專利名稱：磁阻元件，磁阻磁頭，磁記錄設(shè)備以及磁存儲器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種具有能使傳感電流垂直流向磁阻薄膜平面的結(jié)構(gòu)的磁阻元件，以及使用該磁阻元件的磁阻磁頭，磁記錄設(shè)備和磁存儲器。
背景技術(shù)：
近年來，巨磁阻效應(yīng)(GMR)的發(fā)現(xiàn)迅速提高了磁裝置特別是磁頭的性能。尤其是，自旋閥薄膜(SV薄膜)在磁頭或磁隨機存儲器(MRAMs)中的應(yīng)用給磁裝置帶來了重大的技術(shù)進步。
“自旋閥薄膜”是具有非磁性金屬分隔層被夾在兩層鐵磁層之間的結(jié)構(gòu)的堆疊薄膜。在自旋閥薄膜中，一層鐵磁層(被稱作“固著層”或“磁化固著層”)的磁化被反鐵磁層或類似物固定，而另一層鐵磁層(被稱作“自由層”或“磁化自由層”)的磁化能夠根據(jù)外場(例如，介質(zhì)場)旋轉(zhuǎn)。在自旋閥薄膜中，通過固著層與自由層的磁化方向之間的相對角的變化能夠產(chǎn)生巨磁阻的變化。
近年來，由于傳感電流基本垂直于元件平面提供的電流垂直平面(CPP)-GMR元件比平面內(nèi)電流(CIP)-GMR元件顯現(xiàn)出更強的GMR效應(yīng)，因此對CPP-GMR元件給予了很多關(guān)注。當這種磁阻元件應(yīng)用到磁頭中時，較高的元件阻抗會產(chǎn)生散粒噪聲和高頻響應(yīng)的問題。根據(jù)RA(面積阻抗乘積)來評估元件阻抗是比較合適的。具體是，在記錄密度為200Gbpsi(每平方英寸千兆位)的情況下RA必須在幾百mΩμm2至1Ωμm2之間，在記錄密度為500Gbpsi的情況下RA必須小于500mΩμm2。
關(guān)于在日益減小磁裝置大小的趨勢方面的這些需求，即使CPP元件顯現(xiàn)為低阻抗，仍然具有提供高MR率的潛力。在這種情況下，CPP元件和使用該CPP元件的磁頭有望達到200Gbpsi至1Tbpsi(每平方英寸萬億位)的記錄密度的前景。
然而，其中固著層、分隔層和自由層(該三層結(jié)構(gòu)被稱作自旋相依散射單元)由金屬制成的金屬CPP元件僅顯現(xiàn)出低阻抗變化。相應(yīng)地，用金屬CPP元件去傳感由增加的密度產(chǎn)生的非常弱的場是不能勝任的，因此很難投入實際使用。
為了解決這個問題，已經(jīng)提出一種將包含橫跨元件厚度延伸的電流通路的納米氧化物層(NOL)用作非磁性分隔層的CPP元件(例如，見日本專利申請KOKAI公報號2002-208744)。由于電流限制路徑(CCP)效應(yīng)使這種CPP元件能夠提高元件阻抗和MR率。在下文中這種元件被稱作CCP-CPP元件。順便提及，用于在磁阻元件中形成主要由氧化物組成的層的方法已經(jīng)提出(見日本專利申請KOKAI公報號2002-76473)。
與金屬CPP元件相比，CCP-CPP元件具有如下改進效果。所產(chǎn)生的金屬CPP元件具有/Ta[5nm]/Ru[2nm]/PtMn[15nm]/Co90Fe10[4nm]/Ru
/Co90Fe10[5nm]/Co90Fe10[1nm]/Ni81Fe19[3nm]/Cu[1nm]/Ta覆蓋層的基板結(jié)構(gòu)。利用PtMn為固定固著層進行的有序化熱處理在磁場中270℃下執(zhí)行10小時。另一方面，產(chǎn)生具有代替金屬CPP元件中的Cu分隔層，通過自然氧化Al90Cu10
形成的作為分隔層的NOL的CCP-CPP元件。這些元件的面積阻抗乘積RA，面積阻抗乘積的變化ΔRA和MR率如下表所示。

如上所述，CCP-CPP元件顯現(xiàn)出提高的MR率和提高的RA，因此，具有比金屬CPP元件的ΔRA高大約一個數(shù)量級的ΔRA。
然而，盡管具有如上所示的這些優(yōu)良特性，可以想象，CCP-CPP元件對傳感來自具有200至500Gbpsi高記錄密度的介質(zhì)的非常弱的場信號還是不能勝任。試驗計算指出，在例如200Gbpsi的記錄密度和500mΩμm2的RA的條件下，MR率必須大于等于3％。為了確保足夠的信噪比，必須提供大于等于7％的MR率，即，大于等于試驗計算的兩倍。根據(jù)這個標準，上述MR率的值與所需規(guī)格相比大約只是所需規(guī)格的一半或者小于等于所需規(guī)格的四分之一。因此，很難將這些元件投入實際使用。

發(fā)明內(nèi)容
根據(jù)本發(fā)明的一個方面的磁阻元件包括磁化方向基本固定在一個方向的磁化固著層；磁化方向取決于外場變化的磁化自由層；以及包括設(shè)置在磁化固著層與磁化自由層之間的絕緣層和穿透該絕緣層的電流通路的分隔層，位于分隔層下面的磁化固著層或磁化自由層包括由橫跨其厚度延伸的晶界分開的晶粒，其中，假設(shè)每個晶粒一端的平面內(nèi)位置被設(shè)定為0，與該晶粒的另一端相鄰的晶界的平面內(nèi)位置被設(shè)定為100，則對應(yīng)于該晶粒的電流通路在平面內(nèi)位置為大于等于20小于等于80之間的范圍內(nèi)的區(qū)域中形成。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面的磁阻元件包括磁化方向基本固定在一個方向的磁化固著層；磁化方向取決于外場變化的磁化自由層；以及包括設(shè)置在磁化固著層與磁化自由層之間的絕緣層和穿透該絕緣層的電流通路的分隔層，位于分隔層下面的磁化固著層或磁化自由層包括由橫跨其厚度延伸的晶界分開的晶粒，其中每個電流通路在距離被包含在位于分隔層下面的磁化固著層或磁化自由層中的每個晶粒的端部大于等于3nm的區(qū)域上形成。
根據(jù)本發(fā)明的還有一個實施例的磁阻元件包括磁化方向基本固定在一個方向的磁化固著層；磁化方向取決于外場變化的磁化自由層；包括設(shè)置在磁化固著層與磁化自由層之間的絕緣層和穿透該絕緣層的電流通路的分隔層，其中每個電流通路的晶向角的離散度小于等于5°。


圖1A和1B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁阻元件的立體圖和橫截面圖；圖2A和2B是示意地顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁阻元件中的分隔層的橫截面圖；圖3是顯示用于制造根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁阻元件的淀積設(shè)備的示意圖；圖4是顯示圖3中所示的淀積設(shè)備中的氧化腔結(jié)構(gòu)的示意圖；圖5A，5B，5C和5D是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁阻元件中分隔層的制造過程的橫截面圖；圖6是顯示根據(jù)實例1的CCP-CPP元件的特性評估的曲線圖；圖7是根據(jù)實例1的CCP-CPP元件的橫截面TEM照片；圖8A，8B和8C是顯示根據(jù)實例1的CCP-CPP元件的一部分的放大橫截面TEM照片；圖9A和9B是顯示在根據(jù)實例1的CCP-CPP元件中的分隔板的納米EDX分析的曲線圖；圖10是根據(jù)對比實例的CCP-CPP元件的橫截面TEM照片；
圖11是顯示根據(jù)對比實例的CCP-CPP元件的一部分的放大橫截面TEM照片；圖12是示意地顯示在根據(jù)對比實例的磁阻元件中的分隔層的橫截面圖；圖13A和13B是根據(jù)實例2的CCP-CPP元件的橫截面TEM照片；圖14A和14B顯示的是在根據(jù)實例2的CCP-CPP元件中的納米衍射的結(jié)果；圖15是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁頭的橫截面圖；圖16是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁頭的橫截面圖；圖17是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁記錄和復(fù)制設(shè)備的立體圖；圖18是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁頭組件的立體圖；圖19是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁存儲器的矩陣結(jié)構(gòu)的一個實例的示意圖；圖20是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁存儲器的矩陣結(jié)構(gòu)的另一個實例的示意圖；圖21是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁存儲器的一個主要部分的橫截面圖；圖22是沿圖21中的線A-A‘得到的磁存儲器的橫截面圖。
