[发明专利]铁磁性多层膜、磁阻效应元件以及制造铁磁性多层膜的方法

说明书

本发明的铁磁性多层膜具备：第一磁化固定层、第一中间层、第二中间层、磁耦合层以及第二磁化固定层。第一磁化固定层和第二磁化固定层通过经由第一中间层、第二中间层以及磁耦合层的交换耦合而反铁磁性耦合；磁耦合层的主元素为Ru、Rh或Ir，第一中间层的主元素与磁耦合层的主元素相同，第二中间层的主元素与磁耦合层的主元素不同，第一中间层的厚度为第一中间层的主元素的原子半径的1.5倍以上且3.2倍以下，并且第二中间层的厚度为第二中间层的主元素的原子半径的1.5倍以下。

技术领域

本发明涉及铁磁性多层膜、磁阻效应元件以及制造铁磁性多层膜的方法。

背景技术

已知有具有将作为磁化固定层的铁磁性层、非磁性间隔层、以及作为磁化自由层的铁磁性层依次层叠而成的结构的巨磁阻(GMR)效应元件、以及隧道磁阻(TMR)效应元件等的磁阻效应元件。近年来，这样的磁阻效应元件作为用作磁传感器、磁头以及磁阻随机存取存储器(MRAM)的元件而备受关注。

磁阻效应元件中磁化固定层的磁化方向以使用该元件时不发生实质性变化的方式被固定。因此，在使用该元件时，磁化固定层的磁化方向不因施加于磁化固定层的外部磁场(例如，磁传感器中作为测定对象的磁场)和自旋转矩(例如，MRAM中的自旋注入磁化反转形成的自旋转矩)的影响而发生实质性变化。但是，当因为某些原因，磁化固定层的磁化方向的固定变弱而偏离预定的方向时，就会出现磁阻效应比(MR比)减小、或对外部磁场的输出信号的对称性降低等问题。

作为牢固地固定磁化固定层的磁化方向的技术，已知有被称作“合成反铁磁性(synthesized anti-ferro magnetic)结构”(以下，称为“SAF结构”)的铁磁性多层膜(参照专利文献1、2和非专利文献1、2)。SAF结构由铁磁性材料制成的第一磁化固定层、铁磁性材料制成的第二磁化固定层、以及夹在这两个层之间的非磁性金属制成的磁耦合层构成。第一磁化固定层和第二磁化固定层通过经由磁耦合层的交换耦合磁场H_EX而反铁磁性耦合。由此，使从第一磁化固定层产生的磁通和从第二磁化固定层产生的磁通作为整体形成回流路径的方式进行分布。然后，在SAF结构中，选择磁耦合层的材料以及膜厚使得交换耦合磁场H_EX尽可能大。由此，第一磁化固定层和第二磁化固定层的磁化方向由于不容易受外部磁场或旋转扭矩影响而发生变化，因此能够牢固地固定该磁化方向。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：美国专利第5465185号说明书

专利文献2：美国专利第6175476号说明书

非专利文献

非专利文献1：S.S.P.Parkin，D.Mauri，Spin engineering:Directdetermination of the Ruderman-Kittel-Kasuya-Yosida far-field range functionin ruthenium，Phys.Rev.B，Vol.44，p.7131-7134(1991)

非专利文献2：S.S.P.Parkin，Systematic Variation of the Strength andOscillation Period of Indirect Magnetic Exchange Coupling through the 3d,4d,and 5d Transition Metals，Phys,Rev.Lett.，Vol.67，p.3598-3601(1991)

发明内容

发明想要解决的技术问题