[发明专利]隧道磁阻元件及其制备方法

说明书

本发明改进隧道磁阻元件的自由磁性层的结构，且实现线性度较高的磁阻特性。在从靠近基板(2)的一侧，按照固定磁性层(10)、绝缘层(20)、自由磁性层(30)的顺序层叠，自由磁性层具有：下表面与绝缘层接合的铁磁层(31)、以及与该铁磁层的上表面接触并层叠的软磁层(33)。构成自由磁性层的铁磁层及软磁层的易磁化轴(A2)为彼此相同的方向且相对于固定磁性层的易磁化轴(A1)为不同的方向。

技术领域

本发明涉及隧道磁阻元件及其制备方法。

背景技术

就隧道磁阻元件(TMR(Tunnel Magneto Resistive)元件)而言，其具有：磁化方向被固定的固定磁性层、受到外部磁场影响而磁化方向改变的自由磁性层、以及在固定磁性层和自由磁性层之间配置的绝缘层，形成磁性隧道结(MTJ(Magnetic Tunnel Junction))。与固定磁性层的磁化方向与自由磁性层的磁化方向的角度差相应地，利用隧道效应使绝缘层的电阻发生变化。作为利用该隧道磁阻元件的产品，可举例的有磁存储器、磁头、磁传感器等。(专利文献1～5)。

另外，存在以下技术(专利文献6)，即，在自由磁性层配置有容易与外部磁场发生反应的软磁层(NiFe或CoFeSiB等)，通过对从靠近基板一侧按照自由磁性层、绝缘层、固定磁性层的顺序层叠的结构进行磁场中热处理，由外部磁场引起固定磁性层的磁化方向与自由磁性层的磁化方向产生角度差，与此相应地利用隧道效应绝缘层电阻发生变化，制备使用以上的、线性度较高的高灵敏度的磁传感器(专利文献6)。

在自由磁性层配置有容易与外部磁场发生反应的软磁层(NiFe或CoFeSiB等)，而且，通过使磁耦合层(Ta或Ru)介入在与绝缘层接合的铁磁层与软磁层之间，除去磁性隧道结和软磁性材料在固体物性上的耦合且仅产生磁耦合的合成耦合被使用(专利文献1～6)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：(日本)特开平9－25168号公报

专利文献2：(日本)特开2001－68759号公报

专利文献3：(日本)特开2004－128026号公报

专利文献4：(日本)特开2012－221549号公报

专利文献5：(日本)特开2013－48124号公报

专利文献6：(日本)特开2013－105825号公报

发明内容

发明所要解决的技术问题

但是，根据本发明的发明者们的研究，在专利文献6记载的结构中，如果为了进一步提高灵敏度，使自由磁性层的形状变大(期望改进Hk以及降低噪声)，则对上层的绝缘层或固定磁性层产生不好的影响(预想是因为均匀性或结晶性变差)，且作为磁传感器的性能提升变得困难。

另一方面，为了不对绝缘层或固定磁性层施加不好的影响并使自由磁性层的形状变大，只要如专利文献1、2、4、5的结构那样，从靠近基板一侧以固定磁性层、绝缘层、自由磁性层顺序层叠即可。但是，在该结构的情况下，不能通过热处理实现线性度较高的高精度的磁传感器。为了将磁阻元件作为精度较好地测量磁场强弱的磁传感器使用，谋求根据从检测磁场为零的状态(中立位置)向正磁场、负磁场变化而上下成比例地产生电阻变化的性质(线性度)。

本发明是鉴于以上现有技术的问题而作出的，其课题在于改进隧道磁阻元件的自由磁性层的结构且实现线性度较高的磁阻特性。

用于解决技术问题的手段