【手続補正書】
【提出日】平成19年12月13日(2007.12.13)
【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】
トンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＢＣＣ構造を有する第１の単結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＢＣＣ構造を有する第２の単結晶強磁性体層と、を有する磁気トンネル接合構造を有し、前記トンネル障壁層が、単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）により形成されている磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２のうち少なくともいずれか一方の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項２】
トンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＢＣＣ構造を有する第１の単結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＢＣＣ構造を有する第２の単結晶強磁性体層と、を有する磁気トンネル接合構造を有し、前記トンネル障壁層が、単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）により形成されている磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２のうち少なくともいずれか一方の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が２５個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項３】
トンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＢＣＣ構造を有する第１の単結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＢＣＣ構造を有する第２の単結晶強磁性体層と、を有する磁気トンネル接合構造を有し、前記トンネル障壁層が、単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）により形成されている磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２のうち少なくともいずれか一方の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が強磁性電極層界面のマグノンによるトンネル電子のスピン散乱が抑制される密度以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項４】
単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＢＣＣ構造を有する第１の単結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＢＣＣ構造を有する第２の単結晶強磁性体層と、により形成されている磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２の強磁性体層のうち動作時に正のバイアス電圧が印加される側の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項５】
単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる第１の単結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる第２の単結晶強磁性体層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２のうち少なくともいずれか一方の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項６】
単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる第１の単結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる第２の単結晶強磁性体層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２の強磁性体層のうち動作時に正のバイアス電圧が印加される側の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項７】
単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成された第１の単結晶Ｆｅ（００１）層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成された第２の単結晶Ｆｅ（００１）層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２のうち少なくともいずれか一方の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項８】
単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成された第１の単結晶Ｆｅ（００１）層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成された第２の単結晶Ｆｅ（００１）層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２の強磁性体層のうち動作時に正のバイアス電圧が印加される側の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項９】
前記第１あるいは第２の強磁性体層のうち動作時に正のバイアス電圧が印加される側の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が負のバイアス電圧が印加される側の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度よりも少ないことを特徴とする請求項１〜８までのいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗素子。
【請求項１０】
トンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成された（００１）結晶面が優先配向したＢＣＣ構造を有する第１の多結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成された（００１）結晶面が優先配向したＢＣＣ構造を有する第２の多結晶強磁性体層と、を有する磁気トンネル接合構造を有し、前記トンネル障壁層が、（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（００１）あるいは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）により形成されている磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２のいずれかの強磁性体層と前記トンネル障壁層の界面に存在する転位欠陥であって、結晶粒界に起因する転位欠陥と結晶粒内の転位欠陥との合計の密度が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項１１】
（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（００１）あるいは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成された（００１）結晶面が優先配向したＢＣＣ構造を有する第１の多結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成された（００１）結晶面が優先配向したＢＣＣ構造を有する第２の多結晶強磁性体層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２の強磁性体層のうち動作時に正のバイアス電圧が印加される側の磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥であって、結晶粒界に起因する転位欠陥と結晶粒内の転位欠陥との合計が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項１２】
（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（００１）あるいは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成された（００１）結晶面が優先配向したＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造を有する合金から成る第１の多結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成された（００１）結晶面が優先配向したＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造を有する合金からなる第２の多結晶強磁性体層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２のいずれかの強磁性体層と前記トンネル障壁層との界面に存在する転位欠陥であって、結晶粒界に起因する転位欠陥と結晶粒内の転位欠陥との合計が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項１３】
（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（００１）あるいは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成された（００１）結晶面が優先配向したＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造を有する合金から成る第１の多結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成された（００１）結晶面が優先配向したＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造を有する合金からなる第２の多結晶強磁性体層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２の強磁性体層のうち動作時に正のバイアス電圧が印加される側の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥であって、結晶粒界に起因する転位欠陥と結晶粒内の転位欠陥との合計が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項１４】