具體實施例方式
圖1A顯示的是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁阻元件(CCP-CPP元件)的立體圖。圖1A中所示的磁阻元件具有在基板(未示出)上形成的下電極11、墊層12、固定層13、固著層14(下固著層14a、磁耦合層14b和上固著層14c)、分隔層(CCP-NOL)16、自由層18、覆蓋層19和上電極20。分隔層(CCP-NOL)16包括絕緣層22和穿透該絕緣層22的電流通路21。圖1B顯示的是上固著層14c、分隔層16和自由層18的橫截面圖。
下金屬層可以在分隔層16下面形成。下金屬層被用作分隔層16中的電流通路21的源。下金屬層可以最終不保留為確切的金屬層。而且，上金屬層可以在分隔層16上形成，但并不是必需的。因此，為了簡化，分隔層16的下金屬層和上金屬層在圖1A和1B中被省略。
將參考圖2A簡要描述根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁阻元件(CCP-CPP元件)中的分隔層16的納米精細結(jié)構(gòu)。圖2是顯示下面的磁層(上固著層14c)和分隔層16的放大的橫截面圖。分隔層16被描述為包括由Al2O3組成的絕緣層22的一個層，其中由Cu組成的電流通路21在絕緣層22中形成。
在本發(fā)明的實施例中，用于限制電流的每個電流通路在下面的磁層中(在本情況中是上固著層14c)的晶粒的中心部形成，如圖2A所示。電流通路是比由氧化物、氮化物或氮氧化合物形成的絕緣層包含更少量的氧和氮的區(qū)域，其中絕緣層具有電流通路含量的兩倍的氧和氮。電流通路通常處于結(jié)晶相。由于低阻抗的原因，電流通路在結(jié)晶相更加適當?shù)匕l(fā)揮作用。組成絕緣層的氧化物、氮化物或氮氧化物可以是非晶體的Al2O3，或者是具有晶體結(jié)構(gòu)的MgO。在本發(fā)明的實施例中，磁性薄膜中的晶界可以被定義為晶粒之間的分界面。定義晶粒最容易的方法是將其定義為如圖2A中示意地顯示的形成不規(guī)則體的突起部。即，可以將不規(guī)則體的周期定義為晶粒的大小?；谛纬煞指魧拥难趸锱c下磁層之間的分界面處的突起部來識別不規(guī)則體。不規(guī)則體的突起部的頂部對應(yīng)于晶粒的中心部。凹入部對應(yīng)于晶界。在這種情況下，通過TEM照片觀察到的在深度方向上的厚度必須被充分減小才能夠清楚地看到晶格。
而且，代替簡單的不規(guī)則體，可以用相鄰晶粒之間的晶格的不連續(xù)性來定義晶粒和晶界。即，晶格在同一個晶粒中幾乎是連續(xù)的。晶格在分界面上的特殊位置即晶界是不連續(xù)的。
基于這些定義，圖7將被作為一個實例。例如，點P和Q可以被定義為晶界，點P和Q之間的區(qū)域可以被定義為晶粒。
此外，當在分隔層下面的下磁層上以其表面上的橫向方向掃描大小大約為1nm的電子衍射圖形時，顯現(xiàn)相同衍射圖形的區(qū)域可以被確定為屬于同一個晶粒，顯示衍射圖形變化的過渡區(qū)域可以被確定為晶界。然而，也是在這種情況，在TEM采樣的深度方向晶?？赡軙绊懹^察。因此，TEM采樣的厚度必須被充分地減小。
假設(shè)晶粒一端的平面內(nèi)位置被設(shè)定為0，與該晶粒的另一端相鄰的晶界的平面內(nèi)位置被設(shè)定為100，則晶粒的中心部被稱作平面內(nèi)位置為大于等于20小于等于80之間范圍內(nèi)的區(qū)域。而且，該晶粒的中心部被稱作距離包含在位于分隔層下面的磁化固著層或磁化自由層中的晶粒之間的晶界大于等于3nm的區(qū)域。換句話說，該晶粒的中心部是位于距離形成表面不規(guī)則體的晶粒的突起(頂端)2nm內(nèi)的區(qū)域。
在這種結(jié)構(gòu)中，由于電流通路21的非磁性金屬層(在本情況下是Cu層)在具有極少量晶體缺陷的晶粒的中心部上與下面的磁層形成分界面，因此可以在它們之間形成合適的分界面。這樣增強了被電流通路21限制的電流的自旋相依界面散射效應(yīng)。更進一步，當電流穿過磁層與非磁層之間的分界面然后在下面的磁層散播時(這可能發(fā)生在任一的電流方向，即，向下或向上，取決于電流的方向)，電流穿過磁層中位于距離發(fā)散電子傳導(dǎo)的晶界很遠的區(qū)域。因此，在下面的磁層中的自旋相依體散射效應(yīng)被增強但不會導(dǎo)致電流被晶界散射。如上所述，如果每個電流通路在下面的磁層中的對應(yīng)的晶粒的中心部形成，就可以發(fā)揮高自旋相依界面散射效應(yīng)和高自旋相依體散射效應(yīng)，這樣又對得到高MR率非常有利。
在本發(fā)明的一個實施例中，如果電流通路的晶向角的離散度小于等于5°，就可以發(fā)揮高自旋相依界面散射效應(yīng)和高自旋相依體散射效應(yīng)，并且這樣對得到高MR率非常有利。在這種情況下，電流通路形成的位置不受到特別限制。
如果每個電流通路在對應(yīng)晶粒的中心部形成，晶格可以在下面的磁層和電流通路以及上磁層之間連續(xù)地形成，如圖2B所示。當晶格被這樣連續(xù)地形成時，電流通過電流通路穿過沒有晶體缺陷的區(qū)域從下面的磁層到達上磁層。這樣提高了自旋相依界面散射效應(yīng)和自旋相依體散射效應(yīng)。因此可以提供顯現(xiàn)高MR率的磁阻元件。
下述方法用于形成根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁阻元件中的分隔層。這里，下面將描述包括由非晶體結(jié)構(gòu)的Al2O3的絕緣層22和在其中形成的金屬晶體結(jié)構(gòu)的Cu的電流通路21的分隔層16的情況。首先，作為電流通路的源的下金屬層(例如，Cu)淀積在包含被橫跨其厚度延伸的晶界分開的晶粒的上固著層14c上。將被氧化成絕緣層的金屬層(例如，AlCu或Al)淀積在下金屬層上。通過用稀有氣體(例如，Ar)的離子束輻照將被氧化的金屬層來執(zhí)行預(yù)處理。該預(yù)處理被稱作預(yù)離子處理(PIT)。PIT使得下金屬層被部分吸收在將被氧化的金屬層中，以此下金屬層穿透將被氧化的金屬層。氧化氣體(例如，氧氣)被提供用于氧化將被氧化的金屬層。氧化把將被氧化的金屬層轉(zhuǎn)化成Al2O3的絕緣層22，同時形成穿透絕緣層22的電流通路21，因此形成分隔層16。這種方法能夠使每個電流通路21在下面的磁層(在本情況中是上固著層14c)中的對應(yīng)晶粒的中心部上形成。
實例下面將參考圖描述本發(fā)明的實例。在下面的實例中，合金的成份的意思為原子％。
在本實例中，具有圖1A所示結(jié)構(gòu)的磁阻元件(CCP-CPP元件)被制造。具體是，下面提到的薄膜在基板(未示出)上順序形成下電極11，墊層12Ta[5nm]/Ru[2nm]，固定層13Pt50Mn50[15nm]，固著層14Co90Fe10[4nm]/Ru
/Co90Fe10[4nm]，下金屬層15Cu
，分隔層(CCP-NOL)16Al2O3的絕緣層22和Cu的電流通路21(通過淀積Al90Cu10
，隨后進行PIT預(yù)形成和IAO處理制備)，
上金屬層17Cu
，自由層18Co90Fe10[4nm]，覆蓋層19Cu[1nm]/Ru[10nm]，以及上電極20。
在下面的描述中，一組狹義上的分隔層16和分別位于分隔層16的上面和下面的兩層金屬層可以被稱作分隔層。圖1A中的CCP-CPP元件是固著層14設(shè)置在下面的底型元件。然而，當然，CCP-CPP元件也可以是如下所述的固著層14設(shè)置在上面的頂型元件?，F(xiàn)在，下文將給出根據(jù)本實例的CCP-CPP元件的制造方法的詳細描述。
用作使電流垂直流向自旋閥薄膜的下電極11在基板(未示出)上形成。然后，從墊層到覆蓋層的CPP自旋閥薄膜的各層在下電極11上形成。
圖3顯示的是在這個場合中使用的淀積設(shè)備的示意圖。如圖3所示，淀積設(shè)備具有轉(zhuǎn)移腔(TC)50，在其周圍通過各個閘門閥設(shè)置下列各腔負載鎖定腔51、預(yù)清洗腔52、第一金屬淀積腔(MC1)53、第二金屬淀積腔(MC2)54，以及氧化腔(OC)60。在該設(shè)備中，基板可以在真空中在通過閘門閥連接的各個腔之間轉(zhuǎn)移。這樣可以使基板表面保持清潔。
