KR100442530B1 - 자기 저항 소자와 그 제조 방법, 및 화합물 자성 박막의형성 방법 - Google Patents

자기 저항 소자와 그 제조 방법, 및 화합물 자성 박막의형성 방법 Download PDF

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Abstract

자기 저항 소자의 내열성, 자계 시프트량 등을 개선한다.
고정 자성층이, 적어도 1층의 비자성체층과, 이 비자성체층을 사이에 끼고 있는 자성체층으로 이루어지는 다층막이며, 상기 자성체층이 상기 비자성체층을 개재하여 서로 정자기 결합하고 있는 자기 저항 소자를 제공한다. 이 소자는 개선된 내열성을 갖는다. 또, 본 발명은 고정 자성층이 상기 다층막이며 음의 자기 결합을 발생시키도록 정자기 결합 또는 반강자성 결합한 자기 저항 소자를 제공한다. 이 소자는 자계 시프트량을 저감시킨다. 또, 본 발명은 중간층을 사이에 끼고 있는 자성층의 적어도 한쪽이 (100), (110) 또는 (111)면을 배향면으로 하는 산화물 페라이트를 포함하고, 이 배향면 내에 외부 자장을 도입하는 자기 저항 소자를 제공한다. 이 소자는 높은 자기 저항 변화율을 나타낸다.

Description

자기 저항 소자와 그 제조 방법, 및 화합물 자성 박막의 형성 방법{A magnetic resistance element and a method for manufacturing the same, and a method for forming a magnetic thin film of compounds}
본 발명은 광 자기 디스크, 하드 디스크, 디지털 데이터 스트리머(DDS), 디지털 VTR 등의 자기 기록 장치의 재생 헤드, 회전 속도 검출용 자기 센서, 자기 랜덤·액세스·메모리(MRAM) 등에 사용되는 자기 저항 소자에 관한 것이다.
CPP(Current Perpendicular to the Plane)-GMR 소자는 도전체인 중간층을 사이에 끼고 있는 강자성층 간의 스핀 의존 산란을 이용한 자기 저항 소자이며, TMR 소자는 절연체인 극히 얇은 중간층을 사이에 끼고 있는 강자성층 간의 스핀 터널 전도를 이용한 자기 저항 소자이다. 어느 소자에서도 전류는 다층체의 막면에 대해 수직 방향으로 흐른다. 이들 소자에서는 자화 상대각의 변화의 재현성을 높이기 위해 강자성층의 한쪽이, 예를 들면 FeMn이나 IrMn과 같은 반강자성층과 적층한 고정 자성층이 되는 경우가 있다. 또, 반강자성층에, 예를 들면 Co/Ru/Co와 같은 반강자성 결합을 포함하는 적층 페리 구조를 적층하면, 고정 자성층의 고정 자계를 더욱 높일 수 있다.
강자성 재료로는, 밴드 계산에 의해 스핀 분극률이 100%로 예상되고 있는 하프메탈 재료가 주목받고 있다. 특히, TMR 소자에서는 강자성체중의 스핀 분극률이 높을수록 높은 자기 저항 변화률이 얻어진다.
자기 저항 소자를 자기 헤드, MRAM의 메모리 소자 등으로 응용하는 경우에는, 높은 내열성이 요구된다. 예를 들면, TMR 소자를 MRAM에 사용하는 경우에는, 반도체 프로세스에서의 수소 틴터나 패시베이션 제작 프로세스에서 400℃정도의 열처리가 행해진다.
그러나, 반강자성층을 포함하는 소자를 300℃정도 이상으로 가열하면, 반강자성층에 포함되는 Mn의 확산에 의해, 자성층의 스핀 분극률이 저하하여, 반강자성층의 조성 차이에 의한 고정 자계가 저하하므로, 자기 저항 변화율이 저하한다(S.Cardoso et. al. J. Appl. Phys. 87, 6058(2000)). 반강자성체층에 적층 페리 구조를 적층한 소자에 있어서도, 열 처리에 의해 적층 페리 구조의 층 구조가 흐트러지므로, 고정 자계의 증대를 기대할 수 없다. 이렇게 자기 저항 소자에는 내열성의 개선이 요구되고 있다. 내열성의 향상은 막 면 방향으로 전류를흐르게 하는 CIP(Current in Plane)-GMR 소자에도 요구되고 있다.
또, 하프메탈 재료를 사용한 소자로부터는 실온에서 높은 자기 저항 변화율이 아직 얻어지지 않고 있다. 특히, 산화물인 하프메탈 재료를 산화물 타겟을 사용한 스퍼터링법에 의해 형성하는 경우에는, 산소량이 화학양론비에서 어긋나기 쉬워, 양질의 자성 박막을 얻는 것이 곤란하다. 하프메탈 재료를 사용한 자기 저항 소자로부터는 더욱 높은 자기 저항 변화율이 얻어질 가능성이 있다.
또한, 특히 TMR 소자에 있어서는, 외부 자계에 대한 응답에 대한 비대칭성이 커지는 경우가 있어, 문제가 되고 있다.
도 1은 자계 시프트량(s)를 설명하기 위한 도면,
도 2는 본 발명의 자기 저항 소자의 일례를 나타낸 단면도,
도 3은 중간층으로 하기 위한 Al 두께와 자계 시프트량의 관계의 예를 나타낸 도면,
도 4는 기판으로의 바이어스에 의해 얻어지는 Fe 산화물의 결정 구조가 상이한 것을 예시하기 위한 X선 회절도이며, 도 (4a)는 바이어스 0W, 도 4(b)는 5W, 도 4(c)는 10W를 인가했을 때의 회절도,
도 5는 MgO (100)면 상에 형성한 Fe3O4에 특정 방향으로부터 외부 자계를 인가했을 때의 MH 커브와 MR 커브의 일례이며, 도 5(a)는 〈100〉축방향으로부터, 도 5(b)는 〈010〉방향으로부터, 각각 외부 자계를 인가했을 때의 예,
도 6은 MgO (110)면 상에 형성한 Fe3O4에 특정 방향으로부터 외부 자계를 인가했을 때의 MH 커브와 MR 커브의 일례이며, 도 6(a)는 〈110〉축방향으로부터, 도 6(b)는 〈001〉방향으로부터, 각각 외부 자계를 인가했을 때의 예,
도 7은 도 7(a) (b) 모두 MgO(111)면 상에 형성한 Fe3O4에 임의의 방향으로부터 외부 자계를 인가했을 때의 MH 커브와 MR 커브의 일례,
도 8은 Fe3O4의 각 면 내에서의 이방성 에너지 분포를 나타낸 도면, 도 8(a)는 (100)면, 도 8(b)는 (110)면, 도 8(c)는 (111)면에 대한 분포도이다.
