[发明专利]隧道磁阻器件、其制造方法、磁头及磁存储器

权利要求书

1.一种隧道磁阻器件，包括：

被钉扎层，由具有固定磁化方向的铁磁材料制成；

势垒层，设置在该被钉扎层上，并且具有允许电子以隧道现象穿过的厚度；

第一自由层，设置在该势垒层上，并且由在外部磁场下磁化方向发生改变的非晶或细晶软磁材料制成；以及

第二自由层，设置在该第一自由层上，并且由在外部磁场下磁化方向发生改变的晶体软磁材料制成，该第二自由层与该第一自由层交互耦合。

2.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，其中该第一自由层由加入选自B、C、Al、Si和Zr中的至少一种元素的软磁材料CoFe制成。

3.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，其中该第一自由层由CoFeB制成，并且B的浓度为10原子％或更高。

4.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，其中该第二自由层为具有面心立方结构的多晶体，并且没有取向或具有取向优选为平行于衬底表面的(111)面。

5.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，其中该第二自由层的矫顽力小于该第一自由层的矫顽力。

6.根据权利要求1所述的隧道磁阻器件，进一步包括设置在该第一自由层与该第二自由层之间的结晶抑制层，该结晶抑制层通过延续该第二自由层的晶体结构来防止该第一自由层结晶。

7.根据权利要求6所述的隧道磁阻器件，其中该结晶抑制层由Ta制成。

8.一种隧道磁阻器件的制造方法，包括以下步骤：

(a)在支撑衬底上形成钉扎层，该钉扎层由反铁磁材料制成；

(b)在该钉扎层上形成被钉扎层，该被钉扎层由铁磁材料制成，该被钉扎层的磁化方向通过与该钉扎层的交互作用而固定；

(c)在该被钉扎层上形成势垒层，该势垒层具有允许电子以隧道现象穿过的厚度；

(d)在该势垒层上形成第一自由层，该第一自由层由非晶或细晶软磁材料制成；

(e)将该第一自由层的表面暴露于氮等离子体；

(f)在已暴露于氮等离子体的该第一自由层上形成第二自由层，该第二自由层由晶体软磁材料制成；以及

(g)通过将该支撑衬底与该第二自由层之间的层叠结构体置于磁场中，对该钉扎层进行规则化热处理工艺。

9.根据权利要求8所述的隧道磁阻器件的制造方法，其中在不会从该第一自由层与该第二自由层之间的界面向该第一自由层的内部进行结晶的条件下，进行该步骤(g)。

10.根据权利要求8所述的隧道磁阻器件的制造方法，其中该第一自由层由加入选自B、C、Al、Si和Zr中的至少一种元素的软磁材料CoFe制成。

11.根据权利要求8所述的隧道磁阻器件的制造方法，其中该第一自由层由CoFeB制成，并且B的浓度为10原子％或更高。

12.根据权利要求8所述的隧道磁阻器件的制造方法，其中该第二自由层为具有面心立方结构的多晶体，并且没有取向或具有取向优选为与该支撑衬底的表面平行的(111)面。

13.根据权利要求8所述的隧道磁阻器件的制造方法，其中该第二自由层的矫顽力小于该第一自由层的矫顽力。

14.一种隧道磁阻器件的制造方法，包括以下步骤：

(a)在支撑衬底上形成钉扎层，该钉扎层由反铁磁材料制成；

(b)在该钉扎层上形成被钉扎层，该被钉扎层由铁磁材料制成，该被钉扎层的磁化方向通过与该钉扎层的交互作用而固定；

(c)在该被钉扎层上形成势垒层，该势垒层具有允许电子以隧道现象穿过的厚度；

(d)在该势垒层上形成第一自由层，该第一自由层由非晶或细晶软磁材料制成；

(e)在该第一自由层上形成结晶抑制层；

(f)在该结晶抑制层上形成第二自由层，该第二自由层由晶体软磁材料制成；以及

(g)通过将该支撑衬底与该第二自由层之间的层叠结构体置于磁场中，对该钉扎层进行规则化热处理工艺，

其中，在进行该步骤(g)期间，该结晶抑制层通过延续该第二自由层的晶体结构来抑制该第一自由层结晶。