WO2006094821A2 - Method for producing a thin magnesium oxide layer - Google Patents

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WO2006094821A2
WO2006094821A2 PCT/EP2006/002228 EP2006002228W WO2006094821A2 WO 2006094821 A2 WO2006094821 A2 WO 2006094821A2 EP 2006002228 W EP2006002228 W EP 2006002228W WO 2006094821 A2 WO2006094821 A2 WO 2006094821A2
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    • H01F10/3254Exchange 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]

Definitions

  • the invention relates. , a method for producing a thin magnesium oxide layer on a substrate, ' as it is needed in particular for the production of magnetic tunnel junctions, which are an essential element of so-called. MRAM memories. But they are also known as magnetic field sensors z. B. for reading stored information in thin-film heads (TFH) of hard drives ' used.
  • THF thin-film heads
  • tunneling contacts rely on the tunneling magnetoresistance (TMR) effect, which is based on the mechanism of spin-dependent, quantum-mechanical tunneling of conduction electrons through a thin insulator layer.
  • TMR tunneling magnetoresistance
  • the essential components of such a magnetic tunnel layer system are:
  • a lower electrode 1 which in practical terms usually ' consists of a series of individual layers and their uppermost layer. 1.1 should have a high spin polarization
  • an upper electrode 3 which in turn • in practical embodiments is usually made as a multilayer and whose first layer applied to the barrier 2 layer 3.1 should also have a high spin polarization.
  • a tunneling current flows through the insulating barrier when a voltage is applied between the lower and the upper electrode and, secondly, the electrical (tunneling) resistance to which this tunneling current is exposed is strongly dependent on the orientation of the magnetization of the two located below and above the barrier 2 layers 1.1 and 3.1 respectively.
  • the resistance is smaller or larger.
  • the size of this magneto-resistance effect is usually measured as MR ratio (MR magneto-resistance), where is defined.
  • tunnel cohesion must be produced from the layer system by means of structuring (as usual in the semiconductor industry), so that a current can flow, as it were, perpendicularly from one electrode 1 through the barrier 2 into the other electrode 3.
  • the change in resistance is achieved by applying a magnetic field and thereby causing a change in the magnetization directions.
  • the product RA from the measured resistance R nI11 of a given tunnel junction and its area A is used.
  • the value of RA is independent of the area A.
  • alumina has proven to be a particularly favorable barrier material.
  • the thickness of the aluminum oxide in tunnel layer systems determines the tunnel resistance of the system to a significant degree. This thickness is usually set between 2 nm (high resistance, RA «10 M ⁇ * ⁇ m 2 ) and 0.5 nm (small resistance, RA « 1 ⁇ * ⁇ m 2 ) ' . Tunnel contacts with Al 2 ⁇ 3 barriers reach MR values of more than 70% at room temperature (RT), when the barrier thickness leads to an RA> 1 k ⁇ * ⁇ m z .
  • the entire layer system by sputtering was prepared, in particular the preparation of the MgO layer with the addition of oxygen to the process gas argon was carried out (reactive process) in (S. S- P. Parkin, C. Kaiser, A Panchula, PM Rice, B. Hughes, M. Samant, S.H. Yang, Nature Materials, Vol. 3, December 2004, pp. 862-867).
  • sputtering the entire layer system by sputtering
  • the preparation of the MgO layer with the addition of oxygen to the process gas argon was carried out (reactive process) in (S. S- P. Parkin, C. Kaiser, A Panchula, PM Rice, B. Hughes, M. Samant, S.H. Yang, Nature Materials, Vol. 3, December 2004, pp. 862-867).
  • complete conformity of the manufacturing conditions and, in particular, by setting a strong bcc (100) texture of the lower electrode MR values were achieved for '220% up by an annealing process.
  • Another well-known method for producing thin MgO layers has been the RF sputtering of the material from a MgO target.
  • an approximately monocrystalline MgO layer is likewise produced by an elevated temperature and / or by subsequent tempering of the substrate with a suitable layer substrate.
  • This method has meanwhile also been used for the production of tunnel layer systems.
  • the layer systems produced show an MR of up to 230% at room temperature, provided that for the above and below the barrier lying layers a CoFeB alloy was used.
  • Investigations by means of transmission electron microscopy (TEM) on layer cross sections show that the MgO is monocrystalline after appropriate temperature treatment, as a prerequisite for the measured high MR values.
  • TEM transmission electron microscopy
  • a disadvantage of this method is that. the required MgO targets must have a very high purity and density in order to achieve the required quality of the MgO layers. For production purposes is also a disadvantage that these targets are difficult to produce as large individual pieces.
  • the object of the invention is to inexpensively provide thin MgO layers of high quality and uniform thickness on a substrate, in particular for the production of TMR elements. This object is achieved with the features of the claims.
  • the metallic Mg layer z. B. in a separate low pressure or vacuum chamber with a low pressure plasma of z. B. 10 ⁇ 4 to 10 ⁇ 2 hPa containing atomic oxygen ions.
  • the energy of the ions present in the plasma of the Mg layer thickness to be oxidized can be adjusted.
  • this energy is usually in a range of some ten eV (eg., 10 to 30 eV), for very thick Mg layers of z. 2 nm to 4 nm, up to 150 eV or more may be required.
  • the plasma may be spatially separated from the substrate with the Mg layer by a metallic disk; this disc preferably has holes or is formed in the form of a grid.
  • the total layer is not manufactured with a single implementation of the two process steps, but that several times a thinner ⁇ Mg layer is applied and then oxidized until the desired total layer thickness is reached ,
  • a corresponding multi-stage treatment may be advantageous, wherein the number of stages and the partial thickness can be optimized in each case via the source parameters, such as pressure and / or power, and / or over the duration of treatment.
  • this layerwise preparation of the MgO barrier or intermediate layer it is particularly advantageous in the invention to leave the first and / or in particular the last sub-layer of this multilayer interlayer first in the metallic state, that is not to oxidize, and only after application of the final covering layer (upper electrode) by a thermal treatment of this layered body by suitable diffusion of oxygen from intermediate layers already present as MgO which are not yet oxidized, consisting of metallic magnesium Oxidize boundary layers.
  • the quality of the interfaces between the total barrier layer or total intermediate layer on the one hand and the two ferromagnetic electrodes is advantageously influenced; this leads to a further improvement of the magnetoelectronic properties of the finished product and of the TMR element produced according to the invention.
