキベー
スならびに電気接触を与えることはできるが、磁化して
いないために伝播限界に対して悪影響を与えることのな
い層をもたらす。これも第２Ｇ図から明らかなように、
導体部分２０Ａ卦よび２０Ｂは、感知器の上側にある誘
電体層中に形成しなくとも、感知器２２に電気接触を与
える。

電気接点は、ＮｉＦｅ層３４の、磁性が基本的にゼロで
あるが、バブル・ドメーン感知器として機能する磁気抵
抗部分２２に向う電流の電流経路を与える部分に設けら
れる。本発明のもう一つの特徴として、層３４はプロセ
スの最後に不必要な部分がイオン・ミリングされるまで
連続層のままであるので、全く平面状の製造プロセスが
実現されることを、指摘して卦く。

従つて、この層の各部分を被覆するステツプの問題は、
この技術では存在しない。イオン注入したコンティギユ
アス伝播素子を使用する磁気バブル・ドメーン・チツプ
の製造プロセスについて、本発明を特に説明してきたが
、技術の専門家には了解されるように、ここに述べた構
想は、コンティギユアス伝播素子または有隙伝播素子を
含むバブル・ドメーン回路の製作、卦よびコンテイギユ
アス伝播素子が磁性層のイオン領域以外のものによつて
実現される回路に使用することができる。

また、ここに示した構造は、磁気バブル・ドメーン層３
０をイオン注入したものであるが、バブル・ドメーン層
３０が容易にイオン注入されない場合にはイオン注入し
た磁気ドライブ層を基板１０が含むようにすることもで
きる。本発明の実施に卦いて各種の層に使用する材料を
同じ要件に従つて変えることができることは当然である
。すなわち金は電気導体としても機能するイオン注入マ
スクとして特に適しているが、他の形成を使用すること
もできる。さらにまた、ＮｉＦｅは磁気抵抗材料として
特に適しているが、他の種類の磁気抵抗材料を使用する
こともでき、また他の種類の感知装置を使用することも
できる。また、イオン注入マスクは、メツキに適したも
のとして示したが、他の沈着技術も使用できる。本発明
の主たる概念は、チップ沖の磁性層の一部を化学的また
はその他の手段によつて変性させて、その磁化を基本的
に減少させ、一方変性した部分は他の機能のために磁気
チップ沖に残して磁気バブル・ドメーン・チツプをもた
らすことである。

【図面の簡単な説明】

第１図はコンテイギユアス伝播素子バブル・ドメーン回
路の土面図、第２Ａ図乃至第２Ｇ図は第１図のバブル・
ドメーン・チツプ製造する各工程に卦けるチツプ断面を
示す図である。１２，１４，１６，１８，２０Ａ，２０Ｂ・・・・・・
導体層、２２・・・・・・磁気抵抗層。

Claims

【特許請求の範囲】

１バブル・ドメーンが存在し、伝播できる磁気媒体と
、それに沿つて該バブル・ドメーンが磁場の再配向に応
じて基本的に磁気ドライブ層の平面内で移動する伝播素
子を形成するイオン注入領域を有するイオン注入された
磁気ドライブ層と、イオン注入マスクを形成し、電流伝
播導体として使用される部分を有する導体層と、前記磁
気媒体及び前記導体層の間に配置された磁気抵抗層とを
備え、前記磁気抵抗層の前記電気導電層の下側にある部
分は基本的に磁性がゼロであり、前記磁気抵抗層の前記
電気導体層の下側にない部分はバブル・ドメーン感知器
であり、該感知器は前記導体層の部分によつて電気接触
される磁気バブル・ドメーン・チップ。