DE10020769C2 - Method of making magnetic tunnel contacts - Google Patents
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen ma gnetischer Tunnelkontakte, bei dem eine Metallschicht auf eine erste ferromagnetische Schicht aufgebracht wird und die Metallschicht oxidiert wird, wobei die Metallschicht durch das Aufbringen mehrerer Metallschichten aufgebracht wird und jeweils nach dem Aufbringen einer Metallschicht eine Oxidation erfolgt, wie beispielsweise aus der DE 198 18 547 A1 bekannt.The invention relates to a method for manufacturing ma magnetic tunnel contacts, in which a metal layer on a first ferromagnetic layer is applied and the metal layer is oxidized, the metal layer applied by applying several layers of metal and after each application of a metal layer oxidation takes place, as is known for example from DE 198 18 547 A1.
Magnetische Tunnelkontakte kommen zum Bei spiel bei Tunnelmagnetowiderständen ("Tunnel Magneto Re sistor" (TMR)) zur Anwendung. Tunnelmagnetowiderstände, welche beispielsweise als Magnetfeldsensoren und zur Speicherung von digitaler Information eingesetzt werden können, bestehen im allgemeinen aus einer ersten ferroma gnetischen Schicht, einer dünnen oxidischen Zwischen schicht und einer darüber angeordneten zweiten ferroma gnetischen Schicht. Als ferromagnetische Schichten werden meist Co und NiFe verwendet; die dünne oxidische Zwi schenschicht besteht meist aus Al2O3. Diese Aluminiumoxidschicht wirkt als elektrische Tunnelbarriere des Tunnelmagnetowiderstandes.Magnetic tunnel contacts are used, for example, with tunnel magnetoresistors ("Tunnel Magneto Resistor" (TMR)). Tunnel magnetoresistors, which can be used, for example, as magnetic field sensors and for storing digital information, generally consist of a first ferromagnetic layer, a thin oxidic intermediate layer and a second ferromagnetic layer arranged above it. Co and NiFe are mostly used as ferromagnetic layers; the thin oxidic intermediate layer mostly consists of Al 2 O 3 . This aluminum oxide layer acts as an electrical tunnel barrier of the tunnel magnetoresistor.
Die Herstellung der Tunnelmagnetowiderstände erfolgt der zeit in der Weise, daß auf eine erste ferromagnetische Schicht eine Aluminiumschicht mit einer Dicke von etwa 1,3 nm, was etwa 5 Atomlagen entspricht, aufgebracht wird. Diese Aluminiumschicht wird nachfolgend oxidiert, wobei verschiedene Oxidationsverfahren, zum Beispiel die Oxidation an Luft, die thermische Oxidation in Sauer stoffatmosphäre, die plasmaunterstützte Oxidation in Sau erstoffplasma und die Oxidation unter UV-Bestrahlung zum Einsatz kommen. Die dünne Aluminiumschicht wird bei spielsweise durch Aufdampfen oder Sputtern auf die erste ferromagnetische Schicht aufgebracht. Besonders bewährt hat sich eine In-situ-Oxidation der Aluminium- Sputterschicht in einer O2-Atmosphäre unter einem Druck von 100 mb bei Raumtemperatur und unter UV-Bestrahlung. Auf die Aluminiumoxidschicht wird schließlich eine zweite ferromagnetische Schicht aufgebracht.The manufacture of the tunnel magnetoresistors takes place in such a way that an aluminum layer with a thickness of approximately 1.3 nm, which corresponds to approximately 5 atomic layers, is applied to a first ferromagnetic layer. This aluminum layer is subsequently oxidized using various oxidation processes, for example oxidation in air, thermal oxidation in an oxygen atmosphere, plasma-assisted oxidation in oxygen plasma and oxidation under UV radiation. The thin aluminum layer is applied to the first ferromagnetic layer, for example by vapor deposition or sputtering. In-situ oxidation of the aluminum sputter layer in an O 2 atmosphere under a pressure of 100 mb at room temperature and under UV radiation has proven particularly useful. Finally, a second ferromagnetic layer is applied to the aluminum oxide layer.
