JP2002353537A - Magnetoresistive effect element and magnetic random access memory device - Google Patents

Magnetoresistive effect element and magnetic random access memory device

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JP2002353537A
JP2002353537A JP2001161887A JP2001161887A JP2002353537A JP 2002353537 A JP2002353537 A JP 2002353537A JP 2001161887 A JP2001161887 A JP 2001161887A JP 2001161887 A JP2001161887 A JP 2001161887A JP 2002353537 A JP2002353537 A JP 2002353537A
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JP
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layer
antiferromagnetic
manganese
thickness
nonmagnetic
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JP2001161887A
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Masakatsu Hosomi
政功 細見
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Sony Corp
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    • B82NANOTECHNOLOGY
    • B82YSPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y25/00Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01FMAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
    • H01F10/00Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
    • H01F10/32Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
    • H01F10/324Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
    • H01F10/3268Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the exchange coupling being asymmetric, e.g. by use of additional pinning, by using antiferromagnetic or ferromagnetic coupling interface, i.e. so-called spin-valve [SV] structure, e.g. NiFe/Cu/NiFe/FeMn

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To improve the rate of change of resistance by raising an element resistance by raising resistance of an antiferromagnetic layer, while considering the fact of the electrons which conserve spin to pass through the antiferromagnetic layer, related to a magnetoresistive effect element of CPP arrangement. SOLUTION: The magnetoresistive effect element comprises a spin-valve film (for example, a simple single spin valve film 1) in which a free layer 14, a non-magnetic layer 13, a fixed layer 12, and an antiferromagnetic layer 11 are sequentially laminated, or a spin-valve film where the antiferromagnetic layer, the fixed layer, the non-magnetic layer, the free layer, the non-magnetic layer, the fixed layer, and the antiferromagnetic layer are sequentially laminated with a sensing current flowing vertically to a film surface. The antiferromagnetic layer 11 comprises α type sesqui iron oxide, manganese oxide (II), nickel oxide (II), or ferric sulfide (II).

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果素子
および磁気ランダムアクセスメモリ装置に関し、詳しく
はハードディスクドライブ用磁気ヘッド、MRAM(Ma
gnetic Random Access Memory)等に適用されるCPP
(Current Perpendicular to Plane)型のスピンバルブ
膜を備えた磁気抵抗効果素子およびそれを用いた磁気ラ
ンダムアクセスメモリ装置に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a magnetoresistive element and a magnetic random access memory device, and more particularly, to a magnetic head for a hard disk drive, a magnetic random access memory (MRAM).
CPP applied to gnetic random access memory)
The present invention relates to a magnetoresistive element including a (Current Perpendicular to Plane) type spin valve film and a magnetic random access memory device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】磁気抵抗センサ、磁気ヘッド等は大きな
線形密度で磁性体表面からの信号を読み取ることができ
るため、ハードディスクドライブの磁気読み取り変換器
として、広く一般に用いられている。従来の磁気抵抗セ
ンサは素子部分の抵抗が素子の磁化方向と素子中を流れ
るセンス電流の方向とのなす角度の余弦の2乗に比例し
て変化するという、異方性磁気抵抗効果に基づくことを
利用したものである。
2. Description of the Related Art A magnetoresistive sensor, a magnetic head, and the like can read signals from the surface of a magnetic material with a large linear density, and thus are widely used as magnetic read transducers of hard disk drives. Conventional magnetoresistive sensors are based on the anisotropic magnetoresistive effect, in which the resistance of the element changes in proportion to the square of the cosine of the angle between the magnetization direction of the element and the direction of the sense current flowing through the element. It is a thing using.

【0003】最近では、センス電流が流れている素子の
抵抗変化が、非磁性層を介する磁性層間での伝導電子の
スピン依存性と異なる層界面でのスピン依存性散乱によ
り発生する巨大磁気抵抗効果、なかでもスピンバルブ効
果が用いられている。このスピンバルブ効果素子を用い
ると、上記の異方性磁気抵抗効果よりも抵抗変化率が大
きく、感度の高いヘッドを作製することができる。
Recently, the giant magnetoresistance effect caused by the change in resistance of a device in which a sense current flows is caused by the spin dependence of conduction electrons between magnetic layers via a nonmagnetic layer and the spin dependence scattering at a different layer interface. In particular, the spin valve effect is used. By using this spin valve effect element, it is possible to manufacture a head having a higher resistance change rate than the anisotropic magnetoresistance effect and a high sensitivity.

【0004】記録密度が50Gbpsiまでは従来の素
子構造を有するスピンバルブ素子で対応することが可能
であると予想される。しかしながら、素子サイズが小さ
くなると、50Gbpsi以上の記録密度のスピンバル
ブ素子では、最新のドライブ手段を用いても素子構造的
に限界となる。
[0004] It is expected that a spin valve element having a conventional element structure can cope with a recording density of up to 50 Gbpsi. However, when the element size is reduced, a spin valve element having a recording density of 50 Gbpsi or more is limited in element structure even with the latest drive means.

【0005】さらに、記録密度が100Gbpsiの領
域に達すると、トラック幅が0.1μmになることが予
想され、新しい素子構造が必要になる。その対応策とし
ては、素子面に垂直に電流を流すCPP(Current Perp
endicular to Plane)配置が検討されている。まず、ト
ンネル電流を利用したTMR素子が検討され、最近で
は、スピンバルブもしくは多層膜型のスピンバルブ素子
が検討されている。これらについては、例えば特表平1
1−509956号、特開2000−30222号、特
開2000−228004号、日本応用磁気学会公園概
要集(2000)p.427等に開示されている。
Further, when the recording density reaches an area of 100 Gbps, the track width is expected to be 0.1 μm, and a new element structure is required. As a countermeasure, CPP (Current Perp.)
Endicular to Plane) arrangements are being considered. First, a TMR element using a tunnel current has been studied, and recently, a spin valve or a multi-layer type spin valve element has been studied. About these, for example,
Nos. 1-509956, JP-A-2000-30222, JP-A-2000-228004, and Japanese Society of Applied Magnetics, Park Overview (2000), p.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、CPP
配置とすることにより、センス電流はスピンバルブ素子
を構成している薄膜およびそれらの界面に対して垂直方
向に流れるため、従来のCIP(Current in-Plane)配
置の場合のように、センス電流が主に電気伝導層を流れ
ること、および界面に平行に流れることはなくなる。そ
の際に素子抵抗が非常に低くなり、抵抗変化率を大きく
することができないことが判明した。
SUMMARY OF THE INVENTION However, CPP
With this arrangement, the sense current flows in a direction perpendicular to the thin films constituting the spin valve element and their interfaces, so that the sense current is reduced as in the case of the conventional CIP (Current in-Plane) arrangement. It will not flow mainly through the electrically conductive layer nor flow parallel to the interface. At that time, it was found that the element resistance was extremely low and the rate of change in resistance could not be increased.

【0007】またスピンバルブ膜を構成する自由層を厚
くすると、抵抗変化率が改善されると報告されている
が、伝導電子がスピンを保存することができる距離に限
界があるため、すぐに飽和点に達してしまう。
It has been reported that increasing the thickness of the free layer constituting the spin-valve film improves the rate of change in resistance. You reach the point.

【0008】さらに、ヘッド感度を上げるためには、
「自由層の飽和磁化」×「膜厚」で表される値を小さく
する必要があり、上記方法は本質的な解決策とはなり得
ない。
Further, in order to increase the head sensitivity,
It is necessary to reduce the value represented by “saturation magnetization of free layer” × “film thickness”, and the above method cannot be an essential solution.

【0009】以上の課題は、CIP配置で開発されてき
たスピンバルブ素子をそのままCPP配置に適用したた
めに発生したものである。
The above problem arises because the spin valve element developed in the CIP arrangement is directly applied to the CPP arrangement.