  • the proposed method has a number of advantages compared with the prior art, especially when it comes to the production of a MgO layer on large substrates, as commonly used in the semiconductor industry or in the hard disk drive hard disk industry.
  • very thin metal layers with a very high layer thickness uniformity can easily be produced by DC sputtering of metallic targets.
  • the layer thickness of the Mg can be adjusted with great precision with a resolution of up to 0.01 nm. The exact adjustment of the layer thickness is necessary because it determines the RA value of the tunnel contacts to be produced after completion of the entire tunnel layer package.
  • Performing the oxidation as described above can also be achieved with very high uniformity over the entire substrate area, especially when using a large diameter ECWR source.
  • Another advantage is that the stoichiometry of the magnesium oxide can be set very precisely by the proposed method.
  • the layer systems were subjected to a magnetic field of e.g. For example, 1 Tesla was annealed for 1.5 hours using as described by Parkin et al. described, a temperature of about 36O 0 C proved to be optimal.
  • FIG. 1 shows a schematic cross section of the layer structure of a TMR element produced according to the invention
  • Fig. 2 is a schematic representation of the oxidation chamber with a plasma source.
  • the TMR element mentioned at the outset comprises a lower electrode 1 optionally made up of a plurality of layers, a magnesium oxide layer 2 formed thereon, and an upper electrode 3 formed on the magnesium oxide layer 2, which optionally also has a multilayer structure. Adjacent to the existing of magnesium oxide barrier or intermediate layer 2 is located as part of the lower electrode 1, a sub-layer 1.1 with high spin polarization and as part of the upper electrode 3, the sub-layer 3.1 with also high spin polarization. The thicknesses of these layers are only a few nm. Changes in the magnetization directions of the ferromagnetic partial layers l. ' l and 3.1 can cause the above-mentioned relative changes in resistance by antiparallel or parallel orientation of the polarization.
  • FIG. 2 shows a schematic representation of a treatment chamber for the oxidation of the magnesium layer by treatment by means of an oxygen-ion-containing plasma.
  • a plasma source 11 for producing a plasma 12 containing oxygen ions.
  • the substrate 1 Opposite the opening of the plasma source 11, the substrate 1 is arranged so that the metallic magnesium layer 2 'faces the opening of the plasma source. The from the plasma source 11th leaking oxygen ions migrate to the magnesium layer 2 'and are deposited there, thus forming the magnesium oxide layer 2.
  • a perforated plate or grid 13 is provided at the opening of the plasma source 11 to ensure the inclusion of the plasma 12 in FIG. 2 below the grid 13 so that substantially only oxygen atoms pass upwardly through the grid 13 and back the impact on the magnesium layer 2 'convert this into a magnesium oxide layer 2.
  • the ' invention also covers the production of other compound consisting of two or more elements compound layers: for example, in process step (a) as the first component instead of metallic Mg other metals or non-metals such as aluminum, iron, sulfur, etc., and in the process step (B) for the second component, the plasma treatment by means of oxygen ions, nitrogen ions or other ions are used which form a desired compound with the first component.
  • the plasma treatment can also be carried out with a mixture of ions of different elements, so that the finished after the plasma treatment layer consists of a compound of three or more elements.

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Abstract

The invention relates to a method for producing thin magnesium oxide layers on a substrate. Initially, a layer made of metallic magnesium is applied to the substrate and then the magnesium layer is transformed into a magnesium oxide layer by means of oxidation, for example, by treating plasma containing oxygen ions. The inventive method enables, in particular, TMR-layer systems to be produced, wherein the insulating barrier or intermediate layer is produced according to said method. Said method enables very thin magnesium oxide layers having small thickness tolerances, to be produced.

Description

Verfahren zum Herstellen einer dünnen Magnesiumoxidschicht Method for producing a thin magnesium oxide layer
Die Erfindung betrifft ..ein Verfahren zum Herstellen einer dünnen Magnesiumoxid-Schicht auf einem Substrat, ' wie es insbesondere zur Herstellung von magnetischen Tunnelkontakten benötigt wird, die ein wesentliches Element von sog. MRAM- Speichern sind. Sie werden aber auch als Magnetfeld-Sensoren z. B. zum Lesen von gespeicherter Information in Dünnschicht- Köpfen (TFH) von Festplatten 'verwendet .The invention relates. , a method for producing a thin magnesium oxide layer on a substrate, ' as it is needed in particular for the production of magnetic tunnel junctions, which are an essential element of so-called. MRAM memories. But they are also known as magnetic field sensors z. B. for reading stored information in thin-film heads (TFH) of hard drives ' used.
Diese Tunnel-Kontakte beruhen auf dem Tunnelmagnetowiderstands (TMR) -Effekt, der auf dem Mechanismus des spinabhängigen, quantenmechanischen Tunnelns von Leitungselektronen durch eine dünne Isolatorschicht basiert.These tunneling contacts rely on the tunneling magnetoresistance (TMR) effect, which is based on the mechanism of spin-dependent, quantum-mechanical tunneling of conduction electrons through a thin insulator layer.
Gemäß Figur 1 sind die wesentlichen Bestandteile eines solchen magnetischen Tunnel-Schichtsystems:According to FIG. 1, the essential components of such a magnetic tunnel layer system are:
(a) eine untere Elektrode 1, die in praktischen Ausführungen meist' aus einer Reihe von Einzelschichten besteht und deren oberste Schicht. 1.1 eine hohe Spinpolarisation aufweisen sollte,(A) a lower electrode 1, which in practical terms usually ' consists of a series of individual layers and their uppermost layer. 1.1 should have a high spin polarization,
(b) eine isolierende Barriere- (Zwischen) -Schicht 2 und(b) an insulating barrier (intermediate) layer 2 and
(c) eine obere Elektrode 3, die in praktischen Ausführungen wiederum meist als Mehrfachschicht hergestellt ist und deren erste auf der Barriere 2 aufgebrachte Schicht 3.1 ebenfalls eine hohe Spinpolarisation aufweisen sollte.(C) an upper electrode 3, which in turn • in practical embodiments is usually made as a multilayer and whose first layer applied to the barrier 2 layer 3.1 should also have a high spin polarization.
