JP2003101098A - トンネル型磁気抵抗素子とそれを用いた磁気式デバイス及びその製造方法並びに製造装置 - Google Patents
トンネル型磁気抵抗素子とそれを用いた磁気式デバイス及びその製造方法並びに製造装置Info
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- JP2003101098A JP2003101098A JP2001286942A JP2001286942A JP2003101098A JP 2003101098 A JP2003101098 A JP 2003101098A JP 2001286942 A JP2001286942 A JP 2001286942A JP 2001286942 A JP2001286942 A JP 2001286942A JP 2003101098 A JP2003101098 A JP 2003101098A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低温における熱処理が可能であり、得られた
絶縁層のバリア障壁の高さが十分高く、その結果、高Ｍ
Ｒを実現することができるトンネル型磁気抵抗素子とそ
れを用いた磁気式デバイス及びその製造方法並びに製造
装置を提供する。 【解決手段】 本発明のトンネル型磁気抵抗素子１は、
第１強磁性層２と、絶縁層３と、第２強磁性層４とが順
次積層され、絶縁層３は、ラジアルラインスロットアン
テナ（ＲＬＳＡ）を用いたプラズマ処理装置により、成
膜した金属層あるいは合金層が酸化処理されて金属酸化
物とされ、その抵抗値は成膜後の熱処理により所定の抵
抗値の範囲で任意に制御されていることを特徴とする。
絶縁層のバリア障壁の高さが十分高く、その結果、高Ｍ
Ｒを実現することができるトンネル型磁気抵抗素子とそ
れを用いた磁気式デバイス及びその製造方法並びに製造
装置を提供する。 【解決手段】 本発明のトンネル型磁気抵抗素子１は、
第１強磁性層２と、絶縁層３と、第２強磁性層４とが順
次積層され、絶縁層３は、ラジアルラインスロットアン
テナ（ＲＬＳＡ）を用いたプラズマ処理装置により、成
膜した金属層あるいは合金層が酸化処理されて金属酸化
物とされ、その抵抗値は成膜後の熱処理により所定の抵
抗値の範囲で任意に制御されていることを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル型磁気抵
抗素子とそれを用いた磁気式デバイス及びその製造方法
並びに製造装置に係り、特に詳しくは、成膜された絶縁
層にラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）を用
いたプラズマ処理装置を用いて加熱処理を施すことによ
り、この絶縁層の抵抗値を所望の抵抗値に制御可能とし
たトンネル型磁気抵抗素子とそれを用いた磁気式デバイ
ス及びその製造方法並びに製造装置に関するものであ
る。
抗素子とそれを用いた磁気式デバイス及びその製造方法
並びに製造装置に係り、特に詳しくは、成膜された絶縁
層にラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬＳＡ）を用
いたプラズマ処理装置を用いて加熱処理を施すことによ
り、この絶縁層の抵抗値を所望の抵抗値に制御可能とし
たトンネル型磁気抵抗素子とそれを用いた磁気式デバイ
ス及びその製造方法並びに製造装置に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、トンネル型磁気抵抗（ＴＭＲ：tu
nneling magnetoresistive）素子が提案され、このトン
ネル型磁気抵抗素子を適用した各種磁気式デバイスの開
発も急激に進展しつつある。このトンネル型磁気抵抗素
子（ＴＭＲ素子）は、薄い絶縁層を２つの強磁性層によ
り挟持した構造で、一般に、強磁性層（磁化固定層）／
絶縁層／強磁性層（磁化自由層）の積層構造を有する。
ここで、磁化固定層とは、反強磁性層と反磁性的に交換
結合してその磁化方向が一方向に固定されるもので、磁
化自由層とは、例えば外部磁界等によりその磁化方向が
自由に変動するものである。これにより、磁化方向が一
方向に固定された磁化固定層に対して、磁化自由層の磁
化方向が変動することにより、巨大磁気抵抗効果(ＧＭ
Ｒ効果)が発現し、外部磁界の変化を抵抗値の変化とし
て捉えることが可能になっている。
nneling magnetoresistive）素子が提案され、このトン
ネル型磁気抵抗素子を適用した各種磁気式デバイスの開
発も急激に進展しつつある。このトンネル型磁気抵抗素
子（ＴＭＲ素子）は、薄い絶縁層を２つの強磁性層によ
り挟持した構造で、一般に、強磁性層（磁化固定層）／
絶縁層／強磁性層（磁化自由層）の積層構造を有する。
ここで、磁化固定層とは、反強磁性層と反磁性的に交換
結合してその磁化方向が一方向に固定されるもので、磁
化自由層とは、例えば外部磁界等によりその磁化方向が
自由に変動するものである。これにより、磁化方向が一
方向に固定された磁化固定層に対して、磁化自由層の磁
化方向が変動することにより、巨大磁気抵抗効果(ＧＭ
Ｒ効果)が発現し、外部磁界の変化を抵抗値の変化とし
て捉えることが可能になっている。
【０００３】このトンネル型磁気抵抗素子を適用した磁
気式デバイスの一例として、電源を切った状態でもデー
タが保存される不揮発性磁気式メモリ（ＭＲＡＭ：magn
etic random access memory）がある。この磁気式メモ
リは、第１強磁性層（磁化固定層）／絶縁層／第２強磁
性層（磁化自由層）の積層構造のトンネル型磁気抵抗素
子を記憶素子として用いたもので、このトンネル型磁気
抵抗素子とＭＯＳＦＥＴを組み合わせることで、ＭＲＡ
Ｍのメモリ・セルを構成している。
気式デバイスの一例として、電源を切った状態でもデー
タが保存される不揮発性磁気式メモリ（ＭＲＡＭ：magn
etic random access memory）がある。この磁気式メモ
リは、第１強磁性層（磁化固定層）／絶縁層／第２強磁
性層（磁化自由層）の積層構造のトンネル型磁気抵抗素
子を記憶素子として用いたもので、このトンネル型磁気
抵抗素子とＭＯＳＦＥＴを組み合わせることで、ＭＲＡ
Ｍのメモリ・セルを構成している。
【０００４】このようなトンネル型磁気抵抗素子では、
第１及び第２強磁性層を構成する材料としては、保磁力
が高いことからＣｏＦｅ系合金が多く用いられている。
また、絶縁層を構成する材料としては、高磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）比が得られることからアルミニウム（Ａｌ）酸化膜
が多く用いられている。このＡｌ酸化膜を形成する方法
としては、例えば、酸素による自然酸化、酸素ラジカル
による酸化、酸素プラズマによる酸化等、様々な方法が
提案されている。
第１及び第２強磁性層を構成する材料としては、保磁力
が高いことからＣｏＦｅ系合金が多く用いられている。
また、絶縁層を構成する材料としては、高磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）比が得られることからアルミニウム（Ａｌ）酸化膜
が多く用いられている。このＡｌ酸化膜を形成する方法
としては、例えば、酸素による自然酸化、酸素ラジカル
による酸化、酸素プラズマによる酸化等、様々な方法が
提案されている。
【０００５】例えば、酸素による自然酸化は、超高真空
スパッタ法あるいは通常のスパッタ法により、磁性体で
あるＣｏＦ層を成膜した後、このサンプルを酸化室に移
動し、この酸化室内でＡｌ層を成膜し、その状態で酸素
ガスを導入してＡｌ層を酸化させてＡｌ酸化層（Ａｌ−
ＡｌＯ）を得る方法で、この上にＣｏＦｅ層を成膜する
ことでＣｏＦｅ／Ａｌ−ＡｌＯ／ＣｏＦｅからなる３層
構造のトンネル型磁気抵抗素子が得られる。また、酸素
ラジカルによる酸化は、磁性層上に成膜したＡｌ層にニ
ュートラルのラジカル酸素（および一部は酸素分子）を
到達させてＡｌ層を酸化させてＡｌ酸化層（Ａｌ−Ａｌ
Ｏ）を得る方法で、この上に磁性層を成膜することで上
記と同様の３層構造のトンネル型磁気抵抗素子が得られ
る。
スパッタ法あるいは通常のスパッタ法により、磁性体で
あるＣｏＦ層を成膜した後、このサンプルを酸化室に移
動し、この酸化室内でＡｌ層を成膜し、その状態で酸素
ガスを導入してＡｌ層を酸化させてＡｌ酸化層（Ａｌ−
ＡｌＯ）を得る方法で、この上にＣｏＦｅ層を成膜する
ことでＣｏＦｅ／Ａｌ−ＡｌＯ／ＣｏＦｅからなる３層
構造のトンネル型磁気抵抗素子が得られる。また、酸素
ラジカルによる酸化は、磁性層上に成膜したＡｌ層にニ
ュートラルのラジカル酸素（および一部は酸素分子）を
到達させてＡｌ層を酸化させてＡｌ酸化層（Ａｌ−Ａｌ
Ｏ）を得る方法で、この上に磁性層を成膜することで上
記と同様の３層構造のトンネル型磁気抵抗素子が得られ
る。
【０００６】また、酸素プラズマによる酸化は、磁性層
上に成膜したＡｌ層に、アルゴン（Ａｒ）ガスと酸素
（Ｏ2）ガスの混合ガス中でＩＰＣ（inductively coupl
edplasma）によるプラズマ酸化、もしくは基板側にＲＦ
を引加することによる酸化を施すことによりＡｌ酸化層
（Ａｌ−ＡｌＯ）を得る方法で、この上に磁性層を成膜
することで上記と同様の３層構造のトンネル型磁気抵抗
素子が得られる。図１１は、従来の酸素プラズマ酸化に
おける絶縁層の面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図
である（Y.Ando et al. Jpn. J. Appl. Phys. Vol.39,
(2000),pp.L439-L441）。この図では、熱処理時間を６
種類採り、各熱処理時間毎に絶縁層の面積抵抗（Ω・μ
ｍ2）と熱処理温度(℃)との関係を示している。
上に成膜したＡｌ層に、アルゴン（Ａｒ）ガスと酸素
（Ｏ2）ガスの混合ガス中でＩＰＣ（inductively coupl
edplasma）によるプラズマ酸化、もしくは基板側にＲＦ
を引加することによる酸化を施すことによりＡｌ酸化層
（Ａｌ−ＡｌＯ）を得る方法で、この上に磁性層を成膜
することで上記と同様の３層構造のトンネル型磁気抵抗
素子が得られる。図１１は、従来の酸素プラズマ酸化に
おける絶縁層の面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図
である（Y.Ando et al. Jpn. J. Appl. Phys. Vol.39,
(2000),pp.L439-L441）。この図では、熱処理時間を６
種類採り、各熱処理時間毎に絶縁層の面積抵抗（Ω・μ
ｍ2）と熱処理温度(℃)との関係を示している。
【０００７】このようにして得られたＡｌ酸化層（Ａｌ
−ＡｌＯ）は、薄ければ薄い程、トンネル効果により流
れるトンネル電流の値が大きくなるために、その抵抗値
も小さくなる。例えば、磁気ヘッドにトンネル型磁気抵
抗素子を用いた場合、Ａｌ酸化層の膜厚を８Å程度に薄
くして磁気抵抗（ＭＲ）を発現させることが要求される
が、このＡｌ酸化層では、膜厚を薄くするにしたがって
ＭＲ比が低下する傾向があるために、ＭＲ比を一定以上
の値に保つためには、膜厚を限界値以下に薄くすること
ができない。
−ＡｌＯ）は、薄ければ薄い程、トンネル効果により流
れるトンネル電流の値が大きくなるために、その抵抗値
も小さくなる。例えば、磁気ヘッドにトンネル型磁気抵
抗素子を用いた場合、Ａｌ酸化層の膜厚を８Å程度に薄
くして磁気抵抗（ＭＲ）を発現させることが要求される
が、このＡｌ酸化層では、膜厚を薄くするにしたがって
ＭＲ比が低下する傾向があるために、ＭＲ比を一定以上
の値に保つためには、膜厚を限界値以下に薄くすること
ができない。
【０００８】一方、このトンネル型磁気抵抗素子をＭＲ
ＡＭに適用した場合、このトンネル型磁気抵抗素子に要
求される特性としては、例えば、磁気抵抗変化によって
得られるバイアス電圧の差は１００ｍＶ、かつ面積抵抗
（シート抵抗ともいう）は１０4Ωｍｍ2程度である。こ
の場合、Ａｌ酸化層の厚みは１０Å程度以上でよいので
あるが、ＭＲ比については十分高いこと、バイアス電圧
