Brevet FR2868879A1 — publié le 20051014

DISPOSITIF DE MAGNÉTORÉSISTANCE A EFFET TUNNEL La présente invention concerne un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel. Il existe une variété de dispositifs électroniques qui utilisent l'effet de magnétorésistance. Les mémoires MRAM (mémoires magnétorésistives à accès direct), les têtes magnétiques et les capteurs magnétiques sont en tête de la liste de tels dispositifs électroniques. Des dispositifs électroniques utilisant un effet GMR (résistance magnétique géante) obtenu à partir du couplage d'échange magnétique entre des films magnétiques minces stratifiés sont également réalisés dans une production commerciale de masse. Par ailleurs, on s'attend à ce que le dispositif TMR (à magnétorésistance à effet tunnel) fournisse des dispositifs électroniques très sensibles et très précis, étant donné que le taux MR (taux de variation de la résistance magnétique) du dispositif MR est beaucoup plus élevé que celui du dispositif GMR. Comme cela est décrit dans le brevet japonais N 3331397 par exemple, le dispositif TMR possède une structure incluant une couche d'électrode inférieure formée sur un substrat, une couche à aimantation fixe (couche dite également couche "pinned") formée sur la couche d'électrode inférieure par superposition d'une ou plusieurs couches en matériau magnétique, une couche de barrière pour l'effet tunnel réalisée en un matériau amagnétique isolant formé sur la couche à aimantation fixe, une couche libre (couche à aimantation libre) formée sur la couche de barrière pour l'effet tunnel et une couche d'électrode métallique formée sur la couche libre. 2868879 2 La direction du spin magnétique des électrons dans la couche à aimantation fixe est fixe, alors que la direction dans la couche libre s'inverse aisément en fonction d'un champ magnétique externe. Avec un tel dispositif TMR, étant donné qu'un courant à effet tunnel direct circulant dans la couche de barrière pour l'effet tunnel varie fortement en fonction du potentiel d'énergie entre la couche à aimantation fixe et la couche libre, il est possible de mesurer le champ magnétique externe avec une grande précision. Le courant à effet tunnel direct est affecté par les propriétés du matériau et l'épaisseur de la couche formant barrière à effet tunnel. C'est pourquoi la hauteur de la barrière à effet tunnel, qui détermine l'intensité du champ électrique dans la couche de barrière pour l'effet tunnel, dépend des propriétés du matériau et de l'épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel. Ceci va être expliqué ci-après de façon plus détaillée. La résistance de jonction à effet tunnel Ra du dispositif TMR est fournie par les expressions suivantes (1) et (2). Ra = Ça-exp (2xd) ... (1) K = (2m e2)v2... (2) Dans les expressions cidessus, Ça est une valeur dépendant d'états d'électrons de la couche de barrière à effet tunnel et des couches magnétiques enserrant la couche de barrière à effet tunnel, d est une épaisseur de barrière de la couche de barrière à effet tunnel, cl) est une hauteur du potentiel de Fermi pour la barrière, m est la masse de l'électron et h est la constante de Planck. Comme cela ressort à l'évidence des expressions (1) et (2), la résistance de jonction à effet tunnel Ra diminue de façon exponentielle avec la réduction de l'épaisseur de la barrière (ou l'épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel). Il est souhaitable de choisir une valeur aussi 2868879 3 faible que possible pour l'épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel étant donné que le taux MR et l'augmentation du courant d'effet tunnel augmentent avec réduction de la résistance de jonction à effet tunnel Ro. Dans le dispositif TMR, le taux MR est défini comme étant un rapport de la résistance de jonction à effet tunnel entre le cas où la direction du spin des électrons dans la couche libre est la même que dans la couche à aimantation fixe, et le cas où la direction de spin des électrons dans la couche libre est opposée à celle présente dans la couche à aimantation fixe. D'une manière générale, l'épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel doit être inférieure à 5 nm et, comme cela est souhaitable, à 1 nm. D'une manière générale, la couche de barrière pour l'effet tunnel est un film d'oxyde métallique mince formé au moyen d'un procédé incluant les étapes consistant à former un film métallique aussi mince qu'environ 1 nm au moyen d'un procédé PVD (dépôt physique en phase vapeur), par exemple au moyen d'un dépôt par pulvérisation, et une oxydation du film métallique mince formé, au moyen d'un traitement de chauffage, d'un traitement plasmatique ou d'une exposition à l'air dans une atmosphère oxydante. Cependant, il se pose un problème consistant en ce que la couche classique de barrière pour l'effet tunnel formée au moyen d'un procédé PVD ne présente pas une uniformité concernant l'épaisseur et la qualité de la couche. Ceci est dû au fait qu'un phénomène de croissance d'îlots apparaît aisément au cours d'un procédé de formation d'un film métallique mince possédant une épaisseur de l'ordre d'environ 1 nm, qui est équivalente à la hauteur totale de quelques couches moléculaires à plusieurs dizaines de couches moléculaires, et il en résulte que des accumulations de métal sont dispersées sur la surface du film métallique mince formé. 