Die für die beschriebenen Anwendungen wichtige Eigenschaft dieses Schichtsystems ist, daß zum einen ein Tunnelstrom durch die isolierende Barriere fließt, wenn eine Spannung zwischen der unteren und der oberen Elektrode angelegt ist und daß zum zweiten der elektrische (Tunnel-) Widerstand, dem dieser Tunnelstrom ausgesetzt ist, stark von der Ausrichtung der Magnetisierung der beiden unterhalb und oberhalb der Barriere 2 befindlichen Schichten 1.1 bzw. 3.1 abhängt. Je nachdem, ob die Magnetisierung der Schichten 1.1 und 3.1 parallel oder antiparallel ausgerichtet ist, ist der Widerstand kleiner oder größer. Die Größe dieses Magneto-Widerstands-Effektes wird üblicherweise als MR-Verhältnis gemessen (MR-Magneto- Resistance) , wobei
Figure imgf000003_0001
definiert ist. Zur Messung von MR müssen aus dem Schichtsystem mittels Strukturierung (wie in der Halbleiterindustrie üblich) Tunnelkohtakte hergestellt werden, damit ein Strom sozusagen senkrecht von einer Elektrode 1 durch die Barriere 2 in die andere Elektrode 3 fließen kann. Die Widerstandsänderung wird durch Anlegen eines magnetischen Feldes und einer dadurch veranlaßten Änderung der Magnetisierungsrichtungen erreicht. Als normiertes Maß für den Tunnelwiderstand wird das Produkt RA aus dem gemessenen Widerstand RnI11 eines gegebenen Tunnelkontaktes und seiner Fläche A verwendet. Der Wert von RA ist unabhängig von der Fläche A.
The important feature of this layer system for the applications described is that, on the one hand, a tunneling current flows through the insulating barrier when a voltage is applied between the lower and the upper electrode and, secondly, the electrical (tunneling) resistance to which this tunneling current is exposed is strongly dependent on the orientation of the magnetization of the two located below and above the barrier 2 layers 1.1 and 3.1 respectively. Depending on whether the magnetization of the layers 1.1 and 3.1 is aligned parallel or antiparallel, the resistance is smaller or larger. The size of this magneto-resistance effect is usually measured as MR ratio (MR magneto-resistance), where
Figure imgf000003_0001
is defined. To measure MR, tunnel cohesion must be produced from the layer system by means of structuring (as usual in the semiconductor industry), so that a current can flow, as it were, perpendicularly from one electrode 1 through the barrier 2 into the other electrode 3. The change in resistance is achieved by applying a magnetic field and thereby causing a change in the magnetization directions. As a normalized measure of the tunnel resistance, the product RA from the measured resistance R nI11 of a given tunnel junction and its area A is used. The value of RA is independent of the area A.
Für die Barriere wurden in der Vergangenheit verschiedene Materialien getestet. Dabei hat sich vor allem Aluminiumoxid als besonders günstiges Barriere-Material erwiesen. Die Dicke des Aluminiumoxides in Tunnel-Schichtsystemen bestimmt in entscheidendem Maße den Tunnelwiderstand des Systems. Diese Dicke wird üblicherweise zwischen 2 nm (hoher Widerstand, RA « 10 MΩ*μm2) und 0.5 nm (kleiner Widerstand, RA « 1 Ω*μm2)' eingestellt. Tunnelkontakte mit Al2θ3-Barriere erreichen MR- Werte von über 70% bei Raumtemperatur (RT) , wenn die Barrieredicke zu einem RA > 1 kΩ*μmz führt. Bei dünnerem AI2O3 und entsprechend kleinerem RA fällt der MR-Wert stark ab und erreicht bei RA « 1 Ω*μm2 nur noch Größen um 5% bei Raumtemperatur. Andere Barriere-Materialien als Al2O3 haben in der Vergangenheit zu kleineren MR geführt.For the barrier, various materials have been tested in the past. In particular, alumina has proven to be a particularly favorable barrier material. The thickness of the aluminum oxide in tunnel layer systems determines the tunnel resistance of the system to a significant degree. This thickness is usually set between 2 nm (high resistance, RA «10 MΩ * μm 2 ) and 0.5 nm (small resistance, RA« 1 Ω * μm 2 ) ' . Tunnel contacts with Al 2 θ 3 barriers reach MR values of more than 70% at room temperature (RT), when the barrier thickness leads to an RA> 1 kΩ * μm z . With thinner Al 2 O 3 and correspondingly smaller RA, the MR value drops sharply and only reaches values of 5% at room temperature at RA «1 Ω * μm 2 . Barrier materials other than Al 2 O 3 have resulted in smaller MR in the past.
Die theoretische Untersuchung des magnetischen Tunneleffektes kam zu dem Ergebnis, daß die Verwendung von einkristallinem Magnesiumoxid als Barriere-Material zwischen einkristallinem Eisen zu extrem hohen MR-Werten von über 1000% führen sollte (J. Mathon, A. Umerski, Phys . Rev. B 63 (2001) 220403R; W. H. Butler, X. -G. Zhang, T. C. Schulthess, J. M. MacLaren, Phys. Rev. B 63, (2001) 054416). Seit dieser Voraussage wurde von verschiedenen Gruppen versucht, ein Tunnel-Schichtsystem mit eihkristalliner Fe/MgO/Fe Struktur herzustellen, das die erwarteten hohen MR-Werte zeigt. Erste Erfolge ergaben sich bei Herstellung des Tunnel-Schichtsystems mittels Molekularstrahl-Epitaxie (J. Faure-Vincent, C. Tiusan, E. Jouguelet, F. Canet, M. Sajieddine, C. Bellouard, E. Popova, M. Hehn, F. Montaigne, A. Schuhl, Applied Physics Letters, 83 (2003) 4507-4509; S. Yuasa, A. Fukushimal, T. Nagahamal, K. Ando, Y. Suzuki, Jap. Journal of Applied Physics, 43, (2004) L588-L590; S. Yuasa, T. Nagahama, A. Fukushima, Y. Suzuki, K. Ando, Nature Materials-advance online publication, 31. Oktober 2004), wobei bis zu 180% MR bei Raumtemperatur erreicht wurden. Dieses Verfahren hat allerdings den Nachteil, das es sich kaum unter Produktionsbedingungen anwenden läßt.The theoretical investigation of the magnetic tunneling effect concluded that the use of monocrystalline magnesium oxide as a barrier material between monocrystalline iron should lead to extremely high MR values of over 1000% (J. Mathon, A. Umerski, Phys. Rev. B 63 (2001) 220403R; WH Butler, X. -G. Zhang, TC Schulthess, JM MacLaren, Phys. Rev. B 63, (2001) 054416). Since this prediction several groups have attempted to produce a tunnel layer system with a Fe / MgO / Fe structure which shows the expected high MR values. First Successes have been found in the construction of the tunneling layer system by molecular beam epitaxy (Faure-Vincent, C. Tiusan, E. Jouguelet, F. Canet, M. Sajieddine, C. Bellouard, E. Popova, M. Hehn, F. Montaigne, A. Schuhl, Applied Physics Letters, 83 (2003) 4507-4509, S. Yuasa, A. Fukushimal, T. Nagahamal, K. Ando, Y. Suzuki, Jap. Journal of Applied Physics, 43, (2004) L588-L590, S. Yuasa, T. Nagahama, A. Fukushima, Y. Suzuki, K. Ando, Nature Materials-advance online publication, October 31, 2004), achieving up to 180% MR at room temperature. However, this method has the disadvantage that it can hardly be used under production conditions.
