【手続補正書】
【提出日】平成27年2月20日(2015.2.20)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７２】
これにより、試料Ｅ２−２において、ウスタイト結晶粒２１ｓの面間隔ｄが膜面垂直方向に延びたと考えられる。  
また、試料Ｅ２−１、Ｅ２−３、Ｅ２−４においても、表２に示すようにウスタイト結晶粒２１ｓの面間隔ｄが膜面垂直方向に延びていることが確認された。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００７４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００７４】
ここで、表２からわかるように、ウスタイト結晶粒とウルツァイト結晶粒とを同じ膜面内で混在した酸化物２１を形成する場合、好ましいＺｎの濃度範囲が存在する。酸化物２１の母材金属中に含まれるＺｎの濃度が少なすぎる場合には、ウルツァイト結晶粒が形成されにくい。Ｚｎの濃度が多すぎる場合には、Ｆｅを含むウスタイト結晶粒が形成されにくい。また、Ｚｎの濃度が多すぎる場合、酸化物２１中のウスタイト結晶粒に対するウルツァイト結晶粒の面積比が大きくなり、酸化物２１を通過する伝導電子がウスタイト結晶粒を通過する割合が低くなる。上記を鑑みて、酸化物２１となる被酸化母材において、Ｆｅを含む金属合金中に含まれるＺｎの濃度は、３０ａｔ．％以上９０ａｔ．％以下が好ましく、３０ａｔ．％以上７０ａｔ．％以下がさらに好ましい。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８１】
ＩＡＯにおけるビーム電流Ｉｂは、６０ｍＡで一定とし、加速電圧Ｖｂを６０Ｖ〜１２０Ｖで変えた。Ａｒプラズマ処理におけるプラズマ電力Ｐｗを２０Ｗ〜１００Ｗで変えた。これらの試料に関して、酸化物層２１のウスタイト結晶粒２１ｓの（１１１）面の面間隔ｄ、ＭＲ変化率、及び、面積抵抗ＲＡを評価した。評価結果を表３に示す。
【表３】
2013197205.tif 000001
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００８３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００８３】
表３から分かるように、Ａｒプラズマ処理の電力Ｐｗが４０Ｗ以上のときに、ウスタイト結晶粒２１ｓの（１１１）面の面間隔ｄは、０．２５３ｎｍ以上になり、大きいＭＲ変化率が得られる。加速電圧Ｖｂは、６０Ｖ以上１２０Ｖ以下の任意の値を用いることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５１】
磁気抵抗効果素子１１４は、例えば、以下の構成を有する。  
下地層１２：Ｔａ（１ｎｍ）／Ｒｕ（２ｎｍ）
ピニング層１３：Ｉｒ２２Ｍｎ７８（７ｎｍ）
第１磁性層１４：Ｃｏ７５Ｆｅ２５（４．４ｎｍ）／Ｒｕ（０．９ｎｍ）／Ｆｅ５０Ｃｏ５０（４ｎｍ）
酸化物層２１：Ｚｎ−Ｆｅ−Ｏ（１．５ｎｍ）
非磁性層１６：Ｃｕ（１．５ｎｍ）
第２磁性層１８：Ｆｅ５０Ｃｏ５０（４ｎｍ）
キャップ層１９：Ｃｕ（１ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）／Ｒｕ（５ｎｍ）
上記において、第１磁性層１４の上部ピン層１４３（Ｆｅ５０Ｃｏ５０）の厚さ、及び、第２磁性層１８（Ｆｅ５０Ｃｏ５０）の厚さｔｍを４ｎｍとしたときにおいて、酸化物層２１の形成条件を変えた試料を作製した。酸化物層２１の形成においては、非磁性層１６の上に、１ｎｍの厚さのＦｅ層をスパッタにより形成し、０．２４ｎｍの厚さのＺｎ層をスパッタにより形成し、その後、ＩＡＯを行い、その後Ａｒプラズマ処理を行った。ＩＡＯにおけるビーム電流Ｉｂは、６０ｍＡで一定とし、加速電圧Ｖｂを６０Ｖ〜１２０Ｖで変えた。Ａｒプラズマ処理におけるプラズマ電力Ｐｗを２０Ｗ〜１００Ｗで変えた。これらの試料に関して、酸化物層２１のウスタイト結晶粒２１ｓの（１１１）面の面間隔ｄ、ＭＲ変化率、及び、面積抵抗ＲＡを評価した。評価結果を表４に示す。
【表４】
