Brevet FR2537321A1 — publié le 19840608

My 1st L'invention se rapporte au domaine de la détection des bulles magnétioues. Dans la fabrication des dispositifs à bulles magnétiques (domaines à une seule paroi) et en particulier des mémoires à bulles magnétiques, il est important de limiter le nombre des connexions qui doivent être établies entre le substrat de la mémoire et des circuits externes. En outre, il est avantageux d'utiliser un nombre aussi réduit que possible de circuits externes et d'utiliser, par exemple, le même circuit de commande pour actionner deux générateurs de bulles Dans la demande de brevet des EUA en instance N O 25 848, déposée le 2 avril 1978, intitu- lée "Multiplexed Single Wall Domain Generators" (Générateurs de domaines à une seule paroi multiplexée) cédée à la de- manderesse, on a décrit un système pour multiplexer des générateurs de bulles Comme on le verra, la présente invention a pour objet un appareil pour multiplexer les signaux de sortie de détecteurs de bulles. On a déjà fait dans le passé des tentatives en vue de multiplexer les signaux de sortie des détecteurs de bulles Dans un système, quatre détecteurs en chevrons sort formes à différentes orientations angulaires Par exemple, les détecteurs sont orientés chacun à 900 des autres, comme les rayons d'une roue Les détecteurs sont alors couplés à un circuit de détection commun On décrira un problème qui se pose avec ce système en se référant à la Figure 3 a de la présente invention. Selon un autre de ses aspects, la présente inven- tion a trait à un procédé pour optimiser le niveau de sortie des signaux de chacun des détecteurs de bulles multiplexés Un procédé pour ajuster le niveau de signal d'un détecteur de bulles magnétiques a été décrit dans la demande de brevet des E U À en instance N O 163 574, -2 - déposée le 27 juin 1980, intitulée "Method for Adjusting Signal Level Output from J agnetic Bubble Detector" "Procêdê pour ajuster le niveau des signaux de sortie d'un détecteur de bulles magnétiques) cédé à la deman- deresse. Conformément à l'invention, il est prévu un appareil de détection de bulles magnétiques qui comporte un premier et un second détecteur de bulles magnétiques. Le premier détecteur de bulles comporte un premier élément de propagation oui propage les bulles de son bord avant jusqu'à son bord arrière sous l'influence d'un champ magnétique tournant Ce premier détecteur comporte égale- ment un premier élément de détection disposé dans la région du bord avant du premier élément de propagation. Une bulle qui traverse le détecteur est détectée pendant qu'elle est transférée le long du bord avant du premier élément de propagation Le secofid détecteur de bulles magnétiques comporte également un élément de propagation qui propage les bulles de son bord avant jusqu'à son bord arrière sous l'influence du champ magnétique tournant Un second élément de détection est disposé dans la région du bord arrière de ce second élément de propagation Une bulle qui est propagée par le second élément de propagation est détectée lorsqu'elle se trouve sur le bord arrière du second élément de propagation De cette manière, les signaux de sortie des premier et second éléments de détection peuvent être facilement multiplexés étant donné qu'ils se produisent à des moments différents au cours de chaque cycle du champ magnétique tournant. D'autres caractéristiques de l'invention apparaî- tront à la lecture de la description qui va suivre et à l'examen des dessins annexés dans lesquels: 2537 fl La Figure 1 est une vue en plan d'un détecteur de bulles de la technique antérieure * La Figure 2 est une vue en coupe verticale d'une partie du détecteur-de la Figure 1, prise approximativement suivent la ligne de coupe 2-2 de la Figure 1 Les Figures 3 a-3 c représentent divers éléments détecteurs et les signaux de sortie de ces éléments: La Figure 3 a représente un détecteur en chevrons et le signal de sortie de ce détecteur; La Figure 3 b représente un détecteur de bulles qui comporte un élément détecteur séparé et le signal de sortie de cet élément lorsque ce dernier est disposé dans la région du bord avant de l'élément de propagation;- La Figure 3 c représente un détecteur de bulles qui comporte un