【手続補正書】
【提出日】平成20年3月10日(2008.3.10)
【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】
第１の強磁性層、第２の強磁性層、及び該第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に位置するバリア層を有する積層構造、並びに、該第１の強磁性層の側に位置する基板を含む磁気抵抗効果素子であって、
前記バリア層は、該層の厚さ方向において、（００１）面が界面に平行に配向した単結晶構造の酸化マグネシウムを有し、
前記第１の強磁性層は、ＣｏＦｅＢを含有する、ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記第１の強磁性層は、前記バリア層の成膜時にアモルファスである、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記バリア層は、酸化マグネシウムターゲットを用いたスパッタリング法で成膜された層である、ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
第１の多結晶強磁性層、
第２の多結晶強磁性層、
前記第１の多結晶強磁性層と第２の多結晶強磁性層との間に位置し、層の厚さ方向において、（００１）面が該層の界面に平行に配向した単結晶構造の酸化マグネシウム層を有する積層構造、並びに
前記第１の多結晶強磁性層の側に位置する基板
を有する、ことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
第１の強磁性層、第２の強磁性層、及び該第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に位置するバリア層を有する積層構造を含む磁気抵抗効果素子であって、
少なくとも表面がアモルファス状態の第１の強磁性層を形成する第１工程と、その上に酸化マグネシウム層を形成する第２工程と、少なくとも前記第２工程後に、アニーリング処理を施す第３工程と、を含む製造工程を経て形成されたものであることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
ワード線、
前記ワード線と交差配置したビット線、並びに、
前記ワード線と前記ビット線との間を接続するように配置した磁気抵抗効果素子及びトランジスタを有するＭＲＡＭであって、
前記磁気抵抗効果素子は、第１の多結晶強磁性層、第２の多結晶強磁性層及び前記第１の多結晶強磁性層と第２の多結晶強磁性層との間に位置し、層の厚さ方向において、（００１）面が該層の界面に平行に配向した単結晶構造の酸化マグネシウム層を有する積層構造を有する、ことを特徴とするＭＲＡＭ。
【請求項７】
強磁性層と該強磁性層上のバリア層とから成る積層構造を含む磁気抵抗効果素子の製造方法であって、
少なくとも表面がアモルファス状態である強磁性層を成膜し、スパッタリング法を用いて、該強磁性層との界面から該強磁性層とは反対側の界面まで厚さ方向において、（００１）面が界面に平行に配向した単結晶構造の酸化マグネシウムを有するバリア層を成膜する工程を有する、ことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項８】
前記強磁性層は、ＣｏＦｅＢを含有する、ことを特徴とする請求項７に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項９】
前記バリア層を成膜する工程は、スパッタリング法を用いて酸化マグネシウム層を成膜する工程と、アニーリング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする請求項７に記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１０】
ロボット搬送装置を備えた搬送チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、強磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により、アモルファス又は多結晶の強磁性体層を成膜するように為した第１の成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、反強磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により、反強磁性体層を成膜するように為した第２の成膜チャンバ、
前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、スパッタリング法により、成膜層の厚さ方向において、（００１）面が該層の界面に平行に配向した単結晶構造の酸化マグネシウム層を成膜するように為した第３の成膜チャンバ、並びに、
基板の上に、前記反強磁性層、前記酸化マグネシウム層及び前記アモルファス又は多結晶の強磁性層を積層するように為した搬送機構を有する、ことを特徴とする磁性多層膜作製装置。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】発明の名称
【補正方法】変更
【補正の内容】
【発明の名称】磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ＭＲＡＭ、並びに磁性多層膜作製装置
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００１】
本発明は、簡単なスパッタリング成膜法を利用して製作され、極めて高い磁気抵抗比を有する磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ＭＲＡＭ、並びに磁性多層膜作製装置に関する。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１１】
本発明の目的は、高いＭＲ比を有し、量産性を高め、実用性を高めた磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ＭＲＡＭ、並びに磁性多層膜作製装置を提供することにある。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１２】
