(57)【要約】【課題】ＴＭＲセンサのためのＭｇＯバリア層を作製する方法である。【解決手段】上記方法は、第１のチャンバにおいて第１のＭｇ層を堆積するステップと、第１のチャンバまたは第１のチャンバとは異なる第２のチャンバにおいて、酸素の存在下で反応性酸化物堆積プロセスを使用して第１のＭｇ層上に第２のＭｇ層を堆積するステップと、第１のチャンバ、第２のチャンバまたは第３のチャンバのいずれかにおいて、第２のＭｇＯ層上に第３のＭｇ層を堆積するステップと、ＭｇＯバリア層を形成するよう第１の層、第２の層および第３の層をアニールするステップとを含む。【選択図】図３
2016212941.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＴＭＲセンサのためのＭｇＯバリア層を作製する方法であって、
Ｍｇターゲットから第１のＭｇＯ源層を堆積するステップと、
酸素の存在下において反応性酸化物堆積プロセスを使用して、Ｍｇターゲットから前記第１のＭｇＯ源層上に第２のＭｇＯ源層を堆積するステップと、
Ｍｇターゲットから前記第２のＭｇＯ源層上に第３のＭｇＯ源層を堆積するステップと、
ＭｇＯバリア層を形成するよう、前記第１のＭｇＯ源層、前記第２のＭｇＯ源層および前記第３のＭｇＯ源層をアニールするステップとを含む、方法。
【請求項２】
前記第２のＭｇＯ源層を堆積するステップはＯ２を伴う、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第２のＭｇＯ源層を堆積するステップはＯ−２イオンを伴う、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のＭｇＯ源層を堆積するステップは、第１のＭｇ層を堆積することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記第３のＭｇＯ源層を堆積するステップは、第３のＭｇ層を堆積することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記第２のＭｇＯ源層を堆積するステップは、酸素の存在下でＭｇ層を堆積することを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記第２のＭｇＯ源層を堆積するステップは、Ａｒ、Ｋｒ、Ｘｅ、Ｈｅ、およびＮｅから選択されるスパッタリングガスを利用することをさらに含む、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
ＴＭＲセンサのためのＭｇＯバリア層を作製する方法であって、
第１のチャンバにおいて第１のＭｇ層を堆積するステップと、
前記第１のチャンバまたは前記第１のチャンバとは異なる第２のチャンバにおいて、酸素の存在下で、反応性酸化物堆積プロセスを使用して前記第１のＭｇ層上に第２のＭｇ層を堆積するステップと、
前記第１のチャンバ、前記第２のチャンバまたは第３のチャンバのいずれかにおいて前記第２のＭｇＯ層上に第３のＭｇ層を堆積するステップと、
ＭｇＯバリア層を形成するよう前記第１の層、前記第２の層および前記第３の層をアニールするステップとを含む、方法。
【請求項９】
前記第１のＭｇ層を堆積するステップはＭｇターゲットから行われ、前記第３のＭｇ層を堆積するステップはＭｇターゲットから行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１０】
前記第３のＭｇ層を堆積するステップは前記第１のチャンバにおいて行われ、前記第３のＭｇ層を堆積するための前記Ｍｇターゲットは、前記第１のＭｇ層を堆積するための前記Ｍｇターゲットと同じである、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第２のＭｇ層を堆積するステップはＭｇターゲットから行われる、請求項８に記載の方法。
