磁気抵抗装置およびその製造方法
【課題】高い巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）値と中程度に低い抵抗面積積（ＲＡ）とを有する磁気抵抗装置を提供する。
【解決手段】この装置は、第１の磁性層と、第２の磁性層と、第１の磁性層と第２の磁性層との間に位置する電流狭窄（ＣＣＰ）スペーサ層とを含む。スペーサ層は、第１の磁性層と第２の磁性層との間に延在する銅電流狭窄を酸化マグネシウムの母材中に含む。スペーサ層は、銅と酸化マグネシウムとの混合物によって形成され、この混合物は、銅電流狭窄を酸化マグネシウム母材内に形成するために熱処理される。
【解決手段】この装置は、第１の磁性層と、第２の磁性層と、第１の磁性層と第２の磁性層との間に位置する電流狭窄（ＣＣＰ）スペーサ層とを含む。スペーサ層は、第１の磁性層と第２の磁性層との間に延在する銅電流狭窄を酸化マグネシウムの母材中に含む。スペーサ層は、銅と酸化マグネシウムとの混合物によって形成され、この混合物は、銅電流狭窄を酸化マグネシウム母材内に形成するために熱処理される。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
背景
巨大磁気抵抗（Giant magnetoresistive：ＧＭＲ）装置およびトンネル磁気抵抗（tunneling magnetoresistive：ＴＭＲ）装置は、高密度データ記憶用途のために開発された。ＧＭＲ装置およびＴＭＲ装置は、両方とも、非磁性スペーサ層を２つの強磁性層間に含んだ多数の層のリーダ積層を特徴としている。典型的に、強磁性層の一方は、固定磁化を有するリファレンスまたはピンド層として働き、フリー層と称される他方の強磁性層は、外部磁場に反応して回転する磁化を有する。ＧＭＲ装置において、非磁性スペーサ層は、導電性である。ＴＭＲ装置において、スペーサ層は、トンネル障壁をフリー層とリファレンス層との間に形成する非常に薄い電気絶縁層である。
【背景技術】
【０００２】
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いたＴＭＲリーダ積層は、５００Ｇｂ／ｉｎ2までの面積密度を備えた市販のハードドライブにおいて用いられている。面積密度がさらに増加するとき、リーダの大きさ（リーダの幅とリーダストライプの高さとの両方）は必ず減少する。このため、同じリーダ抵抗を維持するためには、ＭｇＯ ＴＭＲ積層について抵抗と面積の積（ＲＡ積）を減少させざるをえない。しかしながら、ＭｇＯ積層についてのＲＡが減少すると、著しくＴＭＲ値が減少されるのみならず、ＴＭＲ積層中のフリー層とリファレンス層との間の結合領域が大きく増加もされる（フリー層Ｈ１値）。たとえば、Ｈ１値は、ＲＡが約０．６Ωμｍ2のとき約３００Ｏｅまで、ＲＡが約０．４Ωμｍ2のとき約５００Ｏｅまで上昇する。そのような高いフリー層Ｈ１値は、磁気ヘッド用途において容認できるものではない。なぜならば、そのような値は、非対称平均を偏移させ、および／またはフリー層を浮上面（air bearing surface：ＡＢＳ）に平行に位置合わせするために極めて厚い永久磁石（ＰＭ）を必要とすることがあるためである。大幅により厚いＰＭは、シールド間の間隔を犠牲にし、面積密度を低下させる。
【０００３】
中程度に低いＲＡ（０．１〜０．４Ωμｍ2）を備えた高いＧＭＲリーダ積層を実現するために、過去数年、ハードドライブ産業において用いるための電流狭窄（current-confined-path：ＣＣＰ）−面直電流（current-perpendicular-to-plane：ＣＰＰ）ＧＭＲリーダに関して研究努力がなされてきた。ＣＣＰ−ＣＰＰ−ＧＭＲ装置の例は、フクザワ（Fukuzawa）他のＵＳ２００６／００５０４４４、フクザワ他のＵＳ２００６／００９８３５３、チルドレス（Childress）他のＵＳ２００７／００４７１５４、ケアリー（Carey）他のＵＳ２００７／００９７５５８、チャン（Zhang）他のＵＳ２００７／０１８８９３６、フジ（Fuji）他のＵＳ２００８／０００８９０９、ユアサ（Yuasa）他のＵＳ２００８／００２６２５３、およびノバック（Nowak）他の米国特許第７，０９３，３４７号に記載されている。
【０００４】
ＣＣＰ−ＣＰＰリーダは、何らかの酸化物粒子を純粋なＣＰＰ積層のスペーサ（Ｃｕなど）の中にドープして、純粋なＣＰＰ積層中のＲＡを非常に低いＲＡ（０．１Ωμｍ2未満）から中程度に低いＲＡ（０．１〜０．４Ωμｍ2）まで増加させることによって作製されてもよい。ドープされた酸化物部分の機能は、電流路を狭窄してＲＡを増加させることのみである。それは、ＧＭＲを増加させることまたはＧＭＲ値を悪化させることさえにもほとんど寄与しない。さらに、従来のＣＣＰリーダ設計において、導電性チャネルまたは酸化物粒子の大きさをナノメートルの範囲内に制御することおよび大きさのばらつきを制御することは非常に難しい。この問題は、ウェハ内でのセンサ間ＲＡおよびＧＭＲの非常に大きなばらつきに繋がることがあり、磁気読み書きヘッドの大量生産における著しい歩留まり低下をもたらすことがある。スペーサ層の内側にあり非常に小さく（ナノメートルまたはオングストロームまでもの範囲内）均一な導電性チャネルまたは酸化物粒子を作製することは、非常に困難な技術的課題である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概要
高い巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）値と中程度に低い抵抗と面積との積（ＲＡ）とを有する磁気抵抗装置は、第１の磁性層と、第２の磁性層と、第１の磁性層と第２の磁性層との間に位置する電流狭窄（ＣＣＰ）スペーサ層とを含む。スペーサ層は、第１の磁性層と第２の磁性層との間に延在する銅電流狭窄を酸化マグネシウムの母材中に含む。
【０００６】
スペーサ層は、銅と酸化マグネシウムとの混合層として形成されてもよい。混合層は、酸化マグネシウム母材内に銅電流狭窄を形成するために熱処理される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】酸化マグネシウム母材中にある銅導電性チャネルを備えたスペーサ層を有する磁気抵抗ＣＣＰ−ＣＰＰ積層を示す図である。
【図２】図１のＣＣＰ−ＣＰＰ積層の形成方法を説明するフローチャートである。
【図３】Ｃｕ／Ｍｇ混合層の堆積および部分酸化を含む図１のＣＣＰ−ＣＰＰ積層の形成方法を説明するフローチャートである。