基板被設(shè)置在負載鎖定腔51中。在金屬淀積腔53和54中淀積金屬。氧化反應(yīng)在氧化腔60中進行。金屬淀積腔中的極限真空度最好為小于等于1×10-8Torr，通常大約為5×10-10至5×10-9Torr。轉(zhuǎn)移腔中的極限真空度在10-9Torr的數(shù)量級。氧化腔中的極限真空度為小于等于8×10-8Torr。金屬淀積腔具有多個(5至10個)靶。淀積方法的實例包括諸如DC磁控濺射或RF磁控濺射、離子束濺射和蒸發(fā)的各種濺射法。
Ta[5nm]/Ru[2nm]淀積在下電極上作為墊層12。Ta是抑制下電極變粗糙的緩沖層。Ru是控制在其上形成的自旋閥薄膜的晶向以及結(jié)晶粒度大小的種子層。
緩沖層可以由Ta、Ti、W、Zr、Hf、Cr、或它們的合金組成。緩沖層的厚度最好為大約2至10nm，3至5nm更好。緩沖層的厚度過小會消除它的緩沖效果。厚度過大的緩沖層也不可取，因為這樣會增加對MR率沒有貢獻的串聯(lián)阻抗。然而，如果淀積在緩沖層上的種子層也能發(fā)揮緩沖作用，則不必須設(shè)置由Ta或類似物組成的緩沖層。
種子層滿足作為能夠控制淀積在種子層上的層的晶向的材料的要求。種子層最好是具有hcp結(jié)構(gòu)或fcc結(jié)構(gòu)的金屬層。使用Ru作為種子層能夠使種子層上的自旋閥薄膜中的晶體具有fcc(111)晶向。使用Ru作為種子層能夠使PtMn的晶向保持有序的fct結(jié)構(gòu)，并且還能夠使bcc金屬的晶向保持bcc(110)晶向。更進一步，種子層使將自旋閥薄膜的結(jié)晶粒度大小控制在10至40nm之間成為可能。這樣能夠得到高MR率而不會改變CCP-CPP元件的特性，甚至還能減小CCP-CPP元件的大小。相對有利的晶向可以被實現(xiàn)，以此X射線衍射指出，自旋閥薄膜的fcc(111)峰和PtMn的fct(111)peak或bcc(110)峰的擺動曲線具有3.5至6°的半高全寬。晶向的發(fā)散角也可以基于衍射斑由橫截面TEM確定。
種子層可以由例如NixFe100-x(x＝90至50％，最好為75至85％)或通過向NiFi中添加第三種元素使其沒有磁性而制備的(NiFixFe100-x)100-yXy(X＝Cr，V，Hf，Zr，或Mo)代替Ru組成?；贜iFe的種子層比基于Ru的種子層提供更好的晶向。當如上所述被確定時，在使用基于NiFe的種子層的情況中的擺動曲線具有3.5至6°的半高全寬。為了提供如上所述的10至40nm的合適的結(jié)晶粒度大小，最好將第三種元素X的成份y設(shè)定為大約0至30％。為了使結(jié)晶粒度大小大于40nm，最好使用更大量的添加元素。例如，在NiFeCr的情況下，最好將Cr的含量設(shè)定為35至45％，并最好使用指出在fcc和bcc之間的邊界相的成份。然而，當在適用于尺寸為小于等于100nm的高密度記錄的讀磁頭中使用時，結(jié)晶粒度大小過大的種子層不是最好的，因為可能會導(dǎo)致特性發(fā)生變化。另一方面，例如，當在尺寸為大于等于100nm的MRAM中使用時，可以使用這種具有增加的結(jié)晶粒度大小的種子層。
種子層的厚度最好為大約1.5至6nm，2至4nm更好。種子層極小的厚度會消除控制晶向的效果。種子層過大的厚度可能增加串聯(lián)阻抗，也可能導(dǎo)致自旋閥薄膜中的分界面處的不均勻。
固定層13淀積在墊層12上。固定層13具有向淀積在固定層13上并組成固著層14的鐵磁層提供用于固定它的磁化的單向各向異性的功能。固定層13可以用諸如PtMn、PdPtMn、IrMn和RuRhMn的反鐵磁材料制成。為了提供足夠強度的單向各向異性，應(yīng)適當設(shè)定固定層13的厚度。對于PtMn或PdPMn來說，厚度最好為大約8至20nm，10至15nm更好。對于IrMn或RuRhMn來說，厚度最好為5至18nm，7至15nm更好，因為甚至比PrMn或類似物的上述厚度更小的厚度也能夠給予單向各向異性。從高密度記錄需要窄隙的角度出發(fā)，總厚度較小的固定層是最好的。因此，IrMn比PtMn和PdPtMn更好?？紤]到提供優(yōu)良的固定特性，IrMn是最好的材料。反鐵磁層通常具有大于等于100Ωμm的高阻抗。這可以增加不對MR率直接貢獻的串聯(lián)阻抗，從而增加RA值。為了避免這個問題，可以使用硬磁層代替反鐵磁層。硬磁層可以是，例如，CoPt(Co＝50至80％)，(CoxPt100-x)100-yCry(x＝50至85％，y＝0至40％)，或者是FePt(Pt＝40至60％)。硬磁層(特別是CoPt)相對低的電阻率可以抑制串聯(lián)阻抗和RA的增加。
固著層14在固定層13上形成。在本實例中，固著層14是由下固著層14a(Co90Fe10)、磁耦合層14b(Ru)，和上固著層14c(Co90Fe10[4nm])組成的合成固著層。固定層(PtMn)13與直接位于固定層13上方的下固著層14a交換耦合，從而使它們具有單向各向異性。位于磁耦合層14b下方和上方的下固著層14a和上固著層14c被緊緊地磁耦合在一起從而具有反平行磁化。在這種情況下，Co90Fe10被用作上固著層14c。然而，考慮到提供高MR率，最好使用具有bcc結(jié)構(gòu)的FeCo合金(Fe＞30％)代替Co90Fe10。事實上，由于具有bcc結(jié)構(gòu)的固著層能夠增強界面散射效應(yīng)，因此使MR率提高。具有bcc結(jié)構(gòu)的固著層的具體實例如下(Fe50Co50[1nm]/Cu
)×2/Fe50Co50[1nm]，(Fe80Co20[1nm]/Cu
)×2/Fe80Co20[1nm]，Co90Fe10[1nm]/Cu
/Fe50Co50[1nm]/Cu
/Fe50Co50[1nm]，Co90Fe10[1nm]/Cu
/Fe80Co20[1nm]/Cu
/Fe80Co20[1nm]，Co90Fe10[1nm]/Cu
/Fe50Co50[1.5nm]，Co90Fe10[1nm]/Cu
/Fe80Co20[1.5nm]，Co90Fe10
/Fe50Co50[1.5至2.5nm]，Co90Fe10
/Fe80Co20[1.5至2.5nm]，F(xiàn)e50Co50[2至3nm]，以及Fe80Co20[2至3nm]。
這里，為了增強磁層中的自旋相依體散射效應(yīng)，非常薄的Cu層被插在磁層中間。在這種情況下，Cu層的厚度必須足夠小而能夠使Cu層上面和下面的磁層鐵磁地耦合在一起。具體是，厚度最好為0.1至1nm，0.2至0.5nm更好。Cu層過分小的厚度可能會抑制體散射效應(yīng)的增強。Cu層過分大的厚度可能會降低體散射效應(yīng)。這可能也會減弱在非磁性的Cu層上面和下面的磁層之間的磁耦合，從而導(dǎo)致固著層的特性不足。這是不可取的?？梢杂肏f、Zr或Ti代替Cu作為磁層之間的非磁層的材料。另一方面，諸如FeCo的磁層厚度最好為0.5至2nm，1至1.5nm更好。
更進一步，由于Fe80Co20具有更加穩(wěn)定的bcc結(jié)構(gòu)因此比Fe50Co50更理想，因此可以用Fe80Co20代替Co90Fe10或Fe50Co50。具有fcc結(jié)構(gòu)的Co90Fe10被設(shè)置在Ru上，因為當Ru層上的磁層具有富鐵成份時，在Ru層上面和下面的磁層之間的反鐵磁耦合可能被減弱。為了避免這一點，理想的是諸如CoFe或Co的富鈷材料僅正好被設(shè)置在Ru層之上。此外，除了包括非常薄的Cu的堆疊，兩層結(jié)構(gòu)的Co90Fe10/Fe50Co50或Co90Fe10/Fe80Co20可以對得到有利的磁特性和高阻率很有效。在該兩層結(jié)構(gòu)中，Co90Fe10被堆疊在Ru層上以提高通過Ru的磁耦合，具有bcc結(jié)構(gòu)并發(fā)揮高自旋相依界面散射效應(yīng)的Fe50Co50或Fe80Co20被堆疊在Co90Fe10上。
下固著層14a最好設(shè)計成磁厚度Bs*t(飽和磁化強度Bs與厚度t的乘積)幾乎等于上固著層14c的該值。通過實例的方式，如果上固著層14c是(Fe50Co50[1nm]/Cu[2.5nm])×2/Fe50Co50[1nm]，由于FeCo薄膜的飽和磁化強度大約是2.2T，所以上固著層14c的磁厚度為2.2T×3nm＝6.6Tnm。由于Co90Fe10薄膜的飽和磁化強度大約是1.8T，因此提供與上述相同的磁厚度的下固著層14a的厚度t是6.6Tnm/1.8T＝3.66nm。因此，厚度大約為3.6nm的Co90Fe10是能理想地使用的。用作下固著層的磁層厚度最好為大約2至5nm，這與固定層(PtMn)誘發(fā)產(chǎn)生的單向各向異性場的強度以及下固著層與上固著層之間通過Ru層的反鐵磁耦合場的強度有關(guān)。該厚度過小會減小MR率。該厚度過大將很難得到裝置工作所需的足夠的單向各向異性場。
