DE69324902T2

DE69324902T2 - Speicherelement

Info

Publication number: DE69324902T2
Application number: DE69324902T
Authority: DE
Inventors: Yousuke Irie; Hiroshi Sakakima; Mitsuo Satomi
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1993-02-18
Filing date: 1993-11-15
Publication date: 1999-09-16
Anticipated expiration: 2013-11-16
Also published as: EP0614192A2; JPH06243673A; US5459687A; EP0614192B1; DE69324902D1; JP3184352B2; EP0614192A3

Description

GEBIET DER ERFINDUNG UND AUSFÜHRUNG ZUM STAND DER TECHNIK

1. GEBIET DER ERFINDUNG

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Speicherelement unter Verwendung einer magnetoresistiven Dünnschicht mit künstlichem Gitter der im Oberbegriff des Anspruchs 1 festgelegten und aus der US-A-3 531 780 bekannten Art.

2. BESCHREIBUNG DES STANDES DER TECHNIK

Entwicklungen von magnetoresistiven Sensoren (im folgenden MR-Sensor genannt) und magnetoresistiven Köpfen (im folgenden MR-Kopf genannt) sind bislang verfolgt worden. Als Magnetmaterialien sind insbesondere Permalloy, wie etwa Ni0,8Fe0,2 und dergleichen, eingesetzt worden. Wenn diese Materialien eingesetzt werden, beträgt das magnetoresistive Variations- bzw. Veränderungsverhältnis, das MR-Verhältnis (nachfolgend als ΔR/R bezeichnet) etwa 2,5%. Um ein magnetoresistives Material höherer Empfindlichkeit zu erhalten, wurde versucht, Materialien mit größeren ΔR/R-Werten zu ermitteln. In den zurückliegenden Jahren wurde gefunden, daß enorm große magnetoresistive Effekte in antiferromagnetisch gekoppelten [Fe/Cr]- oder [Co/Ru]-Dünnschichten mit künstlichem Gitter erzielbar sind (Physical Revue Letters, Band 61, S. 2472, 1988; dto., Band 64, S. 2304, 1990). Außerdem wurde ein enorm großer magnetoresistiver Effekt in einer [Ni-Fe/Cu/Co]-Dünnschicht mit künstlichem Gitter unter Verwendung einer magnetischen Ni-Fe- und Co-Dünnschicht gefunden, die durch eine metallische nichtmagnetische Cu-Dünnschicht getrennt und nicht magnetisch gekoppelt sind, und es wurde eine derartige Dünnschicht mit einem ΔR/R von 10% bei einem angelegten Magnetfeld von 3 kOe bei Raumtemperatur erhalten (Journal of Physical Society of Japan, Band 59, S. 3061, 1990). Außerdem wurde der enorm große magnetoresistive Effekt in einer [Ni- Fe-Co/Cu/Co]- oder einer [Ni-Fe-Co/Cu)-Dünnschicht mit künstlichem Gitter unter Verwendung einer magnetischen Ni-Fe-Co- oder Co-Dünnschicht gefunden, die antiferromagnetisch durch eine nicht-magnetische Cu-Dünnschicht gekoppelt war. Eine derartige Dünnschicht mit einem ΔR/R von 10% bei einem angelegten Magnetfeld von 3 kOe bei Raumtemperatur wurde erhalten (The Institute of Electronics, Information and Communication Engineers, Technical Research Report, MR91-9). Was die Anwendung dieser metallischen Dünnschichten mit künstlichem Gitter betrifft, wurden jedoch bislang lediglich Magnetsensoren und Magnetköpfe in Betracht gezogen.

