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公開番号2025069847
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-05-01
出願番号2023179821
出願日2023-10-18
発明の名称磁性細線メモリ
出願人日本放送協会
代理人弁理士法人磯野国際特許商標事務所
主分類H10B 61/00 20230101AFI20250423BHJP()
要約【課題】磁性細線中に蓄積された2値情報を再生することに適した再生素子を有する磁性細線メモリを提供する。
【解決手段】磁性細線メモリ1は、磁性材料薄膜が細線状に形成されてなり長手方向に第1記録領域11および第2記録領域12を隣接して有する磁性細線10と、磁性細線の膜厚方向に磁性細線ごとに設けられ、磁性細線10に記録されたデータを検出する再生素子30と、を備え、再生素子30は、磁化固定層3と磁化自由層7と中間層5との少なくとも3層が積層された多層膜からなる磁界センサ40と、磁気シールド材料からなり、一端が第1記録領域11の側に配置され、他端が第2記録領域12の側に配置され、一端及び他端の間に、磁界センサ40を多層膜の積層方向に挟むように配置された磁気フラックスガイド50と、を有し、磁界センサ40の多層膜界面の面直方向と磁性細線10の膜厚方向とは同一である。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
磁性材料薄膜が細線状に形成されてなり長手方向に第１記録領域および第２記録領域を隣接して有する少なくとも１つの磁性細線と、
前記磁性細線の膜厚方向に前記磁性細線ごとに設けられ、前記磁性細線に記録されたデータを検出する再生素子と、を備え、
前記再生素子は、
磁化固定層と、磁化自由層と、前記磁化自由層と前記磁化固定層との間に配置された中間層と、の少なくとも３層が積層された多層膜からなる磁界センサと、
磁気シールド材料からなり、一端が前記第１記録領域の側に配置され、他端が前記第２記録領域の側に配置され、前記一端及び前記他端の間に、前記磁界センサを前記多層膜の積層方向に挟むように配置された磁気フラックスガイドと、を有し、
前記磁界センサの多層膜界面の面直方向と前記磁性細線の膜厚方向とは同一であることを特徴とする磁性細線メモリ。
続きを表示（約 760 文字）【請求項２】
前記磁気フラックスガイドは、
前記第１記録領域から前記磁性細線の幅方向に延設された第１シールド部と、
前記第２記録領域から前記磁性細線の幅方向に延設された第２シールド部と、
前記第１シールド部および前記第２シールド部のうちの一方に積層された前記磁界センサと、前記第１シールド部および前記第２シールド部のうちの他方とを接続する中継シールド部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁性細線メモリ。
【請求項３】
前記磁気フラックスガイドは、
前記第１記録領域から前記磁性細線の膜厚方向に延設された第１シールド部と、
前記第２記録領域から前記磁性細線の膜厚方向に延設された第２シールド部と、
前記第１シールド部および前記第２シールド部のうちの一方に積層された前記磁界センサと、前記第１シールド部および前記第２シールド部のうちの他方とを接続する中継シールド部と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の磁性細線メモリ。
【請求項４】
前記磁界センサの前記磁化固定層は、面内における第１の向きに磁気異方性を有しており、前記磁化自由層は、面内における前記第１の向きに直交する第２の向きに磁気異方性を有していることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の磁性細線メモリ。
【請求項５】
前記磁気フラックスガイドと前記磁性細線との間に絶縁層を備えることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の磁性細線メモリ。
【請求項６】
前記磁気シールド材料は、Ｎｉ－Ｚｎフェライトであることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の磁性細線メモリ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、細線状の磁性体で構成された磁気記録媒体に対して、磁区の磁化方向に対応させて情報を２値で記録する磁性細線メモリに係り、特に、記録された情報を再生する再生素子を備えた磁性細線メモリに関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
例えば、放送局は、大容量かつ超高速な立体映像情報を記憶することのできる媒体の登場を望んでいる。空間像再生型テレビなど将来のいわゆる３次元テレビは、超高速・大容量ストレージを必要とする。そのような超高速・大容量ストレージを実現するため、磁性細線メモリの技術開発が進められているのが現状である。磁性細線メモリは、磁性細線を記録媒体として用いる。映像情報は、一般的にシーケンシャルデータであり、磁性細線メモリでは、磁性細線の長さ方向にデータをシーケンシャルに（連続的に）格納するのに好適な、シーケンシャルアクセス固体メモリ構成（レーストラックメモリ）を取っている（特許文献１～３参照）。
【０００３】