對于下固著層14a，CoxFe100-x合金(x＝0至100％)，NixFe100-x合金(x＝0至100％)，或者是將非磁性元素添加到上述合金中而制備的合金可以被用來代替Co90Fe10。
磁耦合層14b(Ru)具有在上下磁層之間誘發(fā)產(chǎn)生反鐵磁耦合從而形成合成固著層結(jié)構(gòu)的功能。作為磁耦合層14b的Ru層最好具有0.8至1nm厚度。如果能在上下磁層之間產(chǎn)生足夠的反鐵磁耦合，除了Ru以外的任何材料都可以使用。
上固著層14c(Co90Fe10[4nm])組成自旋相依散射單元的一部分。如果具有bcc結(jié)構(gòu)的磁性材料被用在和分隔層的界面，則它能夠發(fā)揮高自旋相依界面散射效應(yīng)，從而能得到如前所述的高MR率。具有bcc結(jié)構(gòu)的FeCo合金的實例包括FexCo100-x(x＝30至100％)以及通過將其他元素添加到FexCo100-x中而制備的合金。由于用于自旋閥薄膜的很多金屬材料具有fcc或fct結(jié)構(gòu)，因此只有上固著層可以具有bcc結(jié)構(gòu)。上固著層過小的厚度會使穩(wěn)定保持bcc結(jié)構(gòu)很困難。這就會阻礙得到高MR率。因此，上固著層的厚度最好設(shè)定為大于等于2nm。另一方面，為了得到大固定磁場，上固著層最好具有小于等于5nm的厚度。如果固著層由可能得到高MR率的具有bcc結(jié)構(gòu)的磁層形成，則為了使bcc結(jié)構(gòu)保持得更加穩(wěn)定，具有bcc結(jié)構(gòu)的固著層最好具有大于等于2nm的厚度。為了既得到大固定磁場又得到穩(wěn)定的bcc結(jié)構(gòu)，具有bcc結(jié)構(gòu)的固著層最好具有大約2.5至4nm的厚度。在相圖上能夠得到更穩(wěn)定bcc結(jié)構(gòu)的基于FeCo的磁薄膜的成份在Fe75Co25至Fe85Co15范圍內(nèi)。上固著層可以由具有fcc結(jié)構(gòu)的CoFe合金或具有fcc結(jié)構(gòu)的鈷合金代替具有bcc結(jié)構(gòu)的磁性材料組成。例如，諸如Co、Fe和Ni的任何一種單質(zhì)金屬，以及包含這些元素的合金都可以被使用。用于上固著層的磁性材料可以按照使用這些材料得到的MR率的順序排列如下具有bcc結(jié)構(gòu)的合金材料，具有大于等于50％的鈷成份的鈷合金，以及具有大約等于50％的鎳成份的鎳合金。
可以使用由FeCo-Cu合金組成的上固著層代替FeCo層和Cu層在其中交替堆疊的上固著層。這種FeCoCu合金的實例包括，例如，(FexCo100-x)100-yCuy(x＝30至100％，y＝大約3至15％)。然而，也可以使用其他成分范圍。添加到FeCo中的元素可以用Hf、Zr或Ti代替Cu。上固著層可以是Co、Fe或Ni或者Co、Fe和Ni的合金組成的單層薄膜。例如，Co90Fe10單層可以被用作最簡單結(jié)構(gòu)的上固著層。添加元素可以被添加到上述材料中。
然后，形成具有電流限制通路結(jié)構(gòu)(CCP結(jié)構(gòu))的分隔層16。圖3中所示的氧化腔60被用來形成分隔層16。參考圖4描述氧化腔60的結(jié)構(gòu)。如圖4所示，氧化腔60被真空汞61抽真空。流率由質(zhì)量流控制器(MFC)63控制的氧氣通過氧氣提供管62輸入氧化腔60。離子源70被設(shè)置在氧化腔60中。離子源的種類包括ICP(電感耦合等離子體)、電容耦合等離子體、ECR(電子回旋共振)，以及Kauffman?；逯Ъ?0和基板1被設(shè)置成與離子源70相對。三個柵格71、72和73被設(shè)置在離子排出口用于調(diào)節(jié)離子的加速度。中和器74被設(shè)置在離子源70的外面用于中和離子?；逯Ъ?0被支撐成使其能夠傾斜。離子 在基板上的入射角可以在一個很寬的范圍內(nèi)變化。典型的入射角的值在15°至60°之間。
參考圖5A、5B、5C和5D描述形成分隔層16的方法。如上所述，在本實例中，形成包括Al2O3的絕緣層22和穿透絕緣層22的Cu的電流通路21的分隔層16。電路通路21基本由非磁性金屬組成。然而，電路通路21可以包含從組成下磁層或位于分隔層上的層(在本實例中是自由層)的材料擴散的少量磁性金屬。這是因為用于改善組成固定層的諸如PtMn和IrMn的反鐵磁層的固定特性的熱處理(270℃大約10小時或者更高的溫度更短的時間，例如，290℃大約4小時)會導(dǎo)致輕微的元素熱擴散。
如圖5A所示，用作電流通路源的下金屬層15(例如，Cu)淀積在包含被橫跨其厚度延伸的晶界B分開的晶粒G的上固著層14c上。然后，將被氧化成絕緣層的金屬層25(例如，AlCu或Al)淀積在下金屬層15上。如圖5B所示，通過用稀有氣體(例如，Ar)的離子束輻照將被氧化的金屬層進行預(yù)處理。該預(yù)處理被稱作PIT(預(yù)離子處理)。PIT使得下金屬層15被部分吸收進入到將被氧化的金屬層25中。如圖5C所示，在用稀有氣體(Ar、Xe、Kr或He)的離子束輻照金屬層的同時提供氧化氣體(例如，氧氣)用于氧化金屬層25。這種方法被稱作離子輔助氧化(IAO)。利用Al很容易被氧化而Cu不太容易被氧化的氧化能力的差別，這種處理形成其中組成絕緣層22的Al2O3和組成電流通路21的Cu被彼此分開的分隔層。在本發(fā)明的實施例中，在這個階段，每個電流通路21在上固著層14c中包含的對應(yīng)的晶粒G的中心部形成。如圖5D所示，諸如Cu的上金屬層17淀積在分隔層16上，自由層18淀積在上金屬層17上。分隔層16上的上金屬層17具有防止淀積于其上的自由層18受到氧化薄膜的影響的功能。然而，上層金屬層17并不必須配置。
在圖4中所示的氧化腔60中，可以通過用諸如Ar的離子束輻照基板1來實現(xiàn)PIT，通過用諸如Ar的離子束輻照基板1同時通過氧氣提供管62提供氧氣實現(xiàn)IAO。
在PIT步驟中，Ar離子在加速電壓在30至130V之間，電子束電流在20至200mA之間，以及處理時間在30至180秒之間的條件下施加。在本實例中，加速電壓被設(shè)定在40至60V之間的范圍內(nèi)。利用較高的電壓范圍，由于例如在PIT步驟后受到粗糙表面的影響，MR率在某些情況下可能會被減小。更進一步，電流值被設(shè)定在30至80mA的范圍內(nèi)，輻照時間被設(shè)定在60至150秒的范圍內(nèi)。淀積的下金屬層15(Cu層)是二維薄膜的形式。PIT步驟使下金屬層15中的Cu被吸收進入到將被氧化的金屬層25(AlCu層)中，Cu在金屬層25中形成電流通路。更進一步，執(zhí)行AlCu層也就是將被氧化的金屬層的離子束輔助氧化(IAO)。在IAO步驟期間，Ar離子在加速電壓在40至200V之間，離子束電流在30至200mA之間，以及處理時間在15至300秒之間的條件下施加，同時提供氧氣。在本實例中，加速電壓被設(shè)定在50至100V的范圍內(nèi)。利用較高的電壓范圍，該處理導(dǎo)致例如粗糙的表面從而減小MR率。更進一步，電流值被設(shè)定在40至100mA的范圍內(nèi)，輻照時間被設(shè)定在30至180秒的范圍內(nèi)。由于Al很容易被氧化而Cu不太容易被氧化，包括Al2O3的絕緣層22和Cu的電流通路21的分隔層16可以被形成。在本發(fā)明的實施例中，在基于IAO的氧化期間氧氣暴露的數(shù)量被設(shè)定在2,000至4,000L(1L＝1×10-6Torr×秒)的范圍內(nèi)。如果在IAO過程中進行處理不僅使Al而且下磁層也被氧化，則CCP-CPP元件的熱阻抗和可靠度被降低，這是不可取的。為了提高可靠度，位于CCP分隔層下面的磁層處于金屬狀態(tài)而不被氧化這一點是非常重要的。為了實現(xiàn)這一點，必須基于上述氧氣暴露量的范圍控制氧氣量。更進一步，為了利用提供的氧氣形成穩(wěn)定的氧化物，理想的是只允許氧氣在用離子束輻照基板表面時流動而當基板表面不被任何離子束輻照時停止氧氣的流動。
利用上述方法，由于PIT或IAO是利用能量的處理過程，因此可以發(fā)生從下面的晶粒中吸取金屬的效應(yīng)。在這種情況下，位于PIT或IAO的能量能夠達到的范圍內(nèi)的材料被吸收到上面的層中。即，當PIT或IAO中的能量范圍被設(shè)定成使能量達到電流通路21的源的下金屬層15(Cu)時，Cu集中在每個晶粒的中心部從而形成Cu的電流通路21。這種處理能夠形成有利的CCP結(jié)構(gòu)，在這種結(jié)構(gòu)中每個電流通路21被設(shè)置在對應(yīng)晶粒的中心部，如圖2A所示。即，為了形成有利的電流通路21，最好是這樣的處理過程，該處理過程可以提供使Cu在氧化前和氧化過程中被吸取的能量。為了實現(xiàn)這一點，可以用RF等離子體替代離子束。在RF等離子體中，通過設(shè)定RF功率自動確定電壓。然而，電壓值最好處于與使用離子束實現(xiàn)的PIT或IAO所使用的電壓值近似的范圍內(nèi)。如果RF功率被使用，則電流值也通過設(shè)定RF功率自動確定。然而，電流值的優(yōu)選范圍與使用離子束的情況近似。即，由于電壓和電流不能被獨立控制，因此RF等離子體不提供高可控性。然而，也就是RF等離子體能夠執(zhí)行PIT和IAO處理。
