(57)【要約】本発明は、従来よりも高いＭＲ比を持った磁気抵抗素子を提供する。本発明の一実施形態は、基板（１１）と、基板（１１）上に形成された第一強磁性体層（１２３）と、第一強磁性体層（１２３）上に形成され、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物の結晶構造を有するトンネルバリア層（１２２）と、トンネルバリア層（１２２）上に形成された第二強磁性体層（１２１）とを備える磁気抵抗素子である。
2010064564.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に位置する結晶性第一強磁性体層と、
前記結晶性第一強磁性体層の、前記基板と対向する側に位置する、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物の結晶構造を有するトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層の、前記結晶性第一強磁性体層と対向する側に位置する結晶性第二強磁性体層と
を備えることを特徴とする磁気抵抗素子。
【請求項２】
前記結晶性第二強磁性層の、前記トンネルバリア層と対向する側に位置する反強磁性体層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項３】
前記トンネルバリア層において、Ｂ原子の前記金属酸化物中の含有量は３０ａｔｏｍｉｃ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項４】
前記トンネルバリア層は、
更に、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した合金層又はＭｇ原子からなる金属層を有し、
該合金層又は金属層の両側に、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物の結晶層を有する積層膜であることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項５】
前記結晶性第一強磁性体層と前記トンネルバリア層との間に、Ｍｇ原子からなる金属層又はＭｇ原子を含有した合金層を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項６】
前記Ｍｇ原子を含有した合金層は、Ｍｇ原子及びＢ原子を含有した合金層であることを特徴とする請求項５に記載の磁気抵抗素子。
【請求項７】
前記結晶性第二強磁性体層と前記トンネルバリア層との間に、Ｍｇ原子からなる金属層又はＭｇ原子を含有した合金層を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項８】
前記合金層は、Ｍｇ原子及びＢ原子を含有した合金層であることを特徴とする請求項７に記載の磁気抵抗素子。
【請求項９】
前記第一強磁性体層、トンネルバリア層、および第二強磁性体層のそれぞれは、カラム状結晶の集合体によって形成された多結晶構造を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項１０】
スパッタリング法を用いて、基板上に第一強磁性体層を成膜する第一工程と、
スパッタリング法を用いて、前記第一強磁性体層の上に、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物を含む結晶層を成膜する第二工程と、
スパッタリング法を用いて、前記金属酸化物を含む結晶層の上に、第二強磁性体層を成膜する第三工程と、
を有することを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１１】
前記第一強磁性体層および前記第二強磁性体層の少なくともいずれか一方はアモルファス構造であり、
前記第三工程の後に、前記アモルファス構造を結晶構造に変換する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１２】
前記変換する工程は、アニーリング工程を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第三工程の後に、スパッタリング法を用いて、前記第二強磁性体層の上に、反強磁性体層を成膜する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第二工程は、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物から成るターゲットを用いたスパッタリングによって、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物の結晶層を成膜する工程であることを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第二工程は、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した合金から成るターゲット及び酸化性ガスを用いた反応性スパッタリングによって、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物の結晶層を成膜する工程であることを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１６】
コンピュータに、磁気抵抗素子の製造方法を実行させるための制御プログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記製造方法は、
基板上に第一強磁性体層を成膜する第一スパッタリング工程と、
前記第一強磁性体層の上に、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物を含む結晶層を成膜する第二スパッタリング工程と、
前記金属酸化物を含む結晶層の上に、第二強磁性体層を成膜する第三スパッタリング工程と
を有することを特徴とする記憶媒体。
【請求項１７】
前記第一強磁性体層および前記第二強磁性体層の少なくともいずれか一方はアモルファス構造であり、
前記第三スパッタリング工程の後に、前記アモルファス構造を結晶構造に変換する結晶化工程をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項１８】