élément détecteur séparé et le signal de sortie de cet élément lorsque ce dernier est disposé dans la région du bord arrière-de l'élément de propagation; La Figure 4 est une représentation schématique du mode de réalisation actuellement préféré-de l'appareil de détection de la présente invention; et * La Figure 5 est une vue en coupe verticale illus- trant les étapes de traitement utilisées pour former l'élé- ment détecteur utilisé dans la présente invention et pour optimiser son signal de sortie. On décrira ci-après, un appareil de détection de bulles magnétiques qui fournit des signaux de sortie multiplexés provenant de deux détecteurs séparés Avec l'appareil de l'invention, deux courants séparés de bulles sont détectés au moyen d'éléments détecteurs séparés et le signal résultant de ces éléments séparés est détecté sur une unique paire de lignes Ceci réduit le nombre de bro- ches de l'assemblage de circuit qui est nécessaire et. réduit, en outre, le nombre des amplificateurs nécessaires pour la détection. 2537 ? 21 -4- - Dans la description qui va suivre, on donnera de nombreux détails spécifiques, tels que des épaisseurs spécifiques, etc, afin de permettre une pleine compréhen- sion de la présente invention Il apparaîtra clairement aux srécialistes de la technique que la présente invention peut être mise en oeuvre sans ces détails spécifiques. Dans d'autres cas, on n'a pas décrit en détail des struc- tures et procédés bien connus afin de ne pas obscurcir la présente invention par des détails inutiles. Sur la Figure 1 à laquelle on se référera mainte- nant, on a représenté un détecteur de bulles de la techni- que antérieure que comporte un expanseur 10, un élément de propagation 12 qui comprend une colonne de chevrons, un piège à bulles formé entre deux colonnes de chevrons 13 et 14 et une colonne supplémentaire de chevrons 15 Un domaine magnétique lorsqu'il se propage le long de l'élément 12 est détecté par un élément détecteur allongé (constitué par une bande de matière magnétorésistive) disposé au- dessous de l'élément 12 Comme ceci est généralement le cas, les bulles magnétiques sont déplacées dans le détec- teur de la Figure 1 dans la direction 20 sous l'influence d'un champ magnétique tournant dans le plan du dispositif. Lorsque les bulles sont propagées le long de la colonne de chevrons 12, la résistance de l'élément détecteur sous- jacent est modifiée et ce changement est détecté Les bul- les sont ensuite propagées sur l'élément 13 et sont pié- gées entre les éléments 13 et 14. Une colonne-supplémentaire de chevrons 15 qui est identique à la colonne de chevrons 12 et un élément "détec- teur fictif" supplémentaire 17 qui est identique au détec- teur 16 sont disposés adjacent au piège Bien que les éléments 15 et 17 ne reçoivent pas et ne détectent pas de bulles, ils sont influencés par le champ magnétique tour- 2537 t 11 -5- nant Le signal de l'élément 17 est utilisé en tant que signal de référence pour annuler utilement (rejeter) les effets du champ magnétique tournant sur l'élément 16, Sur la Figure 2, on n'a représenté que les cou- ches d'une mémoire ou autre dispositif qui sont nécessai- res pour montrer le détecteur de la Figure 1 La structure est formée sur un substrat qui est, typiquement, un subs- trat en grenat Un grenat magnétique dans lequel des ions ont été implantés (couche épitaxique 22) est utilisé sur le substrat pour former la couche de stockage de bulles magnétiques Les domaines à une seule paroi sont déplacés dans cette couche, comme il est bien connu Une couche 23 de dioxyde de silicium qui a une épaisseur d'environ 1.500 t est formée sur la couche épitaxique Ensuite, l'élément détecteur 16 est fabriqué sur la couche 23 au moyen des techniques photographiques habituelles dans une matière magnétorésistive telle que du permalloy L'élément détecteur 16, dans le mode de réalisation actuellement préféré a une largeur d'environ 2 ym et une épaisseur d'approximativement 500 t Une couche d'oxyde supplémen- taire est formée sur la couche 23 pour isoler le détecter 16 des organes en permalloy surjacents Cette couche d'oxyde 24 a une épaisseur d'environ 1500 X Ensuite, on forme les éléments de propagation en permalloy, tels que la colonne de chevrons 