JPH10162326A - 磁気トンネル接合素子、接合メモリ・セル及び接合磁界センサ - Google Patents
磁気トンネル接合素子、接合メモリ・セル及び接合磁界センサInfo
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- JPH10162326A JPH10162326A JP9277156A JP27715697A JPH10162326A JP H10162326 A JPH10162326 A JP H10162326A JP 9277156 A JP9277156 A JP 9277156A JP 27715697 A JP27715697 A JP 27715697A JP H10162326 A JPH10162326 A JP H10162326A
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- layer
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- G11C11/02—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements
- G11C11/16—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect
- G11C11/161—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor using magnetic elements using elements in which the storage effect is based on magnetic spin effect details concerning the memory cell structure, e.g. the layers of the ferromagnetic memory cell
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N—ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10N50/00—Galvanomagnetic devices
- H10N50/10—Magnetoresistive devices
Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 メモリや外部磁界の検出用の磁気トンネル接
合（ＭＴＳ）素子で有効範囲内での磁界印加時にモーメ
ントが回転しない強磁性層を使用する素子を提供する。 【解決手段】素子の磁気トンネル接合要素は、保磁力が
大きく、有効範囲の印加磁界があるとき磁気モーメント
が固定された状態に保たれる強磁性多層構造と、モーメ
ントが自由に回転可能な１つの自由強磁性層と、強磁性
多層構造と自由強磁性層の間に位置してそれと接触した
絶縁トンネル・バリア層で構成される。固定強磁性多層
構造は２つの層、保磁力が印加磁界よりもかなり大きい
第１強磁性層、及びスピン・フィルタ効果が大きく、第
１強磁性層と絶縁トンネル・バリア層の間に位置してそ
れと接触した薄い強磁性界面層で構成される。
合（ＭＴＳ）素子で有効範囲内での磁界印加時にモーメ
ントが回転しない強磁性層を使用する素子を提供する。 【解決手段】素子の磁気トンネル接合要素は、保磁力が
大きく、有効範囲の印加磁界があるとき磁気モーメント
が固定された状態に保たれる強磁性多層構造と、モーメ
ントが自由に回転可能な１つの自由強磁性層と、強磁性
多層構造と自由強磁性層の間に位置してそれと接触した
絶縁トンネル・バリア層で構成される。固定強磁性多層
構造は２つの層、保磁力が印加磁界よりもかなり大きい
第１強磁性層、及びスピン・フィルタ効果が大きく、第
１強磁性層と絶縁トンネル・バリア層の間に位置してそ
れと接触した薄い強磁性界面層で構成される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、メモリや外部磁界
を検出するため用いられる磁気トンネル接合（ＭＴＪ）
素子に関し、有効範囲内の印加磁界があるときにモーメ
ントが回転しない固定強磁性層として強磁性層の多層構
造を使用するＭＴＪ素子に関する。
を検出するため用いられる磁気トンネル接合（ＭＴＪ）
素子に関し、有効範囲内の印加磁界があるときにモーメ
ントが回転しない固定強磁性層として強磁性層の多層構
造を使用するＭＴＪ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】磁気トンネル接合（ＭＴＪ）は、薄い絶
縁層で分離された２つの強磁性電極を含む素子である。
絶縁層は、強磁性電極間で電荷キャリアの量子力学的ト
ンネル効果が起こるのに充分な薄さである。トンネル効
果のプロセスは電子スピンに依存する。つまり接合部の
トンネル効果電流は、強磁性物質のスピンに依存する電
子的性質に依存し、２つの強磁性電極の磁気モーメント
（磁化方向）の相対的向きの関数である。２つの強磁性
電極は、それらのモーメントの相対的向きを外部磁界で
変えられるように磁界に対する応答が異なるように設計
される。
縁層で分離された２つの強磁性電極を含む素子である。
絶縁層は、強磁性電極間で電荷キャリアの量子力学的ト
ンネル効果が起こるのに充分な薄さである。トンネル効
果のプロセスは電子スピンに依存する。つまり接合部の
トンネル効果電流は、強磁性物質のスピンに依存する電
子的性質に依存し、２つの強磁性電極の磁気モーメント
（磁化方向）の相対的向きの関数である。２つの強磁性
電極は、それらのモーメントの相対的向きを外部磁界で
変えられるように磁界に対する応答が異なるように設計
される。
【０００３】１９９３年以前の頃の強磁性電極間のトン
ネル効果の実験結果が、R．Meserveyらによる"Spin-pol
arized Electron Tunneling"、Physics Reports、Vol．
238、pp．214-217で解説されており、室温ではせいぜい
１％乃至２％のオーダのごくわずかな応答しか示されて
いない。妥当と思われる大きさの応答を示しているの
は、走査トンネル顕微鏡を用いた２つの実験だけであ
る。１つは１００％スピン偏極したＣｒＯ2チップを採
用し、室温で４０％の偏極電流変調を示したが、これは
R．Wiesendangerらによる"Observation of Vacuum Tunn
eling of Spin-polarized Electrons with the Scannin
g Tunneling Microscope"、Physics Review Letters、V
ol．65、1990、page 247に述べられているとおりであ
る。
ネル効果の実験結果が、R．Meserveyらによる"Spin-pol
arized Electron Tunneling"、Physics Reports、Vol．
238、pp．214-217で解説されており、室温ではせいぜい
１％乃至２％のオーダのごくわずかな応答しか示されて
いない。妥当と思われる大きさの応答を示しているの
は、走査トンネル顕微鏡を用いた２つの実験だけであ
る。１つは１００％スピン偏極したＣｒＯ2チップを採
用し、室温で４０％の偏極電流変調を示したが、これは
R．Wiesendangerらによる"Observation of Vacuum Tunn
eling of Spin-polarized Electrons with the Scannin
g Tunneling Microscope"、Physics Review Letters、V
ol．65、1990、page 247に述べられているとおりであ
る。
【０００４】磁気抵抗応答が１８％とかなり大きいＭＴ
Ｊ素子が、T．Miyazakiらによる"Giant Magnetic Tunne
ling Effect in Fe/Al2O3/Fe Junction"、Journal of M
agnetism and Magnetic Materials、Vol．139、No．L23
1、1995で報告されている。しかし著者が報告している
のは、結果としての１８％の磁気抵抗を再現できなかっ
たということである。同時期に作製された他の接合は、
応答がわずか１％乃至６％である。この他の報告による
と、ＭＴＪ素子の磁気抵抗はＣｏＦｅ／Ａｌ2Ｏ3／Ｃｏ
の大きな接合部で室温で最大１８％であり、これはJ．
S．Mooderaらによる"Large Magnetoresistance at Room
Temperature in Ferromagnetic Thin Film Tunnel Jun
ctions"、Physics Review Letters、Vol．74、1995、pa
ge 3273及びJ．S．MooderaとL．R．Kinderによる"Ferro
magnetic-Insulato-Ferromagnetic Tunneling: Spin De
pendent Tunneling and Large Magnetoresistance in T
rilayer Junctions"、Journal of Applied Physics、Vo
l．79、1996、page 4724に述べられている。著者らは、
表面あらさの減少がよい結果をもたらす鍵であるとの仮
説を立てた。これを実現するためベース電極の成長をみ
る極端な尺度に依り、低温工学的に冷却した基板への蒸
着、シード層の使用及びベース電極をきわめて薄くする
処理を組み合わせた。Ａｌ層を低温工学的に冷却してか
らこれを暖め、プラズマ酸化させ、Ａｌのほとんどを消
費することによってトンネル・バリアが形成された。こ
れらの文献の最初のものでは、室温で最大の接合磁気抵
抗変化が観測されたのは１１．８％と報告されている。
次の文献では、室温で最大の接合磁気抵抗変化は１８％
と報告され、多くの接合部に、室温で１４％乃至１７％
の範囲の磁気抵抗変化があったと報告されている。接合
抵抗は、断面積が２００×３００μｍ2の接合部で数百
Ωから数十ｋΩの範囲だった。
Ｊ素子が、T．Miyazakiらによる"Giant Magnetic Tunne
ling Effect in Fe/Al2O3/Fe Junction"、Journal of M
agnetism and Magnetic Materials、Vol．139、No．L23
1、1995で報告されている。しかし著者が報告している
のは、結果としての１８％の磁気抵抗を再現できなかっ
たということである。同時期に作製された他の接合は、
応答がわずか１％乃至６％である。この他の報告による
と、ＭＴＪ素子の磁気抵抗はＣｏＦｅ／Ａｌ2Ｏ3／Ｃｏ
の大きな接合部で室温で最大１８％であり、これはJ．
S．Mooderaらによる"Large Magnetoresistance at Room
Temperature in Ferromagnetic Thin Film Tunnel Jun
ctions"、Physics Review Letters、Vol．74、1995、pa
ge 3273及びJ．S．MooderaとL．R．Kinderによる"Ferro
magnetic-Insulato-Ferromagnetic Tunneling: Spin De
pendent Tunneling and Large Magnetoresistance in T
rilayer Junctions"、Journal of Applied Physics、Vo
l．79、1996、page 4724に述べられている。著者らは、
表面あらさの減少がよい結果をもたらす鍵であるとの仮
説を立てた。これを実現するためベース電極の成長をみ
る極端な尺度に依り、低温工学的に冷却した基板への蒸
着、シード層の使用及びベース電極をきわめて薄くする
処理を組み合わせた。Ａｌ層を低温工学的に冷却してか
らこれを暖め、プラズマ酸化させ、Ａｌのほとんどを消
費することによってトンネル・バリアが形成された。こ
れらの文献の最初のものでは、室温で最大の接合磁気抵
抗変化が観測されたのは１１．８％と報告されている。
次の文献では、室温で最大の接合磁気抵抗変化は１８％
と報告され、多くの接合部に、室温で１４％乃至１７％
の範囲の磁気抵抗変化があったと報告されている。接合
抵抗は、断面積が２００×３００μｍ2の接合部で数百
Ωから数十ｋΩの範囲だった。
【０００５】従って、ＭＴＪ素子を有益な程度まで大き
い磁気抵抗応答をもたせて室温で作製することが困難で
あることは明らかである。室温での予測された大きさの
磁気抵抗応答の最初の観測は、スピン偏極した走査トン
ネル顕微鏡で行われた。従来技術では後に、予測された
大きさのＭＴＪ応答を室温で再現可能に実現したのは、
Mooderaと協力者だけである。ただしこれは、風変わり
で非実際的な薄膜被着法を用いて作製された大きい素子
についてのみであった。
い磁気抵抗応答をもたせて室温で作製することが困難で
あることは明らかである。室温での予測された大きさの
磁気抵抗応答の最初の観測は、スピン偏極した走査トン
ネル顕微鏡で行われた。従来技術では後に、予測された
大きさのＭＴＪ応答を室温で再現可能に実現したのは、
Mooderaと協力者だけである。ただしこれは、風変わり
で非実際的な薄膜被着法を用いて作製された大きい素子
についてのみであった。
【０００６】従来の技術のＭＴＪ素子に見られる他の問
題は、磁気抵抗応答と磁界が、磁界に対して理想的なス
テップ状の応答を示していないことである。T．Miyazak
iらによる"Large Magnetoresistance Effect in Fe/Al-
Al2O3/Co Magnetic Tunneling Junction"、Journal of
Magnetism and Magnetic Materials、Vol．98、No．L7
（1991）は、ステップ状の磁気抵抗応答をどのようにし
て実現することができたかを示しているが、これは限定
された印加磁界範囲に関してのみである。印加磁界の偏
位が瞬間的に大きすぎる場合、磁気抵抗応答特性は反転
し得る。
題は、磁気抵抗応答と磁界が、磁界に対して理想的なス
テップ状の応答を示していないことである。T．Miyazak
iらによる"Large Magnetoresistance Effect in Fe/Al-
Al2O3/Co Magnetic Tunneling Junction"、Journal of
Magnetism and Magnetic Materials、Vol．98、No．L7
（1991）は、ステップ状の磁気抵抗応答をどのようにし
て実現することができたかを示しているが、これは限定
された印加磁界範囲に関してのみである。印加磁界の偏
位が瞬間的に大きすぎる場合、磁気抵抗応答特性は反転
し得る。
【０００７】最近、ＩＢＭの１９９６年３月１８日付け
米国特許出願番号第０８／６１８３００号では、ＭＴＪ
素子の２つの強磁性層の１つを磁気的に硬化する、また
は磁気的にピン止めするため、反強磁性交換バイアス層
を使用することにより、室温磁気抵抗応答が大きく、磁
気応答が制御されたＭＴＪ素子を作製する方法が明らか
にされている。このＭＴＪ素子は磁気信号に対する磁気
抵抗応答が曖昧ではなく制御され、大量生産が可能であ