特許文献１～３に記載された磁性細線メモリは、記録系に電流印加することによって生じる電流磁界を用いて、磁性細線に対して上向きもしくは下向きに磁化された磁区（情報単位）を形成し、その磁化方向に対応した２値を蓄積する。磁性細線メモリは、磁区の形成（記録）後、形成された磁区を、磁壁電流駆動現象によって、磁性細線中で長手方向に１ビット分シフトさせる。磁性細線メモリは、磁区の記録と磁区の駆動とを順次繰り返すことによって、磁性細線中に２値情報列を順次蓄積していく構成をもつメモリである。
【０００４】
例えば、特許文献２に記載されたメモリ構成は、多数並列配置された磁性細線媒体に対して、１本の記録素子が直交に配置された構造を取っており、記録素子に流したパルス電流によって発生させた電流磁界を用いて、磁性細線媒体に任意の磁化方向の磁区を記録する構造である。ここで、記録素子は、直線状の導体配線であって、磁界を発生させて磁性細線媒体に情報を記録するための素子であり、その機能は、例えば磁気ディスクにおける記録ヘッド（書込みヘッド）に相当する。また、情報の記録媒体である磁性細線は、ハードディスクのデータトラックに相当する構成である。そのため、磁性細線の内部に蓄積された磁区の磁化方向を検出するために、既存のハードディスク用の再生ヘッドに類したものを適用することが可能である。ハードディスク用の再生ヘッドは、磁界センサと、磁気フラックスガイド（磁気シールド）と、を備えている。磁界センサは、既存技術のＣＩＰ－ＧＭＲ（Current In Plane Giant MagnetoResistance），ＣＰＰ－ＧＭＲ（Current Perpendicular to the Plane Giant MagnetoResistance）またはＴＭＲ（Tunnel MagnetoResistance）素子によって構成される。磁気フラックスガイドは、ハードディスク媒体のデータトラックからのもれ磁束を磁界センサに供給する。ハードディスクにおいては、再生ヘッドおよび記録ヘッドが、スライダと呼ばれる部品内に一体形成されており、ハードディスク媒体とは別部品として供給されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
特許第５４００７３１号公報
特開２０２０－２７８０２号公報
特開２０２１－２６７８８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁性細線メモリに、ハードディスク用の再生ヘッドを適用する場合、以下の懸念があった。この場合の磁性細線メモリについて図１０を参照して説明する。図１０（ａ）および図１０（ｂ）において、磁性細線３１０の長さ方向をｘ軸、磁性細線３１０の幅方向をｙ軸、磁性細線３１０の膜厚方向をｚ軸とする。ｘｙ平面は、磁性細線材料を堆積するための図示しないウェハに平行な面である。図１０（ｂ）は、図１０（ａ）において破線で示す磁界センサ３４０製造過程を示す模式図である。
【０００７】
図１０（ａ）に示す磁性細線メモリ３０１は、磁性細線３１０と、ハードディスク用の再生ヘッド３３０と、を備えている。再生ヘッド３３０は、磁性細線３１０上の磁区によって発生した漏れ磁束Ｆを、再生ヘッド３３０内の磁気フラックスガイド３５０を通して磁界センサ３４０に透過させ、その透過する磁束の方向を、磁性細線３１０中の隣接した領域３１１，３１２における磁化方向として検出する。なお、図１０（ａ）に示す漏れ磁束Ｆの方向は、磁性細線３１０の領域３１１に下向き磁区が保持され、かつ領域３１２に上向き磁区が保持されている場合に対応している。
【０００８】
一方、磁界センサ３４０は、層厚が数ｎｍ以下の膜を積層してなる多層膜で構成されている。この多層膜は、図１０（ｂ）の左に示すように、磁化固定層３と、中間層５と、磁化自由層７と、を含み最低でも３層構造で構成され、スパッタ法などにより、図示しない基板の垂直方向へ順次積層して作製される。このとき、下部側（基板側）となる磁気シールド３５１と、その上に堆積される磁界センサ３４０と、さらにその上に堆積され上部側となる磁気シールド３５２と、が一体化されて製造される。このような構造をもった再生ヘッド３３０を磁性細線３１０の上部に形成することを考慮すると、再生ヘッド３３０を９０度回転させることになる。すなわち、図１０（ａ）および図１０（ｂ）に示すように、磁界センサ３４０内の磁化自由層７、中間層５、磁化固定層３の界面は、ｘｚ平面で見たときに縦（ｚ方向）に配置され、磁性細線３１０の長手方向は横（ｘ方向）に配置される。そのため、多層膜界面（ｚ方向）は、磁性細線３１０の長手方向（ｘ方向）に直交する。
【０００９】
磁界センサ３４０の多層膜界面が図１０（ａ）に示す縦（ｚ方向）に配置されるように極薄な多層膜を既存技術で製造することは困難である。したがって、磁性細線材料を堆積したウェハとは別のウェハで各材料を堆積して再生ヘッド３３０を製造し、その再生ヘッド３３０を磁性細線３１０上の適切な位置に貼り合わせるなどの製造法を取ることが必要である。しかしながら、磁性細線３１０の幅は、１００ｎｍ程度であり、磁性細線３１０に対して、別のウェハで製造した再生ヘッド３３０を精度よく設置固定することは非常に困難であり、歩留まりへの悪影響も懸念される。そのため、将来の３次元テレビが必要とする超高速・大容量ストレージの実現のためには、磁性細線メモリにハードディスク用の再生ヘッドをそのまま適用するだけでは十分とは言えず、改良の余地があった。
【００１０】
本発明は、以上のような問題点に鑑みてなされたものであり、磁性細線中に蓄積された２値情報を再生することに適した再生素子を有する磁性細線メモリを提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
（【００１１】以降は省略されています）

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