專利名稱：磁阻效應(yīng)元件的制造方法以及制造設(shè)備的制作方法
磁阻效應(yīng)元件的制造方法以及制造設(shè)備
技術(shù)區(qū)域
本發(fā)明涉及用于MRAM (磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器，magnetic random access memory)和磁頭的傳感器等的磁阻效應(yīng)元件的制造方法以及制造設(shè)備。
背景技術(shù)：
磁阻效應(yīng)元件用于MRAM (磁性隨機(jī)存儲(chǔ)器，magnetic random access memory)和磁頭的傳感器中。具有第一強(qiáng)磁性層/絕緣體層/第二強(qiáng)磁性層的 基本結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)元件，通過利用第一強(qiáng)磁性層和第二強(qiáng)磁性層的磁化方 向?yàn)橥蚱叫袝r(shí)電阻低、為反向平行時(shí)電阻高的性質(zhì)，先固定一個(gè)強(qiáng)磁性層 的磁化方向，另一個(gè)強(qiáng)磁性層的磁化方向根據(jù)外部磁場而變化，從而根據(jù)電 阻的變化，可以檢測出外部磁場的方向。為了得到高的檢測靈敏度，要求作 為磁化方向?yàn)橥蚱叫袝r(shí)和反向平行時(shí)的電阻的變化量的指標(biāo)的MR比(磁 阻比，Magnetoresistance ratio)要高。作為得到高M(jìn)R比的結(jié)構(gòu)，發(fā)明人已 經(jīng)公開了使用濺射成膜的氧化鎂(以下記為MgO，但并非化學(xué)計(jì)量比為l: 1)作為磁阻效應(yīng)元件的絕緣體層的磁阻效應(yīng)元件(例如，參照非專利文獻(xiàn)1 以及專利文獻(xiàn)l)。
非專利文獻(xiàn)l: APPLIED PHYSICS LETTERS 86、 092502 (2005)
專利文獻(xiàn)h特愿2004-259280
為了MRAM的高密度化和磁頭的高分辨率化，要求元件尺寸更小。元 件尺寸小時(shí)，為了能夠良好地工作，必須充分降低磁化方向?yàn)橥蚱叫袝r(shí)的 1^1112的電阻(以下，稱為RA)。通過使絕緣體層的MgO膜的厚度變薄， 可以降低磁阻效應(yīng)元件的RA。但是，MgO膜的厚度變薄時(shí)，MR比大幅度 降低，其結(jié)果，存在難以同時(shí)實(shí)現(xiàn)低RA和高M(jìn)R比的問題。
發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有低RA但高M(jìn)R比的磁阻效應(yīng)元件的制 造方法以及制造設(shè)備。
本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和 第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法依次包括形成第一強(qiáng) 磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述形 成MgO層的工序在具有構(gòu)件的成膜室內(nèi)進(jìn)行，該構(gòu)件的表面附著有對(duì)氧化 性氣體的吸氣效果比MgO大的物質(zhì)。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，在形成所述 MgO層的成膜室內(nèi)，設(shè)置有一個(gè)以上的對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比MgO大 的物質(zhì)的成膜裝置；所述對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比MgO大的物質(zhì)通過一 個(gè)以上的所述成膜裝置附著到所述構(gòu)件上。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，所述對(duì)氧化性 氣體的吸氣效果比MgO大的物質(zhì)含有一種以上的形成構(gòu)成所述磁阻效應(yīng)元 件的物質(zhì)的元素。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁 性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法依次包括形成 第一強(qiáng)磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序； 所述形成MgO層的工序在具有構(gòu)件的成膜室內(nèi)進(jìn)行，該構(gòu)件的表面附著有 對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比構(gòu)成第一強(qiáng)磁性層的物質(zhì)大的物質(zhì)。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，在形成所述 MgO層的成膜室內(nèi)，設(shè)置有一個(gè)以上的對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比構(gòu)成第 一強(qiáng)磁性層的物質(zhì)大的物質(zhì)的成膜裝置；所述對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比構(gòu) 成第一強(qiáng)磁性層的物質(zhì)大的物質(zhì)通過所述成膜裝置附著到所述構(gòu)件上。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，所述對(duì)氧化性
氣體的吸氣效果比構(gòu)成第一強(qiáng)磁性層的物質(zhì)大的物質(zhì)含有一種以上的形成 構(gòu)成所述磁阻效應(yīng)元件的物質(zhì)的元素。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁
性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法依次包括形成 第一強(qiáng)磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序； 所述形成MgO層的工序在具有構(gòu)件的成膜室內(nèi)進(jìn)行，該構(gòu)件的表面附著有 在構(gòu)成所述磁阻效應(yīng)元件的物質(zhì)中對(duì)氧化性氣體的吸氣效果最大的物質(zhì)。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁 性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法依次包括形成 第一強(qiáng)磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序； 所述形成MgO層的工序在具有構(gòu)件的成膜室內(nèi)進(jìn)行，該構(gòu)件的表面附著有 氧氣吸附能的值為145kcal/mol以上的物質(zhì)。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁 性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法依次包括形成 第一強(qiáng)磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序； 所述形成MgO層的工序在具有構(gòu)件的成膜室內(nèi)進(jìn)行，該構(gòu)件的表面附著有 含有Ta (鉭)、Ti (鈦)、Mg (鎂)、Zr (鋯)、Nb (鈮)、Mo (鉬)、W (鴿)、 Cr (鉻)、Mn (錳)、Hf (鉿)、V (釩)、B (硼)、Si (硅)、Al (鋁)或Ge (鍺)中的一種以上的金屬或半導(dǎo)體。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，所述形成MgO 層的工序通過濺射法成膜成所述MgO層。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該方法包括使用通過真空管 將包括第一成膜室的多個(gè)成膜室與輸送室連接、能不破壞真空地在所述多個(gè) 成膜室之間輸送基板的設(shè)備，其特征在于，該方法包括將對(duì)氧化性氣體的 吸氣效果比MgO大的物質(zhì)附著在所述第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的第一工
序；進(jìn)行所述第一工序后，在所述第一成膜室內(nèi)在所述基板上成膜成MgO 層的第三工序；在所述第一成膜室以外的所述成膜室內(nèi)，進(jìn)行從第一工序的 下一工序開始至所述第三工序之前的工序的第二工序；按照所述第一工序、 所述第二工序、所述第三工序的順序來連續(xù)地進(jìn)行這些工序。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該方法包括通過真空管將包 括第一成膜室的多個(gè)成膜室與輸送室連接、能不破壞真空地在所述多個(gè)成膜 室之間輸送基板的設(shè)備，其特征在于，該方法包括將氧氣吸附能的值為 145kcal/mo1以上的物質(zhì)附著在所述第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的第一工序；進(jìn) 行所述第一工序后，在所述第一成膜室內(nèi)在所述基板上成膜成MgO層的第 三工序；在所述第一成膜室以外的所述成膜室內(nèi)，進(jìn)行從所述第一工序的下 一工序開始至所述第三工序之前的工序的第二工序；按照所述第一工序、所 述第二工序、所述第三工序的順序來連續(xù)地進(jìn)行這些工序。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該方法包括使用通過真空管 將包括第一成膜室的多個(gè)成膜室與輸送室連接、能不破壞真空地在所述多個(gè) 成膜室之間輸送基板的設(shè)備，其特征在于，該方法包括將含有Ta、 Ti、 Mg、 Zr、 Nb、 Mo、 W、 Cr、 Mn、 Hf、 V、 B、 Si、 Al或Ge中的一種以上 的金屬或半導(dǎo)體附著在所述第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的第一工序；進(jìn)行所述 第一工序后，在所述第一成膜室內(nèi)在所述基板上成膜成MgO層的第三工序； 在所述第一成膜室以外的所述成膜室內(nèi)，進(jìn)行從第一工序的下一工序開始至 所述第三工序之前的工序的第二工序；按照所述第一工序、所述第二工序、 所述第三工序的順序來連續(xù)地進(jìn)行這些工序。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，所述第一工序 是將所述對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)附著在所述第一成膜室內(nèi)的構(gòu) 件的表面，同時(shí)成膜于所述基板上。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，所述第一工序
