CN109196675B - 铁磁性多层膜、磁阻效应元件以及制造铁磁性多层膜的方法 - Google Patents

铁磁性多层膜、磁阻效应元件以及制造铁磁性多层膜的方法 Download PDF

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Abstract

本发明的铁磁性多层膜具备：第一磁化固定层、第一中间层、第二中间层、磁耦合层以及第二磁化固定层。第一磁化固定层和第二磁化固定层通过经由第一中间层、第二中间层以及磁耦合层的交换耦合而反铁磁性耦合；磁耦合层的主元素为Ru、Rh或Ir，第一中间层的主元素与磁耦合层的主元素相同，第二中间层的主元素与磁耦合层的主元素不同，第一中间层的厚度为第一中间层的主元素的原子半径的1.5倍以上且3.2倍以下，并且第二中间层的厚度为第二中间层的主元素的原子半径的1.5倍以下。

Description

铁磁性多层膜、磁阻效应元件以及制造铁磁性多层膜的方法
技术领域
本发明涉及铁磁性多层膜、磁阻效应元件以及制造铁磁性多层膜的方法。
背景技术
已知有具有将作为磁化固定层的铁磁性层、非磁性间隔层、以及作为磁化自由层的铁磁性层依次层叠而成的结构的巨磁阻(GMR)效应元件、以及隧道磁阻(TMR)效应元件等的磁阻效应元件。近年来，这样的磁阻效应元件作为用作磁传感器、磁头以及磁阻随机存取存储器(MRAM)的元件而备受关注。
磁阻效应元件中磁化固定层的磁化方向以使用该元件时不发生实质性变化的方式被固定。因此，在使用该元件时，磁化固定层的磁化方向不因施加于磁化固定层的外部磁场(例如，磁传感器中作为测定对象的磁场)和自旋转矩(例如，MRAM中的自旋注入磁化反转形成的自旋转矩)的影响而发生实质性变化。但是，当因为某些原因，磁化固定层的磁化方向的固定变弱而偏离预定的方向时，就会出现磁阻效应比(MR比)减小、或对外部磁场的输出信号的对称性降低等问题。
作为牢固地固定磁化固定层的磁化方向的技术，已知有被称作“合成反铁磁性(synthesized anti-ferro magnetic)结构”(以下，称为“SAF结构”)的铁磁性多层膜(参照专利文献1、2和非专利文献1、2)。SAF结构由铁磁性材料制成的第一磁化固定层、铁磁性材料制成的第二磁化固定层、以及夹在这两个层之间的非磁性金属制成的磁耦合层构成。第一磁化固定层和第二磁化固定层通过经由磁耦合层的交换耦合磁场HEX而反铁磁性耦合。由此，使从第一磁化固定层产生的磁通和从第二磁化固定层产生的磁通作为整体形成回流路径的方式进行分布。然后，在SAF结构中，选择磁耦合层的材料以及膜厚使得交换耦合磁场HEX尽可能大。由此，第一磁化固定层和第二磁化固定层的磁化方向由于不容易受外部磁场或旋转扭矩影响而发生变化，因此能够牢固地固定该磁化方向。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：美国专利第5465185号说明书
专利文献2：美国专利第6175476号说明书
非专利文献
非专利文献1：S.S.P.Parkin，D.Mauri，"Spin engineering:Directdetermination of the Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida far-field range functionin ruthenium"，Phys.Rev.B，Vol.44，p.7131-7134(1991)
非专利文献2：S.S.P.Parkin，"Systematic Variation of the Strength andOscillation Period of Indirect Magnetic Exchange Coupling through the 3d,4d,and 5d Transition Metals"，Phys,Rev.Lett.，Vol.67，p.3598-3601(1991)
发明内容
发明想要解决的技术问题
已知SAF结构中的交换耦合磁场HEX受到第一磁化固定层或第二磁化固定层与磁化耦合层之间的界面状态的强烈影响，其界面越陡峭，越能得到大的交换耦合磁场HEX。然而，当在界面附近，第一磁化固定层或第二磁化固定层与磁化耦合层之间发生元素扩散时，界面就变得不陡峭。结果是，交换耦合磁场HEX变小，第一和第二磁化固定层的磁化方向的固定变得薄弱。在这种界面上的元素的扩散例如是由由溅射法形成构成SAF结构的各层时的等离子体导致的界面区域的活化、或由在制造SAF结构、磁阻效应元件或包括磁阻效应元件的设备的过程中的退火处理导致的界面区域的活化等导致的，因此难以完全防止。因而，在具有通常的SAF结构的铁磁性多层膜以及包括该铁磁性多层膜的磁阻效应元件中，磁化固定层的磁化方向的固定变弱。
本发明正是鉴于上述情况而完成的，本发明的目的在于，提供一种包含两层铁磁性层且该两层铁磁性层的层间的反铁磁性的交换耦合磁场大的铁磁性多层膜、以及具备该铁磁性多层膜的磁阻效应元件等。
用于解决技术问题的手段
为解决上述技术问题，本发明所涉及的铁磁性多层膜具备：第一铁磁性层、层叠于第一铁磁性层上的第一中间层、层叠于第一铁磁性层上的第二中间层、层叠于第二中间层上磁耦合层、以及层叠于磁耦合层上的第二铁磁性层，第一铁磁性层和第二铁磁性层，通过经由第一中间层、第二中间层以及磁耦合层的交换耦合，从而以第一铁磁性层与第二铁磁性层的磁化方向相互成为反向平行的方式进行磁耦合；磁耦合层的主元素是Ru、Rh或Ir，第一中间层的主元素与磁耦合层的主元素相同，第二中间层的主元素与磁耦合层的主元素不同，第一中间层的厚度为第一中间层的主元素的原子半径的1.5倍以上且3.2倍以下，第二中间层的厚度为该第二中间层的主元素的原子半径的1.5倍以下。