2868879 4 Pour une telle raison, l'épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel formée au moyen du procédé PVC n'est pas uniforme même si la couche de barrière pour l'effet tunnel formée est soumise à un traitement d'oxydation. Cela peut provoquer une concentration locale du champ électrique, un courant de fuite, une variation du courant d'effet tunnel et des trous d'épingle dans la couche de barrière pour l'effet tunnel. Ces éléments altèrent fortement la performance du dispositif TMR. Par ailleurs, on sait qu'une superposition formée d'un film ferromagnétique et un film anti-ferromagnétique possède une coercivité élevée en raison de l'effet du couplage d'échange entre ces films. Par conséquent, la couche à aimantation fixe, qui doit posséder une coercivité élevée, est de préférence une superposition comprenant des films métalliques minces. Cependant, dans ce cas, il est très difficile de régler la rugosité de surface de la couche à aimantation fixe étant donné que la couche à aimantation fixe est formée au moyen d'un processus incluant l'étape de formation d'un film métallique mince. Si la rugosité de surface de la couche à aimantation fixe est élevée, la capacité d'application de la couche de barrière pour l'effet tunnel sur la couche à aimantation fixe diminue. Plusieurs dispositions ont été proposées pour former la couche à aimantation réduite ayant une surface unie. De telles dispositions incluent la formation de la couche à résistance fixe au moyen d'une croissance épitaxiale ou d'une croissance hétéroépitaxiale de sorte qu'elle possède presque une structure monocristalline, et lissé de la surface de la couche formée à aimantation fixe au moyen d'un polissage par faisceau électronique. Cependant il est difficile de mettre en oeuvre de telles dispositions du point de vue économique et technique. En outre, une phase de surface tend à se former lors de la formation d'un film de métal mince en tant que couche de barrière pour l'effet tunnel sur la couche à aimantation fixe, en raison de la diffusion intermétallique entre ces couches. Une telle phase de surface rend difficile le réglage de l'épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel. Par ailleurs, on s'attend à ce que le dispositif TMR possède de faibles dimensions pour la miniaturisation de circuits électroniques. Cependant, lorsque la taille du dispositif TMR diminue, le courant d'effet tunnel et sa sensibilité diminuent comme on peut le voir à partir de l'expression suivante (3) Itun=J. S... (3) dans laquelle Itun désigne le courant d'effet tunnel, J une 15 densité du courant d'effet tunnel et S une aire de surface effective du dispositif TMR. Etant donné que le courant d'effet tunnel est proportionnel à l'aire de surface effective du dispositif TMR, il est possible d'augmenter le courant d'effet tunnel sans augmenter l'aire de surface du dispositif TMR par effet venturi de manière à donner une grande taille aux aspérités de surface de la couche à résistance fixe, ce qui permet de choisir une aire de surface effective étendue. Cependant, si les aspérités de surface de la couche à aimantation fixe sont agencées de manière à être plus grande, la capacité d'application de la couche de barrière pour l'effet tunnel sur la couche à station fixe devient plus difficile et par conséquent la performance du dispositif TMR en est altérée. Le dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon l'invention présente une structure comprenant: une couche à aimantation fixe, une couche de barrière pour l'effet tunnel placée sur la couche à aimantation fixe, et 2868879 6 une couche libre formée sur ladite couche de barrière pour l'effet tunnel, ladite couche de barrière pour l'effet tunnel ayant sensiblement une composition stoechiométrique. La couche de barrière pour l'effet tunnel possédant sensiblement une composition stoechiométrique possède une bonne capacité d'application sur la couche à aimantation fixe. Par conséquent, la non uniformité d'épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel est plus faible lorsque cette couche est formée sous la forme d'une couche mince sur la surface de la couche à aimantation fixe possédant de grandes irrégularités de surface. C'est pourquoi le dispositif TMR selon l'invention présente un taux MR élevé en raison de la faible épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel, et présente également un courant d'effet tunnel stable et un faible courant de fuite en raison de la faible non uniformité d'épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel. En outre, il est possible de rendre le courant d'effet tunnel plus intense en utilisant les irrégularités de surface de la couche à aimantation fixe. Ceci est basé sur le fait que l'aire de surface effective de la couche à aimantation fixe augmente lorsque la rugosité de surface de la couche à aimantation fixe augmente. En utilisant les irrégularités de surface de la couche à aimantation fixe, il devient possible de réduire l'aire de surface du dispositif TMR selon l'invention de manière qu'elle soit inférieure à celle du dispositif TMR classique. Selon une caractéristique du dispositif, ladite 30 couche de barrière pour l'effet tunnel est formée au moyen d'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). Selon une caractéristique du dispositif, la couche de barrière pour l'effet tunnel est formée au moyen d'un procédé de dépôt de couche atomique (ALD). 2868879 7 Selon une caractéristique du dispositif, ladite couche de barrière pour l'effet tunnel est un film mince formé d'au moins parmi un oxyde, un nitrure et un oxynitrure d'un métal ou d'un semiconducteur. Selon une caractéristique du dispositif, ladite couche de barrière pour l'effet tunnel est un film mince formé d'au moins l'un des oxydes de Al, Y, Si, Mg, Ti, Ta, W, Hf et Nb. Selon une caractéristique du dispositif, la couche 10 de barrière pour l'effet tunnel est un film mince formé d'un nitrure de Si. Selon une caractéristique du dispositif, ladite couche de barrière pour l'effet tunnel est un film mince formé d'au moins l'un des nitrures de Al, Si, Ti et Ta. Selon une caractéristique du dispositif, ladite couche de barrière pour l'effet tunnel est un film mince formé d'un oxyde de Al. Selon une caractéristique du dispositif, le pourcentage atomique d'oxygène dans ladite couche de barrière pour Selon concentration barrière pour Selon une hauteur maximale de fixe est supérieure Selon unecaractéristique du dispositif, une rugosité de ladite couche à aimantation à 10 nm. caractéristique du dispositif, une l'effet tunnel est compris entre 52% et 68%. une caractéristique du dispositif, une de carbone résiduel dans ladite couche de l'effet tunnel est inférieure à 1 % atomique. épaisseur de ladite couche de barrière pour l'effet tunnel est comprise entre 0,5 nm et 5 nm. Selon une caractéristique du dispositif, celui-ci comporte en outre un substrat, une couche inférieure d'électrode, sur laquelle est formée ladite couche à aimantation fixe, et une couche d'électrode supérieure formée sur ladite couche libre. 