可以應(yīng)用諸如基板加熱的熱處理作為能量處理替代在氧化之前的PIT處理或者在氧化過程中的IAO處理。然而，基板加熱處理并不如使用離子束或RF等離子體的處理一樣可取。這是因為，利用該基板加熱，施加的能量覆蓋整個厚度方向，使其很難進行控制從而使最高能量被施加到下金屬層中的Cu上。即，利用簡單的熱處理，由于在所有層發(fā)生擴散，很難只允許Cu被從電流通路的源的下金屬層吸取到上面的層中。相反，通過控制能量或電流的范圍，離子束或RF等離子體能更適宜控制從表面開始產(chǎn)生吸取Cu的效應(yīng)能夠達到的深度。上述能量和電流范圍根據(jù)這一點確定，因此是優(yōu)選的。
基于將被氧化的金屬層25(AlCu)的厚度調(diào)節(jié)下金屬層15(Cu)的厚度。即，增加AlCu層的厚度需要增加在PIT步驟中Cu進入AlCu層的量，因此，Cu層的厚度必須被增加。例如，當AlCu的厚度被設(shè)定在0.6至0.8nm的范圍內(nèi)時，Cu層的厚度將被設(shè)定在大約0.1至0.5nm之間。當AlCu的厚度被設(shè)定在0.8至1nm的范圍內(nèi)時，Cu層的厚度將被設(shè)定在0.3至1nm之間。Cu層過小的厚度會在PIT處理過程中阻礙將足夠量的Cu提供給AlCu層。這也阻礙Cu的電流通路向上穿透AlCu層到達其頂部。在這種情況下，面積阻抗乘積RA太大，MR率變成不充分的值。另一方面，Cu層過大的厚度在PIT步驟中將足夠量的Cu提供給AlCu層。然而，一個厚的Cu層保留在固著層14和分隔層16之間。為了使CCP-CPP元件得到高MR率，限制在分隔層16中的電流當它被限制的時候到達磁層。然而，如果一個大的Cu層保留在固著層14和分隔層16之間，則被限制在分隔層16中的電流在到達磁層之前開始擴散，因此反而不利地減小了MR率。
可以用Au或Ag代替Cu作為下層金屬層15，即電流通路21的源的材料。然而，Cu在熱處理方面比Au或Ag更加穩(wěn)定。
如果將Al90Cu10用作將被氧化的金屬層，然后在PIT步驟中，不僅Cu被從下金屬層中吸取出來，而且AlCu中的Cu也與Al分離從而形成電流通路。此外，如果離子束輔助氧化在PIT步驟之后執(zhí)行的話，離子束的輔助效應(yīng)在氧化進展期間促進Cu與Al分離?？梢詫⒉话珻u的Al，即用于電流通路的材料代替Al90Cu10用于將被氧化的金屬層。在這種情況下，用于電流通路的材料Cu只被下面的下金屬層提供。如果AlCu被用于將被氧化的金屬層，則AlCu層在PIT步驟期間提供用于電流通路的材料的Cu。相應(yīng)地，即使將形成厚的絕緣層，電流通路也能夠有利而相對容易地形成。如果將Al用于將被氧化的金屬層，Cu不太可能混合在通過氧化作用形成的Al2O3中。因此，有利的是，隨著電壓阻抗的增大，Al2O3可以很容易被形成。
對AlCu來說，將被氧化的金屬層的厚度被設(shè)定在0.6至2nm之間的范圍內(nèi)，對Al來說，將被氧化的金屬層的厚度被設(shè)定在0.5至1.7nm之間的范圍內(nèi)。通過氧化金屬層而形成的絕緣層的厚度將在0.8至3.5nm的范圍內(nèi)。在氧化作用之后，很容易產(chǎn)生厚度在1.3至2.5nm之間的絕緣層。這種絕緣層在電流限制通路效應(yīng)方面是很有利的。穿透絕緣層的電流通路將具有1至10nm的直徑。該直徑的典型值最好在大約3至7nm之間。
組成將被氧化的金屬層的AlCu最好具有表示成AlxCu100-x(x＝100至70％)的成份。諸如Ti、Hf、Zr、Nb、Mg、Mo或Si的元素可以被添加到AlCu中。在這種情況下，添加元素的成份最好為2至30％。這些元素的添加可以促進CCP結(jié)構(gòu)的形成。更進一步，當這些添加元素分布在Al2O3絕緣層和Cu電流通路之間的邊界區(qū)域的數(shù)量比其它區(qū)域多時，絕緣層和電流通路之間的粘附力被加強從而提高了電遷移阻抗。在CCP-CPP元件中，分隔層具有107到1010A/cm2巨大的電流密度。因此，重要的是，該電遷移阻抗能夠確保電流傳導(dǎo)過程中Cu電流通路的穩(wěn)定性。然而，合適的CCP結(jié)構(gòu)的形成確保了充分有利的電遷移阻抗而不需要向?qū)⒈谎趸慕饘賹犹砑尤魏卧亍?br> 用于將被氧化的金屬層的材料并不限于Al合金來形成Al2O3，還可以是主要由Hf、Zr、Ti、Ta、Mo、W、Nb、Mg或Si組成的合金。金屬層可以被轉(zhuǎn)化成氮化物或氮氧化物而不是被氧化成氧化物。不管是哪種材料被用作將被氧化的金屬層，淀積后得到的厚度最好在0.5至2nm之間，轉(zhuǎn)化成氧化物、氮化物或氮氧化物后得到的厚度最好在大約0.8至3.5nm之間。
Cu
的上金屬層17在分隔層16上形成。上金屬層17的功能相當于阻擋層，用于阻止淀積在上層金屬層17上的自由層在與分隔層16中的氧化物接觸時被氧化。分隔層16上的上金屬層17不是必須設(shè)置，因為可以通過例如優(yōu)化退火條件來避免自由層被氧化。因此，在分隔層16下面的下金屬層15是非常必需的，因為它是電流通路的源(然而，在形成電流通路后并不總是將其保留為確切的金屬層)，而在分隔層16上面的上金屬層17并不總是必需的。從制造容限的角度來看，最好在分隔層16上形成上金屬層17。除了Cu以外，Au、Ag或Ru也可以用作上金屬層17的材料。用于上金屬層17的材料最好與在分隔層16中電流通路21所使用的材料相同。通過將不同的材料用于上金屬層17和電流通路21可以增加界面阻抗。然而，使用相同材料阻止界面阻抗的增加。上金屬層17的厚度最好在0至1nm之間，在0.1至0.5nm之間更好。上金屬層17過大的厚度導(dǎo)致限制在分隔層16中的電流在上金屬層17中發(fā)散。這樣會導(dǎo)致不充分的電流限制通路效應(yīng)從而降低MR率。
Co90Fe10[4nm]的自由層18在上金屬層17上形成。代替單CoFe自由層，可以淀積Co90Fe10[1nm]/Ni83Fe17[3.5nm]，這是由NiFe和插在界面上的CoFe組成的常規(guī)的自由層。對于高MR率來說，重要的是被選擇用于位于8與分隔層的分界面上的自由層18的一部分的磁性材料。在這種情況下，最好在與分隔層的分界面上設(shè)置CoFe合金來代替NiFe合金。本實例采用在CoFe合金中顯現(xiàn)特別穩(wěn)定的軟磁性的一種CoFe合金的Co90Fe10。如果使用成分大致為Co90Fe10的CoFe合金，其厚度最好設(shè)定在0.5至4nm之間的范圍。如果使用其他成分的CoFe合金(例如，結(jié)合固著層描述的那種成分)，其厚度最好設(shè)定在0.5至2nm之間的范圍。例如，為了增強自旋相依界面散射效應(yīng)，如果如同在固著層的情況一樣將Fe50Co50(或者FexCo100-x(x＝45至85％))用于自由層，則優(yōu)選的厚度范圍在0.5至1nm之間。這是因為過大的厚度阻礙自由層保持軟磁性。如果使用不包含Co的Fe，其厚度可以在大約0.5至4nm之間。這是因為這種材料提供相對有利的軟磁性。設(shè)置在該CoFe層上的NiFe層是顯現(xiàn)最穩(wěn)定軟磁性的材料。雖然CoFe合金的軟磁性并不是很穩(wěn)定，但是可以通過在CoFe合金上設(shè)置NiFe來進行彌補。這樣會得到高MR率。NiFe合金的成分最好為NixFe100-x(x＝大約78至85％)。使用富Ni成分諸如Ni83Fe17代替成份為Ni81Fe19的通常的NiFe，這是因為如果自由層在具有CCP結(jié)構(gòu)的分隔層上形成，實現(xiàn)零磁致伸縮所需的Ni成份被略微改變。NiFe層的厚度最好在2至5nm之間。如果不使用NiFe，則可以使用厚度為1至2nm的多個CoFe或Fe層和厚度大約為0.1至0.8nm的非常薄的多個Cu層在其中交替堆疊的自由層。
Cu[1nm]/Ru[10nm]的覆蓋層19堆疊在自由層18上。覆蓋層19具有保護自旋閥薄膜的功能。該Cu層的厚度最好在0.5至10nm之間。Ru層可以設(shè)置在自由層18上而不需要設(shè)置任何Cu層，厚度大約為0.5至10nm。除了Ru層以外的其他金屬層也可以設(shè)置在Cu層上。覆蓋層的結(jié)構(gòu)不被特別地限制。如果能發(fā)揮覆蓋效果，可以使用任何其它的材料。上電極20在覆蓋層19上形成，用于向自旋閥薄膜垂直地提供電流。