については依存性が低いことが要求される。このよう
に、高品質のトンネル型磁気抵抗素子を得るためには、
Ａｌ酸化層におけるトンネル効果を効果的に発現させる
ために、Ａｌ酸化層の界面においては高いバリア障壁を
均一に形成することが必要である。
ＡＭに適用した場合、このトンネル型磁気抵抗素子に要
求される特性としては、例えば、磁気抵抗変化によって
得られるバイアス電圧の差は１００ｍＶ、かつ面積抵抗
（シート抵抗ともいう）は１０4Ωｍｍ2程度である。こ
の場合、Ａｌ酸化層の厚みは１０Å程度以上でよいので
あるが、ＭＲ比については十分高いこと、バイアス電圧
については依存性が低いことが要求される。このよう
に、高品質のトンネル型磁気抵抗素子を得るためには、
Ａｌ酸化層におけるトンネル効果を効果的に発現させる
ために、Ａｌ酸化層の界面においては高いバリア障壁を
均一に形成することが必要である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】ところで、現在、高Ｍ
Ｒを実現しているのはＩＰＣによるプラズマ酸化法であ
るが、この方法では、高ＭＲを実現するためには、得ら
れたＡｌ酸化層に３００℃あるいはそれ以上の温度で熱
処理を施す必要がある。このＡｌ酸化層では、成膜直後
では不十分であったＡｌと酸素との結合は、この熱処理
により安定なＡｌ−Ｏ結合が促進されるために、ＭＲ比
が増加するとともに、バリア障壁も増加してしまうとい
う問題点があった。反強磁性層の材料としては、一般に
Ｍｎ−Ｉｒ、Ｍｎ−Ｐｔ等のＭｎ系反強磁性材料が用い
られているために、高温で熱処理を行うとＭｎの拡散が
問題視されるようになり、この点からも、可能な限り低
温で熱処理するのが望ましい。
Ｒを実現しているのはＩＰＣによるプラズマ酸化法であ
るが、この方法では、高ＭＲを実現するためには、得ら
れたＡｌ酸化層に３００℃あるいはそれ以上の温度で熱
処理を施す必要がある。このＡｌ酸化層では、成膜直後
では不十分であったＡｌと酸素との結合は、この熱処理
により安定なＡｌ−Ｏ結合が促進されるために、ＭＲ比
が増加するとともに、バリア障壁も増加してしまうとい
う問題点があった。反強磁性層の材料としては、一般に
Ｍｎ−Ｉｒ、Ｍｎ−Ｐｔ等のＭｎ系反強磁性材料が用い
られているために、高温で熱処理を行うとＭｎの拡散が
問題視されるようになり、この点からも、可能な限り低
温で熱処理するのが望ましい。
【００１０】一方、酸素プラズマによる酸化において
は、Ａｌ層がプラズマイオンの照射により損傷を受ける
おそれがあるために、絶縁層の厚みを十分確保するため
にはＡｌ層の損傷を考慮してその厚みを設定する必要が
あり、Ａｌ層をより薄厚化することは難しい。そこで、
低抵抗素子における極薄酸化膜等、特に極薄の酸化膜を
形成する必要がある場合には、酸素による自然酸化や酸
素ラジカルによる酸化が主として用いられている。
は、Ａｌ層がプラズマイオンの照射により損傷を受ける
おそれがあるために、絶縁層の厚みを十分確保するため
にはＡｌ層の損傷を考慮してその厚みを設定する必要が
あり、Ａｌ層をより薄厚化することは難しい。そこで、
低抵抗素子における極薄酸化膜等、特に極薄の酸化膜を
形成する必要がある場合には、酸素による自然酸化や酸
素ラジカルによる酸化が主として用いられている。
【００１１】しかしながら、酸素による自然酸化や酸素
ラジカルによる酸化においては、プラズマ酸化に比べて
ＭＲ比が低いという問題点がある。一例を挙げると、プ
ラズマ酸化ではＭＲ比が４９％近い値であるのに対し、
酸素による自然酸化や酸素ラジカルによる酸化ではＭＲ
比が３０％程度と低い。この理由は、Ａｌ酸化層におけ
るＡｌ−Ｏの結合が不十分なためと考えられる。
ラジカルによる酸化においては、プラズマ酸化に比べて
ＭＲ比が低いという問題点がある。一例を挙げると、プ
ラズマ酸化ではＭＲ比が４９％近い値であるのに対し、
酸素による自然酸化や酸素ラジカルによる酸化ではＭＲ
比が３０％程度と低い。この理由は、Ａｌ酸化層におけ
るＡｌ−Ｏの結合が不十分なためと考えられる。
【００１２】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
であって、低温における熱処理が可能であり、得られた
絶縁層のバリア障壁の高さが十分高く、その結果、高Ｍ
Ｒを実現することができるトンネル型磁気抵抗素子とそ
れを用いた磁気式デバイス及びその製造方法並びに製造
装置を提供することを目的とする。
であって、低温における熱処理が可能であり、得られた
絶縁層のバリア障壁の高さが十分高く、その結果、高Ｍ
Ｒを実現することができるトンネル型磁気抵抗素子とそ
れを用いた磁気式デバイス及びその製造方法並びに製造
装置を提供することを目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、本発
明のトンネル型磁気抵抗素子は、絶縁体を２つの導体に
より挟持してなるトンネル型磁気抵抗素子において、前
記絶縁体は、成膜終了後に加熱処理することにより、そ
の抵抗値を制御したことを特徴とする。前記絶縁体は、
それを構成する主たる元素がアルミニウムであることが
好ましい。また、前記絶縁体は、アルミニウム酸化物を
主成分とすることが好ましい。
めに、本発明は以下の構成を採用した。すなわち、本発
明のトンネル型磁気抵抗素子は、絶縁体を２つの導体に
より挟持してなるトンネル型磁気抵抗素子において、前
記絶縁体は、成膜終了後に加熱処理することにより、そ
の抵抗値を制御したことを特徴とする。前記絶縁体は、
それを構成する主たる元素がアルミニウムであることが
好ましい。また、前記絶縁体は、アルミニウム酸化物を
主成分とすることが好ましい。
【００１４】本発明のトンネル型磁気抵抗素子では、成
膜終了後に加熱処理することで、その抵抗値を制御した
ので、バリア障壁の高さが十分に確保され、その結果、
高ＭＲ比を実現することが可能になる。また、この絶縁
体は、従来の酸素プラズマによる酸化のようにプラズマ
イオンの照射により損傷を受けるおそれがないので、そ
の膜厚をより薄厚化することが可能である。
膜終了後に加熱処理することで、その抵抗値を制御した
ので、バリア障壁の高さが十分に確保され、その結果、
高ＭＲ比を実現することが可能になる。また、この絶縁
体は、従来の酸素プラズマによる酸化のようにプラズマ
イオンの照射により損傷を受けるおそれがないので、そ
の膜厚をより薄厚化することが可能である。
【００１５】本発明の磁気式デバイスは、本発明のトン
ネル型磁気抵抗素子を備えたことを特徴とする。この磁
気式デバイスは、本発明のトンネル型磁気抵抗素子を積
層した構造、すなわち、絶縁体を２つの導体により挟持
してなる層構造を、その厚み方向に積層した構成として
もよい。
ネル型磁気抵抗素子を備えたことを特徴とする。この磁
気式デバイスは、本発明のトンネル型磁気抵抗素子を積
層した構造、すなわち、絶縁体を２つの導体により挟持
してなる層構造を、その厚み方向に積層した構成として
もよい。
【００１６】本発明のトンネル型磁気抵抗素子を備えた
磁気式デバイスとしては、基体上に第１の強磁性層（磁
化固定層）／絶縁層／第２の強磁性層（磁化自由層）の
積層構造を有するものであればよく、例えば、不揮発性
磁気式メモリ（ＭＲＡＭ）が好適である。
磁気式デバイスとしては、基体上に第１の強磁性層（磁
化固定層）／絶縁層／第２の強磁性層（磁化自由層）の
積層構造を有するものであればよく、例えば、不揮発性
磁気式メモリ（ＭＲＡＭ）が好適である。
【００１７】本発明のトンネル型磁気抵抗素子の製造方
法は、絶縁体を２つの導体により挟持してなるトンネル
型磁気抵抗素子の製造方法において、前記絶縁体を形成
する工程は、絶縁体となる材料を成膜する成膜工程と、
この成膜された材料をラジアルラインスロットアンテナ
を用いたプラズマ処理装置により酸化処理する処理工程
とを備えたことを特徴とする。
法は、絶縁体を２つの導体により挟持してなるトンネル
型磁気抵抗素子の製造方法において、前記絶縁体を形成
する工程は、絶縁体となる材料を成膜する成膜工程と、
この成膜された材料をラジアルラインスロットアンテナ
を用いたプラズマ処理装置により酸化処理する処理工程
とを備えたことを特徴とする。
【００１８】前記処理工程は、少なくとも酸素を含む不
活性ガス雰囲気中にて行うのが好ましい。また、前記不
活性ガスは、アルゴンガスまたはクリプトンガスである
のが好ましい。
活性ガス雰囲気中にて行うのが好ましい。また、前記不
活性ガスは、アルゴンガスまたはクリプトンガスである
のが好ましい。
【００１９】このトンネル型磁気抵抗素子の製造方法で
は、前記絶縁体を形成する工程を、絶縁体となる材料を
成膜する成膜工程と、この成膜された材料をラジアルラ
インスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置により
酸化処理する処理工程とを備えることとしたので、成膜
された材料に酸化処理を施すことで該材料が絶縁層にな
る。これにより、トンネル電流が発現することが可能な
厚みを有ししかも均質性に富む絶縁層が得られる。ま
た、この絶縁層は、従来の酸素プラズマによる酸化のよ
うにプラズマイオンの照射により損傷を受けるおそれが
ないので、この絶縁層をより薄厚化することが可能にな
る。
は、前記絶縁体を形成する工程を、絶縁体となる材料を
成膜する成膜工程と、この成膜された材料をラジアルラ
インスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置により
酸化処理する処理工程とを備えることとしたので、成膜
された材料に酸化処理を施すことで該材料が絶縁層にな
る。これにより、トンネル電流が発現することが可能な
厚みを有ししかも均質性に富む絶縁層が得られる。ま
た、この絶縁層は、従来の酸素プラズマによる酸化のよ
うにプラズマイオンの照射により損傷を受けるおそれが
ないので、この絶縁層をより薄厚化することが可能にな
る。
【００２０】前記絶縁体および２つの前記導体を形成す
る工程の後に、前記絶縁体を熱処理することによりその
抵抗値を制御する熱処理工程を備えるのが好ましい。前
記熱処理の温度は、２００〜３２０℃の範囲が好まし
い。
る工程の後に、前記絶縁体を熱処理することによりその
抵抗値を制御する熱処理工程を備えるのが好ましい。前
記熱処理の温度は、２００〜３２０℃の範囲が好まし
い。
【００２１】このトンネル型磁気抵抗素子の製造方法で
は、前記絶縁体および２つの前記導体を形成する工程の
後に、前記絶縁体を熱処理することによりその抵抗値を
制御する熱処理工程を備えるので、絶縁体の抵抗値を所
定の抵抗値の範囲で任意に変更可能である。これによ
り、トンネル型磁気抵抗素子のバリア障壁の高さを十分
確保することが可能になり、その結果、高ＭＲ比を実現
することが可能になる。
は、前記絶縁体および２つの前記導体を形成する工程の
後に、前記絶縁体を熱処理することによりその抵抗値を
制御する熱処理工程を備えるので、絶縁体の抵抗値を所
定の抵抗値の範囲で任意に変更可能である。これによ
り、トンネル型磁気抵抗素子のバリア障壁の高さを十分
確保することが可能になり、その結果、高ＭＲ比を実現
することが可能になる。
【００２２】本発明のトンネル型磁気抵抗素子の製造装
置は、絶縁体を２つの導体により挟持してなるトンネル
型磁気抵抗素子の製造装置であり、絶縁体となる材料を
成膜する成膜手段と、この成膜された材料をラジアルラ
インスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置により
酸化処理する処理手段とを備えたことを特徴とする。
置は、絶縁体を２つの導体により挟持してなるトンネル
型磁気抵抗素子の製造装置であり、絶縁体となる材料を
成膜する成膜手段と、この成膜された材料をラジアルラ
インスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置により
酸化処理する処理手段とを備えたことを特徴とする。
【００２３】前記処理手段は、少なくとも酸素を含む不
活性ガスを処理空間内に導入するガス供給手段を備えた
構成としてもよい。このガス供給手段により供給される
不活性ガスは、アルゴンガスまたはクリプトンガスが好
