| 研究分担者 |
韓 秀峰 東北大学, 大学院・工学研究科・日本学術振興会, 特別研究員
久保田 均 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (30261605)
安藤 康夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助手 (60250726)
中谷 功 東北大学, 金属材料技術研究所・機能特性研究部第3研究室, 研究室長
熊谷 静似 ソニー株式会社, 主任研究員
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| 研究概要 |
強磁性トンネル接合を再生用磁気ヘッドとしてデバイス化するために,トンネル素子の最適化および微小トンネル素子作製プロセスの検討を行った.以下に主な検討項目と成果を記す.
1.トンネル磁気抵抗素子の最適化
トンネル磁気抵抗素子を再生磁気ヘッドデバイスに応用する場合,接合の抵抗値の低減が大きな課題である.そのため最適積層構造の検討,磁性層に挟まれた極薄アルミナ絶縁層の作製方法,条件の最適化を行った.
(1)下部電極に種々の金属バッファを用い,表面性および結晶配向性の向上を図った.その結果,下部電極として用いた金属がAl>Py>Cu>Ptの順で接合部の表面粗さが変化し,CuおよびPtを用いることで絶縁層のAl膜厚が0.8nmにおいてもリーク電流のない接合を作製することができた.
(2)絶縁層のAl膜厚を0.8nm,プラズマ酸化時間が45秒および10秒の条件で,それぞれ抵抗値1x10^3Ωμm^2,磁気抵抗比49%および抵抗値3x10^2Ωμm^2,磁気抵抗比31%を示す接合が得られた.
(3)種々の条件で作製したトンネル磁気抵抗効果のアニール温度依存性を調べた.いずれの接合も磁気抵抗比は250〜300℃付近でピークを示した.原子間力顕微鏡を用いた局所的な伝導特性の解析の結果,絶縁層のバリア高さの平均値の上昇とその均一性の向上が磁気抵抗効果の向上に結びついていることがわかった.
2.微小トンネル磁気抵抗素子の作製
(1)フォトリソグラフィー及びArイオンミリングを用いて3×3μm^2までの微小トンネル接合を作製した.トンネル素子の低抵抗化にともない,接合上部と電極間のわずかな汚染が磁気抵抗効果に大きく影響する.このため,接合上部のコンタクトホールの作製時のCF_4によるエッチングから2種類のレジストを用いたリフトオフプロセスヘの改良を行った.
(2)電子線リソグラフィーを用いて0.25×O.5μm^2までの微小トンネル接合を作製するプロセスを検討した.
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