2868879 8 L'invention concerne également un capteur magnétique possédant un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel, caractérisé en ce que ledit dispositif de magnéto-résistance comprend: une couche à aimantation fixe, une couche de barrière pour l'effet tunnel placée sur la couche à aimantation fixe, et une couche libre formée sur ladite couche de barrière pour l'effet tunnel, ladite couche de barrière pour l'effet tunnel ayant sensiblement une composition stoechiométrique. Le dispositif à magnétorésistance à effet tunnel peut être également fabriqué à l'aide d'un procédé, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : former une couche à aimantation fixe sur un substrat, former une couche de barrière pour l'effet tunnel sur ladite couche à aimantation fixe, ladite couche de barrière pour l'effet tunnel étant 20 formée au moyen d'un procédé CVD sans être exposée à une atmosphère oxydante. Selon une autre caractéristique du procédé, ladite couche à aimantation fixe est formée au moyen d'un procédé de pulvérisation et que ladite couche de barrière pour l'effet tunnel est formée au moyen d'un procédé ALD. Selon une autre caractéristique du procédé, on soumet la couche de barrière pour l'effet tunnel à un processus d'oxydation. Selon un autre aspect de l'invention, un procédé 30 pour former un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel comprend les étapes consistant à : former une couche d'électrode inférieure sur un substrat, former une couche à aimantation fixe sur ladite 35 couche d'électrode inférieure, former une couche de barrière pour l'effet tunnel sur ladite couche à aimantation fixe, former une couche libre sur ladite couche de barrière pour l'effet tunnel, et former une couche d'électrode supérieure sur ladite couche libre, ladite couche de barrière pour l'effet tunnel étant formée au moyen d'un procédé CVD sans être exposée à une atmosphère oxydante. Le dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon l'invention peut être fabriqué moyennant l'utilisation d'un appareil pour la fabrication d'un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel possédant un substrat sur lequel sont formés un stratifié comprenant une couche d'aimantation fixe, une couche de barrière pour l'effet tunnel et une couche libre, caractérisé en ce que ledit appareil comprend: une première chambre de traitement pour former ladite couche à aimantation fixe, une seconde chambre de traitement pour former une couche de barrière pour l'effet tunnel au moyen du procédé CVD, et une chambre formant sas de chargement, qui relie lesdites première et seconde chambres de traitement, ladite chambre formant sas de chargement permettant de transporter ledit substrat depuis ladite première chambre de traitement jusqu'à ladite seconde chambre de traitement tout en empêchant que ledit substrat soit exposé à une atmosphère oxydante. Selon une autre caractéristique de l'appareil de fabrication d'un dispositif TMR, ladite première chambre de traitement est configurée de manière à former ladite couche à aimantation fixe au moyen d'un procédé de pulvérisation, et que ladite seconde chambre de traitement est configurée pour former ladite couche de barrière pour l'effet tunnel au moyen d'un procédé ALD. Selon une autre caractéristique de l'appareil de fabrication d'un dispositif TMR, celui-ci comprend en outre une troisième chambre de traitement pour oxyder ladite couche de barrière pour l'effet tunnel, ladite troisième chambre de traitement étant raccordée à ladite seconde chambre de traitement par l'intermédiaire de ladite chambre formant sas de chargement pour permettre le transport dudit substrat depuis ladite seconde chambre de traitement vers ladite troisième chambre de traitement, tout en empêchant que ledit substrat soit exposé à une atmosphère oxydante. D'autres caractéristiques et avantages de la présente invention ressortiront de la description donnée ci-après prise en référence aux dessins annexés, sur lesquels: - la figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif TMR selon une forme de réalisation de l'invention; - les figures 2 et 3 sont des schémas destinés à expliquer le principe de détection d'un champ magnétique au moyen du dispositif TMR; - la figure 4 est un schéma permettant d'expliquer un processus de formation d'une couche de barrière pour l'effet tunnel du dispositif TMR selon l'invention; - la figure 5 est une vue en coupe d'une variante du dispositif TMR selon l'invention, dont la couche isolante est traitée de manière à présenter de grandes aspérités de surface; et - la figure 6 est une illustration représentant une structure schématique d'un dispositif pour fabriquer le dispositif TMR selon l'invention. La figure 1 est une vue en coupe d'un dispositif TMR 1 conformément à une forme de réalisation de l'inven- tion. Comme cela est représenté sur cette figure, le 2868879 11 dispositif TMR 1 possède une structure incluant une couche inférieure d'électrode 20, une couche à aimantation fixe 30, une couche de barrière pour l'effet tunnel 40, une couche libre 50 et une couche d'électrode supérieure 60, qui sont formées successivement sur un substrat 10. Le substrat 10 peut être un substrat en silicium, sur lequel est formée une couche isolante 11. La couche isolante 11 sert à isoler électriquement la couche d'électrode inférieure 20 par rapport au substrat 10. La couche isolante 11 est un film mince de SiO2 possédant une épaisseur de 300 nm