12, sur la couche d'oxyde 24, d'une manière bien connue. La présente invention sera plus facilement compri- se en se référant aux schémas de la Figure 3 Sur la Figure 3 a, on a représenté un détecteur en chevrons 25 de la technique antérieure qui comprend une série de chevrons interconnectés Lorsqu'une bulle est déplacée sur ce détec- teur en chevrons sous l'influence d'un champ magnétique tournant, la forme d'onde représentée à la droite du 2531 t t -6- détecteur 25 est produite à chaque cycle du champ magnéti- que tournant Comme on peut le comprendre, il est difficile de multiplexer plusieurs signaux de sortie de détecteurs, tels que le détecteur 25, du fait que la forme d'onde ré- sultante de ces détecteurs. On a représenté sur la Figure 3 b, un détecteur semblable au détecteur représenté sur la Figure 1; cepen- dant, dans ce cas, l'élément détecteur 27 est disposé dans la région du bord avant de l'élément de propagation 26 Si l'on admet que les bulles se déplacent dans la direction de la flèche 29, elles atteignent tout d'abord le premier bord de l'élément de propagation 26 (bord avant) puis se propagent jusqu'au bord oppcsé (bord arrière) de l'elment. Avec le positionnement relatif de l'élément détecteur 27 et de l'élément de propagation 26 de la Figure 3 b, une bulle est détectée par le détecteur pendant la première partie de chaque cycle du champ'magnétique tournant comme représenté à la droite des éléments 26 et 27 (én ignorant les effets du champ magnétique tournant sur l'élément détecteur) Sur la Figure 3 c, on a représenté un autre élément de propagation 30 avec un élément de détection sous-jacent 28 Dans ce cas, cependant, l'élément de détection 28 est disposé dans la région du bord arrière de l'élément 30. Dans cette position, une bulle est détectée vers la fin de chaque cycle du champ magnétique tournant comme indiqué par le graphique représenté à la droite des éléments 28 et 30. L'appréciation du fait que, pendant un cycle du champ magnétique tournant, une bulle peut être détectée à différentes parties de ce cycle (comparer la Figure 3 b à la Figure 3 c) est utilisée à des fins de multiplexage comme enseigné par la présente invention. Comme représenté sur la Figure 4 à laquelle on se 253732 I -7- référera maintenant, dans le mode de ré lisation actuel- lement préféré, les éléments détecteurs de deux détecteurs sont couplés dans un circuit en pont Le détecteur 1 de la Figure 4 comporte un expanseur non représenté qui allonge les bulles et les propage jusqu'à l'élément de propagation 32 (une colonne de chevrons) Les bulles à leur sortie de l'élément 32 sont propagées ensuite dans un piège qui est disposé entre la colonne de chevrons 32 et la colonne de chevrons 35 Un élément de détection magnétorésistif 33 est disposé au-dessous de l'élément de propagation 32 dans la région du bord avant de l'élément 32 Un élément identi- que, l'élément fictif 34, est disposé dans la région du bord avant de la colonne de chevrons 35 L'élément 33 est est électriquement couplé entre les contacts 45 et 47 et l'élment fictif 34 est couplé entre les contacts 46 et 49 Nous référant brièvement à la Figure 2, dans le cas du détecteur 1 de la Figure 4, l'élément détecteur 33 et l'é- lément fictif 34 seraient centrés sur la ligne 36 et égale- ment isolés des chevrons surjacents. Le détecteur 2 de la Figure 4 comporte également un expanseur, non représenté, qui propage les bulles dans l'élément de propagation 40 Un élément détecteur 41 est disposé au-dessous de l'élément de propagation 40, cet élé- ment détecteur étant également en une matière magnéto- résistive L'élément 41 est couplé entre les contacts 48 et 51 L'élément 41 est disposé dans la région générale du bord arrière de l'élément de propagation 40 Un piège est disposé entre l'élément de propagation 40 et la colonne de chevrons 42 Un élément fictif 43 est disposé au-dessous de la colonne de chevrons 42 dans la région du bord arrière des chevrons 42 Cet élément fictif est connecté entre les contacts 50 et 52 Nous référant brièvement à la Figure 2, l'élément détecteur 41 et l'élément détecteur 43 seraient centrés sur la ligne 37 dans le cas du'détecteur 2 de la 253 ?t 1 Figure 4 On notera que l'emplacement précis des