Durch dieses Verfahren können große Magnetowiderstands verhältnisse erzeugt werden. Das Magnetowiderstandsver hältnis (MR-Wert) ist als relative Änderung des Wider standes beim Übergang von paralleler zu antiparalleler Stellung der Magnetisierungen in den ferromagnetischen Schichten definiert. Bezeichnet man den Widerstand bei paralleler Magnetisierung mit Rp und den Widerstand bei antiparalleler Stellung mit Ra, so ergibt sich der MR- Wert als (Ra - Rp)/Rp. Die TMR-Bauelemente zeigen jedoch eine gewisse Spannungsabhängigkeit des TMR- Effekts. Ferner läßt sich der Tunnelwiderstand über die Schichtdicken nur in bestimmten Grenzen einstellen.Large magnetoresistance ratios can be generated by this method. The magnetoresistance ratio (MR value) is defined as the relative change in the resistance during the transition from parallel to antiparallel position of the magnetizations in the ferromagnetic layers. If one designates the resistance with parallel magnetization with R p and the resistance with anti-parallel position with R a , the MR value results as (R a - R p ) / R p . However, the TMR components show a certain voltage dependence of the TMR effect. Furthermore, the tunnel resistance can only be set within certain limits via the layer thicknesses.
Da die Tunnelkontakte bereits sehr zuver lässig sind, ergibt sich hieraus und aus den anderen ge nannten Eigenschaften die Möglichkeit, die Bauelemente als Magnetfeldsensoren und als digitale Speicher zu ver wenden.Since the tunnel contacts are already very reliable are casual results from this and from the others called properties the possibility of the components ver as magnetic field sensors and as digital storage turn.
Gleichwohl sind die Tunnelmagnetowider stände verbesserungsfähig; insbesondere will man errei chen, daß die Reproduzierbarkeit bei der Herstellung ver bessert werden kann, dass MR-Werte oberhalb von 10% ohne weiteres herstellbar sind, daß ebenfalls ohne weiteres Spannungen im Bereich von 1 V angelegt werden dürfen, daß ferner der absolute Widerstand gezielt eingestellt werden kann und daß Strukturen im Sub-µm-Bereich realisierbar sind.Nevertheless, the tunnel magnets are stands for improvement; in particular one wants to achieve Chen that the reproducibility in the production ver can be improved that MR values above 10% without are further manufactures that also without further ado Voltages in the range of 1 V may be applied that furthermore, the absolute resistance can be set specifically can and that structures in the sub-µm range can be realized are.
In Fig. 7 ist ein Schichtaufbau mit einem magnetischen Tunnelkontakt des Standes der Technik dargestellt. Der Schichtaufbau besteht aus einer Co-Schicht, einer darüber liegenden Al2O3-Schicht und einer NiFe-Schicht, welche über der Al2O3-Schicht liegt.In Fig. 7, a layer structure is shown with a magnetic tunnel junction of the prior art. The layer structure consists of a Co layer, an overlying Al 2 O 3 layer and a NiFe layer, which lies over the Al 2 O 3 layer.
Fig. 8 zeigt einen weiteren Schichtaufbau eines magneti schen Tunnelkontaktes des Standes der Technik mit einer Co-Schicht und einer darüber liegenden Al2O3-Schicht. Mit dem Bezugszeichen 110 ist ein Bereich der Al2O3-Schicht gekennzeichnet, welcher einen lokalen, großen Defekt ent hält. Dieser kann beispielsweise Target-induziert sein. Ferner ist erkennbar, daß die Al2O3-Schicht eine un gleichmäßige Oberfläche 112 hat, welche beispielsweise aus einem Sputtervorgang resultieren kann. Fig. 8 shows another layer structure of a magneti rule tunnel contact of the prior art with a Co-layer, and an overlying Al 2 O 3 layer. The reference number 110 denotes an area of the Al 2 O 3 layer which contains a local, large defect. This can be target-induced, for example. It can also be seen that the Al 2 O 3 layer has a non-uniform surface 112 , which can result, for example, from a sputtering process.
Aus der DE 198 18 574 A1 ist ein Verfahren zum Herstellen magnetischer Tunnelkontakte bekannt, bei dem die Metall schicht aus mehreren Teilschichten besteht, die nachein ander hergestellt werden, wobei jeweils nach dem Aufbrin gen einer Teilschicht eine Oxidation erfolgt. Auf diese Weise wird eine vollständige Oxidation des aufgebrachten Metalls bereits nach kurzen Oxidationszeiten erreicht.DE 198 18 574 A1 describes a method for manufacturing known magnetic tunnel contacts, in which the metal layer consists of several sub-layers, one after the other are produced, each after the application oxidation occurs against a partial layer. To this Way, a complete oxidation of the applied Metal already reached after short oxidation times.