【0010】そこで、CPP配置の場合には、スピンバ
ルブ内部の電流経路がCIP配置とは異なることを理解
し、CPP配置で抵抗変化率のベースとなる素子抵抗が
ある程度の値を示す、CPP配置用スピンバルブ膜が必
要である。
Therefore, in the case of the CPP arrangement, it is understood that the current path inside the spin valve is different from that of the CIP arrangement, and the element resistance serving as the base of the resistance change rate in the CPP arrangement shows a certain value. A spin valve film is required.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するためになされた磁気抵抗効果素子および磁気ラン
ダムアクセスメモリ装置である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention is directed to a magnetoresistive element and a magnetic random access memory device for solving the above-mentioned problems.

【0012】本発明の磁気抵抗効果素子は、自由層と非
磁性層と固定層と反強磁性層とが順に積層されてなるス
ピンバルブ膜、もしくは反強磁性層と固定層と非磁性層
と自由層と非磁性層と固定層と反強磁性層とが順に積層
されてなるスピンバルブ膜を備え、センス電流が膜面に
対して垂直方向に流れる磁気抵抗効果素子において、前
記反強磁性層は、α型三二酸化鉄、酸化マンガン(II)、
酸化ニッケル(II)もしくは硫化鉄(II)からなるものであ
る。
A magnetoresistive element according to the present invention comprises a spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, and a nonmagnetic layer. A magnetoresistive effect element comprising a spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein the sense current flows in a direction perpendicular to the film surface; Is α-type iron sesquioxide, manganese (II) oxide,
It is made of nickel (II) oxide or iron (II) sulfide.

【0013】もしくは、前記反強磁性層は、白金マンガ
ン層、イリジウムマンガン層、鉄マンガン層およびニッ
ケルマンガン層からなる金属反強磁性層群のうちの少な
くとも2種以上の層を積層したものからなる。
[0013] Alternatively, the antiferromagnetic layer is formed by laminating at least two or more layers of a metal antiferromagnetic layer group consisting of a platinum manganese layer, an iridium manganese layer, an iron manganese layer, and a nickel manganese layer. .

【0014】もしくは、前記反強磁性層は、α型三二酸
化鉄層、酸化マンガン(II)層、酸化ニッケル(II)層およ
び硫化鉄(II)層からなる非金属反強磁性層群のうちの少
なくとも2種以上の層を積層したものからなる。
Alternatively, the antiferromagnetic layer is a nonmetallic antiferromagnetic layer group consisting of an α-type iron sesquioxide layer, a manganese (II) oxide layer, a nickel (II) oxide layer and an iron (II) sulfide layer. Of at least two or more layers.

【0015】もしくは、前記反強磁性層は、白金マンガ
ン層、イリジウムマンガン層、鉄マンガン層およびニッ
ケルマンガン層からなる金属反強磁性層群のうちの少な
くとも1種以上の層と、α型三二酸化鉄層、酸化マンガ
ン(II)層、酸化ニッケル(II)層および硫化鉄(II)層から
なる非金属反強磁性層群のうちの少なくとも1種以上の
層とを積層したものからなる。
Alternatively, the antiferromagnetic layer comprises at least one layer of a metal antiferromagnetic layer group consisting of a platinum manganese layer, an iridium manganese layer, an iron manganese layer, and a nickel manganese layer; It is formed by laminating at least one layer of a nonmetallic antiferromagnetic layer group consisting of an iron layer, a manganese (II) oxide layer, a nickel (II) oxide layer, and an iron (II) sulfide layer.

【0016】もしくは、前記反強磁性層は、白金マンガ
ン、イリジウムマンガン、鉄マンガンおよびニッケルマ
ンガンからなる金属反強磁性体群のうちの少なくとも2
種以上を分散させてなるものである。
Alternatively, the antiferromagnetic layer comprises at least two of a group of metal antiferromagnetic materials consisting of platinum manganese, iridium manganese, iron manganese and nickel manganese.
More than one species are dispersed.

【0017】もしくは、前記反強磁性層は、α型三二酸
化鉄、酸化マンガン(II)、酸化ニッケル(II)および硫化
鉄(II)からなる非金属反強磁性体群のうちの少なくとも
2種以上を分散させてなるものである。
Alternatively, the antiferromagnetic layer comprises at least two members selected from the group consisting of non-metallic antiferromagnetic materials consisting of α-type iron sesquioxide, manganese (II) oxide, nickel oxide (II) and iron sulfide (II). The above is dispersed.

【0018】もしくは、前記反強磁性層は、白金マンガ
ン、イリジウムマンガン、鉄マンガンおよびニッケルマ
ンガンからなる金属反強磁性体群のうちの少なくとも1
種以上と、α型三二酸化鉄、酸化マンガン(II)、酸化ニ
ッケル(II)および硫化鉄(II)からなる非金属反強磁性体
群のうちの少なくとも1種以上とを分散させてなるもの
である。
Alternatively, the antiferromagnetic layer comprises at least one of a group of metal antiferromagnetic materials consisting of platinum manganese, iridium manganese, iron manganese and nickel manganese.
A dispersion of at least one species and at least one of a group of non-metallic antiferromagnetic substances consisting of α-type iron sesquioxide, manganese (II) oxide, nickel (II) oxide and iron (II) sulfide It is.

【0019】もしくは、前記反強磁性層は、白金マンガ
ン、イリジウムマンガン、鉄マンガンおよびニッケルマ
ンガンからなる金属反強磁性体群のうちの少なくとも1
種以上と、酸化アルミニウム、酸化シリコン、三二酸化
鉄および炭化チタンからなる非反強磁体群のうちの少な
くとも1種以上とを分散させてなるものである。
Alternatively, the antiferromagnetic layer comprises at least one of a group of metal antiferromagnetic materials consisting of platinum manganese, iridium manganese, iron manganese and nickel manganese.
And at least one of a group of non-antiferromagnetic materials comprising aluminum oxide, silicon oxide, iron sesquioxide and titanium carbide.

【0020】もしくは、前記反強磁性層は、α型三二酸
化鉄、酸化マンガン(II)、酸化ニッケル(II)および硫化
鉄(II)からなる非金属反強磁性体群のうちの少なくとも
1種以上と、酸化アルミニウム、酸化シリコン、三二酸
化鉄および炭化チタンからなる非反強磁体群のうちの少
なくとも1種以上とを分散させてなるものである。
Alternatively, the antiferromagnetic layer comprises at least one member selected from the group consisting of nonmetallic antiferromagnetic materials consisting of α-type iron sesquioxide, manganese (II) oxide, nickel oxide (II) and iron sulfide (II). The above is obtained by dispersing at least one of a group of non-antiferromagnetic materials including aluminum oxide, silicon oxide, iron sesquioxide, and titanium carbide.

【0021】上記磁気抵抗効果素子では、固定層と隣接
する反強磁性層が上記構成をとることにより、反強磁性
層の面垂直方向の規格化抵抗を30000μΩμm2
上に高めることができる。その結果、抵抗変化に寄与す
る素子抵抗が増加し、抵抗変化量が非常に効率良く向上
させることが可能になる。
In the above-described magnetoresistive element, the normalized resistance in the direction perpendicular to the plane of the antiferromagnetic layer can be increased to 30,000 μΩμm 2 or more by the above configuration of the antiferromagnetic layer adjacent to the fixed layer. As a result, the element resistance contributing to the resistance change increases, and the resistance change amount can be improved very efficiently.

【0022】本発明の磁気ランダムアクセスメモリ装置
は、自由層と非磁性層と固定層と反強磁性層とが順に積
層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反強磁性層と固
定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜を備え、セン
ス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効果素
子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ装置において、
前記反強磁性層は、上記説明した本発明の反強磁性膜か
らなるものである。
According to the magnetic random access memory device of the present invention, there is provided a spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, and a nonmagnetic layer. Random access using a magnetoresistive element having a spin valve film in which a magnetic layer, a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially laminated, and a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. In a memory device,
The antiferromagnetic layer comprises the antiferromagnetic film of the present invention described above.