AUFGABE UND ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, ein magnetisches Dünnschicht-Speicherelement unter Verwendung einer Dünnschicht mit magnetoresistivem Effekt mit künstlichem Gitter, wie vorstehend erläutert, zur Informationsdatenauslesung zu schaffen. Wenn die vorstehend genannte metallische Dünnschicht mit künstlichem Gitter zum Zweck der Informationsdatenauslesung verwendet wird, falls beabsichtigt ist, einen derartig großen ΔR/R-Effekt durch [Fe/Cr] oder [Co/Ru] zu erhalten, ist ein großes angelegtes Magnetfeld erforderlich. Sie ist deshalb für tatsächliche Anwendungen nicht geeignet. Obwohl die Verwendung von herkömmlichen magnetoresistiven Materialien, wie etwa Ni0,8Fe0,2, den Betrieb bei niedrigem Magnetfeld ermöglicht, besteht der Nachteil, daß der erzielbare ΔR/R-Effekt klein ist.
Die durch die Merkmale des Anspruchs 1 festgelegte vorliegende Erfindung stellt ein Speicherelement durch effiziente Ausnutzung von Eigenschaften einer bestimmten Art einer metallischen Dünnschicht mit künstlichem Gitter und deren Verwendung bereit.
Der Erfinder hat herausgefunden, daß Dünnschichten mit künstlichem Gitter einer Gruppe aus dem [Ni-Fe(-Co)/Cu/Co]- oder [Ni-Fe-Co/Cu]- oder [Co-Fe/Cu]-System bei einem relativ niedrig angelegten Magnetfeld funktionieren und daß sie ein großes MR-Verhältnis (ΔR/R) zeigen. Ein derartiges Speicherelement ist so aufgebaut wie in Fig. 1 gezeigt und umfaßt das vorstehend genannte Dünnschichtelement S mit künstlichem Gitter und ein magnetisches Dünnschichtelement M sowie Leiterelemente R und R' zum Zuführen von Strom für die Magnetfeldlegung. In Fig. 1 sind ein strukturiertes magnetisches Dünnschichtelement M, ein Stromzuführelement S für eine metallische Dünnschicht mit magnetoresistivem Effekt mit künstlichem Gitter und Stromzuführleiter R und R' für die Magnetfeldanlegung für den Informationseinschreibvorgang vorgesehen und durch jeweilige isolierende Dünnschicht (nicht gezeigt) darauf isoliert. Informationsdaten werden in das magnetische Dünnschichtelement M durch ein zusammengesetztes Magnetfeld geschrieben, das durch die Leitungen R und R' fließenden Strom erzeugt wird. Das Auslesen der aufgezeichneten Informationsdaten wird durch eine Widerstandsänderung der Stromzuführleitung S erzielt, die aus einer Dünnschicht mit magnetoresistivem Effekt mit künstlichem Gitter besteht. Insbesondere ist für diese Dünnschicht mit magnetoresistivem Effekt mit künstlichem Gitter folgende nutzbar.
Eine Struktur, die aus einer abwechselnden Schichtung von magnetischen Dünnschichten P einer Dicke von 5 bis 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (5 bis 50 Å) und metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q einer Dicke von 5 bis 30 · 10&supmin;¹&sup0; m (5 bis 30 Å) besteht.
Die hauptsächliche Zusammensetzung der magnetischen Dünnschicht P ist gegeben durch
(NixCo1-x)xFe1-x' ... (1)
wobei x und x' jeweils Zusammensetzungsverhältnisse unter Berücksichtigung der folgenden Werte sind:
0, 6 ≤ x ≤ 1, 0, 0,7 ≤ x' ≤ 1,0.