【図３Ａ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｂ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｃ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｄ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｅ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｆ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｇ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図４】Ｃｕ／ＭｇＯ混合層の堆積を含む図１のＣＣＰ−ＣＰＰ積層の形成方法を説明するフローチャートである。
【図５】さまざまな厚みおよびＲＡ積を有するＣＣＰ−ＣＰＰリーダ積層についてのＧＭＲ結果を示すグラフである。
【図６】直径０．１５μｍのセンサの大きさに関してＧＭＲおよびＲＡの分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
図１は、磁気抵抗積層１０のレイヤー図であり、この積層は、面直電流（ＣＰＰ）電流狭窄（ＣＣＰ）巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）装置である。磁気抵抗積層１０は、シード層１２と、反強磁性（antiferromagnetic：ＡＦＭ）ピニング層１４と、強磁性ピンド層１６と、結合層１８と、リファレンス層２０と、電流狭窄型（ＣＣＰ）スペーサ層２２と、第１の強磁性フリー層２４と、第２の強磁性フリー層２６と、キャップ層２８とを含む。
【０００９】
シード層１２は、単一の層であってもよく、または多数の層であってもよい。たとえば、シード層１２は、ＮｉＦｅＣｒからなる第１の層と、ＮｉＦｅからなる第２の層とを含んでもよい。
【００１０】
シード層１２の上にあるピニング層１４は、反強磁性材料である。ピニング層１４を形成してもよい反強磁性材料の例には、ＣｒＭｎＣｕ、ＣｒＭｎＰｄ、ＣｒＭｎＰｔ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ、ＮｉＭｎＣｒ、ＰｄＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＰｔＭｎおよびＰｔＲｕＭｎが含まれる。
【００１１】
ピンド層１６と、結合層１８と、リファレンス層２０とは、合成反磁性体を形成する。ピンド層１６およびリファレンス層２０は、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢなどの強磁性材料およびＣｏ2ＭｎＸなどのホイスラ合金であり、式中Ｘは、Ｇｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、およびＳｎからなる群からのものである。結合層１８は、たとえば、ピンド層１６とリファレンス層２０との間の反強磁性結合をもたらす厚みを有するルテニウム層である。結果として、リファレンス層２０の磁化方向は固定され、フリー層２４および２６の磁化方向に対する基準を提供する。
【００１２】
スペーサ層２２は、銅と酸化マグネシウムとの両方から構成されている。銅導電性チャネル３０は、ＭｇＯ母材３２全体に分布している。
【００１３】
ＭｇＯ母材３２は、スペーサ層２２を貫通する、フリー層２４とリファレンス層２０との間の電流路を狭窄するために用いられており、これは抵抗を増加させ、したがってＲＡ積を増加させる。加えて、ＭｇＯ母材３２は、ＴＭＲ障壁として働き、これは積層１０の合計ＧＭＲ値に大きく寄与する。
【００１４】
スペーサ層２２内の銅領域３０は、積層１０中のスペーサとして用いられてＣＰＰスピンバルブ効果を確実にするだけではなく、ＲＡ値を低下させるのに役立つ導電性チャネルとしても働く。よって、ＣＣＰ層２２は、ＴＭＲ効果とスピンバルブ効果との両方の組合せを提供する。ＲＡ値は、スペーサ層２２中のＭｇＯ領域と銅領域との比率を調節することおよびスペーサ層２２の厚みを調節することによって制御することができる。
【００１５】
ＣＣＰスペーサ層２２は、約１％〜約６０％の銅を含んでもよい。より好ましくは、スペーサ層２２内の銅の率は、約５％から約３０％である。スペーサ層２２の厚みは、０．５Åから約１５Åまでにわたる。好ましくは、スペーサ層２２の厚みは、約４Åから約８Åの範囲である。
【００１６】
第１のフリー層２４は、ＣｏＦｅまたはＣｏＦｅＢなどの正の磁気歪みを有する強磁性材料であってもよい。第２のフリー層２６は、第１のフリー層２４の上にあり、負の磁気歪みを有するＮｉＦｅなどの強磁性材料から作られていてもよく、そのため層２４および２６によって形成される複合フリー層は、高いＧＭＲ値を正味負の磁気歪みで生じる。フリー層２４および２６の磁化方向は、結合されており、リファレンス層２０の磁化方向に対して自由に回転することができる。他の実施例において、単一のフリー層のみが用いられる。
【００１７】
キャップ層２８は、単一の層構造であってもよく、または多数の層を含んでもよい。キャップ層２８は、典型的に、酸化物または高温アニーリング中の酸化が可能な金属もしくは合金を含んでもよい。
【００１８】
図２は、図１の磁気抵抗積層１０などのＣＣＰ−ＣＰＰ装置の形成方法を説明するフローチャートである。方法４０は、第１の磁性層（たとえばリファレンス層２０）を形成するステップと（ステップ４２）、第１の磁性層の上に銅と酸化マグネシウムとの混合層を形成するステップと（ステップ４４）、混合層の上に第２の磁性層（たとえばフリー層２４）を堆積するステップと（ステップ４６）、Ｃｕ電流狭窄領域（３０）をＭｇＯ母材（３２）中に含むＣＣＰ層（たとえばＣＣＰ層２２）を形成するために混合層を熱処理（またはアニーリング）するステップ（ステップ４８）とを含む。
【００１９】
図３および図３Ａから図３Ｇには、ＣＣＰスペーサ層２２の形成中にマグネシウムを銅とともに堆積すること（部分酸化ステップが続く）を伴うリーダ積層１０の製造方法が説明されている。図３は、方法５０を説明するフローチャートであり、この方法は、ステップ５２、５４、５６、５８、６０、６２、および６４を含む。図３Ａから図３Ｇには、それぞれステップ５２から６４が説明されている。この方法で、小さくて均一に分布された、酸化マグネシウム母材内の銅チャネルを達成することが可能である。その結果、高いＧＭＲ、中程度に低いＲＡ、高いＱ値（これはＲＡに対するＧＭＲの比率として定義される）、および低いフリー層結合領域Ｈ１が得られる。
【００２０】