ましい。
活性ガスを処理空間内に導入するガス供給手段を備えた
構成としてもよい。このガス供給手段により供給される
不活性ガスは、アルゴンガスまたはクリプトンガスが好
ましい。
【００２４】本発明のトンネル型磁気抵抗素子の製造装
置では、絶縁体となる材料を成膜する成膜手段と、この
成膜された材料をラジアルラインスロットアンテナを用
いたプラズマ処理装置により酸化処理する処理手段とを
備えたことにより、成膜された材料に対して、ラジアル
ラインスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置によ
り速やかに酸化処理を行うことが可能になり、成膜され
た材料は均質性に優れた絶縁層となる。その結果、バリ
ア障壁の高さが十分に確保され、しかも高ＭＲ比のトン
ネル型磁気抵抗素子を容易にかつ歩留まりよく作製する
ことが可能になる。
置では、絶縁体となる材料を成膜する成膜手段と、この
成膜された材料をラジアルラインスロットアンテナを用
いたプラズマ処理装置により酸化処理する処理手段とを
備えたことにより、成膜された材料に対して、ラジアル
ラインスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置によ
り速やかに酸化処理を行うことが可能になり、成膜され
た材料は均質性に優れた絶縁層となる。その結果、バリ
ア障壁の高さが十分に確保され、しかも高ＭＲ比のトン
ネル型磁気抵抗素子を容易にかつ歩留まりよく作製する
ことが可能になる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明のトンネル型磁気抵
抗素子とそれを用いた磁気式デバイス及びその製造方法
並びに製造装置の各実施形態について図面を参照して説
明する。なお、以下の実施形態においては、圧力をＴｏ
ｒｒの単位で表記するが、この単位をＳＩ単位であるＰ
ａ（パスカル）に変換するには、１Ｔｏｒｒ＝１３３Ｐ
ａと換算すればよい。また、磁界をＯｅ（エルステッ
ド）の単位で表記する場合があるが、この単位をＳＩ単
位であるＡ／ｍ（アンペア毎メートル）に変換するに
は、１Ｏｅ＝７９．５８Ａ／ｍと換算すればよい。
抗素子とそれを用いた磁気式デバイス及びその製造方法
並びに製造装置の各実施形態について図面を参照して説
明する。なお、以下の実施形態においては、圧力をＴｏ
ｒｒの単位で表記するが、この単位をＳＩ単位であるＰ
ａ（パスカル）に変換するには、１Ｔｏｒｒ＝１３３Ｐ
ａと換算すればよい。また、磁界をＯｅ（エルステッ
ド）の単位で表記する場合があるが、この単位をＳＩ単
位であるＡ／ｍ（アンペア毎メートル）に変換するに
は、１Ｏｅ＝７９．５８Ａ／ｍと換算すればよい。
【００２６】［第１の実施形態］図１は本実施形態のト
ンネル型磁気抵抗素子を示す断面図であり、図におい
て、符号１はトンネル型磁気抵抗素子であり、第１強磁
性層（導体）２と、絶縁層（絶縁体）３と、第２強磁性
層（導体）４とが順次積層されて構成されている。
ンネル型磁気抵抗素子を示す断面図であり、図におい
て、符号１はトンネル型磁気抵抗素子であり、第１強磁
性層（導体）２と、絶縁層（絶縁体）３と、第２強磁性
層（導体）４とが順次積層されて構成されている。
【００２７】第１強磁性層２は、その少なくとも一部ま
たは全部が強磁性を示す合金からなるもので、図１中矢
印で示すように磁化方向が一方向に固定されている。こ
の第１強磁性層２は、例えば、不純物ガス濃度が１ｐｐ
ｂ未満の超高純度アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、ス
パッタリング法、蒸着法、あるいはその他の薄膜形成手
段により形成されたもので、特にマグネトロンスパッタ
リング法が好適である。
たは全部が強磁性を示す合金からなるもので、図１中矢
印で示すように磁化方向が一方向に固定されている。こ
の第１強磁性層２は、例えば、不純物ガス濃度が１ｐｐ
ｂ未満の超高純度アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、ス
パッタリング法、蒸着法、あるいはその他の薄膜形成手
段により形成されたもので、特にマグネトロンスパッタ
リング法が好適である。
【００２８】この第１強磁性層２は、超高純度アルゴン
（Ａｒ）ガス雰囲気中で成膜されることから、内部に混
入する不純物濃度が極めて低く、格子欠陥が極めて少な
い良好な結晶構造である。なお、不純物ガス濃度が１ｐ
ｐｂを超える高純度アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、
第１強磁性層２を成膜してもよいが、この場合、層内部
への不純物の混入量が若干増大するために、最適な合金
組成の範囲は若干狭くなる。この第１強磁性層２の膜厚
は、できる限り薄いものが好ましく、例えば、２〜６ｎ
ｍである。
（Ａｒ）ガス雰囲気中で成膜されることから、内部に混
入する不純物濃度が極めて低く、格子欠陥が極めて少な
い良好な結晶構造である。なお、不純物ガス濃度が１ｐ
ｐｂを超える高純度アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、
第１強磁性層２を成膜してもよいが、この場合、層内部
への不純物の混入量が若干増大するために、最適な合金
組成の範囲は若干狭くなる。この第１強磁性層２の膜厚
は、できる限り薄いものが好ましく、例えば、２〜６ｎ
ｍである。
【００２９】上記の強磁性を示す合金としては、強磁性
を示すものであれば特に限定されるものではないが、バ
リア障壁の高さが十分に確保され、しかも高ＭＲ比であ
る点を考慮すると、Ｃｏ、Ｆｅ等の強磁性を有する金
属、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、ＮｉＦｅ系
合金、ＣｏＦｅ系合金、ＣｏＮｉ系合金、ＣｏＦｅＮｉ
系合金、ＭｎＡｓ、ＭｎＳｂ、ＭｎＢｉ等のＭｎと周期
律表のＶＡ族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化
合物、ＮｉＡｓ、ＮｉＳｂ、ＮｉＢｉ等のＮｉと周期律
表のＶＡ族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化合
物等が好適に用いられる。
を示すものであれば特に限定されるものではないが、バ
リア障壁の高さが十分に確保され、しかも高ＭＲ比であ
る点を考慮すると、Ｃｏ、Ｆｅ等の強磁性を有する金
属、Ｃｏ系合金、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、ＮｉＦｅ系
合金、ＣｏＦｅ系合金、ＣｏＮｉ系合金、ＣｏＦｅＮｉ
系合金、ＭｎＡｓ、ＭｎＳｂ、ＭｎＢｉ等のＭｎと周期
律表のＶＡ族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化
合物、ＮｉＡｓ、ＮｉＳｂ、ＮｉＢｉ等のＮｉと周期律
表のＶＡ族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化合
物等が好適に用いられる。
【００３０】これらの合金の中でも、組成式ＣｏxＦｅ
100-xで表されるＣｏＦｅ系合金が好適である。上記の
組成式では、ｘ（ａｔ％）の好ましい範囲は５０≦ｘ≦
８５である。なお、この第１強磁性層２の全てを上記組
成の金属または合金としても良く、また、この第１強磁
性層２を組成の異なる複数の強磁性層からなる積層体と
し、少なくとも１層を上記組成の金属または合金として
も良い。
100-xで表されるＣｏＦｅ系合金が好適である。上記の
組成式では、ｘ（ａｔ％）の好ましい範囲は５０≦ｘ≦
８５である。なお、この第１強磁性層２の全てを上記組
成の金属または合金としても良く、また、この第１強磁
性層２を組成の異なる複数の強磁性層からなる積層体と
し、少なくとも１層を上記組成の金属または合金として
も良い。
【００３１】絶縁層３は、金属酸化物等の絶縁性材料か
らなるもので、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬ
ＳＡ）を用いたプラズマ処理装置により、成膜した金属
層あるいは合金層が酸化処理されて金属酸化物とされ、
その抵抗値は成膜後の熱処理により所定の抵抗値の範囲
で任意に制御されている。この絶縁層３の膜厚は、トン
ネル効果が発現できるように極めて薄いものが好まし
く、例えば、０．５〜２．０ｎｍである。
らなるもので、ラジアルラインスロットアンテナ（ＲＬ
ＳＡ）を用いたプラズマ処理装置により、成膜した金属
層あるいは合金層が酸化処理されて金属酸化物とされ、
その抵抗値は成膜後の熱処理により所定の抵抗値の範囲
で任意に制御されている。この絶縁層３の膜厚は、トン
ネル効果が発現できるように極めて薄いものが好まし
く、例えば、０．５〜２．０ｎｍである。
【００３２】上記の金属層あるいは合金層は、例えば、
不純物ガス濃度が１ｐｐｂ未満の超高純度アルゴン（Ａ
ｒ）ガス雰囲気中で、スパッタリング法、蒸着法、ある
いはその他の薄膜形成手段により形成されたもので、特
にマグネトロンスパッタリング法が好適である。上記の
金属層あるいは合金層は、超高純度アルゴン（Ａｒ）ガ
ス雰囲気中で成膜されることから、内部に混入する不純
物濃度が極めて低くなる。したがって、格子欠陥が極め
て少ない良好な結晶構造である。
不純物ガス濃度が１ｐｐｂ未満の超高純度アルゴン（Ａ
ｒ）ガス雰囲気中で、スパッタリング法、蒸着法、ある
いはその他の薄膜形成手段により形成されたもので、特
にマグネトロンスパッタリング法が好適である。上記の
金属層あるいは合金層は、超高純度アルゴン（Ａｒ）ガ
ス雰囲気中で成膜されることから、内部に混入する不純
物濃度が極めて低くなる。したがって、格子欠陥が極め
て少ない良好な結晶構造である。
【００３３】なお、上記の金属層あるいは合金層は、不
純物ガス濃度が１ｐｐｂを超える高純度アルゴン（Ａ
ｒ）ガス雰囲気中で成膜してもよいが、この場合、層内
部への不純物の混入量が若干増大するために、その後加
熱処理すると、１ｐｐｂ未満の超高純度アルゴン（Ａ
ｒ）ガス雰囲気中で成膜したものと比べて絶縁性が低下
する。そこで、得られた絶縁層３の抵抗値が所望の抵抗
値となるように、その後の加熱処理の条件を変更する必
要がある。
純物ガス濃度が１ｐｐｂを超える高純度アルゴン（Ａ
ｒ）ガス雰囲気中で成膜してもよいが、この場合、層内
部への不純物の混入量が若干増大するために、その後加
熱処理すると、１ｐｐｂ未満の超高純度アルゴン（Ａ
ｒ）ガス雰囲気中で成膜したものと比べて絶縁性が低下
する。そこで、得られた絶縁層３の抵抗値が所望の抵抗
値となるように、その後の加熱処理の条件を変更する必
要がある。
【００３４】上記の酸化処理は、成膜した金属層あるい
は合金層を酸化処理することにより、絶縁体である金属
酸化物とする処理方法であり、ラジアルラインスロット
アンテナ（ＲＬＳＡ）を用いたプラズマ処理装置により
酸化処理が成される。ＲＬＳＡによる酸化処理は、発生
するプラズマが低電子温度、高密度プラズマという特徴
を有するために、運動エネルギーの小さい希ガスイオン
を、大量に、被処理物の表面に供給し、酸化を促進する
ことができる。
は合金層を酸化処理することにより、絶縁体である金属
酸化物とする処理方法であり、ラジアルラインスロット
アンテナ（ＲＬＳＡ）を用いたプラズマ処理装置により
酸化処理が成される。ＲＬＳＡによる酸化処理は、発生
するプラズマが低電子温度、高密度プラズマという特徴
を有するために、運動エネルギーの小さい希ガスイオン
を、大量に、被処理物の表面に供給し、酸化を促進する
ことができる。
【００３５】このＲＬＳＡを用いた酸化処理は、ＲＬＳ
Ａによりマイクロ波を処理室内に導入し、マイクロ波励
起によるプラズマを発生させ、このプラズマにより処理
室内に配置された上記の金属層あるいは合金層を酸化さ
せる。これにより、上記の金属層あるいは合金層は金属
酸化物に変化し、高抵抗層である絶縁層となる。
Ａによりマイクロ波を処理室内に導入し、マイクロ波励
起によるプラズマを発生させ、このプラズマにより処理
室内に配置された上記の金属層あるいは合金層を酸化さ
せる。これにより、上記の金属層あるいは合金層は金属