【請求項１２】
前記第３のＭｇ層を堆積するステップは前記第２のチャンバにおいて行われ、前記第３のＭｇ層を堆積するための前記Ｍｇターゲットは、前記第２のＭｇ層を堆積するための前記Ｍｇターゲットと同じである、請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記第２のＭｇ層を堆積するステップはＯ２を伴う、請求項８に記載の方法。
【請求項１４】
前記第２のＭｇ層を堆積するステップはＯ−２イオンを伴う、請求項８に記載の方法。
【請求項１５】
前記第２のＭｇ層を堆積するステップは第１のチャンバにおいて行われ、前記第２のＭｇ層を堆積するための前記Ｍｇターゲットは、前記第１のＭｇ層を堆積するための前記Ｍｇターゲットと同じである、請求項８に記載の方法。
【請求項１６】
前記第３のＭｇ層を堆積するステップは前記第２のチャンバにおいて行われる、請求項１５に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
背景
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）バリア層を有するトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ：tunneling magnetoresistive）センサは、高いＴＭＲ値および低い面積抵抗（ＲＡ）も提供するシンプルかつ堅牢なバリア層により、多くの商業用ディスクドライブ製品において読取機として使用されている。
【０００２】
ドライブ容量の増加についての要求が大きくなるにつれて、低いＲＡを維持しつつ読取機センサのＴＭＲを増加する必要性があるが、これは大きな困難となっている。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００３】
概要
本願明細書において記載される１つの特定の実現例は、ＴＭＲセンサのためのＭｇＯバリア層を作製する方法であって、上記方法は、Ｍｇターゲットから第１のＭｇＯ源層を堆積するステップと、酸素の存在下において反応性酸化物堆積プロセスを使用して、Ｍｇターゲットから第１の層上に第２のＭｇＯ源層を堆積するステップと、Ｍｇターゲットから第２の層上に第３のＭｇＯ源層を堆積するステップと、ＭｇＯバリア層を形成するよう、第１のＭｇＯ源層、第２のＭｇＯ源層および第３のＭｇＯ源層をアニールするステップとを含む。
【０００４】
別の特定の実現例は、ＴＭＲセンサのためのＭｇＯバリア層を作製する方法であって、上記方法は、第１のチャンバにおいて第１のＭｇ層を堆積するステップと、第１のチャンバまたは第１のチャンバとは異なる第２のチャンバにおいて、酸素の存在下で、反応性酸化物堆積プロセスを使用して第１のＭｇ層上に第２のＭｇ層を堆積するステップと、第１のチャンバ、第２のチャンバ、または第１のチャンバおよび第２のチャンバの両方とは異なる第３のチャンバのいずれかにおいて、第２のＭｇＯ層上に第３のＭｇ層を堆積するステップと、ＭｇＯバリア層を形成するよう第１の層、第２の層および第３の層をアニールするステップとを含む。
【０００５】
この概要は、詳細な説明においてさらに以下に記載される概念のセレクションを簡素化された形態で紹介するために提供される。この概要は、特許請求される主題の主な特徴または必須の特徴を識別するようには意図されておらず、特許請求される主題の範囲を限定するために使用されることも意図されていない。これらおよびさまざまな他の特徴および利点は、以下の詳細な説明を読むことで明らかになるであろう。
【０００６】
記載される技術は、添付の図面に関連して解釈されるさまざまな実現例を記載する以下の詳細な説明から最もよく理解される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】例示的なデータストレージシステムの上面平面図である。
