JPWO2008155996A1 - トンネル磁気抵抗薄膜及び磁性多層膜作製装置 - Google Patents
トンネル磁気抵抗薄膜及び磁性多層膜作製装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JPWO2008155996A1 JPWO2008155996A1 JP2009520421A JP2009520421A JPWO2008155996A1 JP WO2008155996 A1 JPWO2008155996 A1 JP WO2008155996A1 JP 2009520421 A JP2009520421 A JP 2009520421A JP 2009520421 A JP2009520421 A JP 2009520421A JP WO2008155996 A1 JPWO2008155996 A1 JP WO2008155996A1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- magnetic
- target
- sputtering
- magnetization fixed
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- 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
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y10/00—Nanotechnology for information processing, storage or transmission, e.g. quantum computing or single electron logic
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y25/00—Nanomagnetism, e.g. magnetoimpedance, anisotropic magnetoresistance, giant magnetoresistance or tunneling magnetoresistance
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y40/00—Manufacture or treatment of nanostructures
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11B—INFORMATION STORAGE BASED ON RELATIVE MOVEMENT BETWEEN RECORD CARRIER AND TRANSDUCER
- G11B5/00—Recording by magnetisation or demagnetisation of a record carrier; Reproducing by magnetic means; Record carriers therefor
- G11B5/127—Structure or manufacture of heads, e.g. inductive
- G11B5/33—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only
- G11B5/39—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects
- G11B5/3903—Structure or manufacture of flux-sensitive heads, i.e. for reproduction only; Combination of such heads with means for recording or erasing only using magneto-resistive devices or effects using magnetic thin film layers or their effects, the films being part of integrated structures
- G11B5/3906—Details related to the use of magnetic thin film layers or to their effects
- G11B5/3909—Arrangements using a magnetic tunnel junction
-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
- 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
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3254—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer the spacer being semiconducting or insulating, e.g. for spin tunnel junction [STJ]
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F10/00—Thin magnetic films, e.g. of one-domain structure
- H01F10/32—Spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
- H01F10/324—Exchange coupling of magnetic film pairs via a very thin non-magnetic spacer, e.g. by exchange with conduction electrons of the spacer
- H01F10/3268—Exchange 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
- H01F10/3272—Exchange 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 by use of anti-parallel coupled [APC] ferromagnetic layers, e.g. artificial ferrimagnets [AFI], artificial [AAF] or synthetic [SAF] anti-ferromagnets