る。ただし、反強磁性交換バイアス層を取り入れたこの
ような素子は、交換バイアス物質のブロッキング温度に
よって定義される限られた温度範囲でしか動作しない。
またこのような素子の熱安定性は、隣接した層と接触し
た交換バイアス層の熱安定性によって制限される。従来
から周知のＭＴＪ素子は比較的単純な素子であり、ＭＴ
Ｊ要素は、それぞれ保磁力が明確に異なる２つの強磁性
層を組み込んでいる。これらの層の１つ、硬質強磁性層
または固定強磁性層は、もう１つの検出強磁性層または
軟質強磁性層よりも保磁力をかなり高くするよう選択さ
れる。ただしこのような従来のＭＴＪ素子は、ゼロ磁界
で充分に画成された２つの磁気状態を示さないか、磁気
抵抗の値が低いかのいずれかである。
米国特許出願番号第０８／６１８３００号では、ＭＴＪ
素子の２つの強磁性層の１つを磁気的に硬化する、また
は磁気的にピン止めするため、反強磁性交換バイアス層
を使用することにより、室温磁気抵抗応答が大きく、磁
気応答が制御されたＭＴＪ素子を作製する方法が明らか
にされている。このＭＴＪ素子は磁気信号に対する磁気
抵抗応答が曖昧ではなく制御され、大量生産が可能であ
る。ただし、反強磁性交換バイアス層を取り入れたこの
ような素子は、交換バイアス物質のブロッキング温度に
よって定義される限られた温度範囲でしか動作しない。
またこのような素子の熱安定性は、隣接した層と接触し
た交換バイアス層の熱安定性によって制限される。従来
から周知のＭＴＪ素子は比較的単純な素子であり、ＭＴ
Ｊ要素は、それぞれ保磁力が明確に異なる２つの強磁性
層を組み込んでいる。これらの層の１つ、硬質強磁性層
または固定強磁性層は、もう１つの検出強磁性層または
軟質強磁性層よりも保磁力をかなり高くするよう選択さ
れる。ただしこのような従来のＭＴＪ素子は、ゼロ磁界
で充分に画成された２つの磁気状態を示さないか、磁気
抵抗の値が低いかのいずれかである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ゼロ
磁界で充分に定義された２つの状態及び高い磁気抵抗を
示すように高温で安定しており、高保磁力、高残留磁
化、高スピン偏極と、所望の特性を全て備えた固定強磁
性層を持つＭＴＪ素子を提供することである。
磁界で充分に定義された２つの状態及び高い磁気抵抗を
示すように高温で安定しており、高保磁力、高残留磁
化、高スピン偏極と、所望の特性を全て備えた固定強磁
性層を持つＭＴＪ素子を提供することである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明は、２つのＭＴＪ
電極のうち１つの保磁力の大きい１つの硬質強磁性層の
代わりに、強磁性層の多層構造を使用するメモリ・セル
としてまたは外部磁界センサとして使用可能なＭＴＪ素
子である。素子のＭＴＪ要素は保磁力が大きく、有効範
囲内の印加磁界があるとき、そのモーメントが固定され
た状態が保たれる強磁性多層構造、及び強磁性多層構造
と自由強磁性層の間に位置しそれと接触した絶縁トンネ
ル・バリア層で構成される。固定強磁性多層構造は２つ
の層で構成される。保磁力が印加磁界より大きい第１強
磁性層、及びスピン・フィルタ効果が大きく、第１強磁
性層と絶縁トンネル・バリア層の間に位置しそれと接触
した薄い強磁性界面層である。多層構造の第１強磁性層
の物質は磁化を弱くすることができ、よってスピン・フ
ィルタ効果も弱くすることができる。スピン・フィルタ
効果は界面層により得られるからである。多層構造の界
面の強磁性層は、保磁力は比較的弱いが、多層構造全体
の保磁力が劣化しないように薄くされる。このＭＴＪ素
子はトンネル磁気抵抗応答がよく、ゼロ磁界で充分画成
された２つの磁気状態を示し、高い動作温度でも安定で
ある。
電極のうち１つの保磁力の大きい１つの硬質強磁性層の
代わりに、強磁性層の多層構造を使用するメモリ・セル
としてまたは外部磁界センサとして使用可能なＭＴＪ素
子である。素子のＭＴＪ要素は保磁力が大きく、有効範
囲内の印加磁界があるとき、そのモーメントが固定され
た状態が保たれる強磁性多層構造、及び強磁性多層構造
と自由強磁性層の間に位置しそれと接触した絶縁トンネ
ル・バリア層で構成される。固定強磁性多層構造は２つ
の層で構成される。保磁力が印加磁界より大きい第１強
磁性層、及びスピン・フィルタ効果が大きく、第１強磁
性層と絶縁トンネル・バリア層の間に位置しそれと接触
した薄い強磁性界面層である。多層構造の第１強磁性層
の物質は磁化を弱くすることができ、よってスピン・フ
ィルタ効果も弱くすることができる。スピン・フィルタ
効果は界面層により得られるからである。多層構造の界
面の強磁性層は、保磁力は比較的弱いが、多層構造全体
の保磁力が劣化しないように薄くされる。このＭＴＪ素
子はトンネル磁気抵抗応答がよく、ゼロ磁界で充分画成
された２つの磁気状態を示し、高い動作温度でも安定で
ある。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明を理解を助けるために、従
来の技術のＭＴＪ要素について図１乃至図６を参照しな
がら説明するが、これはＩＢＭの１９９６年３月１８日
付け米国特許出願番号第０８／６１８３００号に述べら
れ図示されている型のＭＴＪ素子に組み込まれる。
来の技術のＭＴＪ要素について図１乃至図６を参照しな
がら説明するが、これはＩＢＭの１９９６年３月１８日
付け米国特許出願番号第０８／６１８３００号に述べら
れ図示されている型のＭＴＪ素子に組み込まれる。
【００１１】図１と図２は、磁気メモリ・セルの用途に
適したＭＴＪ素子を示す。図１に断面を図２に平面を示
したＭＴＪ素子は理解を助けるため、ベース電極スタッ
ク１０、絶縁トンネル・バリア層２０、及び上部電極ス
タック３０を含む従来の技術のＭＴＪ要素と共に示して
いる。ＭＴＪは基板９上に形成される。ＭＴＪ素子はコ
ンタクト・ホールが開けられた絶縁層４０及び電気リー
ドとして働く上部配線層５０により完全になる。電極ス
タック１０、３０はそれぞれ、強磁性層がトンネル・バ
リア層２０の両側に位置しトンネル・バリア層２０と接
触する。基板９上に形成されるベース電極スタック１０
は、基板９上に堆積されたシード層１２と界面層１４、
及び界面層１４上に形成された"固定"強磁性層１８を含
む。強磁性層１８が固定層と呼ばれるのは、保磁力の大
きい物質から形成されるからである。この物質のモーメ
ント（磁化方向）は、ＭＴＪ素子にとって所望の範囲の
印加磁界、つまりメモリ・アレイの読取り／書込み回路
からメモリ・セルに印加された書込み電流により生じる
磁界があるとき、回転を妨げられる。上部電極スタック
３０は"自由（フリー）"強磁性層３２と、自由層３２上
に形成された保護層３４を含む。自由強磁性層３２のモ
ーメントは固定されず、従って有効範囲の印加磁界があ
るとき自由に回転する。電極スタック１０、３０の強磁
性層１８、３２は両方とも磁化容易方向が、ベース電極
１０（図２）の延長部１１、１３として形成される下部
配線層の長さに平行な同じ方向で互いにほぼ平行になる
よう作製される。この方向は図２で矢印３３として示し
ている。トンネル・バリア層２０の真下のスタック１０
固定強磁性層１８はモーメントが固定されるが、これは
層が保磁力の大きい、つまり有効範囲の印加磁界よりも
かなり大きい物質から形成されるからである。メモリ・
セルの読取りや書込みの操作でメモリ・セルに印加され
る磁界に匹敵する大きさの磁界については、固定強磁性
層１８のモーメントに考えられる向きは１つしかない。
上部電極スタック３０の自由強磁性層３２は磁気特性が
異方性であるが、磁化方向は固定されない。むしろその
磁化方向は所望の範囲の磁界が印加されることによりそ
の容易方向のいずれかに沿って安定に配向される。
適したＭＴＪ素子を示す。図１に断面を図２に平面を示
したＭＴＪ素子は理解を助けるため、ベース電極スタッ
ク１０、絶縁トンネル・バリア層２０、及び上部電極ス
タック３０を含む従来の技術のＭＴＪ要素と共に示して
いる。ＭＴＪは基板９上に形成される。ＭＴＪ素子はコ
ンタクト・ホールが開けられた絶縁層４０及び電気リー
ドとして働く上部配線層５０により完全になる。電極ス
タック１０、３０はそれぞれ、強磁性層がトンネル・バ
リア層２０の両側に位置しトンネル・バリア層２０と接
触する。基板９上に形成されるベース電極スタック１０
は、基板９上に堆積されたシード層１２と界面層１４、
及び界面層１４上に形成された"固定"強磁性層１８を含
む。強磁性層１８が固定層と呼ばれるのは、保磁力の大
きい物質から形成されるからである。この物質のモーメ
ント（磁化方向）は、ＭＴＪ素子にとって所望の範囲の
印加磁界、つまりメモリ・アレイの読取り／書込み回路
からメモリ・セルに印加された書込み電流により生じる
磁界があるとき、回転を妨げられる。上部電極スタック
３０は"自由（フリー）"強磁性層３２と、自由層３２上
に形成された保護層３４を含む。自由強磁性層３２のモ
ーメントは固定されず、従って有効範囲の印加磁界があ
るとき自由に回転する。電極スタック１０、３０の強磁
性層１８、３２は両方とも磁化容易方向が、ベース電極
１０（図２）の延長部１１、１３として形成される下部
配線層の長さに平行な同じ方向で互いにほぼ平行になる
よう作製される。この方向は図２で矢印３３として示し
ている。トンネル・バリア層２０の真下のスタック１０
固定強磁性層１８はモーメントが固定されるが、これは
層が保磁力の大きい、つまり有効範囲の印加磁界よりも
かなり大きい物質から形成されるからである。メモリ・
セルの読取りや書込みの操作でメモリ・セルに印加され
る磁界に匹敵する大きさの磁界については、固定強磁性
層１８のモーメントに考えられる向きは１つしかない。
上部電極スタック３０の自由強磁性層３２は磁気特性が
異方性であるが、磁化方向は固定されない。むしろその
磁化方向は所望の範囲の磁界が印加されることによりそ
の容易方向のいずれかに沿って安定に配向される。
【００１２】図３は図１と同様の従来技術のＭＴＪの断
面であるが、これは先に引用した出願で実施例として述
べられ図示されているＭＴＪメモリ・セルに組み込まれ
ている。ベース電極スタック１０'、絶縁トンネル・バ
リア２０'及び上部電極スタック３０'は全て断面積が同
じである。ベース電極スタック１０'は、基板９上に形
成された配線リード１１'上に形成される。絶縁層４０'
はＭＴＪ全体を囲み、リード１１'まで延びる。絶縁層
４０'と保護層３４'は基本的にコプラナである。従って
電気リード５０'はＭＴＪ要素の上部の平坦化層として
形成される。この構造により、ダイオード、トランジス
タ等の電子素子の上部にメモリ・セルを容易に作製で
き、個々の磁気セルを流れる検出電流が操作される。
面であるが、これは先に引用した出願で実施例として述
べられ図示されているＭＴＪメモリ・セルに組み込まれ
ている。ベース電極スタック１０'、絶縁トンネル・バ
リア２０'及び上部電極スタック３０'は全て断面積が同
じである。ベース電極スタック１０'は、基板９上に形
成された配線リード１１'上に形成される。絶縁層４０'
はＭＴＪ全体を囲み、リード１１'まで延びる。絶縁層
４０'と保護層３４'は基本的にコプラナである。従って
電気リード５０'はＭＴＪ要素の上部の平坦化層として
形成される。この構造により、ダイオード、トランジス
タ等の電子素子の上部にメモリ・セルを容易に作製で
き、個々の磁気セルを流れる検出電流が操作される。
【００１３】ＭＴＪメモリ・セルが読取り／書込み回路
に接続されたメモリ・セルのアレイにあるとき、セルへ
の書込みは上部５０と下部１１、１３の電極配線層（図
１、図２）に書込み電流を流すことによって行われる
（またはＭＴＪセル付近に位置するこれら、或いは他の
書込み線やビット線の組み合わせに電流を流すことによ
って）。これらのライン両方に充分に大きい電流が流れ
るとき、自由強磁性層３２付近に生じる組み合わせ磁界
により、自由強磁性層３２の磁化方向が、固定強磁性層
１８の磁化方向に対して平行から逆平行（またはその逆
に）に回転する。電流のレベルは、電流のレベルにより
生成される組み合わせ磁界が自由強磁性層のスイッチン
グ磁界を超えるように選択される。組み合わせ書込み電
流により生じるこの磁界は、固定強磁性層の磁化を回転
させるのに必要な磁界よりもかなり小さくなるよう選択
される。書込み電流は配線層５０及び１１、１３に比べ
て抵抗が大きいＭＴＪを垂直方向には流れない。ＭＴＪ
メモリ・セルは、固定強磁性層からトンネル接合バリア
を経て自由強磁性層（またはその逆に）ＭＴＪに垂直に
検出電流を流すことによって読取られる。メモリ・セル
の状態は書込み電流よりもかなり小さい検出電流がＭＴ
Ｊに垂直に流れたときのメモリ・セルの抵抗を測定する
ことによって決定される。この検出電流または読取り電
流の自己磁界は無視でき、メモリ・セルの磁気状態に影
響を与えない。
に接続されたメモリ・セルのアレイにあるとき、セルへ
の書込みは上部５０と下部１１、１３の電極配線層（図
１、図２）に書込み電流を流すことによって行われる
（またはＭＴＪセル付近に位置するこれら、或いは他の
書込み線やビット線の組み合わせに電流を流すことによ
って）。これらのライン両方に充分に大きい電流が流れ
るとき、自由強磁性層３２付近に生じる組み合わせ磁界
により、自由強磁性層３２の磁化方向が、固定強磁性層
１８の磁化方向に対して平行から逆平行（またはその逆
に）に回転する。電流のレベルは、電流のレベルにより
生成される組み合わせ磁界が自由強磁性層のスイッチン
グ磁界を超えるように選択される。組み合わせ書込み電
流により生じるこの磁界は、固定強磁性層の磁化を回転
させるのに必要な磁界よりもかなり小さくなるよう選択
される。書込み電流は配線層５０及び１１、１３に比べ
て抵抗が大きいＭＴＪを垂直方向には流れない。ＭＴＪ
メモリ・セルは、固定強磁性層からトンネル接合バリア
を経て自由強磁性層（またはその逆に）ＭＴＪに垂直に
検出電流を流すことによって読取られる。メモリ・セル
の状態は書込み電流よりもかなり小さい検出電流がＭＴ
Ｊに垂直に流れたときのメモリ・セルの抵抗を測定する
ことによって決定される。この検出電流または読取り電
流の自己磁界は無視でき、メモリ・セルの磁気状態に影
響を与えない。
【００１４】トンネル・バリアでの電荷キャリアのトン
ネル効果の可能性は、２つの強磁性層の磁気モーメント
の相対的アライメントに依存する。トンネル電流はスピ
ン偏極する。つまり一方の強磁性層から流れる電流は、
１つのスピン型（強磁性層の磁化方向によりスピン・ア
ップまたはスピン・ダウン）の電子が支配的構成要素で
ある。電流のスピン偏極の程度は、強磁性層とトンネル
・バリアの界面での強磁性層を構成する磁性物質の電子
特性によって決定される。第１強磁性層のトンネル・バ
リアは従ってスピン・フィルタとして働く。電荷キャリ
アのトンネル効果の可能性は、第２強磁性層の電流のス
ピン偏極と同じスピン偏極の電子状態が得られるかどう
かに依存する。通常、第２強磁性層の磁気モーメント
が、第１強磁性層の磁気モーメントに平行なときは、第
２強磁性層の磁気モーメントが、第１強磁性層のそれに
逆平行に整列しているときよりも多くの電子状態が得ら
れる。従って電荷キャリアのトンネル効果可能性は、両
方の層の磁気モーメントが平行なとき最大で磁気モーメ
ントが逆平行なとき最低である。モーメントが、平行で
あれ逆平行であれ配列されるとき、トンネル効果可能性
は中間値をとる。従ってＭＴＪメモリ・セルの電気抵抗
は、電流のスピン偏極と両方の強磁性層の電子特性に依
存する。その結果、自由強磁性層の２つの可能な磁化方
向により、メモリ・セルの２つの可能なビット状態（０
または１）が一意に定義される。
ネル効果の可能性は、２つの強磁性層の磁気モーメント
の相対的アライメントに依存する。トンネル電流はスピ
ン偏極する。つまり一方の強磁性層から流れる電流は、
１つのスピン型（強磁性層の磁化方向によりスピン・ア
ップまたはスピン・ダウン）の電子が支配的構成要素で
ある。電流のスピン偏極の程度は、強磁性層とトンネル
・バリアの界面での強磁性層を構成する磁性物質の電子
特性によって決定される。第１強磁性層のトンネル・バ
リアは従ってスピン・フィルタとして働く。電荷キャリ
アのトンネル効果の可能性は、第２強磁性層の電流のス
ピン偏極と同じスピン偏極の電子状態が得られるかどう
かに依存する。通常、第２強磁性層の磁気モーメント
が、第１強磁性層の磁気モーメントに平行なときは、第
２強磁性層の磁気モーメントが、第１強磁性層のそれに
逆平行に整列しているときよりも多くの電子状態が得ら
れる。従って電荷キャリアのトンネル効果可能性は、両
方の層の磁気モーメントが平行なとき最大で磁気モーメ
ントが逆平行なとき最低である。モーメントが、平行で
あれ逆平行であれ配列されるとき、トンネル効果可能性
は中間値をとる。従ってＭＴＪメモリ・セルの電気抵抗
は、電流のスピン偏極と両方の強磁性層の電子特性に依
存する。その結果、自由強磁性層の２つの可能な磁化方
向により、メモリ・セルの２つの可能なビット状態（０
または１）が一意に定義される。
【００１５】図４、図５はそれぞれ、先に引用したＩＢ
Ｍの出願に述べられているように、外部磁界センサとし
て用いられるＭＴＪ素子に組み込まれる従来技術のＭＴ
Ｊの断面と平面を示す。ＭＴＪは図１、図２に似ている
が、上部接合電極スタック７０は、トンネル・バリア層
２０に隣接した強磁性層７２を含む。トンネル・バリア
層２０の磁化容易方向は、下部電極スタック１０のピン
止め強磁性層１８の磁化に対して平行ではなく垂直に並
ぶ。これによりＭＴＪ素子は、磁気記録ディスク等の磁
性媒体から、磁気的に記録されたデータを検出するセン
サとして働く。上部配線層５０は先に引用した出願に述
べられているように、保護層７４上に形成され、平坦化
絶縁層４０により接合部から離隔している。印加外部磁
界が弱い場合、下部電極１０の硬質強磁性層１８の磁化
方向（矢印１９）は固定され、自由強磁性層７２の磁化
方向（矢印７３）は、矢印１９の方向に向かうかまたは
そこから離れるよう基板９の平面で自由回転する。
Ｍの出願に述べられているように、外部磁界センサとし
て用いられるＭＴＪ素子に組み込まれる従来技術のＭＴ
Ｊの断面と平面を示す。ＭＴＪは図１、図２に似ている
が、上部接合電極スタック７０は、トンネル・バリア層
２０に隣接した強磁性層７２を含む。トンネル・バリア
層２０の磁化容易方向は、下部電極スタック１０のピン
止め強磁性層１８の磁化に対して平行ではなく垂直に並
ぶ。これによりＭＴＪ素子は、磁気記録ディスク等の磁
性媒体から、磁気的に記録されたデータを検出するセン
サとして働く。上部配線層５０は先に引用した出願に述
べられているように、保護層７４上に形成され、平坦化
絶縁層４０により接合部から離隔している。印加外部磁
界が弱い場合、下部電極１０の硬質強磁性層１８の磁化
方向（矢印１９）は固定され、自由強磁性層７２の磁化
方向（矢印７３）は、矢印１９の方向に向かうかまたは
そこから離れるよう基板９の平面で自由回転する。
【００１６】先に述べたＭＴＪメモリ・セルとＭＴＪ磁
界センサは両方とも、従来技術のＭＴＪ要素の共通の要
素、つまり保磁力の大きい硬質固定強磁性層を持つ下部
電極１０、自由強磁性層を持つ上部電極３０及びトンネ
ル・バリア２０を含む。これら共通要素をここでは"Ｍ
ＴＪ要素"と呼ぶ。先に述べたメモリや磁界検出用のＭ
ＴＪ素子に用いられるＭＴＪ要素の基本薄膜構造は、層
の順序やそれらの組成に関しては同じである。従来の技
術の基本ＭＴＪ要素を構成する層が図６に示してある。
この要素は、それぞれシード層１４、固定強磁性層１８
としての５ｎｍのＴａ、１０ｎｍのＣｏ50Ｆｅ50で構成
される下部電極１０を持つ。電極１０は基板９上の電気
リード層１１上に形成される。トンネル・バリア２０は
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を形成するため６００秒プラズマ
酸化した１．６ｎｍ厚のＡｌ層である。上部電極スタッ
ク３０は自由強磁性層３２としての２０ｎｍのＮｉ60Ｆ
ｅ40の単層で構成される。電気リード５０は保護層（図
１の層３４）を使用せずに、強磁性層３２上に直接、２
０ｎｍのＣｕ層として形成される。このＭＴＪ要素は、
最初に基板の表面に平行に印加される磁界で下部電極１
０を被着することによって作製される。次にトンネル・
バリア層２０を形成するため、１．６ｎｍのＡｌ層が被
着され、次にプラズマ酸化により公称Ａｌ2Ｏ3の層が作
られる。その後、上部電極スタック３０が形成される。
様々な層が従来のスパッタリング法を用いたＤＣマグネ
トロン・スパッタ蒸着により室温で基板と被着される。
通常、被着速度はＡｌを除く全ての層で２Å／秒、Ａｌ
は１Å／秒で被着される。Ａｌで被着速度が低いとＡｌ
層が平滑になる。下部電極スタック１０の層が平滑であ
ること、またＡｌ2Ｏ3層２０に他の場合は接合部を電気
的に短絡させるピンホールがないことは重要である。
界センサは両方とも、従来技術のＭＴＪ要素の共通の要
素、つまり保磁力の大きい硬質固定強磁性層を持つ下部
電極１０、自由強磁性層を持つ上部電極３０及びトンネ
ル・バリア２０を含む。これら共通要素をここでは"Ｍ
ＴＪ要素"と呼ぶ。先に述べたメモリや磁界検出用のＭ
ＴＪ素子に用いられるＭＴＪ要素の基本薄膜構造は、層
の順序やそれらの組成に関しては同じである。従来の技
術の基本ＭＴＪ要素を構成する層が図６に示してある。
この要素は、それぞれシード層１４、固定強磁性層１８
としての５ｎｍのＴａ、１０ｎｍのＣｏ50Ｆｅ50で構成
される下部電極１０を持つ。電極１０は基板９上の電気
リード層１１上に形成される。トンネル・バリア２０は
アルミナ（Ａｌ2Ｏ3）を形成するため６００秒プラズマ
酸化した１．６ｎｍ厚のＡｌ層である。上部電極スタッ
ク３０は自由強磁性層３２としての２０ｎｍのＮｉ60Ｆ
ｅ40の単層で構成される。電気リード５０は保護層（図
１の層３４）を使用せずに、強磁性層３２上に直接、２
０ｎｍのＣｕ層として形成される。このＭＴＪ要素は、
最初に基板の表面に平行に印加される磁界で下部電極１
０を被着することによって作製される。次にトンネル・
バリア層２０を形成するため、１．６ｎｍのＡｌ層が被
着され、次にプラズマ酸化により公称Ａｌ2Ｏ3の層が作
られる。その後、上部電極スタック３０が形成される。
様々な層が従来のスパッタリング法を用いたＤＣマグネ
トロン・スパッタ蒸着により室温で基板と被着される。
通常、被着速度はＡｌを除く全ての層で２Å／秒、Ａｌ
は１Å／秒で被着される。Ａｌで被着速度が低いとＡｌ
層が平滑になる。下部電極スタック１０の層が平滑であ
ること、またＡｌ2Ｏ3層２０に他の場合は接合部を電気
的に短絡させるピンホールがないことは重要である。
【００１７】図７は、磁界がＭＴＪ要素の層に対して平
行に要素の磁化容易方向に沿って印加されたとき、図６
の従来技術のＭＴＪ要素のトンネル抵抗（磁気抵抗Ｍ
Ｒ）の変化を示す。抵抗は、トンネル・バリア２０に沿
った層に垂直に電流を流すことによって測定される。図
７に示すようにトンネル磁気抵抗曲線は、メモリ用途に
ついて有効な場の範囲、つまり約±３００Ｏｅでかなり
のヒステリシスを示す。確かに磁気抵抗曲線は約２００
Ｏｅの正磁界と負磁界で２つの"こぶ"を示している。図
７で磁界は最初＋１２００Ｏｅにセットされた。これは
磁界に平行な上部と下部の強磁性層のモーメントを揃え
るのに充分である。磁界が０以下になるとＭＴＪ要素の
抵抗が大きく変化する。これは上部電極の自由強磁性層
３２のモーメントが、下部電極の固定強磁性層１８のモ
ーメントの向きに対してその向きを大きく変えるために
生じる。大きい正磁界では、自由強磁性層と固定強磁性
層のモーメントは互いに平行であるが、小さい負磁界で
は、モーメントは互いにほぼ逆平行であり、ＭＴＪ要素
の抵抗は大きい正磁界の抵抗より約１３％大きい。負磁
界が約−４００Ｏｅとあまり大きくなく、Ｃｏ50Ｆｅ50
の固定強磁性層１８の保磁力におよそ対応すると、下部
電極のこの層の磁気モーメントは印加磁界に対して平行
になり、従って上部電極３０の強磁性層３２のモーメン
トに対して平行になるよう回転し、よってＭＴＪ要素の
抵抗が減少する。これは約−２５０Ｏｅ付近のトンネル
磁気抵抗曲線にあるこぶを説明する。磁界が大きい負磁
界から正磁界に増加する際、層１８、３２の磁気モーメ
ントの向きの同様な変化のシーケンスは、約＋２５０Ｏ
ｅ付近の小さい正磁界でのこぶを説明する。従来技術の
ＭＴＪ要素でトンネル磁気抵抗曲線の形は、メモリや磁
界検出の用途のいずれにも適していないが、これはＭＴ
Ｊ要素がゼロ磁界で充分に画成された２つの磁気状態を
示さないからである。同様の構造は文献に述べられてお
り、全て図７のものと同様のトンネル磁気抵抗曲線を示
している。例えばJ．S．MooderaとL．S．Kinderによる"
Ferromagnetic-Insulator-Ferromagnetic Tunneling：S
pin Dependent Tunneling and Large Magnetoresistanc
e in Trilayer Junctions"、Journalof Applied Physic
s、Vol．79、1996、page 4724は、２重こぶのトンネル
磁気抵抗と磁界の曲線を示すＣｏＦｅ／Ａｌ2Ｏ3／Ｃｏ
とＦｅ70Ｐｔ30／Ａｌ2Ｏ3／ＮｉＦｅの構造について述
べている。J．S．Mooderaらによる"Geometrically Enha
nced Magnetoresistance in Ferromagnet-Insulator-Fe
rromagnet Tunnel Junctions"、Applied Physics Lette
rs、Vol．69、1996、page 708は、同様のＣｏＦｅ／Ａ
ｌＮ／Ｎｉ80Ｆｅ20接合部について述べている。ここで
はＭＴＪ要素の応答が±２０Ｏｅと小さい印加磁界につ
いても、磁界のサイクリングに対して安定していないこ
とを明らかにしている。同様にT．Miyazakiらによる"La
rge Magnetoresistance Effect in 82Ni-Fe/Al-Al2O3/C
o Magnetic Tunneling Junction"、Journal of Magneti
sm and Magnetic Materials、Vol．98、No．L7、1991
は、±６０Ｏｅの磁界偏位に対して安定ではないＮｉ82
Ｆｅ18／Ａｌ2Ｏ3／ＣｏのＭＴＪ要素についてトンネル
磁気抵抗曲線を示している。
行に要素の磁化容易方向に沿って印加されたとき、図６
の従来技術のＭＴＪ要素のトンネル抵抗（磁気抵抗Ｍ
Ｒ）の変化を示す。抵抗は、トンネル・バリア２０に沿
った層に垂直に電流を流すことによって測定される。図
７に示すようにトンネル磁気抵抗曲線は、メモリ用途に
ついて有効な場の範囲、つまり約±３００Ｏｅでかなり
のヒステリシスを示す。確かに磁気抵抗曲線は約２００
Ｏｅの正磁界と負磁界で２つの"こぶ"を示している。図
７で磁界は最初＋１２００Ｏｅにセットされた。これは
磁界に平行な上部と下部の強磁性層のモーメントを揃え
るのに充分である。磁界が０以下になるとＭＴＪ要素の
抵抗が大きく変化する。これは上部電極の自由強磁性層
３２のモーメントが、下部電極の固定強磁性層１８のモ
ーメントの向きに対してその向きを大きく変えるために
生じる。大きい正磁界では、自由強磁性層と固定強磁性
層のモーメントは互いに平行であるが、小さい負磁界で
は、モーメントは互いにほぼ逆平行であり、ＭＴＪ要素
の抵抗は大きい正磁界の抵抗より約１３％大きい。負磁
界が約−４００Ｏｅとあまり大きくなく、Ｃｏ50Ｆｅ50
の固定強磁性層１８の保磁力におよそ対応すると、下部
電極のこの層の磁気モーメントは印加磁界に対して平行
になり、従って上部電極３０の強磁性層３２のモーメン
トに対して平行になるよう回転し、よってＭＴＪ要素の
抵抗が減少する。これは約−２５０Ｏｅ付近のトンネル
磁気抵抗曲線にあるこぶを説明する。磁界が大きい負磁
界から正磁界に増加する際、層１８、３２の磁気モーメ
ントの向きの同様な変化のシーケンスは、約＋２５０Ｏ
ｅ付近の小さい正磁界でのこぶを説明する。従来技術の
ＭＴＪ要素でトンネル磁気抵抗曲線の形は、メモリや磁
界検出の用途のいずれにも適していないが、これはＭＴ
Ｊ要素がゼロ磁界で充分に画成された２つの磁気状態を
示さないからである。同様の構造は文献に述べられてお
り、全て図７のものと同様のトンネル磁気抵抗曲線を示
している。例えばJ．S．MooderaとL．S．Kinderによる"
Ferromagnetic-Insulator-Ferromagnetic Tunneling：S
pin Dependent Tunneling and Large Magnetoresistanc
e in Trilayer Junctions"、Journalof Applied Physic
s、Vol．79、1996、page 4724は、２重こぶのトンネル
磁気抵抗と磁界の曲線を示すＣｏＦｅ／Ａｌ2Ｏ3／Ｃｏ
とＦｅ70Ｐｔ30／Ａｌ2Ｏ3／ＮｉＦｅの構造について述
べている。J．S．Mooderaらによる"Geometrically Enha
nced Magnetoresistance in Ferromagnet-Insulator-Fe
rromagnet Tunnel Junctions"、Applied Physics Lette
rs、Vol．69、1996、page 708は、同様のＣｏＦｅ／Ａ
ｌＮ／Ｎｉ80Ｆｅ20接合部について述べている。ここで
はＭＴＪ要素の応答が±２０Ｏｅと小さい印加磁界につ
いても、磁界のサイクリングに対して安定していないこ
とを明らかにしている。同様にT．Miyazakiらによる"La
rge Magnetoresistance Effect in 82Ni-Fe/Al-Al2O3/C
o Magnetic Tunneling Junction"、Journal of Magneti
sm and Magnetic Materials、Vol．98、No．L7、1991
は、±６０Ｏｅの磁界偏位に対して安定ではないＮｉ82
Ｆｅ18／Ａｌ2Ｏ3／ＣｏのＭＴＪ要素についてトンネル
磁気抵抗曲線を示している。
【００１８】図６の構造に従った、また図７の望ましく
ないトンネル磁気抵抗応答を持つ従来技術のＭＴＪ要素
の代わりに求められるのは、硬質固定強磁性層のための
保磁力と残留モーメントが大きいだけでなく、トンネル
・バリアでこの強磁性層から電子トンネル効果を起こす
強力なスピン・フィルタ効果を引き起こすＭＴＪ要素で
ある。図８は本発明に従ったＭＴＪ要素の構造を示す。