Bei einem weiteren Verfahren wurde das gesamte SchichtSystem mittels Kathodenzerstäubung (auch Sputtern) hergestellt, wobei insbesondere die Präparation der MgO- Schicht unter Zugabe von Sauerstoff zum Prozeßgas Argon erfolgte (Reaktivprozeß) in (S. S- P. Parkin, C. Kaiser, A. Panchula, P.M. Rice, B. Hughes, M. Samant, S. -H. Yang, Nature Materials, Vol. 3, Dezember 2004, Seiten 862-867). Unter genauer Beachtung der Herstellungsbedingungen und insbesondere durch Einstellen einer ausgeprägten bcc (100) -Textur der unteren Elektrode durch einen Temperprozeß konnten MR-Werte von bis zu ' 220% erreicht werden. Der Nachteil dieses Verfahrens ist, daß sich im allgemeinen reaktive 'Sputter- Prozesse zur Herstellung von Oxiden schwer kontrollieren lassen, vor allem wenn der Reaktionspartner eine hohe Sauerstoffaffinität hat und die angestrebten Schichtdicken sehr klein sind.In another method, the entire layer system by sputtering (sputtering) was prepared, in particular the preparation of the MgO layer with the addition of oxygen to the process gas argon was carried out (reactive process) in (S. S- P. Parkin, C. Kaiser, A Panchula, PM Rice, B. Hughes, M. Samant, S.H. Yang, Nature Materials, Vol. 3, December 2004, pp. 862-867). In complete conformity of the manufacturing conditions and, in particular, by setting a strong bcc (100) texture of the lower electrode MR values were achieved for '220% up by an annealing process. The disadvantage of this method is that generally reactive ' sputtering processes for the production of oxides are difficult to control, especially if the reactant has a high oxygen affinity and the desired layer thicknesses are very small.
Ein weiteres schon seit längerem bekanntes Verfahren zur Herstellung von dünnen MgO-Schichten ist das RF-Sputtern des Materials von einem MgO-Target. Dabei wird durch eine erhöhte Temperatur und/oder durch anschließendes Tempern des Substrates bei geeigneter Schichtunterlage ebenfalls eine annähernd einkristalline MgO-Schicht erzeugt. Dieses Verfahren wurde inzwischen auch für die Herstellung von Tunnel- Schichtsystemen verwendet. Die hergestellten Schichtsysteme zeigen bei Raumtemperatur ein MR von bis zu 230% unter der Voraussetzung, daß für die unter- und oberhalb der Barriere liegenden Schichten eine CoFeB Legierung benutzt wurde. Untersuchungen mittels Transmissions-Elektronen-Mikroskopie (TEM) an Schichtquerschnitten zeigen, daß das MgO nach entsprechender Temperaturbehandlung einkristallin ist, als Voraussetzung für die gemessenen hohen MR-Werte. Ein Nachteil dieses Verfahrens ist, daß. die erforderlichen MgO-Targets eine sehr hohe Reinheit und Dichte aufweisen müssen, um die erforderliche Qualität der MgO-Schichten zu erreichen. Für Produktionszwecke ist außerdem von Nachteil, daß diese Targets nur -schwer als große Einzelstücke herzustellen sind.Another well-known method for producing thin MgO layers has been the RF sputtering of the material from a MgO target. In this case, an approximately monocrystalline MgO layer is likewise produced by an elevated temperature and / or by subsequent tempering of the substrate with a suitable layer substrate. This method has meanwhile also been used for the production of tunnel layer systems. The layer systems produced show an MR of up to 230% at room temperature, provided that for the above and below the barrier lying layers a CoFeB alloy was used. Investigations by means of transmission electron microscopy (TEM) on layer cross sections show that the MgO is monocrystalline after appropriate temperature treatment, as a prerequisite for the measured high MR values. A disadvantage of this method is that. the required MgO targets must have a very high purity and density in order to achieve the required quality of the MgO layers. For production purposes is also a disadvantage that these targets are difficult to produce as large individual pieces.
Dem gegenüber liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, kostengünstig dünne MgO-Schichten hoher Güte und gleichförmiger Dicke auf einer Unterlage, insbesondere zur Herstellung von TMR-Elementen bereitzustellen. Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche gelöst.On the other hand, the object of the invention is to inexpensively provide thin MgO layers of high quality and uniform thickness on a substrate, in particular for the production of TMR elements. This object is achieved with the features of the claims.
Bei der Lösung geht die Erfindung von dem Grundgedanken aus, auf das Substrat, bzw. auf die untere Elektrode des Tunnel-Schichtsystems, zunächst metallisches Mg, z. B. mittels Gleichstrom (DC) -Kathodenzerstäubung von einem metallischen Mg Target, aufzubringen. Anschließend wird die metallische Mg- Schicht - ggf. in einer separaten Behandlungskammer - mittels eines geeigneten Oxidationsverfahrens behandelt, ' um die MgO- Schicht auszubilden.In the solution of the invention is based on the idea, on the substrate, or on the lower electrode of the tunnel layer system, first metallic Mg, z. B. by means of direct current (DC) -Kathodenzerstäubung of a metallic Mg target, apply. Subsequently, the metallic Mg layer - if necessary in a separate process chamber - by an appropriate oxidation procedure treated 'to the MgO layer form.