【0023】上記磁気ランダムアクセスメモリ装置で
は、それに用いられている磁気抵抗効果素子の反強磁性
層が上記説明したような構成をとることにより、反強磁
性層の面垂直方向の規格化抵抗を30000μΩμm2
以上に高めることができる。その結果、抵抗変化に寄与
する素子抵抗が増加し、抵抗変化量が非常に効率良く向
上させることが可能になる。そのため、メモリセルに情
報を記録する動作、およびメモリセルに記録された情報
を読み出す動作を安定的に行えるようになる。
In the above-mentioned magnetic random access memory device, the antiferromagnetic layer of the magnetoresistive element used in the device has the above-described configuration, so that the normalized resistance of the antiferromagnetic layer in the direction perpendicular to the plane is reduced. 30000μΩμm 2
It can be raised more than that. As a result, the element resistance contributing to the resistance change increases, and the resistance change amount can be improved very efficiently. Therefore, the operation of recording information in the memory cell and the operation of reading information recorded in the memory cell can be performed stably.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】本発明の磁気抵抗効果素子に係る
一実施の形態を、図1〜図4の概略構成断面図によって
説明する。以下に説明する磁気抵抗効果素子は、自由層
と非磁性層と固定層と反強磁性層とが順に積層されてな
るシングルスピンバルブ膜、もしくは反強磁性層と固定
層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定層と反強磁性層
とが順に積層されてなるデュアルスピンバルブ膜を備
え、センス電流が膜面に対して垂直方向に流れるもので
ある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS One embodiment of the magnetoresistive element of the present invention will be described with reference to the schematic sectional views of FIGS. The magnetoresistive element described below is a single spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are laminated in this order, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, and a free spin layer. A dual spin valve film in which a layer, a non-magnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, and a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface.

【0025】図1に示すように、シンプル型のシングル
スピンバルブ膜1は、電極層51上に、例えば下層よ
り、反強磁性層11、固定層12、非磁性層13、自由
層14が順に積層されてなる。さらに上記自由層14上
には電極層52が形成されている。なお、上記構造にお
いて自由層14側が下層になってもよい。
As shown in FIG. 1, in the simple type single spin valve film 1, an antiferromagnetic layer 11, a fixed layer 12, a nonmagnetic layer 13, and a free layer 14 are sequentially formed on an electrode layer 51, for example, from a lower layer. It is laminated. Further, an electrode layer 52 is formed on the free layer 14. In the above structure, the free layer 14 side may be a lower layer.

【0026】また図2に示すように、シンセティック型
のシングルスピンバルブ膜2は、電極層51上に、例え
ば下層より、反強磁性層11、固定層12、非磁性層1
3、自由層14が順に積層されてなり、上記固定層12
内の磁性層部分が積層フェリ構造を有する。さらに上記
自由層14上に電極層52が形成されている。なお、上
記構造において自由層14側が下層になってもよい。な
お、図2では、前記図1によって説明した構成部品と同
様のものには同一符号を付与した。
As shown in FIG. 2, the synthetic single spin valve film 2 is formed on the electrode layer 51 by, for example, an antiferromagnetic layer 11, a fixed layer 12, a nonmagnetic layer 1
3. The free layer 14 is sequentially laminated, and the fixed layer 12
The inside magnetic layer portion has a laminated ferri structure. Further, an electrode layer 52 is formed on the free layer 14. In the above structure, the free layer 14 side may be a lower layer. In FIG. 2, the same components as those described with reference to FIG. 1 are denoted by the same reference numerals.

【0027】一方、図3に示すように、シンプル型のデ
ュアルスピンバルブ膜3は、電極層51上に、例えば下
層より、反強磁性層11、固定層12、非磁性層13、
自由層14、非磁性層15、固定層16、反強磁性層1
7が順に積層されてなる。さらに上記反強磁性層17上
に電極層52が形成されている。
On the other hand, as shown in FIG. 3, a simple dual spin-valve film 3 has an antiferromagnetic layer 11, a fixed layer 12, a nonmagnetic layer 13,
Free layer 14, nonmagnetic layer 15, fixed layer 16, antiferromagnetic layer 1
7 are sequentially stacked. Further, an electrode layer 52 is formed on the antiferromagnetic layer 17.

【0028】また図4に示すように、シンセティック型
のデュアルスピンバルブ膜4は、電極層51上に、例え
ば下層より、反強磁性層11、固定層12、非磁性層1
3、自由層14、非磁性層15、固定層16、反強磁性
層17が順に積層されてなり、上記固定層12、16内
の磁性層部分が積層フェリ磁性層構造を有する。なお、
図4では、前記図1、3によって説明した構成部品と同
様のものには同一符号を付与した。
As shown in FIG. 4, a synthetic dual spin valve film 4 is formed on an electrode layer 51 by, for example, forming an antiferromagnetic layer 11, a fixed layer 12, and a nonmagnetic layer
3, a free layer 14, a nonmagnetic layer 15, a fixed layer 16, and an antiferromagnetic layer 17 are sequentially stacked, and the magnetic layer portions in the fixed layers 12, 16 have a stacked ferrimagnetic layer structure. In addition,
In FIG. 4, the same components as those described with reference to FIGS.

【0029】上記反強磁性層11、17は、α型三二酸
化鉄(αFe2 3 )、酸化マンガン(II)(MnO)、
酸化ニッケル(II)(NiO)もしくは硫化鉄(II)(Fe
S)からなる。
The antiferromagnetic layers 11 and 17 are made of α-type iron sesquioxide (αFe 2 O 3 ), manganese (II) oxide (MnO),
Nickel (II) oxide (NiO) or iron (II) sulfide (Fe
S).

【0030】上記反強磁性層11、17は、白金マンガ
ン(PtMn)層、イリジウムマンガン(IrMn)
層、鉄マンガン(FeMn)層およびニッケルマンガン
(NiMn)層からなる金属反強磁性層群のうちの少な
くとも1種以上の層と、α型三二酸化鉄(αFe
2 3 )層、酸化マンガン(II)(MnO)層、酸化ニッ
ケル(II)(NiO)層および硫化鉄(II)(FeS)層か
らなる非金属反強磁性層群のうちの少なくとも1種以上
の層とを積層したものからなる。
The antiferromagnetic layers 11 and 17 are composed of a platinum manganese (PtMn) layer and iridium manganese (IrMn).
At least one of a metal antiferromagnetic layer group consisting of an iron manganese (FeMn) layer and a nickel manganese (NiMn) layer;
2 O 3 ) layer, manganese (II) oxide (MnO) layer, nickel oxide (II) (NiO) layer, and iron (II) (FeS) non-metallic antiferromagnetic layer group It is formed by laminating the above layers.

【0031】上記反強磁性層11、17は、白金マンガ
ン(PtMn)、イリジウムマンガン(IrMn)、鉄
マンガン(FeMn)およびニッケルマンガン(NiM
n)からなる金属反強磁性体群のうちの少なくとも1種
以上と、α型三二酸化鉄(αFe2 3 )、酸化マンガ
ン(II)(MnO)、酸化ニッケル(II)(NiO)および
硫化鉄(II)(FeS)からなる非金属反強磁性体群のう
ちの少なくとも1種以上とを分散させてなる。
The antiferromagnetic layers 11 and 17 are made of platinum manganese (PtMn), iridium manganese (IrMn), iron manganese (FeMn) and nickel manganese (NiMn).
n), at least one metal antiferromagnetic material group consisting of α-type iron sesquioxide (αFe 2 O 3 ), manganese oxide (II) (MnO), nickel oxide (II) (NiO) and sulfide It is obtained by dispersing at least one of a group of non-metallic antiferromagnetic substances made of iron (II) (FeS).

