[发明专利]磁阻元件及其制造方法

说明书

                        本发明的交叉引用

[0001]本申请基于并要求享有于2006年4月28日提交的在先日本专利申请2006-125856号的优先权权益；其全部内容通过引用结合于本文中。

                            技术领域

[0002]本发明涉及通过对磁阻膜提供检测电流来检测磁力的磁阻元件。

                            背景技术

[0003]通过利用巨磁阻效应(GMR)，磁器件尤其是磁头的性能有明显改善。尤其是对磁头、MRAM(Magnetic Random Access Memories，磁随机存取存储器)等应用自旋阀膜(SV膜)，在磁器件领域带来了巨大的技术进步。

[0004]“旋阀膜”是包括非磁性间隔层介于两层铁磁层之间这种结构的多层膜，该多层膜结构其发生阻抗变化的部分称为自旋相依散射单元。两层铁磁层其中一层(称为“被固定层”、“磁化被固定层”等)的磁化由反铁磁层等固定，而其中另一铁磁层(称为“自由层”、“磁化自由层”等)的磁化方向则可随外部磁场而旋转。在旋阀膜中，被固定层和自由层的磁化方向的相对角度的变化产生巨磁阻。这里，间隔层使被固定层和自由层彼此间磁分离，以允许被固定层和自由层各自的磁化方向独立变化。

[0005]利用旋阀膜的磁阻效应元件包括CIP(Current-In-Plane，电流在平面内)-GMR元件、CPP(Current-Perpendicular-to-Plane，电流垂直于平面)-GMR元件、以及TMR(Tunneling Magneto Resistance，隧道磁阻)元件。在CIP-GMR元件中按与旋阀膜的平面相平行的方向提供检测电流，而在CPP-GMR元件和TMR元件中则按与旋阀膜的平面基本上垂直的方向提供检测电流。

[0006]在电流垂直于平面类型中，TMR元件中的间隔层为绝缘层，而普通CPP-GMR元件中的间隔层为金属层。作为CPP-GMR元件的发展形式，还提出过一种磁阻元件，这种磁阻元件的间隔层为包括在厚度方向上贯通的纳米金属电流通路的氧化层[NOL(nano-oxidelayer，纳米氧化层)]。该间隔层具有用于在NOL的部分内造成金属导通的电流限制通路(CCP，current-confined-path)(见日本专利申请公开公报2002-208744)。

                            发明内容

[0007]本发明实施例的磁阻元件包括：具有基本上固定的磁化方向的第一磁性层；设置于该第一磁性层上、具有氧化物、氮化物、氧氮化物、以及金属其中至少一种的薄膜层；以及设置于该薄膜层上、具有基本上固定的磁化方向的第二磁性层。

                            附图说明

[0008]图1是示出本发明实施例的磁阻元件的立体图。

[0009]图2是示出本发明实施例的磁阻膜的基本结构的立体图。

[0010]图3是示出常规旋阀膜的基本结构的立体图。

[0011]图4A是示出磁阻效应发生机制的示意图。

[0012]图4B是示出磁阻效应发生机制的示意图。

[0013]图5是示出磁阻元件制造过程的一个实例的流程图。

[0014]图6是示出用于制造磁阻元件的薄膜形成设备的总体轮廓的示意图。

[0015]图7是一例磁阻膜的剖面TEM照片。

[0016]图8是示出在形成磁阻膜的过程中氧气流量和磁阻率之间的相关性的图表。

[0017]图9是示出其中上下被固定层两者均具有合成被固定结构的磁阻膜的结构例的立体图。

[0018]图10是示出其中上下被固定层两者均具有合成被固定结构的磁阻膜的结构例的立体图。

[0019]图11是示出其中上下被固定层两者均具有合成被固定结构的磁阻膜的结构例的立体图。

[0020]图12是示出其中上下被固定层两者均具有合成被固定结构的磁阻膜的结构例的立体图。

[0021]图13是示出其中上下被固定层两者均具有合成被固定结构的磁阻膜的结构例的立体图。

[0022]图14是示出其中上下被固定层两者均具有合成被固定结构的磁阻膜的结构例的立体图。

[0023]图15是示出其中上下被固定层两者均具有单层被固定结构的磁阻膜的结构例的立体图。