酸化物に変化し、高抵抗層である絶縁層となる。
【００３６】上記の金属層あるいは合金層としては、成
膜後にＲＬＳＡを用いた酸化処理を施すことにより絶縁
体となるものであれば特に限定されるものではないが、
成膜後の熱処理による抵抗値の制御が容易である点を考
慮すると、それを構成する主たる元素はアルミニウム
（Ａｌ）であることが好ましい。このアルミニウム（Ａ
ｌ）は、ＲＬＳＡを用いて酸化処理を施すことにより容
易に酸化され、アルミナ（アルミニウム酸化物：Ａｌ2
Ｏ3）となる。これにより、絶縁層３は、それを構成す
る主たる成分がアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）となる。
膜後にＲＬＳＡを用いた酸化処理を施すことにより絶縁
体となるものであれば特に限定されるものではないが、
成膜後の熱処理による抵抗値の制御が容易である点を考
慮すると、それを構成する主たる元素はアルミニウム
（Ａｌ）であることが好ましい。このアルミニウム（Ａ
ｌ）は、ＲＬＳＡを用いて酸化処理を施すことにより容
易に酸化され、アルミナ（アルミニウム酸化物：Ａｌ2
Ｏ3）となる。これにより、絶縁層３は、それを構成す
る主たる成分がアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）となる。
【００３７】絶縁層３を構成する金属酸化物としては、
上述したアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の他、例えば、酸化クロ
ム（ＣｒＯ2）、酸化ユーロピウム（ＥｕＯ）、ケイ酸
ユーロピウム（ＥｕＳｉＯ4）、マンガン酸カルシウム
ランタン（Ｌａ1-xＣａxＭｎＯ3、ただしｘ（ａｔ％）
は０．２＜ｘ＜０．４を満たす）等が好適に用いられ
る。なお、この絶縁層３の全てを上記組成の金属酸化物
としても良く、また、この絶縁層３を組成の異なる複数
の絶縁層からなる積層体とし、少なくとも１層を上記組
成の金属酸化物としても良い。
上述したアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の他、例えば、酸化クロ
ム（ＣｒＯ2）、酸化ユーロピウム（ＥｕＯ）、ケイ酸
ユーロピウム（ＥｕＳｉＯ4）、マンガン酸カルシウム
ランタン（Ｌａ1-xＣａxＭｎＯ3、ただしｘ（ａｔ％）
は０．２＜ｘ＜０．４を満たす）等が好適に用いられ
る。なお、この絶縁層３の全てを上記組成の金属酸化物
としても良く、また、この絶縁層３を組成の異なる複数
の絶縁層からなる積層体とし、少なくとも１層を上記組
成の金属酸化物としても良い。
【００３８】第２強磁性層４は、その少なくとも一部ま
たは全部が強磁性を示す合金からなるもので、図１中矢
印で示すように、その上に配置される電流線５に流れる
電流の方向を変えることにより磁化の方向が図中右向き
あるいは左向きに変化する。この第２強磁性層４の膜厚
は、できる限り薄いものが好ましく、例えば、２〜２０
ｎｍである。
たは全部が強磁性を示す合金からなるもので、図１中矢
印で示すように、その上に配置される電流線５に流れる
電流の方向を変えることにより磁化の方向が図中右向き
あるいは左向きに変化する。この第２強磁性層４の膜厚
は、できる限り薄いものが好ましく、例えば、２〜２０
ｎｍである。
【００３９】この第２強磁性層４は、第１強磁性層２と
全く同様に、例えば、不純物ガス濃度が１ｐｐｂ未満の
超高純度アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、スパッタリ
ング法、蒸着法、あるいはその他の薄膜形成手段により
形成され、特にマグネトロンスパッタリング法が好適で
ある。
全く同様に、例えば、不純物ガス濃度が１ｐｐｂ未満の
超高純度アルゴン（Ａｒ）ガス雰囲気中で、スパッタリ
ング法、蒸着法、あるいはその他の薄膜形成手段により
形成され、特にマグネトロンスパッタリング法が好適で
ある。
【００４０】この第２強磁性層４は、第１強磁性層２と
同様に、Ｃｏ、Ｆｅ等の強磁性を有する金属、Ｃｏ系合
金、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、ＮｉＦｅ系合金、ＣｏＦ
ｅ系合金、ＣｏＮｉ系合金、ＣｏＦｅＮｉ系合金、Ｍｎ
Ａｓ、ＭｎＳｂ、ＭｎＢｉ等のＭｎと周期律表のＶＡ族
（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化合物、ＮｉＡ
ｓ、ＮｉＳｂ、ＮｉＢｉ等のＮｉと周期律表のＶＡ族
（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化合物等が好適
に用いられる。
同様に、Ｃｏ、Ｆｅ等の強磁性を有する金属、Ｃｏ系合
金、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、ＮｉＦｅ系合金、ＣｏＦ
ｅ系合金、ＣｏＮｉ系合金、ＣｏＦｅＮｉ系合金、Ｍｎ
Ａｓ、ＭｎＳｂ、ＭｎＢｉ等のＭｎと周期律表のＶＡ族
（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化合物、ＮｉＡ
ｓ、ＮｉＳｂ、ＮｉＢｉ等のＮｉと周期律表のＶＡ族
（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化合物等が好適
に用いられる。
【００４１】これらの合金の中でも、組成式ＣｏxＦｅ
100-xで表されるＣｏＦｅ系合金が好適である。上記の
組成式では、ｘ（ａｔ％）の好ましい範囲は５０≦ｘ≦
８５である。なお、この第２強磁性層４においても、第
１強磁性層２と同様、全てを上記組成の金属または合金
としても良く、また、この第２強磁性層４を組成の異な
る複数の強磁性層からなる積層体とし、少なくとも１層
を上記組成の金属または合金としても良い。
100-xで表されるＣｏＦｅ系合金が好適である。上記の
組成式では、ｘ（ａｔ％）の好ましい範囲は５０≦ｘ≦
８５である。なお、この第２強磁性層４においても、第
１強磁性層２と同様、全てを上記組成の金属または合金
としても良く、また、この第２強磁性層４を組成の異な
る複数の強磁性層からなる積層体とし、少なくとも１層
を上記組成の金属または合金としても良い。
【００４２】次に、このトンネル型磁気抵抗素子の動作
について説明する。このトンネル型磁気抵抗素子１のデ
ータを”０”から”１”へ書き換えるには、上部に配置
された電流線５に、図１中紙面を表側から裏側へ貫通す
る方向に電流を流す。この電流により電流線５の回りに
は時計回りに磁界が発生するので、電流線５に近い第２
強磁性層４は上記磁界により図中右向きの磁化（→）が
反転し、図中左向きの磁化（←）となる。なお、第１強
磁性層２は電流線５に電流が流れてもその磁化の向きは
変化しない。
について説明する。このトンネル型磁気抵抗素子１のデ
ータを”０”から”１”へ書き換えるには、上部に配置
された電流線５に、図１中紙面を表側から裏側へ貫通す
る方向に電流を流す。この電流により電流線５の回りに
は時計回りに磁界が発生するので、電流線５に近い第２
強磁性層４は上記磁界により図中右向きの磁化（→）が
反転し、図中左向きの磁化（←）となる。なお、第１強
磁性層２は電流線５に電流が流れてもその磁化の向きは
変化しない。
【００４３】また、このトンネル型磁気抵抗素子１のデ
ータを”１”から”０”へ書き換えるには、反対に、電
流線５に、図１中紙面を裏側から表側へ貫通する方向に
電流を流す。この電流により電流線５の回りには反時計
回りに磁界が発生するので、電流線５に近い第２強磁性
層４は上記磁界により図中左向きの磁化（←）が反転
し、図中右向きの磁化（→）となる。
ータを”１”から”０”へ書き換えるには、反対に、電
流線５に、図１中紙面を裏側から表側へ貫通する方向に
電流を流す。この電流により電流線５の回りには反時計
回りに磁界が発生するので、電流線５に近い第２強磁性
層４は上記磁界により図中左向きの磁化（←）が反転
し、図中右向きの磁化（→）となる。
【００４４】次に、このトンネル型磁気抵抗素子１のデ
ータを読み出すには、第１強磁性層２及び第２強磁性層
４間に電圧を印加してその積層方向に電流を流す。する
と、絶縁層３を介して第１強磁性層２及び第２強磁性層
４間を流れるトンネル電流の大きさに対応して、トンネ
ル型磁気抵抗素子１の抵抗値が変化する。このトンネル
型磁気抵抗素子１では、第１強磁性層２と第２強磁性層
４との磁化の向きが平行であれば抵抗値が小さくなり、
反対に、磁化の向きが反平行であれば抵抗値が大きくな
るので、この抵抗値を検出することで、トンネル型磁気
抵抗素子１に記憶されたデータが”０”であるか、”
１”であるかを判定することができる。
ータを読み出すには、第１強磁性層２及び第２強磁性層
４間に電圧を印加してその積層方向に電流を流す。する
と、絶縁層３を介して第１強磁性層２及び第２強磁性層
４間を流れるトンネル電流の大きさに対応して、トンネ
ル型磁気抵抗素子１の抵抗値が変化する。このトンネル
型磁気抵抗素子１では、第１強磁性層２と第２強磁性層
４との磁化の向きが平行であれば抵抗値が小さくなり、
反対に、磁化の向きが反平行であれば抵抗値が大きくな
るので、この抵抗値を検出することで、トンネル型磁気
抵抗素子１に記憶されたデータが”０”であるか、”
１”であるかを判定することができる。
【００４５】次に、このトンネル型磁気抵抗素子１の製
造方法について説明する。図２は、本実施形態のトンネ
ル型磁気抵抗素子１を製造する際に用いられるマルチス
パッタ装置１１を示す断面図であり、このマルチスパッ
タ装置１１は、外部から隔離された処理空間となるチャ
ンバー１２内に、強磁性材料を成膜するスパッタ装置１
３と、ＲＬＳＡを用いた酸化処理により酸化されて絶縁
体となる金属または合金を成膜するスパッタ装置（成膜
手段）１４と、被処理物である基板１５をスパッタ装置
１３及びスパッタ装置１４間を移動させる基板ホルダー
１６とを備えている。
造方法について説明する。図２は、本実施形態のトンネ
ル型磁気抵抗素子１を製造する際に用いられるマルチス
パッタ装置１１を示す断面図であり、このマルチスパッ
タ装置１１は、外部から隔離された処理空間となるチャ
ンバー１２内に、強磁性材料を成膜するスパッタ装置１
３と、ＲＬＳＡを用いた酸化処理により酸化されて絶縁
体となる金属または合金を成膜するスパッタ装置（成膜
手段）１４と、被処理物である基板１５をスパッタ装置
１３及びスパッタ装置１４間を移動させる基板ホルダー
１６とを備えている。
【００４６】スパッタ装置１３、１４は、スパッタリン
グ用ターゲット１７と、カソード１８を備えている。ま
た、基板ホルダー１６は、基板１５を保持するホルダー
部２１を軸２２の周りに回動させることで、基板１５を
スパッタ装置１３及びスパッタ装置１４間を移動させる
構成になっている。また、チャンバー１２の側壁には図
示しない真空装置に接続される排気口２３が形成され、
この真空装置によりチャンバー１２内が所定の圧力に保
持されている。このチャンバー１２の内部は、例えば、
不純物ガス濃度が１ｐｐｂ以下でありかつその圧力が
０．１〜１０ｍＴｏｏｒの高純度アルゴン（Ａｒ）ガス
により満たされた状態で成膜が成される。
グ用ターゲット１７と、カソード１８を備えている。ま
た、基板ホルダー１６は、基板１５を保持するホルダー
部２１を軸２２の周りに回動させることで、基板１５を
スパッタ装置１３及びスパッタ装置１４間を移動させる
構成になっている。また、チャンバー１２の側壁には図
示しない真空装置に接続される排気口２３が形成され、
この真空装置によりチャンバー１２内が所定の圧力に保
持されている。このチャンバー１２の内部は、例えば、
不純物ガス濃度が１ｐｐｂ以下でありかつその圧力が
０．１〜１０ｍＴｏｏｒの高純度アルゴン（Ａｒ）ガス
により満たされた状態で成膜が成される。
【００４７】スパッタ装置１３、１４は、スパッタリン
グ法により強磁性層、金属層または合金層を成膜するこ
とができるものであれば特に限定されないが、膜厚の均
一性が良好な点、大面積の成膜が可能な点を考慮すれ
ば、マグネトロンスパッタ装置が好適である。
グ法により強磁性層、金属層または合金層を成膜するこ
