| 研究分担者 |
熊谷 静似 SONY(株), CNC DSC磁気デバイス事業部, 課長(研究職)
宮崎 照宣 東北大学, 大学院・工学研究科, 教授 (60101151)
安藤 康夫 東北大学, 大学院・工学研究科, 助教授 (60250726)
中塩 栄治 SONY(株), CNC DSC磁気デバイス事業部, 研究員
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| 研究概要 |
収束イオンビームのカーボン(C)膜およびタングステン(W)膜の局所的な堆積機能を利用して微小トンネル接合の作製を試みた.C膜を用いた場合,最小100nmの四角形のマスクパターンが作製できた.トンネル接合膜の上にCマスクを形成しイオンエッチングを行った.側壁に金属層が厚く堆積するため,マスクパターンの除去が困難であった.トンネル接合膜の上部電極層およびCパターンを薄くし除去性を向上させたが,実験ごとのばらつきが大きくなお問題である.一方、W膜をマスクおよび上部リード線として用いるプロセスを新たに構築した.このプロセスではWをリード線として用いるためエッチング後に除去する必要がなく試料の作製が容易になった.W膜を最小140x180nm^2の長方形で高さ約1ミクロンのパターンに形成することができた.作製したトンネル接合の磁気抵抗効果は約2%,抵抗値は約40Ωであった.これらの値は予想される値よりも低く,側壁の金属層再付着およびイオン照射による絶縁層の部分的な破壊による電流リークが考えられる.
トンネル接合の絶縁層の質的向上のため,si(111)単結晶表面上にエピタキシャル成長させた下部電極Ag/cu/Ni-Feを用いてトンネル接合を作製した.絶縁層はA1酸化膜,上部電極はCo-Fe/Ir-Mn/Ni-Fe/Taとした.低速電子線回折の実験により下部電極のエピタキシャル成長を確認した.この接合の室温の磁気抵抗比は50%と高く,かつバイアス電圧依存性が非常に小さい.酸化時の粒界をとおした酸素の拡散が抑制され,絶縁層および下部電極表面での欠陥密度が減少したことが原因と考えられる.
今後の課題は前述の微細加工プロセスを完成し,エピタキシャル成長した高品位トンネル接合を一辺100nm以下の微小接合に加工し,形状とスイッチング特性の関係を明らかにすることである.
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