Ein Problem, das bei den bekannten Verfahren zur Herstel lung magnetischer Tunnelkontakte auftreten kann, besteht darin, daß Target-induzierte Defekte in den Metallschich ten auftreten und zu einem großen Defekt anwachsen kön nen, was unerwünschte Spannungsdurchbrüche begünstigt.A problem with the known methods of manufacturing magnetic tunnel contacts may occur in that target-induced defects in the metal layer can occur and grow into a major defect nen, which favors unwanted voltage breakdowns.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, ein Verfahren zum Herstellen magnetischer Tunnelkontakte der eingangs ge nannten Art anzugeben, mit welchem rauhe Oberflächen und Target-induzierte Defekte verhindert oder zumindest weit gehend vermieden werden können.The object of the invention is therefore to provide a method for Establish magnetic tunnel contacts of the ge specified type with which rough surfaces and Target-induced defects prevented or at least far can be avoided.
Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß u. a. dadurch gelöst, daß
die Metallschicht durch Sputterdeposition auf ein
Target aufgebracht und vor einem Sputtervorgang die
Lage des Target um einen vorbestimmten Betrag verän
dert wird.This object is achieved, inter alia, in that
the metal layer is applied to a target by sputter deposition and the position of the target is changed by a predetermined amount before a sputtering process.
Erfindungsgemäß wird somit die Metallschicht durch Sput terdeposition auf ein Target aufgebracht, wodurch sich die Metallschicht besonders kontrolliert aufbringen läßt. Rauhigkeiten der Schichtoberfläche, die durch den Sput tervorgang erzeugt werden, wenn Aluminiumatome mit Ener gien von einigen eV auf das Substrat auftreffen, können während der Oxidation aufgrund der geringen Dicke der Teilschicht ausheilen. Dadurch, daß weiter vorgesehen ist, daß vor einem Sputtervorgang die Lage des Target um einen vorbestimmten Betrag verändert wird, werden Target- induzierte Defekte auf mehrere Stellen im Substrat ver teilt. Es wird so verhindert, daß ein Target-induzierter Defekt zu einem großen Defekt anwächst und damit einen unerwünschten Spannungsdurchbruch begünstigt. Statt des sen entstehen durch die Targetdrehung mehrere Defekte kleineren Ausmaßes, die weniger Einfluß auf die Durch bruchspannung des Tunnelmagnetwiderstandes nehmen.According to the invention, the metal layer is thus sput terdeposition applied to a target, whereby the metal layer can be applied in a particularly controlled manner. Roughness of the layer surface caused by the sput process are created when aluminum atoms with Ener of some eV can hit the substrate during the oxidation due to the small thickness of the Heal sub-layer. In that provided further is that the position of the target around a sputtering process a predetermined amount is changed, target induced defects at several locations in the substrate Splits. It is prevented from being a target-induced Defect grows into a large defect and thus one favored undesired voltage breakdown. Instead of Several defects occur due to the target rotation smaller scale, which has less impact on the through Take the breaking voltage of the tunnel magnet resistor.
Zweckmäßigerweise wird die Lage des Target durch Drehen um einen vorbestimmten Winkel, beispielsweise um jeweils 5°, verändert. Das Substrat kann so in seiner justierten Position verbleiben, wobei dennoch eine Änderung der Lage der einzelnen Targetpunkte im Hinblick auf den Sputter prozeß erfolgt.The position of the target is expediently turned by a predetermined angle, for example by each 5 °, changed. The substrate can be adjusted in this way Position remain, although a change in position of the individual target points with regard to the sputter process takes place.
Vorzugsweise wird nach dem Fertigstellen der oxidierten Metallschicht eine zweite ferromagnetische Schicht aufgebracht. Das Verfahren ist also zur vollständigen Herstel lung eines Tunnelmagnetowiderstandes erweiterbar.Preferably after the completion of the oxidized Metal layer applied a second ferromagnetic layer. The process is therefore complete Tunnel magnetoresistor expandable.