與在所述第一成膜室以外的所述成膜室內(nèi)、在所述基板上成膜的工序同時(shí)進(jìn) 行。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，所述第三工序
為通過濺射法成膜成所述MgO層。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，該方法包括在 通過真空管將包括第一成膜室的多個(gè)成膜室與輸送室連接、能不破壞真空地 在所述多個(gè)成膜室之間輸送基板的設(shè)備中進(jìn)行如下工序?qū)⑺龌遢斔椭?所述第一成膜室，在所述第一成膜室內(nèi)濺射Mg，在所述基板上成膜成Mg
層，同時(shí)將Mg附著在所述第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面的工序；和繼續(xù)在所
述第一成膜室內(nèi)成膜成MgO層的工序。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括在
成膜成MgO層的成膜室內(nèi)，設(shè)置有將對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比MgO大的 物質(zhì)附著在成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的裝置。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁 性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該設(shè)備包括在成膜成 MgO層的成膜室內(nèi)設(shè)置有將對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比形成第一強(qiáng)磁性層 的物質(zhì)大的物質(zhì)附著在所述成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的裝置。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，其特征在于，所述對(duì)氧化性 氣體的吸氣效果大的物質(zhì)為在構(gòu)成所述磁阻效應(yīng)元件的物質(zhì)中對(duì)氧化性氣 體的吸氣效果最大的物質(zhì)。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，其特征在于，在成膜成MgO 層的成膜室內(nèi)，設(shè)置有將氧氣吸附能的值為145kcal/mo1以上的物質(zhì)附著在 所述成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的裝置。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，其特征在于，在成膜成MgO 層的成膜室內(nèi)，設(shè)置有將含有Ta、 Ti、 Mg、 Zr、 Nb、 Mo、 W、 Cr、 Mn、
Hf、 V、 B、 Si、 Al或Ge中的一種以上的金屬或半導(dǎo)體附著在所述成膜室內(nèi) 的構(gòu)件表面的裝置。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，其特征在于，該制造設(shè)備通 過真空管將包括成膜成所述MgO層的成膜室的多個(gè)成膜室與輸送室連接， 能不破壞真空地在所述多個(gè)成膜室之間輸送基板。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，其特征在于，所述成膜成 MgO層的成膜室內(nèi)設(shè)置有MgO的靶，所述靶上具有供給電力的電力供給部。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁 性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法包括形成第一 強(qiáng)磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述 形成MgO層的工序在基板處于浮動(dòng)電位的狀態(tài)下進(jìn)行。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件具有基板、 第一強(qiáng)磁性層、第二強(qiáng)磁性層、和形成于所述第一強(qiáng)磁性層和所述第二強(qiáng)磁 性層之間的MgO層，其特征在于，該方法包括在所述基板上形成第一強(qiáng)磁 性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述形成 MgO層的工序通過將所述基板載置在連接所述基板的部分為絕緣物的基板 載置臺(tái)上來進(jìn)行。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，所述基板載置 在噴鍍有絕緣物的基板載置臺(tái)上。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，所述基板載置 在由絕緣物形成的基板載置臺(tái)上。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，所述形成MgO 層的工序在將掩模與所述基板分開地設(shè)置在所述基板的周邊部的狀態(tài)下進(jìn) 行。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁
性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法包括形成第一 強(qiáng)磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述 形成MgO層的工序在基板和保持該基板的基板保持部為電絕緣的狀態(tài)下進(jìn) 行。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，所述形成MgO 層的工序在將與所述基板電絕緣的掩模設(shè)置在所述基板的周邊部的狀態(tài)下 進(jìn)行。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁 性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，在成膜成MgO層的成 膜室內(nèi)，設(shè)置有用于使基板處于浮動(dòng)電位的狀態(tài)的裝置。
另外，本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁 性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，在成膜成MgO層的成 膜室內(nèi)，設(shè)置有用于使基板和保持該基板的基板保持部電絕緣的裝置。
在本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法以及制造設(shè)備中，在形成MgO層 的成膜室內(nèi)部的構(gòu)件的表面附著有對(duì)氧氣和水等(以下，稱為氧化性氣體) 的吸氣效果大的物質(zhì)的狀態(tài)下，在基板上成膜成MgO層。由此，即使MgO 的膜厚薄，也能得到高M(jìn)R比的磁阻效應(yīng)元件，其結(jié)果，可以得到低RA但 高M(jìn)R比的磁阻效應(yīng)元件。將在MgO層的成膜中從成膜裝置放出的氧氣和 水等氧化性氣體，吸收到所述對(duì)氧氣和水等氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì) 中而除去，在所述成膜室內(nèi)的所述氣體殘留少的狀態(tài)下，成膜成MgO層。
此外，當(dāng)作為MgO成膜室內(nèi)附著的對(duì)氧氣和水等氧化性氣體的吸氣效 果大的物質(zhì)，選自構(gòu)成作為對(duì)象的構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的物質(zhì)時(shí)，將對(duì)氧氣和 水等氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)附著在MgO成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面的 裝置和形成薄膜層的裝置可以兼用，沒必要設(shè)置附著對(duì)氧氣和水等氧化性氣 體的吸氣效果大的物質(zhì)的專用裝置。另外，由于可以同時(shí)完成將對(duì)氧氣和水
等氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)附著在MgO成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面的工 序、和形成薄膜層的工序，因此可以縮短工序。
經(jīng)各種研究后的結(jié)果發(fā)現(xiàn)，在構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的薄膜層中，成膜成 MgO絕緣體層的工序很重要，根據(jù)成膜成MgO絕緣體層的成膜室內(nèi)的構(gòu)件 表面附著的物質(zhì)的種類的不同，對(duì)磁阻效應(yīng)元件的特性的影響很大。
進(jìn)一步研究的結(jié)果還發(fā)現(xiàn)，成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面附著的物質(zhì)為對(duì)氧氣和 水等氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)時(shí)，能得到低RA但高M(jìn)R比的磁阻效 應(yīng)元件。本發(fā)明是基于上述見解而得出的。
此外，在本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的制造方法以及制造設(shè)備中，通過在基 板處于浮動(dòng)電位的狀態(tài)下、或者在基板和保持該基板的基板保持部為電絕緣 的狀態(tài)下形成MgO層，即使MgO的膜厚薄，也能得到高M(jìn)R比的磁阻效應(yīng) 元件，其結(jié)果，可以得到低RA但高M(jìn)R比的磁阻效應(yīng)元件。
圖1為表示第一實(shí)施例中制造的、具有MgO絕緣體層的磁阻效應(yīng)元件 的薄膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖2為表示本發(fā)明的第一實(shí)施例的制造設(shè)備的成膜室的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子 的平面示意圖3為用于說明圖2所示的制造設(shè)備的第一成膜室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面