Die metallische nicht-magnetische Dünnschicht Q besteht entweder aus Cu, Ag oder Au und bevorzugt Cu.
Als weitere Ausführungsform alternativ zu der vorstehend genannten ist folgende nutzbar:
Eine Struktur, die aus einer abwechselnden Schichtung von magnetischen Dünnschichten P' einer Dicke von 5 bis 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (5 bis 50 Å) und den metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q einer Dicke von 5 bis 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (5 bis 50 Å) besteht.
Die hauptsächliche Zusammensetzung der magnetischen Dünnschicht P' ist gegeben durch
(CoyNi1-y)zFe1-z ... (1')
wobei x und y jeweils Zusammensetzungsverhältnisse auf Grundlage der folgenden Werte sind:
0,4 ≤ y ≤ 1,0, 0,8 ≤ z ≤ 1,0.
Die metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q bestehen entweder aus Cu, Ag oder Au und bevorzugt Cu.
Als weitere Ausführungsform alternativ zu der vorstehend genannten ist folgende nutzbar:
Eine Struktur, die aus einer abwechselnden Schichtung der magnetischen Dünnschichten P einer Dicke von 5 bis 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (5 bis 50 Å) und den magnetischen Dünnschichten P' einer Dicke von 5 bis 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (5 bis 50 Å) besteht, wobei metallische nicht-magnetische Dünnschichten Q zwischen diesen jeweiligen geschichteten magnetischen Dünnschichten vorgesehen sind.
In dem Fall, daß die Dicke der metallischen nichtmagnetischen Dünnschichten Q ausreichend dünn ist, koppeln die magnetischen Dünnschichten magnetisch miteinander durch die metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q. In dem Fall, daß diese magnetische Kopplung von einer Art ist, die als RKKY (diese Abkürzung bezieht sich auf Ruderman-Kittel- Kasuya-Yoshida, Y. Yafet, Jour. of Appl. Phys., Spalte 61, S. 4058 (1987)) ist, koppeln die magnetischen Dünnschichten in antiferromagnetischer Weise, wenn die Dicke der metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q einen bestimmten Wert einnimmt. Wenn sie antiferromagnetisch koppeln, wird das Spin- bzw. Eigendrehmoment-Streuen der Leitungsbandelektronen groß und die Dünnschicht mit künstlichem Gitter zeigt eine große Magnetoresistenz. Wenn ein ausreichendes Magnetfeld angelegt wird, werden die Eigendrehmomente der magnetischen Dünnschichten in Richtung des angelegten Felds ausgerichtet und die Magnetoresistenz zeigt einen kleinen Wert. Infolge hiervon wird ein großes ΔR/R erhalten.
Selbst unter unterschiedlichen Dünnschichten mit künstlichem Gitter erfordern die herkömmlichen, wie etwa Fe/Cr-Dünnschichten, ein extrem großes angelegtes Magnetfeld, weshalb sie für eine Anwendung in einer praktischen Einrichtung nicht geeignet sind. Durch Verwendung der Dünnschichten mit künstlichem Gitter, die durch nicht-magnetische Schichten Q und die vorstehend genannten Schichten P oder P' oder Kombinationen von Schichten P und P' gebildet sind, vermag die Einrichtung gemäß der vorliegenden Erfindung ein großes MR-Verhältnis bei niedrigem angelegten Magnetfeld bereitzustellen.