下部電極１１０はＣｒの界面層１１４、及び固定強磁性
層として働く多層構造を含む。多層構造は２つの層、保
磁力の大きい硬質強磁性層１１７と薄い界面強磁性層１
１９、から形成される。アルミナ・トンネル・バリア層
１２０上に形成される上部電極１３０は、好適には自由
強磁性層１３２として使用できるＮｉ40Ｆｅ60またはＣ
ｏ単層である。Ａｌの電気リード層１５０は、保護層を
使用せずにＣｏの自由層１３２上に形成される。
ないトンネル磁気抵抗応答を持つ従来技術のＭＴＪ要素
の代わりに求められるのは、硬質固定強磁性層のための
保磁力と残留モーメントが大きいだけでなく、トンネル
・バリアでこの強磁性層から電子トンネル効果を起こす
強力なスピン・フィルタ効果を引き起こすＭＴＪ要素で
ある。図８は本発明に従ったＭＴＪ要素の構造を示す。
下部電極１１０はＣｒの界面層１１４、及び固定強磁性
層として働く多層構造を含む。多層構造は２つの層、保
磁力の大きい硬質強磁性層１１７と薄い界面強磁性層１
１９、から形成される。アルミナ・トンネル・バリア層
１２０上に形成される上部電極１３０は、好適には自由
強磁性層１３２として使用できるＮｉ40Ｆｅ60またはＣ
ｏ単層である。Ａｌの電気リード層１５０は、保護層を
使用せずにＣｏの自由層１３２上に形成される。
【００１９】界面強磁性層１９は、硬質強磁性層１１７
とトンネル・バリア１２０の界面に位置する。界面層１
１９は、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｏ
−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅの３元合金等、強力なス
ピン・フィルタ効果を生じるように選択される。強力な
スピン・フィルタ効果を生じる強磁性物質はトンネル効
果電子のスピン偏極が大きい、つまり強磁性／トンネル
・バリア／超伝導電極の接合部で電子のトンネル効果を
調べる実験で、１つのスピン型（アップまたはダウン）
の電子のプレポンデランス（preponderance）が大きい
物質である。トンネル効果電子のスピン偏極は、例えば
R．MeserveyとP．M．Tedrowによる"Spin-polarized Ele
ctron Tunneling"、Physics Reports、Vol．238、199
4、page 200-214に述べられているような、様々な大磁
界での接合コンダクタンスの電圧依存性から類推するこ
とができる。原則として、強磁性の３ｄ遷移金属と合金
については、トンネル効果電子のスピン偏極は金属の磁
化より大きいことがわかっている。MeserveyとTedrow
は、０．４ＫでのＮｉ、Ｃｏ及びＦｅのスピン偏極の値
をそれぞれ２３％、３５％及び４０％と報告している。
かなり小さいスピン偏極が例えば希土類金属に見られる
が、これはどのような場合でも、キュリー温度が通常は
室温より低く、よって有効なメモリ・セルや磁界検出素
子の動作温度の範囲では磁性を示さない。
とトンネル・バリア１２０の界面に位置する。界面層１
１９は、Ｃｏ、Ｃｏ−Ｆｅ合金、Ｎｉ−Ｆｅ合金、Ｃｏ
−Ｎｉ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｆｅの３元合金等、強力なス
ピン・フィルタ効果を生じるように選択される。強力な
スピン・フィルタ効果を生じる強磁性物質はトンネル効
果電子のスピン偏極が大きい、つまり強磁性／トンネル
・バリア／超伝導電極の接合部で電子のトンネル効果を
調べる実験で、１つのスピン型（アップまたはダウン）
の電子のプレポンデランス（preponderance）が大きい
物質である。トンネル効果電子のスピン偏極は、例えば
R．MeserveyとP．M．Tedrowによる"Spin-polarized Ele
ctron Tunneling"、Physics Reports、Vol．238、199
4、page 200-214に述べられているような、様々な大磁
界での接合コンダクタンスの電圧依存性から類推するこ
とができる。原則として、強磁性の３ｄ遷移金属と合金
については、トンネル効果電子のスピン偏極は金属の磁
化より大きいことがわかっている。MeserveyとTedrow
は、０．４ＫでのＮｉ、Ｃｏ及びＦｅのスピン偏極の値
をそれぞれ２３％、３５％及び４０％と報告している。
かなり小さいスピン偏極が例えば希土類金属に見られる
が、これはどのような場合でも、キュリー温度が通常は
室温より低く、よって有効なメモリ・セルや磁界検出素
子の動作温度の範囲では磁性を示さない。
【００２０】スピン・フィルタ効果の大きい界面強磁性
層１１９は、層１１７の下位の硬質磁性物質の高保磁力
が大きく劣化しないよう充分に薄くされる。これは、層
１１７、１１９の多層構造のモーメントが固定した状態
にとどまり、有効範囲内の印加磁界があるとき回転しな
いようにするために重要なことである。ただし界面層１
１９はまた、スピン・フィルタ効果が大きくなるように
充分厚くなければならない。適切な厚みの範囲は０．８
ｎｍ−２．０ｎｍとされている。
層１１９は、層１１７の下位の硬質磁性物質の高保磁力
が大きく劣化しないよう充分に薄くされる。これは、層
１１７、１１９の多層構造のモーメントが固定した状態
にとどまり、有効範囲内の印加磁界があるとき回転しな
いようにするために重要なことである。ただし界面層１
１９はまた、スピン・フィルタ効果が大きくなるように
充分厚くなければならない。適切な厚みの範囲は０．８
ｎｍ−２．０ｎｍとされている。
【００２１】図９と図１０は、図８に示した層を形成す
る物質、つまり１１４（１５ｎｍのＣｒ）／１１７（１
０ｎｍのＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13）／１１９（２ｎｍのＣ
ｏ）／１２０（１２０秒プラズマ酸化した１．２ｎｍの
Ａｌ）／１３２（１５ｎｍのＣｏ）／１５０（１５ｎｍ
のＡｌ）を持つ図８に従ったＭＴＪ要素のトンネル磁気
抵抗曲線である。
る物質、つまり１１４（１５ｎｍのＣｒ）／１１７（１
０ｎｍのＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13）／１１９（２ｎｍのＣ
ｏ）／１２０（１２０秒プラズマ酸化した１．２ｎｍの
Ａｌ）／１３２（１５ｎｍのＣｏ）／１５０（１５ｎｍ
のＡｌ）を持つ図８に従ったＭＴＪ要素のトンネル磁気
抵抗曲線である。
【００２２】図９からわかるように、下部の固定強磁性
多層構造を形成する１０ｎｍのＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13／２
ｎｍのＣｏ多層構造は、１９００Ｏｅを超える比較的高
い保磁力を示す。これはメモリ・セル用途で読取り／書
込み回路により印加される有効磁界強度をゆうに超え
る。図９はまた、図７にトンネル磁気抵抗曲線を示した
従来の技術のＭＴＪと異なり、固定強磁性層としての多
層構造を持つＭＴＪが、ゼロ磁界付近に充分画成された
２つの状態を持つことを示す。
多層構造を形成する１０ｎｍのＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13／２
ｎｍのＣｏ多層構造は、１９００Ｏｅを超える比較的高
い保磁力を示す。これはメモリ・セル用途で読取り／書
込み回路により印加される有効磁界強度をゆうに超え
る。図９はまた、図７にトンネル磁気抵抗曲線を示した
従来の技術のＭＴＪと異なり、固定強磁性層としての多
層構造を持つＭＴＪが、ゼロ磁界付近に充分画成された
２つの状態を持つことを示す。
【００２３】図９、図１０をここで図１１、図１２と比
較する。図１１は、２０ｎｍのＣｒ／１０ｎｍのＣｏ75
Ｐｔ12Ｃｒ13／１２０秒酸化した１．２ｎｍのＡｌ／１
５ｎｍのＣｏ／１５ｎｍのＡｌという形の構造を持つＭ
ＴＪ要素のトンネル磁気抵抗と磁界の曲線である。従っ
て、本発明のＭＴＪとは異なり、図１１、図１２に応答
を示しているＭＴＪは固定強磁性層としての多層構造を
持たない。その代わり、下部電極の固定強磁性層は、Ｃ
ｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13の単層を含む。図１１からわかるよう
に、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13層の保磁力は２２００Ｏｅを超
え、これは本発明の多層構造（図９）の保磁力よりも約
３００Ｏｅ大きい。
較する。図１１は、２０ｎｍのＣｒ／１０ｎｍのＣｏ75
Ｐｔ12Ｃｒ13／１２０秒酸化した１．２ｎｍのＡｌ／１
５ｎｍのＣｏ／１５ｎｍのＡｌという形の構造を持つＭ
ＴＪ要素のトンネル磁気抵抗と磁界の曲線である。従っ
て、本発明のＭＴＪとは異なり、図１１、図１２に応答
を示しているＭＴＪは固定強磁性層としての多層構造を
持たない。その代わり、下部電極の固定強磁性層は、Ｃ
ｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13の単層を含む。図１１からわかるよう
に、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13層の保磁力は２２００Ｏｅを超
え、これは本発明の多層構造（図９）の保磁力よりも約
３００Ｏｅ大きい。
【００２４】図１２は、図１１に示したものと同じＭＴ
Ｊ要素のトンネル磁気抵抗と磁界の曲線を示し、素子に
印加された磁界は±３００Ｏｅの範囲に限られる。トン
ネル磁気抵抗と磁界の曲線はゼロ磁界で充分に画成され
た２つの状態を示している。しかしＭＴＪのトンネル磁
気抵抗はかなり小さく、約２．５％である。図１２のト
ンネル磁気抵抗曲線の大きさを図１０と比較すると、固
定強磁性層として多層構造を持つ本発明のＭＴＪは、磁
気抵抗応答がほぼ５倍（２．５％から約１２％）大きい
ことがわかる。更にこれはゼロ磁界付近に充分に画成さ
れた２つの状態のある優れた磁気応答曲線を保ったまま
実現される。従って、この改良点は、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ
13層に求められる性質を事実上変えていないＣｏ界面層
によると考えられる。
Ｊ要素のトンネル磁気抵抗と磁界の曲線を示し、素子に
印加された磁界は±３００Ｏｅの範囲に限られる。トン
ネル磁気抵抗と磁界の曲線はゼロ磁界で充分に画成され
た２つの状態を示している。しかしＭＴＪのトンネル磁
気抵抗はかなり小さく、約２．５％である。図１２のト
ンネル磁気抵抗曲線の大きさを図１０と比較すると、固
定強磁性層として多層構造を持つ本発明のＭＴＪは、磁
気抵抗応答がほぼ５倍（２．５％から約１２％）大きい
ことがわかる。更にこれはゼロ磁界付近に充分に画成さ
れた２つの状態のある優れた磁気応答曲線を保ったまま
実現される。従って、この改良点は、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ
13層に求められる性質を事実上変えていないＣｏ界面層
によると考えられる。
【００２５】図８の構造の磁性と磁気抵抗の性質は、構
造が成長した磁界によって影響をうけ、また構造が"セ
ット"された磁界にも影響を受ける。上部電極のＣｏ自
由強磁性層の磁気異方性は小さく１軸であり、方向はこ
の層が成長した磁界によって決定される。これは、自由
層のモーメントが多少とも容易に飽和する膜の平面の"
容易"方向と"困難"方向につながる。ここで、膜の平面
内のＣｏ自由層の容易方向と困難方向は、それぞれΦ＝
０度、９０度と定義される。本発明のＭＴＪ要素の動作
は、大部分、大きい磁界（ここでは５０００Ｏｅ）がサ
ンプルの平面で印加され、下部電極のＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ
13／Ｃｏ多層構造のモーメントがセットされる方向によ
って決定される。これは図１３乃至図１８に示してい
る。これらの図は、図８と同じＭＴＪ要素について磁気
抵抗と磁界の３組の曲線である。各組（図１３、図１
４、図１５、図１６及び図１７、図１８）は、最初はＣ
ｏ層の容易方向に沿って（Φ＝０度）、第２にＣｏ層の
困難方向に沿って（Φ＝９０度）、そして第３に反対方
向の容易方向に沿って（Φ＝１８０度）印加された大き
い設定磁界に対応する。印加磁界は最初＋５０００Ｏｅ
から−５０００Ｏｅに、更に再び＋５０００Ｏｅにスイ
ープされる。各組の２番目の図は、印加（検出）磁界
が、セット磁界と同じ方向で±３００Ｏｅに限られたＭ
ＴＪの応答を示す。±５０００Ｏｅと±３００Ｏｅの両
方で、スイープされた磁界について、応答は、平面内の
３つの全ての方向できわめてよく似ているが、Ｃｏ自由
層の１軸異方性はわずかに低磁界応答に影響を与え、容
易方向に沿って印加された磁界については、低磁界での
応答がより方形になる（図１４、１８を図１６と比
較）。これらのデータは、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13／Ｃｏの
固定強磁性多層構造のモーメントが、いずれの場合も残
留モーメントが同様なサンプルの平面で、いずれの方向
でもセットできることを示す。これはまたサンプルの平
面の全ての方向について得られた磁気抵抗の値が同一で
あることにも示されている。
造が成長した磁界によって影響をうけ、また構造が"セ
ット"された磁界にも影響を受ける。上部電極のＣｏ自
由強磁性層の磁気異方性は小さく１軸であり、方向はこ
の層が成長した磁界によって決定される。これは、自由
層のモーメントが多少とも容易に飽和する膜の平面の"
容易"方向と"困難"方向につながる。ここで、膜の平面
内のＣｏ自由層の容易方向と困難方向は、それぞれΦ＝
０度、９０度と定義される。本発明のＭＴＪ要素の動作
は、大部分、大きい磁界（ここでは５０００Ｏｅ）がサ
ンプルの平面で印加され、下部電極のＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ
13／Ｃｏ多層構造のモーメントがセットされる方向によ
って決定される。これは図１３乃至図１８に示してい
る。これらの図は、図８と同じＭＴＪ要素について磁気
抵抗と磁界の３組の曲線である。各組（図１３、図１
４、図１５、図１６及び図１７、図１８）は、最初はＣ
ｏ層の容易方向に沿って（Φ＝０度）、第２にＣｏ層の
困難方向に沿って（Φ＝９０度）、そして第３に反対方
向の容易方向に沿って（Φ＝１８０度）印加された大き
い設定磁界に対応する。印加磁界は最初＋５０００Ｏｅ
から−５０００Ｏｅに、更に再び＋５０００Ｏｅにスイ
ープされる。各組の２番目の図は、印加（検出）磁界
が、セット磁界と同じ方向で±３００Ｏｅに限られたＭ
ＴＪの応答を示す。±５０００Ｏｅと±３００Ｏｅの両
方で、スイープされた磁界について、応答は、平面内の
３つの全ての方向できわめてよく似ているが、Ｃｏ自由
層の１軸異方性はわずかに低磁界応答に影響を与え、容
易方向に沿って印加された磁界については、低磁界での
応答がより方形になる（図１４、１８を図１６と比
較）。これらのデータは、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13／Ｃｏの
固定強磁性多層構造のモーメントが、いずれの場合も残
留モーメントが同様なサンプルの平面で、いずれの方向
でもセットできることを示す。これはまたサンプルの平