et formé sur le substrat 10 au moyen d'un procédé de pulvérisation. Il est possible de former le film de SiO2 à l'aide d'un procédé différent, par exemple par oxydation thermique du substrat en silicium 10 ou par un procédé CVD (dépôt chimique en phase vapeur). Le matériau de la couche isolante 11 n'est pas limité au SiO2. La couche d'électrode inférieure 20 est un film de Cr formé sur une épaisseur de 30 nm sur la couche isolante 11 au moyen d'un procédé de pulvérisation. La couche à aimantation fixe 30, qui possède une épaisseur totale de 10 nm, est constituée par une couche inférieure à aimantation fixe 31 et une couche supérieure à aimantation fixe 32. La couche inférieure à aimantation fixe 31 est un film mince de PtMn qui est antiferromagnétique, et la couche supérieure à aimantation fixe 32 est un film mince de NiFe qui est ferromagnétique. La couche à aimantation fixe 30 possède une haute coercivité due à l'effet de couplage d'échange entre le film ferromagnétique mince et le film antiferromagnétique mince. La couche 40 de barrière pour l'effet tunnel est un film isolant mince déposé de manière à posséder une composition sensiblement stoechiométrique sur la couche supérieure à aimantation fixe 32, au moyen du procédé CVD. 2868879 12 Le procédé CVD est un procédé de formation d'un film mince consistant à faire réagir deux ou plus de deux types de gaz sources en phase vapeur ou en les faisant réagir à proximité d'une interface de substrat dans une chambre de réaction. Avec le procédé CVD, il est possible d'obtenir une couche de barrière pour l'effet tunnel possédant une capacité d'application supérieure et une épaisseur plus uniforme que dans le cas du procédé PDV classique. En tant que procédé CVD, on connaît le procédé CVD thermique, le procédé CVD à plasma et le procédé photo-CVD. Dans cette forme de réalisation, le procédé ALD (dépôt d'une couche atomique) est utilisé pour former la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel. Le procédé ALD, qui est également désigné sous la désignation ALE (épitaxie de couche atomique) ou ALCVD (dépôt chimique en phase de vapeur de couche atomique) est une sorte de procédé CVD. Ici, le procédé ALD va être expliqué brièvement ci-après. Le procédé ALD est un procédé servant à faire croître, à raison d'une couche atomique ou moléculaire à la fois, un cristal de deux ou de plusieurs types de matériaux bruts (éléments chimiques ou composés chimiques) introduit dans une chambre de réaction, selon une séquence alternée moyennant l'utilisation d'une réaction d'adsorption à la surface d'un substrat disposé dans la chambre de réaction et des différences de pression de vapeur entre les matériaux bruts et un matériau de consigne. Le procédé ALD diffère des autres procédés classés parmi les procédés CVD, en ce qu'il est prévu un seul gaz source à un instant donné dans la chambre de réaction dans le cadre du procédé ALD. Tout d'abord un gaz source (gaz de matériau brut) A est introduit, conjointement avec un gaz porteur tel que Ar et N2, à l'intérieur de la chambre de réaction qui est maintenu vide. Si le substrat est maintenu audessus d'une 2868879 13 certaine température, une couche atomique ou une couche moléculaire du matériau brut A se forme sur la surface du substrat par adsorption auto-limitative. Ensuite, le gaz source restant A est purgé de la chambre de réaction moyennant l'utilisation d'un gaz inerte, puis un gaz source (gaz de matière brute) B est introduit dans la chambre de réaction. Par conséquent, une couche atomique ou une couche moléculaire du matériau brut B est formée sur la couche atomique moléculaire du matériau brut A. Ensuite, le gaz source restant B est purgé de la chambre de réaction. Ce cycle est répété de multiples fois pour la formation d'un film mince possédant une épaisseur désirée sur le substrat. Le procédé ALD inclut un procédé utilisant des élé- ments chimiques en tant que gaz source, et un procédé utilisant des composés chimiques en tant que gaz sources. Quel que soit le procédé, l'adsorption du type auto-limitative comme par exemple le mécanisme d'adsorption du type Langmuir peut être prédominant en tant que mécanisme d'adsorp- tion atomique ou moléculaire du gaz source. Dans le mécanisme d'adsorption du type Langmuir, le facteur d'adsorption de surface 0i du gaz source est fourni par l'expression suivante (4) Oi = KaPi/(Kd+KaPi) = Kpi/(l+KPi) ... (4) Pi désignant une pression partielle d'un gaz source, Ka une constante de cadence d'adsorption, Kd une constante de cadence de désorption et K désignant Ka/Kd. Si Kpi est suffisamment supérieur à 1, ou si les molécules ou les éléments du gaz source existant dans la vapeur sont dans un état saturé par rapport à la cadence d'adsorption, une couche monoatomique ou monomoléculaire est formée. Par conséquent, le facteur d'adsorption de surface dans le procédé ALD est aussi élevé que sensiblement 100 %. Pour cette raison, le procédé ALD est approprié pour la 2868879 14 formation uniforme de la couche de barrière pour l'effet tunnel. En outre, le procédé ALD supprime la nécessité de former une couche métallique sur la couche à aimantation fixe, et par conséquent évite une diffusion métallique. Par conséquent, avec le procédé ALD, il devient possible de former la couche de barrière pour l'effet tunnel présentant une variation de l'épaisseur plus faible. La couche 40 de barrière pour l'effet tunnel peut être un oxyde, un nitrure ou un oxynitrure d'un métal (ou un semiconducteur), ou une combinaison de tels éléments. De façon plus spécifique, la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel peut être un film mince constitué d'un oxyde de Al, Y, Si, Mg, Ti, Ta, W, Hf ou Nb, ou une combinaison de tels éléments. La couche 40 de barrière pour l'effet tunnel peut être également un film mince formé d'un oxynitrure de Al, Si, Ti ou Ta, ou d'une combinaison de tels éléments. De préférence la composition chimique de la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel est Al2O3i SiO2, Si3N4, SiON, TaON, AlON ou Y2O3. La composition chimique de la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel peut être WO, Ta2O5r TiO2, TiON, MgO ou Nb205. L'épaisseur de la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel devrait être aussi faible que possible de manière à réduire la résistance à l'effet tunnel. Cependant, il est souhaitable que l'épaisseur soit comprise entre 0,5 nm et 1 nm pour l'obtention d'une bonne capacité d'application de la couche. Cependant, l'épaisseur peut être aussi élevée qu'environ 5 nm en fonction de conditions d'utilisation du dispositif TMR. Dans le cas où la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel est formée d'un film mince d'oxyde de Al, le pourcentage atomique de l'oxygène dans la couche 40 de 2868879 15 barrière pour l'effet tunnel peut être compris entre 52% et 68%. Il est souhaitable que la concentration de carbone résiduel dans la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel ne soit pas supérieure à 1 % atomique. La hauteur maximale Rmax de rugosité de la couche à aimantation fixe 30 peut être supérieure à 10 nm. Dans cette forme de réalisation, la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel est un film mince de Al2O3 formée sur l'épaisseur de 1 nm de la couche à aimantation fixe au moyen d'un procédé ALD. La couche libre 50 est un film mince de NiFe formé sur une épaisseur de 100 nm et sur la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel, au moyen d'un procédé de pulvérisation. La couche d'électrode supérieure 60 est un film mince de Al formé sur une épaisseur de 300 nm sur la couche libre 50 au moyen d'un procédé de pulvérisation. Un métal formant barrière peut être inséré entre la couche d'électrode supérieure 60 et la couche libre 50. Comme cela a déjà été expliqué, le principe de détection d'un champ magnétique d'un dispositif TMR réside dans le fait que le courant d'effet tunnel direct traversant la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel dépend fortement de la variation du potentiel d'énergie entre les deux couches magnétiques (la couche à aimantation fixe 30 et la couche libre 50), qui est provoquée par la variation de la direction du flux magnétique dans la couche libre 50. Les figures 2 et 3 sont des schémas servant à expliquer ce principe et sur lesquels des flèches indiquent des directions de spins magnétiques. La figure 2 représente le cas où la direction des spins magnétiques dans la couche à aimantation fixe 30 est la même que celle de la couche libre 50. La figure 3 représente un cas où la direction du 2868879 16 spin magnétique dans la couche à aimantation fixe 30 est opposée à celle du spin magnétique de la couche libre 50. Ci-après on va expliquer un procédé de fabrication du dispositif TMR décrit plus haut. En tant que première étape, un film de SiO2 est formé sur une épaisseur de 300 nm en tant que couche isolante 11 par pulvérisation sur le substrat 10 formé de silicium. Ensuite, un film de Cr est formé sur une épaisseur de 30 nm en tant que couche d'électrode infé- rieure 20 par pulvérisation sur la couche isolante 11. Ensuite, on forme la couche à aimantation fixe 30 sur une épaisseur de 10 nm par pulvérisation sur la couche d'électrode inférieure 20. De façon plus spécifique, un film mince de PtMn qui présente une caractéristique d'anti- ferromagnétisme, en tant que couche inférieure à aimantation fixe31 sur la couche d'électrode inférieure 20, puis on forme un film mince de NiFe qui présente une caractéristique de ferromagnétisme en tant que la couche supérieure à aimantation fixe 32 sur la couche inférieure à aimantation fixe 31. Ensuite, on forme un film de Al2O3 sur une épaisseur de 1 nm en tant que couche 40 de barrière pour l'effet tunnel au moyen du procédé ALD sur la couche à aimantation fixe 30. Un exemple du procédé de formation du film de Al2O3 au moyen d'un procédé ALD va être expliqué ci-après en référence à la figure 4. Comme gaz sources, on utilise du TMA ((CH3)3A1, triméthylaluminium) et du H2O. Les conditions de dépôt du film de Al2O3 sont les suivantes. On chauffe le substrat 10 à 350 C dans la chambre de réaction. On a produit du TMA et du H2O vaporisés à la température ambiante dans la chambre de réaction conjointement avec un gaz porteur formé de N2 selon une séquence alternée à un débit de 400 cm3/s. 2868879 17 De même comme gaz de purge, on utilise du gaz N2. La durée d'introduction du TMA est de 0,2 s, la durée de purge du TMA est de 7 s, la durée d'introduction du H2O est de 0,2 s et la durée de purge de H2O est de 7 s. Ce cycle est répété 15 fois pour la formation du film de Al2O3 possédant une épaisseur d'environ 1 nm. La température de dépôt est fixée à 350 C. Une fois achevé le dépôt de Al2O3, le substrat se refroidit de façon automatique à 150 C lorsqu'on le ressort de la chambre de réaction. Ensuite, on forme un film de NiFe sur une épaisseur de 100 nm en tant que couche libre 50 par pulvérisation sur une. couche 40 de barrière pour l'effet tunnel. Enfin, on forme un film de Al sur une épaisseur de 300 nm en tant que couche d'électrode supérieure 60 par pulvérisation sur la couche libre 50. On obtient ainsi le dispositif TMR selon l'invention. Par ailleurs, la composition stoechiométrique de Al2O3 formé en tant que couche de barrière pour l'effet tunnel peut être réglée par le choix du matériau d'oxydation et au moyen de réglages des durées d'introduction et des températures des gaz sources. Par exemple, bien que le pourcentage atomique de l'oxygène dans le film de Al2O3 formé au moyen du procédé décrit plus haut est compris entre 52% et 60%, il peut être commandé principalement au moyen de la température de dépôt. Lorsque la température de dépôt est faible, le film de Al2O3 formé devient riche en métal. D'une manière générale, lorsque la température de dépôt augmente, la com- position du film de Al2O3 formé se rapproche du rapport stoechiométrique