【0032】上記反強磁性層11、17は、白金マンガ
ン(PtMn)、イリジウムマンガン(IrMn)、鉄
マンガン(FeMn)およびニッケルマンガン(NiM
n)からなる金属反強磁性体群のうちの少なくとも1種
以上以上と、酸化アルミニウム、酸化シリコン、三二酸
化鉄および炭化チタンからなる非反強磁体群のうちの少
なくとも1種以上とを分散させてなる。
The antiferromagnetic layers 11 and 17 are made of platinum manganese (PtMn), iridium manganese (IrMn), iron manganese (FeMn) and nickel manganese (NiMn).
At least one or more of the metal antiferromagnetic group consisting of n) and at least one or more of the non-antiferromagnetic group consisting of aluminum oxide, silicon oxide, iron sesquioxide and titanium carbide are dispersed. It becomes.

【0033】上記反強磁性層11、17は、α型三二酸
化鉄(αFe2 3 )、酸化マンガン(II)(MnO)、
酸化ニッケル(II)(NiO)および硫化鉄(II)からなる
非金属反強磁性体群のうちの少なくとも1種以上と、酸
化アルミニウム(Al2 3)、酸化シリコン(Si2
O)からなる非反強磁性の酸化物群のうちの少なくとも
1種以上とを分散させてなる。
The antiferromagnetic layers 11 and 17 are made of α-type iron sesquioxide (αFe 2 O 3 ), manganese (II) oxide (MnO),
At least one of a group of non-metallic antiferromagnetic materials consisting of nickel (II) oxide (NiO) and iron (II) sulfide, aluminum oxide (Al 2 O 3 ), silicon oxide (Si 2
O) is dispersed with at least one of a group of non-antiferromagnetic oxides composed of O).

【0034】また上記各反強磁性層11、17は、少な
くとも30nm以上の膜厚を有し、かつ反強磁性層1
1、17に電流を流したときに発生する熱により上記磁
気抵抗効果素子1〜4が熱的損傷を受けない膜厚以下の
厚さに形成されている。例えば、規格化抵抗値が700
mΩμm2 以下になるような膜厚に形成されている。
Each of the antiferromagnetic layers 11 and 17 has a thickness of at least 30 nm or more.
The magnetoresistive elements 1 to 4 are formed to have a thickness less than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the elements 1 and 17. For example, if the normalized resistance value is 700
The film is formed to have a thickness of not more than mΩμm 2 .

【0035】したがって、反強磁性層11、17は、上
記構成を成すことによって、固定層12と隣接する反強
磁性層11や固定層16と隣接する反強磁性層17の面
垂直方向の規格化抵抗値が30000μΩμm2 以上の
高比抵抗化する。そのことにより、抵抗変化に寄与する
素子抵抗が増加し、抵抗変化量が非常に効率よく向上す
る。
Therefore, the antiferromagnetic layers 11 and 17 have the above-described structure, so that the antiferromagnetic layer 11 adjacent to the fixed layer 12 and the antiferromagnetic layer 17 adjacent to the fixed layer 16 have the standard in the direction perpendicular to the plane. The specific resistance is increased to 30,000 μΩμm 2 or more. As a result, the element resistance that contributes to the resistance change increases, and the resistance change amount improves very efficiently.

【0036】例えば、反強磁性層を積層する構成例とし
ては、PtMn層/IrMn層、PtMn層/NiO
層、PtMn層/NiMn層、PtMn層/FeMn層
等があり、上記積層構成にFe2 3 、TiC等の高抵
抗層を挿入してもよい。また、PtMn層、IrMn層
等の内部にAl2 3 、Si2 OFe2 3 、TiCか
らなる非反強磁性体群のうちの少なくとも1種以上とを
分散(グラニュラー化)させてもよい。また、PtMn
/NiO、PtMn/NiMn等の反強磁性材料同士を
分散(グラニュラー化)させてもよい。
For example, as a configuration example in which an antiferromagnetic layer is laminated, a PtMn layer / IrMn layer, a PtMn layer / NiO
Layers, a PtMn layer / NiMn layer, a PtMn layer / FeMn layer, and the like, and a high-resistance layer such as Fe 2 O 3 or TiC may be inserted in the above-mentioned laminated structure. Further, at least one or more of a group of non-antiferromagnetic materials composed of Al 2 O 3 , Si 2 OFe 2 O 3 , and TiC may be dispersed (granularized) in a PtMn layer, an IrMn layer, or the like. . Also, PtMn
Antiferromagnetic materials such as / NiO and PtMn / NiMn may be dispersed (granularized).

【0037】以下に具体的な反強磁性層例を説明する。
ベースとなるスピンバルブ膜の構造は、Ta層(5n
m)/(反強磁性層)/CoFe層(2nm)/Ru層
(0.9nm)/CoFe層(2nm)/Cu層(3n
m)/CoFe層(1nm)/NiFe層(5nm)/
Ta層(5nm)とした。なお、( )内は膜厚を表
す。
A specific example of the antiferromagnetic layer will be described below.
The structure of the base spin valve film is a Ta layer (5n
m) / (antiferromagnetic layer) / CoFe layer (2 nm) / Ru layer (0.9 nm) / CoFe layer (2 nm) / Cu layer (3n
m) / CoFe layer (1 nm) / NiFe layer (5 nm) /
A Ta layer (5 nm) was used. Note that the thickness in parentheses indicates the film thickness.

【0038】上記構成のスピンバルブ膜を成膜後、10
kOeの磁場中で、270℃、4時間のアニーリングを
行った。スピンバルブ膜の上下には、CPP配置に電流
が流れるように、厚さ300nmの電極材料(例えばC
u)が成膜されている。このようにして得られたスピン
バルブ膜を0.1μm(縦)×0.1μm(横)のサイ
ズにパターニングし、抵抗変化量を測定した。検討した
反強磁性層の構造、素子抵抗、抵抗変化量をまとめて、
表1に示した。
After forming the spin valve film having the above structure, 10
Annealing was performed at 270 ° C. for 4 hours in a magnetic field of kOe. On and under the spin valve film, a 300 nm-thick electrode material (for example, C
u) is deposited. The spin valve film thus obtained was patterned into a size of 0.1 μm (length) × 0.1 μm (width), and the amount of change in resistance was measured. Summarizing the structure of the antiferromagnetic layer studied, the element resistance, and the resistance change amount,
The results are shown in Table 1.

【0039】[0039]

【表1】 [Table 1]

【0040】反強磁性層は、上記説明したような構成を
とることにより高抵抗化される。その結果、表1に示す
ように、抵抗変化量が向上している。すなわち、抵抗変
化量として、0.2Ω以上の値が得られている。なお、
この実施例では、規格化抵抗値700mΩμm2 が使用
限界である。
The resistance of the antiferromagnetic layer is increased by adopting the structure described above. As a result, as shown in Table 1, the resistance change amount is improved. That is, a value of 0.2Ω or more is obtained as the resistance change amount. In addition,
In this embodiment, the use limit is a normalized resistance value of 700 mΩμm 2 .

【0041】表1を詳細にみていくと、試料No.1〜N
o.4のように、上記反強磁性層11、17がMnO、α
Fe2 3 、NiO、FeS等からなるものでは、いず
れも抵抗変化量が0.2Ω以上となっている。一方、比
較例の試料No.19のPtMn(膜厚:15nm)で
は、膜厚が15nmと薄いために素子抵抗が11.0Ω
と低くなりすぎるため抵抗変化量が0.06Ωと小さく
なっている。このように比抵抗が比較的大きい上記説明
したような反強磁性材料を用いることにより、素子抵抗
を適度に高め、抵抗変化量を大きくすることができる。
なお、PtMnは、その膜厚を本願発明のように30n
m以上とすることにより、抵抗変化量が向上し、0.2
Ωを越えるようになる。例えば試料No.5ではPtMn
の膜厚が40nmであるため、素子抵抗が30.5Ωと
なり抵抗変化量が0.21Ωとなっている。
Looking at Table 1 in detail, the samples No. 1 to N
As shown in o.4, the antiferromagnetic layers 11 and 17 are made of MnO, α
In the case of Fe 2 O 3 , NiO, FeS, etc., the resistance change amount is 0.2Ω or more. On the other hand, in the PtMn (film thickness: 15 nm) of the sample No. 19 of the comparative example, the device resistance was 11.0Ω because the film thickness was as thin as 15 nm.
, The resistance change amount is as small as 0.06Ω. By using the above-described antiferromagnetic material having a relatively large specific resistance, the element resistance can be appropriately increased and the amount of change in resistance can be increased.
The thickness of PtMn is set to 30 n as in the present invention.
m or more, the resistance change amount is improved, and 0.2
Beyond Ω. For example, in sample No. 5, PtMn
Is 40 nm, the element resistance is 30.5Ω and the resistance change amount is 0.21Ω.