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01F—MAGNETS; INDUCTANCES; TRANSFORMERS; SELECTION OF MATERIALS FOR THEIR MAGNETIC PROPERTIES
- H01F41/00—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties
- H01F41/14—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates
- H01F41/30—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE]
- H01F41/302—Apparatus or processes specially adapted for manufacturing or assembling magnets, inductances or transformers; Apparatus or processes specially adapted for manufacturing materials characterised by their magnetic properties for applying magnetic films to substrates for applying nanostructures, e.g. by molecular beam epitaxy [MBE] for applying spin-exchange-coupled multilayers, e.g. nanostructured superlattices
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B61/00—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices
- H10B61/20—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors
- H10B61/22—Magnetic memory devices, e.g. magnetoresistive RAM [MRAM] devices comprising components having three or more electrodes, e.g. transistors of the field-effect transistor [FET] type
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Mathematical Physics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Spectroscopy & Molecular Physics (AREA)
- Hall/Mr Elements (AREA)
- Mram Or Spin Memory Techniques (AREA)
- Thin Magnetic Films (AREA)
- Physical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
Description
反強磁性層、
トンネルバリア層、
前記反強磁性層側に位置し、磁性体及びボロン原子を含有する第一磁化固定層、
前記トンネルバリア層側に位置し、磁性体及びボロン原子を含有する第二磁化固定層、
前記第一磁化固定層と前記第二磁化固定層との間に位置する交換結合用非磁性層、
及び
磁化自由層を有し、
前記第一磁化固定層は、前記反強磁性層側に位置する反強磁性層側の層と前記交換結合用非磁性層側に位置する交換結合用非磁性層側の層とを有し、該反強磁性層側の層と該交換結合用非磁性層側の層とがそれぞれ含有するボロン原子のatomic%で表される含有率が互いに異なることを特徴とするトンネル磁気抵抗薄膜である。
ロボット搬送装置を備えた搬送チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置され、コバルト原子、鉄原子及びボロン原子を含有した第一磁性体ターゲット、該第一磁性体ターゲット中のボロン原子と異なる含有率のボロン原子、コバルト原子及び鉄原子を含有した第二磁性体ターゲット、実質的にボロン原子を含有していないコバルト及び鉄原子を含有した第三磁性体ターゲット、反強磁性体を含有した反強磁性体ターゲット及び非磁性体を含有した交換結合用非磁性体ターゲットを備えた第1のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、酸化マグネシウムターゲット及び/又はマグネシウムターゲットを備えた第2のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により、磁化自由層を成膜するように為した第3のスパッタリング成膜チャンバ、並びに、
前記第1のスパッタリング成膜チャンバにおいて、基板の上に、前記反強磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により反強磁性層を成膜し、該反強磁性層の上に前記第一磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第一磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、第二磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第二磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、非磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により交換結合用非磁性層を成膜し、該交換結合用非磁性層の上に、前記第三磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第三磁性体の磁化固定層を成膜し、
