185079. lajstromszámú szabadalom • Mágneses buborékok detektálására alkalmas kombinát vastag-vékonyréteg magnetorezisztív detektor és eljárás annak előállítására
1 185 079 A mágneses buborékmemóriák jól ismertek az irodalomból. Az ilyen memóriák egy vékony mágneses réteget használnak, amelyben a réteg síkjára merőleges irányú mágneses térben mágneses buborékok létezhetnek. Ennek a rétegnek a felületére felvitt lágymágneses filmből, rendszerint permalloyból litográfiás pl. fotolitográfiás eljárással mágneses buborék mozgatási útvonalat alakítanak ki. Az útvonalakat összefoglalva mozgató struktúrának nevezzük. A mozgatási útvonalat alkotó elemek síkjában változó irányú (rendszerint forgó) mágneses tér hatására a buborékok elmozdulnak, s elvezethetek a többnyire szintén permalloyból készült detektor struktúra felé. Az ilyen buborékmemóriát tér hozzáférésű vagy field-access memóriának nevezzük. Azt a réteg síkjára merőleges mágneses tér tartományt, amelyben az eszköz működik előfeszítő tér működési tartománynak nevezik. A detektor többnyire egymás fölé elhelyezett, V alakú ún. chevron-elemekből felépített oszlopokból áll, úgy, hogy a buborék haladási irányában növekvő számú chevron elemet tartalmaznak az oszlopok. Az ún. detektor oszlopban az egymás alatti elemeket vékony csíkok kötik össze (magnetorezisztív detektor). Az oszlopokban vonalszerűén kialakuló, haladó mágneses pólusok hatására a buborékok csíkká nyúlnak ki. A detektor alatt elhaladó csíkká nyújtott buborékok szórt mágneses terének hatására a magnetorezisztív detektor ellenállása megváltozik, s így a buborék jelenléte, illetve hiánya kiolvasható. A buborék jelenléte nélkül is a detektor jelet ad a forgó mágneses tér hatására. Ezt magnetorezisztív zajnak nevezzük. Ennek a zajnak kiküszöbölésére még egy ún. áldetektort szoktak alkalmazni. Ezt az áldetektort a tároló többi részétől védőgyűrűvel határolják el, hogy megakadályozzák a buborék áldetektorba történő bejutását. A teljesen megegyező geometriájú detektor és áldetektor mérőhídba kapcsolásával a közös módusú magnetorezisztív zaj nagy mértékben lecsökkenthető. Az US 3810132 számú szabadalmi leírásban a detektor és az áldetektor is a végeik közelében felváltva összekötött V alakú elemekből áll. Ezek a buborék csík haladási irányára merőleges irányú összekötések jelentősen módosítják a detektoron kialakuló mágneses pólusok eloszlását és így a detektor mozgatóképessége és ezzel az egész memória előfeszítő tér működési tartománya jelentősen csökken, összehasonlítva pl. a V elemekből álló nyújtó oszlopokéval. Az US 4085453 szabadalmi leírásban már kettős szárú chevron alakú összekapcsolt és egymás alá helyezett elemekből áll a detektor. Ilyen összekötések mellett azonban a detektor oszlopban a permalloy elemek egymástól csak nagy távolságra helyezhetők el, összehasonlítva pl. a nyújtó oszlopokkal, ami a csökkent buborék-permalloy kölcsönhatás miatt a detektor előfeszítő tér működési tartományának csökkenését eredményezi. Az alkalmazott elemek szárainak függőleges irányú összekötései- a detektor mágneses póluseloszlását szintén előnytelenül befolyásolják, ami további működési tartomány-csökkenéshez vezet. Mindkét fent említett szabadalomban a nyújtó-detektor struktúra ugyanabból a permalloy rétegből áll mint a mozgató elemek, így az ún. vastagréteg magnetorezisztív detektorok közé tartoznak. Egy magnetorezisztív detektor AV = I X AR = = IAph/szxv jelet ad buborék jelenlétében, ahol I a detektoron átfolyó