Als ferromagnetische Schichten werden bevorzugt Co- Schichten und/oder NiFe-Schichten verwendet. Hierbei han delt es sich um bewährte Substanzen für den Aufbau von Tunnelmagnetowiderständen.Co- are preferably used as ferromagnetic layers. Layers and / or NiFe layers used. Here han it is proven substances for building up Tunnel Magneto resistors.
Insbesondere ist vorteilhaft, daß ferromagnetische Schichten mit unterschiedlicher Zusammensetzung verwendet werden.It is particularly advantageous that ferromagnetic Layers with different compositions are used become.
Gemäß einer Ausführungsform der Erfindung wird als Me tallschicht eine Aluminiumschicht verwendet, welche durch das Oxidieren zu Al2O3 umgesetzt wird. So kommt es bei spielsweise zu dem Aufbau aus einer Co-Schicht, einer darüber liegenden Al2O3-Schicht, welche erfindungsgemäß aus mehreren Teilschichten aufgebaut ist, und einer über dieser Oxidschicht liegenden NiFe-Schicht. Man erhält al so einen magnetischen Tunnelkontakt, welcher in seinem Grobaufbau demjenigen des Standes der Technik entspricht, bei dem allerdings die Struktur der Tunnelbarrieren schicht durch den mehrstufigen Schichtprozess der Teil schichten bestimmt ist. Alternativ zu Al können auch Mg, Hf, Ta, Zr, y oder Er eingesetzt werden.According to one embodiment of the invention, an aluminum layer is used as the metal layer, which is converted to Al 2 O 3 by the oxidation. For example, a Co layer, an overlying Al 2 O 3 layer, which according to the invention is made up of several partial layers, and an NiFe layer overlying this oxide layer result. In this way, a magnetic tunnel contact is obtained which corresponds in its rough structure to that of the prior art, but in which the structure of the tunnel barrier layer is determined by the multi-stage layer process of the partial layers. As an alternative to Al, Mg, Hf, Ta, Zr, y or Er can also be used.
Es kann ebenfalls nützlich sein, daß das Aufbringen von Teilschichten und die Oxidation ausschließlich so häufig durchgeführt werden, daß die Vorgänge quasikontinuierlich ablaufen. Hierdurch kann es zu einer nochmaligen Verbesserung der Eigenschaften des magnetischen Tunnelkontaktes kommen, wobei diese Verfahrensvariante besonders bei vollautomatischen Herstellungsprozessen vorteilhaft ein setzbar ist.It may also be useful for the application of Sub-layers and the oxidation only so often be carried out that the operations quasi-continuously expire. This can lead to a further improvement the properties of the magnetic tunnel contact come, this variant of the method in particular fully automated manufacturing processes advantageous is settable.
Die Oxidation kann auf verschiedene Weise erfolgen. Es ist möglich, daß die Oxidation an Luft erfolgt, daß die Oxidation als thermische Oxidation in Sauerstoffatmosphä re erfolgt, daß die Oxidation als plasmaunterstützte Oxi dation in Sauerstoffplasma erfolgt, daß die Oxidation bei Raumtemperatur erfolgt oder daß die Oxidation unter UV- Bestrahlung erfolgt. Die Erfindung bringt ihre Vorteile in Kombination mit all diesen Oxidationsverfahren zum Zu ge.The oxidation can take place in different ways. It it is possible that the oxidation takes place in air, that the Oxidation as thermal oxidation in an oxygen atmosphere re that the oxidation as plasma-assisted oxi dation in oxygen plasma occurs that the oxidation Room temperature or that the oxidation under UV Irradiation takes place. The invention has its advantages in combination with all of these oxidation processes ge.
Besonders vorteilhaft ist es, wenn die Oxidation in-situ erfolgt. Es ist also nicht erforderlich, die Position der Schichtanordnung vor dem Oxidationsprozeß zu verändern.It is particularly advantageous if the oxidation is in situ he follows. So it is not necessary to change the position of the To change layer arrangement before the oxidation process.
