高濃度オゾン酸化法による金属Mg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

磁気ランダムアクセスメモリや磁気再生ヘッド用の強磁性トンネル接合膜(MTJ)には，低い接合抵抗(RA)·高い磁気抵抗変化率（MR比）が求められている．金属積層膜に酸化処理を施して酸化物絶縁層を作製する場合，高いMR比が得られるという観点から，一般的に金属Al膜のプラズマ酸化が用いられてきた．しかしながら，絶縁層厚低減のための被酸化金属Al膜の極薄化に伴い，プラズマ酸化法ではその反応性の高さから酸化膜形成速度が速く，下部強磁性層界面までの精密な酸化が極めて困難になってきている．著者らは，金属Al膜をマイルドに酸化させることを目的として，高濃度オゾン酸化法を検討してきた．その結果，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した．これにより，金属Alの高濃度オゾン酸化は，過不足酸化の無いAl酸化物絶縁層の形成に極めて有効であるとの結論を得た．最近，ダイレクトスパッタ法などにより形成したMgOバリアを有するMUにおいて，非常に高いMR比が報告されている．本研究では金属Mg膜のオゾン酸化過程，並びにオゾン酸化を用いて作製したMg-O絶縁層を有するMTJのTMR特性について検討し，MgOダイレクトスパッタの場合との比較を行った．