【図２】トンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）センサの例の概略的な側面図である。
【図３】トンネルバリア層の例の概略的な側面図である。
【図４】ＭｇＯバリア層を形成する例示的な方法の段階的なフロー図である。
【図５】ＭｇＯバリア層を形成する別の例示的な方法の段階的なフロー図である。
【図６】ＭｇＯバリア層を形成する別の例示的な方法の段階的なフロー図である。
【図７】ＭｇＯバリア層を形成する別の例示的な方法の段階的なフロー図である。
【図８】ＴＭＲセンサを形成する例示的な方法の段階的なフロー図である。
【図９】ＴＭＲセンサについてのＲＡの関数としてのＴＭＲのグラフ図である。
【図１０】ＴＭＲセンサについてのＲＡの関数として自由層交換結合（Ｈ＿ｅｘ）のグラフ図である。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
上に示されるように、特にＭｇＯバリア層が存在する場合、低いＲＡ（たとえば＜０．７Ωμｍ２）を維持しつつ読取機センサのＴＭＲを増加させることは困難であった。
【０００９】
無線周波数（ＲＦ）堆積プロセスがＭｇＯバリア層を形成するために使用される場合、プラズマイオンがＲＦ−ＭｇＯバリア層にダメージを与え、これがバリアの貧弱なバリアテクスチャ構造およびバリアにおけるピンホールにつながり、これらのすべてがＴＭＲの低減および低いＲＡでの自由層との交換結合の増加（所望でない）につながる。増加した面積密度を得る１つの方法は、ＭｇＯバリア層の品質を向上させることである。本開示は、ＭｇＯバリア層を形成するために代替的なプロセスを使用することによってイオンダメージの問題へのソリューションを提供する。
【００１０】
バリア堆積のためにＲＦ堆積プロセスおよびＭｇＯ酸化物ターゲットを使用する代わりに、本開示は、ＭｇＯバリア層の少なくとも一部を形成するために反応性酸化（Ｒ−ｏｘ：reactive oxidation）ＭｇＯ堆積プロセスの使用を記載しており、これは、酸素ガスのような酸素の存在下でＭｇ金属膜を堆積することにより行われる。そのようなＲ−ｏｘ  ＭｇＯプロセスは、Ｍｇ金属膜の低パワーの堆積（たとえば６００Ｗ未満または２００Ｗ未満）で行われ、堆積された膜に対してイオンダメージをほとんどまたはまったく作り出さず、特に低いＲＡでのＭｇＯバリア層の自由層交換結合を低減するとともにセンサのＴＭＲを増加させる能力を有する。さらに、Ｒ−ｏｘ堆積プロセスによって形成されたＭｇＯバリア層は、ＲＦ−ＭｇＯバリア層よりも均一かつ平滑であり、ピンホールが少ない。
【００１１】
以下の記載において、本願明細書の一部を形成するとともに少なくとも１つの特定の実現例が例示により示される添付の図面が参照される。以下の記載は、付加的な特定の実現例を提供する。本開示の範囲または精神から逸脱することがなければ、他の実現例が考えられかつ作製されてもよいということが理解されるべきである。以下の詳細な説明はしたがって、限定的な意味で解釈されるべきではない。本開示はそのようには限定されず、当該開示のさまざまな局面の理解は、以下に提供される例の議論を通じて得られるであろう。
【００１２】
図１は、例示的なデータストレージシステム１００、特定的にはディスクドライブ１００の斜視図を示す。ディスクドライブ１００は、１つ以上の回転可能な磁気データストレージ媒体またはディスク１０２が位置する筐体１０１を形成するよう結合する基部およびトップカバーを含む。ディスク１０２は、動作の間にスピンドル中心またはディスク回転軸１０４の周りを回転する。ディスク１０２は内径１０６および外径１０８を含んでおり、その間には円形の破線によって示される多くの同心のデータトラック１１０が存在する。データトラック１１０は、実質的に円形であり、ディスク１０２上においてドットまたは楕円として示される規則的に間隔が置かれたビット１１２から構成される。しかしながら、記載される技術は、連続的な磁気媒体、ディスクリートトラック（ＤＴ：discrete track）媒体などを含む他のタイプのストレージ媒体とともに使用され得るということが理解されるべきである。