前記結晶化工程は、アニーリング工程を有することを特徴とする請求項１７に記載の記憶媒体。
【請求項１９】
前記第二スパッタリング工程は、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物から成るターゲットを用いたスパッタリング工程であることを特徴とする請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項２０】
前記第二スパッタリング工程は、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した合金から成るターゲット及び酸化性ガスを用いた反応性スパッタリング工程であることを特徴とする請求項１６に記載の記憶媒体。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気ディスク駆動装置の磁気再生ヘッド、磁気ランダムアクセスメモリの記憶素子及び磁気センサーに用いられる磁気抵抗素子、好ましくは、トンネル磁気抵抗素子（特に、スピンバルブ型トンネル磁気抵抗素子）に関する。さらに、磁気抵抗素子の製造法と、該製造方法に用いる記憶媒体に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１乃至４、非特許文献１乃至５には、単結晶又は多結晶からなる結晶性酸化マグネシウム膜をトンネルバリア膜として用いたＴＭＲ（トンネル磁気抵抗；Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ  Ｍａｇｎｅｔｏ  Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）効果素子が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００３−３１８４６５号公報
【特許文献２】国際公開第２００５／０８８７４５号パンフレット
【特許文献３】特開２００６−８０１１６号公報
【特許文献４】米国特許出願公開第２００６／００５６１１５号明細書
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】Ｄ．Ｄ．Ｄｊａｙａｐｒａｗｉｒａら著「Ａｐｐｌｉｅｄ  Ｐｈｙｓｉｃｓ  Ｌｅｔｔｅｒｓ」，８６，０９２５０２（２００５）
【非特許文献２】Ｃ．Ｌ．Ｐｌａｔｔら著「Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．」８１（８），１５  Ａｐｒｉｌ  １９９７
【非特許文献３】Ｗ．Ｈ．Ｂｕｔｌｅｒら著「Ｔｈｅ  Ａｍｅｒｉｃａｎ  Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｓｏｃｉｅｔｙ」（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅｖｉｅｗ  Ｖｏｌ．６３，０５４４１６）８，Ｊａｎｕａｒｙ  ２００１
【非特許文献４】湯浅新治ら著「Ｊａｐａｎｅｓｅ  Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ａｐｐｌｉｅｄ    Ｐｈｙｓｉｃｓ」Ｖｏｌ．４３，Ｎｏ．４８，ｐｐ５８８−５９０，２００４年４月２日発行
【非特許文献５】Ｓ．Ｐ．Ｐａｒｋｉｎら著「２００４  Ｎａｔｕｒｅ  Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ  Ｇｒｏｕｐ」Ｌｅｔｔｅｒｓ，ｐｐ８６２−８８７，２００４年１０月３１日発行
【発明の概要】
【０００５】
本発明の課題は、従来技術と比較し、一層改善された高いＭＲ比を持った磁気抵抗素子、その製造方法及び、該製造方法に用いる記憶媒体を提供することにある。
【０００６】
このような課題を解決するために、本発明は、磁気抵抗素子であって、基板と、前記基板上に位置する結晶性第一強磁性体層と、前記結晶性第一強磁性体層の、前記基板と対向する側に位置する、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物の結晶構造を有するトンネルバリア層と、前記トンネルバリア層の、前記結晶性第一強磁性体層と対向する側に位置する結晶性第二強磁性体層とを備えることを特徴とする。
【０００７】
また、本発明は、磁気抵抗素子の製造方法であって、スパッタリング法を用いて、基板上に第一強磁性体層を成膜する第一工程と、スパッタリング法を用いて、前記第一強磁性体層の上に、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物を含む結晶層を成膜する第二工程と、スパッタリング法を用いて、前記金属酸化物を含む結晶層の上に、第二強磁性体層を成膜する第三工程と、を有することを特徴とする。
【０００８】
さらに、本発明は、コンピュータに、磁気抵抗素子の製造方法を実行させるための制御プログラムを記憶する記憶媒体であって、前記製造方法は、基板上に第一強磁性体層を成膜する第一スパッタリング工程と、前記第一強磁性体層の上に、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物を含む結晶層を成膜する第二スパッタリング工程と、前記金属酸化物を含む結晶層の上に、第二強磁性体層を成膜する第三スパッタリング工程とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、従来のトンネル磁気抵抗効果素子（以下、ＴＭＲ素子と記す）で達成されていたＭＲ比を大幅に改善することができる。また、本発明は、量産可能で実用性が高く、よって本発明を用いることにより、超高集積化が可能なＭＲＡＭ（Ｍａｇｎｅｔｏｒｅｓｉｓｔｉｖｅ  Ｒａｎｄｏｍ  Ａｃｃｅｓｓ  Ｍｅｍｏｒｙ：強誘電体メモリ）のメモリ素子が効率良く提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１０】
【図１】本発明の磁気抵抗素子の一例の断面模式図である。
【図２】本発明の磁気抵抗素子を製造する成膜装置の一例の構成を模式的に示す図である。
【図３】図２の装置のブロック図である。
【図４】本発明の磁気抵抗素子を用いて構成されるＭＲＡＭの模式斜視図である。
【図５】本発明の磁気抵抗素子を用いて構成されるＭＲＡＭの等価回路図である。
【図６】本発明の別のトンネルバリア層の断面図である。
【図７】本発明の磁気抵抗素子に係るカラム状結晶構造の模式斜視図である。