在本发明涉及的铁磁性多层膜中，构成第一铁磁性层的元素向磁耦合层的扩散、以及构成磁耦合层的元素向第一铁磁性层的扩散被第二中间层的存在所抑制。另外，第一中间层和第二中间层的厚度以及配置以这些层对第一铁磁性层和第二铁磁性层间的交换耦合没有实质性影响或者影响非常小的方式来确定。因此，根据本发明所涉及的铁磁性多层膜，第一铁磁性层和第二铁磁性层间的反铁磁性的交换耦合磁场变大。
进一步，在本发明所涉及的铁磁性多层膜中，第二中间层的主元素可以与第一铁磁性层的主元素相同。在这种情况下，由于与第一铁磁性层的主元素相同的元素存在于第一铁磁性层和磁耦合层之间的区域，因此与该区域中存在不同元素的情况相比，与第一铁磁性层的主元素相关的熵变大。因此，与该区域内存在不同元素的情况相比，第一铁磁性层的主元素向磁耦合层的热动力学地扩散变得困难。其结果，第一铁磁性层和第二铁磁性层之间的反铁磁交换耦合磁场变更大。
再者，在本发明所涉及的铁磁性多层膜中，第二中间层的主元素可以是例如Mo或W。在这种情况下，可以提高铁磁性多层膜的耐热性。
进一步，已知在本发明所涉及的铁磁性多层膜中，第二中间层的主元素可以是Ti、Zr、Pd、Ag、Hf、Pt或Au。Ti、Zr、Pd、Ag、Hf、Pt以及Au也可以包含于两层铁磁性层间的磁耦合层。并且对该两层铁磁性层间的交换耦合几乎没有影响。因此，在这种情况下，在本发明所涉及的多个铁磁性多层膜间，能够抑制第一铁磁性层和第二铁磁性层间的反铁磁性的交换耦合磁场的大小产生偏差。
再者，在本发明所涉及的铁磁性多层膜中，第一铁磁性层的厚度可以厚于第二铁磁性层的厚度。在这种情况下，如果是传统的构成，相比于从第二铁磁性层到磁耦合层的元素扩散，更容易发生从第一铁磁性层到磁耦合层的元素扩散。因此，在这种情况下，能够尤其有效地发挥本申请发明的铁磁性多层膜的通过第二中间层的存在从而抑制构成第一铁磁性层的元素在磁耦合层中扩散的效果。
进一步，在本发明涉及的铁磁性多层膜中，进一步具备：层叠于磁耦合层与第二铁磁性层之间的第三中间层、层叠于第三中间层与第二铁磁性层之间的第四中间层，第四中间层的主元素与磁耦合层的主元素相同，第三中间层的主元素与磁耦合层的主元素不同，第四中间层的厚度为第四中间的主元素的原子半径的1.5倍以上且3.2倍以下，第三中间层的厚度为该第三中间层的主元素的原子半径的1.5倍以下。在这种情况下，基于与通过上述第一中间层和第二中间层，从而能够抑制构成第一铁磁性层的元素向磁耦合层的扩散、以及构成磁耦合层的元素向第一铁磁性层的理由相同的理由，通过第三中间层和第四中间层，能够抑制构成第二铁磁性层的元素向磁耦合层的扩散、以及构成磁耦合层的元素向第二铁磁性层的扩散。其结果，第一铁磁性层和第二铁磁性层之间的反铁磁交换耦合磁场变得更大。
此外，本发明所涉及的磁阻效应元件具备：上述任意铁磁性多层膜、层叠于第二铁磁性层上的非磁性间隔层、层叠于非磁性间隔层上的由铁磁性材料制成的磁化自由层；第一铁磁性层和第二铁磁性层作为磁化固定层发挥功能。由此，由于磁阻效应元件具备上述第一铁磁性层和第二铁磁性层间的反铁磁性的交换耦合磁场大的铁磁性多层膜，从而可以抑制由磁化固定层的磁化方向的固定变弱所导致的磁阻效应比(MR比)的降低、以及输出信号相对于外部磁场的对称性的降低等问题的产生。
此外，本发明所涉及的磁传感器具备上述磁阻效应元件，本发明所涉及的磁存储器具备上述磁阻效应元件。
此外，本发明所涉及的铁磁性多层膜的制造方法包括：在基板上依次形成上述第一铁磁性层、上述第一中间层、上述第二中间层、上述磁耦合层以及上述第二铁磁性层的工序。在本发明所涉及的铁磁性多层膜的制造方法中，在磁耦合层之前形成第一铁磁性层。由此，在第一铁磁性层的形成时，即使用溅射法形成时的等离子等而导致构成第一铁磁性层的元素活化，此时，该元素也不会扩散到磁耦合层。因此，能够得到第一铁磁性层和第二铁磁性层之间的反铁磁性的交换耦合磁场特别大的铁磁性多层膜。
发明的效果
根据本发明，能够提供一种包含两层铁磁性层且该两层铁磁性层的层间的反铁磁性的交换耦合磁场大的铁磁性多层膜，以及具备该铁磁性多层膜的磁阻效应元件等。
附图说明
图1是示出具备实施方式所涉及的铁磁性多层膜的磁阻效应元件的截面的图。
图2是示出用于表示铁磁性多层膜的制造方法的铁磁性多层膜的要素的截面的图。
图3是示出用于表示铁磁性多层膜的制造方法的铁磁性多层膜的要素的截面的图。
图4是示意性地示出实施方式的磁传感器的图。
图5是实施方式所涉及的磁存储器的示意性的立体图。
图6是示出实施方式所涉及的磁存储器的一个存储器单元的电连接构成的图。
图7是示出包含实施方式的变形例所涉及的铁磁性多层膜的磁阻效应元件的截面的图。
图8是示出实施例1～3、比较例1～3的交换偏置磁场HEX的第二中间层的膜厚依赖性的图。
图9是示出实施例4～8、比较例1、4～6的交换偏置磁场HEX的第一中间层的膜厚依赖性的图。
图10是示出实施例9～13、比较例1、7的交换偏置磁场HEX的第二中间层的膜厚依赖性的图。
图11是示出实施例15～19、比较例1、8的交换偏置磁场HEX的第二中间层的膜厚依赖性的图。
图12是示出比较例的能量色散型X射线分析的测定结果的图。
图13是示出实施例的能量色散型X射线分析的测定结果的图。
图14是示出实施例的能量色散型X射线分析的测定结果的图。
符号说明
1……磁阻效应元件
7……第一磁化固定层(第一铁磁性层)
9……第一中间层
10……铁磁性多层膜
11……第二中间层
13……磁耦合层
15……第二磁化固定层
21……非磁性间隔层
23……磁化自由层
具体实施方式
下面，参照附图对本发明的实施方式进行详细说明。另外，各附图中，在可能的情况下对相同的要素标注相同的符号。并且，为了便于附图的可见性，附图中的构成要素内以及构成要素间的尺寸比例分别是任意的。
(铁磁性多层膜和磁阻效应元件的构成)