Bei einem geeigneten Oxidationsverfahren wird die metallische Mg-Schicht z. B. in einer separaten Niederdruckoder Vakuumkammer mit einem Niederdruck-Plasma von z. B. 10~4 bis 10~2 hPa behandelt, das atomare Sauerstoff-Ionen enthält. Es ist dabei zweckmäßig, daß die Energie der in dem Plasma vorhandenen Ionen der zu oxidierenden Mg-Schichtdicke angepasst werden kann. Bei sehr kleinen Schichtdicken, von z. B. 0.5 nm liegt diese Energie üblicherweise in einem Bereich von einigen zehn eV (z. B. 10 bis 30 eV) , für sehr dicke Mg-Schichten von z. B. 2 nm bis 4 nm können bis zu 150 eV oder mehr erforderlich sein. Bei der praktischen Ausführung der Oxidationsvorrichtung hat es sich als günstig erwiesen, wenn das genannte Plasma mit Hilfe einer sog. ECWR-Ionenquelle (Elektron-Zyklotron-Wellenresonanz (ECWR)) erzeugt wird. Durch die Behandlung mit dem Plasma wird das Mg zu MgO oxidiert.In a suitable oxidation process, the metallic Mg layer z. B. in a separate low pressure or vacuum chamber with a low pressure plasma of z. B. 10 ~ 4 to 10 ~ 2 hPa containing atomic oxygen ions. It is expedient that the energy of the ions present in the plasma of the Mg layer thickness to be oxidized can be adjusted. For very small layer thicknesses of z. B. 0.5 nm, this energy is usually in a range of some ten eV (eg., 10 to 30 eV), for very thick Mg layers of z. 2 nm to 4 nm, up to 150 eV or more may be required. In the practical embodiment of the oxidation device, it has proved to be advantageous if said plasma with the aid of a so-called. ECWR ion source (Electron Cyclotron Wave Resonance (ECWR)) is generated. By treatment with the plasma, the Mg is oxidized to MgO.
Um die Energie der auf die dünne metallische Mg-Schicht auftreffenden Ionen weiter zu optimieren, kann es in der praktischen Ausführung der Oxidationskammer sinnvoll sein, daß das Plasma räumlich von dem Substrat mit der Mg-Schicht durch eine metallische Scheibe getrennt ist; diese Scheibe weist vorzugsweise Löcher auf oder ist in Form eines Gitters ausgebildet.In order to further optimize the energy of the ions impinging on the thin metallic Mg layer, it may be useful in the practice of the oxidation chamber for the plasma to be spatially separated from the substrate with the Mg layer by a metallic disk; this disc preferably has holes or is formed in the form of a grid.
Bei einem anderen geeigneten Oxidationsverfahren erfolgt die Oxidation der metallischen Mg-Schicht z. B. in einer Sauerstoffatmosphäre bei einem Druck von vorzugsweise 0,01 hPa bis 100 hPa.In another suitable oxidation process, the oxidation of the metallic Mg layer z. B. in an oxygen atmosphere at a pressure of preferably 0.01 hPa to 100 hPa.
Ferner kann es erfindungsgemäß vorteilhaft sein, daß bei der Herstellung von dickeren MgO-Schichten die Gesamtschicht nicht mit einer einmaligen Durchführung der beiden Verfahrensschritte gefertigt wird, sondern daß mehrmals jeweils eine dünnere Mg-Schicht aufgebracht und anschließend oxidiert wird bis die gewünschte Gesamtschichtdicke erreicht ist. So kann beispielsweise ab einer Schichtdicke von 1.0 bis 1.5 nm eine entsprechende mehrstufige Behandlung vorteilhaft sein, wobei die Anzahl der Stufen und die- Teilschichtdicke jeweils über die Quellenparameter, wie Druck und/oder Leistung, und/oder über die Behandlungsdauer optimiert werden können.Furthermore, it may be advantageous according to the invention that in the production of thicker MgO layers, the total layer is not manufactured with a single implementation of the two process steps, but that several times a thinner Mg layer is applied and then oxidized until the desired total layer thickness is reached , Thus, for example, from a layer thickness of 1.0 to 1.5 nm, a corresponding multi-stage treatment may be advantageous, wherein the number of stages and the partial thickness can be optimized in each case via the source parameters, such as pressure and / or power, and / or over the duration of treatment.
Bei diesem schichtweisen Präparieren der MgO-Barriere- oder Zwischenschicht ist es im Rahmen der Erfindung besonders vorteilhaft, die erste und/oder insbesondere die letzte Teilschicht dieser mehrschichtigen Zwischenschicht zunächst im metallischen Zustand zu belassen, das heißt nicht zu oxidieren, und erst nach Aufbringen der abschließenden Deckschicht (obere Elektrode) durch eine thermische Behandlung dieses Schichtkörpers durch geeignete Diffusion von Sauerstoff aus bereits als MgO vorliegenden Zwischenschichten die noch nicht oxidierten, aus metallischem Magnesium bestehenden Grenzschichten zu oxidieren. Durch dieses Verfahren wird die Qualität der Grenzflächen zwischen der Gesamtbarriere-Schicht oder Gesamtzwischenschicht einerseits und den beiden ferromagnetischen Elektroden vorteilhaft beeinflusst; dies führt zu einer weiteren Verbesserung der magnetoelektronischen Eigenschaften des fertigen Produkts und des erfindungsgemäß hergestellten TMR-Elements .In this layerwise preparation of the MgO barrier or intermediate layer, it is particularly advantageous in the invention to leave the first and / or in particular the last sub-layer of this multilayer interlayer first in the metallic state, that is not to oxidize, and only after application of the final covering layer (upper electrode) by a thermal treatment of this layered body by suitable diffusion of oxygen from intermediate layers already present as MgO which are not yet oxidized, consisting of metallic magnesium Oxidize boundary layers. By this method, the quality of the interfaces between the total barrier layer or total intermediate layer on the one hand and the two ferromagnetic electrodes is advantageously influenced; this leads to a further improvement of the magnetoelectronic properties of the finished product and of the TMR element produced according to the invention.