Auf der oxidierten Metallschicht kann eine zweite ferro magnetische Schicht angeordnet sein. Auf diese Weise er hält man einen Tunnelmagnetowiderstand mit dem erfin dungsgemäß vorteilhaften magnetischen Tunnelkontakt.A second ferro magnetic layer can be arranged. That way he you hold a tunnel magnetoresistor with the inventor According to the advantageous magnetic tunnel contact.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform ist vorgesehen, daß die ferromagnetischen Schichten Co und/oder NiFe auf weisen. Mit diesen bewährten Materialien lassen sich Tun nelmagnetowiderstände herstellen, welche im Groben den selben Aufbau wie jene des Standes der Technik haben, wobei der magnetische Tunnelkontakt durch den Teilschicht aufbau der Oxidschicht die erfindungsgemäßen Vorteile hat.According to a preferred embodiment, that the ferromagnetic layers Co and / or NiFe point. With these proven materials you can do Manufacture magnet magnetoresistors, which roughly den have the same structure as that of the prior art, wherein the magnetic tunnel contact through the sub-layer structure of the oxide layer the advantages of the invention Has.
Aus dem selben Grund ist es vorteilhaft, daß die oxidier te Metallschicht Al2O3 aufweist, das heißt, ein Oxid, welches bereits im Stand der Technik verwendet wird.For the same reason, it is advantageous that the oxidized metal layer has Al 2 O 3 , that is, an oxide that is already used in the prior art.
Vorzugsweise weist die oxidierte Metallschicht eine Dicke im nm-Bereich, insbesondere von 1,3 nm auf. Somit liegt eine Tunnelbarriere für einen Tunnelmagnetowiderstand vor, welche die geforderten vorteilhaften Eigenschaften aufweist.The oxidized metal layer preferably has a thickness in the nm range, in particular from 1.3 nm. Thus lies a tunnel barrier for a tunnel magnetoresistor before which the required beneficial properties having.
In bevorzugter Weise ist das relative Magnetowiderstands verhältnis (MR-Wert) größer als 10%. Damit läßt sich ein Tunnelmagnetowiderstand mit einem erfindungsgemäßen ma gnetischen Tunnelkontakt für Anwendungen als Magnetfeld sensor und als digitaler Speicher einsetzen.The relative magnetoresistance is preferably ratio (MR value) greater than 10%. With that one can Tunnel magnetoresistance with a ma according to the invention magnetic tunnel contact for magnetic field applications sensor and use as digital memory.
In diesem Zusammenhang ist es ebenfalls vorteilhaft, daß der magnetische Tunnelkontakt für Betriebsspannungen im Bereich von 1 Volt geeignet ist.In this context it is also advantageous that the magnetic tunnel contact for operating voltages in the Range of 1 volt is suitable.
Im Hinblick auf eine vielfältige Verwendbarkeit der Tun nelmagnetowiderstände ist es vorteilhaft, daß der magne tische Tunnelkontakt in Strukturen im Sub-µm-Bereich ein setzbar ist.With regard to a variety of uses of the do it is advantageous that the magne table contact in structures in the sub-µm range is settable.
Die Erfindung wird nun mit Bezug auf die begleitenden Zeichnungen an Hand bevorzugter Ausführungsformen bei spielhaft erläutert. In der Zeichnung zeigt The invention will now be described with reference to the accompanying Drawings based on preferred embodiments explained in a playful way. In the drawing shows
Fig. 1 einen Schichtaufbau mit einem nach der Erfindung hergestellten magnetischen Tunnelkontakt; Figure 1 shows a layer structure with a magnetic tunnel contact made according to the invention.