图1是示出包含实施方式所涉及的铁磁性多层膜的磁阻效应元件的截面的图。本实施方式的磁阻效应元件1具备：铁磁性多层膜10、层叠于铁磁性多层膜10上的非磁性间隔层21、层叠于非磁性间隔层21上的磁化自由层23、层叠于磁化自由层23上的盖层25。磁阻效应元件1是检测用电流沿着层叠方向(与各层的膜表面垂直的方向)流动的CPP(电流垂直于平面，Current Perpendicular to Plane)结构的磁阻效应元件。本实施方式的铁磁性多层膜10具备：基板3、层叠于基板3上的晶体取向层5、层叠于晶体取向层5上的基底层6、层叠于基底层6上作为第一铁磁性层的第一磁化固定层7、层叠于第一磁化固定层7上的第一中间层9、层叠于第一中间层9上的第二中间层11、层叠于第二中间层11上的磁耦合层13、以及层叠于磁耦合层13上的作为第二铁磁性层的第二磁化固定层15。
基板3例如由金属氧化物单晶体、硅单晶体、带热氧化膜的硅单晶体、蓝宝石单晶体、陶瓷、石英或玻璃构成。基板3中包含的材料只要是具有适当的机械强度并且适用于热处理或微细加工的材料则都没有特别限定。作为金属氧化物单晶体，例如可以列举MgO单晶体，根据包含MgO单晶体的基板，在该基板上容易形成外延生长膜。
晶体取向层5是用于控制上部层的晶体取向的层，例如，包括MgO、TiN和NiTa合金的至少一个。铁磁性多层膜10可以不具备晶体取向层5。
基底层6作为用于流动检测用电流的下部电极发挥作用，例如可以由Ag、Au、Cu、Cr、V、Al、W以及Pt中的至少一种金属构成。基底层20也可以包括由这些金属合金或这些金属中的两种以上构成的材料的层叠体。
第一磁化固化层7和第二磁化固定层15分别由Co、Co-Fe合金、Co-Fe-B合金等铁磁性材料构成。第一磁化固定层7的厚度例如为2nm以上且4nm以下，第二磁化固定层15的厚度例如为1nm以上且3nm以下。优选第一磁化固定层7的厚度比第二磁化固定层15的厚度厚。
第一中间层9以与第一磁化固定层7接触的方式设置于第一磁化固定层7和磁耦合层13之间。第一中间层9的主元素与磁耦合层13的主元素相同。第一中间层9的主元素是指构成第一中间层9的元素中原子数比占比最多的元素，当第一中间层9由实质性单一元素构成时，则是该单一元素本身。在以下说明中，对其它层的主元素的所提及的情况也相同。另外，第一中间层9的主元素与磁耦合层13的主元素相同是指，包括第一中间层9与磁耦合层13由实质性相同的材料构成的情况。以下的说明中，对于其它组合的两个层，当表现为各自的主元素相同时，也同样如此。如稍后所说明的，由于磁耦合层13的主元素是Ru、Rh或Ir，所以第一中间层9的主元素也是Ru、Rh或Ir。
第一中间层9的厚度是第一中间层9的主元素的原子半径的1.5倍以上(优选为1.65倍以上)且3.2倍以下。例如，当第一中间层9由Ir构成时，Ir的原子半径为0.127nm，因此第一中间层9的厚度为0.191nm以上且0.406nm以下。当第一中间层9的厚度小于第一中间层9的主元素的原子半径的2倍时，该厚度为小于主元素的1个原子的厚度。在这种情况下，第一中间层9在膜表面方向上不可能具有连续形状，例如具有多个岛状等在膜表面方向上不连续的形状。在这种情况下，第一中间层9的厚度被定义为通过在第一磁化固定层7的整个上表面上对第一中间层9进行算术平均，假设第一中间层9具有均匀的厚度时的厚度。在这种情况下，第一中间层9的厚度可以通过EDS等元素分析进行评价，可以基于合理的判断，对构成第一中间层9的元素的EDS轮廓的半值宽度、或者、与第一中间层9相接的上下层的EDS轮廓与构成第一中间层9的元素的EDS轮廓的交点之间的距离进行选择。这是因为虽然从原理上，将EDS轮廓的半值宽度定义为厚度是正确的，但是由于EDS轮廓受到其它信号的影响，实际厚度和半值宽度的距离不一定一致。由于可以从TEM图像确认各层之间没有间隙，因此有时候可以理解，当EDS轮廓的半值宽度的距离被定义为厚度时，各层之间存在间隙。在这种情况下，由于通过合理判断存在间隙是不正确的，通过考虑EDS轮廓的交叉点之间的距离作为厚度，可以定义与实际一致的厚度。
第二中间层11以与磁耦合层13接触的方式设置于第一磁化固定层7和磁耦合层13之间。第二中间层11的主元素与磁耦合层13的主元素(Ru、Rh或Ir)不同。第二中间层11的厚度是第二中间层11的主元素的原子半径的1.5倍以下。例如，当第二中间层11由Co制成时，由于Co的原子半径为0.116nm，所以第二中间层11的厚度为0.174nm以下。由于第二中间层11的厚度是第二中间层11的主元素的原子半径的1.5倍以下，因此厚度小于主元素的一个原子的厚度。因此，在磁耦合层13的下表面上形成第二中间层11的区域中，第二中间层11在膜表面方向上不具有连续形状，而是在膜平面方向上具有诸如多个岛状等不连续的形状。在这种情况下，第二中间层11的厚度被定义为通过在磁耦合层13的整个下表面上对第二中间层11进行算术平均，假设第二中间层11具有均匀的厚度时的厚度。另外，在这种情况下，第二中间层11的厚度可以通过EDS等元素分析进行评价，并且可以适当定义为构成第二中间层11的元素的EDS轮廓的半值宽度、或者、与第二中间层11相接的上下层的EDS轮廓与构成第二中间层11的元素的EDS轮廓的交点之间的距离。这是因为虽然从原理上，将EDS轮廓的半值宽度定义为厚度是正确的，但是由于EDS轮廓受到其它信号的影响，实际厚度和半值宽度的距离不一定一致。由于可以从TEM图像确认各层之间没有间隙，因此有时候可以理解，当EDS轮廓的半值宽度的距离被定义为厚度时，各层之间存在间隙。在这种情况下，由于通过合理判断存在间隙是不正确的，通过考虑EDS轮廓的交叉点之间的距离作为厚度，可以定义与实际一致的厚度。
表1是元素的周期表，其中各元素的原子半径被一并写入。在该周期表中，以埃
Figure BDA0001864173190000092
为单位表示的每个元素的原子半径写在每个元素的原子序数和元素符号之间的括号中。本发明中每个元素的原子半径定义为该周期表中记载的值。
[表1]
Figure BDA0001864173190000091