éléments détecteurs et des éléments fictifs par rapport au bord avant et au bord arrière de l'élément de propagation n'est pas particulièrement critique. La disposition physique (en ce qui concerne les dimensions et l'orientation par rapport au champ magnétique tournant) des éléments 32 et 33 par rapport respectivement à l'élément 35 et à l'élément 34 est identioue pour assurer des performances électriques convenables Ceci est égale- ment le cas en ce qui concerne les éléments 40 et 41 par rapport respectivement à l'élément 42 et à l'élément 43 (ceci est naturellement le cas en ce qui concerne le dé- tecteur de la technique antérieure représenté sur la Figure 1). Le détecteur 1 et le détecteur 2 de la Figure 4 sont couplés dans un circuit en pont Un potentiel est appliqué aux contacts 45 et 46 'Le contact 47 est couplé au contact 50 et le contact 48 est couplé au contact 49. Les contacts 51 et 52 sont couplés à la masse Dans ce circuit en pont, les éléments fictifs annulent l'effet du champ magnétique tournant et permettent aux bulles qui parcourent les léments de propagation 32 et 40 d'être détectées Le signal de sortie des détecteurs est prélevé sur les contacts 47 et 49, contacts qui sont typiquement couplés à des broches de l'assemblage, et transmis par des lignes formées sur une plaquette de circuit imprimé à un amplificateur de détection. Lorsqu'on connait la partie d'un cycle du champ magnétique au cours de laquelle une bulle est/ou n'est pas détectée, on peut différencier le signal de sortie de cha- cun des détecteurs 1 et 2. Comme on peut le voir en se référant à nouveau à la Ficure 3, le signal de sortie détecté au moyen du circuit Vi 37 t 1 -9- en pont de la Figure 4 (et par l'amplificateur de détec- tion) est représenté par le graphique de la Figure Db superposé au graphiou c 3 ela Figure 3 c Il a Dparait claire- ment que le signal provoqué par une bulle qui traverse l'élément 32 de la Figure 4 peut être facilement distingué de celui provoqué par une bulle oui traverse l'élément 40, même si les bulles parcourent ces colonnes de chevrons en même temps La région de la période de repos (aucun signal) de la-Figure 3 c tombe dans la période pendant laquelle un signal est engendré sur la Figure 3 b et vice-versa. On a trouvé que le signal de sortie des éléments détecteurs, tels que les éléments détecteurs 33 et 41 de la Figure 4, peut être optimisé si le rapport largeur/épais- seur de ces éléments est égal à un nombre prédéterminé A titre d'exemple, avec un détecteur en chevrons de la tech- nique antérieure (Figure 3 a), on obtient typiquement des signaux de sortie de 5 m V envirôn En commandant de la manière appropriée, le rapport largeur/épaisseur (L/E) des éléments détecteurs utilisés dans la présente invention, on obtient des signaux de sortie d'approximativement 20 m V. (Ceci en admettant que la longueur du détecteur en chevrons est approximativement égale à la longueur de l'élément 33 ou 41). On a trouvé au moyen d'une détermination empirique que le rapport largeur/épaisseur de l'élément détecteur (voir la Figure 5) doit être approximativement égal à 100 pour produire le signal de sortie maximal lorsqu'on utilise un permalloy typique (Dans le mode de réalisation actuel- lement préféré, le permalloy comprend 81 % 9 f de nickel et 19 a% de fer) Du fait des variations du processus de fabrication, le rapport largeur/épaisseur peut varier jusqu'à + 20 % Ces variations, en particulier à leurs valeurs extrêmes détériorent considérablement le signal de sortie des éléments détecteurs. -10- Pendant la fabrication conformément au procédé actuellement préféré, la couche dans laquelle l'élément détecteur 61 de la Figure 5 est gravé est tout d'abord formée sur la couche d'oxyde 60 (L'élément détecteur 61 correspond aux éléments 33, 44, 41 ou 43 de-la Figure 4). Idéalement, telle qu'elle est actuellement réalisée, cette couche devrait avoir une épaisseur de 500 A (en admettant largeur L = 2 "m et épaisseur E = 500 X) Après la fabri- cation de la couche, on vérifie son épaisseur, par exemple en contrôlant la résistance de couche de la couche Une fois l'épaisseur connue, on connaît également la largeur désirée étant donné que le rapport L/E doit être d'appro- ximativement 