2013197205.tif 000002
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５４】
磁気抵抗効果素子１１５は、例えば、以下の構成を有する。  
下地層１２：Ｔａ（１ｎｍ）／Ｒｕ（２ｎｍ）
ピニング層１３：Ｉｒ２２Ｍｎ７８（７ｎｍ）
第１磁性層１４：Ｃｏ７５Ｆｅ２５（４．４ｎｍ）／Ｒｕ（０．９ｎｍ）／Ｆｅ５０Ｃｏ５０（４ｎｍ）
下部金属層１５：Ｃｕ（０．５ｎｍ）
酸化物層２１：Ｚｎ−Ｆｅ−Ｏ（１．５ｎｍ）
上部金属層１７：Ｃｕ（０．５ｎｍ）
第２磁性層１８：Ｆｅ５０Ｃｏ５０（４ｎｍ）
キャップ層１９：Ｃｕ（１ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）／Ｒｕ（５ｎｍ）
上記において、第１磁性層１４の上部ピン層１４３（Ｆｅ５０Ｃｏ５０）の厚さ、及び、第２磁性層１８（Ｆｅ５０Ｃｏ５０）の厚さｔｍを４ｎｍとしたときにおいて、酸化物層２１の形成条件を変えた試料を作製した。酸化物層２１の形成においては、下部金属層１５の上に、１ｎｍの厚さのＦｅ層をスパッタにより形成し、０．２４ｎｍの厚さのＺｎ層をスパッタにより形成し、その後、ＩＡＯを行い、その後Ａｒプラズマ処理を行った。ＩＡＯにおけるビーム電流Ｉｂは、６０ｍＡで一定とし、加速電圧Ｖｂを６０Ｖ〜１２０Ｖで変えた。Ａｒプラズマ処理におけるプラズマ電力Ｐｗを２０Ｗ〜１００Ｗで変えた。これらの試料に関して、酸化物層２１のウスタイト結晶粒２１ｓの（１１１）面の面間隔ｄ、ＭＲ変化率、及び、面積抵抗ＲＡを評価した。評価結果を表５に示す。
【表５】
2013197205.tif 000003
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１５８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１５８】
図１６は、第１の実施形態に係る別の磁気抵抗効果素子の構成を例示する模式的斜視図である。  
図１６に表したように、磁気抵抗効果素子１１６は、磁気抵抗効果素子１１６ａと同様の構成を有する。磁気抵抗効果素子１１６は、例えば、以下の構成を有する。  
下地層１２：Ｔａ（１ｎｍ）／Ｒｕ（２ｎｍ）
ピニング層１３：Ｉｒ２２Ｍｎ７８（７ｎｍ）
第１磁性層１４：Ｃｏ７５Ｆｅ２５（４．４ｎｍ）／Ｒｕ（０．９ｎｍ）／Ｆｅ５０Ｃｏ５０（４ｎｍ）
酸化物層２１：Ｚｎ−Ｆｅ−Ｏ（１．５ｎｍ）
第２磁性層１８：Ｆｅ５０Ｃｏ５０（４ｎｍ）
キャップ層１９：Ｃｕ（１ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）／Ｒｕ（５ｎｍ）
上記において、第１磁性層１４の上部ピン層１４３（Ｆｅ５０Ｃｏ５０）の厚さ、及び、第２磁性層１８（Ｆｅ５０Ｃｏ５０）の厚さｔｍを４ｎｍとしたときにおいて、酸化物層２１の形成条件を変えた試料を作製した。酸化物層２１の形成においては、第１磁性層１４の上に、１ｎｍの厚さのＦｅ層をスパッタにより形成し、０．２４ｎｍの厚さのＺｎ層をスパッタにより形成し、その後、ＩＡＯを行い、その後Ａｒプラズマ処理を行った。ＩＡＯにおけるビーム電流Ｉｂは、６０ｍＡで一定とし、加速電圧Ｖｂを６０Ｖ〜１２０Ｖで変えた。Ａｒプラズマ処理におけるプラズマ電力Ｐｗを２０Ｗ〜１００Ｗで変えた。これらの試料に関して、酸化物層２１のウスタイト結晶粒２１ｓの（１１１）面の面間隔ｄ、ＭＲ変化率、及び、面積抵抗ＲＡを評価した。評価結果を表６に示す。
【表６】
2013197205.tif 000004
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６２】
磁気抵抗効果素子１１７は、例えば、以下の構成を有する。  
下地層１２：Ｔａ（１ｎｍ）／Ｒｕ（２ｎｍ）
ピニング層１３：Ｉｒ２２Ｍｎ７８（７ｎｍ）
第１磁性層１４：Ｃｏ７５Ｆｅ２５（４．４ｎｍ）／Ｒｕ（０．９ｎｍ）／Ｆｅ５０Ｃｏ５０（４ｎｍ）
下部金属層１５：Ｃｕ（０．２５ｎｍ）
非磁性層１６：Ａｌ２Ｏ３絶縁層中にＣｕメタルパスを形成した電流狭窄層（１．５ｎｍ）
上部金属層１７：Ｃｕ（０．２５ｎｍ）
酸化物層２１：Ｚｎ−Ｆｅ−Ｏ（１．５ｎｍ）