（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（００１）あるいは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成された（００１）結晶面が優先配向した第１の多結晶Ｆｅ層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成された（００１）結晶面が優先配向した第２の多結晶Ｆｅ層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２の少なくともいずれか一方の強磁性体層と前記トンネル障壁層との界面に存在する転位欠陥であって、結晶粒界に起因する転位欠陥と結晶粒内の転位欠陥との合計が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項１５】
（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（００１）あるいは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成された（００１）結晶面が優先配向した第１の多結晶Ｆｅ層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成された（００１）結晶面が優先配向した第２の多結晶Ｆｅ層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２の強磁性体層のうち動作時に正のバイアス電圧が印加される側の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥であって、結晶粒界に起因する転位欠陥と結晶粒内の転位欠陥との合計が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項１６】
（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（００１）あるいは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするアモルファス合金から成る第１の強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするアモルファス合金からなる第２の強磁性体層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２のうち少なくともいずれか一方の強磁性体層と前記トンネル障壁層との界面に存在する転位欠陥であって、結晶粒界に起因する転位欠陥と結晶粒内の転位欠陥との合計が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項１７】
（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（００１）あるいは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするアモルファス合金から成る第１の強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするアモルファス合金からなる第２の強磁性体層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子において、
前記第１あるいは第２の強磁性体層のうち動作時に正のバイアス電圧が印加される側の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥であって、多結晶ＭｇＯあるいは多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）の結晶粒界に起因した転位欠陥の密度が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル磁気抵抗素子。
【請求項１８】
前記第１あるいは第２の強磁性体層のうち動作時に正のバイアス電圧が印加される側の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が負のバイアス電圧が印加される側の強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度よりも少ないことを特徴とする請求項１０から１７までのいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗素子。
【請求項１９】
１つのトランジスタと、該トランジスタの負荷として用いられる請求項１から１８までのいずれか１項に記載の磁気抵抗素子と、を有する記憶素子。
【請求項２０】
請求項１から１８までのいずれか１項に記載の磁気抵抗素子を有する記憶素子。
【請求項２１】
請求項１から１８までのいずれか１項に記載の磁気抵抗素子を有する磁気センサー。
【請求項２２】
単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる第１の単結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる第２の単結晶強磁性体層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子の製造方法であって、
前記トンネル障壁層の転位欠陥の密度が、強磁性電極層界面のマグノンによるトンネル電子のスピン散乱が抑制される密度以下になる条件で前記トンネル障壁層を成長させるステップを含むことを特徴とするトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項２３】
単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる第１の単結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる第２の単結晶強磁性体層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子の製造方法であって、
前記トンネル障壁層の成長条件として、成膜速度を遅くする条件と、成膜時の基板温度を高くする条件と、下地層を原子レベルで平坦にする条件との少なくともいずれか１の条件を含む条件を採用し、その条件下で、前記トンネル障壁層を成長させるステップを含むことを特徴とするトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項２４】
単結晶ＭｇＯ（００１）あるいは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）からなるトンネル障壁層と、該トンネル障壁層の第１面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる第１の単結晶強磁性体層と、前記トンネル障壁層の第２面側に形成されたＦｅあるいはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる第２の単結晶強磁性体層と、により形成されているトンネル磁気抵抗素子の製造方法であって、
前記トンネル障壁層の成長の初期段階における結晶核の発生密度が、強磁性電極層界面のマグノンによるトンネル電子のスピン散乱が抑制される転位欠陥の密度以下になる方向に制御する薄膜成長条件下で、前記トンネル障壁層を成長させるステップを含むことを特徴とするトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項２５】
前記発生密度を、前記トンネル障壁層の成長条件として、成膜速度を遅くする条件と、成膜時の基板温度を高くする条件と、下地層を原子レベルで平坦にする条件と、のうち少なくともいずれかを含む条件で、前記トンネル障壁層を成長させるステップを含むことを特徴とする請求項２４に記載のトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項２６】
強磁性体層の上に形成されたトンネル障壁層であって、
該トンネル障壁層が、
単結晶ＭｇＯ（００１）もしくは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）
または
（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（００１）もしくは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）
からなり、
前記強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル障壁層。
【請求項２７】
強磁性体層の上に形成されたトンネル障壁層であって、
該強磁性体層が、
ＢＣＣ構造を有する単結晶、
ＦｅもしくはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造の合金からなる単結晶、
単結晶Ｆｅ（００１）、
（００１）結晶面が優先配向したＢＣＣ構造を有する多結晶、
（００１）結晶面が優先配向したＦｅもしくはＣｏを主成分とするＢＣＣ構造を有する合金からなる多結晶、
（００１）結晶面が優先配向した多結晶Ｆｅ、
または
ＦｅあるいはＣｏを主成分とするアモルファス合金
からなり、
前記トンネル障壁層が、
単結晶ＭｇＯ（００１）もしくは単結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）
または
（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯ（００１）もしくは（００１）結晶面が優先配向した多結晶ＭｇＯｘ（ｘ＜１）
からなり、
前記強磁性体層と前記トンネル障壁層との間の界面に存在する転位欠陥の密度が５０個／μｍ以下であることを特徴とするトンネル障壁層。
【請求項２８】
前記トンネル障壁層が多結晶からなる場合、前記転位欠陥が「結晶粒界に起因する転位欠陥」と「結晶粒内の転位欠陥」の両者を意味することを特徴とする請求項２６又は２７記載のトンネル障壁層。
【手続補正２】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１３】
2006210391.tif 000001
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１４】
2006210391.tif 000002