【図８】本発明の磁気抵抗素子の他の構成のＴＭＲ素子の断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１１】
以下、図面を参照して本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、以下で説明する図面で、同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は省略する。  
本発明の磁気抵抗素子は、基板と、該基板側に位置する結晶性第一強磁性体層と、該結晶性第一強磁性体層の上に位置するトンネルバリア層と、該トンネルバリア層の上に位置する結晶性第二強磁性体層とを備えるトップ型磁気抵抗素子である。さらに、該結晶性第二強磁性体層の上に位置する反強磁性体層を備えても良い。そして、上記トンネルバリア層は、Ｂ（ボロン）原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物（以下、ＢＭｇ酸化物と記す）の結晶構造を有する。上記結晶性第二強磁性体層の上面と反強磁性体層の下面とは、互いに界面接続されていてもよい。又、該結晶性第二強磁性体層と該反強磁性体層との間に、中間層を設けても良い。該中間層は、例えば、金属層（例えば、Ｃｕ層、Ｍｇ層やＲｕ層等）又は金属酸化物層（例えばＭｇＯ層やＴｉＯ２層、Ａｌ２Ｏ３層等）に代表される非磁性体層であっても良いし、該金属層および／または金属酸化物層を、一層、又は二層以上積層させた積層体層であっても良い。  
本発明の磁気抵抗素子において、上記トンネルバリア層は、該層中に、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した合金層（以下、ＢＭｇ層と記す）又はＭｇ原子からなる金属層（以下、Ｍｇ層と記す）を有していても良い。この場合、該ＢＭｇ層又はＭｇ層の両側に、ＢＭｇ酸化物の結晶層を有する積層膜を形成している。また、係るＢＭｇ層又はＭｇ層は、単一層でも２層以上の複数層としてもよく、２層以上の場合には、各層間に結晶性のＢＭｇ酸化物層が設けられる。
【００１２】
このように、本発明では、ＴＭＲ素子のトンネルバリア層が、Ｂ原子およびＭｇ原子を含有する金属酸化物の結晶構造を有するようにしているので、従来のＴＭＲ素子と比べてＭＲ比を大幅に改善することができる。
【００１３】
本発明に係るトンネルバリア層において、Ｂ原子の金属酸化物中の含有量は３０ａｔｏｍｉｃ％以下が好ましく、より好ましくは０．０１ａｔｏｍｉｃ％乃至２０ａｔｏｍｉｃ％の範囲である。
【００１４】
また、本発明で用いられるＢＭｇ酸化物は、一般式ＢxＭｇyＯz（０．７≦Ｚ／（Ｘ＋Ｙ）≦１．３であり、好ましくは、０．８≦Ｚ／（Ｘ＋Ｙ）＜１．０である）で示される。本発明では、化学論量のＢＭｇ酸化物を用いるのが好ましいが、酸素欠損のＢＭｇ酸化物を用いても高いＭＲ比を得ることができる。
【００１５】
本発明の磁気抵抗素子においては、第一強磁性体層とトンネルバリア層との間、及び／又は、第二強磁性体層とトンネルバリア層との間に、Ｍｇ層又はＭｇ原子を含有した合金層（以下、Ｍｇ合金層と記す）を設けても良い。係るＭｇ合金層としては、ＢＭｇが好ましく用いられる。
【００１６】
本発明で用いられる第一強磁性体層及び第二強磁性体層には、好ましくは、ＣｏとＦｅとＢとの合金（以下、ＣｏＦｅＢと記す）、ＣｏとＦｅとの合金（以下、ＣｏＦｅと記す）が好ましく用いられる。また、ＣｏとＦｅとＮｉとの合金（以下、ＣｏＦｅＮｉと記す）、ＣｏとＦｅとＮｉとＢとの合金（以下、ＣｏＦｅＮｉＢと記す）も好ましく用いられる。さらに、ＮｉとＦｅとの合金（以下、ＮｉＦｅと記す）も好ましく用いられる。本発明では、上記合金群より少なくとも１種を選択することができる。
【００１７】
また、本発明に係る第一強磁性体層及び第二強磁性体層は、同一の合金であってもよく、また両者が相違した合金であってもよい。
【００１８】
本発明の磁気抵抗素子において、好ましくは、上記第一強磁性体層、トンネルバリア層、第二強磁性体層がそれぞれ、カラム状結晶（針状結晶、柱状結晶等を含む）の集合体によって形成された多結晶構造を有する。
【００１９】
図７は、ＢＭｇ酸化物のカラム状結晶７２の集合体７１からなる多結晶構造の模式斜視図である。該多結晶構造には、多結晶領域内に部分的なアモルファス領域を含む多結晶−アモルファス混合領域の構造物も包含される。該カラム状結晶は、各カラム毎において、膜厚方向で（００１）結晶面が優先的に配向した単結晶であることが好ましい。また、該カラム状単結晶の平均的な直径は、好ましくは１０ｎｍ以下であり、より好ましくは２ｎｍ乃至５ｎｍの範囲である。またその膜厚は、好ましくは１０ｎｍ以下であり、より好ましくは０．５ｎｍ乃至５ｎｍの範囲である。  
本発明で用いる反強磁性体層としては、例えば、ＰｔＭｎ、ＰｄＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎやＲｕＯｓＭｎなどの合金を用いることができる。  
次に、本発明の磁気抵抗素子の製造方法について説明する。本発明の製造方法は、以下の工程を有する。第一工程：スパッタリング法を用いて、アモルファス構造の第一強磁性体層を成膜する。第二工程：スパッタリング法を用いて、上記第一強磁性体層の上に、ＢＭｇ酸化物の結晶層を成膜する。第三工程：スパッタリング法を用いて、上記ＢＭｇ酸化物の結晶層の上に、アモルファス構造の第二強磁性体層を成膜する。第四工程：上記第一強磁性体層及び第二強磁性体層のアモルファス構造を結晶構造に変換する。
【００２０】
本発明では、上記第一工程、上記第二工程及び上記第三工程は、夫々、独立のスパッタリング装置（例えば、成膜チャンバ）を用いて、実施することができる。例えば、第一スパッタリング装置を用いて第一工程を実施し、続いて、基板を第一スパッタリング装置から第二スパッタリング装置に搬入し、ここで第二工程を実施する。続いて、基板を第二スパッタリング装置から第三スパッタリング装置に搬入し、ここで第三工程を実施する。特に、本発明では、ＢＭｇ酸化物層の成膜工程と、第一及び第二強磁性体層の成膜工程とは、互いに相違したスパッタリング装置を用いて実施することが好ましい。
【００２１】
本発明で用いられるスパッタリング装置は、ターゲットに高周波電力（例えば、ＲＦ電力）を印加するマグネトロンスパッタリング装置が好ましい。
【００２２】