ステップ５２（図３Ａ）において、シード層１２、ピニング層１４、ピンド層１６、結合層１８、およびリファレンス層２０は、すべて堆積されている。ステップ５４（図３Ｂ）において、マグネシウム層７０は、リファレンス層２０の最上面に堆積される。マグネシウム層７０は、スペーサ層２２における酸化マグネシウムの形成のためのシード層として働く。マグネシウム層７０の厚みは、約０．５Åから約５Åの範囲であり、より好ましくは約２．５Åである。こういった厚みで、マグネシウム層７０は、多くのピンホールを含む。
【００２１】
ステップ５６（図３Ｃ）において、銅とマグネシウムとの混合層７２が形成されている。混合層７２は、別個のマグネシウムターゲットおよび銅ターゲットからのＲＦスパッタリングまたは単一の銅−マグネシウムターゲットからのＲＦスパッタリングを用いて形成してもよい。
【００２２】
ステップ５８において、部分酸化ステップを行なって、銅とマグネシウムとの混合層７２を銅と酸化マグネシウムとの混合層７２′に変換する。図３Ｄには、部分酸化が起きた後の混合層７２′が示されている。部分酸化プロセスには、プラズマ酸化、ラジカルシャワー酸化、または自然酸化が含まれ得る。酸化は、層７２′内のマグネシウムを主とするものである。
【００２３】
ステップ６０（図３Ｅ）において、マグネシウム層７４が混合層７２′の上に堆積されている。マグネシウム層７４の厚みは、約０．５Åから約５Åの範囲であり、好ましくは約２．５Åの範囲である。
【００２４】
ステップ６２において、第１および第２のフリー層２４および２６を堆積する。図３Ｆには、第１のフリー層２４を堆積した後の積層１０が示されている。プロセスは、図３Ｇに示されるように、続いて第２のフリー層２６およびキャップ層２８の堆積を行う。
【００２５】
ステップ６４において、リーダ積層全体（フリー層およびキャップ層を含めて）の堆積後にアニーリングプロセス（すなわち熱処理）を行なって、マグネシウム層７０および７４ならびに混合層７２′をスペーサ層２２に変換し、このスペーサ層中で、銅導電性チャネル３０は、ＭｇＯ母材３２全体に分布している。図１には、アニーリングを行なってＣＣＰスペーサ層２２の形成を完了した後の積層１０の構造が示されている。
【００２６】
アニーリングステップ６４中、マグネシウム層７０および７４ならびに混合層７２′内で変化が起こる。マグネシウムは、非常に活性があり、容易に酸化する。マグネシウム層７０および７４内のピンホールにより、銅チャネル３０が貫通して、リファレンス層２０および第１のフリー層２４の両方と接触することが可能になる。リファレンス層２０と第１のフリー層２４とを接続する銅チャネル３０は、スペーサ層２２のＭｇＯ母材３２を貫通する電流狭窄を形成する。
【００２７】
図３および図３Ａから図３Ｇに説明されるプロセスは、リファレンス層２０およびフリー層２４がＣｏＦｅＢで形成されるとき、もう１つ利点がある。堆積された状態のＣｏＦｅＢの構造は、典型的にアモルファスである。酸化マグネシウム母材３２がスペーサ層２２内に形成されるアニーリングプロセスは、ＣｏＦｅＢリファレンス層２０および第１のフリー層２４との界面で結晶構造を変化させる効果も有する。まず酸化マグネシウムが結晶化し、その一方で各ＣｏＦｅＢ層は依然としてアモルファスである。次に、酸化マグネシウムの結晶構造は、アニーリングプロセス中に隣接する各層の中へ成長し、そのため良好な格子整合が得られる。結果として、リファレンス層２０、酸化マグネシウム母材３２、およびフリー層２４は、すべて同じ結晶構造（体心立方すなわちＢＣＣ）を有する。一方銅は、面心立方（ＦＣＣ）構造を有する。
【００２８】
他の実施例において、マグネシウム層７０および７４を用いなくてもよく、または２つのうち一方のみを用いてもよい。しかしながら、プロセスにおいて薄いマグネシウム層７０および７４を追加することにより、全体ＧＭＲ効果が強化される傾向があることがわかっている。
【００２９】
図４には、代替的な方法５０′が説明されている。この方法は、銅およびマグネシウムを堆積するステップ（ステップ５６）および次に銅／酸化マグネシウム混合層を形成するために部分的に酸化させるステップ（ステップ５８）によるのではなく、銅および酸化マグネシウムを堆積するステップ（ステップ５６′）によって混合層を形成する点を除いて、図３の方法５０とおおむね類似する。方法５０′（図４）において、混合層は、たとえば、別個の酸化マグネシウムターゲットおよび銅ターゲットからのＲＦスパッタリングまたは単一の銅−酸化マグネシウムターゲットからのＲＦスパッタリングによって形成されてもよい。
【００３０】
図５には、ＣＣＰリーダ積層についての０．２２〜０．５Ωμｍ2の範囲のさまざまなＲＡでのＧＭＲ結果が示されている。ＣＣＰスペーサ層の厚みは、約４Åから約８Åにわたり、ＲＡ積は、厚みの増加に伴って増加した。約２１％、２８．５％、３７．５％、および４１％の高いＧＭＲ値が、それぞれＲＡが約０．２２、０．３、０．４、および０．５Ωμｍ2であるときに得られた。低ＲＡ方式でのそのように高いＧＭＲは、フリー層とリファレンス層との間にあるＣＣＰ−ＣＰＰスペーサ層によるものである。
【００３１】
表１には、ＣＣＰ−ＣＰＰリーダ積層についてのいくつかの典型的なＧＭＲ、ＲＡ、Ｑ、およびフリー層Ｈ１値がまとめられている。表１に示されるデータおよび図３中のデータは、同じ一連の装置からのものである。ＲＡに対するＧＭＲの比率として定義されるＱ値は、高く、およそ８０〜１００である。非常に高いフリー層Ｈ１（ＲＡが０．３〜０．５Ωμｍ2の範囲であるとき約３００〜５００Ｏｅ）を有する純粋なＭｇＯ ＴＭＲ積層についての典型的に低いＲＡとは異なり、ＣＣＰ−ＣＰＰ積層についてのフリー層Ｈ１は、小さく、１００Ｏｅ未満である。それは、ＭｇＯとＣｕとのＣＣＰスペーサ層が非常に連続的であり、フリー層とリファレンス層との間の磁気相互作用を効果的に切離すことができることを意味する。
【００３２】
【表１】
【００３３】
図６には、直径０．１５μｍの円形ＣＣＰ−ＣＰＰリーダ積層についてのＧＭＲおよびＲＡ分布が示されている。平均ＧＭＲは、平均ＲＡが約０．２Ωμｍ2のとき約１６％である。ＧＭＲ値およびＲＡ値の分布は狭く、これは、Ｃｕ導電性チャネルの大きさが非常に小さく均一であることを暗示する。
【００３４】
表２Ａから表２Ｃには、ＣＣＰ−ＣＰＰリーダと従来のＭｇＯ ＴＭＲリーダとについてのＧＭＲ値分布およびＲＡ値分布の比較が示されている。両リーダ積層間のＧＭＲおよびＲＡの分布の公正な比較のために、両リーダ積層に対してＲＡ値は類似している。ＬＲ３９（表２Ａ）、ＩＬ３９（表２Ｂ）、およびＨＬ３９（表２Ｃ）は、それぞれ直径が０．１５μｍ、０．２μｍ、および０．３５μｍの３つの異なるセンサの大きさを表わす（リーダの形状は円形であった）。ＣＣＰ−ＣＰＰリーダからの標準偏差（stdev）は、ＧＭＲ値およびＲＡ値の両方について従来のＭｇＯ ＴＭＲ積層からの標準偏差よりも小さかった。両積層は、同様のＲＡ値を有する。stdev／平均も、提案されるＣＣＰ−ＣＰＰ積層はＧＭＲ値およびＲＡ値の両方の分布が狭いという同様の傾向を示す。分布が狭いのは、同じチャンバ内でＭｇＯ（またはＭｇ）とＣｕとを堆積することによる独自のスペーサ層プロセスによるものである。Ｃｕ導電性チャネルの大きさを、リーダセンサの大きさよりも小さいナノメートル単位で制御することができる。分布が狭いことにより、読み書きヘッドの大量生産のために極めて重要な生産歩留まりを著しく改善することができる。