とができるものであれば特に限定されないが、膜厚の均
一性が良好な点、大面積の成膜が可能な点を考慮すれ
ば、マグネトロンスパッタ装置が好適である。
【００４８】図３は、本実施形態のトンネル型磁気抵抗
素子１を製造する際に用いられる処理装置（処理手段）
３１を示す断面図であり、上記のスパッタ装置１４によ
り成膜された金属層または合金層に酸化処理を施すため
のものである。
素子１を製造する際に用いられる処理装置（処理手段）
３１を示す断面図であり、上記のスパッタ装置１４によ
り成膜された金属層または合金層に酸化処理を施すため
のものである。
【００４９】この処理装置３１は、ＲＬＳＡを用いたプ
ラズマ処理装置であり、内部が外部から隔離された処理
空間Ｓとなるチャンバー３２と、チャンバー３２の底部
にシール材３３を介して気密に設けられた絶縁板である
石英板３４と、この石英板３４に対して所定の間隔をお
いて平行に配置されたスロットアンテナ３５と、スロッ
トアンテナ３５を埋め込む円板状の誘電板３６と、図示
しないマイクロ波発生器に接続される導波管３７を有す
る高さの低い有底筒状のラジアル導波部３８と、チャン
バー３２の天井部に配置されて基板４１を支持する支持
台４２とにより構成されている。
ラズマ処理装置であり、内部が外部から隔離された処理
空間Ｓとなるチャンバー３２と、チャンバー３２の底部
にシール材３３を介して気密に設けられた絶縁板である
石英板３４と、この石英板３４に対して所定の間隔をお
いて平行に配置されたスロットアンテナ３５と、スロッ
トアンテナ３５を埋め込む円板状の誘電板３６と、図示
しないマイクロ波発生器に接続される導波管３７を有す
る高さの低い有底筒状のラジアル導波部３８と、チャン
バー３２の天井部に配置されて基板４１を支持する支持
台４２とにより構成されている。
【００５０】チャンバー３２の側壁には、このチャンバ
ー３２内にＡｒ等の不活性ガスを導入するガス供給手段
に接続されるガス導入口４３、および図示しない真空装
置に接続される排気口４４が形成され、この真空装置に
よりチャンバー３２内が所定の圧力の真空状態に保持さ
れている。一方、支持台４２の下面には、強磁性層およ
び金属層（または合金層）が積層された基板４１を支持
するための静電チャックあるいはクランプ機構が設けら
れ、この支持台４２は図示しない配線を介してバイアス
用高周波電源に接続されている。
ー３２内にＡｒ等の不活性ガスを導入するガス供給手段
に接続されるガス導入口４３、および図示しない真空装
置に接続される排気口４４が形成され、この真空装置に
よりチャンバー３２内が所定の圧力の真空状態に保持さ
れている。一方、支持台４２の下面には、強磁性層およ
び金属層（または合金層）が積層された基板４１を支持
するための静電チャックあるいはクランプ機構が設けら
れ、この支持台４２は図示しない配線を介してバイアス
用高周波電源に接続されている。
【００５１】次に、この処理装置３１を用いて、上記の
スパッタ装置１４により成膜された金属層（または合金
層）に酸化処理を施す方法について説明する。予め、マ
ルチスパッタ装置１１を用いて、基板１５の上面に、第
１強磁性層２およびＲＬＳＡを用いた酸化処理により酸
化されて絶縁体となる金属層（または合金層）を成膜す
ることで、第１強磁性層２および金属層（または合金
層）が積層された基板４１を作製しておく。次いで、搬
送装置を用いて、この基板４１をチャンバー３２内に収
容し、静電チャックあるいはクランプ機構を用いて基板
４１を支持台４２上に固定する。
スパッタ装置１４により成膜された金属層（または合金
層）に酸化処理を施す方法について説明する。予め、マ
ルチスパッタ装置１１を用いて、基板１５の上面に、第
１強磁性層２およびＲＬＳＡを用いた酸化処理により酸
化されて絶縁体となる金属層（または合金層）を成膜す
ることで、第１強磁性層２および金属層（または合金
層）が積層された基板４１を作製しておく。次いで、搬
送装置を用いて、この基板４１をチャンバー３２内に収
容し、静電チャックあるいはクランプ機構を用いて基板
４１を支持台４２上に固定する。
【００５２】次いで、チャンバー３２内を所定の真空状
態、例えば、１×１０-6〜１×１０ -11Ｔｏｏｒに保持
し、ガス導入口４３より酸素を含むＡｒ等の不活性ガス
を導入する。この不活性ガスの圧力は、例えば、２００
〜２０００ｍＴｏｏｒである。不活性ガスとしては、酸
素（Ｏ2）を１〜３０ｖ／ｖ％含むＡｒガスあるいはＫ
ｒガスが好適に用いられる。
態、例えば、１×１０-6〜１×１０ -11Ｔｏｏｒに保持
し、ガス導入口４３より酸素を含むＡｒ等の不活性ガス
を導入する。この不活性ガスの圧力は、例えば、２００
〜２０００ｍＴｏｏｒである。不活性ガスとしては、酸
素（Ｏ2）を１〜３０ｖ／ｖ％含むＡｒガスあるいはＫ
ｒガスが好適に用いられる。
【００５３】同時に、マイクロ波発生器から発生するマ
イクロ波を導波管３７、スロットアンテナ３５および石
英板３４を介してチャンバー３２内に導入し、チャンバ
ー３２内にプラズマｐを発生させ、このプラズマｐによ
り基板４１上の金属層（または合金層）に酸化処理を施
す。この酸化処理により、金属層（または合金層）は酸
化されて、高抵抗の金属酸化物からなる絶縁層となる。
イクロ波を導波管３７、スロットアンテナ３５および石
英板３４を介してチャンバー３２内に導入し、チャンバ
ー３２内にプラズマｐを発生させ、このプラズマｐによ
り基板４１上の金属層（または合金層）に酸化処理を施
す。この酸化処理により、金属層（または合金層）は酸
化されて、高抵抗の金属酸化物からなる絶縁層となる。
【００５４】この基板４１を、再度成膜装置１１内に搬
入し、スパッタ装置１３を用いて前記絶縁層の上に第２
強磁性層４を形成する。これにより、絶縁層を２つの強
磁性層２、４で挟持した構成のトンネル型磁気抵抗素子
が得られる。次いで、このトンネル型磁気抵抗素子に熱
処理を施す。前記絶縁層は２００〜３２０℃の温度範囲
で熱処理することにより、その抵抗値が所定の抵抗値の
範囲で熱処理温度に対応して変化する。この熱処理によ
り、前記絶縁層は所定の抵抗値を有する絶縁層３とな
る。これにより、トンネル型磁気抵抗素子のバリア障壁
の高さを十分確保することが可能になり、その結果、高
ＭＲ比を実現することが可能になる。
入し、スパッタ装置１３を用いて前記絶縁層の上に第２
強磁性層４を形成する。これにより、絶縁層を２つの強
磁性層２、４で挟持した構成のトンネル型磁気抵抗素子
が得られる。次いで、このトンネル型磁気抵抗素子に熱
処理を施す。前記絶縁層は２００〜３２０℃の温度範囲
で熱処理することにより、その抵抗値が所定の抵抗値の
範囲で熱処理温度に対応して変化する。この熱処理によ
り、前記絶縁層は所定の抵抗値を有する絶縁層３とな
る。これにより、トンネル型磁気抵抗素子のバリア障壁
の高さを十分確保することが可能になり、その結果、高
ＭＲ比を実現することが可能になる。
【００５５】本実施形態のトンネル型磁気抵抗素子によ
れば、第１強磁性層２と、絶縁層３と、第２強磁性層４
とを順次積層し、絶縁層３を成膜した金属層あるいは合
金層をＲＬＳＡを用いたプラズマ処理装置により酸化処
理した金属酸化物とし、その抵抗値を成膜後の低温の熱
処理により所定の抵抗値の範囲で任意に制御したので、
絶縁層３のバリア障壁の高さを十分に確保することがで
き、その結果、高ＭＲ比を実現することができる。
れば、第１強磁性層２と、絶縁層３と、第２強磁性層４
とを順次積層し、絶縁層３を成膜した金属層あるいは合
金層をＲＬＳＡを用いたプラズマ処理装置により酸化処
理した金属酸化物とし、その抵抗値を成膜後の低温の熱
処理により所定の抵抗値の範囲で任意に制御したので、
絶縁層３のバリア障壁の高さを十分に確保することがで
き、その結果、高ＭＲ比を実現することができる。
【００５６】本実施形態のトンネル型磁気抵抗素子の製
造方法によれば、絶縁体となる金属層（または合金層）
を成膜する成膜工程と、この金属層（または合金層）を
ＲＬＳＡを用いたプラズマ処理装置により酸化処理する
処理工程とを備えたので、金属層（または合金層）に酸
化処理を施すことで高抵抗の絶縁層を容易に作製するこ
とができ、トンネル電流が発現することが可能な厚みを
有ししかも均質性に富む絶縁層を容易に得ることができ
る。
造方法によれば、絶縁体となる金属層（または合金層）
を成膜する成膜工程と、この金属層（または合金層）を
ＲＬＳＡを用いたプラズマ処理装置により酸化処理する
処理工程とを備えたので、金属層（または合金層）に酸
化処理を施すことで高抵抗の絶縁層を容易に作製するこ
とができ、トンネル電流が発現することが可能な厚みを
有ししかも均質性に富む絶縁層を容易に得ることができ
る。
【００５７】また、絶縁層を２つの強磁性層２、４で挟
持した後に熱処理を施すので、前記絶縁層の抵抗値を所
定の抵抗値の範囲で任意に変更することができる。した
がって、バリア障壁の高さを十分確保しかつ高ＭＲ比の
トンネル型磁気抵抗素子を容易に作製することができ
る。
持した後に熱処理を施すので、前記絶縁層の抵抗値を所
定の抵抗値の範囲で任意に変更することができる。した
がって、バリア障壁の高さを十分確保しかつ高ＭＲ比の
トンネル型磁気抵抗素子を容易に作製することができ
る。
【００５８】本実施形態のトンネル型磁気抵抗素子の製
造装置によれば、絶縁層となる金属層（または合金層）
を成膜するスパッタ装置４と、この絶縁層をＲＬＳＡを
用いたプラズマ処理装置により酸化処理する処理装置３
１とを備えたので、前記金属層（または合金層）に対し
て速やかに酸化処理を行うことができ、均質性に優れた
絶縁層３を得ることができる。したがって、絶縁層３の
バリア障壁の高さが十分に確保され、しかも高ＭＲ比の
トンネル型磁気抵抗素子を容易にかつ歩留まりよく作製
することができる。
造装置によれば、絶縁層となる金属層（または合金層）
を成膜するスパッタ装置４と、この絶縁層をＲＬＳＡを
用いたプラズマ処理装置により酸化処理する処理装置３
１とを備えたので、前記金属層（または合金層）に対し
て速やかに酸化処理を行うことができ、均質性に優れた
絶縁層３を得ることができる。したがって、絶縁層３の
バリア障壁の高さが十分に確保され、しかも高ＭＲ比の
トンネル型磁気抵抗素子を容易にかつ歩留まりよく作製
することができる。
【００５９】［第２の実施形態］図４は本発明の第２の
実施形態のトンネル型磁気抵抗素子を示す断面図であ
り、このトンネル型磁気抵抗素子５１は、Ｓｉ基板５２
上に、下地層５３、反強磁性層５４、第１強磁性層（磁
化固定層）５５、絶縁層５６、第２強磁性層（磁化自由
層）５７、電極層５８が順次積層されて構成されてい
る。
実施形態のトンネル型磁気抵抗素子を示す断面図であ
り、このトンネル型磁気抵抗素子５１は、Ｓｉ基板５２
上に、下地層５３、反強磁性層５４、第１強磁性層（磁
化固定層）５５、絶縁層５６、第２強磁性層（磁化自由
層）５７、電極層５８が順次積層されて構成されてい
る。
【００６０】下地層５３は、例えば、ＳｉＯ2層５３
ａ、Ｔａ層５３ｂ、Ｃｕ層５３ｃ、Ｔａ層５３ｄが順次
積層されている。Ｓｉ基板５２上に下地層５３を形成す
ることにより、反強磁性層５４の結晶配向を制御するこ
とが可能になる。Ｔａ層５３ｂ、５３ｄの膜厚は２〜５
ｎｍの範囲が好ましく、Ｃｕ層５３ｃの膜厚は１０〜１
００ｎｍの範囲が好ましい。
ａ、Ｔａ層５３ｂ、Ｃｕ層５３ｃ、Ｔａ層５３ｄが順次
積層されている。Ｓｉ基板５２上に下地層５３を形成す
ることにより、反強磁性層５４の結晶配向を制御するこ
とが可能になる。Ｔａ層５３ｂ、５３ｄの膜厚は２〜５
ｎｍの範囲が好ましく、Ｃｕ層５３ｃの膜厚は１０〜１
００ｎｍの範囲が好ましい。
【００６１】反強磁性層５４は、反強磁性を示す合金か
らなるもので、第１強磁性層５５と交換結合して第１強
磁性層５５の磁化方向を一方向に固定している。この反
強磁性層５４は、例えば、ＮｉＦｅ層５４ａ、Ｃｕ層５
４ｂ、ＭｎＩｒ層５４ｃが順次積層されている。ＮｉＦ
ｅ層５４ａの膜厚は１．５〜５．０ｎｍの範囲が好まし
く、Ｃｕ層５４ｂの膜厚は１．０〜７．５ｎｍの範囲が
好ましく、ＭｎＩｒ層５４ｃの膜厚は４．０〜１５ｎｍ
の範囲が好ましい。
らなるもので、第１強磁性層５５と交換結合して第１強
磁性層５５の磁化方向を一方向に固定している。この反