本発明においては、上記第四工程の後に行われる第五工程としては、アニーリング工程や超音波印加工程などを用いることができるが、特に、赤外線照射法を用いたアニーリング工程を用いることが好ましい。アニーリング工程中では、ＢＭｇ酸化物の結晶層の界面に位置する第一強磁性体及び第二強磁性体のアモルファス構造が、該界面から、結晶構造にエピタキャル成長を開始する。この結果、上記界面からの第一強磁性体層及び第二強磁性体層の層厚方向において、カラム状結晶が形成される。
【００２３】
本発明で用いられるアニーリング工程は、２００℃乃至５００℃（好ましくは、２３０℃乃至４００℃）で、１時間乃至６時間（好ましくは、２時間乃至５時間）で実施される。このアニーリング工程の温度及び加熱時間に応じて、生成される結晶の結晶化度を変化させることができる。本発明では、結晶化度を対全体積当り９０％以上とすることができ、特に、結晶化度１００％とすることができる。
【００２４】
本発明に係る上記第二工程は、ＢＭｇ酸化物から成るターゲットを用いたスパッタリングによって、ＢＭｇ酸化物の結晶層を成膜する工程が好ましい。特に、該ターゲットと酸化性ガスを用いた反応性スパッタリングが好ましく、該酸化性ガスとしては、酸素ガス、オゾンガス、水蒸気等が好ましく用いられる。
【００２５】
次に、本発明の記憶媒体について説明する。係る記憶媒体には、次の工程をコンピュータに実行させて磁気抵抗素子を製造するための制御プログラムが記憶されている。第一スパッタリング工程：アモルファス構造の第一強磁性体層を成膜する。第二スパッタリング工程：上記第一強磁性体層の上に、ＢＭｇ酸化物の結晶層を成膜する。第三スパッタリング工程：上記金属酸化物（ＢＭｇ酸化物）の結晶層の上に、アモルファス構造の第二強磁性体層を成膜する。第四スパッタリング工程：上記第二強磁性体層の上に、反強磁性体層を成膜する。結晶化工程：上記第一強磁性体層及び第二強磁性体層のアモルファス構造を結晶構造に変換する。
【００２６】
上記結晶化工程は、好ましくはアニーリング工程である。また、第二スパッタリング工程は、好ましくはＢＭｇ酸化物からなるターゲットを用いたスパッタリング工程である。特に、該第二スパッタリング工程としては、上記ＢＭｇ酸化物からなるターゲットと酸化性ガスを用いた反応性スパッタリング工程が好ましい。また、酸化性ガスとしては、酸素ガス、オゾンガス、水蒸気等が好ましく用いられる。
【００２７】
本発明の記憶媒体としては、ハードディスク媒体、光磁気ディスク媒体、フロッピー（登録商標）ディスク媒体、フラッシュメモリやＭＲＡＭ等の不揮発性メモリ全般を挙げることができ、プログラム格納可能な媒体を含むものである。
【００２８】
以下に、本発明の好適な実施形態を挙げてより詳細に説明する。  
図１は、本発明のトップ型磁気抵抗素子１０の積層構造の一例を示し、ＴＭＲ素子１２を用いた磁気抵抗素子１０の積層構造を示している。この磁気抵抗素子１０によれば、基板１１の上に形成されたＴＭＲ素子１２を備えている。このトップ型磁気抵抗素子１０は、このＴＭＲ素子１２を含め、例えば、９層の多層膜が形成されている。この９層の多層膜では、最下層の第１層（Ｔａ層）から最上層の第９層（Ｒｕ層）に向かった多層膜構造体となっている。具体的には、ＣｏＦｅＢ層、非磁性ＢＭｇ酸化物層、ＣｏＦｅＢ層、非磁性Ｒｕ層、ＣｏＦｅ層、反強磁性体層ＰｔＭｎ層、非磁性Ｔａ層及び非磁性Ｒｕ層の順序で磁性層及び非磁性層が積層されている。尚、各層の括弧中の数値は、各層の厚みを示し、単位はｎｍである。当該厚みは一例であって、これに限定されるものではない。また、反強磁性体層ＰｔＭｎ層はＰｔ原子とＭｎ原子とを含有する合金層である。
【００２９】
図１において、符号１１は、ウエハー基板、ガラス基板やサファイヤ基板などの基板である。符号１２はＴＭＲ素子で、第一強磁性体層１２３、トンネルバリア層１２２及び第二強磁性体層１２１を有している。符号１３は第１層（Ｔａ層）の下電極層（下地層）であり、符号１４は第７層（ＰｔＭｎ層）の反強磁性体層である。符号１５は第６層（ＣｏＦｅ層）の強磁性体層で、符号１６は第５層（Ｒｕ層）の交換結合用非磁性体層であり、符号１２１は第４層（結晶性ＣｏＦｅＢ層）の強磁性体層である。これら第４層１２１、第５層１６及び第６層１５を含む層が磁化固定層１９である。実質的な磁化固定層１９は、第４層の結晶性ＣｏＦｅＢ層から成る強磁性体層１２１であり、本発明に係る上記第二強磁性体層に相当する。
【００３０】
１２２は、第３層（多結晶ＢＭｇ酸化物）のトンネルバリア層で、絶縁層である。本発明に係るトンネルバリア層１２２は、単一の多結晶ＢＭｇ酸化物層であってもよい。
【００３１】
また、本発明は、図６に図示したように、トンネルバリア層１２２としての多結晶ＢＭｇ酸化物層の中に微結晶、多結晶又は単結晶等の結晶性ＢＭｇ層又はＭｇ層１２２２といった、Ｂ原子およびＭｇ原子を含有した合金層またはＭｇ原子を設けても良い。この場合、ＢＭｇ層又はＭｇ層１２２２の両側に多結晶ＢＭｇ酸化物層１２２１及び１２２３を設けた積層構造とする。さらに、図６に図示したＢＭｇ層又はＭｇ層１２２２を、２層以上とした複数層とし、ＢＭｇ酸化物層と交互に積層した交互層とすることができる。
【００３２】
図８は、本発明の別のＴＭＲ素子１２の例である。図８中の符号１２、１２１、１２２及び１２３は、図１と同一部材である。本例では、トンネルバリア層１２２は、ＢＭｇ酸化物層８２、並びに、該層８２の両側のＢＭｇ層又はＭｇ層８１及び８３を積層させた積層膜である。また、上述例の層８１をＢＭｇ層とし、層８３をＭｇ層としてもよく、又は上述例の層８１をＭｇ層とし、層８３を層ＢＭｇ層としてもよい。また、本発明では、上述の層８１の使用を省略し、層８２を結晶性強磁性体層１２３に隣接配置することができ、又は上述の層８３の使用を省略し、層８２を第二強磁性体層１２１に隣接配置することができる。このように、図８に示す実施形態では、第一強磁性体層１２３とＢＭｇ酸化物層８２との間、および第二強磁性体層１２１とＢＭｇ酸化物層８２との間のいずれか一方に、Ｍｇ原子からなる金属層またはＭｇ原子を含有した合金層が設けられる。
【００３３】
図１において、符号１２３は、第２層（ＣｏＦｅＢ層）の結晶性強磁性体層であり、磁化自由層であり、本発明に係る上記第一強磁性体層に相当する。第２層１２３は、上記の他に、カラム状結晶の集合体からなる多結晶ＮｉＦｅを用いた結晶性強磁性体層であってもよい。
【００３４】
結晶性強磁性体層１２１と１２３とは、それらの中間に位置するトンネルバリア層１２２と隣接させて設けることが好ましい。製造装置においては、これら３層は、真空を破ることなく、順次、積層される。