前記第2のスパッタリング成膜チャンバにおいて、第三磁性体の磁化固定層の上に、酸化マグネシウムターゲット及び/又はマグネシウムターゲットを用いたスパッタリング法により酸化マグネシウム層又は金属マグネシウム層及び酸化マグネシウム層の積層体からなるトンネルバリア層を成膜し、
前記第3のスパッタリング成膜チャンバにおいて、トンネルバリア層の上に、磁化自由層を成膜するように為した搬送機構、
を有することを特徴とする磁性多層膜作製装置である。
ロボット搬送装置を備えた搬送チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置され、コバルト原子、鉄原子及びボロン原子を含有した第一磁性体ターゲット、該第一磁性体ターゲット中のボロン原子と異なる含有率のボロン原子、コバルト原子及び鉄原子を含有した第二磁性体ターゲット、反強磁性体を含有した反強磁性体ターゲット及び非磁性体を含有した交換結合用非磁性体ターゲットを備えた第1のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置され、コバルト原子、鉄原子及びボロン原子を含有した第三磁性体ターゲット、該第三磁性体ターゲット中のボロン原子と異なる含有率のボロン原子、コバルト原子及び鉄原子を含有した第四磁性体ターゲットを備えた第2のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、酸化マグネシウムターゲット及び/又はマグネシウムターゲットを備えた第3のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により、磁化自由層を成膜するように為した第4のスパッタリング成膜チャンバ、並びに、
前記第1のスパッタリング成膜チャンバにおいて、基板の上に、前記反強磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により反強磁性層を成膜し、該反強磁性層の上に前記第一磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第一磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、第二磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第二磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、非磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により交換結合用非磁性層を成膜し、
前記第2のスパッタリング成膜チャンバにおいて、前記交換結合用非磁性層の上に、前記第三磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第三磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、前記第四磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第四磁性体の磁化固定層を成膜し、
前記第3のスパッタリング成膜チャンバにおいて、第四磁性体の磁化固定層の上に、酸化マグネシウムターゲット及び/又はマグネシウムターゲットを用いたスパッタリング法により酸化マグネシウム層又は金属マグネシウム層及び酸化マグネシウム層の積層体からなるトンネルバリア層を成膜し、
前記第4のスパッタリング成膜チャンバにおいて、トンネルバリア層の上に、磁化自由層を成膜するように為した搬送機構、
を有することを特徴とする磁性多層膜作製装置である。
2 緩衝層
3,13 反強磁性層
4,14 第1磁化固定層
4a,14a 反強磁性層側の層
4b,14b 交換結合用非磁性層側の層
5 交換結合用非磁性層
6,16 第2磁化固定層
6c,16c 交換結合用非磁性層側の層
6d,16d トンネルバリア層側の層
7,17 トンネルバリア層
8 磁化自由層
9 保護層
20 真空搬送室
21,22,23,24 スパッタリング室
21a Co70Fe20B10ターゲット
21b Taターゲット
21c PtMnターゲット
21d Co60Fe20B20ターゲット
21e Ruターゲット
22a Co70Fe30ターゲット
22b PtMnターゲット
22c Co64Fe16B20ターゲット
22d Ruターゲット
22e Co22Fe66B12ターゲット
23a MgOターゲット
23b Mgターゲット
24a Taターゲット
24b Co60Fe20B20ターゲット
24c Ruターゲット
25 基板前処理室
26 酸化処理室
27 ロードロック室
28 基板搬送用ロボット
42 書き換え用ワード線
43 ビット線
44 読み出し用ワード線
45 TMR素子
46 トランジスタ
基板1を基板前処理室25に搬送し、逆スパッタエッチングにより、大気中で汚染された表面層の約2nmを物理的に除去する。その後、スパッタリング室21に搬送して、スパッタリング室21内で、Ta(緩衝層2)/PtMn(反強磁性層3)/第一磁化固定層4/Ru(交換結合用非磁性層5)/第二磁化固定層6までを積層成膜する(第1プロセス)。
図3に示した装置を用いて、ボトム型のスピンバルブ型トンネル磁気抵抗薄膜を作製した。本例では、緩衝層2がTa(10nm)、反強磁性層3がPtMn(15nm)、交換結合用非磁性層5がRu(0.85nm)、トンネルバリア層7がMgO(1nm)、磁化自由層8がCo60Fe20B20(3nm)とした。また、保護層9はTa(10nm)/Ru(7nm)とした。第一磁化固定層4の反強磁性層側の層4aにはCo60Fe20B20(1.25nm)を、交換結合用非磁性層側の層4bにはCo70Fe20B10(1.25nm)を、第二磁化固定層6にはCo60Fe20B20(3nm)の単層を用いた。
前記実施例1の本発明例で用いた第二磁化固定層6(Co60Fe20B20(3nm)の単層)に換えて、第二磁化固定層6の交換結合用非磁性層側の層6cにCo64Fe16B20(膜厚:1.5nm)を用い、トンネルバリア層側の層6dにCo22Fe66B12(膜厚:1.5nm)を用いた以外は、実施例1の本発明例と同様の層構成とした。
図2に図示したトンネル磁気抵抗薄膜において、第一磁化固定層4及び第二磁化固定層6として、前記実施例2で用いた第二磁化固定層6と同一のものを用い、その他の層は、実施例1と同一ものを用いた。