Das vorgeschlagene Verfahren hat im Vergleich mit dem Stand der Technik eine Reihe von Vorteilen, insbesondere wenn es um die Herstellung einer MgO-Schicht auf großen Substraten geht, wie sie üblicherweise in der Halbleiterindustrie oder in der Festplattenindustrie für Dünnschicht-Köpfe Verwendung finden. Zum einen lassen sich durch DC-Sputtern von metallischen Targets problemlos sehr dünne Metall-Schichten mit einer sehr hohen Schichtdickengleichmäßigkeit herstellen. Dabei kann die Schichtdicke des Mg mit großer Präzision mit einer Auflösung von bis zu 0.01 nm eingestellt werden. Die genaue Einstellung der Schichtdicke ist erforderlich, da sie nach Fertigstellung des gesamten Tunnel-Schichtpakets den RA- Wert der zu produzierenden Tunnelkontakte bestimmt. Die Durchführung der Oxidation, wie oben beschrieben, ist ebenfalls mit einer sehr großen Gleichmäßigkeit über die gesamte Substratfläche zu erreichen, insbesondere wenn eine ECWR-Quelle mit großem Durchmesser verwendet wird.The proposed method has a number of advantages compared with the prior art, especially when it comes to the production of a MgO layer on large substrates, as commonly used in the semiconductor industry or in the hard disk drive hard disk industry. On the one hand, very thin metal layers with a very high layer thickness uniformity can easily be produced by DC sputtering of metallic targets. The layer thickness of the Mg can be adjusted with great precision with a resolution of up to 0.01 nm. The exact adjustment of the layer thickness is necessary because it determines the RA value of the tunnel contacts to be produced after completion of the entire tunnel layer package. Performing the oxidation as described above can also be achieved with very high uniformity over the entire substrate area, especially when using a large diameter ECWR source.
Ein weiterer Vorteil besteht darin, dass durch das vorgeschlagene Verfahren sich die Stöchiometie des Magnesiumoxids sehr genau einstellen lässt.Another advantage is that the stoichiometry of the magnesium oxide can be set very precisely by the proposed method.
Aus Sicht der Produktionstechnologie ist es außerdem vorteilhaft, daß es kein Problem ist, große Targets aus metallischem Magnesium mit sehr hoher Reinheit zu bekommen.From the point of view of production technology, it is also advantageous that it is no problem to obtain large targets of very high purity metallic magnesium.
Erste Versuche, Tunnel-Schichtsysteme mit MgO-Barriere mit Hilfe des hier beschriebenen Verfahrens herzustellen, haben bereits MR-Werte im Bereich von 200% ergeben. Dabei wurden ebenfalls CoFeB-Schichten unterhalb und oberhalb der MgO- Schicht eingesetzt. Die Messungen von MR und RA wurden dabei an unstrukturierten Schichtsystemen mittels des in D. C. Worledge, P. L. Troilloud, Applied Physics Letters, 83 (2003) Seiten 84-86 beschriebenen Verfahrens durchgeführt.Initial attempts to produce MgO barrier tunnel layer systems using the method described herein have already yielded MR values in the range of 200%. CoFeB layers were also used below and above the MgO layer. The measurements of MR and RA were performed on unstructured layer systems using the DC Worledge, PL Troilloud, Applied Physics Letters, 83 (2003) pages 84-86.
Für das Erreichen der gezeigten hohen MR-Werte wurden die SchichtSysteme unter einem Magnetfeld von z. B. 1 Tesla für die Dauer von 1.5 Stunden getempert, wobei, wie von Parkin et al. beschrieben, sich eine Temperatur von etwa 36O0C als optimal erwies.To achieve the high MR values shown, the layer systems were subjected to a magnetic field of e.g. For example, 1 Tesla was annealed for 1.5 hours using as described by Parkin et al. described, a temperature of about 36O 0 C proved to be optimal.
Die Erfindung wird nachstehend mit Bezug auf die anliegende Zeichnung nähert erläutert. Es zeigen:The invention will be explained below with reference to the accompanying drawings. Show it:
Fig. 1 einen schematischen Querschnitt des Schichtaufbaus eines erfindungsgemäß hergestellten TMR-Elements und1 shows a schematic cross section of the layer structure of a TMR element produced according to the invention and
Fig. 2 eine schematische Darstellung der Oxidationskammer mit einer Plasmaquelle.Fig. 2 is a schematic representation of the oxidation chamber with a plasma source.
Gemäß Fig. 1 weist das eingangs erwähnte TMR-Element eine gegebenenfalls aus mehreren Schichten bestehende untere Elektrode 1, eine darauf ausgebildete Magnesiumoxidschicht 2 sowie eine auf der Magnesiumoxidschicht 2 ausgebildete obere Elektrode 3 auf, die gegebenenfalls ebenfalls mehrschichtig ausgebildet ist. Benachbart zu der aus Magnesiumoxid bestehenden Barriere- oder Zwischenschicht 2 befindet sich als Bestandteil der unteren Elektrode 1 eine Teilschicht 1.1 mit hoher Spinpolarisation sowie als Bestandteil der oberen Elektrode 3 die Teilschicht 3.1 mit ebenfalls hoher Spinpolarisation. Die Dicken dieser Schichten betragen nur wenige nm. Änderungen in den Magnetisierungsrichtungen der ferromagnetischen Teilschichten l.'l und 3.1 können die eingangs erwähnten relativen Widerstandsänderungen durch antiparallele bzw. parallele Ausrichtung der Polarisation hervorrufen.According to FIG. 1, the TMR element mentioned at the outset comprises a lower electrode 1 optionally made up of a plurality of layers, a magnesium oxide layer 2 formed thereon, and an upper electrode 3 formed on the magnesium oxide layer 2, which optionally also has a multilayer structure. Adjacent to the existing of magnesium oxide barrier or intermediate layer 2 is located as part of the lower electrode 1, a sub-layer 1.1 with high spin polarization and as part of the upper electrode 3, the sub-layer 3.1 with also high spin polarization. The thicknesses of these layers are only a few nm. Changes in the magnetization directions of the ferromagnetic partial layers l. ' l and 3.1 can cause the above-mentioned relative changes in resistance by antiparallel or parallel orientation of the polarization.
Fig. 2 zeigt eine schematische Darstellung einer Behandlungskämmer für die Oxidierung der Magnesiumschicht durch Behandlung mittels eines Sauerstoffionen enthaltenden Plasmas. Innerhalb der schematisch angedeuteten Behandlungskammer 10 befindet sich eine Plasmaquelle 11 zur Erzeugung eines Sauerstoffionen enthaltendem Plasmas 12.2 shows a schematic representation of a treatment chamber for the oxidation of the magnesium layer by treatment by means of an oxygen-ion-containing plasma. Within the schematically indicated treatment chamber 10 there is a plasma source 11 for producing a plasma 12 containing oxygen ions.