Fig. 2 einen weiteren Schichtaufbau mit einem nach der Erfindung hergestellten magnetischen Tunnelkontakt; FIG. 2 shows another layer structure of a product obtained according to the invention, the magnetic tunnel junction;
Fig. 3 ein Diagramm, in welchem das relative Magne towiderstandsverhältnis in Abhängigkeit der Spannung am Tunnelkontakt aufgetragen ist; Fig. 3 is a diagram in which the relative Magne towiderstandsverhältnis is plotted as a function of the voltage at the tunnel junction;
Fig. 4 ein Diagramm, in welchem eine charakteristische Spannung in Abhängigkeit der Anzahl der durch geführten Prozessschritte aufgetragen ist; Fig. 4 is a diagram showing a characteristic voltage as a function of the number of plotted processing performed;
Fig. 5 ein Diagramm, in welchem die Durchbruchspannung in Abhängigkeit der Zahl der durchgeführten Prozessschritte aufgetragen ist; Fig. 5 is a diagram in which the breakdown voltage as a function of the number of processing performed is applied;
Fig. 6 ein Diagramm, in welchem der elektrische Tun nelwiderstand in Abhängigkeit der Zahl der durchgeführten Prozessschritte aufgetragen ist; Fig. 6 is a diagram in which the electrical Tun nel resistance is plotted as a function of the number of process steps carried out;
Fig. 7 einen Schichtaufbau mit einem magnetischen Tun nelkontakt des Standes der Technik; und Fig. 7 shows a layer structure with a magnetic tun nelkontakt of the prior art; and
Fig. 8 einen weiteren Schichtaufbau mit einem mag netischen Tunnelkontakt des Standes der Tech nik. Fig. 8 shows another layer structure with a magnetic tunnel contact of the prior art technology.
In Fig. 1 ist ein Schichtaufbau mit einem erfindungs gemäßen magnetischen Tunnelkontakt dargestellt. Es ist erkennbar, dass die Al2O3-Schicht zwischen der Co-Schicht und der NiFe-Schicht aus mehreren Teilschichten besteht, im Gegensatz zu der Al2O3-Schicht, welche in Fig. 7 gezeigt ist.In Fig. 1, a layer structure with an inventive magnetic tunnel contact is shown. It can be seen that the Al 2 O 3 layer between the Co layer and the NiFe layer consists of several partial layers, in contrast to the Al 2 O 3 layer which is shown in FIG. 7.
In Fig. 2 ist ein weiterer magnetischer Tunnelkontakt dargestellt. Auch hier erkennt man den Aufbau der Al2O3- Schicht aus Teilschichten. Zusätzlich sind Defekte 10 in den Teilschichten gezeigt. Durch den Schichtaufbau dehnen sich die Defekte nicht in große Bereiche der Al2O3- Schicht aus. Außerdem sind sie durch die vorteilhafte Drehung des Target vor einem jeweiligen Sputterprozess von vorneherein an unterschiedlichen Positionen ent standen. Diese kleineren verteilten Defekte wirken sich weniger stark auf die Eigenschaften des Tunnelmagnetowid erstandes aus als die in Fig. 8 gezeigten großen Defekte 100 in einem magnetischen Tunnelkontakt des Standes der Technik.A further magnetic tunnel contact is shown in FIG. 2. Here too one can see the structure of the Al 2 O 3 layer from partial layers. In addition, defects 10 are shown in the sub-layers. Due to the layer structure, the defects do not extend into large areas of the Al 2 O 3 layer. In addition, due to the advantageous rotation of the target before a respective sputtering process, they were created from the outset in different positions. These smaller distributed defects have less of an effect on the properties of the tunnel magnetowid than the large defects 100 shown in FIG. 8 in a prior art magnetic tunnel contact.
Die in den nachfolgenden Fig. 3 bis 6 angegebenen Messergebnisse wurden durchweg mit magnetischen Tunnelk ontakten aufgenommen, bei denen die Oxidation unter UV- Bestrahlung erfolgt ist. Die dargestellten Vorteile zei gen sich jedoch auch an Tunnelkontakten, bei denen andere Oxidationsverfahren verwendet wurden.The measurement results given in the following FIGS. 3 to 6 were all recorded with magnetic tunnel contacts, in which the oxidation was carried out under UV radiation. However, the advantages shown are also evident on tunnel contacts in which other oxidation methods were used.
Fig. 3 zeigt ein Diagramm, in welchem das ΔR/R- Verhältnis in % gegen die Spannung am Tunnelkontakt in mV aufgetragen ist. Das ΔR/R-Verhältniss wird auch als MR- Wert bezeichnet. ΔR gibt hierbei den Widerstandsunter schied zwischen paralleler und antiparalleler Stellung der Magnetisierungen in den ferromagnetischen Schichten an. Die in dem Diagramm eingetragenen Messwerte re sultieren aus der Messung des MR-Wertes bei einem mag netischen Tunnelkontakt, in welchem die Al2O3-Bariere in vier Schritten hergestellt wurde. Fig. 3 shows a diagram in which the AR / R ratio in% is plotted against the voltage across the tunnel junction in mV. The ΔR / R ratio is also referred to as the MR value. ΔR indicates the difference in resistance between the parallel and anti-parallel position of the magnetizations in the ferromagnetic layers. The measured values entered in the diagram result from the measurement of the MR value in the case of a magnetic tunnel contact in which the Al 2 O 3 barrier was produced in four steps.