圖4為比較用本發(fā)明的制造方法與以往的制造方法制造的磁阻效應(yīng)元件 的MgO層的膜厚與MR比特性的圖5為比較用本發(fā)明的制造方法與以往的制造方法制造的磁阻效應(yīng)元件 的MgO層的RA與MR比特性的圖6為表示本發(fā)明的第二實(shí)施例中制造的具有MgO絕緣體層的磁阻效應(yīng)元件的薄膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖7為表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的制造設(shè)備的成膜室的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子 的平面示意圖8為表示本發(fā)明的第三實(shí)施例中制造的具有MgO絕緣體層的磁阻效 應(yīng)元件的薄膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖9為本發(fā)明的第三實(shí)施例的制造設(shè)備的成膜室的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的平 面示意圖IO為在圖1所示的結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)元件中，在基板12上剛要成膜成 MgO層前，在成膜成MgO層的第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面附著有各種物質(zhì)的 狀態(tài)下，在基板12上成膜成MgO層并形成磁阻效應(yīng)元件，測定并比較MR 比的圖11為表示本發(fā)明的第五實(shí)施例中制造的、具有MgO絕緣體層的磁阻 效應(yīng)元件的薄膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖12為用于本發(fā)明的第五實(shí)施例的制造設(shè)備的第一成膜室的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 的剖面圖13為表示本發(fā)明的第五實(shí)施例的磁阻效應(yīng)元件的MgO層的RA與 MR比特性的圖14為用于說明本發(fā)明的第六實(shí)施例的制造設(shè)備的第一成膜室的內(nèi)部 結(jié)構(gòu)的剖面圖15為表示本發(fā)明的第七實(shí)施例的制造設(shè)備的基板保持部附近的結(jié)構(gòu) 的圖，(a)為表示掩模和基板接觸的狀態(tài)的圖，(b)為表示掩模和基板分開 的狀態(tài)的圖16為表示本發(fā)明的第七實(shí)施例的磁阻效應(yīng)元件的MgO層的RA與 MR比特性的圖。
附圖標(biāo)記說明
2第一強(qiáng)磁性層
5 Ru層
9下部電極層
10b上部電極層(Ta)
12，120基板
23耙安裝部
26革巴(Ta)
31遮擋體
36防沉積遮護(hù)板
42第三成膜室
45卸載鎖定室
48 PtMn成膜裝置
51Ru成膜裝置
61b第二Ta層
62b第二CuN層
66 Mg層
69基底層(Ru)
290基板載置臺(tái)
3第二強(qiáng)磁性層
6 CoFe層
10上部電極層
10c上部電極層(Cu)
21第一成膜室
24耙(MgO)
27,28遮擋體
34真空管
37成膜室內(nèi)壁
43輸送室
46第一Ta成膜裝置 49 CoFe成膜裝置 52 CoFeB成膜裝置 62 CuN層 64,640下部電極層 67 Mg成膜裝置 80反強(qiáng)磁性層(IrMn) 295掩模。
4 MgO層
8反強(qiáng)磁性層(PtMn)
10a上部電極層(Ta)
11防止氧化層
22隔板
25靶安裝部
29基板保持部
35排真空裝置
41第二成膜室
44負(fù)載鎖定室
47 MgO成膜裝置
50 Ta成膜裝置
61a第一Ta層
62a第一 CuN層
65 CuN成膜裝置
68基底層(Ta)
具體實(shí)施例方式
參照?qǐng)D1、圖2以及圖3，說明本發(fā)明的第一實(shí)施例。圖1為表示第一 實(shí)施例中制造的、具有MgO絕緣體層的磁阻效應(yīng)元件的薄膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)例 子的圖。
圖1中，在表面形成有Si02 (二氧化硅)的Si (硅)基板12上，層積
有由Ta (鉭)形成的下部電極層9 (膜厚10nm)、由PtMn (鉑錳)形成 的反強(qiáng)磁性層8 (膜厚15nm)、 CoFe (鈷鐵)層6 (膜厚2.5nm)、 Ru (釕) 層5 (膜厚0.85nm)、由CoFeB (鈷鐵硼)形成的第一強(qiáng)磁性層2 (膜厚3nm)、 由MgO (氧化鎂)形成的絕緣體層4 (膜厚l.Onm)、由CoFeB (鈷鐵硼) 形成的第二強(qiáng)磁性層3 (膜厚3nm)、由Ta (鉭)形成的上部電極層10 (膜 厚10nm)、用于防止氧化的Ru層ll (膜厚7nm)。
然后，通過圖2說明本發(fā)明的制造設(shè)備。圖2為表示本發(fā)明的第一實(shí)施 例的制造設(shè)備的成膜室的結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的平面示意圖，具有能夠各自排真 空的輸送室43、負(fù)載鎖定室(load lock chamber) 44、卸載鎖定室(unload lock chamber) 45、第一成膜室2K第二成膜室41、第三成膜室42。負(fù)載鎖定室 44、卸載鎖定室45通過真空管與輸送室43連接，由此，基板可以出入于大 氣壓的外部空間和真空的設(shè)備內(nèi)的空間。此外，第一成膜室21、第二成膜室 41以及第三成膜室42通過真空管與輸送室43連接。由此，可以在維持真空 狀態(tài)下，在各個(gè)成膜室之間相互輸送。
在各個(gè)成膜室中設(shè)置有用于形成所述磁阻效應(yīng)元件的所述各層的成膜 裝置。即，在第一成膜室21中設(shè)置有第一Ta成膜裝置46以及MgO成膜裝 置47，在第二成膜室41中設(shè)置有PtMn成膜裝置48、 CoFe成膜裝置49以 及第二Ta成膜裝置50，在第三成膜室42中設(shè)置有Ru成膜裝置51以及CoFeB 成膜裝置52。在不暴露于大氣的條件下將基板在各個(gè)成膜室之間輸送，通過 形成所述磁阻效應(yīng)元件的所述各層的成膜裝置來依次成膜。
圖3為用于說明圖2所示的制造設(shè)備的第一成膜室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面 圖。第二成膜室、第三成膜室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，除各自用不同的物質(zhì)來成膜以外， 與第一成膜室相同。本實(shí)施例的成膜裝置中采用濺射法。第一成膜室21通 過真空管34與輸送室連接，通過關(guān)閉真空管34來保持內(nèi)部的氣密性。在第 一成膜室21的下部，設(shè)置有保持基板30的基板保持部29。基板保持部29
的表面被由氮化鋁形成的絕緣體所覆蓋。
各個(gè)成膜裝置以作為成膜物質(zhì)的靶和靶的電力供給部為主要元件。在第
一成膜室21的上部，將由MgO形成的靶24安裝在靶安裝部23上。另外， 通過隔板22來分區(qū)，將由Ta形成的靶26安裝在靶安裝部25上。來自高頻 率電源(圖中未示出)的高頻率電力通過靶安裝部23、25供給到耙24(MgO) 以及靶26 (Ta)。
此外，具有遮蔽靶24 (MgO)的遮擋體(shutter) 27、遮蔽靶26 (Ta) 的遮擋體28，通過遮擋體31來遮蔽基板12。各個(gè)遮擋體27、 28、 31，與靶 24 (MgO)或靶26 (Ta)的濺射相應(yīng)，構(gòu)成為可以各自從圖示的位置移除。 第一成膜室21上設(shè)置有圓筒形的防沉積遮護(hù)板(deposition-preventive shield) 36，以覆蓋成膜室內(nèi)壁37的側(cè)面。以下，將成膜室內(nèi)壁、防沉積遮護(hù)板、 遮擋體、隔板等稱為構(gòu)件。
在第一成膜室21的下方，設(shè)置有用于將成膜室21內(nèi)排真空的排真空裝 置35。
然后，對(duì)于按照本發(fā)明的第一實(shí)施例將圖l所示的磁阻效應(yīng)元件的一個(gè) 例子進(jìn)行成膜處理的方法，參照?qǐng)D2進(jìn)行說明。
為了由Ta成膜成下部電極層9，將表面形成有Si02 (二氧化硅)的Si (硅)基板12搬入第一成膜室21中，保持在保持部29上。保持部29的表 面用由氮化鋁形成的絕緣物來覆蓋，基板12在電浮動(dòng)的狀態(tài)下保持。成膜 前的第一成膜室21排氣至背景(background)壓力為10—7Pa以下，向第一 成膜室21內(nèi)導(dǎo)入Ar (氬)，達(dá)到規(guī)定的壓力，使遮擋體27、遮擋體28以及 遮擋體31為關(guān)閉狀態(tài)，在Ta靶26上施加高頻率電力，進(jìn)行Ta的預(yù)濺射。 然后，使遮擋體31、遮擋體28為打開狀態(tài)，通過在Ta靶26上施加高頻率 電力，在基板12上形成Ta膜。此時(shí)，同時(shí)在作為第一成膜室21內(nèi)部的構(gòu) 件的成膜室內(nèi)壁37、防沉積遮護(hù)板36的內(nèi)壁、隔板22和遮擋體等的一部分
上，附著來自Ta靶26的濺射的Ta。來自Ta靶的濺射粒子附著的區(qū)域，隨 著靶的位置和形狀、成膜室內(nèi)的構(gòu)件的位置和形狀、成模條件等而不同。在 濺射規(guī)定的時(shí)間后，使遮擋體31為關(guān)閉狀態(tài)，關(guān)閉施加在Ta靶26上的高 頻率電力。
從第一成膜室21中搬出成膜有Ta下部電極層9的基板12，輸送至設(shè)置 有PtMn的成膜裝置48以及CoFe成膜裝置49的第二成膜室41內(nèi)，保持在 保持部上。用PtMn成膜裝置48，在基板上形成PtMn層8，然后，用CoFe 成膜裝置49，形成CoFe層6。然后，從第二成膜室41中搬出基板12，輸 送至設(shè)置有Ru成膜裝置51以及CoFeB成膜裝置52的第三成膜室42中， 保持在保持部上。用Ru成膜裝置51，在基板上形成Ru層5，然后用CoFeB 成膜裝置52，形成由CoFeB形成的第一強(qiáng)磁性層2。由此，依次形成了圖l 所示的PtMn反強(qiáng)磁性層8、 CoFe強(qiáng)磁性層6、 Ru層5、 CoFeB強(qiáng)磁性層2。 此外，成膜前的各個(gè)成膜室內(nèi)的背景壓力為10—》a以下。
然后，為了成膜成MgO層4，再次將層積了圖1的第一強(qiáng)磁性層2的 基板12輸送到第一成膜室21內(nèi)，保持在基板保持部29上。此時(shí)，第一成 膜室21內(nèi)的構(gòu)件的表面為最表面附著有Ta的狀態(tài)，該Ta為在基板上形成 Ta層的工序中濺射的Ta。在這樣的成膜室內(nèi)，通過MgO成膜裝置47在基 板12上濺射成膜成MgO層。使遮擋體28、遮擋體27以及遮擋體31為關(guān) 閉裝置，通過在MgO靶24上施加高頻率電力，進(jìn)行MgO的預(yù)濺射。然后， 使遮擋體27為打開狀態(tài)，在規(guī)定的時(shí)間內(nèi)濺射MgO。然后，使遮擋體31 為打開狀態(tài)，在基板12上成膜成MgO層4。
從第一成膜室21中搬出基板12，移動(dòng)至設(shè)置有CoFeB成膜裝置52的 第三成膜室42內(nèi)，形成由CoFeB形成的第二強(qiáng)磁性層3。然后再次將基板 12搬入配置有第一 Ta成膜裝置46的第一成膜室21內(nèi)，形成Ta上部電極層 10。然后，移動(dòng)至設(shè)置有Ru成膜裝置51的第三成膜室42內(nèi)，形成Ru防
止氧化層11。這樣形成的圖1所示的磁阻效應(yīng)元件，即使MgO層的膜厚薄， 也能夠得到高M(jìn)R比的良好的特性。其結(jié)果，能夠得到低RA但高M(jìn)R比的