【0042】積層膜においては、試料No.6〜No.11
の積層膜はいずれも抵抗変化量が0.2Ω以上となって
いて、例えば、試料No.9のPtMn(5nm)/Ni
O(5nm)を3層に積層した積層膜は素子抵抗が5
8.1Ω、抵抗変化量が0・31となっている。一方、
比較例の試料No.20のPtMn(5nm)/NiO
(15nm)を3層に積層した積層膜は、抵抗変化量が
0・49と高いが、膜厚が60nmとなり、特に絶縁膜
であるNiO層の総膜厚が45nmと厚くなるので素子
抵抗が102.3Ωと大きくなりすぎる。また、比較例
の試料No.21のようにPtMn(5nm)/Al2
3 (3.5nm)を3層に積層した積層膜はAl2 3
の厚さが3.5nmと薄い膜であってもAl2 3 自体
の比抵抗が高いので、素子抵抗は10000Ωと非常に
高いものとなる。このように、素子抵抗が大きくなりす
ぎると、発熱の問題が発生しm素子に悪影響を及ぼすよ
うになる。したがって、反強磁性膜に上記説明したよう
な構成の反強磁性材料の積層膜を用いることにより、素
子抵抗を適度に高め、抵抗変化量を大きくすることがで
きる。
In the laminated film, samples No. 6 to No. 11
Each of the laminated films has a resistance change amount of 0.2 Ω or more. For example, the sample No. 9 of PtMn (5 nm) / Ni
A laminated film in which O (5 nm) is laminated in three layers has an element resistance of 5
8.1Ω and the resistance change amount is 0.31. on the other hand,
PtMn (5 nm) / NiO of Comparative Sample No. 20
(15 nm) has a high resistance change amount of 0.49, but has a high film thickness of 60 nm. In particular, the total film thickness of the NiO layer, which is an insulating film, is as large as 45 nm. 102.3Ω is too large. Further, as in the sample No. 21 of the comparative example, PtMn (5 nm) / Al 2 O
3 (3.5 nm) is formed by stacking three layers of Al 2 O 3
Since the specific resistance of Al 2 O 3 itself is high even when the film thickness is as thin as 3.5 nm, the element resistance is as high as 10000Ω. As described above, when the element resistance becomes too large, a problem of heat generation occurs, which adversely affects the m element. Therefore, by using a laminated film of the antiferromagnetic material having the above-described configuration as the antiferromagnetic film, the element resistance can be appropriately increased and the amount of change in resistance can be increased.

【0043】分散膜においては、試料No.12〜No.1
8の各分散膜は、膜厚が30nmとなっているため、素
子抵抗がおよそ30Ω〜50Ωと過度に大きくならず、
それでいて抵抗変化量を0.2Ω以上に確保することが
できている。一方、試料No.22のPtMnとAl2
3 とを分散させたものからなり、膜厚が50nmのもの
では、膜厚が厚くなることにより、素子抵抗が89.2
Ωと過度に大きくなっている。特に高抵抗のAl2 3
が寄与して、素子抵抗の過度な上昇を来たしている。し
たがって、素子抵抗がおよそ30Ω〜50Ωと過度に大
きくならず、それでいて抵抗変化量を0.2Ω以上に確
保することができる上記説明したような構成の反強磁性
材料の分散膜を用いることにより、素子抵抗を適度に高
め、抵抗変化量を大きくすることができる。
In the dispersion film, samples No. 12 to No. 1 were used.
Since each dispersion film of No. 8 has a thickness of 30 nm, the element resistance does not become excessively large, approximately 30Ω to 50Ω,
Nevertheless, the resistance change amount can be secured to 0.2Ω or more. On the other hand, the sample No. 22 of PtMn and Al 2 O
3 is dispersed, and when the film thickness is 50 nm, the element resistance is 89.2 due to the increase in the film thickness.
Ω is excessively large. Particularly high resistance Al 2 O 3
Has contributed, and the element resistance has risen excessively. Therefore, by using the dispersion film of the antiferromagnetic material having the above-described configuration, the element resistance is not excessively increased to about 30Ω to 50Ω, and the resistance change amount can be secured to 0.2Ω or more. The element resistance can be appropriately increased, and the resistance change amount can be increased.

【0044】次に、本発明の磁気ランダムアクセスメモ
リ(MRAM)装置の一例について、図5の(1)に示
す概略構成斜視図および図5の(2)に示す回路図によ
って説明する。
Next, an example of a magnetic random access memory (MRAM) device of the present invention will be described with reference to a schematic configuration perspective view shown in FIG. 5A and a circuit diagram shown in FIG.

【0045】図5の(1)、(2)に示すように、MR
AM装置101には、平行に配置された複数のワード線
111と、上記ワード線111に対して所定間隔を置い
て交差するもので平行に配置された複数のビット線12
1とが備えられている。そしてワード線111とビット
線121とが交差する各領域には、メモリセル131が
配置されている。すなわち、このメモリセル131はマ
トリックス状に配置された構成となっている。
As shown in (1) and (2) of FIG.
The AM device 101 includes a plurality of word lines 111 arranged in parallel and a plurality of bit lines 12 arranged in parallel with each other and intersecting the word lines 111 at a predetermined interval.
1 is provided. A memory cell 131 is arranged in each region where the word line 111 and the bit line 121 intersect. That is, the memory cells 131 are arranged in a matrix.

【0046】上記メモリセル131は、例えばCPP型
GMR素子141とダイオード151とが直列に配置さ
れた構成となっており、CPP型GMR素子141がワ
ード線111に接続され、ダイオード151がビット線
121に接続されている。また、上記ダイオード151
は、CPP型GMR素子141を流れる電流Isがワー
ド線111からビット線121に流れるように規制して
いる。
The memory cell 131 has a configuration in which, for example, a CPP type GMR element 141 and a diode 151 are arranged in series. The CPP type GMR element 141 is connected to the word line 111, and the diode 151 is connected to the bit line 121. It is connected to the. In addition, the diode 151
Restricts the current Is flowing through the CPP type GMR element 141 from flowing from the word line 111 to the bit line 121.

【0047】上記CPP型GMR素子は、上記第1図〜
第4図によって説明した構成のものであり、その反強磁
性層には、上記説明したような本発明の構成のものが用
いられている。
The CPP type GMR element is similar to that shown in FIGS.
The structure of FIG. 4 is used, and the antiferromagnetic layer of the present invention as described above is used.

【0048】上記構成をなす磁気ランダムアクセスメモ
リ装置101は、ワード線111を流れる電流Iwによ
る電流磁場とビット線121を流れる電流Ibによる電
流磁場との合成磁場により、CPP型GMR素子141
の磁化自由層の磁化の向きを反転させ、この磁化の向き
を「1」または「0」という情報として記録することが
できる。また、記録された情報を読み出すには、GMR
効果を利用して、CPP型GMR素子141を流れるセ
ンス電流Isの大きさから磁化自由層の磁化の向きを読
み取ることにより、磁化の向きに対応させている「1」
または「0」という情報を読み取る。
In the magnetic random access memory device 101 having the above-described configuration, the CPP type GMR element 141 is formed by the combined magnetic field of the current magnetic field generated by the current Iw flowing through the word line 111 and the current magnetic field generated by the current Ib flowing through the bit line 121.
The magnetization direction of the magnetization free layer is inverted, and the magnetization direction can be recorded as information “1” or “0”. To read the recorded information, GMR
By utilizing the effect, the direction of the magnetization of the magnetization free layer is read from the magnitude of the sense current Is flowing through the CPP type GMR element 141, thereby making it correspond to the direction of the magnetization.
Alternatively, the information "0" is read.