面の全ての方向について得られた磁気抵抗の値が同一で
あることにも示されている。
【００２６】サンプルの平面の任意の方向に固定層をセ
ットする可能性はまた、図１９乃至図２２及び図２３に
示されている。図１９乃至図２２は、＋５０００Ｏｅの
大きな磁界を印加することによって、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ
13／Ｃｏ多層構造のモーメントがΦ＝９０度、つまりサ
ンプルの平面内のＣｏ自由層の硬質磁気異方性方向に沿
ってセットされたときの図８のＭＴＪのトンネル磁気抵
抗データを示す。その後、検出磁界、Ｈが±３００Ｏ
ｅ、つまりメモリや読取りヘッドの用途にＭＴＪ素子を
使用できる磁界範囲に限られた、サンプルの平面の４つ
の直交方向について一連のＭＲとＨループが取られる。
ここで先に定義したように、ΦはＣｏ自由層の容易方向
に対して測定したサンプルの平面内の印加磁界Ｈの方向
である。磁界がＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13／Ｃｏ多層構造のモ
ーメントがセットされている方向と同じ方向（これらの
データではΦ＝９０度）に印加されたとき、ＭＴＪの抵
抗は負磁界で最大である（図１９）。対照的に、磁界が
セット磁界の方向と反対の方向（Φ＝２７０度）に沿っ
て印加されたとき、ＭＴＪ抵抗は正磁界で最大である。
磁界がセット磁界の方向に直交する方向（ここではΦ＝
１８０度または０度）に配向されると、ＭＲはほとんど
観測されない。これらのデータは従って、セット磁界の
方向（Φ＝９０度）に沿って並び、基本的には、範囲が
±３００Ｏｅに限られる検出磁界がサンプルの平面の任
意の方向に印加されたときこの方向に沿って固定され
た、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13／Ｃｏ多層構造のモーメントで
一貫している。対照的に任意の方向Φに沿って、ある検
出磁界（範囲は±３００Ｏｅの範囲に制限）を印加する
ことは、この方向に平行または逆平行な自由層のモーメ
ントを回転させるのに充分である。単純なトンネル・モ
デルでは、ＭＴＪ要素のＭＲは、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13／
Ｃｏ多層構造の固定モーメントと、自由Ｃｏ層のモーメ
ントの角度の余弦に比例する。従って検出磁界の印加に
より自由層のモーメントが、固定層のモーメントのそれ
に平行または逆平行に揃うと、大きい正負いずれかのＭ
Ｒが観測される。対照的に自由層のモーメントが、検出
磁界の印加により、固定層のそれとほぼ直交する膜の平
面でのある方向に揃うときは、図２１、図２２に示すよ
うにＭＲはほとんどみられない。図２３は、固定モーメ
ントの方向の３つの設定（Φ＝０度、９０度及び１８０
度）について、±３００Ｏｅの範囲に制限されたサンプ
ル平面の検出磁界の方向Φに対するＭＲの依存性の測定
値を詳しく示す。図２３からわかるようにΦに対するＭ
Ｒの依存性は、単純なｃｏｓ（Φ＋Φ0）依存性により
うまく説明される。ここでΦ0はＣｏ自由層の容易方向
に対して固定多層構造のモーメントがセットされる角度
である。固定層のモーメントがΦ＝０度、９０度及び１
８０度に沿ってセットされるとき、ＭＲはそれぞれｃｏ
ｓ（Φ）、ｃｏｓ（Φ−９０度）及びｃｏｓ（Φ−１８
０度）と変化し、図１９乃至図２２に示したデータと一
致する。
ットする可能性はまた、図１９乃至図２２及び図２３に
示されている。図１９乃至図２２は、＋５０００Ｏｅの
大きな磁界を印加することによって、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ
13／Ｃｏ多層構造のモーメントがΦ＝９０度、つまりサ
ンプルの平面内のＣｏ自由層の硬質磁気異方性方向に沿
ってセットされたときの図８のＭＴＪのトンネル磁気抵
抗データを示す。その後、検出磁界、Ｈが±３００Ｏ
ｅ、つまりメモリや読取りヘッドの用途にＭＴＪ素子を
使用できる磁界範囲に限られた、サンプルの平面の４つ
の直交方向について一連のＭＲとＨループが取られる。
ここで先に定義したように、ΦはＣｏ自由層の容易方向
に対して測定したサンプルの平面内の印加磁界Ｈの方向
である。磁界がＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13／Ｃｏ多層構造のモ
ーメントがセットされている方向と同じ方向（これらの
データではΦ＝９０度）に印加されたとき、ＭＴＪの抵
抗は負磁界で最大である（図１９）。対照的に、磁界が
セット磁界の方向と反対の方向（Φ＝２７０度）に沿っ
て印加されたとき、ＭＴＪ抵抗は正磁界で最大である。
磁界がセット磁界の方向に直交する方向（ここではΦ＝
１８０度または０度）に配向されると、ＭＲはほとんど
観測されない。これらのデータは従って、セット磁界の
方向（Φ＝９０度）に沿って並び、基本的には、範囲が
±３００Ｏｅに限られる検出磁界がサンプルの平面の任
意の方向に印加されたときこの方向に沿って固定され
た、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13／Ｃｏ多層構造のモーメントで
一貫している。対照的に任意の方向Φに沿って、ある検
出磁界（範囲は±３００Ｏｅの範囲に制限）を印加する
ことは、この方向に平行または逆平行な自由層のモーメ
ントを回転させるのに充分である。単純なトンネル・モ
デルでは、ＭＴＪ要素のＭＲは、Ｃｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13／
Ｃｏ多層構造の固定モーメントと、自由Ｃｏ層のモーメ
ントの角度の余弦に比例する。従って検出磁界の印加に
より自由層のモーメントが、固定層のモーメントのそれ
に平行または逆平行に揃うと、大きい正負いずれかのＭ
Ｒが観測される。対照的に自由層のモーメントが、検出
磁界の印加により、固定層のそれとほぼ直交する膜の平
面でのある方向に揃うときは、図２１、図２２に示すよ
うにＭＲはほとんどみられない。図２３は、固定モーメ
ントの方向の３つの設定（Φ＝０度、９０度及び１８０
度）について、±３００Ｏｅの範囲に制限されたサンプ
ル平面の検出磁界の方向Φに対するＭＲの依存性の測定
値を詳しく示す。図２３からわかるようにΦに対するＭ
Ｒの依存性は、単純なｃｏｓ（Φ＋Φ0）依存性により
うまく説明される。ここでΦ0はＣｏ自由層の容易方向
に対して固定多層構造のモーメントがセットされる角度
である。固定層のモーメントがΦ＝０度、９０度及び１
８０度に沿ってセットされるとき、ＭＲはそれぞれｃｏ
ｓ（Φ）、ｃｏｓ（Φ−９０度）及びｃｏｓ（Φ−１８
０度）と変化し、図１９乃至図２２に示したデータと一
致する。
【００２７】本発明では、薄い界面層を持つ固定強磁性
多層構造により、磁化の弱い（よってスピン・フィルタ
効果も弱い）強磁性物質を保磁力の大きい硬質強磁性層
に使用する可能性が出てくる。硬質強磁性層は従って、
Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金、Ｃｏ−
Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｓｍ合金、Ｃｏ−Ｒｅ合金、Ｃｏ−Ｒ
ｕ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｘ合金（Ｘ＝Ｐｔ、Ｐｄ、または
Ｃｒ）、更にＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃ
ｒ−Ｂ等、多種多様な第４合金等、Ｃｏ合金その他の元
素を含め、様々な強磁性物質から形成することができ
る。低磁化物質を使用することはＭＴＪ要素にとって大
きい利点になる。固定強磁性層と自由強磁性層の間の静
磁相互作用が少なくなるからである。またメモリ・セル
の用途については、モーメントが低くなることから、メ
モリ・セルのアレイで隣接したＭＴＪ要素の間の静磁相
互作用が減少する。
多層構造により、磁化の弱い（よってスピン・フィルタ
効果も弱い）強磁性物質を保磁力の大きい硬質強磁性層
に使用する可能性が出てくる。硬質強磁性層は従って、
Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｃｒ−Ｔａ合金、Ｃｏ−
Ｃｒ合金、Ｃｏ−Ｓｍ合金、Ｃｏ−Ｒｅ合金、Ｃｏ−Ｒ
ｕ合金、Ｃｏ−Ｎｉ−Ｘ合金（Ｘ＝Ｐｔ、Ｐｄ、または
Ｃｒ）、更にＣｏ−Ｎｉ−Ｃｒ−Ｐｔ、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃ
ｒ−Ｂ等、多種多様な第４合金等、Ｃｏ合金その他の元
素を含め、様々な強磁性物質から形成することができ
る。低磁化物質を使用することはＭＴＪ要素にとって大
きい利点になる。固定強磁性層と自由強磁性層の間の静
磁相互作用が少なくなるからである。またメモリ・セル
の用途については、モーメントが低くなることから、メ
モリ・セルのアレイで隣接したＭＴＪ要素の間の静磁相
互作用が減少する。
【００２８】多層構造の硬質強磁性層１１７の保磁力
は、それが形成された界面層１１４の影響を強く受け
る。Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金の場合、好適な界面層物質は
Ｃｒが１０−５０ｎｍ厚の薄い層である。この他Ｃｒ−
Ｖ合金、Ｔａ、Ｔａ−Ｗ合金、Ｔｉ−Ｗ合金、Ｗ、Ｍｏ
等の界面層も使用できる。
は、それが形成された界面層１１４の影響を強く受け
る。Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金の場合、好適な界面層物質は
Ｃｒが１０−５０ｎｍ厚の薄い層である。この他Ｃｒ−
Ｖ合金、Ｔａ、Ｔａ−Ｗ合金、Ｔｉ−Ｗ合金、Ｗ、Ｍｏ
等の界面層も使用できる。
【００２９】本発明では、スピン・フィルタ効果のある
薄い界面層を持つ固定強磁性多層構造により、高温に対
して安定なＭＴＪ要素が得られるというもう１つの利点
が得られる。固定強磁性層のモーメントが、反強磁性層
との界面の交換結合によりピン止めされたＭＴＪ要素
は、先に引用した出願に述べられているように、反強磁
性物質のブロッキング温度によって定義される限られた
温度範囲でしか動作しない。またこのようなＭＴＪの熱
安定性は、反強磁性層によりピン止めされた強磁性層
や、反強磁性層の適切な動作に必要なシード層等、隣接
した層と接触した反強磁性層の熱安定性により制限され
る。
薄い界面層を持つ固定強磁性多層構造により、高温に対
して安定なＭＴＪ要素が得られるというもう１つの利点
が得られる。固定強磁性層のモーメントが、反強磁性層
との界面の交換結合によりピン止めされたＭＴＪ要素
は、先に引用した出願に述べられているように、反強磁
性物質のブロッキング温度によって定義される限られた
温度範囲でしか動作しない。またこのようなＭＴＪの熱
安定性は、反強磁性層によりピン止めされた強磁性層
や、反強磁性層の適切な動作に必要なシード層等、隣接
した層と接触した反強磁性層の熱安定性により制限され
る。
【００３０】ここに述べ図示したＭＴＪ素子は、基板付
近の下部に固定多層構造があるが、この素子はまた、自
由強磁性層を最初に被着し、続いてトンネル・バリア
層、スピン・フィルタ効果を持つ界面層、及び硬質強磁
性層を被着することによっても形成できる。こうしたＭ
ＴＪ素子は、層が基本的には図８に示したＭＴＪ素子と
は反転したものになる。
近の下部に固定多層構造があるが、この素子はまた、自
由強磁性層を最初に被着し、続いてトンネル・バリア
層、スピン・フィルタ効果を持つ界面層、及び硬質強磁
性層を被着することによっても形成できる。こうしたＭ
ＴＪ素子は、層が基本的には図８に示したＭＴＪ素子と
は反転したものになる。
【００３１】まとめとして、本発明の構成に関して以下
の事項を開示する。
の事項を開示する。
【００３２】（１）印加磁界があるときに磁気トンネル
結合素子の電気抵抗の変化を検出する電気回路と接続す
る該素子であって、前記素子にとって有効な範囲の印加
磁界よりもかなり大きい保磁力を持つ第１強磁性層、及
び該第１強磁性層上に形成されそれと接触し、該第１強
磁性層よりも磁化が大きく、該第１強磁性層と比較して
かなり薄い、界面強磁性層の２つの強磁性層を含む多層
構造であって、該多層構造の保磁力が該第１強磁性層の
保磁力を大きく下回ることはなく、よって該多層構造の
モーメントは有効範囲の印加磁界があるときに好適な方
向に固定される、該多層構造と、有効範囲の印加磁界が
あるときモーメントが自由に回転する自由強磁性層と、
前記多層構造の前記界面強磁性層と前記自由強磁性層の
間に位置してそれと接触し、前記多層構造と自由強磁性
層に対してほぼ垂直な方向にトンネル電流を流すことの
できる絶縁トンネル層と、前記多層構造、トンネル層及
び自由強磁性層が形成された基板と、を含む、磁気トン
ネル接合素子。 （２）前記多層構造と自由強磁性層のモーメントは、印
加磁界があるとき互いにほぼ平行か逆平行である、前記
（１）記載の磁気トンネル接合素子。 （３）前記自由強磁性層のモーメントは、印加磁界があ
るとき前記多層構造のモーメントに対してほぼ垂直であ
る、前記（１）記載の磁気トンネル接合素子。 （４）前記多層構造は、前記基板と絶縁トンネル層の間
に位置する、前記（１）記載の磁気トンネル接合素子。 （５）前記自由強磁性層は、前記基板と絶縁トンネル層
の間に位置する、前記（１）記載の磁気トンネル接合素
子。 （６）前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏの合金及
びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから選択され
る、前記（１）記載の磁気トンネル接合素子。 （７）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ及び
Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｓｍ、Ｒｅ、Ｒｕ及び
Ｂのいずれかまたは複数との合金を含む、前記（１）記
載の磁気トンネル接合素子。 （８）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｐ
ｔ及びＣｒを含む合金であり、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金が
形成され、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔｉ−Ｗ合金、
Ｔａ−Ｗ合金、Ｗ及びＭｏで構成されたグループから選
択された物質から形成される界面層を含む、前記（１）
記載の磁気トンネル接合素子。 （９）前記界面強磁性層の第１強磁性層の物質はＣｏで
ある、前記（１）記載の磁気トンネル接合素子。 （１０）前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８ｎｍ乃
至２．０ｎｍの範囲である、前記（９）記載の磁気トン
ネル接合素子。 （１１）２つの磁気状態を有し、メモリ・セルの不揮発
性磁気メモリ・アレイに使用でき、該アレイは読取り／
書込み回路に接続されて、該アレイの個々のメモリ・セ
