高濃度オゾン酸化法による金属Al膜の酸化過程とそれを用いて作製した強磁性トンネル接合膜の磁気抵抗効果

摘要

オゾン酸化法とプラズマ酸化法における金属Al膜の酸化過程の相違,並びにそれらを用いて作製したCo-Fe/Al-O/Co-Fe強磁性トンネル接合膜のTMR特性の相違について検討し，以下の結論を得た．①プラズマ酸化法では，Al酸化膜中の酸素の拡散速度が速いことから，過剰な暴露を施すことにより金属Al膜のみならず下部強磁性層にまで酸化が進行する傾向を示す一方,オゾン酸化法では,Al酸化膜中の酸素の拡散速度が遅く，酸素が下部強磁性層表面まで拡散しにくいことから，酸化の進行が金属Al層の下部界面であたかも自発的に止まるような傾向を示す．②プラズマ酸化法では，金属Al膜厚の増大に伴い高いTMR比が得られる最適暴露量も増大するのに対し，オゾン酸化法では，最適暴露量は金属Al膜厚に依存せず,10~5L～10~6L程度の広い範囲で一定である．③オゾン酸化法では,成膜直後からAlとOの反応が促進してその結合が強化した高品質な酸化物絶縁層を形成することができる．以上のことから，金属Alの高濃度オゾン酸化は,過不足酸化の無い，かつAlとOの結合が強化した，均一な極薄Al酸化物絶縁層の形成に極めて有効であると言える．