圖6顯示的是根據(jù)本實例的CCP-CPP元件特性的評估。這些特性是350mΩμm2的RA、4.3％的MR率、和15mΩμm2的ΔRA。在本實例中，固定層和自由層使用與如bcc結(jié)構(gòu)的Fe50Co50的材料相比對得到高MR率不利的fcc結(jié)構(gòu)的Co90Fe10。然而，能得到這種高MR率是因為每個電流通路21可以被設(shè)置在下面的磁層中的對應(yīng)晶粒的中心部。
圖7、8A、8B和8C顯示的是根據(jù)本實例的CCP-CPP元件的橫截面TEM照片。圖8A、8B和8C顯示的是對應(yīng)于圖7中形成電流通路的(a)、(b)和(c)區(qū)域的放大照片。圖8A、8B和8C顯示的是在CCP形成之前電流通路在下面的磁層中的晶粒的對應(yīng)突起體的幾乎中心部形成。很難確定PtMn中的晶粒是否與CoFe/Ru/CoFe中的晶粒相同。然而，相同的晶粒在CoFe/Ru/CoFe的三個層中形成。AlCu-NOL和CoFe之間的分界面顯示晶粒具有不規(guī)則體，不規(guī)則體的周期在10至20nm之間。在本說明書中，晶粒的大小被定義成如前所述的不規(guī)則體的周期。在這種情況下，當TEM采樣是晶粒厚度的許多倍時，由于從TEM橫截面看位于深處的晶粒的干擾效應(yīng)，使得晶?？赡茱@現(xiàn)為較小。因此，TEM采樣的厚度必須被充分地減小到使晶?？梢员蛔R別的程度。
如圖7、8A、8B和8C所示，具有晶體結(jié)構(gòu)的電流通路(Cu)在對應(yīng)晶粒的幾乎中心處形成，從而穿透非晶體氧化鋁。例如，圖7中的區(qū)域C具體地顯示了晶粒和晶界與電流通路之間的位置關(guān)系。在圖7C中，點P和Q對應(yīng)于定義一個晶粒的晶界。當點P和Q分別被定義成平面中位置0和100時，具有晶體結(jié)構(gòu)穿透具有非晶體結(jié)構(gòu)的Al2O3的電流通路在平面內(nèi)位置33至70之間形成，即，幾乎在晶粒的中心處形成。晶界P和電流通路之間的距離為7nm；電流通路位于遠離晶界P的位置。另一個晶界Q與電流通路之間的距離為6nm；電流通路也位于遠離晶界Q的位置。這種結(jié)構(gòu)能夠?qū)崿F(xiàn)具有高MR率的CCP-CPP自旋閥薄膜；在CCP-CPP自旋閥薄膜中，高自旋相依界面散射效應(yīng)在Cu與磁層之間的界面上發(fā)揮，高自旋相依體散射效應(yīng)在下面的磁層的晶粒中的電流散布上發(fā)揮。這里，電流通路的直徑大約是5nm；如果考慮變化的話是3至7nm。
圖9A和9B顯示的是非晶體氧化薄膜的區(qū)域和使用點尺寸為1nm的電流通路的區(qū)域的納米EDX分析。如圖9A所示，在非晶體區(qū)域觀察到富Al峰。如圖9B所示，在結(jié)晶區(qū)域可以觀察到富Cu峰。這些結(jié)果顯示Al2O3在非晶體區(qū)域形成，而Cu電流通路在電流通路區(qū)域形成。根據(jù)納米EDX中的各個峰，Cu并不完全與Al分開。而且，也可以觀察到其它元素的峰。這時因為點尺寸是1nm，還沒有充分小于Al2O3的厚度值，從而使得氧化層周圍區(qū)域中的元素也能夠被探測到，并且由于TEM采樣在深度方向相對較厚，從而在實際圖像中可見的區(qū)域之外還能夠探測到薄膜在深度方向的波動和位于更深處的晶粒中的元素。
已經(jīng)描述的圖2A示意地顯示了如圖7、8A、8B和8C中所示的用TEM觀察到的結(jié)構(gòu)。如圖2A所示，每個電流通路在對應(yīng)的下面晶粒的中心部形成。即，假設(shè)每個晶粒G的一端的平面內(nèi)位置被設(shè)定為0，與該晶粒的另一端相鄰的晶界的平面內(nèi)位置被設(shè)定為100，則對應(yīng)于該晶粒的電流通路21在平面內(nèi)位置20至80之間范圍內(nèi)的區(qū)域上形成。或者，對應(yīng)于該晶粒的電流通路21在距離每個晶粒(或者晶界)的各個端部大于等于3nm的區(qū)域上形成。而且，仔細觀察TEM照片顯示出一個區(qū)域，在該區(qū)域中上固著層(CoFe)和自由層(CoFe)中的晶粒通過電流通路被整合在一起，導(dǎo)致連續(xù)的晶體。通常，如果磁層在非晶體氧化物上形成，則由此得到的薄膜象微晶并且不具有合適的晶向。與此相反，在本實例中，顯現(xiàn)出合適晶向的區(qū)域也在上磁層中形成，并且該區(qū)域直接決定了電流通路的晶向。如果可以實現(xiàn)這種結(jié)構(gòu)，則下面的金屬層，Cu，和上磁層都由相協(xié)調(diào)的晶粒形成。因此，這樣可以提供幾乎沒有晶體缺陷并能夠在非磁層與磁層之間發(fā)揮高自旋相依界面散射效應(yīng)的薄膜。更進一步，上磁層也在靠近電流通路處顯現(xiàn)出有利的結(jié)晶性，因此也能夠使高自旋相依體散射效應(yīng)在磁層中發(fā)揮。即，可以得到高MR率。
相反，對于根據(jù)先有技術(shù)的對比實例的CCP-CPP元件，如圖6所示，RA是370Ωμm2，MR率是1.5％，ΔRA是5.0mΩμm2，如圖6所示。對比實例的元件采用自然氧化而不是能量輔助氧化形成分隔層來制造。
圖10和11顯示的是對比實例的CCP-CPP元件的TEM照片。該TEM照片顯示的是自然氧化也能夠形成由3至7nm之間的尺寸的金屬晶體組成并穿透絕緣Al2O3的電流通路。然而，在圖11中，電流通路在下面的磁層中的晶粒的凹入部上形成。例如，圖10顯示的是晶粒與晶界和電流通路之間的位置關(guān)系。在圖10中，點P和Q對應(yīng)于定義一個晶粒的晶界。當點P和Q分別被定義為平面內(nèi)位置0至100時，具有晶體結(jié)構(gòu)穿透具有非晶體結(jié)構(gòu)的Al2O3的電流通路在對應(yīng)于該晶界的平面內(nèi)位置100處形成。晶界Q與電流通路之間的距離是0nm。電流通路的位置沒有遠離晶界。
由于用于形成分隔層的氧化處理以及預(yù)處理都沒有通過能量輔助，電流通路因此在靠近晶界處形成。這樣阻礙了對Cu和Al的分離的促進作用，因此也阻礙了Cu被定位在晶粒的中心部。在這種情況下，電流通路在隨機位置上形成。另外，由于氧氣的衰減效應(yīng)很可能在晶界上發(fā)生，所以很多電流通路在晶界附近形成。因此，在圖10和11中，電流通路主要在對應(yīng)的晶界上形成。這一點是與本實例中的分隔層最大的差別，在本實例中每個電流通路都在下面的磁層中的對應(yīng)晶粒的中心部形成，如圖7、8A、8B和8C所示。
圖12示意地顯示了如圖11中所示的這種結(jié)構(gòu)。如圖12所示，很多電流通路(Cu)恰恰位于下面磁層中的晶界B上。因此，在電流通路(Cu)與磁層之間的分界面上呈現(xiàn)出很多缺陷。這就嚴重地降低了自旋相依界面散射效應(yīng)。更進一步，在下面磁層中的晶界B直接出現(xiàn)在電流通路(Cu)下面。因此，電子一旦到達磁層，經(jīng)歷電流限制的電子在晶界的直接作用下散射。這樣就降低了自旋相依體散射效應(yīng)。結(jié)果，MR率降低。
如圖12所示當電流通路在晶界附近形成時，在電流通路與自由層之間的界面或在電流通路與固著層之間的界面上自旋相依界面散射效應(yīng)被降低，并且在自由層的磁層中的自旋相依體散射效應(yīng)也被降低。簡而言之，對MR率作貢獻的兩個重要的現(xiàn)象被一起降低，因此不能得到高MR率。
與之相反，當電流通路在如圖12所示的晶界附近的晶粒的中心部上形成時，由于電流通路與自由層之間的界面或電流通路與固著層之間的界面的結(jié)晶度很好，因此自旋相依界面散射效應(yīng)被提高。另外，由于在電流通路上的自由層變?yōu)榫哂泻芎玫慕Y(jié)晶度，所以自旋相依體散射效應(yīng)也被提高。簡而言之，對MR率作貢獻的兩個重要的現(xiàn)象被一起提高，因此能夠得到高MR率。
在本實例中，具有如下結(jié)構(gòu)的磁阻元件(CCP-CPP元件)被制造下電極11，墊層12Ta[5nm]/Ru[2nm]，固定層13Pt50Mn50[15nm]，固著層14Co90Fe10[4nm]/Ru
/(Fe50Co50[1nm]/Cu
)×2/Fe50Co50[1nm]，下金屬層15Cu
，分隔層(CCP-NOL)16Al2O3絕緣層22和Cu電流通路21(通過淀積Al90Cu10[1nm]，然后進行PIT和IAO處理制備，其中PIT/IAO處理采用與實例1相似的條件)，上金屬層17Cu
，自由層18Co90Fe10[1nm]/Ni83Fe17[3.5nm]，覆蓋層19Cu[1nm]/Ru[10nm]，以及上電極20。