théorique si la température de dépôt est inférieure à la température de décomposition du TMA. Si on utilise des gaz TMA et ozone en tant que gaz sources, on peut obtenir en tant que couche 40 de barrière pour l'effet tunnel un film mince formé d'un oxyde 2868879 18 d'aluminium dont le pourcentage atomique en oxygène dépasse 60%. En soumettant la couche formée 40 de barrière pour l'effet tunnel à un traitement d'oxydation comme par exemple une oxydation métallique, une oxydation plasmatique et une oxydation à l'ozone, il est possible que la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel ait une composition riche en oxygène, dans laquelle le pourcentage atomique en oxygène est égal à environ 60%. La couche 40 de barrière pour l'effet tunnel peut être un film mince formé d'oxynitrure de Al. Dans ce cas, un gaz oxydant tel que H2O ou de l'ozone et un gaz nitrurant, qui de façon typique est NH3, sont introduits alternativement dans la chambre de réaction. Comme cela a été expliqué précédemment, le dispositif TMR 1 conforme à cette forme de réalisation possède une structure incluant une couche d'électrode inférieure 20, une couche à aimantation fixe 30, une couche 40 de barrière pour l'effet tunnel, une couche libre 50, une couche d'électrode supérieure 60, qui sont formées successivement sur le substrat 10, dans lequel la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel possède essentiellement une composition stoechiométrique. La couche 40 de barrière pour l'effet tunnel peut être formée au moyen d'un procédé CVD. Dans cette forme de réalisation, la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel est un film mince d'un oxyde Al (Al2O3) formé de manière à posséder essentiellement une composition stoechiométrique, au moyen d'un procédé ALD. Habituellement, une couche de barrière pour l'effet tunnel est formée au moyen d'un procédé PVD, et par conséquent, sa composition chimique est très différente de la composition stoechiométrique. La couche 40 de barrière pour l'effet tunnel, qui 35 possède essentiellement une composition stoechiométrique, 2868879 19 possède une bonne capacité d'application sur la couche à aimantation fixe 30. Par conséquent, la non uniformité d'épaisseur de la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel est très faible même si elle est formée de manière à être mince sur la surface de la couche à aimantation fixe 30 possédant de grandes irrégularités de surface. Par conséquent, le dispositif TMR selon cette forme de réalisation présente un rapport MR élevé en raison de la faible épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel, et présente également un courant d'effet tunnel stable et un faible courant de fuite en raison de la faible non uniformité d'épaisseur de la couche de barrière pour l'effet tunnel. En outre, il est également possible de rendre plus élevé le courant d'effet tunnel en utilisant les irrégularités de surface de la couche à aimantation fixe 30. Ceci est basé sur le fait que l'aire de surface effective de la couche à aimantation fixe augmente lorsque la rugosité de surface de la couche à aimantation fixe augmente. En utilisant les irrégularités de surface de la couche à aimantation fixe 30, il devient possible de rendre l'aire de surface du dispositif TMR de l'invention nettement plus petite que celle d'un dispositif TMR classique. D'une manière générale, la hauteur maximale Rmax de rugosité de la couche formée 30 à aimantation fixe est supérieure à 5 nm, si une mesure de lissé de surface, comme par exemple une croissance épitaxiale ou une croissance hétéroépitaxiale, n'est pas prise lors de la formation de la couche à aimantation fixe 30. Si l'épaisseur de la couche d'électrode inférieure 20 ou de la couche inférieure à aimantation fixe 32 est réglée à une valeur suffisamment élevée, la hauteur maximale Rmax dépasse 10 nm. Même lorsque la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel est formée sur la couche à aimantation fixe 30 présentant une telle rugosité 2868879 20 importante de surface, il n'existe aucun risque que des trous d'épingle apparaissent dans la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel, en raison de la faible non uniformité d'épaisseur de cette couche, garantie par la haute capacité d'application de la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel. Il est également possible de régler à une valeur élevée la rugosité de surface de la couche à aimantation fixe 30 en soumettant la couche à aimantation fixe 30 à un processus de corrosion photolithographique ou à sec. Par exemple, on peut augmenter la rugosité de surface de la couche à aimantation fixe 30 en soumettant la surface de la couche à aimantation fixe 30 à une corrosion par pulvérisation en utilisant du Ar, ou une corrosion humide avant la formation, sur cette couche, de la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel. Contrairement à ce qui a été indiqué précédemment, l'aire de surface effective de la couche à aimantation fixe 30 peut être accrue également au moyen du procédé de câblage ou au moyen du procédé de formation de tranchées. L'augmentation de la rugosité de surface de la couche à aimantation fixe 30 n'est pas limitée au traite-ment de la surface de la couche à aimantation fixe 30. Si la surface de l'un quelconque de la couche d'électrode inférieure 20, du substrat 10 et de la couche isolante 11 est traitée de manière à présenter des aspérités, la rugosité de surface de la couche d'aimantation fixe 30 augmente, et par conséquent les tailles des aspérités de la sur-face de la couche à aimantation fixe 30 sont affectées par ces aspérités. La figure 5 est une vue en coupe d'un exemple d'un tel dispositif TMR, dans lequel la couche isolante 11 est traitée de manière à posséder des aspérités de surface étendues afin d'accroître la rugosité de surface de la couche à aimantation fixe. 2868879 21 Lorsque la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel est formée au moyen