第２磁性層１８：Ｆｅ５０Ｃｏ５０（４ｎｍ）
キャップ層１９：Ｃｕ（１ｎｍ）／Ｔａ（２ｎｍ）／Ｒｕ（５ｎｍ）
上記において、第１磁性層１４の上部ピン層１４３（Ｆｅ５０Ｃｏ５０）の厚さ、及び、第２磁性層１８（Ｆｅ５０Ｃｏ５０）の厚さｔｍを４ｎｍとしたときにおいて、酸化物層２１の形成条件を変えた試料を作製した。酸化物層２１の形成においては、上部金属層１７の上に、１ｎｍの厚さのＦｅ層をスパッタにより形成し、０．２４ｎｍの厚さのＺｎ層をスパッタにより形成し、その後、ＩＡＯを行い、その後Ａｒプラズマ処理を行った。ＩＡＯにおけるビーム電流Ｉｂは、６０ｍＡで一定とし、加速電圧Ｖｂを６０Ｖ〜１２０Ｖで変えた。Ａｒプラズマ処理におけるプラズマ電力Ｐｗを２０Ｗ〜１００Ｗで変えた。これらの試料に関して、酸化物層２１のウスタイト結晶粒２１ｓの（１１１）面の面間隔ｄ、ＭＲ変化率、及び、面積抵抗ＲＡを評価した。評価結果を表７に示す。
【表７】
2013197205.tif 000005
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６５】
表８に示した試料においては、酸化物層２１の形成において、非磁性層１６上に、１．２ｎｍの厚さのＦｅ層をスパッタにより形成した。この例では、酸化物層２１として、Ｆｅ−Ｏ層が用いられる。
【表８】
2013197205.tif 000006
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６７
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６７】
表９に示した試料においては、酸化物層２１の形成において、非磁性層１６上に、１ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層をスパッタにより形成し、さらに、０．２５ｎｍの厚さのＺｎ層を形成した。
【表９】
2013197205.tif 000007
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１６９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１６９】
表１０に示した試料においては、酸化物層２１の形成において、非磁性層１６上に、１．２ｎｍの厚さのＦｅ５０Ｃｏ５０層をスパッタにより形成した。
【表１０】
2013197205.tif 000008
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７１】
表１１に示した試料においては、酸化物層２１の形成において、非磁性層１６上に、１．２ｎｍの厚さのＦｅ８０Ｎｉ２０層をスパッタにより形成した。
【表１１】
2013197205.tif 000009
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７５】
表１２に示した試料においては、酸化物層２１の形成において、非磁性層１６上に、１ｎｍの厚さのＦｅ層を形成し、その上に、０．２４ｎｍのＳｎ層をスパッタにより形成した。
【表１２】
2013197205.tif 000010
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１７８
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１７８】
表１３に示した試料においては、酸化物層２１の形成において、非磁性層１６上に、１ｎｍの厚さのＦｅ層を形成し、その上に、０．２４ｎｍのＩｎ層をスパッタにより形成した。
【表１３】
2013197205.tif 000011
【手続補正１５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１８１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１８１】