反強磁性層、
トンネルバリア層、
前記反強磁性層側に位置し、磁性体及びボロン原子を含有する第一磁化固定層、
前記トンネルバリア層側に位置し、磁性体及びボロン原子を含有する第二磁化固定層、
前記第一磁化固定層と前記第二磁化固定層との間に位置する交換結合用非磁性層、
及び
磁化自由層を有し、
前記第一磁化固定層は、前記反強磁性層側に位置する反強磁性層側の層と前記交換結合用非磁性層側に位置する交換結合用非磁性層側の層とを有し、該反強磁性層側の層が、60atomic%のコバルト原子と、20atomic%の鉄原子と、20atomic%のボロン原子とからなり、該交換結合用非磁性層側の層が、70atomic%のコバルト原子と、20atomic%の鉄原子と、10atomicのボロン原子とからなり、
前記交換結合用非磁性層がRuからなることを特徴とするトンネル磁気抵抗薄膜である。
前記第二磁化固定層は、60atomic%のコバルト原子と、20atomic%の鉄原子と、20atomic%のボロン原子とからなる。
ロボット搬送装置を備えた搬送チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置され、60atomic%のコバルト原子と、20atomic%の鉄原子と、20atomic%のボロン原子とからなる第一磁性体ターゲット、70atomic%のコバルト原子と、20atomic%の鉄原子と、10atomicのボロン原子とからなる第二磁性体ターゲット、反強磁性体を含有した反強磁性体ターゲット及びRuターゲットを備えた第1のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、酸化マグネシウムターゲット及びマグネシウムターゲットの少なくとも一つを備えた第2のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により、磁化自由層を成膜するように為した第3のスパッタリング成膜チャンバ、並びに、
前記第1のスパッタリング成膜チャンバにおいて、基板の上に、前記反強磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により反強磁性層を成膜し、該反強磁性層の上に前記第一磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第一磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、第二磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第二磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、Ruターゲットを用いたスパッタリング法により交換結合用非磁性層を成膜し、該交換結合用非磁性層の上に、前記第一磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第一磁性体の磁化固定層を成膜し、
前記第2のスパッタリング成膜チャンバにおいて、第一磁性体の磁化固定層の上に、酸化マグネシウムターゲット及びマグネシウムターゲットの少なくとも一つを用いたスパッタリング法により酸化マグネシウム層又は金属マグネシウム層及び酸化マグネシウム層の積層体からなるトンネルバリア層を成膜し、
前記第3のスパッタリング成膜チャンバにおいて、トンネルバリア層の上に、磁化自由層を成膜するように為した搬送機構、
を有することを特徴とする磁性多層膜作製装置である。
ロボット搬送装置を備えた搬送チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置され、反強磁性体を含有した反強磁性体ターゲットを備えた第1のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置され、60atomic%のコバルト原子と、20atomic%の鉄原子と、20atomic%のボロン原子とからなる第一磁性体ターゲット、70atomic%のコバルト原子と、20atomic%の鉄原子と、10atomicのボロン原子とからなる第二磁性体ターゲット、64atomic%のコバルト原子と、16atomic%の鉄原子と、20atomic%のボロン原子とからなる第三磁性体ターゲット、22atomic%のコバルト原子と、66atomic%の鉄原子と、12atomic%のボロン原子とからなる第四磁性体ターゲット、及びRuターゲットを備えた第2のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、酸化マグネシウムターゲット及びマグネシウムターゲットの少なくとも一つを備えた第3のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により、磁化自由層を成膜するように為した第4のスパッタリング成膜チャンバ、並びに、
前記第1のスパッタリング成膜チャンバにおいて、基板の上に、前記反強磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により反強磁性層を成膜し、
前記第2のスパッタリング成膜チャンバにおいて、前記反強磁性層の上に前記第一磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第一磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、第二磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第二磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、Ruターゲットを用いたスパッタリング法により交換結合用非磁性層を成膜し、該交換結合用非磁性層の上に、前記第三磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第三磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、前記第四磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第四磁性体の磁化固定層を成膜し、