〈도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명〉
11 … 상부 전극 12 … 층간 절연막
13 … 하부 전극겸 바탕층 14 … 기판
15 … 제 2 자성층 16 … 중간층
17 … 제 1 자성층
본 발명의 제 1 측면에 의하면, 중간층과, 이 중간층을 사이에 끼고 있는 1쌍의 자성층을 포함하고, 이들 자성층의 한쪽이 다른쪽 자성층보다도 외부 자계에 대해 자화 회전하기 힘든 고정 자성층이며, 이 고정 자성층이 적어도 1층의 비자성체층과, 이 비자성체층을 사이에 끼고 있는 자성체층으로 이루어지는 다층막에 있어서, 상기 자성체층이 상기 비자성체층을 개재하여 서로 정자기 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자가 제공된다.
자성체층 내의 자화가 비자성층을 개재하여 서로 대략 반(反)평행이 되어, 상호 정자기 에너지를 폐자하는 것, 즉 정자기 결합을 함으로써 다른쪽 자성층(자유 자성층)의 자계 시프트의 원인이 되는 누설 자계가 억제된다. 종래 사용해 왔던 반강자성 결합을 이용한 적층 페리 구조에 있어서도, 자화 방향은 반평행이 된다. 그러나, 적층 페리 구조는 RKKY 효과(Rudermen-Kittel-Kasuya-Yoshidaeffect)를 이용하고 있으므로, 비자성체층의 두께에 민감하다. 이에 비해, 정자기 결합을 이용하면 두께 의존성이 비교적 작다. 또, 반강자성 결합을 이용하는 경우보다는 비자성체층 자체를 두껍게 할 수 있다. 이에 의해, 정자기 결합을 이용하면 소자의 열 안정성을 개선할 수 있다.
본 발명의 제 2 측면에 의하면, 중간층과, 이 중간층을 사이에 끼고 있는 1쌍의 자성층을 포함하고, 이들 자성층의 한쪽이 다른쪽 자성층보다도 외부 자계에 대해 자화 회전하기 힘든 고정 자성층이며, 이 고정 자성층이 적어도 1층의 비자성체층과, 이 비자성체층을 사이에 끼고 있는 자성체층으로 이루어지는 다층막에 있어서, 상기 자성체층이 상기 비자성체층을 개재하여 서로 정자기 결합 또는 반강자성 결합하고 있으며, 중간층측에서 m(m은 1이상의 정수)번째에 배치된 상기 자성체층을 자성체층(m)으로 하고, 상기 자성체층(m)의 평균 포화자화 및 평균 막두께를 각각 Mm, dm으로 하고, m이 홀수인 자성체층에서의 Mm×dm의 총합을 Mdo, m이 짝수인 Mm×dm의 총합을 Mde로 하면,
0.5〈Mde/Mdo〈1
이 성립하는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자가 제공된다.
이 소자에서는, 고정 자성층을 구성하는 자성체층은 반강자성 결합 또는 정자기 결합에 의해, 비자성체층을 개재하여 자화가 반평행 상태에 있다. 고정 자성층의 누설 자계를 완전히 해소하기 위해서는 Mde/Mdo=1로 해야 한다. 그러나, 후술하는 실험의 결과, 특히 TMR 소자에 있어서 고정 자성층과 자유 자성층 사이에 양의 자기 결합이 발생하는 것이 확인되었다. 이 결합은 외부 자계에 대한 자기저항의 응답에 비대칭성을 발생시킨다. 상기 소자에서는 일부러 Mde/Mdo〈1로 하여, 양의 자기 결합을 부정하는 누설 자계를 발생시키고 있으므로(음의 자기결합을 발생시키고 있다), 비대칭성을 개선할 수 있다. 누설 자계가 너무 크면 음의 결합측에 비대칭성이 발생하므로, Mde/Mdo≥0.6이 특히 바람직하다.
본 발명의 제 3 측면에 의하면, 중간층과, 이 중간층을 사이에 끼고 있는 1쌍의 자성층을 포함하고, 이 자성층의 적어도 한쪽이 (100), (110) 또는 (111)면 배향한 산화물 페라이트를 포함하고, 상기 면 내에 외부 자장을 도입함으로써 전기 저항의 변화를 검지하는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자가 제공된다. 외부 자장은 (100), (110) 또는 (111)면 내의 자화 용이 축방향으로 도입하는 것이 바람직하나, 각 면은 면 내에서 무배향이어도 된다.
산화물 페라이트에는 MnZn 페라이트, NiZn 페라이트, 마그네타이트(Fe3O4) 등이 포함된다. 산화물 페라이트가 배향 성장하고 있는 경우에는, (100), (110) 또는 (111)면에서의 자기 저항 변화율이 비교적 높다. 또, 특히 에피택시 성장하고 있는 경우에는, 자화 용이 축방향으로 외부 자장을 도입함으로써, 외부 자장에 대한 자기 저항 변화의 자화 응답성이 높아진다.
본 발명의 또 다른 측면에서는, 상기 소자의 제조에 적합한 방법이 제공된다. 이 방법은, 중간층과, 이 중간층을 사이에 끼고 있는 1쌍의 자성층을 포함하고, 이 자성층의 적어도 한쪽이 산화물 페라이트를 포함하는 자기 저항 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 산화물 페라이트를 산화물 타겟을 사용하는 스퍼터링법에의해, 상기 산화물 페라이트를 형성해야 할 면을 포함하는 기체에 바이어스 전압을 인가하면서 형성함으로써, 상기 산화물 타겟으로부터 상기 산화물 페라이트로 공급되는 산소의 양을 조정하는 것을 특징으로 한다.