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
この発明は、好ましい実施例を参照して説明されたが、当業者は、他の実施例も可能であることを認識するであろう。たとえば、ＣＣＰ−ＣＰＰ積層は、ＣＣＰ−ＣＰＰスペーサ層を固定リファレンス層とフリー層との間に有する磁気抵抗装置に関連して説明されたが、この発明は、ＣＣＰ−ＣＰＰスペーサ層が２つの強磁性フリー層間に位置する３層構造などの他の構造にも適用可能である。
【００３９】
この発明は、例示的な実施例を参照して説明されたものの、当業者は、この発明の範囲から逸脱することなくさまざまな変更を行ってもよく等価物はその要素で置き換えられてもよいことを理解するであろう。加えて、この発明の本質的な範囲から逸脱することなく、多くの変更を行なって、特定の状況または材料をこの発明の教示に適合させてもよい。したがって、この発明は、開示された特定の実施例に限定されず、この発明は、添付の特許請求の範囲内にあるすべての実施例を含むことが意図される。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 磁気抵抗積層、１２ シード層、１４ ピニング層、１６ ピンド層、１８ 結合層、２０ リファレンス層、２２ ＣＣＰスペーサ層、２４ 第１のフリー層、２６ 第２のフリー層、２８ キャップ層、３０ 銅導電性チャネル、３２ ＭｇＯ母材、７０ マグネシウム層、７２ 混合層、７４ マグネシウム層。
【技術分野】
【０００１】
背景
巨大磁気抵抗（Giant magnetoresistive：ＧＭＲ）装置およびトンネル磁気抵抗（tunneling magnetoresistive：ＴＭＲ）装置は、高密度データ記憶用途のために開発された。ＧＭＲ装置およびＴＭＲ装置は、両方とも、非磁性スペーサ層を２つの強磁性層間に含んだ多数の層のリーダ積層を特徴としている。典型的に、強磁性層の一方は、固定磁化を有するリファレンスまたはピンド層として働き、フリー層と称される他方の強磁性層は、外部磁場に反応して回転する磁化を有する。ＧＭＲ装置において、非磁性スペーサ層は、導電性である。ＴＭＲ装置において、スペーサ層は、トンネル障壁をフリー層とリファレンス層との間に形成する非常に薄い電気絶縁層である。
【背景技術】
【０００２】
酸化マグネシウム（ＭｇＯ）を用いたＴＭＲリーダ積層は、５００Ｇｂ／ｉｎ2までの面積密度を備えた市販のハードドライブにおいて用いられている。面積密度がさらに増加するとき、リーダの大きさ（リーダの幅とリーダストライプの高さとの両方）は必ず減少する。このため、同じリーダ抵抗を維持するためには、ＭｇＯ ＴＭＲ積層について抵抗と面積の積（ＲＡ積）を減少させざるをえない。しかしながら、ＭｇＯ積層についてのＲＡが減少すると、著しくＴＭＲ値が減少されるのみならず、ＴＭＲ積層中のフリー層とリファレンス層との間の結合領域が大きく増加もされる（フリー層Ｈ１値）。たとえば、Ｈ１値は、ＲＡが約０．６Ωμｍ2のとき約３００Ｏｅまで、ＲＡが約０．４Ωμｍ2のとき約５００Ｏｅまで上昇する。そのような高いフリー層Ｈ１値は、磁気ヘッド用途において容認できるものではない。なぜならば、そのような値は、非対称平均を偏移させ、および／またはフリー層を浮上面（air bearing surface：ＡＢＳ）に平行に位置合わせするために極めて厚い永久磁石（ＰＭ）を必要とすることがあるためである。大幅により厚いＰＭは、シールド間の間隔を犠牲にし、面積密度を低下させる。
【０００３】
中程度に低いＲＡ（０．１〜０．４Ωμｍ2）を備えた高いＧＭＲリーダ積層を実現するために、過去数年、ハードドライブ産業において用いるための電流狭窄（current-confined-path：ＣＣＰ）−面直電流（current-perpendicular-to-plane：ＣＰＰ）ＧＭＲリーダに関して研究努力がなされてきた。ＣＣＰ−ＣＰＰ−ＧＭＲ装置の例は、フクザワ（Fukuzawa）他のＵＳ２００６／００５０４４４、フクザワ他のＵＳ２００６／００９８３５３、チルドレス（Childress）他のＵＳ２００７／００４７１５４、ケアリー（Carey）他のＵＳ２００７／００９７５５８、チャン（Zhang）他のＵＳ２００７／０１８８９３６、フジ（Fuji）他のＵＳ２００８／０００８９０９、ユアサ（Yuasa）他のＵＳ２００８／００２６２５３、およびノバック（Nowak）他の米国特許第７，０９３，３４７号に記載されている。
【０００４】
ＣＣＰ−ＣＰＰリーダは、何らかの酸化物粒子を純粋なＣＰＰ積層のスペーサ（Ｃｕなど）の中にドープして、純粋なＣＰＰ積層中のＲＡを非常に低いＲＡ（０．１Ωμｍ2未満）から中程度に低いＲＡ（０．１〜０．４Ωμｍ2）まで増加させることによって作製されてもよい。ドープされた酸化物部分の機能は、電流路を狭窄してＲＡを増加させることのみである。それは、ＧＭＲを増加させることまたはＧＭＲ値を悪化させることさえにもほとんど寄与しない。さらに、従来のＣＣＰリーダ設計において、導電性チャネルまたは酸化物粒子の大きさをナノメートルの範囲内に制御することおよび大きさのばらつきを制御することは非常に難しい。この問題は、ウェハ内でのセンサ間ＲＡおよびＧＭＲの非常に大きなばらつきに繋がることがあり、磁気読み書きヘッドの大量生産における著しい歩留まり低下をもたらすことがある。スペーサ層の内側にあり非常に小さく（ナノメートルまたはオングストロームまでもの範囲内）均一な導電性チャネルまたは酸化物粒子を作製することは、非常に困難な技術的課題である。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
概要
高い巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）値と中程度に低い抵抗と面積との積（ＲＡ）とを有する磁気抵抗装置は、第１の磁性層と、第２の磁性層と、第１の磁性層と第２の磁性層との間に位置する電流狭窄（ＣＣＰ）スペーサ層とを含む。スペーサ層は、第１の磁性層と第２の磁性層との間に延在する銅電流狭窄を酸化マグネシウムの母材中に含む。
【０００６】
スペーサ層は、銅と酸化マグネシウムとの混合層として形成されてもよい。混合層は、酸化マグネシウム母材内に銅電流狭窄を形成するために熱処理される。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】酸化マグネシウム母材中にある銅導電性チャネルを備えたスペーサ層を有する磁気抵抗ＣＣＰ−ＣＰＰ積層を示す図である。