konstans áram, AR a buborék mágneses terének hatására létrejövő ellenállás változás, Ap a detektor fajlagos ellenállás változása buborék hatására, h a detektor hossza, sz a detektor szélessége, v a detektor permalloy rétegének vastagsága. Amint az a fenti kifejezésből látható a detektor jel növelhető ha növeljük a rajta 5 átfolyó áramot, vagy a detektor fajlagos ellenállás változását, vagy pedig a detektor hosszát, illetve lecsökkentjük a detektor szélességét, vagy vastagságát. A detektor üzemi árama általában jól meghatározott, korlátlanul nem növelhető. Tipikusan az „elégési áram” fele szokott : o lenni. A Ap mennyiség általában 0.01—0.005 érték a permalloy ban, az egyik legjobb anyagban, s szintén nem növelhető. A detektor jel növelésének módja csak a geometria megváltoztatása, a detektor h hosszának növelése, vagy pedig a detektor v vastagságának a csökkentése ^5 lehet. A detektor sz szélessége a detektor elkészítési technológiájának korlátái miatt (litográfiás felbontóképesség) szintén nem sokat csökkenthető. A detektor hossz növelésének a lemágnesező tér szab határt, ami a detektor érzékenységét: Ap-t csökkenti. A jel növelé- 20 sének legkézenfekvőbb módjának a detektor vastagságának csökkentése látszik. Azokat a mágneses buborék detektorokat, amelyeket vékony permalloy rétegből alakítanak ki vékonyréteg magnetorezisztív detektoroknak nevezik. Ezekre jellemző, hogy mint az az előzőekből is 25 következik, nagyobb jelet adnak mint a vastagréteg detektorok. Ugyanakkor komoly hátránnyal is rendelkeznek, nevezetesen, hogy a vékony permalloy réteg már nem képes mozgatni a buborékokat, így a buborékok kinyújtására, mozgatására továbbra is vastag permalloy- 30 bői készült elemeket pl. párhuzamos I elemeket (US 3979738), vagy hagyományos V elemeket (US 4031526) kell használni. A vékonyréteg detektor elkészítéséhez minimálisan egy újabb réteg leválasztására és egy újabb maszkszint nagypontosságú illesztésére van szükség. 35 Ez pedig a buborékmemória elkészítését sokkal bonyolultabbá teszi. A találmánnyal célunk a fentiekben ismertetett valamennyi nehézség egyidejű kiküszöbölése, és olyan kombinált vastag'Vékonyréteg magnetorezisztív detektor 40 létrehozása volt, amely egyrészt nagy jelet ad és összekötései nem zavarják a buborék mozgatását végző pólusok kialakulását, szemben az eddig ismert vastagréteg magnetorezisztív detektorokkal, másrészt elkészítéséhez nincs szükség újabb réteg leválasztására, szemben az 45 eddig használatos vékonyréteg magnetorezisztív detektorokkal. A találmánnyal megoldandó feladat ennek megfelelően egy olyan kombinált vastag-vékonyréteg magnetorezisztív buborék detektor létrehozása és készítési 50 technológiájának kidolgozása, amely előnyösen egyesíti a vastagréteg magnetorezisztív detektor egyszerű készítési technológiáját a vékonyréteg detektor nagyobb érzékenységével és a buborék mozgását nem gátoló tulajdonságával. 55 A találmány alapja az a felismerés, hogy a kitűzött feladat egyszerűen megoldódik, ha az ismert vastagréteg magnetorezisztív detektorok buborék mozgást zavaró, rendszerint a mozgás irányára merőleges összekötéseinél a detektor vastagságát lokálisan csökkentjük és az így 60 kialakuló vastag-vékonyréteg magnetorezisztív detektorokat használjuk a buborék detektálására. A találmány szerinti berendezés tehát olyan ismert magnetorezisztív detektor továbbfejlesztése, amely detektor mágneses buborékok detektálására szolgál, s 65 amelynek chevron alakú mozgatóelemei vastag, az azo-2