산화물 타겟을 사용한 스퍼터링법에서는, 미묘한 조성 차가 발생하기 쉬워, 이 차가 소자의 특성을 열화시킨다. 상기 방법에 의하면, 조성의 제어가 용이해지므로, 소자의 재현성을 높일 수 있다. 상기 방법은 기타 화합물 자성 박막에도 적용할 수 있다. 즉, 본 발명의 또 다른 측면에 의하면, 화합물 자성 박막을, 화합물 타겟을 사용하는 스퍼터링법에 의해, 상기 화합물 자성 박막을 형성해야 할 면을 포함하는 기체에 바이어스 전압을 인가하면서 형성함으로써, 상기 화합물 타겟으로부터 상기 화합물 자성 박막으로 공급되는 산소 및 질소 중에서 선택되는 적어도 한쪽의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 화합물 자성 박막의 형성 방법이 제공된다. 이 방법에 의하면, 원하는 화학양론비를 갖는 화합물 자성 박막을 재현성 높게 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 소자는 상기에 기재한 복수의 측면을 동시에 구비하고 있어도 된다. 본 발명의 소자는 보다 많은 층을 포함하고 있어도 되며, 예를 들면 2 이상의 비자성층과 이것을 사이에 끼고 있는 자성층이 배치되어 있어도 무관하다.
(발명의 실시형태)
이하, 본 발명의 바람직한 실시형태에 대해 설명한다.
본 발명의 제 1 측면에 의해 제공되는 내열성을 개선한 자기 저항 소자에서는, 자성체층 간의 정자기 결합을 실현하기 위해 비자성체층의 두께를 적절하게 조정하는 것이 바람직하다. 비자성체층의 바람직한 두께는 비자성체의 종류에 따라 다르나, 정자기 결합이 반강자성 결합에 대해 유의 효과를 갖기 위해서는 1.5nm 이상이 바람직하며, 정자기 결합을 지배적으로 하기 위해서는, 2.6nm 이상이 바람직하다. 비자성체층의 두께가 10nm을 초과하면 정자기 결합이 점차 약해진다.
상기 소자에서는 소자 면적은 10μ㎡ 이하, 특히 1μ㎡ 이하가 바람직하다. 여기서, 소자 면적이란 중간층에서 전류가 흐르는 방향에 수직인 면의 면적, 수직 전류형 소자에서는 중간층의 막 면의 면적을 가리킨다. 이 면적이 10μ㎡ 이하가 되는 정도까지 소자를 미세화하면, 자성체층에 있어서 면적에 대한 두께가 상대적으로 커진다. 그 때문에, 자성체층 1층당 반자계가 커져, 이 층 1층당 정자기 에너지가 커진다. 자성체층은 정자기 에너지를 감소시키기 위해 서로의 자화 방향을 반평행 상태로 하려 하므로, 정자기 에너지의 증대는 자화의 반평행 상태를 안정화한다. 자화 방향을 더욱 안정화시키기 위해, 고정 자성층의 면형상으로 형상 이방성을 부여해도 된다. 바람직한 면형상은 단축에 대한 장축의 비를 2 이상으로 하는 것이 바람직하다. 면의 형상 자체에 제한은 없으며, 예를 들면 장방형, 마름모형, 타원체로 하면 된다.
본 발명의 제 2 측면에 의해 제공되는 자기 저항 소자를 사용하면, 자기 저항의 응답의 비대칭성을 개선할 수 있다. 이 소자에서는, 구체적으로는 자유 자성층의 자계 시프트량의 절대값을 자유 자성층의 보자력의 50% 이하, 예를 들면20 Oe 이하, 또한 3 Oe 이하, 특히 실질적으로 0 Oe까지 저감할 수 있다. 여기서, 자계 시프트량이란, 자계(H)와 자화(M)의 관계를 나타내는 자화-자계 곡선(M-H곡선)에 있어서, 자화가 0(M=0)이 되는 2개의 자계를 H1, H2로 했을 때, 이하의 식에 의해 정해지는 s이다(도 1 참조).
s = (H1+H2)/2
또한, 자기 저항 소자에 있어서는, 자유 자성층이 자화 회전하고, 고정 자성층이 자화 회전하지 않는 범위의 자계에서의 저항-자계 곡선에 있어서, 저항이 최대값과 최소값의 평균값을 취하는 2개의 자계가, 자유 자성층의 M-H 곡선에서의 2개의 자계(H1, H2)에 실질적으로 대응하고 있다.
상기 소자에서는, 자계 시프트량이 상기 정도로 작아지도록 Mde/Mdo의 값을 적절하게 조정하면 된다. 따라서, Mde/Mdo의 값은 사용하는 소자에 발생하는 양의 자기 결합의 정도에 따라 상이하나, 통상 바람직하게는 0.5 ∼ 0.9정도이다.
고정 자성층을 구성하는 자성체층이 모두 연자성층이면 외부 자계에 대해 용이하게 회전한다. 그 때문에, 고정 자성층을 구성하는 자성체층의 적어도 1층은 고보자력, 예를 들면 500(Oe)(39.8kA/m) 이상의 보자력을 갖는 것이 바람직하다. 바람직한 고보자력 재료로는 CoPt, FePt, CoCrPt, CoTaPt, FeTaPt, FeCrPt 등을 들 수 있다.
반강자성층을 사용함으로써, 반평행 상태로 결합한 자화를 안정화시켜도 된다. 이 경우, 본 발명의 상기 소자는 또한 반강자성층을 포함하고, 이 반강자성층이 고정 자성층과 자기적으로 결합한 소자가 된다. 반강자성체로는, FeMn, IrMn 등의 Mn 함유 반강자성체에 더해, 조성식 Cr100-xMex(Me는 Re, Ru 및 Rh 중에서선택되는 적어도 1종, 0.1≤X≤20)에 의해 표시되는 Cr 함유 반강자성체를 사용해도 된다. 바람직한 Mn 함유 강자성체의 하나로서, 조성식 Mn100-xMex(Me는 Pd 및 Pt 중에서 선택된 적어도 1종, 40≤X≤55)에 의해 표시되는 귀금속계 반강자성체를 예시할 수 있다.
또한, 반강자성체의 결정성을 높이기 위해, 반강자성체층을 반강자성체와 유사한 결정 구조 및/또는 격자정수를 갖는 바탕층 위에 형성해도 된다. 예를 들면, 반강자성체가 PtMn 또는 PtPdMn인 경우에는, NiFe 또는 NiFeCr을 바탕층에 사용하면 된다.