Obwohl die Schicht P' das Anlegen eines geringfügig größeren Magnetfelds als die Schicht P erfordert, vermag sie ein größeres MR-Verhältnis bereitzustellen. Obwohl der MR-Verhältniswert der Schicht P geringfügig kleiner ist als derjenige von P', kann sie andererseits unter einem sehr kleinen angelegten Magnetfeld betrieben werden. Solche mit bestimmten Kombinationen hiervon vermögen deshalb dazwischenliegende Eigenschaften bereitzustellen.
Das Speicherelement gemäß der vorliegenden Erfindung nimmt die in Fig. 1 gezeigte Konfiguration ein, wie vorstehend angeführt. Wenn den Stromzuführleitungen R und R' zum Anlegen eines Magnetfelds zum Informationsdateneinschreiben Ströme zugeführt werden, welche Leitungen sich gegenseitig rechtwinklig kreuzend angeordnet und mit isolierenden Dünnschichten um sie herum sowie über dem magnetischen Dünnschichtelement M versehen sind, wird das magnetische Dünnschichtelement M durch ein zusammengesetztes Magnetfeld magnetisiert, welches durch diese Ströme erzeugt wird. Durch Ändern der Richtung der Ströme, die in R und R' fließen, wird die Magnetisierungsrichtung geändert und dadurch werden die Informationsdaten "1" und "0" eingeschrieben, um gespeichert zu werden. Indem gepulster Strom lediglich in der vorstehend genannten Leitung R fließengelassen wird, findet eine Drehung der Magnetisierung in der magnetischen Dünnschicht M statt und dadurch finden abhängig vom Magnetisierungszustand "1" oder "0" des magnetischen Dünnschichtelements M Widerstandsänderungen in dem aufgezeichneter Informationsdaten führenden Ausleseelement S statt, bei welchem es sich um die vorstehend genannte Dünnschicht mit künstlichem Gitter handelt. Die Informationsdaten können damit ausgelesen werden.
In Übereinstimmung mit dem vorstehend genannten Aufbau ist unter Verwendung der Eigenschaften einer speziellen metallischen magnetoresistiven Dünnschicht mit künstlichem Gitter ein magnetischer Dünnschichtspeicher verwirklicht, der durch ein niedriges Magnetfeld bei Raumtemperatur betreibbar ist.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispiels des Speicherelements gemäß der vorliegenden Erfindung bei weggelassenen Isolationsdünnschichten.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsseitenansicht des Speicherelements gemäß der vorliegenden Erfindung entlang einer in Fig. 1 gezeigten Vertikalebene A geschnitten.
Fig. 3 zeigt eine Kurvendarstellung eines Beispiels der ΔR/R- Eigenschaft einer ([Ni-Fe-Co(30)/Cu/Co(30)/Cu]-Dünnschicht mit magnetoresistivem Effekt mit künstlichem Gitter, in dieser Figur, wobei in Klammern gesetzte Zahlen die Dünnschichtdicke in 10&supmin;¹&sup0; m (Å) bezeichnen).
Es wird bemerkt, daß einige oder sämtliche der Figuren schematische Darstellungen zu Illustrationszwecken sind und nicht notwendigerweise die tatsächlichen relativen Größen oder Anordnungen der gezeigten Elemente wiedergeben.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORM

Nachfolgend wird die vorliegende Erfindung auf Grundlage einer bevorzugten Ausführungsform unter bezug auf die beiliegende Zeichnung erläutert.
Fig. 1 zeigt eine schematische perspektivische Ansicht eines Beispiels des Speicherelements gemäß der vorliegenden Erfindung, wobei M ein magnetisches Dünnschichtelement darstellt, S eine Auslesestromzuführleitung einer metallischen magnetoresistiven Dünnschicht mit künstlichem Gitter ist und wobei R und R' Stromzuführleitungen zum Anlegen eines Magnetfelds für den Informationsdateneinschreibevorgang sind.
Fig. 2 zeigt eine Querschnittsseitenansicht des Speicherelements gemäß der vorliegenden Erfindung entlang einer in Fig. 1 gezeigten Vertikalebene A geschnitten. R, R', M und S sind sämtliche durch Verdampfungsabscheidevorgänge und Strukturierungsprozesse auf einem Substrat SU, wie etwa Glas, Si oder GaAs, hergestellt. Sie sind gegenseitig durch dünne isolierende Schichten I&sub1;, I&sub2; und I&sub3; aus SiO&sub2; oder SiO, Si&sub3;N&sub4;, AlN und dergleichen von mehreren hundert Å getrennt und die Oberseite ist außerdem durch eine dickere Schutzschicht I&sub4; ähnlicher Zusammensetzung geschützt.
Fig. 3 zeigt eine Kurvendarstellung eines Beispiels der ΔR/R- Eigenschaft bzw. -Kennlinie einer Dünnschicht mit magnetoresistivem Effekt mit künstlichem Gitter (in dieser Figur eine ([Ni-Fe-Co(30)/Cu/Co(30)/Cu]-Dünnschicht mit künstlichem Gitter, wobei in Klammern gesetzte Zahlen die Dünnschichtdicke in 10&supmin;¹&sup0; m (Å) bezeichnen), d. h. der Eigenschaft des MR-Verhältnisses abhängig von der Schichtdicke tCu der metallischen nicht-magnetischen Schicht (in diesem Fall Cu).
Es ist erforderlich, daß die vorstehend genannten magnetischen Dünnschichten P und P' Dünnschichten mit niedriger Magnetostriktion sind. Dies ist deshalb der Fall, weil, falls ihre Magnetostriktionen groß sind, wenn eine Dünnschicht auf einem Substrat dampfabgeschieden oder eine Beschichtungsdünnschicht auf einer anderen Dünnschicht abgeschieden wird, die magnetische Eigenschaft der abgeschiedenen Dünnschicht dazu neigt, zu streuen und sie außerdem magnetisch hart wird, wodurch ein Betrieb bei niedrigem Magnetfeld schwierig wird.
Was die Erfüllung der vorstehend genannten Bedingungen betrifft, stehen eine Dünnschicht des Ni-reichen Ni-Fe-Co- Systems, repräsentiert durch die vorstehend genannten chemischen Ausdrücke (1) und eine Dünnschicht aus Co-reichem Co- Ni-Fe, repräsentiert durch den vorstehend genannten chemi schen Ausdruck (1') zur Verfügung. Was die magnetische Dünnschicht P betrifft, ist sie nicht auf die ternären Verbindungen beschränkt, die vorstehend beispielhaft angeführt sind; vielmehr können auch binäre magnetische Dünnschichten, wie etwa das Ni-Fe- oder Ni-Co-System, eingesetzt werden, solange sie eine weiche magnetische Eigenschaft aufweisen und ihr ΔR/R relativ groß ist. Ähnlich wie vorstehend hinsichtlich der magnetischen Dünnschichten P' ausgeführt, sind diese nicht notwendigerweise auf die ternären Verbindungen beschränkt; vielmehr können Co oder Co-Fe ebenfalls eingesetzt werden.
Die magnetische Dünnschicht P hat eine kleine Magnetostriktion und zeigt eine weiche magnetische Eigenschaft. Ihre typischen Beispiele sind Ni0,8Co0,1Fe0,1 und Ni0,8Co0,2 oder dergleichen. Andererseits zeigt die magnetische Dünnschicht P' eine relativ kleine Magnetostriktion, wenn sie die Bedingung des chemischen Ausdrucks (1) erfüllt, und die ihr innewohnende harte magnetische Eigenschaft ist erweicht und ihre Eigenschaft führt dazu, daß sie praktisch verwendbar ist. Ein typisches Beispiel für sie ist Co0,9Fe0,1. Obwohl von ihren Zusammensetzungen abhängig, besteht bei diesen magnetischen Dünnschichten das allgemeine Problem, daß dann, wenn ihre Dicke kleiner als 5 · 10&supmin;¹&sup0; m (5 Å) ist, eine Absenkung bzw. Verringerung der Magnetisierung gegebenenfalls bei Raumtemperatur aufgrund eines Absenkens ihrer Curie-Temperatur auftritt, und