Fig. 4 zeigt ein Diagramm, in welchem eine charakteris tische Spannung (V1/2) in Abhängigkeit der Zahl der Pro zessschritte dargestellt ist, die für die Herstellung der Al2O3-Schicht verwendet wurde. V1/2 ist die Spannung, bei welcher der MR-Wert auf die Hälfte seines Maximalwertes bei etwa 0 V abgefallen ist. Es ist erkennbar, dass sich diese charakteristische Spannung stetig mit der Anzahl der Prozessschritte erhöht. Fig. 4 shows a diagram in which a characteristic voltage (V 1/2 ) as a function of the number of process steps is shown, which was used for the production of the Al 2 O 3 layer. V 1/2 is the voltage at which the MR value has dropped to half its maximum value at about 0 V. It can be seen that this characteristic tension increases steadily with the number of process steps.
In Fig. 5 ist die Durchbruchspannung (VB) ebenfalls gegen die Zahl der Prozessschritte aufgetragen. Vorlieg end wurde eine Gesamtschichtdicke der Al2O3-Schicht von 1,2 nm deponiert. Die Durchbruchspannung ist auf eine Kontaktfläche von 180 µm2 bezogen. Auch hier ist erk ennbar, dass sich die Durchbruchspannung mit der Anzahl der Prozessschritte deutlich erhöht.In Fig. 5, the breakdown voltage (V B) is also plotted against the number of process steps. In the present case, a total layer thickness of the Al 2 O 3 layer of 1.2 nm was deposited. The breakdown voltage is based on a contact area of 180 µm 2 . It can also be seen here that the breakdown voltage increases significantly with the number of process steps.
Fig. 6 zeigt den elektrischen Tunnelwiderstand in Ab hängigkeit der Zahl der Prozessschritte, wobei auch hier eine Al2O3-Schicht mit einer Dicke von 1,2 nm insgesamt deponiert wurde. Der Tunnelwiderstand nimmt kontinuier lich mit der Zahl der Prozessschritte zu. Fig. 6 shows the electrical tunnel resistance in dependence from the number of process steps, wherein here too a Al 2 O 3 layer with a thickness of 1.2 nm was deposited overall. The tunnel resistance increases continuously with the number of process steps.
In den Fig. 5 und 6 sind nur Messergebnisse für Pro zesse mit 1, 2 oder 3 Prozessschritten dargestellt. Bei einer höheren Anzahl von Prozessschritten setzt sich die positive Entwicklung der Durchbruchspannung und des elek trischen Tunnelwiderstandes fort.In FIGS. 5 and 6 are measurement results for Pro processes with 1, 2 or 3 process steps. With a higher number of process steps, the positive development of the breakdown voltage and the electrical tunnel resistance continues.
Die in der vorstehenden Beschreibung, in der Zeichnung sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.The in the above description, in the drawing as well as features of the disclosed in the claims Invention can be used individually as well as in any Combination for realizing the invention be essential.
Claims (15)
eine Metallschicht auf eine erste ferromagnetische Schicht aufgebracht wird und
die Metallschicht oxidiert wird,
wobei die Metallschicht durch das Aufbringen mehre rer Teilschichten aufgebracht wird und
jeweils nach dem Aufbringen einer Teilschicht eine Oxidation erfolgt und
die Metallschicht durch Sputterposition auf ein Target auf gebracht wird, dadurch gekennzeichnet, dass
vor einem Sputtervorgang die Lage des Target um ei nen vorbestimmten Betrag verändert wird.1. A method for producing magnetic tunnel contacts, in which
a metal layer is applied to a first ferromagnetic layer and
the metal layer is oxidized,
wherein the metal layer is applied by the application of several sub-layers and
oxidation occurs after each application of a partial layer and
the metal layer is brought onto a target by sputtering, characterized in that
before a sputtering process, the position of the target is changed by a predetermined amount.
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