Gegenüber der Öffnung der Plasmaquelle 11 ist das Substrat 1 so angeordnet, dass die metallische Magnesiumschicht 2' zur Öffnung der Plasmaquelle weist. Die aus der Plasmaquelle 11 austretenden Sauerstoffionen wandern zu der Magnesiumschicht 2' und werden dort niedergeschlagen und bilden so die Magnesiumoxidschicht 2.Opposite the opening of the plasma source 11, the substrate 1 is arranged so that the metallic magnesium layer 2 'faces the opening of the plasma source. The from the plasma source 11th leaking oxygen ions migrate to the magnesium layer 2 'and are deposited there, thus forming the magnesium oxide layer 2.
Bei einer bevorzugten Ausführungsform ist an der Öffnung der Plasmaquelle 11 eine Lochplatte oder ein Gitter 13 vorgesehen, um den Einschluss des Plasmas 12 in Fig. 2 unterhalb des Gitters 13 sicherzustellen, so dass im wesentlichen nur Sauerstoffatome durch das Gitter 13 nach oben heraustreten und nach dem Auftreffen auf der Magnesiumschicht 2' diese in eine Magnesiumoxidschicht 2 umwandeln.In a preferred embodiment, a perforated plate or grid 13 is provided at the opening of the plasma source 11 to ensure the inclusion of the plasma 12 in FIG. 2 below the grid 13 so that substantially only oxygen atoms pass upwardly through the grid 13 and back the impact on the magnesium layer 2 'convert this into a magnesium oxide layer 2.
Die Erfindung ist vorstehend im Zusammenhang mit der Herstellung von dünnen MgO-Schichten beschrieben.The invention has been described above in connection with the preparation of thin MgO layers.
Die ' Erfindung erfasst jedoch auch die Herstellung anderer aus zwei oder mehr Elementen bestehenden Compound-Schichten: so können beispielsweise im Verfahrensschritt (a) als erste Komponente statt metallisches Mg auch andere Metalle oder Nichtmetalle wie Aluminium, Eisen, Schwefel usw., und im Verfahrensschritt (b) für die zweite Komponente die Plasmabehandlung mittels Sauerstoff-Ionen, Stickstoff-Ionen oder anderen Ionen eingesetzt werden, die eine gewünschte Verbindung mit der ersten Komponente eingehen.However, the ' invention also covers the production of other compound consisting of two or more elements compound layers: for example, in process step (a) as the first component instead of metallic Mg other metals or non-metals such as aluminum, iron, sulfur, etc., and in the process step (B) for the second component, the plasma treatment by means of oxygen ions, nitrogen ions or other ions are used which form a desired compound with the first component.
Die Plasmabehandlung kann dabei auch mit einem Gemisch aus Ionen verschiedener Elemente erfolgen, so dass die nach der Plasmabehandlung fertige Schicht aus einer Verbindung aus drei oder mehr Elementen besteht.The plasma treatment can also be carried out with a mixture of ions of different elements, so that the finished after the plasma treatment layer consists of a compound of three or more elements.
Wie vorstehend dargelegt kann die Oxidation der metallischen Mg-Schicht statt durch Plasmabehandlung z. B. auch durch sog. „natürliche" Oxidation, d. h. durch Einwirken einer Sauerstoffatmosphäre bei einem Gasdruck im Bereich von 0,01 hPa bis 100 hPa oder durch Diffusion von Sauerstoff durch das Substrat oder die untere Elektrode 1 und/oder durch die obere Elektrode 3 erfolgen. As stated above, the oxidation of the metallic Mg layer instead of by plasma treatment z. B. by so-called. "Natural" oxidation, ie by the action of an oxygen atmosphere at a gas pressure in the range of 0.01 hPa to 100 hPa or by diffusion of oxygen through the substrate or the lower electrode 1 and / or through the upper electrode. 3 respectively.

Claims

Patentansprüche claims
1. Verfahren zum Herstellen einer dünnen Magnesiumoxidschicht (2) auf einem Substrat (1) durch folgende Verfahrensschritte:1. A method for producing a thin magnesium oxide layer (2) on a substrate (1) by the following method steps:
(a) Aufbringen einer Schicht aus Magnesium auf dem Substrat (1) und(a) applying a layer of magnesium on the substrate (1) and
(b) Oxidation der Magnesiumschicht zur Bildung der Magnesiumoxidschicht (2).(b) Oxidation of the magnesium layer to form the magnesium oxide layer (2).
2. Verfahren nach Anspruch 1, wobei die Dicke der Magnesiumschicht vor der Oxidation von 0,3 nm bis 5,0 nm beträgt.2. The method of claim 1, wherein the thickness of the magnesium layer before the oxidation of 0.3 nm to 5.0 nm.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Schritt (b) die Oxidation in einer Sauerstoffatmosphäre erfolgt.3. The method of claim 1 or 2, wherein in step (b) the oxidation takes place in an oxygen atmosphere.
4. Verfahren nach Anspruch 3, wobei der Druck der Sauerstoffatmosphäre im Bereich von 0,01 hPa bis 100 hPa liegt.4. The method of claim 3, wherein the pressure of the oxygen atmosphere is in the range of 0.01 hPa to 100 hPa.
5. Verfahren nach Anspruch I1 2, 3 oder 4, wobei zum Einstellen der Stöchiometrie des Magnesiumoxides die Betriebsparameter, wie der Gasdruck und/oder die Behandlungsdauer, während der Oxidation einstellbar sind.5. The method of claim I 1 2, 3 or 4, wherein for adjusting the stoichiometry of the magnesium oxide, the operating parameters, such as the gas pressure and / or the treatment time, during the oxidation are adjustable.
6/ Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei im Schritt (b) die Oxidation durch Behandlung in einem Sauerstoffionen enthaltenden Plasma erfolgt.6 / Method according to claim 1 or 2, wherein in step (b) the oxidation takes place by treatment in a plasma containing oxygen ions.
7. Verfahren nach Anspruch 6, wobei im Schritt (b) die Behandlung in einem Niederdruck-Plasma, vorzugsweise bei 10"4 bis 10"2 hPa erfolgt. 7. The method according to claim 6, wherein in step (b) the treatment is carried out in a low-pressure plasma, preferably at 10 "4 to 10 " 2 hPa.
8. Verfahren nach Anspruch 6 oder 7, wobei die Energie der im Plasma vorhandenen Ionen an die Dicke der zu oxidieren Magnesiumschicht angepasst wird.8. The method of claim 6 or 7, wherein the energy of the ions present in the plasma is adapted to the thickness of the magnesium layer to be oxidized.