ルの磁気状態を変化させ且つ検出する、磁気トンネル接
合メモリ・セルであって、前記読取り／書込み回路から
の電流により生じた印加磁界があるときモーメントが好
適な方向に固定され、前記印加磁界よりもかなり大きい
保磁力を有する第１強磁性層と、該第１強磁性層上に形
成されそれと接触した界面強磁性層とを含み、該界面層
は磁化が該第１強磁性層の磁化よりもかなり大きく、該
第１強磁性層と比較してかなり薄いため、固定強磁性多
層構造の保磁力は、該第１強磁性層の保磁力をかなり下
回り、よって該固定多層構造のモーメントは、前記印加
磁界があるとき前記好適な方向に固定された状態にとど
まる、該固定強磁性多層構造と、モーメントが、前記印
加磁界下で前記固定多層構造のモーメントにほぼ平行な
方向と逆平行な方向の間で自由に回転可能な自由強磁性
層と、前記多層構造の界面強磁性層と自由強磁性層の間
に位置してそれと接触し、前記固定多層構造と自由強磁
性層に対してほぼ垂直な方向にトンネル電流を流すこと
のできる、絶縁トンネル・バリア層と、前記固定多層構
造、トンネル層及び自由強磁性層が形成された基板と、
を含み、よって前記固定多層構造と自由強磁性層が前記
読取り／書込み回路に接続されたとき、前記固定多層構
造と自由強磁性層に対してほぼ垂直な方向で前記絶縁ト
ンネル・バリア層を流れる電流に対する電気抵抗が、前
記自由強磁性層の前記平行または逆平行なモーメントに
より決定され、よって前記電気抵抗の値により、前記メ
モリ・セルの磁気状態が決定可能になる、磁気トンネル
接合メモリ・セル。 （１２）前記多層構造は前記基板と絶縁トンネル・バリ
ア層の間に位置する、前記（１１）記載の磁気トンネル
接合メモリ・セル。 （１３）前記自由強磁性層は前記基板と絶縁トンネル・
バリア層の間に位置する、前記（１１）記載の磁気トン
ネル接合メモリ・セル。 （１４）前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏの合金
及びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから選択さ
れる、前記（１１）記載の磁気トンネル接合メモリ・セ
ル。 （１５）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ及
びＣｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｓｍ、Ｒｅ、Ｒｕ及
びＢのいずれかまたは複数との合金を含む、前記（１
１）記載の磁気トンネル接合メモリ・セル。 （１６）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ、
Ｐｔ及びＣｒを含む合金であり、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金
が形成され、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔｉ−Ｗ合
金、Ｔａ−Ｗ合金、Ｗ及びＭｏで構成されたグループか
ら選択された物質から形成される界面層を含む、前記
（１１）記載の磁気トンネル接合メモリ・セル。 （１７）前記界面強磁性層の物質はＣｏである、前記
（１１）記載の磁気トンネル接合メモリ・セル。 （１８）前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８ｎｍ乃
至２．０ｎｍの範囲である、前記（１７）記載の磁気ト
ンネル接合メモリ・セル。 （１９）２つの磁気状態を有し、メモリ・セルの不揮発
性磁気メモリ・アレイに使用でき、該アレイは読取り／
書込み回路に接続されて、該アレイの個々のメモリ・セ
ルの磁気状態を変化させ且つ検出する、磁気トンネル接
合メモリ・セルであって、基板と、前記読取り／書込み
回路からの電流により生じた印加磁界があるときモーメ
ントが好適な方向に固定される固定強磁性多層構造であ
って、Ｃｏ、Ｐｔ及びＣｒを含み、前記基板上に形成さ
れ、保磁力が前記印加磁界よりもかなり大きい合金の強
磁性層と、基本的にはＣｏで構成され、該Ｃｏ−Ｐｔ−
Ｃｒ層上に形成されてそれと接触し、磁化が該Ｃｏ−Ｐ
ｔ−Ｃｒ層よりもかなり大きく、該Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ層
の厚みと比較してかなり薄い界面強磁性層とを含み、該
多層構造の保磁力は該Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ層の保磁力をか
なり下回り、よって該固定多層構造のモーメントは前記
印加磁界があるとき前記好適な方向に固定された状態に
とどまる、固定強磁性多層構造と、モーメントが前記印
加磁界下で前記固定多層構造のモーメントにほぼ平行な
方向と逆平行な方向の間で自由に回転可能な自由強磁性
層と、前記多層構造の界面Ｃｏ層と自由強磁性層の間に
位置してそれと接触し、前記固定多層構造と自由強磁性
層に対してほぼ垂直な方向にトンネル電流を流すことの
できる、絶縁トンネル・バリア層とを含み、よって前記
固定多層構造と自由強磁性層が前記読取り／書込み回路
に接続されたとき、前記固定多層構造と自由強磁性層に
対してほぼ垂直な方向で前記絶縁トンネル・バリア層を
流れる電流に対する電気抵抗が、前記自由強磁性層の前
記平行または逆平行なモーメントにより決定され、よっ
て前記電気抵抗の値により、前記メモリ・セルの磁気状
態が決定可能になる、磁気トンネル接合メモリ・セル。 （２０）前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏの合金
及びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから選択さ
れる、前記（１９）記載の磁気トンネル接合メモリ・セ
ル。 （２１）Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金が形成され、Ｃｒ、Ｃｒ
−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔｉ−Ｗ合金、Ｔａ−Ｗ合金、Ｗ及び
Ｍｏで構成されたグループから選択された物質から形成
される界面層を含む、前記（１９）記載の磁気トンネル
接合メモリ・セル。 （２２）前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８ｎｍ乃
至２．０ｎｍの範囲である、前記（１９）記載の磁気ト
ンネル接合メモリ・セル。 （２３）外部磁界を検出する磁気トンネル接合磁界セン
サであって、検出される外部磁界の範囲の印加磁界があ
るときモーメントが好適な方向で固定され、保磁力が該
印加磁界よりもかなり大きい第１強磁性層と、該第１強
磁性層上に形成されこれと接触し、磁化が該第１強磁性
層の磁化よりもかなり大きく、該第１強磁性層の厚みと
比較してかなり薄い界面強磁性層とを含み、よって該モ
ーメントが該印加磁界があるとき該好適な方向に固定さ
れた状態にとどまる、固定強磁性多層構造と、モーメン
トが、印加磁界がないとき前記固定多層構造のモーメン
トに対してほぼ垂直な方向を向き、検出される外部磁界
の範囲の印加磁界があるとき該垂直な方向から離れるよ
うに自由に回転可能な、自由強磁性層と、前記界面層と
自由強磁性層の間に位置してそれと接触し、前記固定多
層構造と自由強磁性層に対してほぼ垂直な方向にトンネ
ル電流を流すことのできる、絶縁トンネル・バリア層
と、前記固定多層構造、トンネル・バリア層及び自由強
磁性層が形成された基板と、を含み、よって前記固定多
層構造と自由強磁性層が、検出される外部磁界下にある
とき、前記自由強磁性層のモーメントは、前記固定多層
構造のモーメントに対してその向きを変え、前記固定多
層構造と自由強磁性層に対してほぼ垂直な方向で前記絶
縁トンネル・バリア層を流れる電流に対する電気抵抗が
変化し、よって外部磁界が検出可能になる、磁気トンネ
ル接合磁界センサ。 （２４）前記多層構造は前記基板と絶縁トンネル・バリ
ア層の間に位置する、前記（２３）記載の磁気トンネル
接合磁界センサ。 （２５）前記自由強磁性層は前記基板と絶縁トンネル・
バリア層の間に位置する、前記（２３）記載の磁気トン
ネル接合磁界センサ。 （２６）前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏの合金
及びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから選択さ
れる、前記（２３）記載の磁気トンネル接合磁界セン
サ。 （２７）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ及
びＣｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｓｍ、Ｒｅ、Ｒｕ及
びＢのいずれかまたは複数との合金を含む、前記（２
３）記載の磁気トンネル接合磁界センサ。 （２８）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ、
Ｐｔ及びＣｒを含む合金であり、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金
が形成され、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔａ−Ｗ合
金、Ｗ及びＭｏで構成されたグループから選択された物
質から形成される界面層を含む、前記（２３）記載の磁
気トンネル接合磁界センサ。 （２９）前記界面強磁性層の物質はＣｏである、前記
（２３）記載の磁気トンネル接合磁界センサ。 （３０）前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８ｎｍ乃
至２．０ｎｍの範囲である、前記（２３）記載の磁気ト
ンネル接合磁界センサ。
結合素子の電気抵抗の変化を検出する電気回路と接続す
る該素子であって、前記素子にとって有効な範囲の印加
磁界よりもかなり大きい保磁力を持つ第１強磁性層、及
び該第１強磁性層上に形成されそれと接触し、該第１強
磁性層よりも磁化が大きく、該第１強磁性層と比較して
かなり薄い、界面強磁性層の２つの強磁性層を含む多層
構造であって、該多層構造の保磁力が該第１強磁性層の
保磁力を大きく下回ることはなく、よって該多層構造の
モーメントは有効範囲の印加磁界があるときに好適な方
向に固定される、該多層構造と、有効範囲の印加磁界が
あるときモーメントが自由に回転する自由強磁性層と、
前記多層構造の前記界面強磁性層と前記自由強磁性層の
間に位置してそれと接触し、前記多層構造と自由強磁性
層に対してほぼ垂直な方向にトンネル電流を流すことの
できる絶縁トンネル層と、前記多層構造、トンネル層及
び自由強磁性層が形成された基板と、を含む、磁気トン
ネル接合素子。 （２）前記多層構造と自由強磁性層のモーメントは、印
加磁界があるとき互いにほぼ平行か逆平行である、前記
（１）記載の磁気トンネル接合素子。 （３）前記自由強磁性層のモーメントは、印加磁界があ
るとき前記多層構造のモーメントに対してほぼ垂直であ
る、前記（１）記載の磁気トンネル接合素子。 （４）前記多層構造は、前記基板と絶縁トンネル層の間
に位置する、前記（１）記載の磁気トンネル接合素子。 （５）前記自由強磁性層は、前記基板と絶縁トンネル層
の間に位置する、前記（１）記載の磁気トンネル接合素
子。 （６）前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏの合金及
びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから選択され
る、前記（１）記載の磁気トンネル接合素子。 （７）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ及び
Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｓｍ、Ｒｅ、Ｒｕ及び
Ｂのいずれかまたは複数との合金を含む、前記（１）記
載の磁気トンネル接合素子。 （８）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｐ
ｔ及びＣｒを含む合金であり、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金が
形成され、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔｉ−Ｗ合金、
Ｔａ−Ｗ合金、Ｗ及びＭｏで構成されたグループから選
択された物質から形成される界面層を含む、前記（１）
記載の磁気トンネル接合素子。 （９）前記界面強磁性層の第１強磁性層の物質はＣｏで
ある、前記（１）記載の磁気トンネル接合素子。 （１０）前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８ｎｍ乃
至２．０ｎｍの範囲である、前記（９）記載の磁気トン
ネル接合素子。 （１１）２つの磁気状態を有し、メモリ・セルの不揮発
性磁気メモリ・アレイに使用でき、該アレイは読取り／
書込み回路に接続されて、該アレイの個々のメモリ・セ
ルの磁気状態を変化させ且つ検出する、磁気トンネル接
合メモリ・セルであって、前記読取り／書込み回路から
の電流により生じた印加磁界があるときモーメントが好
適な方向に固定され、前記印加磁界よりもかなり大きい
保磁力を有する第１強磁性層と、該第１強磁性層上に形
成されそれと接触した界面強磁性層とを含み、該界面層
は磁化が該第１強磁性層の磁化よりもかなり大きく、該
第１強磁性層と比較してかなり薄いため、固定強磁性多
層構造の保磁力は、該第１強磁性層の保磁力をかなり下
回り、よって該固定多層構造のモーメントは、前記印加
磁界があるとき前記好適な方向に固定された状態にとど
まる、該固定強磁性多層構造と、モーメントが、前記印
加磁界下で前記固定多層構造のモーメントにほぼ平行な
方向と逆平行な方向の間で自由に回転可能な自由強磁性
層と、前記多層構造の界面強磁性層と自由強磁性層の間
に位置してそれと接触し、前記固定多層構造と自由強磁
性層に対してほぼ垂直な方向にトンネル電流を流すこと
のできる、絶縁トンネル・バリア層と、前記固定多層構
造、トンネル層及び自由強磁性層が形成された基板と、
を含み、よって前記固定多層構造と自由強磁性層が前記
読取り／書込み回路に接続されたとき、前記固定多層構
造と自由強磁性層に対してほぼ垂直な方向で前記絶縁ト
ンネル・バリア層を流れる電流に対する電気抵抗が、前
記自由強磁性層の前記平行または逆平行なモーメントに
より決定され、よって前記電気抵抗の値により、前記メ
モリ・セルの磁気状態が決定可能になる、磁気トンネル
接合メモリ・セル。 （１２）前記多層構造は前記基板と絶縁トンネル・バリ
ア層の間に位置する、前記（１１）記載の磁気トンネル
接合メモリ・セル。 （１３）前記自由強磁性層は前記基板と絶縁トンネル・
バリア層の間に位置する、前記（１１）記載の磁気トン
ネル接合メモリ・セル。 （１４）前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏの合金
及びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから選択さ