磁阻效應(yīng)元件。
在本發(fā)明的第一實(shí)施例中，在設(shè)置有MgO的成膜裝置的第一成膜室內(nèi)， 設(shè)置有在構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的物質(zhì)中對(duì)氧化性氣體的吸氣效果最大的物質(zhì) (在本實(shí)施例中為Ta)的成膜裝置，在成膜成MgO膜的第一成膜室內(nèi)，僅 成膜成在構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的物質(zhì)中對(duì)氧化性氣體的吸氣效果最大的物質(zhì) (在本實(shí)施例中為Ta)膜與MgO膜。另外，形成MgO層的成膜室內(nèi)的構(gòu) 件的表面附著的Ta對(duì)氧化性氣體的吸氣效果，比MgO和形成第一強(qiáng)磁性層 的CoFeB對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大。
圖4為比較用本發(fā)明的制造方法與以往的制造方法制造的磁阻效應(yīng)元件 的MgO層的膜厚與MR比特性的圖，圖5為比較用本發(fā)明的制造方法與以 往的制造方法制造的磁阻效應(yīng)元件的MgO層的RA與MR比特性的圖。在 以往的方法中，使用在第二成膜室41中設(shè)置的第二 Ta成膜裝置50來形成 Ta下部電極層以及Ta上部電極層。在以往的方法中，在成膜成MgO層的 第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面附著有MgO的成膜室內(nèi)，成膜成MgO層。
圖4中，用方形(口)表示在附著有Ta的成膜室內(nèi)成膜成MgO層的本 發(fā)明的制造方法制造的磁阻效應(yīng)元件的MgO膜厚與MR比特性，用涂黑的 菱形( )表示在未附著Ta的情況下成膜成MgO層的以往的制造方法制造 的磁阻效應(yīng)元件的MgO膜厚與MR比特性。在以往的制造方法中，隨著 MgO層的膜厚變薄，MR比降低；根據(jù)本發(fā)明的制造方法，即使MgO層的 膜厚薄至0.9nm，也能得到高M(jìn)R比的磁阻效應(yīng)元件。
在圖5中也同樣，用方形(口)表示通過本發(fā)明的制造方法制造的磁阻 效應(yīng)元件的RA與MR比特性，用涂黑的菱形( )表示通過以往的制造方 法制造的磁阻效應(yīng)元件的RA與MR比特性。在以往的制造方法中，RA約150Q/mi2時(shí)的MR比不足50%，但是，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，RA約2Q//m2 時(shí)的MR比能達(dá)到130%，能夠得到低RA且高M(jìn)R比的磁阻效應(yīng)元件。
根據(jù)本發(fā)明的第一實(shí)施方式，對(duì)MgO進(jìn)行成膜時(shí)的成膜室內(nèi)的構(gòu)件的 表面用對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的Ta來覆蓋，由于具有對(duì)MgO進(jìn)行成膜 時(shí)放出的氧化性氣體的吸氣效果，可以防止強(qiáng)磁性層2的表面的氧化和成膜 后的MgO層4的膜質(zhì)的劣化。
在以往的制造方法以及本發(fā)明的制造方法中，磁阻效應(yīng)元件的各個(gè)薄膜 層，在排真空至背景壓力為10—》a以下的成膜室內(nèi)形成。未在MgO成膜室 內(nèi)的構(gòu)件表面覆蓋作為對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)的Ta時(shí)，即使使 背景壓力為10—7Pa，成膜成MgO絕緣體層，形成磁阻效應(yīng)元件，MgO膜的 厚度薄時(shí)的MR比的降低也得不到改善。MgO為易吸附水的潮解性的物質(zhì)， MgO的燒結(jié)體為多孔的物質(zhì)，因此，MgO靶可以吸附氧氣和水等氧化性氣 體。即使進(jìn)行排氣使背景壓力至10_7Pa，靶上吸附的氧化性氣體不容易排出， 開始MgO的濺射時(shí)，同時(shí)來自于受到離子轟擊的MgO靶的氧化性氣體放出 到MgO成膜中的成膜空間內(nèi)。因此，發(fā)生了處理基板上形成的強(qiáng)磁性層的 表面的氧化和成膜后的MgO絕緣體層的膜質(zhì)的劣化，使磁阻效應(yīng)元件的特 性變差。
對(duì)氧氣和水等氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)，并不限定于Ta，也可以 為Ti、 Mg、 Zr、 Nb、 Mo、 W、 Cr、 Mn、 Hf、 V、 B、 Si、 Al或Ge等。此 外，也可以為由對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的兩種以上的物質(zhì)形成的合金。
在上述的實(shí)施方式中，MgO的成膜室內(nèi)附著的對(duì)氧化性氣體的吸氣效 果大的物質(zhì)，可以使用與構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的下部電極層9以及上部電極層 10相同的物質(zhì)(Ta)，將對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)(Ta)附著在 MgO成膜室內(nèi)的工序，可以在進(jìn)行Ta下部電極層9以及Ta上部電極層10 的成膜工序時(shí)同時(shí)完成，沒必要再特別設(shè)置用于將對(duì)氧化性氣體的吸氣效果
大的物質(zhì)(Ta)附著在MgO成膜室內(nèi)的工序。此外，由于在該第一實(shí)施例 中，將構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的下部電極層9以及上部電極層10的兩者的Ta， 在成膜成MgO的第一成膜室21中進(jìn)行成膜，因此，在MgO成膜室內(nèi)Ta 比較厚且占有廣闊的區(qū)域，可以得到大的吸氣效果。
而且，在第一實(shí)施例中，還可以在剛成膜成MgO層4前，插入在第一 成膜室21內(nèi)的構(gòu)件表面附著Ta的工序。通過插入這樣的工序，可以在形成 構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的Ta層的工序中，在第一成膜室21內(nèi)的構(gòu)件表面附著Ta， 而且由于可以附著Ta，可以增大成膜室21內(nèi)的構(gòu)件表面附著的Ta的厚度和 Ta附著的區(qū)域。而且由于可以在剛形成MgO層的工序前在成膜室內(nèi)附著Ta， 因此可以得到對(duì)MgO膜的成膜時(shí)放出的氧化性氣體的高的吸氣效果。
另外，基板12在第一成膜室21外時(shí)(例如，第一強(qiáng)磁性層2的成膜處 理中等)，也可以進(jìn)行利用設(shè)置在第一成膜室21內(nèi)的Ta成膜裝置，使遮擋 體31為關(guān)閉狀態(tài)，濺射Ta，在成膜室21內(nèi)的構(gòu)件的表面附著Ta的工序。 由此，可以使成膜室21內(nèi)的構(gòu)件的表面附著的Ta的厚度變厚，可以擴(kuò)大附 著的區(qū)域，因此，可以增大對(duì)MgO膜的成膜時(shí)放出的氧化性氣體的吸氣效 果。而且，由于該工序與基板的成膜工序同時(shí)進(jìn)行，因此具有不增加完成工 序時(shí)間的優(yōu)點(diǎn)。另外，也可以代替使遮擋體31為關(guān)閉狀態(tài)的工作，通過將 樣品基板載置在基板保持部上，來進(jìn)行在該成膜室21內(nèi)的構(gòu)件的表面附著 Ta的濺射工序。
然后，參照?qǐng)D6以及圖7來說明第二實(shí)施例。
圖6為表示本發(fā)明的第二實(shí)施例的具有MgO絕緣體層的磁阻效應(yīng)元件 的薄膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。代替圖1的下部電極層9，圖6中形成了下部 電極部64。下部電極部64由第一Ta層61a、 CuN層62、第二Ta層61b組 成。磁阻效應(yīng)元件的其它部分的薄膜結(jié)構(gòu)與第一實(shí)施例的圖l相同。
圖7為本發(fā)明的第二實(shí)施例中使用的制造裝置的示意圖。圖7為在第一
實(shí)施例中使用的圖2的制造裝置中，在第一成膜室內(nèi)新設(shè)有CuN成膜裝置 65。 S卩，第二實(shí)施例的制造裝置的特征在于，在具有成膜成MgO的成膜裝 置的第一成膜室內(nèi)，同時(shí)設(shè)置有對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)的成膜裝 置(Ta)和對(duì)氧化性氣體的吸氣效果小的物質(zhì)的成膜裝置(CuN)。
然后，按照本發(fā)明的制造設(shè)備以及制造方法的第二實(shí)施例來對(duì)磁阻效應(yīng) 元件的一個(gè)例子進(jìn)行成膜處理的方法，通過圖6以及圖7進(jìn)行說明。
為了在形成有Si02的Si基板12上成膜成下部電極部64的第一 Ta層 61a(參照?qǐng)D6)，在設(shè)置有第一 Ta成膜裝置46的第一成膜室21內(nèi)進(jìn)行成膜。 此時(shí)，同時(shí)在作為第一成膜室21內(nèi)的構(gòu)件的成膜室內(nèi)壁37、防沉積遮護(hù)板 36、隔板22和遮擋體等的表面的一部分上，附著Ta。然后，使用第一成膜 室21內(nèi)設(shè)置的CuN成膜裝置62，成膜成下部電極部64的CuN層62(參照 圖6)。此時(shí)，同時(shí)在第一成膜室21內(nèi)附著濺射的CuN。然后，為了成膜成 下部電極部64的第二 Ta層61b (參照?qǐng)D6)，使用設(shè)置有第一成膜室21的 第一Ta成膜裝置46，在基板12上對(duì)Ta進(jìn)行成膜。此時(shí)，同時(shí)在第一成膜 室21內(nèi)的構(gòu)件的最表面，附著作為對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)的Ta。 然后，與實(shí)施例1相同，將成膜有Ta下部電極部64的基板12從第一成膜 室21中搬出，依次移動(dòng)到設(shè)置有PtMn以及CoFe的各個(gè)成膜裝置的第二成 膜室41、設(shè)置有Ru以及CoFeB的各個(gè)成膜裝置的第三成膜室42，依次成 膜成如圖1所示的PtMn反強(qiáng)磁性層8、 CoFe層6、 Ru層5、由CoFeB形成 的第一強(qiáng)磁性層2。此外，成膜前的各個(gè)成膜室內(nèi)的背景壓力為10—7Pa以下。
然后，將基板12搬入第一成膜室21內(nèi)，通過MgO成膜裝置47濺射成 膜成MgO膜。成膜成MgO層4時(shí)，第一成膜室21的內(nèi)部為對(duì)氧化性氣體 的吸氣效果大的Ta附著在表面的狀態(tài)。
然后，將成膜成MgO層4的基板12移動(dòng)至設(shè)置有CoFeB成膜裝置的 第三成膜室42內(nèi)，成膜成由CoFeB形成的第二強(qiáng)磁性層3。然后，為了成