wenn die Dicke der magnetischen Dünnschichten der Dünnschicht mit künstlichem Gitter 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (50 Å) überschreitet, beginnt der magnetoresistive Effekt abzunehmen und fällt für die Dicke von mehr als 100 · 10&supmin;¹&sup0; m (100 Å) stark ab. Es ist deshalb erforderlich, die Dicke der jeweiligen magnetischen Dünnschichten auf weniger als 100 · 10&supmin;¹&sup0; m (100 Å), bevorzugt 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (50 Å), zu halten. Es ist deshalb erwünscht, die Dicke dieser magnetischen Dünnschichten zwischen 5 und 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (5 und 50 Å) zu wählen.
Wenn ausschließlich die magnetischen Dünnschichten P' und die metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q verwendet werden, ist ein großes ΔR/R erzielbar, das für den Betrieb erforderliche Magnetfeld ist jedoch relativ groß. Durch die Verwendung der Kombination der magnetischen Dünnschichten P' und magnetischen Dünnschichten P ist ein größeres ΔR/R erzielbar als dasjenige, das erzielbar ist bei der Zusammensetzung aus ausschließlich den magnetischen Dünnschichten P und den metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q und das für den Betrieb erforderliche Magnetfeld kann kleiner gehalten werden als dasjenige, das durch die Zusammensetzung aus ausschließlich der magnetischen Dünnschicht P' und den metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q erhalten wird.
Was die metallischen Dünnschichten betrifft, die zwischen den magnetischen Dünnschichten P (oder den magnetischen Dünnschichten P und P') eingesetzt werden müssen, ist es erforderlich, diejenige zu verwenden, die mit den magnetischen Dünnschichten P (oder den Schichten P und P') der Zusammensetzung wenig reagieren, die durch die vorstehend genannten chemischen Ausdrücke (1) und (1') an ihren Grenzflächen wiedergegeben ist, und außerdem ist es erforderlich, daß sie nicht-magnetisch sind. Zu diesem Zweck sind Elemente, wie Cu, Ag und Au, geeignet, und beim aktuellen Stand der Technik ist Kupfer besonderes bevorzugt. Wenn die Dicke der metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q größer als 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (50 Å) wird, nimmt die Kopplung zwischen den magnetischen Dünnschichten P (oder den Schichten P und P') durch die metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q stark ab. In dem Fall, daß die metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q nicht vorliegen oder in dem Fall, daß ihre Dicke geringer als 5 · 10&supmin;¹&sup0; m (5 Å) wird, koppeln die magnetischen Dünnschichten P (oder die Schichten P und P') ferromagnetisch miteinander. In diesem Fall kann ein antiferromagnetischer Kopplungszustand nicht realisiert werden, und damit ist kein großer magnetoresistiver Effekt erzielbar. Es ist deshalb wünschenswert, die Dicke der metallischen nicht-magnetischen Dünnschichten Q zwischen 5 und 50 · 10&supmin;¹&sup0; m (5 und 50 Å) zu wählen.
Der Wert des MR-Verhältnisses ΔR/R führt, wie in Fig. 2 gezeigt, zu Oszillationen in RKKY-Weise in bezug auf die Änderung der Dicke der metallischen (in der Figur Cu) nicht- magnetischen Dünnschichten Q, obwohl es geringfügig abhängig von der Zusammensetzung der magnetischen Dünnschichten P oder P' und der nicht-magnetischen Schichten Q schwankt, nimmt es im Bereich von 6 bis 13 · 10&supmin;¹&sup0; m (6 bis 13 Å) einen ersten Spitzenwert und im Bereich von 19 bis 26 · 10&supmin;¹&sup0; m (19 bis 26 Å) einen zweiten Spitzenwert ein. In dem Fall, daß ein besonders großes MR-Verhältnis ΔR/R erforderlich ist, sollte ihre Dicke in den vorstehend genannten Bereichen von 6 bis 13 · 10&supmin;¹&sup0; m (6 bis 13 Å) und 19 bis 26 · 10&supmin;¹&sup0; m (19 bis 26 Å) gewählt werden.
Im folgenden wird der technische Vorteil, der mit der vorliegenden Erfindung erzielbar ist, in bezug auf ein konkretes Beispiel erläutert.