【図２】図１のＣＣＰ−ＣＰＰ積層の形成方法を説明するフローチャートである。
【図３】Ｃｕ／Ｍｇ混合層の堆積および部分酸化を含む図１のＣＣＰ−ＣＰＰ積層の形成方法を説明するフローチャートである。
【図３Ａ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｂ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｃ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｄ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｅ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｆ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図３Ｇ】図３の方法のステップを説明する図である。
【図４】Ｃｕ／ＭｇＯ混合層の堆積を含む図１のＣＣＰ−ＣＰＰ積層の形成方法を説明するフローチャートである。
【図５】さまざまな厚みおよびＲＡ積を有するＣＣＰ−ＣＰＰリーダ積層についてのＧＭＲ結果を示すグラフである。
【図６】直径０．１５μｍのセンサの大きさに関してＧＭＲおよびＲＡの分布を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
詳細な説明
図１は、磁気抵抗積層１０のレイヤー図であり、この積層は、面直電流（ＣＰＰ）電流狭窄（ＣＣＰ）巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）装置である。磁気抵抗積層１０は、シード層１２と、反強磁性（antiferromagnetic：ＡＦＭ）ピニング層１４と、強磁性ピンド層１６と、結合層１８と、リファレンス層２０と、電流狭窄型（ＣＣＰ）スペーサ層２２と、第１の強磁性フリー層２４と、第２の強磁性フリー層２６と、キャップ層２８とを含む。
【０００９】
シード層１２は、単一の層であってもよく、または多数の層であってもよい。たとえば、シード層１２は、ＮｉＦｅＣｒからなる第１の層と、ＮｉＦｅからなる第２の層とを含んでもよい。
【００１０】
シード層１２の上にあるピニング層１４は、反強磁性材料である。ピニング層１４を形成してもよい反強磁性材料の例には、ＣｒＭｎＣｕ、ＣｒＭｎＰｄ、ＣｒＭｎＰｔ、ＩｒＭｎ、ＮｉＭｎ、ＮｉＭｎＣｒ、ＰｄＭｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＰｔＭｎおよびＰｔＲｕＭｎが含まれる。
【００１１】
ピンド層１６と、結合層１８と、リファレンス層２０とは、合成反磁性体を形成する。ピンド層１６およびリファレンス層２０は、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢなどの強磁性材料およびＣｏ2ＭｎＸなどのホイスラ合金であり、式中Ｘは、Ｇｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、およびＳｎからなる群からのものである。結合層１８は、たとえば、ピンド層１６とリファレンス層２０との間の反強磁性結合をもたらす厚みを有するルテニウム層である。結果として、リファレンス層２０の磁化方向は固定され、フリー層２４および２６の磁化方向に対する基準を提供する。
【００１２】
スペーサ層２２は、銅と酸化マグネシウムとの両方から構成されている。銅導電性チャネル３０は、ＭｇＯ母材３２全体に分布している。
【００１３】
ＭｇＯ母材３２は、スペーサ層２２を貫通する、フリー層２４とリファレンス層２０との間の電流路を狭窄するために用いられており、これは抵抗を増加させ、したがってＲＡ積を増加させる。加えて、ＭｇＯ母材３２は、ＴＭＲ障壁として働き、これは積層１０の合計ＧＭＲ値に大きく寄与する。
【００１４】
スペーサ層２２内の銅領域３０は、積層１０中のスペーサとして用いられてＣＰＰスピンバルブ効果を確実にするだけではなく、ＲＡ値を低下させるのに役立つ導電性チャネルとしても働く。よって、ＣＣＰ層２２は、ＴＭＲ効果とスピンバルブ効果との両方の組合せを提供する。ＲＡ値は、スペーサ層２２中のＭｇＯ領域と銅領域との比率を調節することおよびスペーサ層２２の厚みを調節することによって制御することができる。
【００１５】
ＣＣＰスペーサ層２２は、約１％〜約６０％の銅を含んでもよい。より好ましくは、スペーサ層２２内の銅の率は、約５％から約３０％である。スペーサ層２２の厚みは、０．５Åから約１５Åまでにわたる。好ましくは、スペーサ層２２の厚みは、約４Åから約８Åの範囲である。
【００１６】
第１のフリー層２４は、ＣｏＦｅまたはＣｏＦｅＢなどの正の磁気歪みを有する強磁性材料であってもよい。第２のフリー層２６は、第１のフリー層２４の上にあり、負の磁気歪みを有するＮｉＦｅなどの強磁性材料から作られていてもよく、そのため層２４および２６によって形成される複合フリー層は、高いＧＭＲ値を正味負の磁気歪みで生じる。フリー層２４および２６の磁化方向は、結合されており、リファレンス層２０の磁化方向に対して自由に回転することができる。他の実施例において、単一のフリー層のみが用いられる。
【００１７】
キャップ層２８は、単一の層構造であってもよく、または多数の層を含んでもよい。キャップ層２８は、典型的に、酸化物または高温アニーリング中の酸化が可能な金属もしくは合金を含んでもよい。
【００１８】
図２は、図１の磁気抵抗積層１０などのＣＣＰ−ＣＰＰ装置の形成方法を説明するフローチャートである。方法４０は、第１の磁性層（たとえばリファレンス層２０）を形成するステップと（ステップ４２）、第１の磁性層の上に銅と酸化マグネシウムとの混合層を形成するステップと（ステップ４４）、混合層の上に第２の磁性層（たとえばフリー層２４）を堆積するステップと（ステップ４６）、Ｃｕ電流狭窄領域（３０）をＭｇＯ母材（３２）中に含むＣＣＰ層（たとえばＣＣＰ層２２）を形成するために混合層を熱処理（またはアニーリング）するステップ（ステップ４８）とを含む。
【００１９】
図３および図３Ａから図３Ｇには、ＣＣＰスペーサ層２２の形成中にマグネシウムを銅とともに堆積すること（部分酸化ステップが続く）を伴うリーダ積層１０の製造方法が説明されている。図３は、方法５０を説明するフローチャートであり、この方法は、ステップ５２、５４、５６、５８、６０、６２、および６４を含む。図３Ａから図３Ｇには、それぞれステップ５２から６４が説明されている。この方法で、小さくて均一に分布された、酸化マグネシウム母材内の銅チャネルを達成することが可能である。その結果、高いＧＭＲ、中程度に低いＲＡ、高いＱ値（これはＲＡに対するＧＭＲの比率として定義される）、および低いフリー層結合領域Ｈ１が得られる。
