[发明专利]磁阻效应元件

说明书

本发明提供一种能够实现较高的MR比的磁阻效应元件。该磁阻效应元件具有层叠体，该层叠体中按顺序层叠有：基底层、第一铁磁性金属层、隧道势垒层、第二铁磁性金属层，所述基底层由氮化物构成，所述隧道势垒层由非磁性绝缘材料构成，所述隧道势垒层的晶格常数和所述基底层可采用的结晶结构的晶格常数的晶格非匹配度为5％以内。

(本申请是申请日为2017年9月28日、申请号为201710901088.8、发明名称为“磁阻效应元件”的专利申请的分案申请。)

技术领域

本发明涉及磁阻效应元件。

背景技术

已知由铁磁性层和非磁性层的多层膜构成的巨大磁阻(GMR)元件，及在非磁性层使用了绝缘层(隧道势垒层，势垒层)的隧道磁阻(TMR)元件。一般而言，TMR元件的元件电阻比GMR元件的元件电阻高，但TMR元件的磁阻(MR)比比GMR元件的MR比大。因此，作为磁传感器、高频零件、磁头及非易失性随机存取存储器(MRAM)用的元件，TMR元件备受关注。

TMR元件能够根据电子的隧道传导的机制的不同而分类成两种。一种是，仅利用了铁磁性层间的波动函数的渗出效应(隧道效应)的TMR元件。另一种是，在产生隧道效应时利用了隧穿的非磁性绝缘层的特定轨道的传导的相干隧道(只有具有特定的波动函数的对称性的电子才进行隧穿)主导的TMR元件。已知，与仅利用了隧道效应的TMR元件相比，相干隧道主导的TMR元件得到较大的MR比。

磁阻效应元件中，为了得到相干隧道效应，需要两个铁磁性金属层和隧道势垒层相互为结晶质，且两个铁磁性金属层与隧道势垒层的界面成为结晶学上连续的状态。

作为能够得到相干隧道效应的隧道势垒层，广泛已知的有MgO。另外，还对替代MgO的材料进行了研究。例如，专利文献1中，作为代替MgO的材料，报告有具有尖晶石结构的MgAl₂O₄。另外，专利文献2中记载了将具有无规尖晶石结构的MgAl₂O₄用于隧道势垒层的技术。

[现有技术文献]

专利文献

专利文献1：日本专利第5586028号公报

专利文献2：日本特开2013-175615号公报

非专利文献

非专利文献1：日本国立研究开发法人物质和材料研究机构、“AtomWork”、[2016年8月23日检索]、因特网〈URL：http：//crystdb.nims.go.jp/〉.

非专利文献2：Yibin Xu，Masayoshi Yamazaki，and PierreVillars.InorganicMaterials Database for Exploring the Nature ofMaterial.JPn.J.Appl.Phys.50(2011)11RH02.

发明内容

[发明所要解决的技术问题]

但是，虽然这些隧道势垒层与铁磁性层的晶格匹配性良好，但未必能够直接应用于批量生产。例如，磁头中，需要在磁阻效应元件的下方设置磁屏蔽性。另外，MRAM中，需要在磁阻效应元件的下方设置半导体电路。即，在批量生产时，有时在材料选择上受到限制。为了避免这种限制，还存在使用容易结晶化且适于磁阻效应元件的构成元素的结晶结构的晶种层材料的方法，但在批量生产时仍存在需要解决的技术问题，例如，为了确保晶种层的结晶性，需要增厚膜的厚度等。在存在这种技术问题的情况下，将构成隧道势垒层的材料从MgO变更成其它材料时，有时得不到充分的MR比。

例如，专利文献1及2中，降低隧道势垒层与铁磁性层的晶格不匹配，提高MR比。但是，即使使得隧道势垒层与铁磁性层的晶格匹配，有时也得不到充分的MR比。