본 발명의 제 3 측면에 의해 제공되는 자기 저항 소자의 바람직한 형태를, 이하에 예시한다. 예를 들면, 기판 또는 바탕층 위에 (110)면에 에피택시 성장한 마그네타이트의 경우, 이 면 내에서의 〈100〉축 방향을 0도로 하고, (110)면 내에서 30도 이상 150도 이하의 범위 내로 외부 자장을 도입하여, 자기 저항의 변화를 검지하면 된다. 이렇게 외부 자장을 도입하면 자기 저항 변화의 자화 응답성이 높아진다. 이 형태는 결정 자기 이방성 에너지 중, 적어도 K1이 음, 바람직하게는 K2도 음의 값을 갖는 산화물 페라이트에 적합하다. K1이 양, 바람직하게는 K2도 양의 값을 갖는 산화물 페라이트의 경우에는, 〈100〉축방향을 0도로 하고, (110)면 내에서 170도 이상 190도 이하의 범위 내로 외부 자장을 도입하면 된다.
한편, (100)면에 에피택시 성장한 마그네타이트의 경우, 이 면 내에서의 〈100〉축방향을 0도로 하고, (100)면 내에서 40도 이상 50도 이하 또는 130도 이상 140도 이하의 범위 내에 외부 자장을 도입하면 된다. 이 형태는 결정 자기 이방성 에너지 중, K1이 음, 바람직하게는 K2도 음의 값을 갖는 산화물 페라이트에 적합하다. K1이 양, 바람직하게는 K2도 양의 값을 갖는 산화물 페라이트의 경우는, 〈100〉축방향을 0도로 하고, (110)면 내에서 85도 이상 95도 이하 또는 175도 이상 185도 이하의 범위 내로 외부 자장을 도입하면 된다.
(111)면에 에피택시 성장한 마그네타이트의 경우는, 이 면 내에서 임의의 범위의 각도 내에 외부 자장을 도입하여 자기 저항의 변화를 검지하면, 높은 자화 응답성이 얻어진다. 〈110〉축방향을 0도로 하고, (111)면 내에서 30도, 90도 또는 150도를 포함하는 범위, 바람직하게는 실질적으로 상기 어느 한 각도로부터 외부 자장을 도입하면 더욱 좋다. 이 바람직한 형태는 적어도 K2가 음의 값을 갖는 산화물 페라이트에 대해 공통적이다. 적어도 K2가 양인 경우에는, 〈110〉축방향을 0도로 하고, (111)면 내에서 0도, 60도 또는 120도를 포함하는 범위, 바람직하게는 실질적으로 상기 어느 한 각도로부터 외부 자장을 도입하면 더욱 좋다.
(100)면, (110)면 또는 (111)면에 배향하고, 또한 면 내에서 무배향이 되도록 성장한 마그네타이트에서는, 각 면 내에서 임의의 범위의 각도 내에 외부 자장을 도입하면 된다. 특히, Fe3O4의 면 방향의 평균 결정 폭을 10nm 이하로 하면, 외관상의 결정 자기 이방성 에너지가 작아지므로, 자기적으로 소프트한 Fe3O4, 또는 Fe3O4를 주성분으로 하는 강자성체로 할 수 있다. 이것은 Fe3O4에 한정되지 않고,산화물 페라이트 전체에 공통적이다.
또한, 산화물 페라이트와 접하는 중간층에 d전자를 포함하는 원소를 함유시키면 자기 저항 변화율이 커지는 경향이 보인다. d전자를 포함하는 원소란, 주기율표의 원자 번호가 21번 이후의 원소이다.
산화물 페라이트와 같이 산소 및/또는 질소와 전이 금속을 함유하는 화합물 자성 박막을, 화합물 자성 타겟을 사용한 스퍼터링법에 의해 형성하는 경우에는, 산소나 질소의 조성 차가 발생하기 쉽다. 그러나, 화합물 자성 박막을 형성하는 기판 또는 바탕층에 바이어스를 인가하여 박막에 포함되는 산소 및/또는 질소의 양을 제어하면서 막형성하면, 재현성 높게 화합물 자성 박막을 형성할 수 있다. 이 방법은 불활성 가스와 함께 산소 및/또는 질소를 포함하는 스퍼터링 가스를 사용하는 반응성 스퍼터링법과 병용해도 된다.
바이어스의 인가는, 예를 들면 ①기판을 전기적으로 글랜드에서 띄워, 방전 전력, 가스 압력 등에 의해 정해지는 플라스마 밀도 조건에 의해 인가되는 바이어스를 제어하고, ②기판을 전기적으로 글랜드로부터 띄워, 외부 전원에 의해 전류(DC) 또는 고주파(RF) 바이어스를 인가함으로써 행하면 된다. RF 바이어스의 주파수는 통상 사용되고 있는 범위이면 되고, 예를 들면 10MHz 이상으로 하면 된다.
이 방법은 RF 스퍼터링법, 예를 들면 RF 마그네트론 스퍼터링법에 적합하다. 이들 스퍼터링법에 적용하는 경우는, 타겟으로 하는 화합물 자성체에 RF 전압을 인가하면서, 기판에 DC 또는 RF 바이어스를 인가하여 막형성하면 된다. 타겟 및 기판으로의 RF 전압 공급은 막의 최 표면의 자기 열화층의 형성을 억제하기 위해, 동기시키는 것이 바람직하다.
이 막형성 방법은 산화물 페라이트 등의 산화물 자성 박막의 형성에 특히 바람직하다. 일반적으로 산화물 자성 타겟은 비교적 전기 저항이 높아, 이것을 사용하여 무 바이어스로 막형성하면, 산화가 과잉 공급되는 경향이 있다. 막 중의 산소를 저감하기 위해서는 음 바이어스의 인가가 유효하며, 전기 저항이 높은 막이므로 RF 바이어스의 적용이 바람직하다. 단, 산화물 페라이트를 포함하는 상기 소자의 제조 방법이 상기 막형성 방법에 제한되는 것은 아니다. 예를 들면, 산소량을 화학양론비 이하로 한 화합물 자성 타겟을 사용하여, 통상의 스퍼터링법에 의한 조성 차를 이용해도 된다. 또, 상기 타겟을 사용하여 부족 산소를 반응성 스퍼터링법에 의해 보충해도 된다.
또한, 화합물 자성 박막의 결정성을 높이기 위해서는, 기판 온도를 250℃ 이상 700℃ 이하로 하면 된다. 기판의 가열에는 바이어스를 인가하기 위해, 복사 가열이 바람직하다.
이상 설명한 자기 저항 소자는 특히 다층막의 막 면에 수직으로 전류를 흐르게 하는 수직 전류형 소자(CPP-GMR 소자, TMR 소자)에 유용하나, 막 면 방향으로 전류를 흐르게 하는 소자(CIP-GMR 소자)에도 효과가 있다.