圖13A和13B顯示的是本實例中制造的磁阻元件(CCP-CPP元件)的橫截面TEM照片。在圖13A和13B中，電流通路在下面的磁層中具有10至20nm大小的對應(yīng)晶粒的幾乎中心部形成。電流通路的直徑大約為5nm；如果考慮變化的話在3至7nm之間。如實例1的情況，電流通路在對應(yīng)晶粒的幾乎中心部形成，從而使得在Cu和磁層之間幾乎不存在晶體缺陷。因此，高自旋相依界面散射效應(yīng)被發(fā)揮。更進一步，當電流流過直接位于電流通路下面的磁層時，產(chǎn)生高自旋相依體散射效應(yīng)。因此，能得到高MR率。
圖13A具體地顯示了如圖7和10的情況中的晶粒和晶界與電流通路之間的位置關(guān)系。在圖13A中，點P和Q對應(yīng)于定義一個晶粒的晶界。當點P和Q分別被定義為平面內(nèi)位置0至100時，具有晶體結(jié)構(gòu)穿透具有非晶體結(jié)構(gòu)的Al2O3的電流通路在平面內(nèi)位置33和66之間形成，即，電流通路在該晶粒的幾乎中心部形成。晶界P和電流通路之間的距離是4nm；電流通路被定位在遠離晶界P處。另一個晶界Q與電流通路之間的距離是4nm；電流通路也位于與晶界距離很遠處。
此外，圖14A和14B顯示的是圖13中的橫截面TEM照片中利用點尺寸大約為0.5nm的電子束得到的納米衍射的結(jié)果。如圖14A和14B所示，在所有固著層14c、電流通路21和自由層18中晶向角的發(fā)散在5°以內(nèi)，這就表現(xiàn)出良好的晶向。自由層的晶向比固著層的晶向略微差，這是由于自由層在非結(jié)晶氧化鋁上形成。這種有利的晶向也在電流通路中得到。這樣就降低了電流通路中的電阻率從而提供高MR率。
對于本實施例中的CCP-CPP元件，RA＝500Ωμm2并且MR率＝7.3％。由于具有bcc結(jié)構(gòu)的Fe50Co50比具有fcc結(jié)構(gòu)的CoFe發(fā)揮更高的界面散射效應(yīng)，因此該MR率比實例1中的MR率高。更進一步，非常薄的Cu層被堆疊從而增強了磁層中的自旋相依體散射效應(yīng)。這樣對提高MR率作出貢獻。
其中固著層位于自由層下面的底型CCP-CPP已經(jīng)被描述。然而，根據(jù)本發(fā)明的實施例的方法可以以完全相同的方式應(yīng)用到頂型CCP-CPP元件。為了制造頂型CCP-CPP元件，圖1中的墊層12和覆蓋層19之間的各個層可以按和圖1中所示的順序相反的順序淀積。即使在頂型CCP-CPP元件中，分隔層上面和下面的金屬層(Cu層)也提供與底型CCP-CPP元件相同的功能。即，分隔層下面的Cu層是非常必需的，因為它是電流通路的源，而分隔層上面的Cu層并不總是必需的。
(磁頭的實施例)圖15和16顯示的是結(jié)合到磁頭中的根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁阻元件。圖15是沿與面對磁記錄介質(zhì)(未顯示)的空氣支承表面基本平行的方向獲得的磁阻元件的橫截面圖。圖16是沿與空氣支承表面(ABS)垂直的方向獲得的磁阻元件的橫截面圖。
圖15和16中所示的磁頭具有所稱的硬鄰接結(jié)構(gòu)。磁阻薄膜10是前述的CCP-CPP薄膜。下電極11和上電極20被分別設(shè)置在磁阻薄膜10的下面和上面。在圖15中，偏場施加薄膜41和絕緣薄膜42被堆疊在磁阻薄膜10的兩側(cè)。如圖16所示，保護層43被設(shè)置在磁阻薄膜10的空氣支承表面中。
電極11和20垂直地將磁阻薄膜10的傳感電流提供到平面，如箭頭A所示，電極11和電極20被設(shè)置在磁阻薄膜10的下面和上面。更進一步，設(shè)置在磁阻薄膜10的兩側(cè)的一對偏場施加薄膜41、41將偏場施加到磁阻薄膜10上。偏場控制磁阻薄膜10中的自由層的磁各向異性，從而使自由層進入到單域中。這樣使自由層的域結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。因此可以抑制和磁疇壁運動相關(guān)的Barkhausen噪聲。
本發(fā)明提高了磁阻元件的MR率。相應(yīng)地，本發(fā)明在磁頭中的應(yīng)用能夠?qū)崿F(xiàn)敏感磁性重放。
(硬盤和磁頭懸架組件的實施例)圖15和16中所示的磁頭可以被結(jié)合到讀寫一體的磁頭組件中，然后可以安裝在磁記錄設(shè)備中。
圖17是示意地顯示這種磁記錄設(shè)備的主要部分結(jié)構(gòu)的立體圖。磁記錄設(shè)備150是一種使用轉(zhuǎn)動致動器的類型。在該圖中，磁盤200被安裝在主軸152上。磁盤200由響應(yīng)來自驅(qū)動控制器(未在圖中示出)的控制信號的電動機(未顯示)沿箭頭A的方向驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。根據(jù)本發(fā)明的磁記錄設(shè)備150可以包括多個磁盤200。
磁頭滑動器153附接到懸架154的尖端，用于從磁盤200讀取數(shù)據(jù)或向磁盤200寫數(shù)據(jù)。磁頭滑動器153具有靠近其尖端安裝并包括根據(jù)上述任一實施例的磁阻元件的磁頭。
當磁盤200旋轉(zhuǎn)時，磁頭滑動器153的空氣支承表面(ABS)被保持使其在磁盤200的表面上浮起預(yù)定的高度。磁頭滑動器153可以是所稱的接觸磁盤200的內(nèi)接觸型的滑動器。
懸架154與致動器臂155的一端連接。作為一種線性電機的音圈電機156設(shè)置在致動器臂155的另一端。音圈電機156形成磁路，該電機包括圍繞線圈架纏繞的激勵線圈和永久磁鐵以及彼此相對設(shè)置從而將線圈夾在中間的相對磁軛。
致動器臂155由設(shè)置在樞軸157的兩個垂直位置上的球軸承(未示出)支撐。致動器臂155可以由音圈電機156轉(zhuǎn)動地滑行。
圖18是從磁盤看的包括致動器臂155的尖端側(cè)的磁頭懸架組件的一部分的放大立體圖。組件160具有致動器臂155，懸架154與致動器臂155的一端連接。磁頭滑動器153附接到懸架154的尖端，磁頭滑動器153由包括根據(jù)上述任一實施例的磁阻元件的磁頭組成。懸架154具有用于讀寫信號的導(dǎo)線164。導(dǎo)線164與結(jié)合到磁頭滑動器153的磁頭中的各個電極電連接。圖中的參考標號165表示的是組件160的電極區(qū)。
本發(fā)明由包括根據(jù)本發(fā)明的上述任一實施例的磁阻元件的磁頭組成。這樣使其能夠可靠地讀取磁性地記錄在磁盤200上并且記錄密度比先有技術(shù)記錄密度高的信息。
(磁存儲器的實施例)下面將描述采用根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁阻元件的磁存儲器。即，根據(jù)本發(fā)明的上述任一實施例的磁阻元件能夠提供磁存儲器，例如，其中存儲單元是矩陣排列的磁性隨機存儲器(MRAM)。
圖19是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁存儲器的矩陣結(jié)構(gòu)的實例的示意圖。該圖顯示其中存儲單元排列成陣列的電路結(jié)構(gòu)。磁存儲器由用于在陣列中選擇一個位的列譯碼器350和行譯碼器351組成。位線334和字線332被用來導(dǎo)通和唯一地選擇開關(guān)晶體管330。通過傳感放大器352的探測能夠讀出磁阻元件10中的磁記錄層(自由層)中記錄的位信息。為了寫位信息，電流通過特定的字線323和特定的位線322從而產(chǎn)生將要被施加的磁場。
圖20是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁存儲器的矩陣結(jié)構(gòu)的另一個實例的示意圖。在該場合中，譯碼器361選擇一個位線322，而譯碼器360選擇一個字線334；位線322和字線334排列在矩陣中。因此，在陣列中的特定存儲單元被選擇。每個存儲單元具有其中磁阻元件10與二極管D串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。這里，二極管D用作防止傳感電流在除了被選擇的磁阻元件10以外的存儲單元中旁路。利用使寫電流通過每個特定的位線322和特定的字線323所產(chǎn)生的磁場來實現(xiàn)寫操作。
圖21是顯示根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的磁存儲器的主要部分的橫截面圖。圖22是沿圖21中的線A-A’得到的橫截面圖。這些圖中顯示的結(jié)構(gòu)與包括在圖19或20中顯示的磁存儲器中的一位的存儲單元相對應(yīng)。存儲單元具有存儲元件311和地址選擇晶體管312。