【００１３】
異なるデータトラック１１０においてディスク１０２上のビット１１２に情報が書き込まれるとともに情報がビット１１２から読み出され得る。アクチュエータ回転軸１２２を有するヘッドジンバルアセンブリ（ＨＧＡ）１２０は、ディスク動作の間にディスク１０２の表面の上に近接近して、スライダ１２４をアーム１２６上に支持する。複数のディスク１０２のパックが利用される場合、各ディスク１０２または媒体表面は、その対応するディスク１０２に隣接および連通して搭載される関連付けられるスライダ１２４を有する。
【００１４】
ディスク１０２に最も近くかつ反対側のスライダ１２４の表面は、空気軸受面（ＡＢＳ：air-bearing surface）と呼ばれる。使用時には、シーク動作の間、ヘッドジンバルアセンブリ１２０は、アクチュエータ回転軸１２２の周りを回転して、データトラック１１０の対象データトラックの上にスライダ１２４およびヘッドジンバルアセンブリ１２０を位置決めする。ディスク１０２がスピンすると、スライダ１２４とディスク１０２の表面との間に空気の層が形成され、スライダ１２４がディスク１０２の上を「飛ぶ」ことになる。その後、スライダ１２４上のトランスデューサが、対象データトラック１１０においてビット１１２からデータを読み出すまたは書き込む。
【００１５】
図１の差し込み図は、ＡＢＳから見たトランスデューサ１３０、特にトンネル磁気抵抗（ＴＭＲ）センサの例示的な実現例の部分を示す。トランスデューサ１３０またはセンサ１３０は、ピン基準層１３２と自由層１３４とを含む複数の強磁性層と、その間の非磁性の誘電性ＭｇＯ（酸化マグネシウム）バリア層１３６とによって形成される。ＭｇＯバリア層１３６は、部分的に反応性酸化堆積プロセスを利用して形成された。
【００１６】
図２を参照して、ＴＭＲセンサ２００は、薄い非磁性誘電体層によって分離される強磁性層を有する層の積層体として示される。
【００１７】
ＴＭＲセンサ２００における底（シード）層２０２は、層を重ねる際に平滑かつ稠密な結晶成長を促進する１つ以上のシード層から一般に形成される。シード層２０２の上および随意には隣接しているのは、反強磁性（ＡＦＭ：antiferromagnetic）ピン層２０４および合成反強磁性（ＳＡＦ：synthetic antiferromagnetic）構造２０６であり、合成反強磁性構造２０６は、強磁性ピン層２０８と、非磁性スペーサ層（たとえばＲｕスペーサ層）２１０と、基準層２１２とから構成され、ＡＦＭ層２０４上に存在する。特にＭｇＯバリア層であるトンネルバリア層２１４は、ＳＡＦ構造２０６の上、特に基準層２１２の上に位置決めされる。強磁性の「自由」層２１６は、ＭｇＯバリア層２１４上に形成される。ＴＭＲセンサ２００の頂部にはキャップ層２１８が存在する。
【００１８】
ＳＡＦ構造２０６は、隣接するＡＦＭ層２０４との交換結合によって固定される。自由層２１６は、基準層２１２における磁気モーメントに平行または逆平行であるとともに外部磁界に応答してスイッチングする磁気モーメントを有する。ＭｇＯバリア層２１４は、伝導電子の量子力学的トンネリング（quantum mechanical tunneling）によって電流がそれを通過し得るほど十分に薄い。バリア層２１４を通るトンネル電流、したがってセンサ２００の抵抗を決定するのは、自由層２１６と基準層２１２との間の磁気モーメントの相対的な方位である。
【００１９】
磁気読取ヘッド２５０において、ＴＭＲセンサ２００は、底部シールド２５２と頂部シールド２５４との間に形成される。ＴＭＲセンサ２００を接続するために、さまざまな導体および／または電極が読取ヘッド２５０に存在する。