9. Verfahren nach Anspruch 8, wobei die Energie der Plasmaionen im. Bereich von 10 eV bis 250 eV einstellbar ist.9. The method of claim 8, wherein the energy of the plasma ions in. Range from 10 eV to 250 eV is adjustable.
10. Verfahren nach Anspruch 6, 7, 8 oder 9, wobei zur Erzeugung des Plasmas eine ECWR-Ionenquelle verwendet wird.10. The method of claim 6, 7, 8 or 9, wherein an ECWR ion source is used to generate the plasma.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 10, wobei zum Einstellen der Stöchiometrie des Magnesiumoxides die Betriebsparameter der Plasmaquelle, wie der Gasdruck und/oder die Leistung der Plasmaquelle und/oder die Behandlungsdauer, einstellbar sind.11. The method according to any one of claims 6 to 10, wherein for adjusting the stoichiometry of the magnesium oxide, the operating parameters of the plasma source, such as the gas pressure and / or the power of the plasma source and / or the treatment time, are adjustable.
12. Verfahren nach einem der Ansprüche 6 bis 11, wobei zwischen dem Substrat (1) mit der Magnesiumschicht und dem Plasma (12) eine metallische Scheibe (13) , vorzugsweise ein Gitter oder eine Lochscheibe, angeordnet ist.12. The method according to any one of claims 6 to 11, wherein between the substrate (1) with the magnesium layer and the plasma (12) a metallic disc (13), preferably a grid or a perforated disc, is arranged.
13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Schritte (a) und (b) mindestens einmal entsprechend der gewünschten Enddicke der Magnesiumoxidschicht wiederholt werden.13. The method according to any one of claims 1 to 12, wherein the steps (a) and (b) are repeated at least once in accordance with the desired final thickness of the magnesium oxide layer.
14. Verfahren nach Anspruch 13, wobei bei der Wiederholung der Verfahrensschritte (a) und (b) die Oxidation des Magnesiums im jeweiligen Schritt (b) nach dem gleichen oder einem unterschiedlichen Oxidationsverfahren erfolgt.14. The method according to claim 13, wherein in the repetition of the process steps (a) and (b) the oxidation of the magnesium in the respective step (b) takes place according to the same or a different oxidation process.
15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 14, wobei vor dem erstmaligen Ausführen des Schritts (b) entweder (i) eine zweite Magnesiumschicht aufgebracht und diese beim erstmaligen Ausführen des Schritts (b) oxidiert wird oder (ii) die Magnesiumschicht nur teilweise von der freien Seite her oxidiert wird und die Oxidation der verbliebenen Magnesiumschicht durch Diffusion von Sauerstoffatomen durch thermische Behandlung des beschichteten Substrats erfolgt.15. The method according to any one of claims 1 to 14, wherein before the first-time execution of step (b) either (i) a second magnesium layer is deposited and oxidized the first time step (b) is carried out, or (ii) the magnesium layer is only partially oxidized from the free side and the oxidation of the remaining magnesium layer is effected by diffusion of oxygen atoms by thermal treatment of the coated substrate.
16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 15, wobei nach dem Oxidationsschritt (b) bzw. dem letzten Oxidationsschritt (b) eine weitere Magnesiumschicht und darauf eine Deckschicht oder Deckschichtgruppe aufgebracht wird und die Oxidation dieser weiteren Magnesiumschicht durch Diffusion von Sauerstoffatomen durch thermische Behandlung des beschichteten Substrats erfolgt .16. The method according to any one of claims 1 to 15, wherein after the oxidation step (b) or the last oxidation step (b) a further magnesium layer and thereon a cover layer or cover layer group is applied and the oxidation of this further magnesium layer by diffusion of oxygen atoms by thermal treatment of the coated substrate.
17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, wobei die Magnesiumschicht durch Kathodenzerstäubung, Ionenstrahl- zerstäubung oder durch Niederschlag in der Dampfphase (VPD = vapour phase deposition) gebildet wird.17. The method according to any one of claims 1 to 16, wherein the magnesium layer by sputtering, ion beam sputtering or by precipitation in the vapor phase (VPD = vapor phase deposition) is formed.
18. Verfahren zum Herstellen eines TMR-Schichtsystems bestehend aus einer ersten Schicht oder Schichtgruppe18. A method for producing a TMR layer system consisting of a first layer or layer group
(1) mit hoher Spinpolarisation, einer isolierenden Zwischenschicht (2) und einer zweiten Schicht oder Schichtgruppe (3) mit hoher Spinpolarisation, die in dieser Reihenfolge übereinander geschichtet sind, wobei zum Herstellen der Zwischenschicht (2) auf der ersten Schicht oder Schichtgruppe (1) das Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 angewandt wird, und danach die zweite Schicht oder Schichtgruppe (3) auf die freie Fläche der Zwischenschicht (2) in üblicher Weise aufgebracht wird.(1) having high spin polarization, an interlayer insulating layer (2) and a second high spin polarization layer or layer group (3) stacked in this order, wherein the intermediate layer (2) is formed on the first layer or layer group (1 ), the method according to any one of claims 1 to 17 is applied, and then the second layer or layer group (3) is applied to the free surface of the intermediate layer (2) in a conventional manner.
19. Verfahren nach Anspruch 18, wobei die der Zwischenschicht (2) nächstliegende Teilschicht (1.1, 3.1) der ersten bzw. der zweiten Schichtgruppe eine hohe Spinpolarisation aufweist.19. The method according to claim 18, wherein the intermediate layer (2) closest sublayer (1.1, 3.1) of the first and the second layer group has a high spin polarization.
20. Verfahren nach Anspruch 19, wobei die Schicht mit hoher Spinpolarisation aus einem ferromagnetischen Material besteht.20. The method of claim 19, wherein the high spin polarization layer is a ferromagnetic material.
21. TMR-Schichtsystem bestehend aus einer ersten Schicht oder Schichtgruppe (1) mit hoher Spinpolarisation, einer isolierenden Zwischenschicht (2) und einer zweiten Schicht oder Schichtgruppe (3) mit hoher Spinpolarisation, die in dieser Reihenfolge übereinander geschichtet sind, wobei die Zwischenschicht (2) nach dem Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17 herstellbar ist. 21. TMR layer system consisting of a first layer or layer group (1) with high spin polarization, an insulating intermediate layer (2) and a second layer or layer group (3) with high spin polarization, which are stacked in this order, wherein the intermediate layer ( 2) can be produced by the method according to one of claims 1 to 17.
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