【0049】上記構成のMRAM装置において、上記説
明したように選択されたメモリセルには、ワード線11
1とビット線121との両方の電流磁場が印加されるこ
とにより、磁化自由層の磁化の向きが反転する。一方、
選択されないメモリセルにはワード線111もしくはビ
ット線121のいずれか一方の電流磁場が印加されるだ
けであるため、磁化の向きが反転するには至らない。そ
のため、選択されたメモリセルのみ、記録を行うことが
できる。
In the MRAM device having the above configuration, the memory cell selected as described above is connected to the word line 11.
When the current magnetic fields of both 1 and bit line 121 are applied, the magnetization direction of the magnetization free layer is reversed. on the other hand,
Since the current magnetic field of only one of the word line 111 and the bit line 121 is applied to the unselected memory cells, the direction of the magnetization is not reversed. Therefore, recording can be performed only on the selected memory cell.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上、説明したように本発明の磁気抵抗
効果素子によれば、固定層と隣接する反強磁性層を高抵
抗の反強磁性層に形成されているので、反強磁性層の面
垂直方向の規格化抵抗を30000μΩμm2 以上に高
めることができる。その結果、抵抗変化に寄与する素子
抵抗が増加し、抵抗変化量が非常に効率良く向上させる
ことが可能になる。よって、従来技術では達し得ない高
記録密度領域に対応する高感度の磁気抵抗効果素子を提
供することが可能になる。また本願発明の磁気抵抗効果
素子を用いることによって、高記録密度領域に対応する
高感度かつ高性能な磁気抵抗効果センサ、磁気抵抗効果
ヘッドを得ることが可能になり、その結果、高性能な記
録再生システムを得ることが可能になる。
As described above, according to the magnetoresistance effect element of the present invention, the antiferromagnetic layer adjacent to the fixed layer is formed of a high-resistance antiferromagnetic layer. Can be increased to 30,000 μΩμm 2 or more. As a result, the element resistance contributing to the resistance change increases, and the resistance change amount can be improved very efficiently. Therefore, it is possible to provide a high-sensitivity magnetoresistive element corresponding to a high recording density region that cannot be achieved by the conventional technology. In addition, by using the magnetoresistive element of the present invention, it is possible to obtain a high-sensitivity and high-performance magnetoresistive sensor and a magnetoresistive head corresponding to a high recording density region. It becomes possible to obtain a reproduction system.

【0051】本発明の磁気ランダムアクセスメモリ装置
によれば、それに用いられている磁気抵抗効果素子の反
強磁性層が本発明の構成をとることにより、反強磁性層
の面垂直方向の規格化抵抗を30000μΩμm2 以上
に高めることができる。その結果、抵抗変化に寄与する
素子抵抗が増加し、抵抗変化量が非常に効率良く向上さ
せることが可能になる。そのため、メモリセルに情報を
記録する動作、およびメモリセルに記録された情報を読
み出す動作を安定的に行えるようになる。よって、信頼
性の高い磁気ランダムアクセスメモリ装置を提供するこ
とができる。
According to the magnetic random access memory device of the present invention, the antiferromagnetic layer of the magnetoresistive element used therein has the structure of the present invention, so that the normalization of the antiferromagnetic layer in the direction perpendicular to the plane is performed. The resistance can be increased to 30,000 μΩμm 2 or more. As a result, the element resistance contributing to the resistance change increases, and the resistance change amount can be improved very efficiently. Therefore, the operation of recording information in the memory cell and the operation of reading information recorded in the memory cell can be performed stably. Therefore, a highly reliable magnetic random access memory device can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の磁気抵抗効果素子に係る一実施の形態
を示す概略構成断面図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing one embodiment of a magnetoresistive element according to the present invention.

【図2】本発明の磁気抵抗効果素子に係る一実施の形態
を示す概略構成断面図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing one embodiment of the magnetoresistive element of the present invention.

【図3】本発明の磁気抵抗効果素子に係る一実施の形態
を示す概略構成断面図である。
FIG. 3 is a schematic sectional view showing one embodiment of the magnetoresistive element of the present invention.

【図4】本発明の磁気抵抗効果素子に係る一実施の形態
を示す概略構成断面図である。
FIG. 4 is a schematic sectional view showing one embodiment of the magnetoresistive element of the present invention.

【図5】本発明の磁気ランダムアクセスメモリ装置に係
る一実施の形態を示す概略構成斜視図および回路図であ
る。
FIG. 5 is a schematic configuration perspective view and a circuit diagram showing one embodiment of a magnetic random access memory device according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シンプル型のシングルスピンバルブ膜、11…反強
磁性層、12…固定層、13…非磁性層、14…自由層
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Simple type single spin valve film, 11 ... Antiferromagnetic layer, 12 ... Fixed layer, 13 ... Non-magnetic layer, 14 ... Free layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01F 10/14 H01F 10/14 10/30 10/30 10/32 10/32 H01L 27/105 H01L 27/10 447 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01F 10/14 H01F 10/14 10/30 10/30 10/32 10/32 H01L 27/105 H01L 27 / 10 447