強磁性層５４は、例えば、ＮｉＦｅ層５４ａ、Ｃｕ層５
４ｂ、ＭｎＩｒ層５４ｃが順次積層されている。ＮｉＦ
ｅ層５４ａの膜厚は１．５〜５．０ｎｍの範囲が好まし
く、Ｃｕ層５４ｂの膜厚は１．０〜７．５ｎｍの範囲が
好ましく、ＭｎＩｒ層５４ｃの膜厚は４．０〜１５ｎｍ
の範囲が好ましい。
【００６２】ＮｉＦｅ層５４ａは、組成式ＮｉyＦｅ
100-yで表され、組成比を示すｙが原子％で７５≦ｙ≦
８５の範囲である合金からなるものである。ＭｎＩｒ層
５４ｃは、組成式ＭｎyＩｒ100-yで表され、組成比を示
すｙが原子％で６５≦ｙ≦８０の範囲である合金からな
るものである。
100-yで表され、組成比を示すｙが原子％で７５≦ｙ≦
８５の範囲である合金からなるものである。ＭｎＩｒ層
５４ｃは、組成式ＭｎyＩｒ100-yで表され、組成比を示
すｙが原子％で６５≦ｙ≦８０の範囲である合金からな
るものである。
【００６３】第１強磁性層５５は、その少なくとも一部
または全部が強磁性を示す合金からなるもので、この合
金としては、Ｃｏ、Ｆｅ等の強磁性を有する金属、Ｃｏ
系合金、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、ＮｉＦｅ系合金、Ｃ
ｏＦｅ系合金、ＣｏＮｉ系合金、ＣｏＦｅＮｉ系合金、
ＭｎＡｓ、ＭｎＳｂ、ＭｎＢｉ等のＭｎと周期律表のＶ
Ａ族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化合物、Ｎ
ｉＡｓ、ＮｉＳｂ、ＮｉＢｉ等のＮｉと周期律表のＶＡ
族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化合物等が好
適に用いられる。
または全部が強磁性を示す合金からなるもので、この合
金としては、Ｃｏ、Ｆｅ等の強磁性を有する金属、Ｃｏ
系合金、Ｆｅ系合金、Ｎｉ系合金、ＮｉＦｅ系合金、Ｃ
ｏＦｅ系合金、ＣｏＮｉ系合金、ＣｏＦｅＮｉ系合金、
ＭｎＡｓ、ＭｎＳｂ、ＭｎＢｉ等のＭｎと周期律表のＶ
Ａ族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化合物、Ｎ
ｉＡｓ、ＮｉＳｂ、ＮｉＢｉ等のＮｉと周期律表のＶＡ
族（Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉ）との合金化合物等が好
適に用いられる。
【００６４】これらの合金の中でも、組成式ＣｏxＦｅ
100-xで表されるＣｏＦｅ系合金が好適である。上記の
組成式では、ｘ（ａｔ％）の好ましい範囲は５０≦ｘ≦
８５である。この第１強磁性層５５の膜厚は２〜６ｎｍ
の範囲が好ましい。
100-xで表されるＣｏＦｅ系合金が好適である。上記の
組成式では、ｘ（ａｔ％）の好ましい範囲は５０≦ｘ≦
８５である。この第１強磁性層５５の膜厚は２〜６ｎｍ
の範囲が好ましい。
【００６５】絶縁層５６は、金属酸化物等の絶縁性材料
からなるもので、ＲＬＳＡを用いたプラズマ処理装置に
より、成膜した金属層あるいは合金層が酸化処理されて
金属酸化物とされ、その抵抗値は成膜後の熱処理により
所定の抵抗値の範囲で任意に制御されている。この絶縁
層５６の膜厚は、トンネル効果が発現できるように極め
て薄いものが好ましく、例えば、０．５〜２．０ｎｍで
ある。
からなるもので、ＲＬＳＡを用いたプラズマ処理装置に
より、成膜した金属層あるいは合金層が酸化処理されて
金属酸化物とされ、その抵抗値は成膜後の熱処理により
所定の抵抗値の範囲で任意に制御されている。この絶縁
層５６の膜厚は、トンネル効果が発現できるように極め
て薄いものが好ましく、例えば、０．５〜２．０ｎｍで
ある。
【００６６】上記の金属層あるいは合金層としては、成
膜後にＲＬＳＡを用いた酸化処理を施すことにより絶縁
体となるもので、それを構成する主たる元素はアルミニ
ウム（Ａｌ）であることが好ましい。このアルミニウム
（Ａｌ）は、ＲＬＳＡを用いて酸化処理を施すことによ
り容易に酸化され、アルミナ（アルミニウム酸化物：Ａ
ｌ2Ｏ3）となる。これにより、絶縁層５６は、それを構
成する主たる成分がアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）となる。
膜後にＲＬＳＡを用いた酸化処理を施すことにより絶縁
体となるもので、それを構成する主たる元素はアルミニ
ウム（Ａｌ）であることが好ましい。このアルミニウム
（Ａｌ）は、ＲＬＳＡを用いて酸化処理を施すことによ
り容易に酸化され、アルミナ（アルミニウム酸化物：Ａ
ｌ2Ｏ3）となる。これにより、絶縁層５６は、それを構
成する主たる成分がアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）となる。
【００６７】絶縁層５６を構成する金属酸化物として
は、上述したアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の他、例えば、酸化
クロム（ＣｒＯ2）、酸化ユーロピウム（ＥｕＯ）、ケ
イ酸ユーロピウム（ＥｕＳｉＯ4）、マンガン酸カルシ
ウムランタン（Ｌａ1-xＣａxＭｎＯ3、ただしｘ（ａｔ
％）は０．２＜ｘ＜０．４を満たす）等が好適に用いら
れる。
は、上述したアルミナ（Ａｌ2Ｏ3）の他、例えば、酸化
クロム（ＣｒＯ2）、酸化ユーロピウム（ＥｕＯ）、ケ
イ酸ユーロピウム（ＥｕＳｉＯ4）、マンガン酸カルシ
ウムランタン（Ｌａ1-xＣａxＭｎＯ3、ただしｘ（ａｔ
％）は０．２＜ｘ＜０．４を満たす）等が好適に用いら
れる。
【００６８】第２強磁性層５７は、その少なくとも一部
または全部が強磁性を示す合金からなるもので、例え
ば、ＣｏＦｅ層５７ａ、ＮｉＦｅ層５７ｂが順次積層さ
れている。ＣｏＦｅ層５７ａは、組成式ＣｏxＦｅ100-x
で表され、組成比を示すｘが原子％で５０≦ｘ≦８５の
範囲である合金からなるものである。ＮｉＦｅ層５７ｂ
は、組成式ＮｉyＦｅ100-yで表され、組成比を示すｙが
原子％で７５≦ｙ≦８５の範囲である合金からなるもの
である。電極層５８は、例えば、膜厚が１０〜２００ｎ
ｍのＣｕ層である。
または全部が強磁性を示す合金からなるもので、例え
ば、ＣｏＦｅ層５７ａ、ＮｉＦｅ層５７ｂが順次積層さ
れている。ＣｏＦｅ層５７ａは、組成式ＣｏxＦｅ100-x
で表され、組成比を示すｘが原子％で５０≦ｘ≦８５の
範囲である合金からなるものである。ＮｉＦｅ層５７ｂ
は、組成式ＮｉyＦｅ100-yで表され、組成比を示すｙが
原子％で７５≦ｙ≦８５の範囲である合金からなるもの
である。電極層５８は、例えば、膜厚が１０〜２００ｎ
ｍのＣｕ層である。
【００６９】本実施形態のトンネル型磁気抵抗素子によ
れば、Ｓｉ基板５２上に、下地層５３、反強磁性層５
４、第１強磁性層５５、絶縁層５６、第２強磁性層５
７、電極層５８を順次積層したので、絶縁層５６のバリ
ア障壁の高さを十分に確保することができ、その結果、
高ＭＲ比を実現することができる。
れば、Ｓｉ基板５２上に、下地層５３、反強磁性層５
４、第１強磁性層５５、絶縁層５６、第２強磁性層５
７、電極層５８を順次積層したので、絶縁層５６のバリ
ア障壁の高さを十分に確保することができ、その結果、
高ＭＲ比を実現することができる。
【００７０】［第３の実施形態］図５は本発明の第３の
実施形態のＧＭＲ型再生ヘッド及びこの再生ヘッドと誘
導型記録ヘッドを組み合わせた記録再生分離型磁気ヘッ
ドを示す一部破断斜視図であり、図６はＧＭＲ型再生ヘ
ッドの要部を示す断面図であり、本発明のトンネル型磁
気抵抗素子を用いた磁気式デバイスの例である。
実施形態のＧＭＲ型再生ヘッド及びこの再生ヘッドと誘
導型記録ヘッドを組み合わせた記録再生分離型磁気ヘッ
ドを示す一部破断斜視図であり、図６はＧＭＲ型再生ヘ
ッドの要部を示す断面図であり、本発明のトンネル型磁
気抵抗素子を用いた磁気式デバイスの例である。
【００７１】図５および図６において、符号１００はト
ンネル型磁気抵抗素子、１０８はＭＲ電極、１０９はハ
ード膜、１１１はＧＭＲ型再生ヘッド、１１２は記録ヘ
ッドの下部磁極(１２４)を兼ねるＧＭＲ型再生ヘッド１
１１の上部シールド層、１１３、１１４は非磁性絶縁
膜、１１５はＧＭＲ型再生ヘッド１１１の下部シール
ド、１２１は記録ヘッド、１２２は記録ヘッド１２１の
上部ポール、１２３は導電体からなるコイル、１２４は
ＧＭＲ型再生ヘッド１１１の上部シールド(１１２)を兼
ねる記録ヘッドの下部磁極である。
ンネル型磁気抵抗素子、１０８はＭＲ電極、１０９はハ
ード膜、１１１はＧＭＲ型再生ヘッド、１１２は記録ヘ
ッドの下部磁極(１２４)を兼ねるＧＭＲ型再生ヘッド１
１１の上部シールド層、１１３、１１４は非磁性絶縁
膜、１１５はＧＭＲ型再生ヘッド１１１の下部シール
ド、１２１は記録ヘッド、１２２は記録ヘッド１２１の
上部ポール、１２３は導電体からなるコイル、１２４は
ＧＭＲ型再生ヘッド１１１の上部シールド(１１２)を兼
ねる記録ヘッドの下部磁極である。
【００７２】なお、このトンネル型磁気抵抗素子１００
は、本発明の第２の実施形態のトンネル型磁気抵抗素子
５１とほぼ同一であるから、このトンネル型磁気抵抗素
子５１と同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省
略する。
は、本発明の第２の実施形態のトンネル型磁気抵抗素子
５１とほぼ同一であるから、このトンネル型磁気抵抗素
子５１と同一の構成要素には同一の符号を付し説明を省
略する。
【００７３】このトンネル型磁気抵抗素子１００を上部
シールド層１１２と下部シールド層１１５で挟んだ部分
が再生ヘッドとして機能し、薄膜Ｃｕからなるコイル１
２３を上部磁極１２２と下部磁極１２４で挟んだ部分が
記録ヘッドとして機能する。この記録再生分離型磁気ヘ
ッドは、ＧＭＲ型再生ヘッド１１１の上部シールド層１
１２が、記録ヘッド１２１の下部磁極１２４を兼ねる構
成とした場合であるが、上部シールド層１１２と下部磁
極１２４に別材料を用いて別構成としたり、あるいは両
者の間に他の構成物を配置した構成としてもよい。
シールド層１１２と下部シールド層１１５で挟んだ部分
が再生ヘッドとして機能し、薄膜Ｃｕからなるコイル１
２３を上部磁極１２２と下部磁極１２４で挟んだ部分が
記録ヘッドとして機能する。この記録再生分離型磁気ヘ
ッドは、ＧＭＲ型再生ヘッド１１１の上部シールド層１
１２が、記録ヘッド１２１の下部磁極１２４を兼ねる構
成とした場合であるが、上部シールド層１１２と下部磁
極１２４に別材料を用いて別構成としたり、あるいは両
者の間に他の構成物を配置した構成としてもよい。
【００７４】このＧＭＲ型再生ヘッド１１１によれば、
本発明のトンネル型磁気抵抗素子１００を用いたので、
絶縁層５６のバリア障壁の高さを十分に確保することが
でき、その結果、高ＭＲ比を実現することができる。
本発明のトンネル型磁気抵抗素子１００を用いたので、
絶縁層５６のバリア障壁の高さを十分に確保することが
でき、その結果、高ＭＲ比を実現することができる。
【００７５】［第４の実施形態］図７は本発明の第４の
実施形態の磁気式メモリの要部であるメモリセルを示す
断面図であり、本発明のトンネル型磁気抵抗素子を用い
た磁気式デバイスの例である。
実施形態の磁気式メモリの要部であるメモリセルを示す
断面図であり、本発明のトンネル型磁気抵抗素子を用い
た磁気式デバイスの例である。
【００７６】このメモリセル２００は、セル選択用の素
子であるＭＯＳＦＥＴ２０１と、ワード線２０２と、ビ
ット線２０３と、トンネル型磁気抵抗素子２０４とから
構成されている。ワード線２０２はＭＯＳＦＥＴ２０１
に接続され、ビット線２０３はトンネル型磁気抵抗素子
２０４に接続され、トンネル型磁気抵抗素子２０４は接
続配線２０５を介してＭＯＳＦＥＴ２０１に接続されて
いる。なお、このトンネル型磁気抵抗素子２０４は、本
発明の第３の実施形態のトンネル型磁気抵抗素子１００
とほぼ同一であるから、説明を省略する。
子であるＭＯＳＦＥＴ２０１と、ワード線２０２と、ビ
ット線２０３と、トンネル型磁気抵抗素子２０４とから
構成されている。ワード線２０２はＭＯＳＦＥＴ２０１
に接続され、ビット線２０３はトンネル型磁気抵抗素子
２０４に接続され、トンネル型磁気抵抗素子２０４は接
続配線２０５を介してＭＯＳＦＥＴ２０１に接続されて
