磁阻效应元件制造技术

一种磁阻效应元件，其具备第一铁磁性层、第二铁磁性层、和夹持于上述第一铁磁性层及上述第二铁磁性层之间的隧道势垒层，上述隧道势垒层是分别含有一层以上的具有尖晶石结构的第一氧化物层和具有组成与上述第一氧化物层不同的尖晶石结构的第二氧化物层的层叠体。

Magnetoresistive effect element

【技术实现步骤摘要】
磁阻效应元件
本专利技术涉及一种磁阻效应元件。本申请对2018年6月28日在日本申请的日本特愿2018-123538号主张优先权，并将其内容引用于此。
技术介绍
已知有一种由铁磁性层和非磁性层的多层膜构成的巨磁阻(GMR)元件及在非磁性层中使用了绝缘层(隧道势垒层、势垒层)的隧道磁阻(TMR)元件。一般而言，虽然与GMR元件相比，TMR元件的元件电阻大，但是TMR元件的磁阻(MR)比比GMR元件的MR比更大。因此，作为磁传感器/高频部件、磁头及非易失性随机存取存储器(MRAM)用元件，TMR元件受到瞩目。根据电子的隧道传导机制的不同可将TMR元件分为两类。一类是仅利用铁磁性层间的波动函数的渗出效应(隧道效应)的TMR元件。另一类是利用产生隧道效应时进行穿隧的隧道势垒层的特定的轨道传导的相干隧道(仅具有特定的波动函数的对称性的电子进行穿隧)占优势的TMR元件。已知与仅利用隧道效应的TMR元件相比，相干隧道占优势的TMR元件可得到大的MR比。作为可得到相干隧道效应的隧道势垒层，众所周知有MgO。但是，MgO存在如下问题：与铁磁性层的晶格失配大，在MgO的隧道势垒层内出现很多移位等缺陷，不能得到高品质的隧道结。因此，也进行关于替代MgO的材料的研究。例如，专利文献1中公开了一种使用具有尖晶石结构的MgAl2O4作为代替MgO的材料的磁阻效应元件。专利文献2中公开了一种使用具有不规则化的尖晶石结构的非磁性氧化物作为隧道势垒层的磁阻效应元件。根据该专利文献2，如果对使用尖晶石结构的非磁性氧化物作为隧道势垒层的情况(专利文献1)和使用不规则化的尖晶石结构的非磁性氧化物作为隧道势垒层的情况(专利文献2)进行比较，则可可知不规则化的尖晶石结构的能得到更大的MR比。现有技术文献专利文献专利文献1：日本专利第5586028号公报专利文献2：日本专利第5988019号公报
技术实现思路
专利技术要解决的技术问题与MgO相比，具有尖晶石结构的非磁性氧化物的与铁磁性层的晶格失配小，电压的偏压依赖性良好，高的施加电压下的MR比大。因此，作为在高的施加电压下使用的MRAM用磁阻效应元件的隧道势垒层的材料期待具有尖晶石结构的非磁性氧化物。在MRAM等存储用磁阻效应元件中，优选输出电压值高以致可以在较高的电压下高精度地进行读写。但是，因为与MgO相比，具有尖晶石结构的非磁性氧化物的低电压下的MR比略差，所以存在难以提高输出电压值的问题。本专利技术是鉴于上述情况而完成的，其目的在于提供一种输出电压值大的磁阻效应元件。用于解决技术问题的技术方案为了解决上述技术问题，本专利技术人等研究的结果发现，通过将隧道势垒层设为分别含有一层以上的具有尖晶石结构的第一氧化物层和具有组成与该第一氧化物层不同的尖晶石结构的第二氧化物层的层叠体，可以提高磁阻效应元件的输出电压值。即，为了解决上述课题，本专利技术提供了如下技术方案。(1)第一方式提供了一种磁阻效应元件，其具备第一铁磁性层、第二铁磁性层、和夹持于所述第一铁磁性层及所述第二铁磁性层之间的隧道势垒层，所述隧道势垒层是分别含有一层以上的具有尖晶石结构的第一氧化物层和具有组成与所述第一氧化物层不同的尖晶石结构的第二氧化物层的层叠体。(2)在上述方式的磁阻效应元件中，也可以是，所述第一氧化物层含有由下述通式(I)表示的金属或合金构成的氧化物，所述第二氧化物层含有由下述通式(II)表示的金属或合金构成的氧化物。A1-xBx……(I)A1-yBy……(II)其中，通式(I)及通式(II)中，A分别独立地是Mg或Zn，B分别独立地是选自Al、Ga及In中的至少一种金属，x及y满足0＜x≤1、0＜y≤1、|y-x|≥0.005。(3)在上述方式的磁阻效应元件中，可以是所述x满足0＜x＜0.5、所述y满足0.5＜y≤1，也可以是所述x满足0.5＜x≤1、所述y满足0＜y＜0.5。(4)在上述方式的磁阻效应元件中，也可以是，所述x满足0＜x＜0.5、所述y满足0.5＜y≤1。(5)在上述方式的磁阻效应元件中，也可以是，所述第一铁磁性层形成于基板上，所述第一氧化物层层叠于所述第一铁磁性层的与所述基板相反侧的表面，所述第二氧化物层层叠于所述第一氧化物层的与所述第一铁磁性层相反侧的表面。(6)在上述方式的磁阻效应元件中，也可以是，所述隧道势垒层包含两层的所述第一氧化物层、且所述第二氧化物层被夹持于所述两层的所述第一氧化物层之间的层叠体。(7)在上述方式的磁阻效应元件中，也可以是，所述第一氧化物层的膜厚比所述第二氧化物层的膜厚薄。(8)在上述方式的磁阻效应元件中，也可以是，所述隧道势垒层的膜厚为3nm以下。(9)在上述方式的磁阻效应元件中，也可以是，所述第一氧化物层及所述第二氧化物层为不规则化的尖晶石结构。专利技术效果根据本专利技术，可以提供一种输出电压值高的磁阻效应元件。附图说明图1是本专利技术的第一实施方式的磁阻效应元件的截面示意图；图2是表示尖晶石结构的晶体结构的图；图3是表示不规则化的尖晶石结构的晶体结构的图；图4是本专利技术的第二实施方式的磁阻效应元件的截面示意图；图5是从层叠方向俯视用于测定实施例中制作的磁阻效应元件的输出电压值的磁阻效应器件的示意图。符号说明10、20……磁阻效应元件；1……基板；2……第一铁磁性层；3……第二铁磁性层；4、24……隧道势垒层；4a……第一氧化物层；4b……第二氧化物层；30……磁阻效应器件；31……第一配线；32……第二配线；33……电极；34……电源；35……电压计。具体实施方式下面，适当地参照附图对本专利技术进行详细说明。为使本专利技术的特征容易理解，为方便起见，以下说明中使用的附图有时放大表示成为特征的部分，各构成要素的尺寸比例等有时与实际不同。以下说明中示例的材料、尺寸等仅为一例，本专利技术不限于此，可以在不变更其主旨的范围内进行适当变更来实施。第一实施方式图1是本专利技术的第一实施方式的磁阻效应元件的截面示意图。图1所示的磁阻效应元件10具备基板1、第一铁磁性层2、第二铁磁性层3、和隧道势垒层4。另外，除这些层外，磁阻效应元件10还可以具有盖层、基底层等。(基板)优选基板1的平坦性优异。作为基板1的材料，例如可以使用MgO、Si、AlTiC等。(第一铁磁性层、第二铁磁性层)第一铁磁性层2及第二铁磁性层3具有磁化。磁阻效应元件10将这些磁化的相对角度变化作为电阻值变化进行输出。例如，如果固定第二铁磁性层3的磁化的方向，且将第一铁磁性层2的磁化的方向设为相对于第二铁磁性层3的磁化的方向可变，则第一铁磁性层2的磁化的方向发生变化，由此，磁阻效应元件10的电阻值发生变化。一般将磁化的方向固定的层称为固本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种磁阻效应元件，其中，/n所述磁阻效应元件具备第一铁磁性层、第二铁磁性层、以及被夹持于所述第一铁磁性层及所述第二铁磁性层之间的隧道势垒层，/n所述隧道势垒层是分别含有一层以上的具有尖晶石结构的第一氧化物层、和具有组成与所述第一氧化物层不同的尖晶石结构的第二氧化物层的层叠体。/n