Claims (36)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性層
とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反強
磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定層
と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜を
備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子において、 前記反強磁性層は、α型三二酸化鉄、酸化マンガン(I
I)、酸化ニッケル(II)もしくは硫化鉄(II)からなること
を特徴とする磁気抵抗効果素子。
1. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially laminated, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetoresistive effect element comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein the sense current flows in a direction perpendicular to the film surface; , Manganese oxide (I
A magnetoresistive element comprising I), nickel (II) oxide or iron (II) sulfide.
【請求項2】 前記反強磁性層は、少なくとも30nm
以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流した
ときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的損
傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを特
徴とする請求項1記載の磁気抵抗効果素子。
2. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30 nm.
The magnetoresistive element has a thickness less than or equal to a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. The magnetoresistive element according to claim 1, wherein:
【請求項3】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性層
とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反強
磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定層
と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜を
備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子において、 前記反強磁性層は、 白金マンガン層、イリジウムマンガン層、鉄マンガン層
およびニッケルマンガン層からなる金属反強磁性層群の
うちの少なくとも2種以上の層を積層したものからなる
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
3. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetoresistive effect element comprising a spin-valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface; wherein the antiferromagnetic layer is a platinum-manganese layer, iridium A magnetoresistive element comprising at least two layers of a metal antiferromagnetic layer group including a manganese layer, an iron manganese layer, and a nickel manganese layer.
【請求項4】 前記反強磁性層は、少なくとも30nm
以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流した
ときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的損
傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを特
徴とする請求項3記載の磁気抵抗効果素子。
4. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30 nm.
The magnetoresistive element has a thickness less than or equal to a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. 4. The magnetoresistance effect element according to claim 3, wherein:
【請求項5】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性層
とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反強
磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定層
と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜を
備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子において、 前記反強磁性層は、 α型三二酸化鉄層、酸化マンガン(II)層、酸化ニッケル
(II)層および硫化鉄(II)層からなる非金属反強磁性層群
のうちの少なくとも2種以上の層を積層したものからな
ることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
5. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially laminated, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetoresistive effect element comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein the sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. Layer, manganese (II) oxide layer, nickel oxide
A magnetoresistive element comprising at least two layers of a nonmetallic antiferromagnetic layer group comprising a (II) layer and an iron (II) sulfide layer.
【請求項6】 前記反強磁性層は、少なくとも30nm
以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流した
ときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的損
傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを特
徴とする請求項5記載の磁気抵抗効果素子。
6. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30 nm.
The magnetoresistive element has a thickness less than or equal to a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. The magneto-resistance effect element according to claim 5, wherein:
【請求項7】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性層
とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反強
磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定層
と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜を
備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子において、 前記反強磁性層は、 白金マンガン層、イリジウムマンガン層、鉄マンガン層
およびニッケルマンガン層からなる金属反強磁性層群の
うちの少なくとも1種以上の層と、 α型三二酸化鉄層、酸化マンガン(II)層、酸化ニッケル
(II)層および硫化鉄(II)層からなる非金属反強磁性層群
のうちの少なくとも1種以上の層とを積層したものから
なることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
7. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetoresistive effect element comprising a spin-valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface; wherein the antiferromagnetic layer is a platinum-manganese layer, iridium At least one layer of a metal antiferromagnetic layer group consisting of a manganese layer, an iron manganese layer, and a nickel manganese layer; an α-type iron sesquioxide layer, a manganese (II) oxide layer, and a nickel oxide layer
A magnetoresistive effect element comprising a layer obtained by laminating at least one or more layers of a nonmetallic antiferromagnetic layer group composed of a (II) layer and an iron (II) sulfide layer.
【請求項8】 前記反強磁性層は、少なくとも30nm
以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流した
ときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的損
傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを特
徴とする請求項7記載の磁気抵抗効果素子。
8. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30 nm.
The magnetoresistive element has a thickness less than or equal to a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. The magnetoresistive element according to claim 7, wherein:
【請求項9】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性層
とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反強
磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定層
と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜を
備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子において、 前記反強磁性層は、 白金マンガン、イリジウムマンガン、鉄マンガンおよび
ニッケルマンガンからなる金属反強磁性体群のうちの少
なくとも2種以上を分散させてなることを特徴とする磁
気抵抗効果素子。
9. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetoresistive effect element comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially laminated, wherein the sense current flows in a direction perpendicular to the film surface; wherein the antiferromagnetic layer comprises platinum manganese, iridium manganese A magnetoresistive element, wherein at least two or more members of a metal antiferromagnetic material group consisting of iron manganese and nickel manganese are dispersed.
【請求項10】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項9記載の磁気抵抗効果素子。
10. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30n.
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. The magnetoresistance effect element according to claim 9, wherein:
【請求項11】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子において、 前記反強磁性層は、 α型三二酸化鉄、酸化マンガン(II)、酸化ニッケル(II)
および硫化鉄(II)からなる非金属反強磁性体群のうちの
少なくとも2種以上を分散させてなることを特徴とする
磁気抵抗効果素子。
11. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetoresistive effect element comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein the sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. , Manganese (II) oxide, nickel (II) oxide
And a non-metallic antiferromagnetic material group comprising iron (II) sulfide and at least two kinds thereof dispersed therein.
【請求項12】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項11記載の磁気抵抗効果素子。
12. The antiferromagnetic layer has at least 30n.
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. The magnetoresistive element according to claim 11, wherein:
【請求項13】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子において、 前記反強磁性層は、 白金マンガン、イリジウムマンガン、鉄マンガンおよび
ニッケルマンガンからなる金属反強磁性体群のうちの少
なくとも1種以上と、 α型三二酸化鉄、酸化マンガン(II)、酸化ニッケル(II)
および硫化鉄(II)からなる非金属反強磁性体群のうちの
少なくとも1種以上とを分散させてなることを特徴とす
る磁気抵抗効果素子。
13. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetoresistive effect element comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially laminated, wherein the sense current flows in a direction perpendicular to the film surface; wherein the antiferromagnetic layer comprises platinum manganese, iridium manganese , Iron manganese and nickel manganese, at least one of a group of metal antiferromagnetic substances, α-type iron sesquioxide, manganese (II) oxide, nickel (II) oxide
And a non-metallic antiferromagnetic material group comprising iron (II) sulfide and at least one non-metallic antiferromagnetic material.
【請求項14】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項13記載の磁気抵抗効果素子。
14. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30n.
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. The magnetoresistive element according to claim 13, wherein:
【請求項15】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子において、 前記反強磁性層は、 白金マンガン、イリジウムマンガン、鉄マンガンおよび
ニッケルマンガンからなる金属反強磁性体群のうちの少
なくとも1種以上と、 酸化アルミニウム、酸化シリコン、三二酸化鉄および炭
化チタンからなる非反強磁体群のうちの少なくとも1種
以上とを分散させてなることを特徴とする磁気抵抗効果
素子。
15. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetoresistive effect element comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially laminated, wherein the sense current flows in a direction perpendicular to the film surface; wherein the antiferromagnetic layer comprises platinum manganese, iridium manganese , At least one or more of a group of metal antiferromagnetic materials consisting of iron manganese and nickel manganese, and at least one or more of a group of non-antiferromagnetic materials consisting of aluminum oxide, silicon oxide, iron sesquioxide and titanium carbide A magnetoresistive effect element characterized by dispersing.
【請求項16】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項15記載の磁気抵抗効果素子。
16. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30n.
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. The magnetoresistance effect element according to claim 15, wherein:
【請求項17】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が前記スピンバルブ膜面に対して垂直方向に
流れる磁気抵抗効果素子において、 前記反強磁性層は、 α型三二酸化鉄、酸化マンガン(II)、酸化ニッケル(II)
および硫化鉄(II)からなる非金属反強磁性体群のうちの
少なくとも1種以上と、 酸化アルミニウム、酸化シリコン、三二酸化鉄および炭
化チタンからなる非反強磁体群のうちの少なくとも1種
以上とを分散させてなることを特徴とする磁気抵抗効果
素子。
17. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetoresistive effect element comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the spin valve film surface; Iron sesquioxide, manganese (II) oxide, nickel (II) oxide
And at least one of a group of non-metallic antiferromagnetic materials consisting of iron and iron sulfide and at least one of a group of non-antiferromagnetic materials consisting of aluminum oxide, silicon oxide, iron sesquioxide and titanium carbide And a magnetoresistive effect element, wherein the element is dispersed.