表１４に示した試料においては、酸化物層２１の形成において、非磁性層１６上に、Ｆｅ９０Ｃｄ１０層、または、Ｆｅ９０Ｃｕ１０層、または、Ｆｅ９０Ｔｉ１０層、または、Ｆｅ９０Ｖ１０層、または、Ｆｅ９０Ｃｒ１０層、または、Ｆｅ９０Ｍｎ１０層、または、Ｆｅ９０Ａｌ１０層、または、Ｆｅ９０Ｓｉ１０層、または、Ｆｅ９０Ｍｇ１０層、または、Ｆｅ９０Ｐｔ１０層、または、Ｆｅ９０Ｐｄ１０層、または、Ｆｅ９０Ａｇ１０層、または、Ｆｅ９０Ｚｒ１０層、または、Ｆｅ９０Ｈｆ１０層、または、Ｆｅ９０Ｔａ１０層を形成した。これらの層の厚さは、１．２ｎｍである。この実験では、ＩＡＯにおけるビーム電流Ｉｂは６０ｍＡで一定とし、加速電圧Ｖｂも６０Ｖで一定とした。プラズマ電力Ｐｗを２０Ｗと４０Ｗとで変えた。
【表１４】
2013197205.tif 000012
【手続補正１６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０１９４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０１９４】
中間層５１には、例えば５ｎｍの厚さの銅膜を用いることができる。中間層５１として、銅、金、銀、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、レニウム、ロジウム及びタンタルなどの非磁性金属を用いてもよい。中間層５１として、コバルト、鉄及びニッケルからなる群より選択された強磁性金属の層と、ルテニウム、イリジウム、オスミウム、レニウム及びロジウムからなる群より選択された金属の層と、これらの層の間に設けられた、反強磁性結合を生ずる金属の層と、を含む積層体を用いても良い。その場合、第２磁性層１８の磁化は、第２磁性層１８ｂの磁化と、反平行結合させることができる。
【手続補正１７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２０４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２０４】
第１電極１１と第１電極層２５ａとの間に電流を流した際に、第１磁性層１４中でスピン流が発生する。第１電極１１から第１磁性層１４を通過した電子は、非磁性層１６を経路として第１電極層２５ａに流れる。この際、電子は第２磁性層１８が形成されている第２部分ｐ２には流入しない。このため、第１磁性層１４が形成された第１部分ｐ１と、第２磁性層が形成された第２部分ｐ２と間の非磁性層１６では、電流はゼロである。このとき、第１磁性層１４と非磁性層１６との界面付近にスピン蓄積を生ずる。スピンが蓄積された領域からスピンが拡散してスピン流が発生し、このスピン流は、第２部分ｐ２において第２磁性層１８により吸収される。このとき、第２磁性層１８の磁化と第１磁性層１４の磁化の相対角度によって第２磁性層１８の電位が変動し、非磁性層１６と第２磁性層１８との間に電圧変化が発生する。この電圧変化が出力として検出される。これにより、スピン蓄積型の磁気抵抗効果素子が動作する。
【手続補正１８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０２２６
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０２２６】
イオンまたはプラズマを用いた酸化処理の場合、酸素暴露量は、ＩＡＯの場合には１×１０３Ｌ（Langmuir、１Ｌ＝１×１０−６Torr×sec）以上、１×１０４Ｌ以下が好ましい。自然酸化の場合には、３×１０３Ｌ以上、３×１０４Ｌ以下が好ましい。
【手続補正１９】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２０
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２０】
2013197205.tif 000013
【手続補正２０】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２３】
2013197205.tif 000014
【手続補正２１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２４】
2013197205.tif 000015