« BEISPIEL »

Unter Verwendung einer Mehr-Target-Zerstäubungsvorrichtung wurde eine metallische Dünnschicht mit künstlichem Gitter einer nachfolgend gezeigten Konfiguration auf einem Glassubstrat ausgebildet. N bezeichnet dabei die gesamte Abscheidungswiederholungsanzahl und sie wurde derart geändert, daß die gesamte Dünnschichtdicke 2 · 10&supmin;&sup7; m (2000 Å) beträgt.
A: [Ni-Co-Fe(20)/Cu(20)/Co(20)/Cu(20)]N
(Die Zahlen in Klammern bezeichnen die Dünnschichtdicke in 10&supmin;¹&sup0; m (Å)). Für die Targets werden Ni0,8Co0,1Fe0,1 (für die magnetischen Schichten P), Co (für die magnetischen Schichten P') und Cu (für die nicht-magnetischen metallischen Schichten Q) verwendet, und die Schichtdicken wurden durch Öffnen und Schließen jeweiliger Verschlüsse gesteuert.
Unter Verwendung von Ni0,8Co0,05Fe0,15 (für die magnetischen Schichten P), Co0,9Fe0,1 (für die magnetischen Schichten P') und Cu (für die nicht-magnetischen metallischen Schichten Q) für Targets eines Durchmessers von 80 mm wurden Schichten:
B: [Ni-Co-Fe(30)/Cu(9)]N1 und
C: [Co-Fe(40)/Cu(25)]N2
(Die Zahlen in Klammern bezeichnen die Dünnschichtdicke in 10&supmin;¹&sup0; m (Å) ausgebildet. N1 und N2 bezeichnen die gesamte Abscheidungswiederholungsanzahl und sie wurde derart geändert, daß die gesamte Dünnschichtdicke 2 · 10&supmin;&sup7; m (2000 Å) beträgt. Durch Anwenden des in Fig. 1 gezeigten Strukturierungsprozesses wurde die Informationsdatenausleseleitung S gebildet. Unter Verwendung einer Verdampfungsabscheidungsvorrichtung wurde als nächstes Ni-Fe durch Verdampfung abgeschieden, um ein magnetisches Dünnschichtteil M zu bilden, und Cu/Au wurde durch Verdampfen abgeschieden und der Strukturierungsprozeß wurde daran ausgeführt, um Stromzuführleitungen R', R auszubilden. Daraufhin wurden diese M, R', R und S voneinander durch jeweilige Isolationsdünnschichten, wie etwa SiO&sub2;- oder SiO-Dünnschichten isoliert, wodurch das Speicherelement fertiggestellt war.
Die Arbeitsweisen dieser drei unterschiedlichen Speicherelemente wurden überprüft, welche jeweils Dünnschichten mit magnetoresistiver Wirkung mit künstlichem Gitter A, B und C verwenden und wie vorstehend erläutert hergestellt wurden. Die Überprüfung zeigte, daß sämtliche von ihnen in der Lage waren, Ausgangssignale hohen Pegels von der Informationsdatenausleseleitung S auszugeben. Das Element unter Verwendung von B erwies sich als dasjenige, das mit dem kleinsten Strom für die Leitungen R und R' beim Einschreibevorgang arbeitet und diejenigen Elemente unter Verwendung von A oder C wurden als besonders große Ausgangsströme ausgebend ermittelt.
Abgesehen von dem vorstehend angeführten, erübrigt es sich, darauf hinzuweisen, daß durch die Verwendung einer größeren Anzahl der vorstehend erläuterten Elemente, angeordnet in Matrixform, ein Speicher großer Kapazität verwirklicht werden kann.
Obwohl die vorliegende Erfindung hinsichtlich der aktuell bevorzugten Ausführungsformen erläutert wurde, versteht es sich, daß diese Offenbarung nicht als beschränkend zu interpretieren ist. Verschiedene Abwandlungen und Modifikationen erschließen sich dem Fachmann, an welchen sich die vorliegende Erfindung richtet, nach einem Studium der vorstehend angeführten Offenbarung. Es ist deshalb beabsichtigt, daß die beiliegenden Ansprüche als sämtliche Abwandlungen und Modifikationen abdeckend anzusehen sind, die in den Umfang der in den Ansprüchen festgelegten Erfindung fallen.