【００２０】
電流が頂部シールド２５４から底部シールド２５２までＴＭＲ層の面に垂直な方向に流される場合（ＣＰＰ指定）、自由層２１６および基準層２１２の磁化方向が平行状態にあれば低い抵抗が検出され、自由層２１６および基準層２１２の磁化方向が逆平行状態にあればより高い抵抗が示される。
【００２１】
巨大磁気抵抗（ＧＭＲ：giant magnetoresistive）センサに対するＴＭＲセンサの利点は、より高いＭＲ比と、高い記録密度のためのＣＰＰ形状についての優位性とを含む。読取機における高性能ＴＭＲセンサは、低いＲＡ（面積×抵抗）値、高いＭＲ比、磁気歪みが低いソフトな自由層、強いＳＡＦ構造、および、バリア層を介した自由層と基準層との間の低い交換結合を有するべきである。ＭＲ比はｄＲ／Ｒであり、ＲはＴＭＲセンサの最小の抵抗であり、ｄＲは自由層の磁気状態を変更することにより観察される抵抗の変化である。ＭＲ比（すなわちｄＲ／Ｒ）がより高ければ、ＴＭＲセンサの読み出しスピードが向上される。高記録密度または高周波数用途の場合、０．７Ωμｍ２未満までＲＡを低減することが望ましい。低いＲＡの結果として、ＭＲ比は著しく低下する。妥当な信号対雑音（ＳＮＲ）比を維持するためには、より高いＭＲ比が望ましい。
【００２２】
この実現例において、ＭｇＯトンネルバリア層２１４は、互いの上に個々に形成された後、センサ２００がポスト熱アニールされてからＭｇＯバリア層２１４に変換される３つのＭｇＯ源層から形成される。図３は、アニールの前のＭｇＯトンネルバリア前層３００の拡大図を示す。前層３００は、第１の層３０２、第２または中間層３０４、および第３の層３０６を有しており、第２の層３０４は第１の層３０２および第３の層３０６に対して内部である。３つの層３０２，３０４，３０６の各々は約０．１Åから２０Åの範囲の厚さを有しており、これらの厚さは、層３０２，３０４，３０６の間で同じまたは異なり得る。
【００２３】
第１の層３０２は、Ｍｇ金属層を堆積することにより形成されており、たとえば金属ＭｇターゲットからＤＣスパッタ堆積プロセスによって形成される。第２の層３０４は、少量の酸素（Ｏ２）によって金属ＭｇターゲットからＭｇ金属を第１の層３０２上に反応により堆積することによって形成される。Ｒ−ｏｘ堆積の間の酸素の存在により、Ｍｇ金属は少量の酸素でドープされる。Ｒ−ｏｘ堆積のための堆積パワーは、たとえば約１０Ｗおよび６００Ｗの範囲内である。第３の層３０６は、たとえばＤＣスパッタ堆積によって金属ＭｇターゲットからＭｇ金属層を堆積することにより形成される。
【００２４】
層３０２，３０４，３０６のうちのいずれかまたはすべてについての堆積温度は約４００℃未満である。Ｒ−ｏｘ堆積またはＤＣ堆積のいずれかについての堆積速度は約０．０１〜１０Å／ｓである。
【００２５】
３つの層３０２，３０４，３０６が形成された後、典型的に読取機積層体全体が形成された後、前層３００は熱アニールプロセスに晒され、これにより、３つの層３０２，３０４，３０６がＭｇＯに変換されるとともに層３０２，３０４，３０６をすべてが一緒になるよう融合され、層全体にわたって均質の結晶構造を有するＭｇＯバリア層３１０が得られる。いくつかの実現例において、アニールの後、層同士の間（たとえば層３０２と層３０４との間または層３０４と層３０６との間）に界面が発見され得ない。
【００２６】
さらに、いくつかの実現例において、結果得られたＭｇＯ層３１０の全体にわたって化学構造が均質である。
【００２７】