【００３５】
符号１７は第８層（Ｔａ層）の電極層であり、符号１８は第９層（Ｒｕ層）のハードマスク層である。第９層は、ハードマスクとして用いられた際には、磁気抵抗素子から除去されていてもよい。
【００３６】
上記磁化固定層のうちの第４層である強磁性体層１２１（ＣｏＦｅＢ層）とトンネルバリア層１２２である第３層（多結晶ＢＭｇ酸化物層）と磁化自由層である第２層の強磁性体層１２３（ＣｏＦｅＢ層）とによって、ＴＭＲ素子１２が形成される。
【００３７】
トンネルバリア層１２２（ＢＭｇ酸化物層）、結晶性強磁性体層１２１（ＣｏＦｅＢ層）及び結晶性強磁性体層１２３は、前述の図７に図示したカラム状結晶構造７１を有することが好ましい。
【００３８】
次に、図２を参照して、上記の積層構造を有する磁気抵抗素子１０を製造する装置と製造方法を説明する。図２は磁気抵抗素子１０を製造する装置の概略的な平面図であり、本装置は複数の磁性層及び非磁性層を含む多層膜を作製することのできる装置であり、量産型スパッタリング成膜装置である。
【００３９】
図２に示された磁性多層膜作製装置２００は、クラスタ型製造装置であり、スパッタリング法に基づく３つの成膜チャンバを備えている。本装置２００では、ロボット搬送装置（不図示）を備える搬送チャンバ２０２が中央位置に設置している。磁気抵抗素子製造のための製造装置２００の搬送チャンバ２０２には、２つのロードロック・アンロードロックチャンバ２０５及び２０６が設けられ、それぞれにより基板（例えば、シリコン基板）１１の搬入及び搬出が行われる。これらのロードロック・アンロードロックチャンバ２０５及び２０６により交互に、基板の搬入搬出を実施することによって、タクトタイムを短縮させ、生産性よく磁気抵抗素子を作製できる構成となっている。
【００４０】
磁気抵抗素子製造のための製造装置２００では、搬送チャンバ２０２の周囲に、３つの成膜用マグネトロンスパッタリングチャンバ２０１Ａ乃至２０１Ｃと、１つのエッチングチャンバ２０３とが設けられている。エッチングチャンバ２０３では、ＴＭＲ素子１０の所要表面をエッチング処理する。各チャンバ２０１Ａ乃至２０１Ｃ及び２０３と搬送チャンバ２０２との間には、開閉自在なゲートバルブ２０４が設けられている。尚、各チャンバ２０１Ａ乃至２０１Ｃ及び２０２には、不図示の真空排気機構、ガス導入機構、電力供給機構などが付設されている。成膜用マグネトロンスパッタリングチャンバ２０１Ａ乃至２０１Ｃは、高周波スパッタリング法を用いて、基板１１の上に、真空を破らずに、前述した第１層から第９層までの各膜を順次に堆積することができる。
【００４１】
成膜用マグネトロンスパッタリングチャンバ２０１Ａ乃至２０１Ｃの天井部には、それぞれ、適当な円周の上に配置された４基または５基のカソード３１乃至３５、４１乃至４５、５１乃至５４が配置される。さらに当該円周と同軸上に位置する基板ホルダ上に基板１１が配置される。また、上記カソード３１乃至３５、４１乃至４５、５１乃至５４に装着したターゲットの背後にマグネットを配置したマグネトロンスパッタリング装置とするのが好ましい。
【００４２】
上記装置においては、電力投入手段２０７Ａ乃至２０７Ｃから、上記カソード３１乃至３５、４１乃至４５、５１乃至５４にラジオ周波数（ＲＦ周波数）のような高周波電力が印加される。高周波電力としては、０．３ＭＨｚ乃至１０ＧＨｚの範囲、好ましくは、５ＭＨｚ乃至５ＧＨｚの範囲の周波数及び１０Ｗ乃至５００Ｗの範囲、好ましくは、１００Ｗ乃至３００Ｗの範囲の電力を用いることができる。
【００４３】
上記において、例えば、カソード３１にはＴａターゲットが、カソード３２にはＰｔＭｎターゲットが、カソード３３にはＣｏＦｅＢターゲットが、カソード３４にはＣｏＦｅターゲットが、カソード３５にはＲｕターゲットがそれぞれ装着される。また、カソード４１にはＢＭｇ酸化物ターゲット又はＢＭｇターゲットが装着される。ＢＭｇターゲットを用いる時は、酸化性ガスとともに反応性スパッタリングを実施するための反応性スパッタリング用チャンバ（不図示）を搬送チャンバ２０２に接続して実施することができる。
【００４４】
また、ＢＭｇターゲットを用いたスパッタリングにより多結晶ＢＭｇ層を成膜した後、酸化性ガス（例えば、酸素ガス、オゾンガス、水蒸気等）を用いた酸化チャンバ（不図示）にて、多結晶ＢＭｇ酸化物層に化学変化させることができる。
【００４５】
また、別の形態例として、カソード４１にＢＭｇ酸化物ターゲットを、カソード４２にＢＭｇターゲットを装着することもできる。この時、カソード４３乃至４５にはターゲットを未装着とすることができる。また、カソード４３乃至４５にも、ＢＭｇ酸化物ターゲット、又はＢＭｇターゲットを装着することもできる。
【００４６】
カソード５１にはＣｏＦｅＢターゲットが、カソード５２にはＴａターゲットが、装着される。カソード５３は、ターゲットが未装着である。また、カソード５４は￥も、ターゲットを未装着とする。
【００４７】
上記カソード３１乃至３５、４１乃至４５、並びに、５１乃至５２に装着した各ターゲットの各面内方向と基板の面内方向とは、互いに、非平行に配置することが好ましい。該非平行な配置を用い、基板径より小径のターゲットを回転させながらスパッタリングすることによって、高効率で、且つ、ターゲット組成と同一組成の磁性膜及び非磁性膜を堆積させることができる。又、上記カソード３１乃至３５、４１乃至４５、並びに、５１乃至５２に搭載するターゲットの直径は、基板の直径の０．１倍乃至０．９倍の長さとするか、好ましくは０．２倍乃至０．５倍とする。
【００４８】
上記非平行な配置は、例えば、ターゲット中心軸と基板中心軸との交差角を４５°以下、好ましくは５°乃至３０°となる様に、両者を非平行に配置することができる。また、この時の基板は、１０ｒｐｍ乃至５００ｒｐｍの回転速度、好ましくは、５０ｒｐｍ乃至２００ｒｐｍの回転速度を用いることができる。
【００４９】
図３は、本発明に用いられる成膜装置のブロック図である。図中、符号３０１は図２中の搬送チャンバ２０２に相当する搬送チャンバ、符号３０２は成膜用マグネトロンスパッタリングチャンバ２０１Ａに相当する成膜チャンバ、符号３０３は成膜用マグネトロンスパッタリングチャンバ２０１Ｂに相当する成膜チャンバである。また、符号３０４は成膜用マグネトロンスパッタリングチャンバ２０１Ｃに相当する成膜チャンバ、符号３０５はロードロック・アンロードロックチャンバ２０５及び２０６に相当するロードロック・アンロードロックチャンバである。さらに、符号３０６は記憶媒体３１２を内蔵した中央演算器（ＣＰＵ）である。符号３０９乃至３１１は、ＣＰＵ３０６と各処理チャンバ３０１乃至３０５とを接続するバスラインで、各処理チャンバ３０１乃至３０５の動作を制御する制御信号がＣＰＵ３０６より各処理チャンバ３０１乃至３０５に送信される。