du procédé CVD, la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel formée contient du carbone, étant donné qu'un métal organique (du TMA dans cette forme de réalisation) est utilisé en tant que matériau brut. Cependant, il est souhaitable que le carbone résiduel dans la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel ne soit pas supérieur à 1 % atomique étant donné que si la concentration du carbone résiduel est élevée, le courant de fuite apparaît aisément sur la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel. La figure 6 montre une structure schématique d'un appareil 100 pour la fabrication du dispositif TMR de l'invention. Comme représenté sur cette figure, cet appareil 100 inclut des chambres de pulvérisation 110, 120, une chambre ALD 130 et une chambre d'oxydation 140. Ces chambres sont reliées entre elles par une chambre formant sas de chargement 150. Les chambres de pulvérisation 110, 120 servent à former la couche à aimantation fixe 30, par pulvérisation. De façon plus spécifique, la chambre de pulvérisation 110 est une chambre servant à former un film mince de PtMn en tant que couche inférieure à aimantation fixe 31, et la chambre de pulvérisation 120 est une chambre servant à former un film mince de NiFe en tant que couche supérieure à aimantation fixe 32. La chambre ALD 130 est une chambre servant à former la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel, au moyen du procédé ALD. La chambre d'oxydation 140 est une chambre servant à oxyder la couche formée 40 de barrière pour l'effet tunnel. La chambre formant sas de chargement 150 est pourvue d'un mécanisme de transport pour le substrat 10. Pour la fabrication du dispositif TMR, l'intérieur de la 2868879 22 chambre formant sas de chargement 150 est maintenu sous vide dans une atmosphère inerte. Toutes les chambres hormis la chambre d'oxydation 140 sont réalisées avec une pompe de désaération, de sorte que le substrat 10 peut être transporté, au moyen de la chambre formant sas de chargement 150, depuis la chambre de pulvérisation 110 vers la chambre de pulvérisation 120, depuis la chambre de pulvérisation 120 vers la chambre ALD et depuis la chambre ALD 130 vers la chambre d'oxydation 140 sans que le substrat 10 soit exposé à une atmosphère oxydante. Avec l'appareil de fabrication possédant la structure décrite ci-dessus, la propreté et la stabilité interfaciale de la surface de la couche à aimantation fixe 30 peuvent être maintenues à un niveau élevé étant donné qu'il est possible de décaler le substrat 10 de l'étape de traitement formant la couche à aimantation fixe à l'étape de traitement de formation de la couche de barrière pour l'effet tunnel, tout en maintenant le substrat 10 sous vide ou dans une atmosphère inerte. Il en résulte qu'il devient possible d'empêcher une oxydation de la couche à aimantation fixe 30 formée, ce qui évite une altération de la performance du dispositif TMR provoquée par une variation de son effet magnétique et une apparition d'une résistance électrique. En outre, avec l'appareil de fabrication selon cette forme de réalisation, il est possible de favoriser l'oxydation de la couche formée 40 de barrière pour l'effet tunnel, étant donné que la chambre ALD 130 est connectée à la chambre d'oxydation 140 au moyen de la chambre formant sas de chargement 150 et que, par conséquent, le substrat peut être transporté de la chambre ALD 130 à la chambre d'oxydation 140 sans être exposé à une atmosphère oxydante. Etant donné que l'épaisseur de la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel n'est pas modifiée par le fait 2868879 23 que l'oxydation est favorisée par l'oxydation thermique, l'oxydation plasmatique ou l'oxydation à l'ozone, cette forme de réalisation est avantageuse dans le cas où la couche 40 de barrière pour l'effet tunnel est formée d'un oxyde ou d'un oxynitrure d'un métal. Bien que le dispositif TMR selon la forme de réalisation décrite précédemment possède une structure incluant une couche d'électrode inférieure 20, une couche 30 à aimantation. fixe, une couche 40 de barrière pour l'effet tunnel, une couche libre 50 et une couche d'électrode supérieure 60 formées successivement sur le substrat 10, la présente invention est applicable à n'importe quel dispositif incluant au moins la couche à aimantation fixe, la couche de barrière pour l'effet tunnel et la couche libre, qui fournissent l'effet de magnétorésistance à effet tunnel. Dans la forme de réalisation indiquée précédemment, la couche de barrière pour l'effet tunnel est formée au moyen du procédé ALD, qui est classé comme étant un procédé CVD, mais la couche de barrière pour l'effet tunnel peut être formée par le procédé CVD thermique, le procédé CVD plasmatique ou le procédé photo-CVD. Le dispositif TMR selon l'invention peut être utilisé non seulement pour des capteurs magnétiques, mais également pour des mémoires MRAM (mémoire magnétorésistives à accès direct) et des têtes magnétiques. Les formes de réalisation préférées expliquées précédemment représentent des exemples de l'invention et on comprendra que des variantes des formes de réalisation pré- férées et des formes de réalisation préférées de l'invention apparaîtront à l'évidence aux spécialistes de la technique. 2868879 24 REVENDICATIONS 1. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel, caractérisé en ce qu'il comprend: une couche à aimantation fixe (30), une couche de barrière pour l'effet tunnel (40) formée sur la couche à aimantation fixe, et - une couche libre (50) formée sur ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40), ladite couche de barrière pour l'effet tunnel ayant sensiblement une compo- sition stoechiométrique. 2. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40) est formée au moyen d'un procédé de dépôt chimique en phase vapeur (CVD). 3. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de barrière pour l'effet tunnel (40) est formée au moyen d'un procédé de dépôt de couche atomique (ALD). 4. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40) est un film mince formé d'au moins l'un parmi un oxyde, un nitrure et un oxynitrure d'un métal ou un semiconducteur. 5. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40) est un film mince formé d'au moins l'un des oxydes de Al, Y, Si, Mg, Ti, Ta, W, Hf et Nb. 6. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que la couche de barrière pour l'effet tunnel (40) est un film mince formé d'un nitrure de Si. 7. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite 35 couche de barrière pour l'effet tunnel (40) est un film 2868879 25 mince formé d'au moins l'un des nitrures de Al, Si, Ti et Ta. 8. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce que ladite couche de barrière pour l'effet tunnel {40) est un film mince formé d'un oxyde de Al. 9. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 8, caractérisé en ce qu'un pourcentage atomique d'oxygène dans ladite couche de barrière (40) pour l'effet tunnel est compris entre 52% et 68%. 10. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une concentration de carbone résiduel dans ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40) est inférieure à 1 % atomique. il. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une hauteur maximale de rugosité de ladite couche à aimantation fixe 20 (30) est supérieure à 10 nm. 12. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'une épaisseur de ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40) est comprise entre 0,5 nm et 5 nm. 13. Dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 1, caractérisé en ce qu'il comporte en outre un substrat (10), une couche inférieure d'électrode (20), sur laquelle est formée ladite couche à aimantation fixe (30), et une couche d'électrode supérieure (60) formée sur ladite couche libre (50). 14. Capteur magnétique possédant un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel, caractérisé en ce que ledit dispositif de magnétorésistance comprend: une couche à aimantation fixe (30), 2868879 26 une couche de barrière pour l'effet tunnel (40) placée sur la couche à aimantation fixe (30), et une couche libre (50) formée sur ladite couche de barrière pour l'effet tunnel, ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40) ayant sensiblement une composition stoechiométrique. 15. Procédé de formation d'un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : former une couche à aimantation fixe (30) sur un substrat (10), former.une couche de barrière pour l'effet tunnel (40) sur ladite couche à aimantation fixe (30), ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40) 15 étant formée au moyen d'un procédé CVD sans être exposée à une atmosphère oxydante. 16. Procédé de formation d'un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 15, caractérisé en ce que ladite couche à aimantation fixe (30) est formée au moyen d'un procédé de pulvérisation et que ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40) est formée au moyen d'un procédé ALD. 17. Procédé de formation d'un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 15, caractérisé en ce qu'on soumet la couche de barrière pour l'effet tunnel (40) à un processus d'oxydation. 18. Procédé de formation d'un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel, caractérisé en ce qu'il comprend les étapes consistant à : former une couche d'électrode inférieure (20) sur un substrat (10), former une couche à aimantation fixe (30) sur ladite couche d'électrode inférieure (20), former une couche de barrière pour l'effet tunnel (40) sur ladite couche à aimantation fixe (30), 2868879 27 former une couche libre (50) sur ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40), et former une couche d'électrode supérieure (60) sur ladite couche libre (50), ladite couche de barrière pour l'effet tunnel étant formée au moyen d'un procédé CVD sans être exposée à une atmosphère oxydante. 19. Appareil pour la fabrication d'un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel possédant un substrat (10) sur lequel sont formés un stratifié comprenant une couche d'aimantation fixe (20), une couche de barrière pour l'effet tunnel (40) et une couche libre (50), ledit appareil étant caractérisé en ce qu'il comprend: une première chambre de traitement (110) pour 15 former ladite couche à aimantation fixe, une seconde chambre de traitement (120) pour former une couche de barrière pour l'effet tunnel au moyen d'un procédé CVD, et une chambre formant sas de chargement {150), 20 reliant lesdites première et seconde chambres de traitement, ladite chambre formant sas de chargement (150) permettant de transporter ledit substrat (10) depuis ladite première chambre de traitement (110) jusqu'à ladite seconde chambre de traitement (120) tout en empêchant que ledit substrat (10) soit exposé à une atmosphère oxydante. 20. Appareil pour la fabrication d'un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 19, caractérisé en ce que ladite première chambre de traitement (110) est configurée de manière à former ladite couche à aimantation fixe (30) au moyen d'un procédé de pulvérisation, et que ladite seconde chambre de traitement (120) est configurée pour former ladite couche de barrière pour l'effet tunnel (40) au moyen d'un procédé ALD. 2868879 28 21. Appareil pour la fabrication d'un dispositif de magnétorésistance à effet tunnel selon la revendication 19, caractérisé en ce qu'il comprend en outre une troisième chambre de traitement (140) pour oxyder ladite couche de barrière pour l'effet tunnel, ladite troisième chambre de traitement (140) étant raccordée à ladite seconde chambre de traitement (120) par l'intermédiaire de ladite chambre formant sas de chargement (150) pour permettre le transport dudit substrat (10) depuis ladite seconde chambre de traitement (120) vers ladite troisième chambre de traitement (140), tout en empêchant que ledit substrat (10) soit exposé à une atmosphère oxydante.