膜成上部電極層10，再次輸送至第一成膜室21內(nèi)，通過第一Ta成膜裝置在 基板上對(duì)Ta進(jìn)行成膜。最后，將基板移動(dòng)至第三成膜室42內(nèi)，通過Ru成 膜裝置51成膜成Ru層11 ，形成具有圖6所示的薄膜結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)元件。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在對(duì)MgO進(jìn)行成膜的第一成膜室內(nèi)，在形 成構(gòu)成本實(shí)施例的磁阻效應(yīng)元件的薄膜層的物質(zhì)中，同時(shí)設(shè)置有對(duì)氧化性氣 體的吸氣效果最大的物質(zhì)(本實(shí)施例中為Ta)的成膜裝置和對(duì)氧化性氣體的 吸氣效果更小的物質(zhì)(本實(shí)施例中為CuN)的成膜裝置。然后，在第一成膜 室內(nèi)的構(gòu)件表面附著對(duì)氧化性氣體的吸氣效果更小的物質(zhì)后，附著對(duì)氧化性 氣體的吸氣效果大的物質(zhì)，在第一成膜室內(nèi)，在附著有對(duì)氧化性氣體的吸氣 效果大的物質(zhì)的狀態(tài)下，成膜成MgO膜。
由此形成的圖6所示的磁阻效應(yīng)元件，即使MgO層的膜厚薄，也能夠 得到高M(jìn)R比的良好的特性。其結(jié)果，能夠得到低RA但高M(jìn)R比的磁阻效 應(yīng)元件。而且，由于可以在一個(gè)成膜室內(nèi)連續(xù)形成第一Ta層、CuN層、第 二Ta層，因此可以省略基板輸送，縮短工序時(shí)間。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在成膜成MgO層的第一成膜室內(nèi)，具有對(duì) 氧化性氣體的吸氣效果小的物質(zhì)的成膜裝置、與將對(duì)氧化性氣體的吸氣效果 大的物質(zhì)附著在成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的裝置，具有附著對(duì)氧化性氣體的吸氣 效果小的物質(zhì)后，將對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)(本實(shí)施例中為Ta) 附著在對(duì)MgO進(jìn)行成膜前的成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的工序，使得在剛要成膜 成MgO層前的成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面附著有對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物 質(zhì)。
在本發(fā)明的第二實(shí)施例中，在成膜成MgO層的成膜室內(nèi)，設(shè)置有MgO 膜的成膜裝置、Ta的成膜裝置以及CuN的成膜裝置。在通過這些成膜裝置 附著的物質(zhì)中，對(duì)氧化性氣體的吸氣效果，Ta最大。另外，在形成MgO層 的成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面附著的Ta對(duì)氧化性氣體的吸氣效果，比MgO和形
成第一強(qiáng)磁性層的CoFeB對(duì)氧化性氣體的吸氣效果更大。 然后，參照?qǐng)D8以及圖9來說明第三實(shí)施例。
圖8為表示本發(fā)明的第三實(shí)施例的具有MgO絕緣體層的磁阻效應(yīng)元件 的薄膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖。在本第三實(shí)施例中，如圖8所示，在圖l的磁 阻效應(yīng)元件的薄膜結(jié)構(gòu)中，在MgO層4的下層設(shè)置有Mg層66。
圖9為第三實(shí)施例中使用的制造設(shè)備的示意圖。圖9的第三實(shí)施例中使 用的制造設(shè)備為，在第一實(shí)施例中使用的制造設(shè)備中，在第一成膜室中新設(shè) 有Mg的成膜裝置67。
將表面形成有Si02的Si基板12，搬入第一成膜室21中，在基板12上 形成由Ta形成的下部電極層9。此時(shí)，同時(shí)在第一成膜室21內(nèi)部的成膜室 內(nèi)壁37、防沉積遮護(hù)板36、隔板22和遮擋體等的一部分上，附著來自于Ta 靶26的濺射的Ta。
然后，將基板12依次移動(dòng)至設(shè)置有PtMn以及CoFe的各個(gè)成膜裝置的 第二成膜室41、設(shè)置有Ru以及CoFeB的各個(gè)成膜裝置的第三成膜室42內(nèi)， 依次成膜成圖9所示的PtMn反強(qiáng)磁性層8、 CoFe層6、 Ru層5、由CoFeB 形成的第一強(qiáng)磁性層2。
此外，排氣至各個(gè)成膜室內(nèi)的背景壓力為10—7Pa以下為止，進(jìn)行成膜 成各個(gè)薄膜層。
將依次層積至強(qiáng)磁性層2為止的基板12再次搬入第一成膜室21內(nèi)，濺 射Mg成膜裝置67的Mg靶，成膜成Mg層66。此時(shí)，同時(shí)在第一成膜室 21內(nèi)部的成膜室內(nèi)壁37、防沉積遮護(hù)板36、隔板22和遮擋體等的一部分上， 附著來自于Mg靶的濺射的Mg。 Mg為對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)， 為對(duì)氧氣和水等的吸氣作用大的物質(zhì)。在成膜室內(nèi)在該狀態(tài)下，濺射MgO 成膜裝置47的MgO靶，在基板12上濺射成膜成MgO層4。
將成膜至MgO層4為止的基板12移動(dòng)至第三成膜室42內(nèi)，成膜成由
CoFeB形成的第二強(qiáng)磁性層3。然后，再次將基板移動(dòng)至第一成膜室21內(nèi)， 成膜成Ta上部電極層10。然后，移動(dòng)至第三成膜室42內(nèi)，成膜成Ru層。 這樣，形成了具有圖8所示的薄膜結(jié)構(gòu)的磁阻效應(yīng)元件。
這樣形成的磁阻效應(yīng)元件，即使MgO的膜厚薄，也能得到高M(jìn)R比的 良好的特性，其結(jié)果，可以得到低RA但高M(jìn)R比的磁阻效應(yīng)元件。
在本實(shí)施例中，對(duì)MgO進(jìn)行成膜的第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面附著的對(duì) 氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)為Mg。
由于MgO層為在形成Mg層后繼續(xù)成膜而成的，在剛對(duì)MgO進(jìn)行成膜 前，Mg附著在第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面，因此，本實(shí)施例中的對(duì)MgO進(jìn)行 成膜的第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面附著的Mg能得到高的吸氣效果。對(duì)氧化性 氣體的吸氣效果的大小，也隨著物質(zhì)的表面狀態(tài)的不同而變化，由于Mg膜 附著在剛要成膜成MgO層前的成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面，附著的Mg膜的表面 為清潔的狀態(tài)，能夠得到更高的吸氣效果。
在形成MgO層的成膜室內(nèi)形成Mg層、且形成Ta層的本實(shí)施例中，由 于作為對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)的Mg和Ta附著在MgO成膜室內(nèi) 的構(gòu)件表面，因此，對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)可以更厚、更廣闊地 附著，因此具有更好的效果。但是，并不是必須在MgO成膜室內(nèi)形成Ta電 極層，可以在MgO的成膜室內(nèi)只形成Mg層，在與成膜成MgO層的成膜室 不同的成膜室內(nèi)形成Ta層，也具有效果。
然后，用圖IO來說明第四實(shí)施例。圖IO為在圖l所示的結(jié)構(gòu)的磁阻效 應(yīng)元件中，在基板12上剛要成膜成MgO層前，在成膜成MgO層的第一成 膜室內(nèi)的構(gòu)件表面附著有各種物質(zhì)的狀態(tài)下，在基板12上成膜成MgO層并 形成磁阻效應(yīng)元件，測定并比較MR比的圖。
作為在成膜成MgO的第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面附著的物質(zhì)，采用Ti為 例來說明實(shí)施的方法。在第一成膜室內(nèi)，除MgO成膜裝置、Ta成膜裝置以
外，設(shè)置有Ti成膜裝置。在基板12上依次層積到第一強(qiáng)磁性層2為止。在 Ta下部電極層的形成時(shí)，在第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面附著Ta。在剛成膜成 MgO層4前，在第一成膜室21內(nèi)插入附著Ti的工序。即，將依次層積至第 一強(qiáng)磁性層2為止的基板12，輸送至第一成膜室21內(nèi)并保持在基板保持部 29上，在使遮擋體31為關(guān)閉狀態(tài)來遮蔽基板12的狀態(tài)下，使Ti靶的遮擋 體為打開狀態(tài)，濺射Ti，在成膜室內(nèi)壁37、防沉積遮護(hù)板36、遮擋體、隔 板22等的表面附著Ti。然后，在該狀態(tài)下，與第一實(shí)施例相同，在基板12 上成膜成MgO層4。以下，與第一實(shí)施例相同，層積薄膜，形成磁阻效應(yīng) 元件。
這樣，在各種物質(zhì)附著在成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的狀態(tài)下，成膜成MgO 層，形成磁阻效應(yīng)元件，測定MR比。其結(jié)果，在附著MgO并濺射成膜成 MgO層時(shí)，MR比為約50X，與此相對(duì)，在附著CuN、 CoFe、 Ru、 CoFeB 并濺射成膜成MgO層時(shí)，得到MR比約為70X-130^的值。在附著Ta、 Ti、 Mg、 Cr、 Zr并濺射成膜成MgO層時(shí)，得到MR比約為190%-210%的高的 值。作為在對(duì)MgO進(jìn)行成膜的成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面附著的物質(zhì)，只要是比 MgO的吸氣效果更大的物質(zhì)，就具有改善元件特性的效果。而且，優(yōu)選情 況下，作為對(duì)MgO進(jìn)行成膜的成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面附著的物質(zhì)，除了本發(fā) 明第一、第二實(shí)施例的Ta、第三實(shí)施例的Mg以外，若適當(dāng)選擇Ti、 Cr、 Zr等，改善元件特性的效果好。
對(duì)氧化性氣體的吸氣效果的大小，可以以該物質(zhì)的氧氣吸附能的值為指 標(biāo)進(jìn)行比較。另一方面，作為MR比為高的值的Ti、 Ta、 Mg、 Cr、 Zr的氧 氣吸附能的值比145kcal/mo1大。通過在MgO成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面附著氧 氣吸附能的值比145kcal/mo1大的對(duì)氧化性氣體的吸氣效果好的物質(zhì)，可以 將MgO成膜時(shí)放出的氧化性氣體，充分地吸附在MgO成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表 面。由此，能夠形成強(qiáng)磁性層的表面的氧化和成膜后的MgO絕緣體層的膜
質(zhì)的劣化小的磁阻效應(yīng)元件。