３つのＭｇＯ源層を堆積するための例示的なプロセス機器アセンブリは、複数のチャンバおよびターゲットを有しており、ＴＭＲセンサのすべての層、いくつかの実現例では磁気読取ヘッドのすべての層を形成するように構成され得る。堆積アセンブリは、複数の高真空物理気相蒸着（ＰＶＤ：physical vapor deposition）チャンバを有しており、その各々はウェハを内部に受け入れるように構成される。当該チャンバは、ＤＣスパッタリング、ＲＦスパッタリング、または蒸着（evaporation deposition）のために構成され得る。少なくとも１つのターゲットが各チャンバに作用可能に接続されており、材料の源が配置される。スパッタガスから生成されたイオンはターゲットに衝突し、イオン化された材料ビームが作り出され、次いでそれがウェハ面上に堆積される。好適なスパッタガスの例は、アルゴン（Ａｒ）、クリプトン（Ｋｒ）、キセノン（Ｘｅ）、ヘリウム（Ｈｅ）およびネオン（Ｎｅ）を含む。いくつかの実現例では、複数のターゲットが使用される。
【００２８】
１つの特定の実現例において、第１のＭｇ層はＤＣスパッタ堆積プロセスを使用して第１のチャンバにおいて形成され、第２のＭｇＯ層は酸素源を用いてＲ−ｏｘ堆積を使用して第２のチャンバにおいて形成され、第３のＭｇ層はＤＣスパッタ堆積を使用して第３のチャンバにおいて形成される。このようなプロセスは、３つのＭｇ層が形成されるので「トリプルＭｇプロセス」と称される。
【００２９】
Ｍｇ／ＭｇＯ層を形成する前に、ＡＦＭ層および強磁性ピン層のようなセンサ積層体の他の層が、堆積アセンブリにおいて、上記チャンバのうちのいずれか１つ以上にて基板上に形成され得る。付加的または代替的には、Ｍｇ／ＭｇＯ層を形成した後、強磁性自由層のようなセンサ積層体の他の層がＭｇ／ＭｇＯ層上にその後で形成され得る。
【００３０】
図４は、本開示に従った、ＭｇＯバリア層を形成するための例示的な方法４００を提供する。動作４０２において、Ｍｇターゲットを有する第１のチャンバにおいて、ＤＣスパッタ堆積を介して、強磁性基準層（ＲＬ）上に第１の層が堆積される。動作４０４において、第２のチャンバにおいて反応性酸化（Ｒ−ｏｘ）堆積を介して第１の層上に第２の層が堆積される。Ｒ−ｏｘ堆積のためのターゲットはＭｇ金属ターゲットである。Ｒ−ｏｘ堆積の間に、酸素イオンが第２のチャンバへ提供（たとえば注入）される。酸素は、たとえば圧縮酸素源または圧縮空気源からＯ２として提供され得るか、または、チャンバにおけるイオン化源に晒される際にＯ−２を形成するよう解離する源によって提供され得る。酸素イオン源の例は、Ｈ２ＯおよびＨ２Ｏ２を含む。動作４０６において、第３の層は、Ｍｇターゲットを有する第３のチャンバにおいてＤＣスパッタ堆積を介して第２の層上に堆積される。動作４０８において、第１の層、第２の層および第３の層は、たとえば、３０分から８時間の間、約１５０℃から４００℃の温度で、アニールプロセスに晒される。
【００３１】
図５は、本開示に従った、ＭｇＯバリア層を形成するための例示的な方法５００を提供する。別の態様で示されなければ、方法５００のあるステップおよび／または詳細は方法４００と同じまたは同様である。動作５０２において、Ｍｇターゲットを有する第１のチャンバにおいて、ＤＣスパッタ堆積を介して、強磁性基準層（ＲＬ）上に第１の層が堆積される。動作５０４において、第２のチャンバにおいて反応性酸化（Ｒ−ｏｘ）堆積を介して第１の層上に第２の層が堆積される。Ｒ−ｏｘ堆積のためのターゲットはＭｇ金属ターゲットである。Ｏ２またはＯ−２のいずれかとしての酸素がＲ−ｏｘ堆積の間に第２のチャンバへ提供（たとえば注入）される。動作５０６において、第３の層は、Ｍｇターゲットを有する第２のチャンバにおいてＤＣスパッタ堆積を介して第２の層上に堆積される。このＭｇターゲットは、第２の層に使用されたのと同じまたは異なるターゲットであり得る。動作５０８において、第１の層、第２の層および第３の層はアニールプロセスに晒される。
【００３２】