【請求項18】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項17記載の磁気抵抗効果素子。
18. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30n.
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. The magnetoresistance effect element according to claim 17, wherein:
【請求項19】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ装置におい
て、 前記反強磁性層は、α型三二酸化鉄、酸化マンガン(I
I)、酸化ニッケル(II)もしくは硫化鉄(II)からなること
を特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ装置。
19. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetic random access memory device using a magnetoresistive element, comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. The layer consists of α-type iron sesquioxide, manganese oxide (I
A magnetic random access memory device comprising: (I) nickel (II) oxide or iron (II) sulfide.
【請求項20】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項19記載の磁気ランダムアクセスメモ
リ装置。
20. The antiferromagnetic layer has at least 30 n
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. 20. The magnetic random access memory device according to claim 19, wherein:
【請求項21】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ装置におい
て、 前記反強磁性層は、 白金マンガン層、イリジウムマンガン層、鉄マンガン層
およびニッケルマンガン層からなる金属反強磁性層群の
うちの少なくとも2種以上の層を積層したものからなる
ことを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ装置。
21. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetic random access memory device using a magnetoresistive element, comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. The magnetic random access memory characterized in that the layer is formed by stacking at least two or more layers of a metal antiferromagnetic layer group consisting of a platinum manganese layer, an iridium manganese layer, an iron manganese layer and a nickel manganese layer. apparatus.
【請求項22】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項21記載の磁気ランダムアクセスメモ
リ装置。
22. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30n.
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. 22. The magnetic random access memory device according to claim 21, wherein:
【請求項23】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ装置におい
て、 前記反強磁性層は、 α型三二酸化鉄層、酸化マンガン(II)層、酸化ニッケル
(II)層および硫化鉄(II)層からなる非金属反強磁性層群
のうちの少なくとも2種以上の層を積層したものからな
ることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ装置。
23. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetic random access memory device using a magnetoresistive element, comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. The layers are α-type iron sesquioxide layer, manganese (II) oxide layer, nickel oxide
A magnetic random access memory device comprising a stack of at least two or more layers of a nonmetallic antiferromagnetic layer group consisting of a (II) layer and an iron (II) sulfide layer.
【請求項24】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項23記載の磁気ランダムアクセスメモ
リ装置。
24. The antiferromagnetic layer has at least 30 n
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. The magnetic random access memory device according to claim 23, wherein:
【請求項25】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ装置におい
て、 前記反強磁性層は、 白金マンガン層、イリジウムマンガン層、鉄マンガン層
およびニッケルマンガン層からなる金属反強磁性層群の
うちの少なくとも1種以上の層と、 α型三二酸化鉄層、酸化マンガン(II)層、酸化ニッケル
(II)層および硫化鉄(II)層からなる非金属反強磁性層群
のうちの少なくとも1種以上の層とを積層したものから
なることを特徴とする磁気ランダムアクセスメモリ装
置。
25. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetic random access memory device using a magnetoresistive element, comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. The layers are at least one of a metal antiferromagnetic layer group consisting of a platinum manganese layer, an iridium manganese layer, an iron manganese layer, and a nickel manganese layer; an α-type iron sesquioxide layer and a manganese (II) oxide layer , Nickel oxide
A magnetic random access memory device comprising a laminated structure of at least one layer of a nonmetallic antiferromagnetic layer group consisting of a (II) layer and an iron (II) sulfide layer.
【請求項26】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項25記載の磁気ランダムアクセスメモ
リ装置。
26. The antiferromagnetic layer has at least 30 n
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. 26. The magnetic random access memory device according to claim 25, wherein:
【請求項27】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ装置におい
て、 前記反強磁性層は、 白金マンガン、イリジウムマンガン、鉄マンガンおよび
ニッケルマンガンからなる金属反強磁性体群のうちの少
なくとも2種以上を分散させてなることを特徴とする磁
気ランダムアクセスメモリ装置。
27. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetic random access memory device using a magnetoresistive element, comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. A magnetic random access memory device characterized in that the layer is formed by dispersing at least two or more of a group of metal antiferromagnetic substances consisting of platinum manganese, iridium manganese, iron manganese and nickel manganese.
【請求項28】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項27記載の磁気ランダムアクセスメモ
リ装置。
28. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30n.
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. 28. The magnetic random access memory device according to claim 27, wherein:
【請求項29】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ装置におい
て、 前記反強磁性層は、 α型三二酸化鉄、酸化マンガン(II)、酸化ニッケル(II)
および硫化鉄(II)からなる非金属反強磁性体群のうちの
少なくとも2種以上を分散させてなることを特徴とする
磁気ランダムアクセスメモリ装置。
29. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetic random access memory device using a magnetoresistive element, comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. The layer consists of α-type iron sesquioxide, manganese (II) oxide, nickel (II) oxide
And a non-metallic antiferromagnetic material group comprising iron (II) sulfide and at least two kinds thereof dispersed therein.
【請求項30】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項29記載の磁気ランダムアクセスメモ
リ装置。
30. The antiferromagnetic layer has a thickness of at least 30n.
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. 30. The magnetic random access memory device according to claim 29, wherein:
【請求項31】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ装置におい
て、 前記反強磁性層は、 白金マンガン、イリジウムマンガン、鉄マンガンおよび
ニッケルマンガンからなる金属反強磁性体群のうちの少
なくとも1種以上と、 α型三二酸化鉄、酸化マンガン(II)、酸化ニッケル(II)
および硫化鉄(II)からなる非金属反強磁性体群のうちの
少なくとも1種以上とを分散させてなることを特徴とす
る磁気ランダムアクセスメモリ装置。
31. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetic random access memory device using a magnetoresistive element, comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. The layer is made of at least one of a group of metal antiferromagnets consisting of platinum manganese, iridium manganese, iron manganese and nickel manganese, and α-type iron sesquioxide, manganese (II) oxide, nickel (II) oxide
And a non-metallic antiferromagnetic material group comprising iron (II) sulfide and at least one of them.
【請求項32】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項31記載の磁気ランダムアクセスメモ
リ装置。
32. The antiferromagnetic layer has at least 30n
m or more, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. 32. The magnetic random access memory device according to claim 31, wherein:
【請求項33】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が膜面に対して垂直方向に流れる磁気抵抗効
果素子を用いた磁気ランダムアクセスメモリ装置におい
て、 前記反強磁性層は、 白金マンガン、イリジウムマンガン、鉄マンガンおよび
ニッケルマンガンからなる金属反強磁性体群のうちの少
なくとも1種以上と、 酸化アルミニウム、酸化シリコン、三二酸化鉄および炭
化チタンからなる非反強磁体群のうちの少なくとも1種
以上とを分散させてなることを特徴とする磁気ランダム
アクセスメモリ装置。
33. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetic random access memory device using a magnetoresistive element, comprising a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the film surface. The layer is made of at least one metal antiferromagnetic group consisting of platinum manganese, iridium manganese, iron manganese and nickel manganese, and a non-antiferromagnetic group consisting of aluminum oxide, silicon oxide, iron sesquioxide and titanium carbide. Characterized in that at least one of the magnetic random access memories is dispersed.
【請求項34】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項33記載の磁気ランダムアクセスメモ
リ装置。
34. The antiferromagnetic layer has at least 30 n
m or more, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. 34. The magnetic random access memory device according to claim 33, wherein:
【請求項35】 自由層と非磁性層と固定層と反強磁性
層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜、もしくは反
強磁性層と固定層と非磁性層と自由層と非磁性層と固定
層と反強磁性層とが順に積層されてなるスピンバルブ膜
を備え、 センス電流が前記スピンバルブ膜面に対して垂直方向に
流れる磁気抵抗効果素子を用いた磁気ランダムアクセス
メモリ装置において、 前記反強磁性層は、 α型三二酸化鉄、酸化マンガン(II)、酸化ニッケル(II)
および硫化鉄(II)からなる非金属反強磁性体群のうちの
少なくとも1種以上と、 酸化アルミニウム、酸化シリコン、三二酸化鉄および炭
化チタンからなる非反強磁体群のうちの少なくとも1種
以上とを分散させてなることを特徴とする磁気ランダム
アクセスメモリ装置。
35. A spin valve film in which a free layer, a nonmagnetic layer, a fixed layer, and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, or an antiferromagnetic layer, a fixed layer, a nonmagnetic layer, a free layer, and a nonmagnetic layer. A magnetic random access memory device using a magnetoresistive element including a spin valve film in which a fixed layer and an antiferromagnetic layer are sequentially stacked, and wherein a sense current flows in a direction perpendicular to the spin valve film surface; The antiferromagnetic layer is composed of α-type iron sesquioxide, manganese oxide (II), nickel oxide (II)
And at least one of a group of non-metallic antiferromagnetic materials consisting of iron and iron sulfide and at least one of a group of non-antiferromagnetic materials consisting of aluminum oxide, silicon oxide, iron sesquioxide and titanium carbide And a magnetic random access memory device.
【請求項36】 前記反強磁性層は、少なくとも30n
m以上の膜厚を有し、かつ前記反強磁性層に電流を流し
たときに発生する熱により前記磁気抵抗効果素子が熱的
損傷を受けない膜厚以下の厚さに形成されていることを
特徴とする請求項35記載の磁気ランダムアクセスメモ
リ装置。
36. The antiferromagnetic layer has at least 30 n
m, and the thickness of the magnetoresistive element is not more than a thickness that does not cause thermal damage due to heat generated when a current flows through the antiferromagnetic layer. 36. The magnetic random access memory device according to claim 35, wherein:
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100763921B1 (en) 2006-09-01 2007-10-05 삼성전자주식회사 Magnetic random access memory device using current induced switching
US7582890B2 (en) 2004-04-19 2009-09-01 Samsung Electronics Co., Ltd. Magnetic tunnel junction structures having bended tips at both ends thereof, magnetic random access memory cells employing the same and photomasks used in formation thereof
WO2018029883A1 (en) * 2016-08-10 2018-02-15 アルプス電気株式会社 Exchange-coupling film, and magneto-resistive element and magnetic detection device using same

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