磁耦合层13由非磁性导电材料制成。磁耦合层13的主元素是Ru、Rh或Ir。第一磁化固定层7和第二磁化固定层15通过经由第一中间层9、第二中间层11以及磁耦合层13的交换耦合(由于RKKY相互作用而被认为是交换耦合)而反铁磁性地磁耦合，即，使得第一磁化固定层7的磁化方向7M和第二磁化固定层15的磁化方向15M彼此反平行。因此，从铁磁性多层膜10的第一磁化固定层7到第二磁化固定层15的层叠结构具有SAF结构。
第一磁化固定层7的磁化的大小和磁耦合层13的磁化的大小可以相同或不同。选择磁耦合层13的厚度，可以以如上所述第一磁化固定层7和第二磁化固定层15反铁磁性地耦合的方式选择，例如，可以是0.3nm以上且4.0nm以下。反铁磁性地耦合的最佳厚度依赖并取决于磁耦合层13的材料。
由于第一中间层9和磁耦合层13的厚度和配置如上所述地进行确定，这些层对第一磁化固定层7以及第二磁化固定层15之间的反铁磁性的交换耦合没有实质性影响或者影响也足够小。也就是说，经由磁耦合层的两个铁磁性层之间的交换耦合通常受到该磁耦合层和该铁磁性层之间的界面的状态的很大影响。因此，如果第一磁化固定层7与以不同于磁耦合层13的主元素的元素作为主元素的层相接触的话，则有可能对交换耦合产生很大影响。然而，在本实施方式中，以不同于磁耦合层13的主元素的元素作为主元素的第一中间层9，在具有主元素的原子半径的1.5倍以上的厚度的状态下，与第一磁化固定层7接触，而且，第二中间层11设置在第一中间层9与磁耦合层13之间。因此，这些问题不会发生或仅轻微发生。
另外，如果第一中间层9的厚度太厚，则第一磁化固定层7和第二磁化固定层15之间的距离变大，这些层之间的交换耦合有可能变弱。然而，在本实施方式中，第一中间层9的厚度是第一中间层9的主元素的原子半径的3.2倍以下。因此，这些问题不会发生或仅轻微发生。
如果第二中间层11的膜厚度足够厚，厚到足以在膜表面方向上连续的程度，则第一磁化固定层7和第二磁化固定层15之间的交换耦合有可能变弱。然而，在本实施方式中，由于第二中间层11的厚度是第二中间层11的主元素的原子半径的1.5倍以下，因此在膜表面方向上具有不连续的形状。因此，由于第一磁化固定层7和第二磁化固定层15之间存在不夹有第二中间层11的多个区域，因此可以防止或者抑制由于第二中间层11作用而导致的交换耦合被减弱的发生。
第一磁化固定层7的磁化方向7M和第二磁化固定层15的磁化方向15M与后面描述的磁化自由层23的磁化方向23M相比难以改变，优选使用磁阻效应元件1时，相对于能施加在第一磁化固定层7和第二磁化固定层15的外部磁场和自旋扭矩被实质性地固定。例如，可以通过用硬磁材料构成第一磁化固定层7和第二磁化固定层15，实现这种实质性的固定。
为了更牢固地固定第一磁化固定层7的磁化方向7M和第二磁化固定层15的磁化方向15M，在与第一磁化固定层7的磁耦合层13侧相反侧的表面上(在本实施方式中，在基底层6和第一磁化固定层7之间)设置反铁磁性层(未示出)，并且该反铁磁性层和第一磁化固定层7通过交换耦合而被磁耦合。由此，可通过该反铁磁性层赋予第一磁化固定层7以单轴磁各向异性。作为该反铁磁性层的材料，例如可以举出FeMn合金、PtMn合金、PtCrMn合金、NiMn合金、IrMn合金、NiO、Fe2O3。该反铁磁性层的厚度可以是例如4.0nm以上且10.0nm以下。
非磁性间隔层21设置在第二磁化固定层15和磁化自由层23之间。例如，当非磁性间隔层21由例如Cu、Ag、Al、NiAl、Si、Ge或非磁性赫斯勒合金(Heusler Alloys)等导电性的非磁性材料制成时，磁阻效应元件1成为GMR效应元件，非磁性间隔层21的厚度可以是例如2.0nm以上且5.0nm以下。当非磁性间隔层21由诸如MgO、MgAl2O4或非磁性尖晶石材料的绝缘非磁性材料制成时，磁阻效应元件1成为TMR效应元件，非磁性间隔层21的厚度可以是例如0.8nm以上且4.0nm以下。
磁化自由层23由Fe、Co-Fe、Co-Fe-B以及铁磁性Heusler合金等具有软磁特性的强磁性材料制成。磁化自由层23的磁化方向23M实际上没被固定。因此，当在磁化自由层23上施加作为测定对象的外部磁场、自旋扭矩等时，磁化方向23M容易在该方向上改变。通过在磁化自由层23上施加作为测定对象的外部磁场或自旋扭矩等，改变第二磁化固定层15的磁化方向15M与磁化自由层23的磁化方向23M之间的相对角度，从而磁效应元件1的电阻值发生改变而发挥磁阻效应。
盖层25被设置成用于保护磁阻效应元件1的各层。盖层25由例如Ru、Ag、Al、Cu、Au、Cr、Mo、Pt、W、Ta、Pd和Ir的一种以上的金属元素、这些金属元素的合金、或者这些金属元素的2种以上构成的材料的层叠体构成。
(铁磁性多层膜和磁阻效应元件的效果)
在如上所述的本实施方式的铁磁性多层膜10中，构成第一磁化固定层7的元素向磁耦合层13的扩散、以及构成磁耦合层13的元素向第一磁化固定层7的扩散都被第二中间层11的存在所抑制。另外，第一中间层9和第二中间层11的厚度和配置如上所述地被确定，以使这些层对第一磁化固定层7以及第二磁化固定层15之间的交换耦合没有实质性地影响或者影响也足够小。因此，根据本实施方式的铁磁性多层膜10，第一磁化固定层7和第二磁化固定层15之间的反铁磁交换耦合磁场变大。
另外，从充分发挥如上所述的第二中间层11的存在对第一磁化固定层7和磁耦合层13之间的相互元素扩散的抑制效果的观点出发，第二中间层11优选为第二中间层11的主元素的原子半径的1倍以上。
此外，在如上所述的本实施方式的铁磁性多层膜10中，第二中间层11的主元素优选与第一磁化固定层7的主元素相同。在这种情况下，由于与第一磁化固定层7的主元素相同的元素存在于第一磁化固定层7和磁耦合层13之间的区域，与在该区域存在不同元素的情况相比，与第一磁化固定层7的主元素相关的熵增加。因此，与该区域内存在不同元素的情况相比，第一磁化固定层7的主元素向磁耦合层13的热动力学扩散变得困难。此外，无论第二中间层11是否存在，第二中间层11在磁耦合中不起作用，视为第二中间层11不存在。其结果，能够进一步提高第一磁化固定层7和第二磁化固定层15之间的反铁磁交换耦合磁场。