【００５０】
本発明の磁気抵抗素子の製造においては、例えば、ロードロック・アンロードロックチャンバ３０５内の基板（図示せず）は搬送チャンバ３０１に搬出される。この基板搬出工程は、ＣＰＵ３０６が記憶媒体３１２に記憶させた、コンピュータ実行可能プログラム（computer-executable program）としての制御プログラムに基づいて演算する。そして、ＣＰＵ３０６が、この演算結果に基づく制御信号を、バスライン３０７及び３１１を通して、ロードロック・アンロードロックチャンバ３０５及び搬送チャンバ３０１に搭載した各種装置に送信する。すなわち、上記基板搬出工程は、ＣＰＵ３０６が上記制御信号により上記各種装置の実行を制御することによって実施される。上記各種装置としては、例えば、不図示のゲートバルブ、ロボット機構、搬送機構、駆動系等が挙げられ、記憶媒体３１２が前述した本発明の記憶媒体に相当する。
【００５１】
搬送チャンバ３０１に搬送された基板は、成膜チャンバ３０２に搬出される。成膜チャンバ３０２に搬入された基板は、ここで、図１の第１層１３及び第２層１２３が順次積層される。この段階での第２層１２３のＣｏＦｅＢ層は、好ましくはアモルファス構造となっているが、多結晶構造であってもよい。
【００５２】
上記積層プロセスでは、ＣＰＵ３０６が、該ＣＰＵ３０６内で、記憶媒体３１２に記憶させた制御プログラムに基づいて演算された制御信号を、バスライン３０７，３１０を通して搬送チャンバ３０１及び成膜チャンバ３０４に搭載した各種装置に送信する。すなわち、搬送チャンバ３０１による基板の成膜チャンバ３０４への搬送、および成膜チャンバ３０４による第１層１３および第２層１２３の成膜は、ＣＰＵ３０６が上記制御信号により上記各種装置の実行を制御することで実施される。係る各種装置としては、例えば、不図示のカソードへの電力投入機構、基板回転機構、ガス導入機構、排気機構、ゲートバルブ、ロボット機構、搬送機構、駆動系等が挙げられる。  
このように、上記制御プログラムに従ってＣＰＵ３０６は、成膜チャンバ３０４を制御して、第１層１３上に、第一強磁性体層としての第２層１２３を形成させる。
【００５３】
上記第２層までの積層膜を持った基板は、一旦、搬送チャンバ３０１に戻され、その後成膜チャンバ３０３に搬入される。成膜チャンバ３０３内で、上記第２層１２３のアモルファスＣｏＦｅＢ層の上に、第３層１２２として、多結晶ＢＭｇ酸化物層の成膜を実行する。第３層１２２の成膜では、ＣＰＵ３０６が、該ＣＰＵ３０６内で、記憶媒体３１２に記憶させた制御プログラムに基づいて演算された制御信号を、バスライン３０７，３０９を通して、搬送チャンバ３０１及び成膜チャンバ３０３に搭載した各種装置に送信する。すなわち、搬送チャンバ３０１による基板の成膜チャンバ３０３への搬送、および成膜チャンバ３０３による第３層１２２の成膜は、ＣＰＵ３０６が上記制御信号により上記各種装置の実行を制御することで実施される。上記各種装置としては、例えば、不図示のカソードへの電力投入機構、基板回転機構、ガス導入機構、排気機構、ゲートバルブ、ロボット機構、搬送機構、駆動系等が挙げられる。  
このように、上記制御プログラムに従ってＣＰＵ３０６は、成膜チャンバ３０３を制御して、第２層１２３上に、トンネルバリア層としての第３層１２２を形成させる。
【００５４】
上記第３層１２２まで積層した基板は、再度、一旦、搬送チャンバ３０１に戻され、その後成膜チャンバ３０２に搬入される。成膜チャンバ３０４内で、上記第３層１２２の多結晶ＢＭｇ酸化物層の上に、第４層１２１、第５層１６、第６層１５、第７層１４、第８層１７及び第９層１８が順次積層される。この段階での第４層１２１のＣｏＦｅＢ層は、好ましくは、アモルファス構造となっているが、多結晶構造であってもよい。
【００５５】
第９層までの積層では、ＣＰＵ３０６は、該ＣＰＵ３０６内で、記憶媒体３１２に記憶させた制御プログラムに基づいて演算された制御信号を、バスライン３０７，３０８を通して、搬送チャンバ３０１及び成膜チャンバ３０２に搭載した各種装置に送信する。すなわち、搬送チャンバ３０１による基板の成膜チャンバ３０２への搬送、および成膜チャンバ３０２による第４層１２１〜第９層１８までの成膜は、ＣＰＵ３０６が上記制御信号により上記各種装置の実行を制御することで実施される。上記各種装置としては、例えば、不図示のカソードへの電力投入機構、基板回転機構、ガス導入機構、排気機構、ゲートバルブ、ロボット機構、搬送機構、駆動系等が挙げられる。
【００５６】
このように、上記制御プログラムに従ってＣＰＵ３０６は、成膜チャンバ３０２を制御して、第３層１２２上に、第二強磁性体層としての第４層１２１を形成させ、さらに、該第４層１２１上に、第５層１６〜第９層１８を順次形成させる。
【００５７】
本発明の記憶媒体３１２としては、前述したように、ハードディスク媒体、光磁気ディスク媒体、フロッピー（登録商標）ディスク媒体、フラッシュメモリやＭＲＡＭ等の不揮発性メモリ全般を挙げることができ、プログラム格納可能な媒体を含むものである。
【００５８】
上記第４層１２１及び第２層１２３のアモルファスＣｏＦｅＢ層のアニーリングによる多結晶化を促す、及び、第７層１４の反強磁性体ＰｔＭｎ層の磁気付与を促すために、第１層乃至第９層からなる積層膜をアニーリング炉（不図示）に搬入することができる。
【００５９】
上記記憶媒体３１２には、アニーリング炉での工程を実施するための制御プログラムが記憶されている。よって、該制御プログラムに基づく、ＣＰＵ３０６の演算により得た制御信号によって、アニーリング炉内の各種装置（例えば、不図示のヒータ機構、排気機構、搬送機構等）を制御し、アニーリング工程を実行することができる。すなわち、第一強磁性体層としての第２層１２３および第二強磁性体層としての第４層１２１の少なくとも一方がアモルファス構造である場合、ＣＰＵ３０６は、アニーリング炉を制御して、第２層１２３および／または第４層１２１のアモルファス構造を結晶構造に変換させることができる。
【００６０】
また、本発明では、上記第４層１２１及び第２層１２３として、上述のＣｏＦｅＢ層に換えて他の合金層を用いることができる。具体的には、ＣｏＦｅＴａＺｒ層、ＣｏＴａＺｒ層、ＣｏＦｅＮｂＺｒ層、ＣｏＦｅＺｒ層、ＦｅＴａＣ層、ＦｅＴａＮ層、又はＦｅＣ層などの多結晶強磁性体層を用いることができる。