1003 On forme une couche de laque photosensi- ble sur la couche permalloy, et avec une étape de masquage habituelle, on forme -une zone de masquage 62 que l'on utilise pour définir le détecteur 61 Si l'épaisseur de la couche est de 500 X, la largeur doit être d'approximative- ment 2 m Dans le mode de réalisation actuellement préfé- ré, on donne à la zone de masquage 62 une largeur supé- rieure à 2 um par exemple de 2,5 pm Ensuite, on commande l'étape de gravure utilisée pour qu'elle produise un décapage latéral sousjacent 64 au-dessous de la zone 62 en laque photosensible On laisse ce décapage latéral sousjacent commandé se poursuivre jusqu'Xà obtention de la largeur L désirée Comme il est bien conn, ce processus de gravure peut être commandé avec une grande précision. L'épaisseur de la couche de permalloy est généra- lement extrêmement uniforme sur la totalité de la tranche. Ainsi, tous les éléments détecteurs (et les éléments fic- tifs) formés sur une tranche donnée nécessiteront le même temps de gravure et seront formés avec une unique étape de masquage et de gravure. -1 1 - On peut obtenir le même résultat en formant tout d'abord la couche de permalloy dans laquelle les détecteurs doivent être gravés plus épaisse que nécessaire Par exem- ple, au lieu d'essayer d'obtenir une épaisseur de 500 Èt on cherche à obtenir une épaisseur de 750 - Ensuite, après la gravure à l'aide d'une zone de masquage en laque photosensible telle que la zone 62 de la Figure 5, on mesure le rapport largeur/épaisseur Dans ce cas, la zone 62 a une largeur d'environ 2 ym et on ne-cherche pas à effectuer un décapage latéral sousjacent On-doit naturel- lement s'attendre à ce que le rapport L/E soit inférieur à étant donné qu'on a donné volontairement à la couche de permalloy une forte-épaisseur On décape alors les élé- ments détecteurs de façon à en-réduire l'épaisseur jusqu'à ce que l'épaisseur désirée soit atteinte Ce décapage est effectué de préférence par érosion ionique en soumettant la totalité de la tranche à une'telle érosion. Ainsi, on a décrit ci-dessus un appareil de détec- tion de bulles magnétiques qui permet le multiplexage des signaux de sortie de deux éléments détecteurs On a égale- ment décrit un procédé pour optimiser les signaux de sortie de ces éléments détecteurs. 253 ? Et I -1 2- REVENDICATIONS 1. Procédé pour optimiser, au cours de la fabri- cation d'un détecteur de bulles magnétiques qui comprend un élément de détection magnétorésistif ( 61) et un élément de propagation isolé de l'élément de détection, le signal de sortie de l'élément de détection, ce procédé étant carac- térisé en ce qu'il consiste à contrôler le rapport de la largeur à l'épaisseur (L/E) de l'élément de détection de façon que ce rapport soit approximativement égal à un nombre prédéterminé; de telle sorte que le signal de sortie-de l'élément de détection-est optimisé. 2. Procédé selon la revendication 1, caracté- risé en ce que l'élément de détection ( 61) est en permalloy et en ce que le rapport précité est égal approximativement à 100. 3 Procédé pour optimiser, au cours de la fabrication d'un détecteur de bulles magnétiques qui comprend un élément de détection magnétorésistif ( 61) et un élément de propagation isolé de l'élément de détection, le signal de sortie le l'élément de détection, ce procédé étant caractérisé en ce qu'il consiste a déterminer l'épaisseur (E) de la couche dans laquelle l'élément de détection doit être formé; à former une zone de masquage ( 62) au-dessus de la couche pour délimiter l'élément de détection; à graver l'élément de détection dans la couche, cette étape comportant l'étape qui consiste à commander le décapage latéral sousjacent de l'élément de détection au- dessous de la zone de masquage de façon à obtenir une largeur (L) prédéterminée de l'élément détecteur, cette largeur étant choisie telle que le rapport de la largeur à l'épaisseur de l'élément de détection est approximativement égal à un nombre prédéterminé de telle sorte que le signal de sortie de l'élément de détection est optimisé. 25371 1 -13- 4. Procédé selon la revendication 3, caractéri- sé en ce que l'élément de détection ( 61) est en permalloy et en ce que le nombre prédéterminé est approximativement 100.