TMR 소자의 중간층으로는, 산소, 질소, 탄소 및 붕소 중에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 절연체 또는 반도체를 사용하면 된다. 바람직한 재료로는, SiO2, SiC, Si3N4, Al2O3, AlN, Cr2O3, TiC, HfO2, HfN, HfC, Ta2O5, TaN, TaC, BN, B4C, DLC(다이아몬드 라이크 카본), C60, 이들의 혼합물을 들 수 있다.
GMR 소자의 중간층으로는 전이 금속 원소를 포함하는 도전체를 사용하면 된다. 전이 금속과, 산소, 질소 및 탄소 중에서 선택되는 적어도 1종을 포함하는 도전성 화합물을 사용해도 된다. 또, CPP-GMR 소자로 하는 경우에는, 소자 면적(전류가 통과하는 중간층의 면적)을 0.1μ㎡ 이하로 하면 된다. 소자 면적을 제한함으로써, 소자 저항이 상승하고, 동시에 내연성도 향상되기 때문이다. 중간층으로는, 특히 V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Cu, Ag, Au, Ru, Ir, Re 및 Os로부터 선택되는 적어도 1종이 바람직하다. 이들 금속을 도전성을 잃지 않을 정도로 산화, 질화 또는 탄화해도 된다. 또, 전이 금속 X와 화합물 R(SiO2, SiC, Si3N4, Al2O3, AlN, Cr2O3, Cr2N, TiO, TiN, TiC, HfO2, HfN, HfC, Ta2O5, TaN, TaC, BN 및 B4C로부터 선택되는 적어도 1종)과의 혼합물을 사용해도 된다. 또, X/R과 같이 2층 이상의 다층막으로 하면, 소자 저항 및 내열성이 향상되는 경우가 있다.
비자성체층에는 비자성의 도전성 재료를 사용하면 된다. 자성체층을 정자기 결합시키는 비자성체층의 바람직한 재료로는, 예를 들면 Ti, Zr, Hf, V, Nb, Ta, Cr, Mo, W, Al, Rh, Pt, Pd 등을 들 수 있다. 자성체층을 반강자성 결합시키는 비자성체층의 바람직한 재료로는, 예를 들면 Cr, Cu, Ag, Au, Ru, Rh, Ir, Re, Os 등을 들 수 있다.
반강자성 결합에 바람직한 비자성체층의 두께는 재료에 따라 상이하나, 대략0.2 ∼ 1.3nm 정도이다. 이 두께는 예를 들면 비자성체가 Cr인 경우에는 0.8 ∼ 1.3nm이, Ru인 경우에는 0.2 ∼ 0.5nm 또는 0.6 ∼ 1.0nm이, Ir인 경우에는 0.3 ∼ 0.5nm이, Rh인 경우에는 0.4 ∼ 0.8nm이 각각 특히 바람직하다.
자성체층의 재료 및 두께에는 특별히 제한은 없고, 종래부터 사용되어 왔던 재료나 두께를 적용하면 된다. 또한, 정자기 결합을 사용하는 경우에는, 자성체층의 두께를 1.5 ∼ 20nm으로 하면 된다. 1.5nm보다도 얇아지면 정자기 결합에 의한 정자기 에너지의 저하가 작고, 20nm보다도 두꺼워지면 각 자성체층으로부터의 누설 자계가 폐자되기 힘들어지기 때문이다.
자성층은 적어도 중간층과의 계면으로부터 0.5nm 이내의 영역에서는, 이하의 재료로 구성하는 것이 바람직하다. ①CoNbZr, CoTaZr, CoFeB, CoTi, CoZr, CoNb, CoMoBZr, CoVZr, CoMoSiZr, CoMoZr, CoMoVZr 또는 CoMnB 등의 Co계 비정형 재료, ②FeSiNb, Fe(Si, Al, Ta, Nb, Ti)N 등의 Fe계 미결정 재료, ③Fe, Co 및 Ni로부터 선택되는 강자성 원소를 50wt% 이상 함유하는 재료, 예를 들면 FeCo 합금, NiFe 합금, NiFeCo 합금, 또는 FeCr, FeSiAl, FeSi, FeAl, FeCoSi, FeCoAl, FeCoSiAl, FeCoTi, Fe(Ni)(Co)Pt, Fe(Ni)(Co)Pd, Fe(Ni)(Co)Rh, Fe(Ni)(Co)Ir, Fe(Ni)(Co)Ru 등의 강자성, 또는 희박 자성 합금, ④FeN, FeTiN, FeAlN, FeSiN, FeTaN, FeCoN, FeCoTiN, FeCoAlN, FeCoSiN, FeCoTaN 등의 질화물, ⑤Fe3O4, ⑥XMnSb(X는 Ni, Cu 및 Pt로부터 선택되는 적어도 1종), LaSrMnO, LaCaSrMnO, CrO2등 하프메탈 재료, ⑦페로브스카이트형 산화물, MnZn 페라이트, NiZn 페라이트 등의 스피넬형 산화물, ⑧가네트형 산화물. 이들을 50wt% 이상 함유하는 강자성체 또는 페리 자성체로 해도 된다. 또한, 본 명세서에 있어서 괄호 안의 원소 또는 층은 임의의 원소 또는 층이다.
본 발명에 의해 제공된 각 소자의 구성을 도 2에 예시한다. 이 소자에서는 기판(14) 상에 하부 전극겸 바탕층(13), 제 1 자성층(17), 중간층(16), 제 2 자성층(15), 상부 전극(11)이 이 순서로 적층되어 있다. 자성층과 중간층으로 이루어지는 메사형 소자부는 층간 절연막(12)에 의해 둘러싸여 있다. 제 1, 제 2중 어느 하나의 자성층이 자유 자성층(고정 자성층)이어도 되고, 또는 어느 한 자성층이 산화물 페라이트를 포함하고 있어도 된다. 자성층, 중간층은 다층막이어도 되고, 또한 반강자성층 등 기타 층이 배치되어 있어도 된다. 소자의 구성은 도 2의 예시에 제한되지 않는다.
자성층 등의 각 층은 종래부터 알려져 있는 각종 기상(氣相) 막형성법에 의해 형성하면 된다. 기상 막형성법으로는 이온 빔 디포지션(IBD), 클러스터 이온 빔, RF, DC, ECR, 헬리콘, ICP, 대향 타겟 등의 각종 스퍼터링법, MBE법, 이온 플레이팅법 등을 들 수 있다. 이들 PVD법에 더해, 특히 층간 절연막의 제작에는 CVD법(화학 증착법)을 사용해도 된다.