另外，在如上所述的本实施方式的铁磁性多层膜10中，第二中间层11的主元素优选为Mo或W。已知含有Mo或W的材料改善了耐热性。因此，在这种情况下，可以提高铁磁性多层膜10的耐热性。
另外，在如上所述的本实施方式的铁磁性多层膜10中，第二中间层11的主元素优选为Ti、Zr、Pd、Ag、Hf、Pt或Au。已知Ti、Zr、Pd、Ag、Hf、Pt以及Au即使包含于两层铁磁性层之间的磁耦合层中，对该两层铁磁性层之间的交换耦合也几乎没有影响。因此，在这种情况下，在本实施方式所涉及的多个铁磁性多层膜间，能够抑制第一磁化固定层7和第二磁化固定层15之间的反铁磁性的交换耦合磁场的大小的偏差。
此外，在如上所述的本实施方式的铁磁性多层膜10中，第一磁化固定层7的厚度优选大于第二磁化固定层15的厚度。在这种情况下，如果是现有的结构(即，第一磁化固定层7和磁耦合层13之间不存在第一中间层9和第二中间层11的结构)，较之从第二磁化固定层15向磁耦合层13的元素扩散，第一磁化固定层7向磁耦合层13的元素扩散更容易发生。因此，在这种情况下，通过第二中间层11的存在，更能有效地发挥防止构成第一磁化固定层7的元素扩散到磁耦合层13的铁磁性多层膜10的效果。然而，第一磁化固定层7的厚度，可以与第二磁化固定层15的厚度相同，也可以比第二磁化固定层15的厚度薄。
另外，由于如上所述的本实施方式的磁阻效应元件1包含上述铁磁性多层膜10，该铁磁性多层膜10中在第一磁化固定层7和第二磁化固定层15之间具有大的反铁磁性的交换耦合磁场，从而能够抑制由第一磁化固定层7和第二磁化固定层15的磁化方向7M、15M的固定变弱所导致的磁阻效应比(MR比)的降低、以及输出信号相对于外部磁场的对称性降低这些问题的产生。
如上所述，本实施方式的磁阻效应元件1虽然是CPP结构的磁阻效应元件，但是也可以是检测用电流沿着各层的膜表面流动的CIP(Current In Plane，平面内电流)结构的磁阻效应元件。即使在该情况下，磁阻效应元件1也发挥与上述相同的效果。
(铁磁性多层膜和磁阻效应元件的制造方法)
接下来，对制造本实施方式的铁磁性多层膜和磁阻效应元件的方法进行说明。图2和图3是示出用于表示铁磁性多层膜的制造方法的铁磁性多层膜的要素的截面的图。制造本实施方式的铁磁性多层膜的方法包括：在基板3上依次形成晶体取向层5、基底层6、第一磁化固定层7、第一中间层9、第二中间层11、磁耦合层13以及第二磁化固定层15的工序。
具体而言，在该工序中，首先如图2所示，准备基板3。然后，例如通过溅射法、沉积法、蒸镀法等成膜方法，在基板3的主表面上，依次层叠晶体取向层5、基底层6、和第一磁化固定层7。随后，如图3中所示，通过同样的成膜方法，在第一磁化固定层7上依次形成第一中间层9、第二中间层11、磁耦合层13、和第二磁化固定层15。由此，形成构成铁磁性多层膜10的各元素。然后，通过同样的成膜方法，在第二磁化固定层15上依次形成非磁性间隔层21、磁化自由层23、盖层25，由此形成图1所示的磁阻效应元件1的各要素。此后，为了各要素的结晶化、以及对第一磁化固定层7、第二磁化固定层15以及自由磁化层23赋予单轴磁各向异性等，可以根据需要对包含铁磁性多层膜10的磁阻效应元件1进行磁场中的热处理。
在如上所述的制造铁磁性多层膜的方法中，在磁耦合层13之前形成第一磁化固定层7。由此，在第一磁化固定层7的形成时，即使溅射法形成时的等离子体等造成的构成第一磁化固定层7的元素活化，此时该元素也不会扩散到磁耦合层13中。因此，可以获得在第一磁化固定层7和第二磁化固定层15之间的反铁磁交换耦合磁场特别大的铁磁性多层膜10。
(磁传感器)
接下来，对本实施方式的磁传感器进行说明。图4是示意性地表示本实施方式的磁传感器的图。如图4所示，本实施方式的磁传感器50具备如上所述的磁阻效应元件1、上部电极31、电压计41和电源43。上部电极31设置在盖层25上，并且由例如Ag、Au、Cu、Cr、V、Al、W以及Pt中的至少一种金属制成。盖层25可包括这些金属的合金或由这些金属中的两种以上构成的材料的层叠体。
电压计41和电源43分别电连接于上部电极31和作为下部电极发挥功能的基底层6之间。通过电源43在层叠方向上向磁阻效应元件1施加电流，并且通过电压计41监控此时施加到磁阻效应元件1的施加电压值。在操作中，通过在电源43使恒定电流在磁阻效应元件1中在层叠方向上流动的状态下，将作为测定对象的外部磁场施加到磁化自由层23，并用电压计41监测施加前后的对磁阻效应元件1的施加电压值，由此测定磁阻效应元件1的电阻变化。然后，根据该电阻变化的测定结果，计算外部磁场的强度。
(磁存储器)
接下来，针对本实施方式所涉及的磁存储器进行说明。图5是本实施方式所涉及的磁存储器的示意性立体图。图6是示出本实施方式所涉及的磁存储器的一个存储器单元的电连接构成的图。本实施方式涉及的磁存储器60具有多个磁阻效应元件1以格子状配置于平面视图中呈格子状布线的多条字线(word line)61和多条位线(bitline)63的交叉点处的结构。由此，多个存储单元配置成格子状。根据存储数据设定作为存储层的磁化自由层23的磁化方向。磁阻效应元件1的上端经由上部电极31连接至位线63，磁阻效应元件1的下端连接至晶体管65的漏极。字线61连接到晶体管65的栅极，并且晶体管65的源极连接到大地。
当数据被写入每个存储器单元时，将选择电压施加到相应的字线61以导通晶体管65，并且根据写入的数据(H或L)，位线63和大地之间施加电压以使极性不同的电流流动。由此，根据要写入的数据设置磁化自由层23的磁化方向，并且磁阻效应元件1具有对应于写入数据的电阻值。当从各存储器单元读取数据时，选择电压(H)被施加到对应的字线61以导通晶体管65，并且在位线63和地之间施加不使磁化自由层23的磁化方向改变的电压。由此，电流通过晶体管65和磁阻效应元件1在位线63和大地之间流动，但由于该电流值变为与磁阻效应元件1的电阻值对应的大小，因此可以检测存储于存储单元中的数据。