図６は、本開示に従った、ＭｇＯバリア層を形成するための例示的な方法６００を提供する。別の態様で示されなければ、方法６００のあるステップおよび／または詳細は方法４００および／または方法５００と同じまたは同様である。動作６０２において、Ｍｇターゲットを有する第１のチャンバにおいて、ＲＦスパッタ堆積を介して、強磁性基準層（ＲＬ）上に第１の層が堆積される。動作６０４において、第２のチャンバにおいて反応性酸化（Ｒ−ｏｘ）堆積を介して第１の層上に第２の層が堆積される。Ｒ−ｏｘ堆積のためのターゲットはＭｇ金属ターゲットである。Ｏ２またはＯ−２のいずれかとしての酸素が、Ｒ−ｏｘ堆積の間に第２のチャンバに提供（たとえば注入）される。動作６０６において、第３の層は、Ｍｇターゲットを有する第１のチャンバにおいてＤＣスパッタ堆積を介して第２の層上に堆積される。このＭｇターゲットは、第１の層に使用されたのと同じまたは異なるターゲットであり得る。動作６０８において、第１の層、第２の層および第３の層はアニールプロセスに晒される。
【００３３】
図７は、本開示に従った、ＭｇＯバリア層を形成するための例示的な方法７００を提供する。別の態様で示されなければ、方法７００のあるステップおよび／または詳細は方法４００、方法５００および／または方法６００と同じまたは同様である。動作７０２において、Ｍｇターゲットを有する第１のチャンバにおいて、ＤＣスパッタ堆積を介して、強磁性基準層（ＲＬ）上に第１の層が堆積される。動作７０４において、第１のチャンバにおいて反応性酸化（Ｒ−ｏｘ）堆積を介して第１の層上に第２の層が堆積される。Ｒ−ｏｘ堆積のためのターゲットはＭｇ金属ターゲットである。このＭｇターゲットは、第１の層に使用されたのと同じまたは異なるターゲットであり得る。Ｏ２またはＯ−２のいずれかとしての酸素が、Ｒ−ｏｘ堆積の間にチャンバへ提供（たとえば注入）される。動作７０６において、第３の層は、Ｍｇターゲットを有する第２のチャンバにおいてＤＣスパッタ堆積を介して第２の層上に堆積される。このＭｇターゲットは、第２の層に使用されたのと同じまたは異なるターゲットであり得る。動作７０８において、第１の層、第２の層および第３の層はアニールプロセスに晒される。
【００３４】
方法４００、６００および７００の各々において、第３の層は、酸素が加えられた（すなわち第２の層の堆積のために）チャンバと異なるチャンバにおいて堆積される。第３の層のために第２の層とは異なるチャンバを利用することによって、第３の層の汚染が低減される。
【００３５】
図８は、ＴＭＲセンサを形成するための例示的な方法８００を提供する。動作８０２において、シード層は底部シールド上に形成される。動作８０４において、反強磁性（ＡＦＭ）層はシード層上に設けられる。動作８０６において、（ピン層（ＰＬ）、スペーサ層（たとえばＲｕ層）および基準層（ＲＬ）を含む）ＳＡＦ構造がＡＦＭ層上に設けられる。動作８０８において、３つのＭｇＯ源層がＳＡＦ構造の基準層上に設けられ、これらの３つのＭｇＯ源層は、たとえば図４の方法４００、図５の方法５００、図６の方法６００または図７の方法７００のうちのいずれかによって形成され得る。動作８１０において、自由層がＭｇＯ源層上に形成される。動作８１２において、キャップ層が自由層上に設けられる。動作８１４において、頂部シールドがキャップ層上に形成される。動作８１６において、（ＭｇＯ源層を含む）全積層体がアニールされて、ＭｇＯバリア層を有するＴＭＲセンサが形成される。
【００３６】
図９は、反応性酸化ＭｇＯプロセス（Ｒ−ｏｘ  ＭｇＯ）によって形成されるＭｇＯバリア層を有するＴＭＲセンサと、従来のＲＦ−ＭｇＯプロセスによって形成されるＭｇＯバリアを有するＴＭＲセンサとの両方について、正規化されたＲＡの関数として正規化されたＴＭＲのグラフを示す。Ｒ−ｏｘ  ＭｇＯプロセスはＲＦ−ＭｇＯプロセスより高いＴＭＲを示す。
【００３７】