いる。なお、このトンネル型磁気抵抗素子２０４は、本
発明の第３の実施形態のトンネル型磁気抵抗素子１００
とほぼ同一であるから、説明を省略する。
【００７７】次に、このメモリセル２００の動作につい
て説明する。データを読み込む際には、ＭＯＳＦＥＴ２
０１によりメモリセルを選択し、ワード線２０２からＭ
ＯＳＦＥＴ２０１を介してトンネル型磁気抵抗素子２０
４に電流を流す。このトンネル型磁気抵抗素子２０４の
第１強磁性層および第２強磁性層のそれぞれの磁化方向
によって電気抵抗が異なることを利用して、記録された
データを読み取ることができる。
て説明する。データを読み込む際には、ＭＯＳＦＥＴ２
０１によりメモリセルを選択し、ワード線２０２からＭ
ＯＳＦＥＴ２０１を介してトンネル型磁気抵抗素子２０
４に電流を流す。このトンネル型磁気抵抗素子２０４の
第１強磁性層および第２強磁性層のそれぞれの磁化方向
によって電気抵抗が異なることを利用して、記録された
データを読み取ることができる。
【００７８】データを書き込む際には、ビット線２０３
およびワード線２０２に電流を流し、ビット線２０３に
流れる電流が形成する磁界と、ワード線２０２に流れる
電流が形成する磁界との合成磁界によってトンネル型磁
気抵抗素子２０４の第２強磁性層（磁化自由層）のみを
磁化反転させる。反強磁性層によりピン止めされた第１
強磁性層（磁化固定層）は磁化反転せず、第２強磁性層
の磁化のみ反転させることができる、このように、上記
の平行、反平行状態を意図して形成することが可能であ
るから、メモリセル２００の記憶及び消去を容易に行う
ことができる。
およびワード線２０２に電流を流し、ビット線２０３に
流れる電流が形成する磁界と、ワード線２０２に流れる
電流が形成する磁界との合成磁界によってトンネル型磁
気抵抗素子２０４の第２強磁性層（磁化自由層）のみを
磁化反転させる。反強磁性層によりピン止めされた第１
強磁性層（磁化固定層）は磁化反転せず、第２強磁性層
の磁化のみ反転させることができる、このように、上記
の平行、反平行状態を意図して形成することが可能であ
るから、メモリセル２００の記憶及び消去を容易に行う
ことができる。
【００７９】以上説明したように、本実施形態の磁気式
メモリによれば、本発明のトンネル型磁気抵抗素子２０
４を備えているので、第１強磁性層（磁化固定層）の磁
化が上記合成磁界によって反転することがなく、信頼性
の高いメモリを構成することができる。
メモリによれば、本発明のトンネル型磁気抵抗素子２０
４を備えているので、第１強磁性層（磁化固定層）の磁
化が上記合成磁界によって反転することがなく、信頼性
の高いメモリを構成することができる。
【００８０】
【実施例】以下、本発明のトンネル型磁気抵抗素子につ
いて、実施例により具体的に説明するが、本発明はこの
実施例によって限定されるものではない。
いて、実施例により具体的に説明するが、本発明はこの
実施例によって限定されるものではない。
【００８１】まず、表面に厚み５００Åの熱酸化膜（Ｓ
ｉＯ2）が形成されたＳｉ（１００）単結晶からなるＳ
ｉ基板を用意し、このＳｉ基板を、半導体製造プロセス
で通常実施されているウェット洗浄法により洗浄した。
次いで、第１の実施形態のマルチスパッタ装置１１を用
いて、このＳｉ基板の熱酸化膜（ＳｉＯ2）上に、Ｔａ
層（膜厚：５０Å）、Ｃｕ層（膜厚：１０００Å）、Ｔ
ａ層（膜厚：５０Å）を順次積層して下地層とした。
ｉＯ2）が形成されたＳｉ（１００）単結晶からなるＳ
ｉ基板を用意し、このＳｉ基板を、半導体製造プロセス
で通常実施されているウェット洗浄法により洗浄した。
次いで、第１の実施形態のマルチスパッタ装置１１を用
いて、このＳｉ基板の熱酸化膜（ＳｉＯ2）上に、Ｔａ
層（膜厚：５０Å）、Ｃｕ層（膜厚：１０００Å）、Ｔ
ａ層（膜厚：５０Å）を順次積層して下地層とした。
【００８２】次いで、この下地層上に、ＮｉＦｅ層（膜
厚：２０Å）、Ｃｕ層（膜厚：５０Å）、ＭｎＩｒ層
（膜厚：１００Å）を順次積層して反強磁性層とした。
次いで、この反強磁性層上にＣｏＦｅ層（膜厚：２５
Å）を形成して第１強磁性層（磁化固定層）とした。次
いで、この第１強磁性層上にＡｌ層（膜厚：１５Å）を
形成し、第１の実施形態の処理装置３１を用いて、この
Ａｌ層を酸化した。この酸化処理により、Ａｌ層（また
はＡｌ合金層）は酸化されて、高抵抗のアルミナ（金属
酸化物）からなる絶縁層となった。
厚：２０Å）、Ｃｕ層（膜厚：５０Å）、ＭｎＩｒ層
（膜厚：１００Å）を順次積層して反強磁性層とした。
次いで、この反強磁性層上にＣｏＦｅ層（膜厚：２５
Å）を形成して第１強磁性層（磁化固定層）とした。次
いで、この第１強磁性層上にＡｌ層（膜厚：１５Å）を
形成し、第１の実施形態の処理装置３１を用いて、この
Ａｌ層を酸化した。この酸化処理により、Ａｌ層（また
はＡｌ合金層）は酸化されて、高抵抗のアルミナ（金属
酸化物）からなる絶縁層となった。
【００８３】次いで、第１の実施形態のマルチスパッタ
装置１１を用いて、この絶縁層上にＣｏＦｅ層（膜厚：
２５Å）、ＮｉＦｅ層（膜厚：１００Å）を順次積層し
て第２強磁性層（磁化自由層）とした。最後に、この第
２強磁性層上にＣｕ層（膜厚：１０００Å）を形成し電
極層とした。
装置１１を用いて、この絶縁層上にＣｏＦｅ層（膜厚：
２５Å）、ＮｉＦｅ層（膜厚：１００Å）を順次積層し
て第２強磁性層（磁化自由層）とした。最後に、この第
２強磁性層上にＣｕ層（膜厚：１０００Å）を形成し電
極層とした。
【００８４】この積層構造の成膜条件を表１に示す。
【表１】
【００８５】また、上記の酸化条件を表２に示す。
【表２】
【００８６】このようにして得られた積層構造のトンネ
ル型磁気抵抗素子について、面積抵抗と磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）比を測定した。ＭＲ比は、下記の式により算出し
た。 ＭＲratio＝ΔＲ／Ｒ-6kOe＝（Ｒ0−Ｒ-6kOe）／Ｒ
-6kOe また、測定の際、負方向の最大印加磁界（−６ｋＯｅ）
での印加磁界電圧（Ｖ -6kOe）が５ｍＶになるように設
定した。
ル型磁気抵抗素子について、面積抵抗と磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）比を測定した。ＭＲ比は、下記の式により算出し
た。 ＭＲratio＝ΔＲ／Ｒ-6kOe＝（Ｒ0−Ｒ-6kOe）／Ｒ
-6kOe また、測定の際、負方向の最大印加磁界（−６ｋＯｅ）
での印加磁界電圧（Ｖ -6kOe）が５ｍＶになるように設
定した。
【００８７】ここで、この測定結果について説明する。
図８は本発明のトンネル型磁気抵抗素子における絶縁層
の面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図である。この
図では、熱処理時間（ｔOX）を１０秒（ｓ）、１５秒
（ｓ）、２０秒（ｓ）の３種類とし、それぞれの熱処理
時間における絶縁層の面積抵抗（Ω・μｍ2）と熱処理
温度(℃)との関係を示している。この図によれば、熱処
理時間（ｔOX）と熱処理温度(℃)を適宜選択すること
で、絶縁層の面積抵抗（Ω・μｍ2）を線形的に変化さ
せ得ることが分かった。特に、熱処理時間（ｔOX）が１
０秒（ｓ）では、絶縁層の面積抵抗（Ω・μｍ2）は熱
処理温度(℃)の変化に対して線形性を有するものである
から、熱処理時間（ｔOX）と熱処理温度(℃)を一義的に
決定すれば、絶縁層の面積抵抗（Ω・μｍ2）も一義的
に求めることができる。
図８は本発明のトンネル型磁気抵抗素子における絶縁層
の面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図である。この
図では、熱処理時間（ｔOX）を１０秒（ｓ）、１５秒
（ｓ）、２０秒（ｓ）の３種類とし、それぞれの熱処理
時間における絶縁層の面積抵抗（Ω・μｍ2）と熱処理
温度(℃)との関係を示している。この図によれば、熱処
理時間（ｔOX）と熱処理温度(℃)を適宜選択すること
で、絶縁層の面積抵抗（Ω・μｍ2）を線形的に変化さ
せ得ることが分かった。特に、熱処理時間（ｔOX）が１
０秒（ｓ）では、絶縁層の面積抵抗（Ω・μｍ2）は熱
処理温度(℃)の変化に対して線形性を有するものである
から、熱処理時間（ｔOX）と熱処理温度(℃)を一義的に
決定すれば、絶縁層の面積抵抗（Ω・μｍ2）も一義的
に求めることができる。
【００８８】図９は本発明のトンネル型磁気抵抗素子に
おける絶縁層の面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図
である。この図では、熱処理時間を１時間、３時間の２
種類とし、それぞれの熱処理時間における絶縁層の面積
抵抗（Ω・μｍ2）と熱処理温度(℃)との関係を示して
いる。この図によれば、熱処理時間と熱処理温度(℃)を
適宜選択することで、絶縁層の面積抵抗（Ω・μｍ2）
を線形的に変化させ得ることが分かった。特に、熱処理
時間が１時間、３時間の双方共に、絶縁層の面積抵抗
（Ω・μｍ2）は熱処理温度(℃)の変化に対して線形性
を有するものであるから、熱処理時間と熱処理温度(℃)
を一義的に決定すれば、絶縁層の面積抵抗（Ω・μ
ｍ2）も一義的に求めることができる。
おける絶縁層の面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図
である。この図では、熱処理時間を１時間、３時間の２
種類とし、それぞれの熱処理時間における絶縁層の面積
抵抗（Ω・μｍ2）と熱処理温度(℃)との関係を示して
いる。この図によれば、熱処理時間と熱処理温度(℃)を
適宜選択することで、絶縁層の面積抵抗（Ω・μｍ2）
を線形的に変化させ得ることが分かった。特に、熱処理
時間が１時間、３時間の双方共に、絶縁層の面積抵抗
（Ω・μｍ2）は熱処理温度(℃)の変化に対して線形性
を有するものであるから、熱処理時間と熱処理温度(℃)
を一義的に決定すれば、絶縁層の面積抵抗（Ω・μ
ｍ2）も一義的に求めることができる。
【００８９】図１０は本発明のトンネル型磁気抵抗素子
における絶縁層の磁気抵抗（ＭＲ）比と熱処理温度との
関係を示す図である。この図では、酸化雰囲気における
不活性ガスの種類をＡｒガス、Ｋｒガスの２種類とし、
それぞれの不活性ガス雰囲気における絶縁層のＭＲ比と
熱処理温度(℃)との関係を示している。この図によれ
ば、不活性ガスの種類と熱処理温度(℃)を適宜選択する
ことで、絶縁層のＭＲ比を線形的に変化させ得ることが
分かった。特に、熱処理温度(℃)が３００℃未満の温度
領域では、ＭＲ比は熱処理温度(℃)の変化に対して線形
性を有するものであるから、不活性ガスの種類と熱処理
温度(℃)を一義的に決定すれば、絶縁層のＭＲ比も一義
的に求めることができる。
における絶縁層の磁気抵抗（ＭＲ）比と熱処理温度との
関係を示す図である。この図では、酸化雰囲気における
不活性ガスの種類をＡｒガス、Ｋｒガスの２種類とし、
それぞれの不活性ガス雰囲気における絶縁層のＭＲ比と
熱処理温度(℃)との関係を示している。この図によれ
ば、不活性ガスの種類と熱処理温度(℃)を適宜選択する
ことで、絶縁層のＭＲ比を線形的に変化させ得ることが
分かった。特に、熱処理温度(℃)が３００℃未満の温度
領域では、ＭＲ比は熱処理温度(℃)の変化に対して線形
性を有するものであるから、不活性ガスの種類と熱処理
温度(℃)を一義的に決定すれば、絶縁層のＭＲ比も一義
的に求めることができる。
【００９０】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明の
トンネル型磁気抵抗素子によれば、２つの導体により挟
持される絶縁体を、成膜終了後に加熱処理することによ
り、その抵抗値を制御したので、前記絶縁体のバリア障
壁の高さを十分に確保することができ、したがって、高
ＭＲ比を実現することができる。また、この絶縁体は、
従来の酸素プラズマによる酸化のようにプラズマイオン
の照射により損傷を受けるおそれがないので、その膜厚
をより薄厚化することができる。
トンネル型磁気抵抗素子によれば、２つの導体により挟
持される絶縁体を、成膜終了後に加熱処理することによ
り、その抵抗値を制御したので、前記絶縁体のバリア障