存儲元件311具有磁阻元件10和一對與磁阻元件10相連的導(dǎo)線322和324。磁阻元件10是上述實施例中的任何CCP-CPP元件。
另一方面，選擇晶體管312配備通過通路326和埋線328連接到磁阻元件10的晶體管330。晶體管330根據(jù)施加到柵332上的電壓執(zhí)行開關(guān)操作，可控制地打開或關(guān)閉磁阻元件10與導(dǎo)線334之間的電流通路。
寫入線323沿與導(dǎo)線322垂直的方向設(shè)置在磁阻元件10的下面。寫入線322和323可以由例如鋁(Al)、銅(Cu)、鎢(W)、鉭(Ta)或者這些元素的合金形成。
在如上所述配置的存儲器中，為了向磁阻元件10寫入位信息，寫脈沖電流通過寫入線322和323以感應(yīng)出合成場。合成場被用于適當?shù)胤D(zhuǎn)磁阻元件記錄層的磁化強度。
更進一步，為了讀出位信息，傳感電流通過導(dǎo)線322、包括磁記錄層的磁阻元件10和下電極324。然后，測量磁阻元件10的阻抗值或阻抗變化。
根據(jù)本發(fā)明的實施例的磁存儲器采用根據(jù)上述任何一個實施例的磁阻元件(CCP-CPP元件)。因此，即使單元尺寸減小，記錄層中的磁疇仍確保受到控制，使讀寫操作能夠被可靠地完成。
參考特定實例已經(jīng)描述了本發(fā)明的實施例。然而，本發(fā)明并不受這些特定實例的限制。例如，對于磁阻元件的特定結(jié)構(gòu)以及電極、偏置施加薄膜、絕緣薄膜和類似物的形狀和材料，本領(lǐng)域的熟練技術(shù)人員可以通過從相應(yīng)的眾所周知的范圍內(nèi)進行適當?shù)倪x擇相似地實施本發(fā)明以產(chǎn)生相似的效果。
例如，當磁阻元件被應(yīng)用到讀磁頭時，通過在該元件的兩側(cè)提供磁屏蔽可以限定該磁頭的探測分辨率。
更進一步，可以將本發(fā)明應(yīng)用到基于垂直磁記錄系統(tǒng)以及縱向磁記錄系統(tǒng)的磁頭或磁記錄設(shè)備，并可以在任一系統(tǒng)中產(chǎn)生類似效果。
此外，根據(jù)本發(fā)明的磁記錄設(shè)備可以是恒定地配備特定記錄介質(zhì)的所謂剛性類型或是可以調(diào)換記錄介質(zhì)的可調(diào)換類型。
本發(fā)明的范圍還包括本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員通過適當改變?nèi)缟鲜霰景l(fā)明的實施例所描述的磁頭和磁記錄設(shè)備的設(shè)計就能夠?qū)崿F(xiàn)的所有磁阻元件、磁頭、磁記錄設(shè)備和磁存儲器。
其它的優(yōu)點和修改對本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員來說是很容易實現(xiàn)的。因此，本發(fā)明在其更廣泛的各個方面并不被本文所顯示和描述的特定細節(jié)和代表性實施例所限制。相應(yīng)地，可以在不背離如附后的權(quán)利要求及其等效物所定義的總體創(chuàng)造性概念的精神或范圍的情況下作出各種修改。
權(quán)利要求
1.一種磁阻元件，其特征在于，包括磁化方向基本固定在一個方向上的磁化固著層；磁化方向取決于外場變化的磁化自由層；以及分隔層，包括設(shè)置在磁化固著層與磁化自由層之間的絕緣層和穿透該絕緣層的電流通路，位于分隔層下面的磁化固著層或磁化自由層包括由橫跨其厚度延伸的晶界分開的晶粒，其中，假設(shè)每個晶粒的一端的平面內(nèi)位置被設(shè)定為0，并且與該晶粒的另一端相鄰的晶界的平面內(nèi)位置被設(shè)定為100，則對應(yīng)于每個晶粒的電流通路在平面內(nèi)位置為大于等于20小于等于80之間的范圍內(nèi)的晶界區(qū)域上形成。
2.如權(quán)利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，晶格在每個電流通路和位于該電流通路下面的磁化固著層或磁化自由層以及位于該電流通路上面的磁化自由層或磁化固著層之間連續(xù)地形成。
3.如權(quán)利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，每個電流通路包含至少一種從Cu、Au和Ag組成的集合中選擇出來的元素。
4.如權(quán)利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，所述絕緣層是包含至少一種從Al、Si、Hf、Ti、Ta、Mo、W、Nb、Cr、Mg、和Zr組成的集合中選擇出來的元素的氧化物或者氮化物。
5.如權(quán)利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，所述磁化固著層在與分隔層的分界面上構(gòu)成體心立方結(jié)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，所述磁化固著層包括與分隔層接觸的由包含至少30原子％Fe的Fe合金組成的層。
7.如權(quán)利要求1所述的磁阻元件，其特征在于，所述磁化固著層包括鐵磁層和厚度為大于等于0.1nm且小于等于1nm的Cu層的堆疊薄膜。
8.一種磁阻元件，其特征在于，包括磁化方向基本固定在一個方向上的磁化固著層；磁化方向取決于外場變化的磁化自由層；以及包括設(shè)置在磁化固著層與磁化自由層之間的絕緣層和穿透該絕緣層的電流通路的分隔層，位于分隔層下面的磁化固著層或磁化自由層包括由橫跨其厚度延伸的晶界分開的晶粒，其中每個電流通路形成在距離被包含在位于分隔層下面的磁化固著層或磁化自由層中的每個晶粒的端部大于等于3nm的區(qū)域上。
9.如權(quán)利要求8所述的磁阻元件，其特征在于，晶格在每個電流通路和位于該電流通路下面的磁化固著層或磁化自由層以及位于該電流通路上面的磁化自由層和磁化固著層之間連續(xù)地形成。
10.如權(quán)利要求8所述的磁阻元件，其特作在于，每個電流通路包含至少一種從Cu、Au和Ag組成的集合中選擇出來的元素。
11.如權(quán)利要求8所述的磁阻元件，其特征在于，所述絕緣層是包含至少一種從Al、Si、Hf、Ti、Ta、Mo、W、Nb、Cr、Mg、和Zr組成的集合中選擇出來的元素的氧化物或者氮化物。
12.如權(quán)利要求8所述的磁阻元件，其特征在于，所述磁化固著層在與分隔層的分界面上構(gòu)成體心立方結(jié)構(gòu)。
13.如權(quán)利要求8所述的磁阻元件，其特征在于，所述磁化固著層包括與分隔層接觸的由包含至少30原子％Fe的Fe合金組成的層。
14.如權(quán)利要求8所述的磁阻元件，其特征在于，所述磁化固著層包括鐵磁層和厚度為大于等于0.1nm且小于等于1nm的Cu層的堆疊薄膜。
15.一種磁阻元件，其特征在于，包括磁化方向基本固定在一個方向上的磁化固著層；磁化方向取決于外場變化的磁化自由層；以及包括設(shè)置在磁化固著層與磁化自由層之間的絕緣層和穿透該絕緣層的電流通路的分隔層，其中每個電流通路的晶向角的離散度小于等于5°。
16.如權(quán)利要求15所述的磁阻元件，其特征在于，對于所有磁化固著層、電流通路和磁化自由層來說，所述晶向角的離散度小于等于5°。
17.一種磁阻磁頭，其特征在于，包含如權(quán)利要求1所述的磁阻元件。
18.一種磁記錄設(shè)備，其特征在于，包含如權(quán)利要求1所述的磁阻元件。
19.一種磁存儲器，其特征在于，包含如權(quán)利要求1所述的磁阻元件。
全文摘要
磁阻元件包括磁化方向基本固定在一個方向上的磁化固著層、磁化方向取決于外場變化的磁化自由層、以及包括設(shè)置在磁化固著層和磁化自由層之間的絕緣層和穿透該絕緣層的電流通路的分隔層，位于分隔層下面的磁化固著層或磁化自由層包括由橫跨其厚度延伸的晶界分離的晶粒，其中，假設(shè)每個晶粒的一端的平面內(nèi)位置被設(shè)定為0，并且與該晶粒的另一端相鄰的晶界的平面內(nèi)位置被設(shè)定為100，則對應(yīng)于該晶粒的電流通路在平面內(nèi)位置為大于等于20小于等于80之間的范圍內(nèi)的區(qū)域上形成。
文檔編號H01F10/10GK1801332SQ20051012469
公開日2006年7月12日 申請日期2005年11月7日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月9日
發(fā)明者福澤英明, 湯淺裕美, 鴻井克彥, 巖崎仁志 申請人:株式會社東芝