由此，在對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)附著在成膜室內(nèi)部的構(gòu)件表
面的狀態(tài)下，進(jìn)行絕緣體層MgO膜的成膜，形成磁阻效應(yīng)元件時(shí)，能夠得 到低RA但高M(jìn)R比的良好的設(shè)備特性。因此，即使是本實(shí)施例的Ta、 Ti、 Mg、 Cr、 Zr以外的物質(zhì)，只要是對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)，就能 充分地吸附在MgO層的成膜處理中放出的氧氣和水等氧化性氣體，得到低 RA但高M(jìn)R比的磁阻效應(yīng)元件。例如，氧氣吸附能的值比145kcal/mol大的 Nb、 Mo、 W、 Mn、 Hf、 V、 B、 Si、 Al、 Ge等也具有效果。
另外，對(duì)MgO進(jìn)行成膜的成膜室的內(nèi)壁上附著的物質(zhì)主要含有對(duì)氧化 性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)即可。
在MgO成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面上附著的物質(zhì)不是構(gòu)成磁阻效應(yīng)元件的物 質(zhì)中的對(duì)所述氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)時(shí)，可以適當(dāng)選擇所述對(duì)氧化 性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)，在MgO成膜室內(nèi)設(shè)置其成膜裝置。
另外，通過使MgO成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面上附著的物質(zhì)為氧氣吸附能的 值為145kcal/mo1以上的物質(zhì)，可以將MgO成膜時(shí)放出的氧氣和水等氧化性 氣體，充分地吸附在MgO成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面。
在MgO成膜室內(nèi)進(jìn)行附著的時(shí)間，更優(yōu)選在剛對(duì)MgO進(jìn)行成膜前。對(duì) 氧化性氣體的吸氣效果的大小，隨著物質(zhì)的表面狀態(tài)的不同而變化，表面為 清潔的狀態(tài)時(shí)，能夠得到高的吸氣效果。
附著在MgO成膜室內(nèi)的物質(zhì)優(yōu)選為Ta、 Ti、 Mg、 Zr、 Nb、 Mo、 W、 Cr、 Mn、 Hf、 V、 B、 Si、 Al或Ge。
附著在MgO成膜室內(nèi)的物質(zhì)，只要是形成構(gòu)成作為對(duì)象的磁阻效應(yīng)元 件的薄膜層的物質(zhì)，就將在MgO成膜室內(nèi)進(jìn)行附著的裝置和形成薄膜層的 裝置兼用，工序也可以同時(shí)進(jìn)行，因此，可以使裝置緊密化，并縮短工序。
然后，參照?qǐng)D11至圖13，說明第五實(shí)施例。圖11為表示本發(fā)明的第四
實(shí)施例中制造的、具有MgO層的磁阻效應(yīng)元件的薄膜結(jié)構(gòu)的一個(gè)例子的圖， 圖12為用于說明本發(fā)明的第四實(shí)施例的制造設(shè)備的第一成膜室的內(nèi)部結(jié)構(gòu) 的剖面圖，圖13為表示本發(fā)明的第四實(shí)施例的磁阻效應(yīng)元件的MgO層的 RA與MR比特性的圖。此外，關(guān)于具有與圖l、圖3、圖6以及圖8本質(zhì)上 相同的功能以及相同的結(jié)構(gòu)的部件，用相同的附圖標(biāo)記進(jìn)行說明，關(guān)于相同 的部分，不作詳細(xì)的說明。
如圖11所示，本實(shí)施例中制造的具有MgO層的磁阻效應(yīng)元件的薄膜結(jié) 構(gòu)為，在表面形成有Th-Ox (單層熱氧化膜)的Si (硅)基板120上，層積 有由第一Ta層61a (膜厚5.0nm)、第一 CuN層62a (膜厚20nm)、第二 Ta層61b (膜厚3.0nm)和第二 CuN層62b (膜厚20nm)組成的下部電極 部640;由Ta層68 (膜厚3.0nm)以及Ru層69 (膜厚5.0nm)組成的基底 層；由IrMn (銥錳)形成的反強(qiáng)磁性層80 (膜厚7.0mn); CoFe層6 (膜厚 2.5nm); Ru層5 (膜厚0.85nm);由CoFeB形成的第一強(qiáng)磁性層2 (膜厚 3.0nm);由MgO形成的絕緣體層4 (膜厚1.0nm);由CoFeB形成的第二強(qiáng) 磁性層3 (膜厚3.0nm);由Ta層10a (膜厚8.0nm)、 Cu層10c (膜厚30nm) 與Ta層10b (膜厚5.0nm)組成的上部電極層；用于防止氧化的Ru層11 (膜 厚7.0nm)。另外，由Ta層68以及Ru層69組成的基底層，可以用于使反 強(qiáng)磁性層進(jìn)行結(jié)晶生長。
本實(shí)施例的具有MgO層的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備由與圖2或圖7所 示的成膜設(shè)備基本相同的結(jié)構(gòu)組成，但是，關(guān)于該第一成膜室21，其結(jié)構(gòu)如 圖12所示。在第一實(shí)施例中，說明了基板保持部29的表面用由氮化鋁(A1N) 形成的絕緣體來覆蓋，但是，在本實(shí)施例的制造設(shè)備中，在基板保持部29 和基板12之間設(shè)置有基板載置臺(tái)290，其特征在于，將基板12直接載置在 該基板載置臺(tái)290上?；遢d置臺(tái)290，至少在基板保持部29和基板12接 觸的部分為可絕緣的結(jié)構(gòu)即可，例如，可以在不銹鋼制板的表面噴鍍A1203
(氧化鋁)等絕緣物來構(gòu)成基板載置臺(tái)290，也可以通過使基板載置臺(tái)290 自身為絕緣體來構(gòu)成。這樣，基板12為完全的電浮動(dòng)的狀態(tài)(浮動(dòng)狀態(tài))， 即基板12形成浮動(dòng)電位。另外，基板12與基板載置臺(tái)290或基板保持部29 為電絕緣狀態(tài)即可。此外，關(guān)于本實(shí)施例的基板保持部29自身的表面，也 可以不用絕緣體進(jìn)行覆蓋。
在此，為了使基板12形成浮動(dòng)電位，除了如上所述的使基板12與基板 載置臺(tái)290絕緣以外，也可以通過例如使基板載置臺(tái)2卯和基板保持部29 絕緣、使基板保持部29和接地絕緣等的方法來實(shí)現(xiàn)，只要使基板12和接地 之間的任意的部分絕緣即可。此外，作為絕緣方法的一個(gè)例子有以下各種方 法插入絕緣體、基板載置臺(tái)290或基板保持部29等的構(gòu)件自身由絕緣體 構(gòu)成、僅在所述絕緣的部分(接觸部分)用絕緣物來構(gòu)成、或者使所述絕緣 的部分分開。
本實(shí)施例的具有MgO層的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，如上所述，其特 征在于，使基板保持部29和基板12絕緣，使基板12在完全電浮動(dòng)的狀態(tài) (浮動(dòng)狀態(tài))下，成膜成MgO層4。此外，在形成MgO層4的第一成膜室 21內(nèi)部的構(gòu)件的表面附著有對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)(Ta等)的 狀態(tài)下，在基板12上成膜成MgO層4的工序的其它的成膜工序，與已經(jīng)說 明過的實(shí)施例相同，不作詳細(xì)的說明。
在不銹鋼板的表面噴鍍Al203形成基板載置臺(tái)290時(shí)，噴鍍約0.2mm厚 的Al203時(shí)，基板12成為浮動(dòng)狀態(tài)。另外，通過用基板載置臺(tái)290自身為絕 緣物的A1N板(厚度約14mm)來構(gòu)成，也可以使基板12成為浮動(dòng)狀態(tài)。 于是，制造這樣構(gòu)成的具有MgO層的磁阻效應(yīng)元件，比較該磁阻效應(yīng)元件 的MgO層的RA與MR比特性(圖13)。在圖13中，(I)表示使用由不銹鋼 鋼板
約14mm的A1N板形成的基板載置臺(tái)290時(shí)的特性。另夕卜，(III)的情況下使 用A1N，是導(dǎo)熱系數(shù)大的緣故。
如圖13所示，例如，在RA為10Q卞mS時(shí)，使用由不銹鋼鋼板構(gòu)成的 基板載置臺(tái)290時(shí)(I)， MR比降低至約50X;使用在不銹鋼鋼板的表面噴鍍 有A1203的基板載置臺(tái)290時(shí)(II)、以及使用由A1N板形成的基板載置臺(tái)290 時(shí)(in)，可以實(shí)現(xiàn)超過200X的高M(jìn)R比。因此，本發(fā)明中，通過絕緣物(基 板載置臺(tái)290)使基板12載置在基板保持部29上進(jìn)行成膜，即使在低RA 區(qū)域，MR比的降低也較小，與以往相比較，能夠得到大的MR比，能夠同 時(shí)實(shí)現(xiàn)以往難以實(shí)現(xiàn)的低RA和高M(jìn)R比。
而且，在RA為5Q卞ii^時(shí)，很明顯地，與使用在不銹鋼鋼板的表面噴 鍍有Al203的基板載置臺(tái)290時(shí)(II)相比，使用由A1N板形成的基板載置臺(tái) 290時(shí)(ni)，能夠得到更高的MR比。因此，更進(jìn)一步地解決了同時(shí)得到低 RA和高M(jìn)R比的問題。此外，本實(shí)施例中制造的磁阻效應(yīng)元件的薄膜結(jié)構(gòu) (圖ll)，在由IrMn(銥錳)形成的反強(qiáng)磁性層80、基底層(Ta層68以及 Ru層69)等方面，與已經(jīng)描述過的各個(gè)實(shí)施例中的磁阻效應(yīng)元件的薄膜結(jié) 構(gòu)(圖1、圖6、圖8)不同，但是，在各個(gè)實(shí)施例中所示的薄膜結(jié)構(gòu)的磁阻 效應(yīng)元件的制造設(shè)備或制造方法中，如本實(shí)施例所示，通過使基板12為浮 動(dòng)狀態(tài)，也可以得到與上述相同的結(jié)果。
然后，參照?qǐng)D14，說明第六實(shí)施例。圖14為用于說明本發(fā)明的第六實(shí) 施例的制造設(shè)備的第一成膜室的內(nèi)部結(jié)構(gòu)的剖面圖。此外，關(guān)于具有與圖3 以及圖12本質(zhì)上相同的功能以及相同的結(jié)構(gòu)的部件，用相同的附圖標(biāo)記進(jìn) 行說明，關(guān)于相同的部分，不作詳細(xì)的說明。
在上述第五實(shí)施例中，已經(jīng)說明了在形成MgO層4的第一成膜室21內(nèi) 部的構(gòu)件的表面附著有對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)(Ta等)的狀態(tài)下， 在基板12上成膜成MgO層4的成膜裝置或成膜方法，但是，并非必須是在
