Brevet FR2593955A1 — publié le 19870807

Dlsoosltlf de mémorisation a bulles maanétiaues L'invention concerne les dispositifs de mémorisation à bulles magnétiques, utilisables notamment pour stocker et récupérer des données. Elle concerne plus particulièrement des dispositifs utilisant des bulles de très faible diamètre (par exemple 0,7 à 1,3 microns) permettant d'augmenter la densité de stockage et de constituer des mémoires de grande capacité. Les mémoires & bulles ont une constitution de base bien connue. Elles comportent un substrat (généralement en grenat magnétique ayant une couche superficielle implantée de stockage des bulles). Cette couche est recouverte d'isolant (oxyde de silicium en général) qui porte, dans une zone de lecture, des éléments de détection en un matériau magnéto-résistif. Ces éléments sont surmontés d'une nouvelle couche isolante qui porte des motifs de propagation des bulles, constitués en matériaux à grande perméabilité magnétique. Les motifs sont en général réalisés en alliage fer-nickel par photo-lithogravure et sont épais (pratiquement 300 a 400 microns d'épaisseur). Le stockage de bulles de faible diamètre est maintenant bien maitrisé. Il n'en est pas de même de leur lecture. En effet, il faut allonger les bulles de faible diamètre pour les lire a l'aide d'éléments de détection, généralement formés par des bandes de fer-nickel minces et étroites. Pour les allonger on prévoit, entre la zone de stockage et le détecteur, une zone dite d'allongement ou "stretcher" constituée de files de chevrons en fer-nickel épais, dont le rôle est d'étirer les bulles tout en les propageant. Cette technique, lorsqu'elle utilise des chevrons de forme classique, ne permet guère de descendre au-dessous d'un diamètre de bulle de 1,5 micron. En effet, au-delà le flux de fuite et le signal deviennent faibles. Il est difficile & la fois de propager, d'allonger et de détecter la bulle. Diverses solutions ont été proposées pour améliorer la détection. L'une consiste à utiliser des motifs en forme de nouvelle lune, à extrémités minces. Il est difficile de réaliser de tels motifs en fernickel épais par photolithographie. On a également proposé d'augmenter la dimension des motifs dans la zone de détection, ce qui augmente notablement l'encombrement pour un résultat très limité. On a enfin utilisé des conducteurs électriques supplémentaires de surface dans la zone de détection. Mais ils nécessitent l'adjonction de- plots de contact qui prennent de la place et des générateurs de courant extérieurs. L'invention vise à fournir un dispositif de mémorisation & bulles dans lequel l'allongement des bulles est accru sans qu'il soit nécessaire d'ajouter une étape de fabrication. Pour cela, elle utilise le fait qu'il est de toutes façons nécessaire de prévoir pour la détection, sur le dispositif, une couche occupée par des éléments minces en matériau magnétique, et elle part de la constatation que l'une des causes qui limitent l'allongement est constituée par l'affaiblissement des pâles de propagation parcourant les motifs de la zone d'allongement en certains emplacements de ces motifs. L'invention propose en conséquence un dispositif de mémorisation à bulles magnétiques comprenant une zone de lecture ayant des éléments de détection minces surmontés d'une couche isolante qui porte des motifs épais de propagation des bulles, en matériau & perméabilité magnétique élevée, et une zone d'allongement des bulles comprenant également des motifs épais de propagation de formes telles que le champ tournant du dispositif fasse progresser les bulles le long des motifs, caractérisé en ce qu'il comprend, dans la zone d'allongement, des élé- ments localisés minces en matériau magnétique & perméa- bilité élevée, dont l'emplacement est tel qu'ils coopèrent avec les motifs pour que le puits de potentiel créé par le champ tournant du dispositif conserve une profondeur aussi constante que possible en se déplaçant le long des motifs. Du fait que les éléments localisés sont très minces, on peut sans difficulté les réaliser par photolithogravure en faible largeur et ils se magnétisent même pour une valeur faible du champ tournant. Ii suffit donc de leur donner une longueur faible. L'adjonction de ces éléments ne complique pas la fabrication des dispositifs, car ils sont placés & un niveau de dépôt d'éléments qui sont de toute façon indispensables dans la zone de lecture. Lorsque les motifs épais sont en