Claims

1. Speicherelement, aufweisend: Ein strukturiertes magnetisches Dünnschichtelement (M), und eine erste Stromzuführleitung (R) und eine zweite Stromzuführleitung (R'), die jeweils rechtwinklig zu einer Ausleseleitung (S) sowie parallel zu dieser, voneinander und von dem magnetischen Dünnschichtelement (M) durch Isolationsschichten (I&sub1;, I&sub2;, I&sub3;) isoliert sind, und die zum Durchführen des Dateneinschreibevorgangs des Speicherelements durch Aufprägen des Magnetfelds auf das vorstehend genannte magnetische Dünnschichtelement (M) durch Zuführen eines ersten Stroms in der ersten Stromzuführleitung (R) und eines zweiten Stroms in der zweiten Stromzuführleitung (R') dienen, wobei der magnetoresistive Effekt für die Informationsdatenauslesung verwendet wird,

dadurch gekennzeichnet, daß

die Ausleseleitung (S) zur Informationsdatenauslesung im Bereich des magnetischen Dünnschichtelements (M) isoliert von dem magnetischen Dünnschichtelement (M) und aus einer Dünnschicht mit magnetoresistivem Element mit künstlichem Gitter hergestellt vorgesehen ist, und

die Ausleseleitung (S) der Dünnschicht mit magnetoresistivem Effekt mit künstlichem Gitter eine Struktur mit einer abwechselnden Schichtung von metallischen magnetischen Schichten (P, P') einer Dicke von 5 bis 50 · 10&supmin;¹&sup0; m und metallischen nicht-magnetischen Schichten (Q) einer Dicke von 5 bis 50 · 10&supmin;¹&sup0; m aufweist.

2. Speicherelement nach Anspruch 1, wobei die metallischen nicht-magnetischen Schichten (Q) im wesentlichen entweder Cu, Ag oder Au sind.

3. Speicherelement nach Anspruch 2, wobei die metallischen magnetischen Schichten (P) des Dünnschichtelements mit magnetoresistivem Effekt mit künstlichem Gitter aus (NixCo1-x)xFe1-x' als ihrem Hauptbestandteil bestehen und x in einem Bereich von 0,6 bis 1,0 liegend gewählt ist und x' in einem Bereich von 0,7 bis 1,0 liegend gewählt ist.

4. Speicherelement nach Anspruch 2, wobei die metallischen magnetischen Schichten (P) aus (CoyNi1-y)zFe1-z als ihrem Hauptbestandteil bestehen, wobei y als in einem Bereich von 0,4 bis 1,0 liegend gewählt ist und z in einem Bereich von 0,8 bis 1,0 liegend gewählt ist.

5. Speicherelement nach Anspruch 1, wobei die metallischen Schichten (P, P') aufweisen:

Eine erste metallische Schicht (P) und eine zweite metallische Schicht (P') derart, daß sie die metallischen nicht- magnetischen Schichten (Q) dazwischen einschließen, wobei die ersten metallischen magnetischen Schichten (P) (NixCo1-x)x'Fe1- x' (0,6 ≤ x ≤ 1,0, 0,7 ≤ x' ≤ 1,0) als ihren Hauptbestandteil umfassen, wobei die zweiten metallischen magnetischen Schichten (P') (CoyNi1-y)zFe1-z (0,4 ≤ y ≤ 1,0, 0,8 ≤ z ≤ 1,0) als ihren Hauptbestandteil umfassen, und die metallischen nicht- magnetischen Schichten (Q) entweder Cu, Ag oder Au als ihren Hauptbestandteil umfassen.

6. Speicherelement nach Anspruch 3, 4 oder 7, wobei insbesondere die Dicke der metallischen nicht-magnetischen Schichten (Q) 6 bis 13 · 10&supmin;¹&sup0; m beträgt.

7. Speicherelement nach Anspruch 3, 4 oder 7, wobei die Dicke der metallischen nicht-magnetischen Schichten (Q) 19 bis 26 · 10&supmin;¹&sup0; m beträgt.