【００２０】
ステップ５２（図３Ａ）において、シード層１２、ピニング層１４、ピンド層１６、結合層１８、およびリファレンス層２０は、すべて堆積されている。ステップ５４（図３Ｂ）において、マグネシウム層７０は、リファレンス層２０の最上面に堆積される。マグネシウム層７０は、スペーサ層２２における酸化マグネシウムの形成のためのシード層として働く。マグネシウム層７０の厚みは、約０．５Åから約５Åの範囲であり、より好ましくは約２．５Åである。こういった厚みで、マグネシウム層７０は、多くのピンホールを含む。
【００２１】
ステップ５６（図３Ｃ）において、銅とマグネシウムとの混合層７２が形成されている。混合層７２は、別個のマグネシウムターゲットおよび銅ターゲットからのＲＦスパッタリングまたは単一の銅−マグネシウムターゲットからのＲＦスパッタリングを用いて形成してもよい。
【００２２】
ステップ５８において、部分酸化ステップを行なって、銅とマグネシウムとの混合層７２を銅と酸化マグネシウムとの混合層７２′に変換する。図３Ｄには、部分酸化が起きた後の混合層７２′が示されている。部分酸化プロセスには、プラズマ酸化、ラジカルシャワー酸化、または自然酸化が含まれ得る。酸化は、層７２′内のマグネシウムを主とするものである。
【００２３】
ステップ６０（図３Ｅ）において、マグネシウム層７４が混合層７２′の上に堆積されている。マグネシウム層７４の厚みは、約０．５Åから約５Åの範囲であり、好ましくは約２．５Åの範囲である。
【００２４】
ステップ６２において、第１および第２のフリー層２４および２６を堆積する。図３Ｆには、第１のフリー層２４を堆積した後の積層１０が示されている。プロセスは、図３Ｇに示されるように、続いて第２のフリー層２６およびキャップ層２８の堆積を行う。
【００２５】
ステップ６４において、リーダ積層全体（フリー層およびキャップ層を含めて）の堆積後にアニーリングプロセス（すなわち熱処理）を行なって、マグネシウム層７０および７４ならびに混合層７２′をスペーサ層２２に変換し、このスペーサ層中で、銅導電性チャネル３０は、ＭｇＯ母材３２全体に分布している。図１には、アニーリングを行なってＣＣＰスペーサ層２２の形成を完了した後の積層１０の構造が示されている。
【００２６】
アニーリングステップ６４中、マグネシウム層７０および７４ならびに混合層７２′内で変化が起こる。マグネシウムは、非常に活性があり、容易に酸化する。マグネシウム層７０および７４内のピンホールにより、銅チャネル３０が貫通して、リファレンス層２０および第１のフリー層２４の両方と接触することが可能になる。リファレンス層２０と第１のフリー層２４とを接続する銅チャネル３０は、スペーサ層２２のＭｇＯ母材３２を貫通する電流狭窄を形成する。
【００２７】
図３および図３Ａから図３Ｇに説明されるプロセスは、リファレンス層２０およびフリー層２４がＣｏＦｅＢで形成されるとき、もう１つ利点がある。堆積された状態のＣｏＦｅＢの構造は、典型的にアモルファスである。酸化マグネシウム母材３２がスペーサ層２２内に形成されるアニーリングプロセスは、ＣｏＦｅＢリファレンス層２０および第１のフリー層２４との界面で結晶構造を変化させる効果も有する。まず酸化マグネシウムが結晶化し、その一方で各ＣｏＦｅＢ層は依然としてアモルファスである。次に、酸化マグネシウムの結晶構造は、アニーリングプロセス中に隣接する各層の中へ成長し、そのため良好な格子整合が得られる。結果として、リファレンス層２０、酸化マグネシウム母材３２、およびフリー層２４は、すべて同じ結晶構造（体心立方すなわちＢＣＣ）を有する。一方銅は、面心立方（ＦＣＣ）構造を有する。
【００２８】
他の実施例において、マグネシウム層７０および７４を用いなくてもよく、または２つのうち一方のみを用いてもよい。しかしながら、プロセスにおいて薄いマグネシウム層７０および７４を追加することにより、全体ＧＭＲ効果が強化される傾向があることがわかっている。
【００２９】
図４には、代替的な方法５０′が説明されている。この方法は、銅およびマグネシウムを堆積するステップ（ステップ５６）および次に銅／酸化マグネシウム混合層を形成するために部分的に酸化させるステップ（ステップ５８）によるのではなく、銅および酸化マグネシウムを堆積するステップ（ステップ５６′）によって混合層を形成する点を除いて、図３の方法５０とおおむね類似する。方法５０′（図４）において、混合層は、たとえば、別個の酸化マグネシウムターゲットおよび銅ターゲットからのＲＦスパッタリングまたは単一の銅−酸化マグネシウムターゲットからのＲＦスパッタリングによって形成されてもよい。
【００３０】
図５には、ＣＣＰリーダ積層についての０．２２〜０．５Ωμｍ2の範囲のさまざまなＲＡでのＧＭＲ結果が示されている。ＣＣＰスペーサ層の厚みは、約４Åから約８Åにわたり、ＲＡ積は、厚みの増加に伴って増加した。約２１％、２８．５％、３７．５％、および４１％の高いＧＭＲ値が、それぞれＲＡが約０．２２、０．３、０．４、および０．５Ωμｍ2であるときに得られた。低ＲＡ方式でのそのように高いＧＭＲは、フリー層とリファレンス層との間にあるＣＣＰ−ＣＰＰスペーサ層によるものである。
【００３１】
表１には、ＣＣＰ−ＣＰＰリーダ積層についてのいくつかの典型的なＧＭＲ、ＲＡ、Ｑ、およびフリー層Ｈ１値がまとめられている。表１に示されるデータおよび図３中のデータは、同じ一連の装置からのものである。ＲＡに対するＧＭＲの比率として定義されるＱ値は、高く、およそ８０〜１００である。非常に高いフリー層Ｈ１（ＲＡが０．３〜０．５Ωμｍ2の範囲であるとき約３００〜５００Ｏｅ）を有する純粋なＭｇＯ ＴＭＲ積層についての典型的に低いＲＡとは異なり、ＣＣＰ−ＣＰＰ積層についてのフリー層Ｈ１は、小さく、１００Ｏｅ未満である。それは、ＭｇＯとＣｕとのＣＣＰスペーサ層が非常に連続的であり、フリー層とリファレンス層との間の磁気相互作用を効果的に切離すことができることを意味する。
【００３２】
【表１】
【００３３】
図６には、直径０．１５μｍの円形ＣＣＰ−ＣＰＰリーダ積層についてのＧＭＲおよびＲＡ分布が示されている。平均ＧＭＲは、平均ＲＡが約０．２Ωμｍ2のとき約１６％である。ＧＭＲ値およびＲＡ値の分布は狭く、これは、Ｃｕ導電性チャネルの大きさが非常に小さく均一であることを暗示する。
【００３４】