れる、前記（１１）記載の磁気トンネル接合メモリ・セ
ル。 （１５）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ及
びＣｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｓｍ、Ｒｅ、Ｒｕ及
びＢのいずれかまたは複数との合金を含む、前記（１
１）記載の磁気トンネル接合メモリ・セル。 （１６）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ、
Ｐｔ及びＣｒを含む合金であり、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金
が形成され、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔｉ−Ｗ合
金、Ｔａ−Ｗ合金、Ｗ及びＭｏで構成されたグループか
ら選択された物質から形成される界面層を含む、前記
（１１）記載の磁気トンネル接合メモリ・セル。 （１７）前記界面強磁性層の物質はＣｏである、前記
（１１）記載の磁気トンネル接合メモリ・セル。 （１８）前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８ｎｍ乃
至２．０ｎｍの範囲である、前記（１７）記載の磁気ト
ンネル接合メモリ・セル。 （１９）２つの磁気状態を有し、メモリ・セルの不揮発
性磁気メモリ・アレイに使用でき、該アレイは読取り／
書込み回路に接続されて、該アレイの個々のメモリ・セ
ルの磁気状態を変化させ且つ検出する、磁気トンネル接
合メモリ・セルであって、基板と、前記読取り／書込み
回路からの電流により生じた印加磁界があるときモーメ
ントが好適な方向に固定される固定強磁性多層構造であ
って、Ｃｏ、Ｐｔ及びＣｒを含み、前記基板上に形成さ
れ、保磁力が前記印加磁界よりもかなり大きい合金の強
磁性層と、基本的にはＣｏで構成され、該Ｃｏ−Ｐｔ−
Ｃｒ層上に形成されてそれと接触し、磁化が該Ｃｏ−Ｐ
ｔ−Ｃｒ層よりもかなり大きく、該Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ層
の厚みと比較してかなり薄い界面強磁性層とを含み、該
多層構造の保磁力は該Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ層の保磁力をか
なり下回り、よって該固定多層構造のモーメントは前記
印加磁界があるとき前記好適な方向に固定された状態に
とどまる、固定強磁性多層構造と、モーメントが前記印
加磁界下で前記固定多層構造のモーメントにほぼ平行な
方向と逆平行な方向の間で自由に回転可能な自由強磁性
層と、前記多層構造の界面Ｃｏ層と自由強磁性層の間に
位置してそれと接触し、前記固定多層構造と自由強磁性
層に対してほぼ垂直な方向にトンネル電流を流すことの
できる、絶縁トンネル・バリア層とを含み、よって前記
固定多層構造と自由強磁性層が前記読取り／書込み回路
に接続されたとき、前記固定多層構造と自由強磁性層に
対してほぼ垂直な方向で前記絶縁トンネル・バリア層を
流れる電流に対する電気抵抗が、前記自由強磁性層の前
記平行または逆平行なモーメントにより決定され、よっ
て前記電気抵抗の値により、前記メモリ・セルの磁気状
態が決定可能になる、磁気トンネル接合メモリ・セル。 （２０）前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏの合金
及びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから選択さ
れる、前記（１９）記載の磁気トンネル接合メモリ・セ
ル。 （２１）Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金が形成され、Ｃｒ、Ｃｒ
−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔｉ−Ｗ合金、Ｔａ−Ｗ合金、Ｗ及び
Ｍｏで構成されたグループから選択された物質から形成
される界面層を含む、前記（１９）記載の磁気トンネル
接合メモリ・セル。 （２２）前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８ｎｍ乃
至２．０ｎｍの範囲である、前記（１９）記載の磁気ト
ンネル接合メモリ・セル。 （２３）外部磁界を検出する磁気トンネル接合磁界セン
サであって、検出される外部磁界の範囲の印加磁界があ
るときモーメントが好適な方向で固定され、保磁力が該
印加磁界よりもかなり大きい第１強磁性層と、該第１強
磁性層上に形成されこれと接触し、磁化が該第１強磁性
層の磁化よりもかなり大きく、該第１強磁性層の厚みと
比較してかなり薄い界面強磁性層とを含み、よって該モ
ーメントが該印加磁界があるとき該好適な方向に固定さ
れた状態にとどまる、固定強磁性多層構造と、モーメン
トが、印加磁界がないとき前記固定多層構造のモーメン
トに対してほぼ垂直な方向を向き、検出される外部磁界
の範囲の印加磁界があるとき該垂直な方向から離れるよ
うに自由に回転可能な、自由強磁性層と、前記界面層と
自由強磁性層の間に位置してそれと接触し、前記固定多
層構造と自由強磁性層に対してほぼ垂直な方向にトンネ
ル電流を流すことのできる、絶縁トンネル・バリア層
と、前記固定多層構造、トンネル・バリア層及び自由強
磁性層が形成された基板と、を含み、よって前記固定多
層構造と自由強磁性層が、検出される外部磁界下にある
とき、前記自由強磁性層のモーメントは、前記固定多層
構造のモーメントに対してその向きを変え、前記固定多
層構造と自由強磁性層に対してほぼ垂直な方向で前記絶
縁トンネル・バリア層を流れる電流に対する電気抵抗が
変化し、よって外部磁界が検出可能になる、磁気トンネ
ル接合磁界センサ。 （２４）前記多層構造は前記基板と絶縁トンネル・バリ
ア層の間に位置する、前記（２３）記載の磁気トンネル
接合磁界センサ。 （２５）前記自由強磁性層は前記基板と絶縁トンネル・
バリア層の間に位置する、前記（２３）記載の磁気トン
ネル接合磁界センサ。 （２６）前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏの合金
及びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから選択さ
れる、前記（２３）記載の磁気トンネル接合磁界セン
サ。 （２７）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ及
びＣｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｓｍ、Ｒｅ、Ｒｕ及
びＢのいずれかまたは複数との合金を含む、前記（２
３）記載の磁気トンネル接合磁界センサ。 （２８）前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃｏ、
Ｐｔ及びＣｒを含む合金であり、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金
が形成され、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔａ−Ｗ合
金、Ｗ及びＭｏで構成されたグループから選択された物
質から形成される界面層を含む、前記（２３）記載の磁
気トンネル接合磁界センサ。 （２９）前記界面強磁性層の物質はＣｏである、前記
（２３）記載の磁気トンネル接合磁界センサ。 （３０）前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８ｎｍ乃
至２．０ｎｍの範囲である、前記（２３）記載の磁気ト
ンネル接合磁界センサ。
【図１】従来の技術のＭＴＪを使用しているが、先に引
用した出願に従って絶縁層に開けられた自己整合コンタ
クト・ホールのある構造を持つＭＴＪメモリ・セルの断
面図である。
用した出願に従って絶縁層に開けられた自己整合コンタ
クト・ホールのある構造を持つＭＴＪメモリ・セルの断
面図である。
【図２】従来の技術のＭＴＪを使用しているが、先に引
用した出願に従って絶縁層に開けられた自己整合コンタ
クト・ホールのある構造を持つＭＴＪメモリ・セルの平
面図である。
用した出願に従って絶縁層に開けられた自己整合コンタ
クト・ホールのある構造を持つＭＴＪメモリ・セルの平
面図である。
【図３】図１と同様であるが、平坦化された自己整合コ
ンタクト・ホールを持ち、ＭＴＪの全ての層が、先に引
用した出願に従い、同じ連続した側面を持つＭＴＪ素子
の断面図である。
ンタクト・ホールを持ち、ＭＴＪの全ての層が、先に引
用した出願に従い、同じ連続した側面を持つＭＴＪ素子
の断面図である。
【図４】従来の技術のＭＴＪを使用しているが、先に引
用した出願に従って平坦化された自己整合コンタクト・
ホールのある構造を持つＭＴＪ磁界検出素子の断面図で
ある。
用した出願に従って平坦化された自己整合コンタクト・
ホールのある構造を持つＭＴＪ磁界検出素子の断面図で
ある。
【図５】従来の技術のＭＴＪを使用しているが、先に引
用した出願に従って平坦化された自己整合コンタクト・
ホールのある構造を持つＭＴＪ磁界検出素子の平面図で
ある。
用した出願に従って平坦化された自己整合コンタクト・
ホールのある構造を持つＭＴＪ磁界検出素子の平面図で
ある。
【図６】磁気的に硬質な強磁性層と磁気的に軟質な強磁
性層を２つの電極とした従来の技術のＭＴＪを構成する
層の図である。
性層を２つの電極とした従来の技術のＭＴＪを構成する
層の図である。
【図７】図６に示した従来技術のＭＴＪの典型的な磁気
抵抗応答曲線を示す図である。
抵抗応答曲線を示す図である。
【図８】スピン・フィルタ効率の高い強磁性界面層を含
む固定強磁性多層構造を持つ本発明に従ったＭＴＪを構
成する層の図である。
む固定強磁性多層構造を持つ本発明に従ったＭＴＪを構
成する層の図である。
【図９】本発明に従った、図８に示したＭＴＪのトンネ
ル磁気抵抗と印加磁界の曲線であり、±５０００Ｏｅの
範囲の検出磁界のＭＴＪの応答を示す図である。
ル磁気抵抗と印加磁界の曲線であり、±５０００Ｏｅの
範囲の検出磁界のＭＴＪの応答を示す図である。
【図１０】本発明に従った図８に示したＭＴＪのトンネ
ル磁気抵抗と印加磁界の曲線であり、±３００Ｏｅの範
囲の検出磁界について図９と同じＭＴＪの応答を示す図
である。
ル磁気抵抗と印加磁界の曲線であり、±３００Ｏｅの範
囲の検出磁界について図９と同じＭＴＪの応答を示す図
である。
【図１１】本発明のＭＴＪと同様のＭＴＪのトンネル磁
気抵抗と印加磁界の曲線であるが、固定多層構造の代わ
りにＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13の１つの固定強磁性層を持ち、
±５０００Ｏｅの範囲の検出磁界のＭＴＪの応答を示す
図である。
気抵抗と印加磁界の曲線であるが、固定多層構造の代わ
りにＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13の１つの固定強磁性層を持ち、
±５０００Ｏｅの範囲の検出磁界のＭＴＪの応答を示す
図である。
【図１２】本発明のＭＴＪと同様のＭＴＪのトンネル磁
気抵抗と印加磁界の曲線であるが、固定多層構造の代わ
りにＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13の１つの固定強磁性層を持ち、
±３００Ｏｅの範囲の検出磁界について図１１と同じＭ
ＴＪの応答を示す図である。
気抵抗と印加磁界の曲線であるが、固定多層構造の代わ
りにＣｏ75Ｐｔ12Ｃｒ13の１つの固定強磁性層を持ち、
±３００Ｏｅの範囲の検出磁界について図１１と同じＭ
ＴＪの応答を示す図である。
【図１３】ＭＴＪ要素の平面内の特定の方向に沿って印
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、±５０００Ｏｅの範囲の検
出磁界について応答曲線を示す図である。
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、±５０００Ｏｅの範囲の検
出磁界について応答曲線を示す図である。
【図１４】ＭＴＪ要素の平面内の特定の方向に沿って印
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、範囲が±３００に限定され
ているが同じ方向での検出磁界について応答曲線を示す
図である。
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、範囲が±３００に限定され
ているが同じ方向での検出磁界について応答曲線を示す
図である。
【図１５】ＭＴＪ要素の平面内の特定の方向に沿って印
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、±５０００Ｏｅの範囲の検
出磁界について応答曲線を示す図である。
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、±５０００Ｏｅの範囲の検
出磁界について応答曲線を示す図である。
【図１６】ＭＴＪ要素の平面内の特定の方向に沿って印
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、範囲が±３００に限定され
ているが同じ方向での検出磁界について応答曲線を示す
図である。
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、範囲が±３００に限定され
ているが同じ方向での検出磁界について応答曲線を示す
図である。
【図１７】ＭＴＪ要素の平面内の特定の方向に沿って印
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、±５０００Ｏｅの範囲の検
出磁界について応答曲線を示す図である。
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、±５０００Ｏｅの範囲の検
出磁界について応答曲線を示す図である。
【図１８】ＭＴＪ要素の平面内の特定の方向に沿って印
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、範囲が±３００に限定され
ているが同じ方向での検出磁界について応答曲線を示す
図である。
加された検出磁界に対する本発明のＭＴＪ要素のトンネ
ル磁気抵抗応答曲線であり、範囲が±３００に限定され
ているが同じ方向での検出磁界について応答曲線を示す
図である。
【図１９】Ｃｏ自由層の硬質方向に沿って５０００Ｏｅ
の磁界を印加することによってＭＴＪの硬質強磁性層が
セットされた後に取られ、ＭＴＪ平面内の特定の方向の
±３００Ｏｅの範囲の磁界に対して、本発明のＭＴＪの
典型的な応答曲線を示す図である。
の磁界を印加することによってＭＴＪの硬質強磁性層が
セットされた後に取られ、ＭＴＪ平面内の特定の方向の
±３００Ｏｅの範囲の磁界に対して、本発明のＭＴＪの
典型的な応答曲線を示す図である。
【図２０】Ｃｏ自由層の硬質方向に沿って５０００Ｏｅ
の磁界を印加することによってＭＴＪの硬質強磁性層が