壁の高さを十分に確保することができ、したがって、高
ＭＲ比を実現することができる。また、この絶縁体は、
従来の酸素プラズマによる酸化のようにプラズマイオン
の照射により損傷を受けるおそれがないので、その膜厚
をより薄厚化することができる。
【００９１】本発明のトンネル型磁気抵抗素子の製造方
法によれば、２つの導体により挟持される絶縁体を形成
する工程は、絶縁体となる材料を成膜する成膜工程と、
この成膜された材料をラジアルラインスロットアンテナ
を用いたプラズマ処理装置により酸化処理する処理工程
とを備えたので、成膜された材料に酸化処理を施すこと
で該材料を高抵抗の絶縁層とすることができる。したが
って、トンネル電流が発現することが可能な厚みを有し
しかも均質性に富む絶縁層を容易に得ることができる。
法によれば、２つの導体により挟持される絶縁体を形成
する工程は、絶縁体となる材料を成膜する成膜工程と、
この成膜された材料をラジアルラインスロットアンテナ
を用いたプラズマ処理装置により酸化処理する処理工程
とを備えたので、成膜された材料に酸化処理を施すこと
で該材料を高抵抗の絶縁層とすることができる。したが
って、トンネル電流が発現することが可能な厚みを有し
しかも均質性に富む絶縁層を容易に得ることができる。
【００９２】また、前記絶縁体および２つの前記導体を
形成する工程の後に、前記絶縁体を熱処理することによ
りその抵抗値を制御する熱処理工程を備えたので、絶縁
体の抵抗値を所定の抵抗値の範囲で任意に変更すること
ができる。したがって、トンネル型磁気抵抗素子の絶縁
層のバリア障壁の高さを十分確保することができ、その
結果、高ＭＲ比を実現することができる。
形成する工程の後に、前記絶縁体を熱処理することによ
りその抵抗値を制御する熱処理工程を備えたので、絶縁
体の抵抗値を所定の抵抗値の範囲で任意に変更すること
ができる。したがって、トンネル型磁気抵抗素子の絶縁
層のバリア障壁の高さを十分確保することができ、その
結果、高ＭＲ比を実現することができる。
【００９３】本発明のトンネル型磁気抵抗素子の製造装
置によれば、絶縁体となる材料を成膜する成膜手段と、
この成膜された材料をラジアルラインスロットアンテナ
を用いたプラズマ処理装置により酸化処理する処理手段
とを備えたので、成膜された材料に対して、ラジアルラ
インスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置により
速やかに酸化処理を行うことができ、成膜された材料を
均質性に優れた絶縁層とすることができる。したがっ
て、絶縁層のバリア障壁の高さが十分に確保され、しか
も高ＭＲ比のトンネル型磁気抵抗素子を容易にかつ歩留
まりよく作製することができる。
置によれば、絶縁体となる材料を成膜する成膜手段と、
この成膜された材料をラジアルラインスロットアンテナ
を用いたプラズマ処理装置により酸化処理する処理手段
とを備えたので、成膜された材料に対して、ラジアルラ
インスロットアンテナを用いたプラズマ処理装置により
速やかに酸化処理を行うことができ、成膜された材料を
均質性に優れた絶縁層とすることができる。したがっ
て、絶縁層のバリア障壁の高さが十分に確保され、しか
も高ＭＲ比のトンネル型磁気抵抗素子を容易にかつ歩留
まりよく作製することができる。
【図１】 本発明の第１の実施形態のトンネル型磁気抵
抗素子を示す断面図である。
抗素子を示す断面図である。
【図２】 本発明の第１の実施形態のマルチスパッタ装
置を示す断面図である。
置を示す断面図である。
【図３】 本発明の第１の実施形態の処理装置を示す断
面図である。
面図である。
【図４】 本発明の第２の実施形態のトンネル型磁気抵
抗素子を示す断面図である。
抗素子を示す断面図である。
【図５】 本発明の第３の実施形態のＧＭＲ型再生ヘッ
ド及び記録再生分離型磁気ヘッドを示す一部破断斜視図
である。
ド及び記録再生分離型磁気ヘッドを示す一部破断斜視図
である。
【図６】 本発明の第３の実施形態のＧＭＲ型再生ヘッ
ドの要部を示す断面図である。
ドの要部を示す断面図である。
【図７】 本発明の第４の実施形態の磁気式メモリの要
部であるメモリセルを示す断面図である。
部であるメモリセルを示す断面図である。
【図８】 本発明のトンネル型磁気抵抗素子における絶
縁層の面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図である。
縁層の面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図である。
【図９】 本発明のトンネル型磁気抵抗素子における絶
縁層の面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図である。
縁層の面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図である。
【図１０】 本発明のトンネル型磁気抵抗素子における
絶縁層の磁気抵抗（ＭＲ）比と熱処理温度との関係を示
す図である。
絶縁層の磁気抵抗（ＭＲ）比と熱処理温度との関係を示
す図である。
【図１１】 従来の酸素プラズマ酸化における絶縁層の
面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図である。
面積抵抗と熱処理温度との関係を示す図である。
１ トンネル型磁気抵抗素子
２ 第１強磁性層（導体）
３ 絶縁層（絶縁体）
４ 第２強磁性層（導体）
１１ マルチスパッタ装置
１２ チャンバー
１３ スパッタ装置
１４ スパッタ装置（成膜手段）
１５ 基板
３１ 処理装置
３２ チャンバー
３４ 石英板
３５ スロットアンテナ
３６ 誘電板
３７ 導波管
３８ ラジアル導波部
４１ 基板
４３ ガス導入口
４４ 排気口
５１ トンネル型磁気抵抗素子
５２ Ｓｉ基板
５５ 第１強磁性層（磁化固定層）
５６ 絶縁層
５７ 第２強磁性層（磁化自由層）
１００ トンネル型磁気抵抗素子
１１１ ＧＭＲ型再生ヘッド
１１３、１１４ 非磁性絶縁膜
２０４ トンネル型磁気抵抗素子
─────────────────────────────────────────────────────
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）
Ｈ０１Ｌ 43/12 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ
(71)出願人 000165273
月島機械株式会社
東京都中央区佃２丁目17番15号
(72)発明者 角田 匡清
宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大
学大学院工学研究科電子工学専攻内
(72)発明者 西川 和宏
宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大
学大学院工学研究科電子工学専攻内
(72)発明者 尾形 聡
宮城県仙台市青葉区荒巻字青葉05 東北大
学大学院工学研究科電子工学専攻内
(72)発明者 高橋 研
宮城県仙台市太白区人来田２丁目20−２
Ｆターム(参考） 2G017 AD55 AD63 AD65
4K029 BA24 BA25 BA26 BA44 BB02
BC06 BD00 GA01
5D034 BA03 BA15 DA05 DA07
5F083 FZ10 GA29
Claims (12)
- 【請求項１】 絶縁体を２つの導体により挟持してなる
トンネル型磁気抵抗素子において、 前記絶縁体は、成膜終了後に加熱処理することにより、
その抵抗値を制御したことを特徴とするトンネル型磁気
抵抗素子。 - 【請求項２】 前記絶縁体は、それを構成する主たる元
素がアルミニウムであることを特徴とする請求項１記載
のトンネル型磁気抵抗素子。 - 【請求項３】 前記絶縁体は、アルミニウム酸化物を主
成分とすることを特徴とする請求項２記載のトンネル型
磁気抵抗素子。 - 【請求項４】 請求項１、２または３記載のトンネル型
磁気抵抗素子を備えたことを特徴とする磁気式デバイ
ス。 - 【請求項５】 前記トンネル型磁気抵抗素子は、絶縁体
を２つの導体により挟持してなる層構造を、その厚み方
向に積層したことを特徴とする請求項４記載の磁気式デ
バイス。 - 【請求項６】 絶縁体を２つの導体により挟持してなる
トンネル型磁気抵抗素子の製造方法において、 前記絶縁体を形成する工程は、絶縁体となる材料を成膜
する成膜工程と、この成膜された材料をラジアルライン
スロットアンテナを用いたプラズマ処理装置により酸化
処理する処理工程とを備えたことを特徴とするトンネル
型磁気抵抗素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記処理工程は、少なくとも酸素を含む
不活性ガス雰囲気中にて行うことを特徴とする請求項６
記載のトンネル型磁気抵抗素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記不活性ガスは、アルゴンガスまたは
クリプトンガスであることを特徴とする請求項７記載の
トンネル型磁気抵抗素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記絶縁体および２つの前記導体を形成
する工程の後に、前記絶縁体を熱処理することによりそ
の抵抗値を制御する熱処理工程を備えたことを特徴とす
る請求項６、７または８記載のトンネル型磁気抵抗素子
の製造方法。 - 【請求項１０】 前記熱処理の温度は、２００〜３２０
℃の範囲であることを特徴とする請求項９記載のトンネ
ル型磁気抵抗素子の製造方法。 - 【請求項１１】 絶縁体を２つの導体により挟持してな
るトンネル型磁気抵抗素子の製造装置であって、 絶縁体となる材料を成膜する成膜手段と、この成膜され
た材料をラジアルラインスロットアンテナを用いたプラ
ズマ処理装置により酸化処理する処理手段とを備えたこ
とを特徴とするトンネル型磁気抵抗素子の製造装置。 - 【請求項１２】 前記処理手段は、少なくとも酸素を含
む不活性ガスを処理空間内に導入するガス供給手段を備
えたことを特徴とする請求項１１記載のトンネル型磁気
抵抗素子の製造装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001286942A JP2003101098A (ja) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | トンネル型磁気抵抗素子とそれを用いた磁気式デバイス及びその製造方法並びに製造装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001286942A JP2003101098A (ja) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | トンネル型磁気抵抗素子とそれを用いた磁気式デバイス及びその製造方法並びに製造装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003101098A true JP2003101098A (ja) | 2003-04-04 |
Family
ID=19109835
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001286942A Pending JP2003101098A (ja) | 2001-09-20 | 2001-09-20 | トンネル型磁気抵抗素子とそれを用いた磁気式デバイス及びその製造方法並びに製造装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003101098A (ja) |
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- 2001-09-20 JP JP2001286942A patent/JP2003101098A/ja active Pending
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