本発明に係る磁気抵抗効果素子およびその製造方法、ＭＲＡＭ、並びに磁性多層膜作製装置は、上記目的を達成するために、次のように構成される。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１３】
請求項１に係る磁気抵抗効果素子は、第１の強磁性層、第２の強磁性層、及び該第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に位置するバリア層を有する積層構造、並びに、該第１の強磁性層の側に位置する基板を含む磁気抵抗効果素子であって、前記バリア層は、該層の厚さ方向において、（００１）面が界面に平行に配向した単結晶構造の酸化マグネシウムを有し、前記第１の強磁性層は、ＣｏＦｅＢを含有する、ことを特徴とする。
請求項２に係る磁気抵抗効果素子は、上記の構成において、前記第１の強磁性層は、前記バリア層の成膜時にアモルファスである、ことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
請求項３に係る磁気抵抗効果素子は、上記の構成において、前記バリア層は、酸化マグネシウムターゲットを用いたスパッタリング法で成膜された層である、ことを特徴とする。
請求項４に係る磁気抵抗効果素子は、第１の多結晶強磁性層、第２の多結晶強磁性層、前記第１の多結晶強磁性層と第２の多結晶強磁性層との間に位置し、層の厚さ方向において、（００１）面が該層の界面に平行に配向した単結晶構造の酸化マグネシウム層を有する積層構造、並びに前記第１の多結晶強磁性層の側に位置する基板を有する、ことを特徴とする。
請求項５に係る磁気抵抗効果素子は、第１の強磁性層、第２の強磁性層、及び該第１の強磁性層と第２の強磁性層との間に位置するバリア層を有する積層構造を含む磁気抵抗効果素子であって、少なくとも表面がアモルファス状態の第１の強磁性層を形成する第１工程と、その上に酸化マグネシウム層を形成する第２工程と、少なくとも前記第２工程後に、アニーリング処理を施す第３工程と、を含む製造工程を経て形成されたものであることを特徴とする。
請求項６に係るＭＲＡＭは、ワード線、前記ワード線と交差配置したビット線、並びに、前記ワード線と前記ビット線との間を接続するように配置した磁気抵抗効果素子及びトランジスタを有するＭＲＡＭであって、前記磁気抵抗効果素子は、第１の多結晶強磁性層、第２の多結晶強磁性層及び前記第１の多結晶強磁性層と第２の多結晶強磁性層との間に位置し、層の厚さ方向において、（００１）面が該層の界面に平行に配向した単結晶構造の酸化マグネシウム層を有する積層構造を有する、ことを特徴とする。
請求項７に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、強磁性層と該強磁性層上のバリア層とから成る積層構造を含む磁気抵抗効果素子の製造方法であって、少なくとも表面がアモルファス状態である強磁性層を成膜し、スパッタリング法を用いて、該強磁性層との界面から該強磁性層とは反対側の界面まで厚さ方向において、（００１）面が界面に平行に配向した単結晶構造の酸化マグネシウムを有するバリア層を成膜する工程を有する、ことを特徴とする。
請求項８に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記強磁性層は、ＣｏＦｅＢを含有する、ことを特徴とする。
請求項９に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記バリア層を成膜する工程は、スパッタリング法を用いて酸化マグネシウム層を成膜する工程と、アニーリング処理を行う工程と、を含むことを特徴とする。
請求項１０に係る磁性多層膜作製装置は、ロボット搬送装置を備えた搬送チャンバ、前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、強磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により、アモルファス又は多結晶の強磁性体層を成膜するように為した第１の成膜チャンバ、前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、反強磁性体ターゲットを用いたスパッタリング法により、反強磁性体層を成膜するように為した第２の成膜チャンバ、前記搬送チャンバとゲートバルブを介して接続配置し、スパッタリング法により、成膜層の厚さ方向において、（００１）面が該層の界面に平行に配向した単結晶構造の酸化マグネシウム層を成膜するように為した第３の成膜チャンバ、並びに、基板の上に、前記反強磁性層、前記酸化マグネシウム層及び前記アモルファス又は多結晶の強磁性層を積層するように為した搬送機構を有する、ことを特徴とする。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
【補正の内容】
【手続補正１３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３３】
図３にＭｇＯの磁気特性を測定した結果を示す。測定した全範囲において高いＭＲ比が得られた。特に、圧力が０．０５Ｐａ以上０．２Ｐａ以下の領域では、高いＭＲ比が得られた。圧力が０．０５Ｐａ以上の領域において、基板上の圧力が増し、イオン衝撃が低下した結果、膜の欠陥が減少したものと推定される。圧力が０．０５Ｐａ以上では、ＭＲ比は増大し、トンネル抵抗値（ＲＡ）は増加した。これは、良好な単結晶膜が形成された結果、膜のリーク電流が減少したためと推定される。一方、０．０５Ｐａ以下の領域では、トンネル抵抗値（ＲＡ）は低下し、ＭＲ比も低下した。これは、イオン衝撃が増大した結果、ＭｇＯ単結晶膜の欠陥が増大したためと考えられる。サンプルを断面ＴＥＭで観察した結果、測定した圧力の全範囲において、ＭｇＯ膜は下側の界面から上側の界面まで全層にわたり単結晶構造を有しており、界面に平行にＭｇＯ単結晶の（００１）面が配向している様子が観察された。
【手続補正１４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００３５】
一方、ＭｇＯ層の両側の強磁性層として多結晶構造を有するＣｏＦｅを形成した。