【００６１】
また、本発明では、上記第５層１６のＲｕ層に換えて、Ｒｈ層又はＩｒ層を用いることができる。
【００６２】
さらに、本発明では、上記第７層１４のＰｔＭｎ層に換えて、ＩｒＭｎ層、ＩｒＭｎＣｒ層、ＮｉＭｎ層、ＰｄＰｔＭｎ層、ＲｕＲｈＭｎ層やＯｓＭｎ層等の各合金層が好ましく用いられる。又、その膜厚は、１０乃至３０ｎｍが好ましい。
【００６３】
本発明では、上記第４層１２１の多結晶ＣｏＦｅＢ層を多結晶ＣｏＦｅＢ層と多結晶ＣｏＦｅ層（反強磁性体層１４側に位置させる）との二積層膜とすることができる。この場合、反強磁性体層１４側に位置する上記多結晶ＣｏＦｅ層は、スパッタリング法により第４層のＢＭｇＯ層の上に多結晶状態での成膜が可能である。
【００６４】
尚、本発明者らは、上記多結晶ＣｏＦｅ層の成膜に続くＣｏＦｅＢ層は、スパッタリング成膜直後（アニーリング工程前）でアモルファス構造であることを確認した。よって、上記アモルファス構造のＣｏＦｅＢ層をアニーリングすることにより、エピタキシャル多結晶構造に相変化させることができる。
【００６５】
図４は、本発明の磁気抵抗素子をメモリ素子として用いたＭＲＡＭ４０１の模式図である。ＭＲＡＭ４０１において、符号４０２は本発明のメモリ素子、符号４０３はワード線、符号４０４はビット線である。多数のメモリ素子４０２のそれぞれは、複数のワード線４０３と複数のビット線４０４との各交点位置に配置され、格子状の位置関係に配置される。多数のメモリ素子４０２のそれぞれが１ビットの情報を記憶することができる。
【００６６】
図５は、ＭＲＡＭ４０１のワード線４０３とビット線４０４との交点位置において、１ビットの情報を記憶するＴＭＲ素子１０と、スイッチ機能を有するトランジスタ５０１とを有する等価回路図である。
【００６７】
（実施例）  
図１に示した磁気抵抗素子を図２に示した成膜装置を用いて作製した。主要部であるＴＭＲ素子１２の成膜条件は以下の通りである。
【００６８】
強磁性体層１２３はＣｏＦｅＢ組成比（ａｔｏｍｉｃ：原子比）６０／２０／２０のターゲットを用い、Ａｒガス圧力０．０３Ｐａで、マグネトロンＤＣスパッタ（チャンバ２０１Ｃ）によりスパッタレート０．６４ｎｍ／ｓｅｃで成膜した。この時のＣｏＦｅＢ層（強磁性体層１２３）は、アモルファス構造を有していた。続いて、スパッタリング装置（チャンバ２０１Ｂ）に換えた。ＢＭｇＯ組成比（ａｔｏｍｉｃ：原子比）２５／２５／５０のターゲットを用い、スパッタガスの圧力は好適範囲０．０１乃至０．４Ｐａの圧力範囲のうち、０．２Ｐａとした。この条件で、マグネトロンＲＦスパッタリング（１３．５６ＭＨｚ）により、第６層のＢＭｇ酸化物層であるトンネルバリア層１２２を成膜した。この際、ＢＭｇ酸化物層（トンネルバリア層１２２）は、カラム状結晶の集合体よりなる多結晶構造であった。また、この時のマグネトロンＲＦスパッタリング（１３．５６ＭＨｚ）の成膜レートは、０．１４ｎｍ／ｓｅｃであった。
【００６９】
さらに続けて、スパッタリング装置（チャンバ２０１Ａ）に換えて、磁化固定層（第４層のＣｏＦｅＢ層）である強磁性体層１２１を成膜した。第４層のＣｏＦｅＢ層（強磁性体層１２１）は、アモルファス構造であることを確認した。
第４層１２１に上に、続けて、磁化固定層を形成する第５層のＲｕ層１６、第６層のＣｏＦｅ層１５、第７層のＰｔＭｎ層１４、第８層のＴａ層１７及び第９層のＲｕ層１８をチャンバ２０１Ａにより、真空状態を破ることなく、連続成膜し、積層体膜を形成した。
【００７０】
本例では、ＢＭｇ酸化物層の成膜速度は０．１４ｎｍ／ｓｅｃであったが、０．０１ｎｍ乃至１．０ｎｍ／ｓｅｃの範囲で成膜しても問題ない。
【００７１】
成膜用マグネトロンスパッタリングチャンバ２０１Ａ乃至２０１Ｃのそれぞれでスパッタリング成膜を行って積層が完了した磁気抵抗素子１０に対して、熱処理炉において約３００℃及び４時間で、８ｋＯｅの磁場中で、アニーリング処理を実施した。その結果、アモルファス構造の第２層及び第４層のＣｏＦｅＢ層は、図７に図示したカラム状結晶７２の集合体７１よりなる多結晶構造となったことが確認された。このアニーリング工程により、磁気抵抗素子１０は、ＴＭＲ効果を持った磁気抵抗素子として作用することができる。また、このアニーリング工程により、第７層のＰｔＭｎ層である反強磁性体層１４には、所定の磁化が付与されていた。
【００７２】
本発明の比較例として、多結晶ＢＭｇ酸化物層からなるトンネルバリア層１２２に換えて、Ｂ原子の使用を省略した多結晶Ｍｇ酸化物層を用いた磁気抵抗素子を作成した。
【００７３】
実施例の磁気抵抗素子と比較例の磁気抵抗素子とのＭＲ比を測定し、対比したところ、実施例のＭＲ比は、比較例のＭＲ比の１．２倍乃至１．５倍以上の数値で改善されていた。このように、本実施例によれば、ＴＭＲ素子のトンネルバリア層として、Ｂ原子およびＭ原子を含有した金属酸化物の結晶構造を用いるので、ＭＲ比を高めることができる。
【００７４】
尚、本例で使用したトンネルバリア層のＢＭｇ酸化物は、一般式ＢxＭｇyＯz（Ｚ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．９５）で示す酸素欠損のＢＭｇ酸化物であった。
【００７５】
また、ＭＲ比は、外部磁界に応答して磁性膜または磁性多層膜の磁化方向が変化するのに伴って膜の電気抵抗も変化する磁気抵抗効果に関するパラメータで、その電気抵抗の変化率を磁気抵抗変化率（ＭＲ比）としたものである。
【図１】
2010064564.tif 000003
【図２】
2010064564.tif 000004
【図３】
2010064564.tif 000005
【図４】
2010064564.tif 000006
【図５】
2010064564.tif 000007
【図６】
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【図７】
2010064564.tif 000009
【図８】
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【手続補正書】
【提出日】平成22年3月19日(2010.3.19)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板上に位置する結晶性第一強磁性体層と、
前記結晶性第一強磁性体層の、前記基板と対向する側に位置する、下記一般式の金属酸化物の結晶構造を有するトンネルバリア層と、
前記トンネルバリア層の、前記結晶性第一強磁性体層と対向する側に位置する結晶性第二強磁性体層と
を備えることを特徴とする磁気抵抗素子。
一般式
ＢＸＭｇＹＯＺ
（但し、Ｘ、Ｙ及びＺは、０．８≦Ｚ／（Ｘ＋Ｙ）＜１．０の関係を満たす）
【請求項２】
前記結晶性第二強磁性層の、前記トンネルバリア層と対向する側に位置する反強磁性体層をさらに備えることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項３】
前記トンネルバリア層において、Ｂ原子の前記金属酸化物中の含有量は３０ａｔｏｍｉｃ％以下であることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項４】
前記トンネルバリア層は、
更に、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した合金層又はＭｇ原子からなる金属層を有し、
該合金層又は金属層の両側に、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物の結晶層を有する積層膜であることを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項５】
前記結晶性第一強磁性体層と前記トンネルバリア層との間に、Ｍｇ原子からなる金属層又はＭｇ原子を含有した合金層を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項６】
前記Ｍｇ原子を含有した合金層は、Ｍｇ原子及びＢ原子を含有した合金層であることを特徴とする請求項５に記載の磁気抵抗素子。
【請求項７】
前記結晶性第二強磁性体層と前記トンネルバリア層との間に、Ｍｇ原子からなる金属層又はＭｇ原子を含有した合金層を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項８】
前記合金層は、Ｍｇ原子及びＢ原子を含有した合金層であることを特徴とする請求項７に記載の磁気抵抗素子。
【請求項９】
前記第一強磁性体層、トンネルバリア層、および第二強磁性体層のそれぞれは、カラム状結晶の集合体によって形成された多結晶構造を有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗素子。
【請求項１０】
スパッタリング法を用いて、基板上に第一強磁性体層を成膜する第一工程と、
スパッタリング法を用いて、前記第一強磁性体層の上に、下記一般式の金属酸化物を含む結晶層を成膜する第二工程と、
スパッタリング法を用いて、前記金属酸化物を含む結晶層の上に、第二強磁性体層を成膜する第三工程と、
を有することを特徴とする磁気抵抗素子の製造方法。
一般式
ＢＸＭｇＹＯＺ
（但し、Ｘ、Ｙ及びＺは、０．８≦Ｚ／（Ｘ＋Ｙ）＜１．０の関係を満たす）
【請求項１１】
前記第一強磁性体層および前記第二強磁性体層の少なくともいずれか一方はアモルファス構造であり、
前記第三工程の後に、前記アモルファス構造を結晶構造に変換する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１２】
前記変換する工程は、アニーリング工程を有することを特徴とする請求項１１に記載の磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１３】
前記第三工程の後に、スパッタリング法を用いて、前記第二強磁性体層の上に、反強磁性体層を成膜する工程をさらに有することを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１４】
前記第二工程は、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物から成るターゲットを用いたスパッタリングによって、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物の結晶層を成膜する工程であることを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１５】
前記第二工程は、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した合金から成るターゲット及び酸化性ガスを用いた反応性スパッタリングによって、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物の結晶層を成膜する工程であることを特徴とする請求項１０に記載の磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１６】
コンピュータに、磁気抵抗素子の製造方法を実行させるための制御プログラムを記憶する記憶媒体であって、
前記製造方法は、
基板上に第一強磁性体層を成膜する第一スパッタリング工程と、
前記第一強磁性体層の上に、下記一般式の金属酸化物を含む結晶層を成膜する第二スパッタリング工程と、
前記金属酸化物を含む結晶層の上に、第二強磁性体層を成膜する第三スパッタリング工程と
を有することを特徴とする記憶媒体。
一般式
ＢＸＭｇＹＯＺ
（但し、Ｘ、Ｙ及びＺは、０．８≦Ｚ／（Ｘ＋Ｙ）＜１．０の関係を満たす）
【請求項１７】
前記第一強磁性体層および前記第二強磁性体層の少なくともいずれか一方はアモルファス構造であり、
前記第三スパッタリング工程の後に、前記アモルファス構造を結晶構造に変換する結晶化工程をさらに有することを特徴とする請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項１８】
前記結晶化工程は、アニーリング工程を有することを特徴とする請求項１７に記載の記憶媒体。
【請求項１９】
前記第二スパッタリング工程は、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した金属酸化物から成るターゲットを用いたスパッタリング工程であることを特徴とする請求項１６に記載の記憶媒体。
【請求項２０】
前記第二スパッタリング工程は、Ｂ原子及びＭｇ原子を含有した合金から成るターゲット及び酸化性ガスを用いた反応性スパッタリング工程であることを特徴とする請求項１６に記載の記憶媒体。
【国際調査報告】
2010064564.tif 000011
2010064564.tif 000012
2010064564.tif 000013
2010064564.tif 000014