表２Ａから表２Ｃには、ＣＣＰ−ＣＰＰリーダと従来のＭｇＯ ＴＭＲリーダとについてのＧＭＲ値分布およびＲＡ値分布の比較が示されている。両リーダ積層間のＧＭＲおよびＲＡの分布の公正な比較のために、両リーダ積層に対してＲＡ値は類似している。ＬＲ３９（表２Ａ）、ＩＬ３９（表２Ｂ）、およびＨＬ３９（表２Ｃ）は、それぞれ直径が０．１５μｍ、０．２μｍ、および０．３５μｍの３つの異なるセンサの大きさを表わす（リーダの形状は円形であった）。ＣＣＰ−ＣＰＰリーダからの標準偏差（stdev）は、ＧＭＲ値およびＲＡ値の両方について従来のＭｇＯ ＴＭＲ積層からの標準偏差よりも小さかった。両積層は、同様のＲＡ値を有する。stdev／平均も、提案されるＣＣＰ−ＣＰＰ積層はＧＭＲ値およびＲＡ値の両方の分布が狭いという同様の傾向を示す。分布が狭いのは、同じチャンバ内でＭｇＯ（またはＭｇ）とＣｕとを堆積することによる独自のスペーサ層プロセスによるものである。Ｃｕ導電性チャネルの大きさを、リーダセンサの大きさよりも小さいナノメートル単位で制御することができる。分布が狭いことにより、読み書きヘッドの大量生産のために極めて重要な生産歩留まりを著しく改善することができる。
【００３５】
【表２】
【００３６】
【表３】
【００３７】
【表４】
【００３８】
この発明は、好ましい実施例を参照して説明されたが、当業者は、他の実施例も可能であることを認識するであろう。たとえば、ＣＣＰ−ＣＰＰ積層は、ＣＣＰ−ＣＰＰスペーサ層を固定リファレンス層とフリー層との間に有する磁気抵抗装置に関連して説明されたが、この発明は、ＣＣＰ−ＣＰＰスペーサ層が２つの強磁性フリー層間に位置する３層構造などの他の構造にも適用可能である。
【００３９】
この発明は、例示的な実施例を参照して説明されたものの、当業者は、この発明の範囲から逸脱することなくさまざまな変更を行ってもよく等価物はその要素で置き換えられてもよいことを理解するであろう。加えて、この発明の本質的な範囲から逸脱することなく、多くの変更を行なって、特定の状況または材料をこの発明の教示に適合させてもよい。したがって、この発明は、開示された特定の実施例に限定されず、この発明は、添付の特許請求の範囲内にあるすべての実施例を含むことが意図される。
【符号の説明】
【００４０】
１０ 磁気抵抗積層、１２ シード層、１４ ピニング層、１６ ピンド層、１８ 結合層、２０ リファレンス層、２２ ＣＣＰスペーサ層、２４ 第１のフリー層、２６ 第２のフリー層、２８ キャップ層、３０ 銅導電性チャネル、３２ ＭｇＯ母材、７０ マグネシウム層、７２ 混合層、７４ マグネシウム層。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁気抵抗装置の製造方法であって、
第１の磁性層を形成するステップと、
前記第１の磁性層の上にＣｕとＭｇＯとの混合層を形成するステップと、
前記混合層の上に第２の磁性層を堆積するステップと、
Ｃｕ電流狭窄をＭｇＯ母材中に含むＣＣＰ層を形成するために前記混合層を熱処理するステップとを備える、方法。
【請求項２】
前記混合層を形成するステップの前に前記第１の磁性層の上にＭｇシード層を堆積するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
堆積された前記Ｍｇシード層の厚みは、約０．５Åから約５Åである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の磁性層を堆積するステップの前に前記混合層の上にＭｇシード層を堆積させるステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
堆積された前記Ｍｇシード層の厚みは、約０．５Å〜約５Åである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記混合層を形成するステップは、
ＣｕとＭｇとの混合物を堆積するステップと、
ＣｕとＭｇＯとの混合物を形成するためにＭｇを酸化させるステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＣｕとＭｇとの混合物は、別個のターゲットからまたはＣｕ−Ｍｇ混合単一ターゲットからスパッタリング堆積される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記酸化させるステップは、プラズマ酸化、ラジカルシャワー酸化、および自然酸化のうち少なくとも１つによる、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記混合層を形成するステップは、ＣｕとＭｇＯとの混合物を堆積するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記混合物は、別個のＣｕターゲットおよびＭｇＯターゲットからまたは混合Ｃｕ−ＭｇＯ単一ターゲットからスパッタリング堆積される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の磁性層を形成するステップは、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＦｅ、およびＣｏ2ＭｎＸのうち１つ以上を堆積させるステップを含み、式中Ｘは、Ｇｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、およびＳｎからなる群からのものであり、前記第２の磁性層を堆積するステップは、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＦｅ、およびＮｉＦｅのうち１つ以上を堆積するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
形成された前記混合層は、約１原子パーセントから約６０原子パーセントのＣｕを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
形成された前記混合層は、約５原子パーセントから約３０原子パーセントのＣｕを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
形成された前記混合層の厚みは、約０．５Åから約１５Åである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
形成された前記混合層の厚みは、約４Åから約８Åである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
磁気抵抗装置であって、
ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、およびＣｏ2ＭｎＸのうち１つ以上を含む第１の磁性層を備え、式中ＸはＧｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、およびＳｎからなる群からのものであり、
ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、およびＮｉＦｅのうち１つ以上を含む第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に位置するスペーサ層とをさらに備え、前記スペーサ層は、前記第１および第２の磁性層間に延在するＣｕ電流狭窄をＭｇＯの母材中に含む、磁気抵抗装置。
【請求項１７】
前記スペーサ層は、約１原子パーセントから約６０原子パーセントのＣｕを含む、請求項１６に記載の磁気抵抗装置。
【請求項１８】
前記スペーサ層は、約５原子パーセントから約３０原子パーセントのＣｕを含む、請求項１６に記載の磁気抵抗装置。
【請求項１９】
前記スペーサ層の厚みは、約０．５Åから約１５Åである、請求項１６に記載の磁気抵抗装置。
【請求項２０】
前記スペーサ層の厚みは、約４Åから約８Åである、請求項１９に記載の磁気抵抗装置。
【請求項１】
磁気抵抗装置の製造方法であって、
第１の磁性層を形成するステップと、
前記第１の磁性層の上にＣｕとＭｇＯとの混合層を形成するステップと、
前記混合層の上に第２の磁性層を堆積するステップと、
Ｃｕ電流狭窄をＭｇＯ母材中に含むＣＣＰ層を形成するために前記混合層を熱処理するステップとを備える、方法。
【請求項２】
前記混合層を形成するステップの前に前記第１の磁性層の上にＭｇシード層を堆積するステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
堆積された前記Ｍｇシード層の厚みは、約０．５Åから約５Åである、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記第２の磁性層を堆積するステップの前に前記混合層の上にＭｇシード層を堆積させるステップをさらに備える、請求項１に記載の方法。
【請求項５】
堆積された前記Ｍｇシード層の厚みは、約０．５Å〜約５Åである、請求項４に記載の方法。
【請求項６】
前記混合層を形成するステップは、
ＣｕとＭｇとの混合物を堆積するステップと、
ＣｕとＭｇＯとの混合物を形成するためにＭｇを酸化させるステップとを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記ＣｕとＭｇとの混合物は、別個のターゲットからまたはＣｕ−Ｍｇ混合単一ターゲットからスパッタリング堆積される、請求項６に記載の方法。
【請求項８】
前記酸化させるステップは、プラズマ酸化、ラジカルシャワー酸化、および自然酸化のうち少なくとも１つによる、請求項６に記載の方法。
【請求項９】
前記混合層を形成するステップは、ＣｕとＭｇＯとの混合物を堆積するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記混合物は、別個のＣｕターゲットおよびＭｇＯターゲットからまたは混合Ｃｕ−ＭｇＯ単一ターゲットからスパッタリング堆積される、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１の磁性層を形成するステップは、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＦｅ、およびＣｏ2ＭｎＸのうち１つ以上を堆積させるステップを含み、式中Ｘは、Ｇｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、およびＳｎからなる群からのものであり、前記第２の磁性層を堆積するステップは、ＦｅＣｏＢ、ＣｏＦｅ、およびＮｉＦｅのうち１つ以上を堆積するステップを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
形成された前記混合層は、約１原子パーセントから約６０原子パーセントのＣｕを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項１３】
形成された前記混合層は、約５原子パーセントから約３０原子パーセントのＣｕを含む、請求項１２に記載の方法。
【請求項１４】
形成された前記混合層の厚みは、約０．５Åから約１５Åである、請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
形成された前記混合層の厚みは、約４Åから約８Åである、請求項１４に記載の方法。
【請求項１６】
磁気抵抗装置であって、
ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、およびＣｏ2ＭｎＸのうち１つ以上を含む第１の磁性層を備え、式中ＸはＧｅ、Ｓｉ、Ａｌ、Ｇａ、およびＳｎからなる群からのものであり、
ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅ、およびＮｉＦｅのうち１つ以上を含む第２の磁性層と、
前記第１の磁性層と前記第２の磁性層との間に位置するスペーサ層とをさらに備え、前記スペーサ層は、前記第１および第２の磁性層間に延在するＣｕ電流狭窄をＭｇＯの母材中に含む、磁気抵抗装置。
【請求項１７】
前記スペーサ層は、約１原子パーセントから約６０原子パーセントのＣｕを含む、請求項１６に記載の磁気抵抗装置。
【請求項１８】
前記スペーサ層は、約５原子パーセントから約３０原子パーセントのＣｕを含む、請求項１６に記載の磁気抵抗装置。
【請求項１９】
前記スペーサ層の厚みは、約０．５Åから約１５Åである、請求項１６に記載の磁気抵抗装置。
【請求項２０】
前記スペーサ層の厚みは、約４Åから約８Åである、請求項１９に記載の磁気抵抗装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図４】
【図５】
【図６】
【図２】
【図３】
【図３Ａ】
【図３Ｂ】
【図３Ｃ】
【図３Ｄ】
【図３Ｅ】
【図３Ｆ】
【図３Ｇ】
【図４】
【図５】
【図６】
【公開番号】特開２０１１−９７４８（Ｐ２０１１−９７４８Ａ）
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【外国語出願】
【出願番号】特願２０１０−１４３６６４（Ｐ２０１０−１４３６６４）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２３年１月１３日（２０１１．１．１３）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１４３６６４（Ｐ２０１０−１４３６６４）
【出願日】平成２２年６月２４日（２０１０．６．２４）
【出願人】（５００３７３７５８）シーゲイト テクノロジー エルエルシー (278)
【Ｆターム（参考）】
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