(铁磁性多层膜和磁阻效应元件的变形例)
接下来，针对实施方式的铁磁性多层膜和磁阻效应元件的变性例进行说明。图7是示出包含实施方式的变形例所涉及的铁磁性多层膜的磁阻效应元件的截面的图。本变形例的磁阻效应元件70在铁磁性多层膜的结构中不同于上述的磁阻效应元件1。本变形例的铁磁性多层膜10X与上述铁磁性多层膜10的不同之处在于，还包括第三中间层17和第四中间层19。
第三中间层17层叠于磁耦合层13上，第四中间层19层叠于第三中间层17上。因此，第三中间层17层叠于磁耦合层13和第二磁化固定层15之间，第四中间层19层叠于第三中间层17和第二磁化固定层15之间。
第三中间层17具有与第二中间层11对应的结构。即，第三中间层17以与磁耦合层13接触的方式设置于第二磁化固定层15和磁耦合层13之间。第三中间层17的主元素不同于磁耦合层13的主元素(Ru、Rh或Ir)。第三中间层17的厚度是第三中间层17的主元素的原子半径的1.5倍以下。由于第三中间层17的厚度是第三中间层17的主元素的原子半径的1.5倍以下，因此该厚度小于主元素的一个原子的厚度。因此，在磁耦合层13的上表面上形成有第三中间层17的区域中，第三中间层17在膜表面方向上不具有连续的形状，而是在膜表面方向上具有例如多个岛状等不连续的形状。此外，在这种情况下，第三中间层17的厚度被定义为通过在磁耦合层13的整个上表面上对第三中间层17进行算术平均，假设第三中间层17具有均匀的厚度时的厚度。
第四中间层19具有与第一中间层9对应的结构。即，第四中间层19以与第二磁化固定层15接触的方式设置在第二磁化固定层15和磁耦合层13之间。第四中间层19的主元素与磁耦合层13的主元素(Ru、Rh或Ir)相同。
第四中间层19的厚度是第四中间层19的主元素的原子半径的1.5倍以上且3.2倍以下。当第四中间层19的厚度小于第四中间层19的主元素的原子半径的两倍时，该厚度小于主元素的一个原子的厚度。在这种情况下，第四中间层19在膜表面方向上不具有连续形状，而是在膜表面方向上具有诸如多个岛等的不连续形状。另外，在这种情况下，第四中间层19的厚度被定义为通过在第二磁化固定层15的整个下表面上对第四中间层19进行算术平均，假设第四中间层19具有均匀的厚度时的厚度。
在如上所述的本变形例的铁磁性多层膜10X中，构成第二磁化固定层15的元素向磁耦合层13的扩散、以及构成磁耦合层13的元素向第二磁化固定层15的扩散都被第三中间层17的存在而抑制。另外，第三中间层17和第四中间层19的厚度和配置与第一中间层9和第二中间层11的厚度和配置相同，以这些层对第一磁化固定层7和第二磁化固定层15之间的交换耦合没有实质影响或者影响足够小的方式进行配置。因此，根据本变形例涉及的铁磁性多层膜10X，第一磁化固定层7和第二磁化固定层15之间的反铁磁性的交换耦合磁场进一步变大。
另外，从充分发挥如上所述的由第三中间层17的存在对第二磁化固定层15和磁耦合层13之间相互的元素扩散的抑制效果的观点出发，磁耦合层13的厚度优选为磁耦合层13的主元素的原子半径的1倍以上。
另外，与第二中间层11相同的理由，第三中间层17的主元素优选与第二磁化固定层15的主元素相同，并且第三中间层17的主元素优选为Mo或W，第三中间层17的主元素优选为Ti、Zr、Pd、Ag、Hf、Pt或Au。
实施例
在下文中，为了使本发明的效果更清楚，采用实施例和比较例进行说明。
(实施例1～3、比较例1～3)
如下制备了实施例1的铁磁性多层膜，以对应于上述实施方式的铁磁性多层膜10。通过溅射法在具有热氧化膜的Si基板上形成5.0nm厚的Ta层、20nm厚的Cu层和10nm厚的Ta层作为电极层，然后通过CMP使表面平坦化。此后，通过溅射法，依次形成作为第一磁化固定层7的5.0nm的Co层、作为第一中间层9的0.22nm的Ir层、作为第二中间层11的0.10nm的Co层，作为磁耦合层13的0.5nm的Ir层、作为第二磁化固定层15的2.0nm的Co层。然后，在成膜后，在施加磁场强度10kOe、250℃的条件下进行1小时的热处理，沿着第一磁化固定层的磁化方向施加磁场，测定实施例1的磁化曲线，从测定的磁化曲线的偏移量来评价第一磁化固定层和第二磁化固定层之间的反铁磁性的交换耦合磁场(交换偏置磁场HEX)。此后，将实施例1在400℃、施加磁场强度10kOe的条件下在真空中进行磁场中退火处理1小时，并且通过与上述相同的方法计算交换偏置磁场HEX。
对于比较例1的铁磁性多层膜，除了没有形成作为第一中间层9的Ir层和作为第二中间层11的Co层以外，其它与实施例1的铁磁性多层膜同样地进行制作以及交换偏置磁场HEX的评价。
对于实施例2、3、比较例2、3的铁磁性多层膜，除了改变作为第二中间层11的Co层的厚度之外，其它与实施例1的铁磁性多层膜同样的方法进行制作以及交换偏置磁场HEX的评价。实施例2、3、比较例2、3中的作为第二中间层11的Co层的厚度分别为0.12nm、0.15nm、0.18nm、0.20nm。
表2是示出实施例1～3、比较例1～3的第一磁化固定层、第一中间层、第二中间层、磁耦合层、第二磁化固定层的膜结构，以及磁场中退火处理前后的交换偏置磁场HEX的测定值的表。
【表2】
Figure BDA0001864173190000181
由于Co元素的原子半径为0.116nm，因此在实施例1、2、3中，第二中间层的厚度为Co元素的原子半径的1.5倍(0.174nm)以下。在比较例2、3中，第二中间层的厚度大于Co元素的原子半径的1.5倍。