所述物質(zhì)附著的狀態(tài)。即，第六實(shí)施例的特征在于，在未在形成MgO層4 的第一成膜室21內(nèi)部的構(gòu)件的表面附著所述物質(zhì)(Ta等)，使基板保持部 29和基板12絕緣，基板12為完全的電浮動(dòng)的狀態(tài)(處于浮動(dòng)電位的狀態(tài))下，成膜成MgO層4。因此，在本實(shí)施例的制造設(shè)備中，在基板保持部29 和基板12之間，設(shè)置有與所述的第五實(shí)施例中的基板載置臺(tái)290相同的基 板載置臺(tái)290，將基板12直接載置在該基板載置臺(tái)290上。在本實(shí)施例中， 由于形成MgO層4的第一成膜室21內(nèi)部的構(gòu)件的表面未附著所述物質(zhì)(Ta 等)，如圖14所示，第一成膜室21內(nèi)部僅設(shè)置作為靶的MgO即可，沒必要 特別設(shè)置作為耙的Ta26、靶安裝部25、隔板22、遮擋體27以及28等(參照?qǐng)D12)。結(jié)果如圖13所示，能得到低RA區(qū)域但MR比的降低小的、比以 往大的MR比。
然后，參照?qǐng)D15以及圖16，說明第七實(shí)施例。圖15為表示本發(fā)明的第 七實(shí)施例的制造設(shè)備的基板保持部附近的結(jié)構(gòu)的圖，(a)為表示掩模和基板 接觸的狀態(tài)的圖，(b)為表示掩模和基板分開的狀態(tài)的圖。圖16為表示本 實(shí)施例的磁阻效應(yīng)元件的MgO層的RA與MR比特性的圖。此外，關(guān)于具 有與圖3以及圖12本質(zhì)上相同的功能以及相同的結(jié)構(gòu)的部件，用相同的附 圖標(biāo)記進(jìn)行說明，關(guān)于相同的部分，不作詳細(xì)的說明。
一般來說，在將基板保持在基板保持部上的狀態(tài)下進(jìn)行成膜時(shí)，為了防 止在基板的里面?zhèn)?與基板保持部連接的一側(cè))巻進(jìn)成膜粒子形成膜，使用 壓覆在基板的周邊部的金屬制的掩模(參照?qǐng)D15 (a)中的符號(hào)295)。在這 一點(diǎn)上，本實(shí)施例中，如圖15 (b)所示，在基板保持部29和基板12之間 設(shè)置有所述基板載置臺(tái)290、將基板12直接載置在基板載置臺(tái)290上、基板 12處于浮動(dòng)電位的狀態(tài)下，使金屬制的掩模295和基板12分開來進(jìn)行形成 MgO層4的工序。此外，也可以通過上述的其它的方法使基板12處于浮動(dòng) 電位的狀態(tài)。掩模295和基板12分開為能防止濺射粒子巻進(jìn)基板12的里面
的距離即可，例如，設(shè)定為0.5mm。這樣，通過使掩模295和基板12分開， 可以使掩模295和基板12為電絕緣的狀態(tài)。
在本發(fā)明中，掩模是在對(duì)基板進(jìn)行成膜處理時(shí)，為了防止成膜粒子巻進(jìn) 基板的里面?zhèn)刃纬赡ざ采w在基板的周邊部的構(gòu)件。
在形成MgO層4的工序中，基于如圖15 (a)所示的掩模295與基板 12的周邊部接觸的情況、以及如圖15 (b)所示的掩模295與基板12分開 的情況，來制造具有MgO層的磁阻效應(yīng)元件，比較該磁阻效應(yīng)元件的MgO 層的RA與MR比特性(圖16)。圖16中，涂黑的三角形(▲)表示掩模 295與基板12的周邊部接觸的情況的特性，涂黑的圓形(參)表示掩模295 與基板12分開的情況的特性。
例如，RA為5Q卞r^時(shí)，同掩模295與基板12的周邊部接觸的情況(A) 相比，掩模295與基板12分開的情況(參)，能夠得到更高的MR比，從整 體來看，掩模295與基板12分開的情況(參)，更能解決同時(shí)得到低RA和 高M(jìn)R比的問題。因此，通過使金屬制的掩模295與基板12分開，掩模295 與基板12為電絕緣的狀態(tài)，可以防止在MgO成膜中的電流流至MgO層， 其結(jié)果，可以防止MgO層的膜質(zhì)的劣化，進(jìn)而可以避免磁阻效應(yīng)元件的特 性變差。
在本實(shí)施例中，通過使掩模295與基板12分開，掩模295與基板12為 電絕緣的狀態(tài)，但是，例如，掩模295自身由絕緣物構(gòu)成時(shí)，即使如圖15 (a)所示的掩模295與基板12接觸，由于掩模295與基板12成為電絕緣 的狀態(tài)，因此可以得到與上述相同的效果。
以上，參照附圖，說明了從本發(fā)明的第一至第七實(shí)施例，但是，本發(fā)明 并不限定于這些實(shí)施方式，可以在由專利的權(quán)利要求書的記載所把握的技術(shù) 范圍內(nèi)，進(jìn)行各種方式的改變。
例如，本實(shí)施例的成膜裝置，對(duì)作為具有三個(gè)成膜室的裝置進(jìn)行說明，
但是并不限于此。另外，對(duì)成膜室內(nèi)具有兩個(gè)至三個(gè)成膜裝置的裝置進(jìn)行了 說明，但是并不限于此。此外，對(duì)本實(shí)施例的設(shè)備的成膜室形狀沒有限定。
另外，在本實(shí)施例的設(shè)備中，附著有對(duì)氧氣和水等氧化性氣體的吸氣效 果大的物質(zhì)的成膜室內(nèi)的構(gòu)件，通過成膜室內(nèi)壁、防沉積遮護(hù)板、隔板和遮 擋體等進(jìn)行了說明，但是并不限定于此。由于在成膜室內(nèi)部的構(gòu)件表面的附 著很重要，其它的結(jié)構(gòu)也可以。
此外，關(guān)于磁阻效應(yīng)元件的所述各層的形成方法，說明了用濺射法來形 成的方法，但也可以用其它的蒸鍍法等的成膜方法，對(duì)成膜方法沒有特別的 限定。
權(quán)利要求
1、一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法依次包括形成第一強(qiáng)磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述形成MgO層的工序在具有構(gòu)件的成膜室內(nèi)進(jìn)行，該構(gòu)件的表面附著有對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比MgO大的物質(zhì)。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，在 形成所述MgO層的成膜室內(nèi)，設(shè)置有一個(gè)以上的對(duì)氧化性氣體的吸氣效果 比MgO大的物質(zhì)的成膜裝置；所述對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比MgO大的物 質(zhì)通過一個(gè)以上的所述成膜裝置附著到所述構(gòu)件上。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于， 所述對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比MgO大的物質(zhì)含有一種以上的形成構(gòu)成所 述磁阻效應(yīng)元件的物質(zhì)的元素。
4、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和 第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法依次包括形成第一強(qiáng) 磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述形 成MgO層的工序在具有構(gòu)件的成膜室內(nèi)進(jìn)行，該構(gòu)件的表面附著有對(duì)氧化 性氣體的吸氣效果比構(gòu)成第一強(qiáng)磁性層的物質(zhì)大的物質(zhì)。
5、 根據(jù)權(quán)利要求4所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，在 形成所述MgO層的成膜室內(nèi)，設(shè)置有一個(gè)以上的對(duì)氧化性氣體的吸氣效果 比構(gòu)成第一強(qiáng)磁性層的物質(zhì)大的物質(zhì)的成膜裝置；所述對(duì)氧化性氣體的吸氣 效果比構(gòu)成第一強(qiáng)磁性層的物質(zhì)大的物質(zhì)通過所述成膜裝置附著到所述構(gòu) 件上。
6、 根據(jù)權(quán)利要求4或5所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于， 所述對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比構(gòu)成第一強(qiáng)磁性層的物質(zhì)大的物質(zhì)含有一 種以上的形成構(gòu)成所述磁阻效應(yīng)元件的物質(zhì)的元素。
7、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和 第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法依次包括形成第一強(qiáng) 磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述形 成MgO層的工序在具有構(gòu)件的成膜室內(nèi)進(jìn)行，該構(gòu)件的表面附著有在構(gòu)成 所述磁阻效應(yīng)元件的物質(zhì)中對(duì)氧化性氣體的吸氣效果最大的物質(zhì)。
8、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和 第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法依次包括形成第一強(qiáng) 磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述形 成MgO層的工序在具有構(gòu)件的成膜室內(nèi)進(jìn)行，該構(gòu)件的表面附著有氧氣吸 附能的值為145kcal/mol以上的物質(zhì)。
9、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和 第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法依次包括形成第一強(qiáng) 磁性層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述形 成MgO層的工序在具有構(gòu)件的成膜室內(nèi)進(jìn)行，該構(gòu)件的表面附著有含有Ta、 Ti、 Mg、 Zr、 Nb、 Mo、 W、 Cr、 Mn、 Hf、 V、 B、 Si、 Al或Ge中的一種 以上的金屬或半導(dǎo)體。
10、 根據(jù)權(quán)利要求l、 2、 4、 5、 7、 8或9所述的磁阻效應(yīng)元件的制造 方法，其特征在于，所述形成MgO層的工序通過濺射法成膜成所述MgO層。
11、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該方法包括使用通過真空管將包括 第一成膜室的多個(gè)成膜室與輸送室連接、能不破壞真空地在所述多個(gè)成膜室 之間輸送基板的設(shè)備，其特征在于，該方法包括將對(duì)氧化性氣體的吸氣效 果比MgO大的物質(zhì)附著在所述第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的第一工序；進(jìn)行 所述第一工序后，在所述第一成膜室內(nèi)在所述基板上成膜成MgO層的第三 工序；在所述第一成膜室以外的所述成膜室內(nèi)，進(jìn)行從第一工序的下一工序 開始至所述第三工序之前的工序的第二工序；按照所述第一工序、所述第二 工序、所述第三工序的順序來連續(xù)地進(jìn)行這些工序。