산화물 등의 화합물인 중간층은 화학 빔 에피택시법, 가스 소스 MBE법, 반응성 증착법, 반응성 스퍼터링법 등을 사용하면 직접 막형성할 수 있다. 플라스마의 발생을 수반하는 방법(예를 들면 반응성 스퍼터링법)에 의해 중간층을 형성하는 경우에는, 노출된 자성층 표면의 산화 등을 억제하기 위해, 자성층 상에 미리 배리어층을 형성해 두면 된다. 배리어층으로는 Al, Si, Ti, Ta, Hf, Nb, V, Cr 등의 극히 얇은 층, 예를 들면 1원자 ∼ 수 원자층 정도의 층이 적합하다. 플라스마의 발생을 수반하지 않는 반응성 증착법 등에 의해, 1원자층 정도의 산화물, 질화물, 탄화물, 붕화물층 등을 막형성하여 자성층을 보호해도 된다. 화합물인 중간층은 직접 막형성하는 것이 아니라, 중간층을 구성하는 원소(예를 들면 Al)를 자성층 상에 막형성하고, 이것을 산소 등을 포함하는 반응 가스의 원자, 분자, 이온(플라스마), 라디칼 등의 분위기에 적당한 분압, 반응 온도 및 시간만큼 노출시킴으로써 화합물(예를 들면 Al2O3)로 해도 된다. 막형성/산화 등의 프로세스를 복수 회 반복하여 원하는 두께의 중간층으로 해도 된다.
소자부를 메사형으로 가공하는 방법도 특별히 제한되지 않고, 통상의 미세 가공 프로세스에서 사용되는 이온밀링, RIE, EB, FIB 등의 물리적 또는 화학적 에칭법이나, 포토리소그래피 기술을 사용하면 된다. 또, 하부 전극의 평탄화를 위해, CMP법, 클러스터 이온 빔 에칭법을 이용하여 표면 처리하면, 자기 저항 변화율의 향상에 효과가 있다.
(실시예 1)
마그네트론 스퍼터링법에 의해 Si 열산화 기판 상에 이하의 샘플을 제작했다.
(샘플 1)
Ta(3)/Cu(50)/Ta(3)/CoFe(3)/Al2O3(1)/CoFe(3)/Ru(0.8)/CoFe(3)/PtMn(20)/Ta(3)
(샘플 2)
Ta(3)/Cu(50)/Ta(3)/CoFe(3)/Al2O3(1)/CoFe(7)/Ta(3)
(샘플 3)
Ta(3)/Cu(50)/Ta(3)/CoFe(3)/Al2O3(1)/CoFe(3)/Ta(3)/CoFe(10)/Ta(3)
(샘플 4)
Ta(3)/Cu(50)/Ta(3)/CoFe(3)/Al2O3(1)/CoFe(3)/Ta(3)/CoPt(4.4)/Ta(3)
(샘플 5)
Ta(3)/Cu(50)/Ta(3)/CoFe(3)/Al2O3(1)/CoFe(3)/Ta(3)/CoFe(3)/PtMn(20)/Ta(3)
(샘플 6)
Ta(3)/Cu(50)/Ta(3)/CoFe(3)/Cu(2.2)/CoFe(3)/Ta(3)/CoFe(3)/PtMn(20)/Ta(3)
괄호 안의 수치는 막두께이다(단위 : nm, 이하 동일). 여기서, Ta(3)/Cu(50)/Ta(3)은 하부 전극겸 바탕층, CoFe(3)/Ru(0.8)/CoFe(3)/PtMn(20)은 적층 페리 구조를 사용한 고정 자성층, CoFe(3)/Ta(3)/CoPt(4.4), CoFe(3)/Ta(3)/CoFe(3) 또는 CoFe(3)/Ta(3)/CoFe(10)은 정자기 결합을 사용한 고정 자성층, Al2O3또는 Cu는 중간층, 나머지가 자유 자성층(단, 최 표면의 Ta(3)은 보호막)이다. 또한, CoPt(4.4)의 보자력은 500(Oe)이다.
상기를 막형성한 후, 400℃, 5kOe(398kA/m)의 자계중, 1.5시간의 열처리를 행했다. 이어서, 각 다층막을 스테퍼를 사용하여 중간층에서 전류가 흐르는 소자 면적이 0.1 ∼ 20μ㎡ , 이 층의 면의 형상비가 4 : 1이 되도록 메사형으로 미세 가공했다. 계속해서, 층간 절연막 및 상부 전극을 형성하여 수직 전류형 자기 저항 소자로 했다. 또한, 소자의 길이방향과 열처리시의 자장 인가 방향은 동일 방향으로 했다.
이렇게 하여 얻은 각 소자에 소자형상의 길이 방향으로 ±1000(Oe)(79.6kA/m)의 외부 자장을 인가함으로써 측정한 자기 저항 변화율(MR값)을 나타낸다.
적층 페리 구조를 포함하는 샘플 1, 형상 이방성에 의한 보자력 차를 이용한 샘플 2와 비교하여, 소자 면적이 10μ㎡ 이하에서는, 샘플 3 ∼ 6의 MR값이 높아졌다. 샘플 2와 비교하여, 샘플 3 ∼ 6의 MR값이 높은 것은 정자기 결합에 의해 자유 자성층으로의 누설 자계의 영향이 저감되었기 때문이라고 생각된다. 샘플 4및 5에서는 반강자성체 또는 고보자력 자성체를 사용하고 있으므로, MR값의 소자 면적 의존성이 작아져 있다. Cu를 중간층에 사용한 샘플 6은 반강자성체를 포함하고 있으나, 소자 면적이 작아짐에 따라 면적당 전류가 실질적으로 늘어나므로, 소자 면적 의존성이 높아진다.
다음으로, 하기 막 구성에 있어서, 비자성체층인 Ta의 막두께 X를 변화시켰을 때의 MR값을 조사했다. 표 2에 결과를 나타낸다. 열처리 조건을 포함하여, 상기와 동일한 조건으로 제작하여, 소자 형상비도 4 : 1로 했다. 소자 면적은 0.1μ㎡ 로 했다.