前記第3のスパッタリング成膜チャンバにおいて、第四磁性体の磁化固定層の上に、酸化マグネシウムターゲット及びマグネシウムターゲットの少なくとも一つを用いたスパッタリング法により酸化マグネシウム層又は金属マグネシウム層及び酸化マグネシウム層の積層体からなるトンネルバリア層を成膜し、
前記第4のスパッタリング成膜チャンバにおいて、トンネルバリア層の上に、磁化自由層を成膜するように為した搬送機構、
を有することを特徴とする磁性多層膜作製装置である。
Claims (11)
- 反強磁性層、
トンネルバリア層、
前記反強磁性層側に位置し、磁性体及びボロン原子を含有する第一磁化固定層、
前記トンネルバリア層側に位置し、磁性体及びボロン原子を含有する第二磁化固定層、
前記第一磁化固定層と前記第二磁化固定層との間に位置する交換結合用非磁性層、
及び
磁化自由層を有し、
前記第一磁化固定層は、前記反強磁性層側に位置する反強磁性層側の層と前記交換結合用非磁性層側に位置する交換結合用非磁性層側の層とを有し、該反強磁性層側の層と該交換結合用非磁性層側の層とがそれぞれ含有するボロン原子のatomic%で表される含有率が互いに異なることを特徴とするトンネル磁気抵抗薄膜。 - 前記トンネルバリア層が、(001)配向した酸化マグネシウム結晶粒を含んだ酸化マグネシウム膜である請求項1に記載のトンネル磁気抵抗薄膜。
- 前記第一磁化固定層の反強磁性層側の層が含有するボロン原子の含有率は、前記第一磁化固定層の交換結合用非磁性層側の層が含有するボロン原子の含有率より大きい値である請求項1に記載のトンネル磁気抵抗薄膜。
- 前記第一磁化固定層の反強磁性層側の層は、50atomic%以上のコバルト原子、5atomic%以上のボロン原子及び鉄原子を含有する合金であって、前記第一磁化固定層の交換結合用非磁性層側の層は、50atomic%以上のコバルト原子及び5atomic%未満のボロン原子及び鉄原子を含有する合金からなる請求項1に記載のトンネル磁気抵抗薄膜。
- 前記第二磁化固定層の交換結合用非磁性層側の層が含有するボロン原子の含有率は、前記第二磁化固定層のトンネルバリア層側の層が含有するボロン原子の含有率より大きい値である請求項1に記載のトンネル磁気抵抗薄膜。
- 前記第二磁化固定層は、前記交換結合用非磁性層側に位置する交換結合用非磁性層側の層及び前記トンネルバリア層側に位置するトンネルバリア層側の層を有する積層体構造を有し、該交換結合用非磁性層側の層は、50atomic%以上のコバルト原子、15atomic%以上のボロン原子及び鉄原子を含有する合金であり、該トンネルバリア層側の層は、40atomic%以上の鉄原子、5atomic%以上のボロン原子及び15atomic%以下のコバルト原子を含有するアモルファス合金からなる請求項1に記載のトンネル磁気抵抗薄膜。
- 前記交換結合用非磁性層は、Ru原子、Rh原子及びIr原子からなる群の中から選択される少なくとも一種を含有する金属又は合金からなり、その膜厚は、1nm以下である請求項1に記載のトンネル磁気抵抗薄膜。
- ロボット搬送装置を備えた搬送チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置され、コバルト原子、鉄原子及びボロン原子を含有した第一磁性体ターゲット、該第一磁性体ターゲット中のボロン原子と異なる含有率のボロン原子、コバルト原子及び鉄原子を含有した第二磁性体ターゲット、実質的にボロン原子を含有していないコバルト及び鉄原子を含有した第三磁性体ターゲット、反強磁性体を含有した反強磁性体ターゲット及び非磁性体を含有した交換結合用非磁性体ターゲットを備えた第1のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、酸化マグネシウムターゲット及び/又はマグネシウムターゲットを備えた第2のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により、磁化自由層を成膜するように為した第3のスパッタリング成膜チャンバ、並びに、
前記第1のスパッタリング成膜チャンバにおいて、基板の上に、前記反強磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により反強磁性層を成膜し、該反強磁性層の上に前記第一磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第一磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、第二磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第二磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、非磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により交換結合用非磁性層を成膜し、該交換結合用非磁性層の上に、前記第三磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第三磁性体の磁化固定層を成膜し、
前記第2のスパッタリング成膜チャンバにおいて、第三磁性体の磁化固定層の上に、酸化マグネシウムターゲット及び/又はマグネシウムターゲットを用いたスパッタリング法により酸化マグネシウム層又は金属マグネシウム層及び酸化マグネシウム層の積層体からなるトンネルバリア層を成膜し、
前記第3のスパッタリング成膜チャンバにおいて、トンネルバリア層の上に、磁化自由層を成膜するように為した搬送機構、
を有することを特徴とする磁性多層膜作製装置。 - 前記第一磁性体ターゲット中のボロン原子含有率は、前記第二磁性体ターゲット中のボロン原子含有率より大きい値である請求項9に記載の磁性多層膜作製装置。
- ロボット搬送装置を備えた搬送チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置され、コバルト原子、鉄原子及びボロン原子を含有した第一磁性体ターゲット、該第一磁性体ターゲット中のボロン原子と異なる含有率のボロン原子、コバルト原子及び鉄原子を含有した第二磁性体ターゲット、反強磁性体を含有した反強磁性体ターゲット及び非磁性体を含有した交換結合用非磁性体ターゲットを備えた第1のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置され、コバルト原子、鉄原子及びボロン原子を含有した第三磁性体ターゲット、該第三磁性体ターゲット中のボロン原子と異なる含有率のボロン原子、コバルト原子及び鉄原子を含有した第四磁性体ターゲットを備えた第2のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、酸化マグネシウムターゲット及び/又はマグネシウムターゲットを備えた第3のスパッタリング成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により、磁化自由層を成膜するように為した第4のスパッタリング成膜チャンバ、並びに、