セットされた後に取られ、ＭＴＪ平面内の特定の方向の
±３００Ｏｅの範囲の磁界に対して、本発明のＭＴＪの
典型的な応答曲線を示す図である。
の磁界を印加することによってＭＴＪの硬質強磁性層が
セットされた後に取られ、ＭＴＪ平面内の特定の方向の
±３００Ｏｅの範囲の磁界に対して、本発明のＭＴＪの
典型的な応答曲線を示す図である。
【図２１】Ｃｏ自由層の硬質方向に沿って５０００Ｏｅ
の磁界を印加することによってＭＴＪの硬質強磁性層が
セットされた後に取られ、ＭＴＪ平面内の特定の方向の
±３００Ｏｅの範囲の磁界に対して、本発明のＭＴＪの
典型的な応答曲線を示す図である。
の磁界を印加することによってＭＴＪの硬質強磁性層が
セットされた後に取られ、ＭＴＪ平面内の特定の方向の
±３００Ｏｅの範囲の磁界に対して、本発明のＭＴＪの
典型的な応答曲線を示す図である。
【図２２】Ｃｏ自由層の硬質方向に沿って５０００Ｏｅ
の磁界を印加することによってＭＴＪの硬質強磁性層が
セットされた後に取られ、ＭＴＪ平面内の特定の方向の
±３００Ｏｅの範囲の磁界に対して、本発明のＭＴＪの
典型的な応答曲線を示す図である。
の磁界を印加することによってＭＴＪの硬質強磁性層が
セットされた後に取られ、ＭＴＪ平面内の特定の方向の
±３００Ｏｅの範囲の磁界に対して、本発明のＭＴＪの
典型的な応答曲線を示す図である。
【図２３】ＭＴＪ素子の平面で、強磁性自由層の容易方
向に対して検出磁界の方向が取る角度の関数としての本
発明のＭＴＪ要素の磁気抵抗応答であり、硬質層の３つ
の強磁性モーメント設定に対応した３つの曲線を示す図
である。
向に対して検出磁界の方向が取る角度の関数としての本
発明のＭＴＪ要素の磁気抵抗応答であり、硬質層の３つ
の強磁性モーメント設定に対応した３つの曲線を示す図
である。
９ 基板 １０ ベース電極スタック １１、１３ 延長部 １２ シード層 １４ 界面層 １８ 固定強磁性層 ２０ 絶縁トンネル・バリア層 ３０ 上部電極スタック ３２ 自由強磁性層 ３４ 保護層 ４０ 絶縁層 ５０ 上部配線層 ７０ 上部接合電極スタック ７２ 強磁性層 １１０ 下部電極 １１７ 硬質強磁性層 １１９ 界面強磁性層 １２０ アルミナ・トンネル・バリア層 １３０ 上部電極 １５０ 電気リード層
Claims (30)
- 【請求項１】印加磁界があるときに磁気トンネル結合素
子の電気抵抗の変化を検出する電気回路と接続する該素
子であって、 前記素子にとって有効な範囲の印加磁界よりもかなり大
きい保磁力を持つ第１強磁性層、及び該第１強磁性層上
に形成されそれと接触し、該第１強磁性層よりも磁化が
大きく、該第１強磁性層と比較してかなり薄い、界面強
磁性層の２つの強磁性層を含む多層構造であって、該多
層構造の保磁力が該第１強磁性層の保磁力を大きく下回
ることはなく、よって該多層構造のモーメントは有効範
囲の印加磁界があるときに好適な方向に固定される、該
多層構造と、 有効範囲の印加磁界があるときモーメントが自由に回転
する自由強磁性層と、 前記多層構造の前記界面強磁性層と前記自由強磁性層の
間に位置してそれと接触し、前記多層構造と自由強磁性
層に対してほぼ垂直な方向にトンネル電流を流すことの
できる絶縁トンネル層と、 前記多層構造、トンネル層及び自由強磁性層が形成され
た基板と、 を含む、磁気トンネル接合素子。 - 【請求項２】前記多層構造と自由強磁性層のモーメント
は、印加磁界があるとき互いにほぼ平行か逆平行であ
る、請求項１記載の磁気トンネル接合素子。 - 【請求項３】前記自由強磁性層のモーメントは、印加磁
界があるとき前記多層構造のモーメントに対してほぼ垂
直である、請求項１記載の磁気トンネル接合素子。 - 【請求項４】前記多層構造は、前記基板と絶縁トンネル
層の間に位置する、請求項１記載の磁気トンネル接合素
子。 - 【請求項５】前記自由強磁性層は、前記基板と絶縁トン
ネル層の間に位置する、請求項１記載の磁気トンネル接
合素子。 - 【請求項６】前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏの
合金及びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから選
択される、請求項１記載の磁気トンネル接合素子。 - 【請求項７】前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃ
ｏ及びＣｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｓｍ、Ｒｅ、Ｒ
ｕ及びＢのいずれかまたは複数との合金を含む、請求項
１記載の磁気トンネル接合素子。 - 【請求項８】前記多層構造の第１強磁性層の物質は、Ｃ
ｏ、Ｐｔ及びＣｒを含む合金であり、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ
合金が形成され、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔｉ−Ｗ
合金、Ｔａ−Ｗ合金、Ｗ及びＭｏで構成されたグループ
から選択された物質から形成される界面層を含む、請求
項１記載の磁気トンネル接合素子。 - 【請求項９】前記界面強磁性層の第１強磁性層の物質は
Ｃｏである、請求項１記載の磁気トンネル接合素子。 - 【請求項１０】前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８
ｎｍ乃至２．０ｎｍの範囲である、請求項９記載の磁気
トンネル接合素子。 - 【請求項１１】２つの磁気状態を有し、メモリ・セルの
不揮発性磁気メモリ・アレイに使用でき、該アレイは読
取り／書込み回路に接続されて、該アレイの個々のメモ
リ・セルの磁気状態を変化させ且つ検出する、磁気トン
ネル接合メモリ・セルであって、 前記読取り／書込み回路からの電流により生じた印加磁
界があるときモーメントが好適な方向に固定され、前記
印加磁界よりもかなり大きい保磁力を有する第１強磁性
層と、該第１強磁性層上に形成されそれと接触した界面
強磁性層とを含み、該界面層は磁化が該第１強磁性層の
磁化よりもかなり大きく、該第１強磁性層と比較してか
なり薄いため、固定強磁性多層構造の保磁力は、該第１
強磁性層の保磁力をかなり下回り、よって該固定多層構
造のモーメントは、前記印加磁界があるとき前記好適な
方向に固定された状態にとどまる、該固定強磁性多層構
造と、 モーメントが、前記印加磁界下で前記固定多層構造のモ
ーメントにほぼ平行な方向と逆平行な方向の間で自由に
回転可能な自由強磁性層と、 前記多層構造の界面強磁性層と自由強磁性層の間に位置
してそれと接触し、前記固定多層構造と自由強磁性層に
対してほぼ垂直な方向にトンネル電流を流すことのでき
る、絶縁トンネル・バリア層と、 前記固定多層構造、トンネル層及び自由強磁性層が形成
された基板と、を含み、よって前記固定多層構造と自由
強磁性層が前記読取り／書込み回路に接続されたとき、
前記固定多層構造と自由強磁性層に対してほぼ垂直な方
向で前記絶縁トンネル・バリア層を流れる電流に対する
電気抵抗が、前記自由強磁性層の前記平行または逆平行
なモーメントにより決定され、よって前記電気抵抗の値
により、前記メモリ・セルの磁気状態が決定可能にな
る、 磁気トンネル接合メモリ・セル。 - 【請求項１２】前記多層構造は前記基板と絶縁トンネル
・バリア層の間に位置する、請求項１１記載の磁気トン
ネル接合メモリ・セル。 - 【請求項１３】前記自由強磁性層は前記基板と絶縁トン
ネル・バリア層の間に位置する、請求項１１記載の磁気
トンネル接合メモリ・セル。 - 【請求項１４】前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏ
の合金及びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから
選択される、請求項１１記載の磁気トンネル接合メモリ
・セル。 - 【請求項１５】前記多層構造の第１強磁性層の物質は、
Ｃｏ及びＣｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｓｍ、Ｒｅ、
Ｒｕ及びＢのいずれかまたは複数との合金を含む、請求
項１１記載の磁気トンネル接合メモリ・セル。 - 【請求項１６】前記多層構造の第１強磁性層の物質は、
Ｃｏ、Ｐｔ及びＣｒを含む合金であり、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃ
ｒ合金が形成され、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔｉ−
Ｗ合金、Ｔａ−Ｗ合金、Ｗ及びＭｏで構成されたグルー
プから選択された物質から形成される界面層を含む、請
求項１１記載の磁気トンネル接合メモリ・セル。 - 【請求項１７】前記界面強磁性層の物質はＣｏである、
請求項１１記載の磁気トンネル接合メモリ・セル。 - 【請求項１８】前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８
ｎｍ乃至２．０ｎｍの範囲である、請求項１７記載の磁
気トンネル接合メモリ・セル。 - 【請求項１９】２つの磁気状態を有し、メモリ・セルの
不揮発性磁気メモリ・アレイに使用でき、該アレイは読
取り／書込み回路に接続されて、該アレイの個々のメモ
リ・セルの磁気状態を変化させ且つ検出する、磁気トン
ネル接合メモリ・セルであって、 基板と、 前記読取り／書込み回路からの電流により生じた印加磁
界があるときモーメントが好適な方向に固定される固定
強磁性多層構造であって、Ｃｏ、Ｐｔ及びＣｒを含み、
前記基板上に形成され、保磁力が前記印加磁界よりもか
なり大きい合金の強磁性層と、基本的にはＣｏで構成さ
れ、該Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ層上に形成されてそれと接触
し、磁化が該Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ層よりもかなり大きく、
該Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ層の厚みと比較してかなり薄い界面
強磁性層とを含み、該多層構造の保磁力は該Ｃｏ−Ｐｔ
−Ｃｒ層の保磁力をかなり下回り、よって該固定多層構
造のモーメントは前記印加磁界があるとき前記好適な方
向に固定された状態にとどまる、固定強磁性多層構造
と、 モーメントが前記印加磁界下で前記固定多層構造のモー
メントにほぼ平行な方向と逆平行な方向の間で自由に回
転可能な自由強磁性層と、 前記多層構造の界面Ｃｏ層と自由強磁性層の間に位置し
てそれと接触し、前記固定多層構造と自由強磁性層に対
してほぼ垂直な方向にトンネル電流を流すことのでき
る、絶縁トンネル・バリア層とを含み、よって前記固定
多層構造と自由強磁性層が前記読取り／書込み回路に接
続されたとき、前記固定多層構造と自由強磁性層に対し
てほぼ垂直な方向で前記絶縁トンネル・バリア層を流れ
る電流に対する電気抵抗が、前記自由強磁性層の前記平
行または逆平行なモーメントにより決定され、よって前
記電気抵抗の値により、前記メモリ・セルの磁気状態が
決定可能になる、 磁気トンネル接合メモリ・セル。 - 【請求項２０】前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏ
の合金及びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから
選択される、請求項１９記載の磁気トンネル接合メモリ
・セル。 - 【請求項２１】Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃｒ合金が形成され、Ｃ
ｒ、Ｃｒ−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔｉ−Ｗ合金、Ｔａ−Ｗ合
金、Ｗ及びＭｏで構成されたグループから選択された物
質から形成される界面層を含む、請求項１９記載の磁気
トンネル接合メモリ・セル。 - 【請求項２２】前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８
ｎｍ乃至２．０ｎｍの範囲である、請求項１９記載の磁
気トンネル接合メモリ・セル。 - 【請求項２３】外部磁界を検出する磁気トンネル接合磁
界センサであって、 検出される外部磁界の範囲の印加磁界があるときモーメ
ントが好適な方向で固定され、保磁力が該印加磁界より
もかなり大きい第１強磁性層と、該第１強磁性層上に形
成されこれと接触し、磁化が該第１強磁性層の磁化より
もかなり大きく、該第１強磁性層の厚みと比較してかな
り薄い界面強磁性層とを含み、よって該モーメントが該
印加磁界があるとき該好適な方向に固定された状態にと
どまる、固定強磁性多層構造と、 モーメントが、印加磁界がないとき前記固定多層構造の
モーメントに対してほぼ垂直な方向を向き、検出される
外部磁界の範囲の印加磁界があるとき該垂直な方向から
離れるように自由に回転可能な、自由強磁性層と、 前記界面層と自由強磁性層の間に位置してそれと接触
し、前記固定多層構造と自由強磁性層に対してほぼ垂直
な方向にトンネル電流を流すことのできる、絶縁トンネ
ル・バリア層と、 前記固定多層構造、トンネル・バリア層及び自由強磁性
層が形成された基板と、を含み、よって前記固定多層構
造と自由強磁性層が、検出される外部磁界下にあると
き、前記自由強磁性層のモーメントは、前記固定多層構
造のモーメントに対してその向きを変え、前記固定多層
構造と自由強磁性層に対してほぼ垂直な方向で前記絶縁
トンネル・バリア層を流れる電流に対する電気抵抗が変
化し、よって外部磁界が検出可能になる、 磁気トンネル接合磁界センサ。 - 【請求項２４】前記多層構造は前記基板と絶縁トンネル
・バリア層の間に位置する、請求項２３記載の磁気トン
ネル接合磁界センサ。 - 【請求項２５】前記自由強磁性層は前記基板と絶縁トン
ネル・バリア層の間に位置する、請求項２３記載の磁気
トンネル接合磁界センサ。 - 【請求項２６】前記自由強磁性層の物質は、Ｃｏ、Ｃｏ
の合金及びＮｉ−Ｆｅの合金で構成されたグループから
選択される、請求項２３記載の磁気トンネル接合磁界セ
ンサ。 - 【請求項２７】前記多層構造の第１強磁性層の物質は、
Ｃｏ及びＣｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｔａ、Ｓｍ、Ｒｅ、
Ｒｕ及びＢのいずれかまたは複数との合金を含む、請求
項２３記載の磁気トンネル接合磁界センサ。 - 【請求項２８】前記多層構造の第１強磁性層の物質は、
Ｃｏ、Ｐｔ及びＣｒを含む合金であり、Ｃｏ−Ｐｔ−Ｃ
ｒ合金が形成され、Ｃｒ、Ｃｒ−Ｖ合金、Ｔａ、Ｔａ−
Ｗ合金、Ｗ及びＭｏで構成されたグループから選択され
た物質から形成される界面層を含む、請求項２３記載の
磁気トンネル接合磁界センサ。 - 【請求項２９】前記界面強磁性層の物質はＣｏである、
請求項２３記載の磁気トンネル接合磁界センサ。 - 【請求項３０】前記Ｃｏ界面強磁性層の厚みは約０．８
ｎｍ乃至２．０ｎｍの範囲である、請求項２３記載の磁
気トンネル接合磁界センサ。
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