forme de chevrons, ce qui est le cas le plus fréquent, les éléments localisés minces seront généralement formés par des tronçons de bandes en matériau mince 4 grande perméabilité magnétique, placés chacun à peu près h milongueur des branches d'un chevron et au-dessous de ces branches, de façon a créer un pdle supplémentaire au milieu de chaque branche. Ces éléments minces peuvent notamment être en fer-nickel, dont on utilise la perméabilité élevée. Le terme "chevrons" ne doit pas être interprété de façon étroite, mais comme couvrant toutes les variantes de la forme de base actuellement utilisée1 notamment en banane, à branche fendue d'un côté, ou dont chaque branche comporte deux fractions se raccordant suivant un angle obtus. L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description qui suit d'un mode particulier de rEa- lisation, donné à titre d'exemple non limitatif. La description se réfère aux dessins qui l'accompagnent, dans lesquels - la Figure 1 est un schéma de principe qui montre la constitution générale d'un dispositif de mémorisation å bulle de faible diamètre - la Figure 2 est une tue en élévation, sur laquelle l'échelle n'est pas respectée, montrant une constitution fréquemment utilisée pour la zone de lecture d'un dispositif de mémorisation du genre montré en Figure 1 ;; - la Figure 3, montre schématiquement la superposition des motifs épais et des éléments localisés dans une zone d'allongement mettant en oeuvre l'invention - la Figure 4 montre une disposition générale avantageuse des motifs épais dans la zone d'allongement - la Figure 5 montre une variante de la Figure 3. Le dispositif dont la Figure 1 montre une constitution générale, comprend des boucles de stockage 10 couplées à une ligne d'écriture 12 par des moyens d'échange 14 et à une ligne de lecture 16 par des moyens de duplicatation 18. Tous ces éléments sont bien connus. La ligne de lecture 16 amène les bulles à une zone de lecture 20, par l'intermédiaire d'une zone d'allongement 22. La zone d'allongement est classiquement constituée par des rangées de chevrons 24. Dans la zone de lecture 20, le dispositif a généralement la constitution montrée en Figure 2 : il comporte un substrat 24 formé par du grenat de 1 à 1,5 micron d'épaisseur lorsque l'on veut obtenir des bulles de l'ordre du micron. Les bulles sont formées dans des motifs implantés 26 à la surface du grenat. Ces motifs sont surmontés d'une couche d'espacement isolante (28), généralement en oxyde de silicium, d'environ 100 nanomètres d'épaisseur. Sur la couche d'espacement, sont déposés des éléments de détection minces 30, dont un seul est montré sous forme d'une bande. Ces éléments de détection sont minces (40 & 60 manomètres en général), ce qui permet de les réaliser aisément par photolithogravure, généralement en fer-nickel choisi pour ses propriétés magnéto-résistives.On voit que ces éléments de lecture sont très proches du grenat 24, puisqu'ils n'en sont séparés que par la couche d'espacement 28. Une couche isolante 32, fréquemment en silice, et une couche supplémentaire 34 également isolante, fréquemment en polyimide, séparent les éléments de lecture 30 de motifs de propagation 36, dont un seul est représenté, en matériau à perméabilité magnétique. Ces motifs ont généralement une épaisseur comprise entre 300 et 400 nanomètres, ce qui rend difficile de les rendre très étroits et sont fréquemment en forme de chevrons. Ils sont en fer-nickel, optimisé pour avoir une grande perméabilité magnétique, ou en un matériau amorphe. Les motifs sont enfin recouverts d'une nouvelle couche isolante et de protection 38. Le dispositif est muni de moyens, non représen- tés, permettant d'appliquer au système un champ continu de polarisation H et un champ tournant Ht de propagation. Dans un dispositif dont la zone d'allongement 22 est constituée uniquement de chevrons 24, ayant soit la forme simple montrée en Figure 2, soit l'une des formes plus élaborées connues, on se heurte à la difficulté d'assurer un étirage satisfaisant des bulles. L'une des raisons en est que le champ de polarisation réel qui règne dans les chevrons change beaucoup lors de la rotation du champ tournant Ht, ainsi que le pôle créé dans le chevron. Dans le cas d'un chevron ayant la forme montrée en Figure 3, le pdle présente une valeur maximale lorsque le champ tournant magnétise les extrémités des bras, une valeur intermédiaire lorsque le champ tournant est dans l'axe du chevron et une valeur minimale et faible lorsque le champ tournant est perpendiculaire au bras du chevron.En conséquence, lors d'une rotation de 180' du champ tournant, les bulles se rétractent au moment où les pôles créés sont faibles. On pourrait penser qu'on peut écarter la difficulté en utilisant des chevrons plus grands. Mais en champ faible ces chevrons risquent de créer eux-mêmes des bulles. On pourrait aussi penser qu'une forme différente des chevrons, ayant des extrémités étroites, améliorerait la situation. Mais il est difficile de déposer des couches épaisses et étroites. Pour écarter la difficulté, on prévoit, au même niveau que les éléments détecteurs 30 (Figure 2) des éléments en un matériau choisi pour sa forte perméabilité magnétique, placés de façon à combler les creux de la courbe de variation de l'intensité du pôle au cours de la propagation. Dans le cas montré en Figure 3, tous ces élé- ments sont constitués par des tronçons 40 de bandes minces et étroites en fer-nickel. La largeur de ces bandes est inférieure à celle des chevrons. Elle est choisie de façon que le pôle ne se réduise pas à une valeur tellement faible qu'il y ait contraction de la bulle lors de sa propagation le long d'un bras. Cependant, le renforcement ne doit pas être tel qu'il y ait piégeage de la bulle. Dans la pratique, on cherchera à obtenir un puits de potentiel de profondeur constante se déplaçant le long du chevron. Au lieu de placer le tronçon 40 perpendiculairement au bras, comme dans le cas de la figure 3, on peut adopter une disposition en tirets du genre montré en Figure 4. Sur cette Figure, chacune des rangées de chevrons 24 de la zone d'allongement s'étend sensiblement sur la même longueur. Mais on reconstitue le montage en triangle schématisé en Figure 1 par la présence de brèches Les chevrons, qu'on peut qualifier de garde, qui entourent les chevrons actifs, permettent d'augmenter la régularité. Les chevrons supplémentaires 42, de développement moins important que les chevrons actifs et présentant avec eux un intervalle supérieur au pas entre chevrons actifs, évitent l'enroulement de la bulle allongée autour du dernier chevron. On peut également, bien que cette solution soit souvent moins avantageuse, placer sous chaque chevron épais 24, un chevron 44 mince, se terminant & proximité du milieu des bras du chevron 24, placé en dessous de ce dernier. Dans la pratique, le développement i des chevrons 44 pourra être sensiblement gal à la moitié du développement L des chevrons 24 (Figure 5). REVENDICATIONS 1. Dispositif de mémorisation & bulles magnétiques comprenant une zone de lecture (20) ayant des éléments de détection minces (30) surmontés d'une couche isolante qui porte des motifs épais (36) de propagation des bulles, en matériau & perméabilité magnétique élevée, et une zone d'allongement de bulles (22) comprenant également des motifs épais (24) de propagation de formes telles que le champ tournant du dispositif fasse progresser les bulles le long des motifs, caractérisé en ce qu'il comprend, dans la zone d'allongement, des éléments localisés minces en matériau magnétique à perméabilité élevée, dont l'emplacement est tel qu'ils coopèrent avec les motifs pour que le puits de potentiel créé par le champ tournant du dispositif conserve une profondeur aussi constante que possible en se déplaçant le long des motifs. 2. Dispositif de mémorisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les motifs épais (24) de la zone d'allongement (22) étant en forme de chevrons, les éléments localisés minces comprennent des tronçons de bandes en matériau à grande perméabilité placés sensiblement au milieu des branches des chevrons et au-dessous de ces derniers pour créer un pôle au milieu de chaque branche. 3. Dispositif de mémorisation selon la revendication 1, caractérisé en ce que, les motifs épais de la zone d'allongement étant en forme de chevrons, les éléments localisés minces sont constitués par des chevrons (44) placés au-dessous des chevrons épais et ayant une longueur sensiblement moitié de celle des chevrons épais. 4. Dispositif de mémorisation selon la revendication 1, 2 ou 3, caractérisé en ce que les éléments localisés minces sont en fer-nickel optimisé du point de vue de la perméabilité magnétique et de la magnétorésistivité. 5. Dispositif selon l'une quelconque des revendications précédentes, caractérisé en ce que les motifs épais sont en matériau cristallin ou amorphe.