12、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該方法包括使用通過真空管將包括 第一成膜室的多個(gè)成膜室與輸送室連接、能不破壞真空地在所述多個(gè)成膜室 之間輸送基板的設(shè)備，其特征在于，該方法包括將氧氣吸附能的值為 145kcal/mo1以上的物質(zhì)附著在所述第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的第一工序；進(jìn) 行所述第一工序后，在所述第一成膜室內(nèi)在所述基板上成膜成MgO層的第 三工序；在所述第一成膜室以外的所述成膜室內(nèi)，進(jìn)行從第一工序的下一工 序開始至所述第三工序之前的工序的第二工序；按照所述第一工序、所述第 二工序、所述第三工序的順序來連續(xù)地進(jìn)行這些工序。
13、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該方法包括使用通過真空管將包括 第一成膜室的多個(gè)成膜室與輸送室連接、能不破壞真空地在所述多個(gè)成膜室 之間輸送基板的設(shè)備，其特征在于，該方法包括將含有Ta、 Ti、 Mg、 Zr、 Nb、 Mo、 W、 Cr、 Mn、 Hf、 V、 B、 Si、 Al或Ge中的一種以上的金屬或半 導(dǎo)體附著在所述第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件表面的第一工序；進(jìn)行所述第一工序 后，在所述第一成膜室內(nèi)在所述基板上成膜成MgO層的第三工序；在所述 第一成膜室以外的所述成膜室內(nèi)，進(jìn)行從第一工序的下一工序開始至所述第 三工序之前的工序的第二工序；按照所述第一工序、所述第二工序、所述第 三工序的順序來連續(xù)地進(jìn)行這些工序。
14、 根據(jù)權(quán)利要求11-13中任意一項(xiàng)所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法， 其特征在于，所述第一工序是將所述對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)附著 在所述第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面，同時(shí)成膜于所述基板上。
15、 根據(jù)權(quán)利要求11-13中任意一項(xiàng)所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法， 其特征在于，所述第一工序與在所述第一成膜室以外的所述成膜室內(nèi)在所述 基板上成膜的工序同時(shí)進(jìn)行。
16、 根據(jù)權(quán)利要求11-13中任意一項(xiàng)所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法， 其特征在于，所述第三工序?yàn)橥ㄟ^濺射法成膜成所述MgO層。
17、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于，該方法包括在通過真 空管將包括第一成膜室的多個(gè)成膜室與輸送室連接、能不破壞真空地在所述 多個(gè)成膜室之間輸送基板的設(shè)備中進(jìn)行如下工序?qū)⑺龌遢斔椭了龅?一成膜室，在所述第一成膜室內(nèi)濺射Mg，在所述基板上成膜成Mg層，同 時(shí)將Mg附著在所述第一成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面的工序；和繼續(xù)在所述第一 成膜室內(nèi)成膜成MgO層的工序。
18、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，其特征在于，該設(shè)備包括在成膜成 MgO層的成膜室內(nèi)，設(shè)置有將對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比MgO大的物質(zhì)附 著在該成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面的裝置。
19、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和 第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該設(shè)備包括在成膜成MgO層 的成膜室內(nèi)設(shè)置有將對(duì)氧化性氣體的吸氣效果比形成第一強(qiáng)磁性層的物質(zhì) 大的物質(zhì)附著在所述成膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面的裝置。
20、 根據(jù)權(quán)利要求18或19所述的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，其特征在 于，所述對(duì)氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)為在構(gòu)成所述磁阻效應(yīng)元件的物 質(zhì)中對(duì)氧化性氣體的吸氣效果最大的物質(zhì)。
21、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，其特征在于，在成膜成MgO層的 成膜室內(nèi)，設(shè)置有將氧氣吸附能的值為145kcal/mo1以上的物質(zhì)附著在該成 膜室內(nèi)的構(gòu)件的表面的裝置。
22、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，其特征在于，在成膜成MgO層的 成膜室內(nèi)，設(shè)置有將含有Ta、 Ti、 Mg、 Zr、 Nb、 Mo、 W、 Cr、 Mn、 Hf、 V、 B、 Si、 Al或Ge中的一種以上的金屬或半導(dǎo)體附著在該成膜室內(nèi)的構(gòu)件的 表面的裝置。
23、 根據(jù)權(quán)利要求18、 19、 21或22所述的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備， 其特征在于，該制造設(shè)備通過真空管將包括成膜成所述MgO層的成膜室的 多個(gè)成膜室與輸送室連接，能不破壞真空地在所述多個(gè)成膜室之間輸送基 板。
24、 根據(jù)權(quán)利要求18、 19、 21或22所述的磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備， 其特征在于，所述成膜成MgO層的成膜室內(nèi)設(shè)置有MgO的靶，所述靶上具 有供給電力的電力供給部。
25、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和 第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法包括形成第一強(qiáng)磁性 層的工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序;所述形成MgO 層的工序在基板處于浮動(dòng)電位的狀態(tài)下進(jìn)行。
26、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件具有基板、第一強(qiáng) 磁性層、第二強(qiáng)磁性層、和形成于所述第一強(qiáng)磁性層和所述第二強(qiáng)磁性層之 間的MgO層，其特征在于，該方法包括在所述基板上形成第一強(qiáng)磁性層的 工序、形成MgO層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述形成MgO層 的工序通過將所述基板載置在連接所述基板的部分為絕緣物的基板載置臺(tái) 上來進(jìn)行。
27、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于， 所述基板載置在噴鍍有絕緣物的基板載置臺(tái)上。
28、 根據(jù)權(quán)利要求26所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于， 所述基板載置在由絕緣物形成的基板載置臺(tái)上。
29、 根據(jù)權(quán)利要求26-28中任意一項(xiàng)所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法， 其特征在于，所述形成MgO層的工序在將掩模與所述基板分開地設(shè)置在所 述基板的周邊部的狀態(tài)下進(jìn)行。
30、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造方法，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和 第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，該方法包括形成第一強(qiáng)磁性 層的工序、形成MgQ層的工序以及形成第二強(qiáng)磁性層的工序；所述形成MgO 層的工序在基板和保持該基板的基板保持部為電絕緣的狀態(tài)下進(jìn)行。
31、 根據(jù)權(quán)利要求30所述的磁阻效應(yīng)元件的制造方法，其特征在于， 所述形成MgO層的工序在將與所述基板電絕緣的掩模設(shè)置在所述基板的周 邊部的狀態(tài)下進(jìn)行。
32、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和 第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，在成膜成MgO層的成膜室內(nèi)， 設(shè)置有用于使基板處于浮動(dòng)電位的狀態(tài)的裝置。
33、 一種磁阻效應(yīng)元件的制造設(shè)備，該磁阻效應(yīng)元件在第一強(qiáng)磁性層和 第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO層，其特征在于，在成膜成MgO層的成膜室內(nèi)， 設(shè)置有用于使基板和保持該基板的基板保持部電絕緣的裝置。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種具有低RA但高M(jìn)R比的磁阻效應(yīng)元件的制造方法以及制造設(shè)備。通過在成膜成所述MgO層的室內(nèi)設(shè)置的構(gòu)件(第一成膜室21內(nèi)部的成膜室內(nèi)壁37、遮護(hù)板36的內(nèi)壁、隔板22和遮擋體等)的表面上附著有對(duì)氧和水等氧化性氣體的吸氣效果大的物質(zhì)的成膜室內(nèi)，成膜成所述MgO層，來制造在第一強(qiáng)磁性層和第二強(qiáng)磁性層之間具有MgO(氧化鎂)層的磁阻效應(yīng)元件。吸氣效果大的物質(zhì)為氧氣吸附能的值為145kcal/mol以上的物質(zhì)即可，特別優(yōu)選作為構(gòu)成所述磁阻效應(yīng)元件的物質(zhì)的Ta(鉭)。
文檔編號(hào)H01L43/08GK101395732SQ20078000723
公開日2009年3月25日 申請(qǐng)日期2007年2月26日 優(yōu)先權(quán)日2006年3月3日
發(fā)明者D·D·賈亞普拉維拉, 前原大樹, 恒川孝二, 永峰佳紀(jì) 申請(qǐng)人:佳能安內(nèi)華股份有限公司