【技术特征摘要】
20180628 JP 2018-1235381.一种磁阻效应元件，其中，
所述磁阻效应元件具备第一铁磁性层、第二铁磁性层、以及被夹持于所述第一铁磁性层及所述第二铁磁性层之间的隧道势垒层，
所述隧道势垒层是分别含有一层以上的具有尖晶石结构的第一氧化物层、和具有组成与所述第一氧化物层不同的尖晶石结构的第二氧化物层的层叠体。


2.根据权利要求1所述的磁阻效应元件，其中，
所述第一氧化物层含有由下述通式(I)表示的金属或合金构成的氧化物，
所述第二氧化物层含有由下述通式(II)表示的金属或合金构成的氧化物，
A1-xBx……(I)
A1-yBy……(II)
其中，通式(I)及通式(II)中，A分别独立地为Mg或Zn，B分别独立地为选自Al、Ga及In中的至少一种金属，x及y满足0＜x≤1、0＜y≤1、|y-x|≥0.005。


3.根据权利要求2所述的磁阻效应元件，其中，
所述x满足0＜x＜0.5，所述y满足0.5＜y≤1；或者，所述x满足0....

【专利技术属性】
技术研发人员：市川心人，中田胜之，佐佐木智生，
申请(专利权)人：TDK株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP