(57)【要約】【課題】高いＭＲ比を実現できる磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】この磁気抵抗効果素子は、第１強磁性層と、第２強磁性層と、これらの間に挟持されたトンネルバリア層と、を備え、前記トンネルバリア層は、組成式Ｘ１−αＹαＯβで表記されるスピネル構造を有し、かつ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉからなる群から選択されるいずれか１つ以上の添加元素を含み、前記組成式において、ＸはＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｐｔ及びＰｂからなる群から選択されるいずれか１つ以上の元素であり、ＹはＡｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群から選択されるいずれか１つ以上の元素であり、αの範囲は０＜α≦１、βの範囲は０．３５≦β≦１．７である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１強磁性層と、第２強磁性層と、これらの間に挟持されたトンネルバリア層と、を備え、
前記トンネルバリア層は、組成式Ｘ１−αＹαＯβで表記されるスピネル構造を有し、かつ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉからなる群から選択されるいずれか１つ以上の添加元素を含み、
前記組成式において、ＸはＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｐｔ及びＰｂからなる群から選択されるいずれか１つ以上の元素であり、ＹはＡｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群から選択されるいずれか１つ以上の元素であり、αの範囲は０＜α≦１、βの範囲は０．３５≦β≦１．７である、磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記トンネルバリア層は、前記添加元素が前記スピネル構造の結晶格子の格子間に侵入した侵入固溶体である、請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記添加元素が、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅからなる群から選択されるいずれか１つ以上の元素である、請求項１又は２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記組成式においてＸがＭｇであり、ＹがＡｌである、請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との少なくとも一方は、Ｆｅ又はＣｏＦｅ合金である、請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
第１強磁性層と、トンネルバリア層と、第２強磁性層とを積層する工程を有し、
トンネルバリア層を積層する際に、トンネルバリア層に対してプラズマ化又はイオン化したＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉからなる群から選択されるいずれか１つ以上の添加元素を注入する、磁気抵抗効果素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子及びその製造方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
強磁性層と非磁性層の多層膜からなる巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）素子、及び、非磁性層に絶縁層（トンネルバリア層、バリア層）を用いたトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）素子が知られている。一般に、ＴＭＲ素子はＧＭＲ素子と比較して、素子抵抗は高いが、磁気抵抗（ＭＲ）比は大きい。磁気センサ、高周波部品、磁気ヘッド及び不揮発性ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）用の素子として、ＴＭＲ素子に注目が集まっている。
【０００３】
ＴＭＲ素子は、電子のトンネル伝導のメカニズムの違いによって２種類に分類することができる。一つは、強磁性層間の波動関数の滲み出し効果（トンネル効果）のみを利用したＴＭＲ素子である。もう一つは、トンネル効果を生じた際にトンネルする非磁性絶縁層の特定の軌道の伝導を利用したコヒーレントトンネル（特定の波動関数の対称性を有する電子のみがトンネルする）が支配的なＴＭＲ素子である。コヒーレントトンネルが支配的なＴＭＲ素子は、トンネル効果のみを利用したＴＭＲ素子と比較して、大きいＭＲ比が得られることが知られている。
【０００４】
磁気抵抗効果素子において、コヒーレントトンネル効果を得るためには、二つの強磁性金属層とトンネルバリア層が互いに結晶質であり、二つの強磁性金属層とトンネルバリア層の界面が結晶学的に連続になっている必要がある。
【０００５】
コヒーレントトンネル効果を得ることができるトンネルバリア層としては、ＭｇＯが広く知られている。またＭｇＯに代わる材料の検討も進められている。例えば、特許文献１には、ＭｇＯに代わる材料としてスピネル構造を有するＭｇＡｌ２Ｏ４が報告されている。また特許文献２には、不規則化したスピネル構造を有するＭｇ−Ａｌ−Ｏをトンネルバリア層に用いることが記載されている。
【０００６】
特許文献２には、トンネルバリア層としてスピネル構造を用いた場合（特許文献１）と、トンネルバリア層として不規則化したスピネル構造を用いた場合（特許文献２）と、を比較すると、不規則化したスピネル構造の方が大きなＭＲ比が得られることが記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特許第５５８６０２８号公報
【特許文献２】特開２０１３−１７５６１５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
特許文献１及び２に記載の磁気抵抗効果素子は、トンネルバリア層と強磁性層との格子ミスマッチを低減し、ＭＲ比を高めている。しかしながら、トンネルバリア層と強磁性層との格子整合を行っても、十分なＭＲ比が得られない場合があった。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、高いＭＲ比を実現できる磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明者らは、鋭意検討の結果、トンネルバリア層を構成する材料に所定の元素を添加すると、トンネルバリア層の結晶構造がより不規則化し、磁気抵抗効果素子のＭＲ比が高くなることを見出した。
すなわち、本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を提供する。
【００１１】
（１）第１の態様にかかる磁気抵抗効果素子は、第１強磁性層と、第２強磁性層と、これらの間に挟持されたトンネルバリア層と、を備え、前記トンネルバリア層は、組成式Ｘ１−αＹαＯβで表記されるスピネル構造を有し、かつ、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉからなる群から選択されるいずれか１つ以上の添加元素を含み、前記組成式において、ＸはＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｐｔ及びＰｂからなる群から選択されるいずれか１つ以上の元素であり、ＹはＡｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群から選択されるいずれか１つ以上の元素であり、αの範囲は０＜α≦１、βの範囲は０．３５≦β≦１．７である。
【００１２】
（２）上記態様にかかる磁気抵抗効果素子において、前記トンネルバリア層は、前記添加元素が前記スピネル構造の結晶格子の格子間に侵入した侵入固溶体であってもよい。
【００１３】
（３）上記態様にかかる磁気抵抗効果素子において、前記添加元素が、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅからなる群から選択されるいずれか１つ以上の元素であってもよい。
【００１４】
（４）上記態様にかかる磁気抵抗効果素子において、前記組成式においてＸがＭｇであり、ＹがＡｌであってもよい。
【００１５】
（５）上記態様にかかる磁気抵抗効果素子において、前記第１強磁性層と前記第２強磁性層との少なくとも一方は、Ｆｅ又はＣｏＦｅ合金であってもよい。
【００１６】
（６）第２の態様にかかる磁気抵抗効果素子の製造方法は、第１強磁性層と、トンネルバリア層と、第２強磁性層とを積層する工程を有し、トンネルバリア層を積層する際に、トンネルバリア層に対してプラズマ化又はイオン化したＨｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉからなる群から選択されるいずれか１つ以上の添加元素を注入する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高いＭＲ比を生じる磁気抵抗効果素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本実施形態にかかる磁気抵抗効果素子の断面模式図である。
【図２】スピネル構造の結晶構造を示す図である。
【図３】不規則化したスピネル構造の結晶構造を示す図である。
【図４】本実施形態にかかる磁気抵抗効果素子におけるトンネルバリア層の結晶格子を一方向から見た図である。
【図５】ＭＲ比の測定にもちいた磁気抵抗効果デバイスを積層方向から平面視した模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明について、図を適宜参照しながら詳細に説明する。以下の説明で用いる図面は、本発明の特徴をわかりやすくするために便宜上特徴となる部分を拡大して示している場合があり、各構成要素の寸法比率などは実際とは異なっていることがある。以下の説明において例示される材料、寸法等は一例であって、本発明はそれらに限定されるものではなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することが可能である。
【００２０】
「磁気抵抗効果素子」
図１は、本実施形態にかかる磁気抵抗効果素子の断面模式図である。図１に示す磁気抵抗効果素子１０は、第１強磁性層１と第２強磁性層２とトンネルバリア層３とを備える。また磁気抵抗効果素子１０は、これらの層以外にキャップ層、下地層等を有していてもよい。
【００２１】
（第１強磁性層、第２強磁性層）
第１強磁性層１及び第２強磁性層２は磁化を有する。磁気抵抗効果素子１０は、これらの磁化の相対角変化を抵抗値変化として出力する。例えば、第２強磁性層２の磁化の向きを固定し、第１強磁性層１の磁化の向きを第２強磁性層２の磁化の向きに対して可変とすると、第１強磁性層１の磁化の向きが変化することで、磁気抵抗効果素子１０の抵抗値が変化する。磁化の向きが固定された層を一般に固定層と呼び、磁化の向きが可変な層を一般に自由層と呼ぶ。以下、第１強磁性層１が自由層、第２強磁性層が固定層の場合を例に説明する。
【００２２】
第１強磁性層１及び第２強磁性層２には、強磁性材料を用いることができる。例えば、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ及びＮｉからなる群から選択される金属、これらの群から選択される金属を１種以上含む合金、又は、これらから選択される１又は複数の金属と、Ｂ、Ｃ、及びＮの少なくとも１種以上の元素とを含む合金が挙げられる。特にＦｅ又はＣｏＦｅ合金はスピン分極率が高く、第１強磁性層１又は第２強磁性層２に用いると、磁気抵抗効果素子１０のＭＲ比を大きくできる。第１強磁性層１及び第２強磁性層２の具体例としては、Ｃｏ−Ｆｅ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂ、Ｎｉ−Ｆｅが挙げられる。
【００２３】
また第１強磁性層１及び第２強磁性層２には、Ｃｏ２ＦｅＳｉなどのホイスラー合金を用いることができる。ホイスラー合金はスピン分極率が高く、高いＭＲ比を実現できる。ホイスラー合金は、Ｘ２ＹＺの化学組成をもつ金属間化合物を含む。Ｘは、周期表上でＣｏ、Ｆｅ、Ｎｉ、またはＣｕ族の遷移金属元素または貴金属元素である。Ｙは、Ｍｎ、Ｖ、ＣｒまたＴｉ族の遷移金属であり、Ｘの元素種も選択できる。Ｚは、ＩＩＩ族からＶ族の典型元素である。例えば、Ｃｏ２ＦｅＳｉ、Ｃｏ２ＭｎＳｉやＣｏ２Ｍｎ１−ａＦｅａＡｌｂＳｉ１−ｂなどが挙げられる。
【００２４】
第１強磁性層１及び第２強磁性層２の磁化の向きを積層面に対して垂直にする場合には、厚みを３ｎｍ以下とすることが好ましい。垂直磁気異方性は、トンネルバリア層３との界面で、第１強磁性層１及び第２強磁性層２に付加される。垂直磁気異方性は第１強磁性層１及び第２強磁性層２の膜厚を厚くすることによって効果が減衰するため、第１強磁性層１及び第２強磁性層２の膜厚は薄い方が好ましい。
【００２５】
第２強磁性層２を固定層とするためには、第２強磁性層２の保磁力を第１強磁性層１より大きくする。第２強磁性層２にＩｒＭｎ，ＰｔＭｎなどの反強磁性材料を隣接させると、第２強磁性層２の保磁力は大きくなる。また第２強磁性層２の漏れ磁場が第１強磁性層１に影響すること防ぐために、シンセティック強磁性結合の構造としても良い。
【００２６】
（トンネルバリア層）
トンネルバリア層３は、組成式Ｘ１−αＹαＯβで表記されるスピネル構造を有する。ここで、「スピネル構造」とは不規則化したスピネル構造も含む。
また組成式において、ＸはＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ａｇ、Ｐｔ及びＰｂからなる群から選択されるいずれか１つ以上の元素である。Ｘはこれらの元素の中でもＭｇが特に好ましい。また組成式においてＹはＡｌ、Ｇａ及びＩｎからなる群から選択されるいずれか１つ以上の元素である。これらの元素の中でもＡｌが特に好ましい。さらに、αの範囲は０＜α≦１、βの範囲は０．３５≦β≦１．７である。
【００２７】
図２は、スピネル構造の結晶構造を模式的示した図である。また図３は、不規則化したスピネル構造の結晶構造を模式的に示した図である。スピネル構造は、図２に示すように、Ｘ元素が入るサイトとＹ元素が入るサイトが固定されている。そのため、これらの元素の配列は規則的である。これに対し、不規則化したスピネル構造の場合、Ｘ元素又はＹ元素は、図３に示す酸素に対して四面体配位するサイト及び八面体配位するサイトのいずれにも存在しうる。Ｘ元素及びＹ元素がいずれのサイトに入るかはランダムである。原子半径の異なるＸ元素とＹ元素とがランダムにこれらのサイトに入ることで、結晶構造が不規則化する。不規則化したスピネル構造の格子定数（ａ／２）は、規則化したスピネル構造の格子定数（ａ）の半分となる。
【００２８】
またトンネルバリア層３は、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｐ、Ｃ、Ｂ、Ｓｉからなる群から選択されるいずれか１つ以上の添加元素を含む。これらの添加元素は、結晶格子に歪を与え、結晶構造の不規則性を誘起する。
【００２９】
図４は、トンネルバリア層３の結晶格子を一方向から見た図である。トンネルバリア層３への添加元素Ｚの混入の仕方としては、結晶格子の間に添加元素Ｚが侵入する場合と、結晶格子を構成する元素の一部を添加元素Ｚが置換する場合と、がある。前者は侵入型固溶体と呼ばれ、後者は置換型固溶体と呼ばれる。
【００３０】
図４（ａ）は添加元素Ｚが結晶格子間に侵入した場合を示す。図４（ｃ）は添加元素Ｚが結晶格子を構成する元素の一部と置換した場合を示す。また図４（ｂ）は、添加元素Ｚの一部は結晶格子間に侵入し、別の一部の添加元素Ｚが結晶格子を構成する元素と置換した場合を示す。トンネルバリア層３の結晶格子の歪みは、置換型固溶体の方が侵入型固溶体より大きくなる傾向にある。そのため結晶格子の歪みの程度は、図４（ａ）、図４（ｂ）、図４（ｃ）の順で大きくなる傾向にある。
【００３１】
トンネルバリア層３は、侵入型固溶体であることが好ましい。添加元素Ｚは、結晶格子を歪ませることを目的として添加している。しかしながら、結晶格子が歪み過ぎると結晶構造が変化し、トンネルバリア層３のコヒーレントトンネル効果が弱まる。トンネルバリア層３が侵入型固溶体であれば、コヒーレントトンネル効果を十分発揮しつつ、結晶格子を歪ませることができる。
【００３２】
トンネルバリア層３が侵入型固溶体の場合、添加元素ＺはＡｒ、Ｋｒ、Ｘｅからなる群からなるいずれか１つ以上の元素であることが好ましい。侵入型固溶体の場合、添加元素Ｚは結晶格子間に侵入する。添加元素Ｚの原子半径が小さいと、添加元素Ｚが添加されても結晶格子は大きく歪まない。結晶格子をある程度歪ませるためには、添加元素Ｚの原子半径は大きい方が好ましい。
【００３３】
また上述の添加元素Ｚは、基本格子を形づくるＸ元素、Ｙ元素と比較して反応性に乏しいという特徴を有する。そのため添加元素は、結晶構造内で基本格子を形づくる元素と不要な化学結合をしない。化学結合に伴う電子の授受は、トンネルバリア層３のバンド構造の変化を変化させる。反応性の低い添加元素であれば、トンネルバリア層３に添加されても、トンネルバリア層３が有するコヒーレントトンネル効果等を阻害しない。この観点からは、添加元素Ｚは、Ｈｅ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅからなる群から選ばれるいずれか１つ以上の元素であることが好ましい。
【００３４】
上述のように添加元素Ｚは、コヒーレントトンネル効果を保ったままで、結晶格子を歪ませることができる。トンネルバリア層３の結晶格子が歪むと、磁気抵抗効果素子１０のＭＲ比が高まる。この理由は明確にはなっていないが、以下のように考察される。
【００３５】
トンネルバリア層３の結晶格子が歪むと、原子間隔が場所によって僅かに異なるようになる。この場合、規則配列の結晶構造より不規則配列の結晶構造を選択した方が、形成エネルギーが小さくなる。すなわち、原子の不規則配列が促進され、磁気抵抗効果素子１０のＭＲ比が高まると考えられる。
【００３６】
（素子の形状、寸法）
磁気抵抗効果素子１０を構成する第１強磁性層１、トンネルバリア層３及び第２強磁性層２からなる積層体は柱状の形状である。積層体を平面視した形状は、円形、四角形、三角形、多角形等の種々の形状をとることができるが、対称性の面から円形であることが好ましい。すなわち、積層体は円柱状であることが好ましい。
【００３７】
積層体が円柱状である場合、平面視の直径が８０ｎｍ以下であることが好ましく、６０ｎｍ以下であることがより好ましく、３０ｎｍ以下であることがさらに好ましい。直径が８０ｎｍ以下であると、強磁性中にドメイン構造ができにくくなり、強磁性金属層におけるスピン分極と異なる成分を考慮する必要が無くなる。さらに、３０ｎｍ以下であると、強磁性層中に単一ドメイン構造となり、磁化反転速度や確率が改善する。また小型化された磁気抵抗効果素子において、特に低抵抗化の要望が強い。
【００３８】
（その他）
本実施形態では、磁気抵抗効果素子１０として、第１強磁性層１を自由層とし、第２強磁性層２を固定層としたトップピン構造の例を挙げた。しかしながら、磁気抵抗効果素子１０の構造はこの場合に限定されるものではなく、ボトムピン構造でもよい。
【００３９】
上述のように、本実施形態にかかる磁気抵抗効果素子１０によれば、所定の添加元素Ｚを添加することで、化学的な結合を起こさずに、結晶格子を歪ませることができる。そのため、トンネルバリア層のコヒーレントトンネルが維持され、磁気抵抗効果素子１０のＭＲ比を高くすることができる。
【００４０】
本実施形態を用いた磁気抵抗効果素子は磁気センサやＭＲＡＭなどのメモリとして使用することが可能である。
【００４１】
「磁気抵抗効果素子の製造方法」
次いで、磁気抵抗効果素子の製造方法について説明する。
本実施形態にかかる磁気抵抗効果素子の製造方法は、第１強磁性層と、トンネルバリア層と、第２強磁性層とを積層する工程を有する。これらの層の成膜方法としては、スパッタリング法、蒸着法、レーザアブレーション法、分子線エピタキシャル（ＭＢＥ）法など公知の方法を用いることができる。
【００４２】
トンネルバリア層は、積層した金属薄膜をプラズマ酸化あるいは酸素導入による自然酸化し、その後の熱処理を行うことで形成できる。トンネルバリア層を積層した後又は最中には、トンネルバリア層に対してプラズマ化又はイオン化した添加元素を注入する。プラズマ化した添加元素を注入する手段としては、例えば逆スパッタリング法を用いることができる。またイオン化した添加元素を注入する手段としては、例えばイオン注入法を用いることができる。
【００４３】
逆スパッタリング法を用いた場合を例に説明する。まずトンネルバリア層を有する積層体が設置されたチャンバー内に添加元素を含むガスを導入し、グロー放電を発生させる。グロー放電によりプラズマ化した添加元素は、電位差によってトンネルバリア層に入射する。通常のスパッタリングはターゲットに向けてプラズマ化したガスを入射するが、電位を逆にすることでトンネルバリア層にプラズマ化した添加元素を入射させることができる。入射した添加元素は、トンネルバリア層に取り込まれ、添加元素を含むトンネルバリア層が形成される。
【００４４】
上述のように、本実施形態にかかる磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、所定の添加元素Ｚをトンネルバリア層内に容易に含有させることができる。
【実施例】
【００４５】
（実施例１−１）
図１に示す磁気抵抗効果素子１０をＭｇＯ（００１）基板上に作製した。まず基板上に下地層（後述する第１配線１５を兼ねる）としてＣｒを４０ｎｍ積層し、第１強磁性層１としてＦｅを３０ｎｍ積層した。次いで、第１強磁性層１上に、ＭｇとＡｌの合金を成膜し、酸化させた。そして得られたＭｇ−Ａｌ−Ｏ層に対して逆スパッタリングによりＡｒを注入した。その結果、トンネルバリア層３としてＡｒ添加のＭｇ−Ａｌ−Ｏ層を１．２ｎｍ得た。次いで、トンネルバリア層３上に、第２強磁性層２としてＦｅを６ｎｍ積層し、強磁性トンネル接合を得た。次いで、反強磁性層としてＩｒＭｎを１２ｎｍ成膜し、キャップ層（後述する第２配線１１を兼ねる）としてＲｕを２０ｎｍ成膜し、磁気抵抗効果素子１０を得た。最後に５ｋＯｅの磁場を印加しながら１７５℃の温度で熱処理し、第２強磁性層２に一軸磁気異方性を付与した。
【００４６】
トンネルバリア層３中に含まれるＡｒ組成比は、０．０１ａｔ％以下であった。ここで、トンネルバリア層３中に含まれるＡｒ組成比は、集束イオンビームにより薄片試料を作製し、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）におけるエネルギー分散型Ｘ線分析（ＥＤＳ）によって行った。当該分析方法では、トンネルバリア層３の厚みでは十分な分析結果が得られないため、上述のＡｒ添加のＭｇ−Ａｌ−Ｏ層を複数回積層して、組成比の測定に必要な十分な膜厚を確保した上で、Ａｒ組成比を求めた。ここで、Ａｒ組成比は原子組成百分率（ａｔ％）で定義され、１００×「Ａｒ原子数」／（「Ｍｇ原子数」＋「Ａｌ原子数」＋「Ｏ原子数」＋「Ａｒ原子数」）とした。尚、分析法はこれに限定されず、２次イオン質量分析法（ＳＩＭＳ）、アトムプローブ法、電子エネルギー損失分光法（ＥＥＬＳ）を用いて行うこともできる。
【００４７】
また作製した磁気抵抗効果素子１０のＭＲ比を測定した。図５は、ＭＲ比の測定にもちいた磁気抵抗効果デバイスを積層方向から平面視した模式図である。磁気抵抗効果素子１０は、第１配線１５と第２配線１１の交差する位置に設けた。磁気抵抗効果素子１０は、直径８０ｎｍの円柱状とした。そして第１配線１５には電極１２が設けられ、電極１２は電源１３と電圧計１４に接続されている。電源１３により電圧を印加することにより、磁気抵抗効果素子１０の積層方向に電流が流れる。この際の磁気抵抗効果素子１０の電位差は電圧計１４でモニターされる。そして磁気抵抗効果素子１０に、外部から磁場を掃引しながら、電流又は電圧を磁気抵抗効果素子に印加することによって、磁気抵抗効果素子の抵抗変化が観測される。
【００４８】
ＭＲ比は、一般的に以下の式で表される。
ＭＲ比（％）＝（ＲＡＰ−ＲＰ）／ＲＰ×１００
ＲＰは第１強磁性層１と第２強磁性層２の磁化の向きが平行の場合の抵抗であり、ＲＡＰは第１強磁性層１と第２強磁性層２の磁化の向きが反平行の場合の抵抗である。測定した結果を表１に示す。
【００４９】
（実施例１−２〜１−５）
逆スパッタリングの条件を変更して、トンネルバリア層３中に含まれるＡｒ組成比を変更した点以外は、実施例１−１と同様の条件で磁気抵抗効果素子１０を作製した。また実施例１−１と同様の手順で、Ａｒ組成比及びＭＲ比をそれぞれ測定した。その結果を表１にしめす。
【００５０】
【表１】
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【００５１】
（実施例２−１〜２−５）
トンネルバリア層に注入する元素を、Ｘｅに変更した点以外は、実施例１−１と同様の条件で磁気抵抗効果素子１０を作製した。また実施例１−１と同様の手順で、Ｘｅ組成比及びＭＲ比をそれぞれ測定した。その結果を表２に示す。
【００５２】
【表２】
2019021751.tif 000004
【００５３】
（実施例３−１〜３−４）
トンネルバリア層に注入する元素をＢに変更し、注入方法をイオン注入法に変更した点以外は、実施例１−１と同様の条件で磁気抵抗効果素子１０を作製した。また実施例１−１と同様の手順で、Ｂ組成比及びＭＲ比をそれぞれ測定した。その結果を表３に示す。
【００５４】
【表３】
2019021751.tif 000005
【符号の説明】
【００５５】
１  第１強磁性層；
２  第２強磁性層；
３  トンネルバリア層；
１０  磁気抵抗効果素子；
１１  第２配線；
１２  電極；
１３  電源；
１４  電圧計；
１５  第１配線；
２０  磁気抵抗効果デバイス
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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