(샘플 7)
Ta(3)/Cu(50)/Ta(3)/CoFe(3)/Al2O3(1)/CoFe(3)/Ta(X)/CoFe(3)/PtMn(20)/Ta(3)
비자성체층의 막두께가 정자기 결합이 지배적이 되는 범위(바람직하게는 2.6 ∼ 10nm정도)일 때, 높은 MR값이 얻어졌다. 동일한 실험 결과, 자성체층의 바람직한 두께는 1.5 ∼ 20nm의 범위였다. 또, 동일한 실험을 상기에 예시한 각종 강자성체, 각종 비자성체, 각종 고보자력 재료(반강자성체)에 대해서도, 동일한 경향이 측정된다.
(실시예 2)
Si 열산화 기판 상에 이하의 막 구성을 갖는 소자를 제작했다.
Ta(3)/Cu(500)/Ta(3)/CoFe(3)/Ru(0.7)/CoFe(3)/Al2O3/CoFe(3)/NiFe(4)/Ta(3)
Al2O3층의 형성을 위해 막형성한 Al의 막두께를 변화시켜, 각각에 대해 MH 커브를 측정하여, 자계 시프트량을 구했다. 결과를 도 3에 나타낸다. Al의 막두께가 얇아짐에 따라, 자계 시프트량은 커졌다. 이 이유의 상세한 것은 분명하지 않으나, Al2O3층이 얇아짐에 따라, 자유 자성층과 고정 자성층 사이의 오렌지 필 커플링에 의해 양 자성층 간에 양의 자기 결합이 발생했다고 생각된다.
다음으로, Al 막두께를 0.7nm으로 하여, 이하의 막 구성을 갖는 소자를 제작했다.
(샘플 11)
Ta(3)/Cu(500)/Ta(3)/CoFe(3)/Ru(0.7)/CoFe(5)/Al2O3/CoFe(3)/NiFe(4)/Ta(3)
(샘플 12)
Ta(3)/Cu(500)/Ta(3)/CoFe(5)/Ru(0.7)/CoFe(3)/Al2O3/CoFe(3)/NiFe(4)/Ta(3)
양 소자에 대해 MH 커브를 측정한 바, 자계 시프트량은 샘플 11에서는 억제되고, 샘플 12에서는 오히려 증대하는 경향이 보였다. 또한, 샘플 11에 대해 다층막을 메사형으로 가공하여 MR값을 측정한 바, RA(규격화 접합 저항) 15Ωμ㎡에서 30%의 MR값을 얻었다. 자계 시프트량은 거의 0(Oe)으로 억제되어 있었다.
이렇게, 특히 중간층의 막두께가 얇은 경우에는, 중간층측의 자성체층의 포화자화와 막두께와의 곱이 보다 크면 자계 시프트를 억제할 수 있다. 또한, 상세한 실험 결과, 상기 Mde/Mdo가 0.5를 초과하고 1미만일 때, 자계 시프트가 적은 자기 저항 소자가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
(실시예 3)
Fe3O4타겟을 사용한 RF 마그네트론 스퍼터링법에 의해, Si 열산화 기판 상에 실온에서 Fe 산화물을 막형성했다. 막형성시에는 0.5 또는 10W에서 RF 바이어스를 인가했다. 이렇게 막형성한 Fe 산화물막의 X선 회절의 결과를 도 4에 나타낸다. RF 바이어스가 0W에서는 Fe2O3가, 5W에서는 Fe3O4가, 10W에서는 FeO가 각각 막형성되어 있으며, 바이어스를 늘림에 따라 산소량은 감소했다. Fe3O4는 기판면에 평행하게 (111)면이 관찰되고, (111)면 배향하고 있는 것이 확인되었다. 또, MH 커브의 측정 등에서, 막 면 내에서는 무배향인 것도 확인되었다. 기판 온도를 변화시켜 Fe3O4를 형성한 바, 기판 온도가 250℃ ∼ 700℃의 범위 내에서, 높은 결정성을 갖는 Fe3O4를 용이하게 제작할 수 있는 것이 확인되었다.
Si 열산화 기판 상에 기판 온도를 300℃로 하고, 막두께 300nm의 Pt막을 막형성하여, 바이어스 5W의 조건에서 막두께 50nm의 Fe3O4막을 막형성했다. 이어서,기판 온도를 실온으로 되돌린 후, Al2O3막을 형성하고, 또한 막두께 20nm의 CoFe막을 적층했다. 이 다층막의 MR값을 측정한 바 3% 정도였다. 이 값은 인가 자계의 방향에 상관없이 일정했다.
MgO 기판 (100), (110) 또는 (111)면 상에 상기와 동일하게 하여 다층막을 형성했다. 각 다층막의 MH 커브와 미세 가공한 후의 MR 커브를 도 5 ∼ 7에 나타낸다. 도 5에서는 (100)면 내의 〈100〉또는 〈010〉축방향으로, 도 6에서는 (110)면 내의 〈110〉또는 〈001〉축방향으로, 도 7에서는 (111)면 내의 임의의 방위로부터 각각 외부 자장을 인가했을 때의 결과가 나타나 있다.
가장 높은 MR은 (110)면의 〈110〉축방향으로 외부 자장을 인가했을 때 얻어졌다. 이 결과는 각각의 막 면 내에서의 이방성 에너지 분포도(도 8)에서 알 수 있듯이, 자화 용이 축방향으로 볼 수 있는 방향으로 외부 자계를 인가하면 가장 높은 MR이 얻어지는 것을 시사하고 있다. Fe3O4와 같이 높은 스핀 분극률을 가지면서, 비교적 결정 자기 이방성이 높은 재료를 디바이스로서 사용하는 경우에는, 자화 곤란한 축방향을 사용하면 실용적인 자장 범위에서는 자기 포화하지 않는다. 그 때문에, 높은 MR을 얻는 것이 곤란해진다.
또한, 산화물 페라이트와 접하는 부분에 d전자를 포함하는 원소(예를 들면 Ta)를 함유하는 중간층을 사용하여 상기와 동일한 실험을 행한 바, 더욱 MR이 향상했다.
본 발명에 의하면, 고정 자성층에 정자기 결합을 도입한 자기 저항 소자로 함으로써, 내열성이 향상한다. 또, 본 발명에 의하면, 고정 자성층을 구성하는 자성체층에 일부러 음의 결합을 발생시킨 자기 저항 소자로 함으로써, 자계 시프트량을 저감할 수 있다. 또한, 본 발명에 의하면, 산화물 페라이트로의 외부 자계의 인가 방향을 특정함으로써, 높은 MR을 갖는 자기 저항 소자를 제공할 수 있다. 또, 본 발명에 의하면, 기판에 바이어스를 인가하여 산소 등의 함유량을 조정함으로써, 특성이 뛰어난 화합물 자성 박막, 예를 들면 산화물 페라이트를 재현성 높게 막형성할 수 있다.