图8(a)是示出实施例1～3、比较例1～3的退火处理前的交换偏置磁场HEX的第二中间层的膜厚依赖性的图。图8(b)是示出实施例1～3、比较例1～3中的退火处理后的交换偏置磁场HEX的第二中间层的膜厚依赖性的图。在图8中，用◆的曲线表示实施例，用▲的曲线表示比较例。这同样适用于以下图9～11中的曲线。如图8所示，在实施例1、2、3中的退火处理前的HEX和退火处理后的HEX的值分别大于比较例1、2、3中的退火处理前的HEX和退火处理后的HEX的值。另外，实施例1、2、3中的退火处理前后的HEX值的降低比例小于比较例1的降低比例。
(实施例4～8、比较例1、4～6)
对于实施例4～8、比较例4～6的铁磁性多层膜，除了改变作为第一磁化固定层7的Ir层的厚度之外，与实施例3的铁磁性多层膜同样进行制作以及交换偏置磁场HEX的评价。作为实施例4～8、比较例4～6的第一磁化固定层7的Ir层的厚度分别设为0.10nm、0.15nm、0.20nm、0.22nm、0.25nm、0.30nm、0.40nm、0.45nm。
表3是表示实施例4～8、比较例1、4～6的第一磁化固定层、第一中间层、第二中间层、磁耦合层、以及第二磁化固定层的膜结构，以及磁场中退火处理前后的交换偏置磁场HEX的测定值的表。
【表3】
Figure BDA0001864173190000191
由于Ir元素的原子半径为0.127nm，因此在实施例4～8中，第一中间层的厚度为Ir元素的原子半径的1.5倍(0.1905nm)以上且3.2倍(0.4064nm)以下。比较例4、5中的第一中间层的厚度小于Ir元素的原子半径的1.5倍，比较例6中的第一中间层的厚度大于Ir元素的原子半径的3.2倍。
图9(a)是示出实施例4～8、比较例1、4～6的退火处理前的交换偏置磁场HEX的第一中间层的膜厚依赖性的图。图9(b)是示出实施例4～8和比较例1、4～6的退火处理后的交换偏置磁场HEX的第一中间层的膜厚依赖性的图。如图9所示，实施例4～8中的退火处理后的HEX值分别大于比较例1、6中的退火处理后的HEX值。此外，实施例4～8的退火处理前后的HEX值的降低比例小于比较例1的降低比例。
(实施例9～13、比较例1、7)
对于实施例9～13、比较例7的铁磁性多层膜，除了改变作为第二磁化固定层15的层的材料和厚度以外，与实施例1的铁磁性多层膜同样进行制作以及交换偏置磁场HEX的评价。将实施例9～13、比较例1、7中的作为第二磁化固定层15的层的构成材料设为Mo，实施例9～13、比较例7中的第二磁化固定层15的Mo层的厚度分别设为0.05nm、0.10nm、0.12nm、0.15nm、0.18nm、0.20nm。
表4是示出实施例9～13、比较例1、7的第一磁化固定层、第一中间层、第二中间层、磁耦合层以及第二磁化固定层的膜结构，以及磁场中退火处理前后的交换偏置磁场HEX的测定值的表。
【表4】
Figure BDA0001864173190000201
由于Mo元素的原子半径为0.130nm，因此在实施例9～13中，第二中间层的厚度为Mo元素的原子半径的1.5倍(0.195nm)以下。在比较例7中，第二中间层的厚度大于Mo元素的原子半径的1.5倍。
图10(a)是示出实施例9～13、比较例1、7中的退火处理前的交换偏置磁场HEX的第二中间层的膜厚依赖性的图。图10(b)是示出实施例9～13、比较例1、7的退火处理后的交换偏置磁场HEX的第二中间层的膜厚依赖性的图。如图10所示，实施例9～13中的退火处理前的HEX和退火处理后的HEX的值分别大于比较例1、7中的退火处理前的HEX和退火处理后的HEX的值。另外，实施例9～13的退火处理前后的HEX值的降低比例小于比较例1的降低比例。
(实施例14、比较例1)
关于实施例14的铁磁性多层膜，除了改变了作为第二磁化固定层15的层的构成材料和厚度之外，其它与实施例3的铁磁性多层膜同样地进行制作以及交换偏置磁场HEX的评价。将实施例14中的第二磁化固定层15的层的构成材料设为Pd，作为实施例14的第二磁化固定层15的Mo层的厚度设为0.15nm。另外，在相同的制备条件下制备了1000个实施例14和比较例1的铁磁性多层膜。然后，对于实施例14和比较例1的多个铁磁性多层膜，分别求出在磁场中退火处理前的交换偏置磁场HEX的偏差(标准偏差σ)、以及在磁场中退火处理后的交换偏置磁场HEX的分散(标准偏差σ)。
表5示出实施例14和比较例1的第一磁化固定层、第一中间层、第二中间层、磁耦合层以及第二磁化固定层的膜结构，以及磁场中退火处理前后的交换偏置磁场HEX的测定值的表。
【表5】
Figure BDA0001864173190000211
由于Pd元素的原子半径为0.128nm，因此在实施例14中，第二中间层的厚度为Pd元素的原子半径的1.5倍(0.192nm)以下。
如表5所示，实施例14中的退火处理前的HEX和退火处理后的HEX的值都分别大于比较例1中的退火处理前的HEX和退火处理后的HEX的值。此外，实施例14中的退火处理前后的HEX值的降低比例小于比较例1的降低比例。另外，比较例1的磁场中的退火处理前的交换偏置磁场HEX的偏差(标准偏差σ)为7.20％，比较例1的磁场中的退火处理后的交换偏置磁场HEX的偏差(标准偏差σ)为13.10％，相对于此，实施例14的磁场中的退火处理前的交换偏置磁场HEX的偏差(标准偏差σ)为4.20％，比较例1的磁场中的退火处理后的交换偏置磁场HEX的偏差(标准偏差σ)为14.90％。
(实施例15～19、比较例1、8)
关于实施例15～19、比较例8的铁磁性多层膜，除改变了作为第二磁化固定层15的层的构成材料和厚度以外，与实施例1的铁磁性多层膜同样地进行制作以及交换偏置磁场HEX的评价。将实施例15～19、比较例8的作为第二磁化固定层15的层的构成材料设为W，实施例15～19、比较例8的作为第二磁化固定层15的W层的厚度分别设为0.06nm、0.10nm、0.12nm、0.15nm、0.17nm、0.20nm。
表6是示出实施例15～19、比较例1、8的第一磁化固定层、第一中间层、第二中间层、磁耦合层以及第二磁化固定层的模构成、以及磁场中退火处理前后的交换偏置磁场HEX的测定值的表。