前記第1のスパッタリング成膜チャンバにおいて、基板の上に、前記反強磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により反強磁性層を成膜し、該反強磁性層の上に前記第一磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第一磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、第二磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第二磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、非磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により交換結合用非磁性層を成膜し、
前記第2のスパッタリング成膜チャンバにおいて、前記交換結合用非磁性層の上に、前記第三磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第三磁性体の磁化固定層を成膜し、該磁化固定層の上に、前記第四磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により第四磁性体の磁化固定層を成膜し、
前記第3のスパッタリング成膜チャンバにおいて、第四磁性体の磁化固定層の上に、酸化マグネシウムターゲット及び/又はマグネシウムターゲットを用いたスパッタリング法により酸化マグネシウム層又は金属マグネシウム層及び酸化マグネシウム層の積層体からなるトンネルバリア層を成膜し、
前記第4のスパッタリング成膜チャンバにおいて、トンネルバリア層の上に、磁化自由層を成膜するように為した搬送機構、
を有することを特徴とする磁性多層膜作製装置。 - 前記第一磁性体ターゲット中のボロン原子含有率は、前記第二磁性体ターゲット中のボロン原子含有率より大きい値である請求項10に記載の磁性多層膜作製装置。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2007161326 | 2007-06-19 | ||
JP2007161326 | 2007-06-19 | ||
PCT/JP2008/060419 WO2008155996A1 (ja) | 2007-06-19 | 2008-06-06 | トンネル磁気抵抗薄膜及び磁性多層膜作製装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPWO2008155996A1 true JPWO2008155996A1 (ja) | 2010-08-26 |
JP4551484B2 JP4551484B2 (ja) | 2010-09-29 |
Family
ID=40156155
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2009520421A Active JP4551484B2 (ja) | 2007-06-19 | 2008-06-06 | トンネル磁気抵抗薄膜及び磁性多層膜作製装置 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US8139325B2 (ja) |
EP (1) | EP2159858A1 (ja) |
JP (1) | JP4551484B2 (ja) |
CN (1) | CN101542767B (ja) |
WO (1) | WO2008155996A1 (ja) |
Families Citing this family (20)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2009212156A (ja) * | 2008-02-29 | 2009-09-17 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子及びこれを用いた磁気メモリ |
WO2010026667A1 (en) | 2008-09-03 | 2010-03-11 | Canon Anelva Corporation | Ferromagnetic preferred grain growth promotion seed layer for amorphous or microcrystalline mgo tunnel barrier |
JP2011123944A (ja) * | 2009-12-10 | 2011-06-23 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | Tmrリード・ヘッドの製造方法及びtmr積層体 |
JP5175886B2 (ja) | 2010-03-17 | 2013-04-03 | 株式会社東芝 | 磁気抵抗効果素子および磁気メモリ |
US8958176B2 (en) * | 2010-12-22 | 2015-02-17 | HGST Netherlands B.V | Write head pole laminate structure |
JP5574350B2 (ja) * | 2010-12-22 | 2014-08-20 | 株式会社アルバック | トンネル磁気抵抗素子の製造方法 |
KR101786868B1 (ko) * | 2010-12-28 | 2017-10-18 | 캐논 아네르바 가부시키가이샤 | 제조방법 |
EP2538235B1 (de) * | 2011-06-24 | 2013-07-31 | Christian-Albrechts-Universität zu Kiel | Magnetostriktives Schichtsystem |