Claims (22)

  1. 중간층과, 상기 중간층을 사이에 끼고 있는 1쌍의 자성층을 포함하고, 상기 자성층의 한쪽이 다른쪽 자성층보다도 외부 자계에 대해 자화 회전하기 힘든 고정 자성층이며, 상기 고정 자성층이 적어도 1층의 비자성체층과, 상기 비자성체층을 사이에 끼고 있는 자성체층으로 이루어지는 다층막에 있어서, 상기 자성체층이 상기 비자성체층을 개재하여 서로 정자기 결합하고 있으며,
    소자 면적이 10μ㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
    (여기서 소자 면적이란 중간층에서 전류가 흐르는 방향에 수직인 면의 면적을 말한다).
  2. 삭제
  3. 중간층과, 상기 중간층을 사이에 끼고 있는 1쌍의 자성층을 포함하고, 상기 자성층의 한쪽이 다른쪽 자성층보다도 외부 자계에 대해 자화 회전하기 힘든 고정 자성층이며, 상기 고정 자성층이 적어도 1층의 비자성체층과, 상기 비자성체층을 사이에 끼고 있는 자성체층으로 이루어지는 다층막에 있어서, 상기 자성체층이 상기 비자성체층을 개재하여 서로 정자기 결합 또는 반강자성 결합하고 있으며, 중간층측에서 m(m은 1이상의 정수)번째에 배치된 상기 자성체층을 자성체층 m으로 하고, 상기 자성체층 m의 평균 포화자화 및 평균 막두께를 각각 Mm, dm으로 하여, m이 홀수인 자성체층에서의 Mm×dm의 총합을 Mdo, m이 짝수인 Mm×dm의 총합을 Mde로 하면, 0.5〈Mde/Mdo〈1이 성립하며,
    자유 자성층인 상기 다른쪽 자성층의 자계 시프트량의 절대값이 상기 자유 자성층의 보자력의 50% 이하인 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
    (여기서 자계 시프트량이란, 자계(H)와 자화(M)의 관계를 나타내는 자화-자계 곡선(M-H곡선)에 있어서, 자화가 0(M=0)이 되는 2개의 자계를 H1, H2(단, H1〉H2)로 했을 때, 이하의 식에 의해 정해지는 양(s)이다.
    s = (H1+H2)/2
  4. 삭제
  5. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 고정 자성층을 구성하는 적어도 1층의 자성체층이 500(Oe) 이상의 보자력을 갖는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  6. 제 1 항 또는 제 3 항에 있어서, 반강자성층을 포함하고, 상기 반강자성층이 고정 자성층과 자기적으로 결합하고 있는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  7. 중간층과, 상기 중간층을 사이에 끼고 있는 1쌍의 자성층을 포함하고, 상기 자성층의 적어도 한쪽이 (100), (110) 또는 (111)면 배향한 산화물 페라이트를 포함하고, 상기 면 내에 외부 자장을 도입함으로써 전기 저항의 변화를 검지하며,
    (100), (110) 또는 (111)면 내의 자화 용이 축방향으로 외부 자장을 도입하는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  8. 삭제
  9. 제 7 항에 있어서, 산화물 페라이트가 (110)면에 배향하고, 상기 면 내에서의 〈100〉축방향을 0도로 하고, 상기 (110)면 내에서 30도 이상 150도 이하의 범위로 외부 자장을 도입하는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  10. 제 7 항에 있어서, 산화물 페라이트가 (100)면에 배향하고, 상기 면 내에서의 〈100〉축방향을 0도로 하고, 상기 (100)면 내에서 40도 이상 50도 이하 또는 130도 이상 140도 이하의 범위로 외부 자장을 도입하는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  11. 제 7 항에 있어서, 산화물 페라이트가 (111)면에 배향한 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  12. 제 7 항에 있어서, (100), (110) 또는 (111)면이 면 내에서 무배향인 것을특징으로 하는 자기 저항 소자.
  13. 제 7 항에 있어서, 산화물 페라이트가 마그네타이트인 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  14. 제 1항, 제 3 항 또는 제 7 항에 있어서, 중간층이 산소, 질소, 탄소 및 붕소중에서 선택되는 적어도 1종의 원소를 포함하는 절연체 또는 반도체인 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  15. 제 1 항, 제 3 항 또는 제 7 항에 있어서, 중간층이 전이 금속 원소를 포함하는 반도체인 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  16. 제 15 항에 있어서, 소자 면적이 0.1μ㎡ 이하인 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자.
  17. 중간층과, 상기 중간층을 사이에 끼고 있는 1쌍의 자성층을 포함하고, 상기 자성층의 적어도 한쪽이 산화물 페라이트를 포함하는 자기 저항 소자의 제조 방법에 있어서, 상기 산화물 페라이트를 산화물 타겟을 사용하는 스퍼터링법에 의해, 상기 산화물 페라이트를 형성해야 할 면을 포함하는 기체에 바이어스 전압을 인가하면서 형성함으로써, 상기 산화물 타겟으로부터 상기 산화물 페라이트로 공급되는 산소의 양을 조정하며,
    기체의 온도를 250℃ 이상 700℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자의 제조 방법.
  18. 제 17 항에 있어서, 고주파 바이어스 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 자기 저항 소자의 제조 방법.
  19. 삭제
  20. 화합물 자성 박막을, 화합물 타겟을 사용하는 스퍼터링법에 의해, 상기 화합물 자성 박막을 형성해야 할 면을 포함하는 기체에 바이어스 전압을 인가하면서 형성함으로써, 상기 화합물 타겟으로부터 상기 화합물 자성 박막으로 공급되는 산소 및 질소 중에서 선택되는 적어도 한쪽의 양을 조정하는 것을 특징으로 하는 화합물 자성 박막의 형성 방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 고주파 바이어스 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 화합물 자성 박막의 형성 방법.
  22. 제 20 항에 있어서, 기체의 온도를 250℃ 이상 700℃ 이하로 하는 것을 특징으로 하는 화합물 자성 박막의 형성 방법.
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