図１０は、反応性酸化ＭｇＯプロセス（Ｒ−ｏｘ  ＭｇＯ）によって形成されるＭｇＯバリア層を有するＴＭＲセンサと、従来のＲＦ−ＭｇＯプロセスによって形成されるＭｇＯバリア層を有するＴＭＲセンサとの両方について、正規化されたＲＡの関数として正規化された自由層交換結合（Ｈ＿ｅｘ）のグラフを示す。グラフから、Ｒ−ｏｘ  ＭｇＯは自由層交換結合フィールド（Ｈ＿ｅｘ）を低減し得ることが分かる。
【００３８】
図９および図１０の両方は、Ｒ−ｏｘ  ＭｇＯプロセスを使用することにより、ＭｇＯバリア層の品質が向上することを示す。Ｒ−ｏｘ  ＭｇＯプロセスから得られるＭｇＯバリア層は、ＲＦ−ＭｇＯプロセスによって形成されたＭｇＯバリア層よりも、より均一であり、より平滑であり、より少ないピンホールを有する。さらに、Ｒ−ｏｘ  ＭｇＯプロセスによって形成されたＭｇＯバリア層により、得られたＴＭＲセンサは、ＲＦ−ＭｇＯプロセスによって形成されるＭｇＯバリア層を有するＴＭＲセンサよりも、高いＴＭＲおよび低いＨ＿ｅｘを有する。
【００３９】
このように、反応性酸化（Ｒ−ｏｘ）ＭｇＯ堆積プロセスによって形成されたＭｇＯバリア層のさまざまな特徴を記載した。上記の明細書は、本発明の例示的な実現例の構造および使用の完全な記載を提供する。上記の記載は特定の実現例を提供する。本開示の範囲または精神から逸脱することがなければ、他の実現例が考えられ作製されてもよいということが理解されるべきである。上記の詳細な説明はしたがって、限定的な意味において解釈されるべきではない。本開示はそのようには限定されず、当該開示のさまざまな局面の理解は、提供された例の議論を通じて得られるであろう。
【００４０】
別の態様で示されなければ、機構のサイズ、量および物理的性質を示すすべての数字は、「約」という用語によって修飾されると理解されるべきである。したがって、それと反対に示されなければ、記載される任意の数値パラメータは、本願明細書において開示された教示を利用する当業者によって得るよう求められる所望の特性に依存して変化し得る近似である。
【００４１】
本願明細書において使用されるように、「１つの（ａ；ａｎ）」および「その（ｔｈｅ）」という単数形は、内容が明白に別の態様を示さなければ、複数の指示物を有する実現例を包含する。この明細書および添付の特許請求の範囲において使用されるように、「または」という用語は一般に、内容が明白に別の態様を示さなければ、「および／または」を含む意味で使用される。
【００４２】
「底部」、「下部」、「頂部」、「上部」、「下」、「下方」、「上方」、「の上」、「上」などを含むがこれらに限定されない空間に関連する用語は、本願明細書において使用される場合、ある要素の別の要素に対する空間的関係を説明するために、記載の容易さのために利用される。そのような空間に関連する用語は、図において示されるとともに本願明細書において記載された特定の方位に加えて、デバイスの異なる方位を包含する。たとえば、図において示される構造が回転またはひっくり返される場合、他の要素の下または下側として以前に記載された部分は、当該他の要素の上または上側に存在することになる。
【００４３】
本発明の精神および範囲から逸脱することがなければ本発明の多くの実現例が作製され得るので、本発明は添付の特許請求の範囲内に存在する。更に、記載される特許請求の範囲から逸脱することがなければ、異なる実現例の構造的特徴は、さらに別の実現例において組み合わせられてもよい。
【図１】
2016212941.tif 000003
【図２】
2016212941.tif 000004
【図３】
2016212941.tif 000005
【図４】
2016212941.tif 000006
【図５】
2016212941.tif 000007
【図６】
2016212941.tif 000008
【図７】
2016212941.tif 000009
【図８】
2016212941.tif 000010
【図９】
2016212941.tif 000011
【図１０】
2016212941.tif 000012