US20130065075A1 (en) * | 2011-09-12 | 2013-03-14 | Klemens Pruegl | Magnetoresistive spin valve layer systems |
KR20140123340A (ko) * | 2013-04-12 | 2014-10-22 | 삼성전자주식회사 | 자기 터널 접합을 갖는 반도체 소자의 형성 방법 및 관련된 소자 |
EP2887410A1 (en) * | 2013-12-18 | 2015-06-24 | Imec | Magnetic multilayer stack |
KR102245748B1 (ko) * | 2014-09-12 | 2021-04-29 | 삼성전자주식회사 | 자기 기억 소자 및 이의 제조 방법 |
US9537088B1 (en) * | 2015-07-13 | 2017-01-03 | Micron Technology, Inc. | Magnetic tunnel junctions |
US9842988B2 (en) * | 2015-07-20 | 2017-12-12 | Headway Technologies, Inc. | Magnetic tunnel junction with low defect rate after high temperature anneal for magnetic device applications |
JP5985728B1 (ja) * | 2015-09-15 | 2016-09-06 | 株式会社東芝 | 磁気メモリ |
JP2020068214A (ja) * | 2017-02-28 | 2020-04-30 | Tdk株式会社 | 強磁性多層膜、磁気抵抗効果素子、及び強磁性多層膜を製造する方法 |
US10804671B1 (en) * | 2019-01-10 | 2020-10-13 | Magtera, Inc. | Terahertz magnon generator comprising plurality of single terahertz magnon lasers |
US10790635B2 (en) | 2019-01-10 | 2020-09-29 | Magtera, Inc. | Technique of high-speed magnetic recording based on manipulating pinning layer in magnetic tunnel junction-based memory by using terahertz magnon laser |
US10892602B1 (en) | 2019-01-10 | 2021-01-12 | Magtera, Inc. | Tunable multilayer terahertz magnon generator |
US20230225219A1 (en) * | 2022-01-07 | 2023-07-13 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Magnetic tunneling junction device and memory device including the same |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001189503A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子及び磁気再生装置 |
JP2002167661A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-11 | Anelva Corp | 磁性多層膜作製装置 |
JP2003188440A (ja) * | 2001-10-09 | 2003-07-04 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出素子 |
JP2006319259A (ja) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Fujitsu Ltd | 強磁性トンネル接合素子、これを用いた磁気ヘッド、磁気記録装置、および磁気メモリ装置 |
Family Cites Families (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6326637B1 (en) * | 1999-10-18 | 2001-12-04 | International Business Machines Corporation | Antiferromagnetically exchange-coupled structure for magnetic tunnel junction device |
JP2002299575A (ja) * | 2001-03-29 | 2002-10-11 | Toshiba Corp | 半導体記憶装置 |
US20100178528A1 (en) | 2007-06-19 | 2010-07-15 | Canon Anelva Corporation | Tunnel magnetoresistive thin film and magnetic multilayer film formation apparatus |
-
2008
- 2008-06-06 US US12/376,551 patent/US8139325B2/en active Active
- 2008-06-06 WO PCT/JP2008/060419 patent/WO2008155996A1/ja active Application Filing
- 2008-06-06 JP JP2009520421A patent/JP4551484B2/ja active Active
- 2008-06-06 CN CN2008800005864A patent/CN101542767B/zh active Active
- 2008-06-06 EP EP08765232A patent/EP2159858A1/en not_active Withdrawn