【表6】
Figure BDA0001864173190000221
W元素的原子半径为0.130nm，因此，在实施例15～19中，第二中间层的厚度为W元素的原子半径的1.5倍(0.195nm)以下。在比较例8中，第二中间层的厚度比W元素的原子半径的1.5倍更厚。
图11(a)是示出实施例15～19、比较例1、8的退火处理前的交换偏置磁场HEX的第二中间层的膜厚依赖性的图。图11(b)是示出实施例15～19、比较例1、8的退火处理后的交换偏置磁场HEX的第二中间层的膜厚依赖性的图。如图11所示，实施例15～29的退火处理前HEX和退火处理后HEX的值分别比比较例1、8的退火处理前HEX和退火处理后HEX的值都大。而且，实施例15～19中，退火处理前后的HEX值的减小比例小于比较例1。
此外，图12是示出比较例1的铁磁性多层膜的第一磁化固定层到第二磁化固定层的区域中的能量色散型X射线分析的测定结果的图，图13是示出实施例4的铁磁性多层膜的第一磁化固定层到第二磁化固定层的区域中的能量色散型X射线分析的测定结果的图，图14是示出实施例12的铁磁性多层膜的第一磁化固定层到第二磁化固定层的区域中的能量色散型X射线分析的测定结果的图，在图12～图14的曲线图中，横轴以第一磁化固定层向第二磁化固定层的方向为正。
如图12所示，在比较例1的铁磁性多层膜中，观察到在示出第一磁化固定层和第二磁化固定层的Co强度曲线之间，示出具有基本左右对称形状的磁耦合层的Ir的强度曲线。而且，如图13所示，在实施例4的铁磁性多层膜中，在示出第一磁化固定层和第二磁化固定层的Co强度曲线之间，示出特征的峰形。Co的峰值在第一磁化固定层和磁耦合层之间具有尾部。由于EDS测定具有有限的空间分辨率，因此无法将其解析为此测定中的峰值。然而，由于第二中间层存在于第一磁化固定层和磁耦合层之间，因此Co的峰值显示尾部的形状。同样，Ir不是单峰形状，而是在第一磁化固定层和磁耦合层之间具有尾部。该Co和Ir的峰形具有尾部表明存在第一中间层和第二中间层。另外，如图14所示，在实施例12的铁磁性多层膜中，示出第一磁化固定层和第二磁化固定层的Co强度曲线之间，Co在第一磁化固定层和磁耦合层之间没有尾部。这表明Co不存在于第一磁化固定层和磁耦合层之间。另外，Ir不是单峰形状，而是在第一磁化固定层和磁耦合层之间具有尾部。Mo在第一磁化固定层和磁耦合层之间显示出峰形，并且较之Mo的峰值，Ir的峰值在更靠近第一磁化固定层侧的部分，失去其强度。由此可以看出，形成了第一磁化固定层、第一中间层、第二中间层、磁耦合层和第二磁化固定层的结构。

Claims (13)

1.一种铁磁性多层膜，其特征在于，
具备：
第一铁磁性层、
层叠于所述第一铁磁性层上的第一中间层、
层叠于所述第一中间层上的第二中间层、
层叠于所述第二中间层上的磁耦合层、以及
层叠于所述磁耦合层上的第二铁磁性层，
所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层通过经由所述第一中间层、所述第二中间层、以及所述磁耦合层的交换耦合，以所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层的磁化方向相互反向平行的方式进行磁耦合；
所述磁耦合层的主元素为Ru、Rh或Ir，
所述第一中间层的主元素与所述磁耦合层的主元素相同，
所述第二中间层的主元素与所述磁耦合层的主元素不同，
所述第一中间层的厚度为所述第一中间层的主元素的原子半径的1.5倍以上且3.2倍以下，
所述第二中间层的厚度为所述第二中间层的主元素的原子半径的1.5倍以下。
2.根据权利要求1所述的铁磁性多层膜，其中，
所述第二中间层的主元素与所述第一铁磁性层的主元素相同。
3.根据权利要求1所述的铁磁性多层膜，其中，
所述第二中间层的主元素为Mo或W。
4.根据权利要求1所述的铁磁性多层膜，其中，
所述第二中间层的主元素为Ti、Zr、Pd、Ag、Hf、Pt或Au。
5.根据权利要求1所述的铁磁性多层膜，其中，
所述第一铁磁性层的厚度大于所述第二铁磁性层的厚度。
6.根据权利要求2所述的铁磁性多层膜，其中，
所述第一铁磁性层的厚度大于所述第二铁磁性层的厚度。
7.根据权利要求3所述的铁磁性多层膜，其中，
所述第一铁磁性层的厚度大于所述第二铁磁性层的厚度。
8.根据权利要求4所述的铁磁性多层膜，其中，
所述第一铁磁性层的厚度大于所述第二铁磁性层的厚度。
9.根据权利要求1～8中任一项所述的铁磁性多层膜，其中，
所述铁磁性多层膜进一步具备：
层叠于所述磁耦合层和所述第二铁磁性层之间的第三中间层、和
层叠于所述第三中间层和所述第二铁磁性层之间的第四中间层，
所述第四中间层的主元素与所述磁耦合层的主元素相同，
所述第三中间层的主元素与所述磁耦合层的主元素不同，
所述第四中间层的厚度为所述第四中间层的主元素的原子半径的1.5倍以上且3.2倍以下，
所述第三中间层的厚度为所述第三中间层的主元素的原子半径的1.5倍以下。
10.一种磁阻效应元件，其中，
具备：
权利要求1～9中任一项所述的铁磁性多层膜、
层叠于所述第二铁磁性层上的非磁性间隔层、以及
层叠于所述非磁性间隔层上的由铁磁性材料制成的磁化自由层，
所述第一铁磁性层和所述第二铁磁性层作为磁化固定层发挥作用。
11.一种磁传感器，其中，
具备权利要求10所述的磁阻效应元件。
12.一种磁存储器，其中，
具备权利要求10所述的磁阻效应元件。
13.一种铁磁性多层膜的制造方法，其中，
是权利要求1～9中任一项所述的铁磁性多层膜的制造方法，
所述方法包括：
在基板上依次形成所述第一铁磁性层、所述第一中间层、所述第二中间层、所述磁耦合层以及所述第二铁磁性层的工序。
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