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001189503A (ja) * | 1999-12-28 | 2001-07-10 | Toshiba Corp | 磁気抵抗効果素子及び磁気再生装置 |
JP2002167661A (ja) * | 2000-11-30 | 2002-06-11 | Anelva Corp | 磁性多層膜作製装置 |
JP2003188440A (ja) * | 2001-10-09 | 2003-07-04 | Alps Electric Co Ltd | 磁気検出素子 |
JP2006319259A (ja) * | 2005-05-16 | 2006-11-24 | Fujitsu Ltd | 強磁性トンネル接合素子、これを用いた磁気ヘッド、磁気記録装置、および磁気メモリ装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
JPN6010001045, 荒木悟, ""2.2.3 最新スパッタ技術"", MRAM技術 〜基礎からLSI応用まで〜, 20020228, p.78−p.79, JP, サイペック * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN101542767B (zh) | 2011-05-18 |
CN101542767A (zh) | 2009-09-23 |
JP4551484B2 (ja) | 2010-09-29 |
EP2159858A1 (en) | 2010-03-03 |
US20100033878A1 (en) | 2010-02-11 |
WO2008155996A1 (ja) | 2008-12-24 |
US8139325B2 (en) | 2012-03-20 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP4551484B2 (ja) | トンネル磁気抵抗薄膜及び磁性多層膜作製装置 | |
US20210234092A1 (en) | Reduction of Barrier Resistance X Area (RA) Product and Protection of Perpendicular Magnetic Anisotropy (PMA) for Magnetic Device Applications | |
JP5069034B2 (ja) | 磁気トンネル接合素子およびその形成方法 | |
JP5172472B2 (ja) | ピンド層およびこれを用いたtmrセンサ並びにtmrセンサの製造方法 | |
JPWO2008155995A1 (ja) | トンネル磁気抵抗薄膜及び磁性多層膜作製装置 | |
EP3002755B1 (en) | Tunneling magnetoresistive (tmr) device with mgo tunneling barrier layer and nitrogen-containing layer for minimization of boron diffusion | |
JP5138204B2 (ja) | トンネルバリア層の形成方法、ならびにtmrセンサおよびその製造方法 | |
EP2673807B1 (en) | Magnetic element with improved out-of-plane anisotropy for spintronic applications | |
JP5750211B2 (ja) | Tmr素子およびその形成方法 | |
JP5618474B2 (ja) | ボトムスピンバルブ型磁気トンネル接合素子、mram、stt−ram、mramの製造方法、stt−ramの製造方法 | |
JP5815204B2 (ja) | Tmr素子およびその形成方法 | |
JP5429480B2 (ja) | 磁気抵抗素子、mram、及び磁気センサー | |
US20070076471A1 (en) | Storage element and memory | |
US20100316890A1 (en) | Magnetic tunnel junction device with magnetic free layer having sandwich structure | |
US20170271577A1 (en) | Ferromagnetic tunnel junction element and method of driving ferromagnetic tunnel junction element | |
JP2003124541A (ja) | 交換結合膜、磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気ランダムアクセスメモリ | |
JP2007095750A (ja) | 磁気抵抗効果素子 | |
JP3473016B2 (ja) | 強磁性トンネル接合素子と磁気ヘッドと磁気メモリ | |
JP4061590B2 (ja) | 磁性薄膜及びそれを用いた磁気抵抗効果素子並びに磁気デバイス | |
JP2005228998A (ja) | 磁性薄膜及びそれを用いた磁気抵抗効果素子並びに磁気デバイス | |
JP2012099699A (ja) | 二重トンネル磁気抵抗効果膜 | |
JP4774092B2 (ja) | 磁気抵抗効果素子およびそれを用いたmram | |
JP2007221086A (ja) | トンネル型磁気検出素子及びその製造方法 | |
WO2011062005A1 (ja) | 強磁性トンネル接合素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20100526 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20100615 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20100709 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4551484 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130716 Year of fee payment: 3 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |