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用于制备MRAM的高磁电阻磁性隧道结

韩秀峰  李飞飞  王伟宁  彭子龙  赵素芬  詹文山  
【摘要】:利用金属掩膜法优化了制备磁性隧道结的实验和工艺条件,金属掩膜的狭缝宽度为100μm。采用4 nm厚的Co_(75)Fe_(25)为铁磁电极和1 nm或0.8 nm厚的铝氧化物为势垒膜,可直接制备出室温磁电阻比值为30~48%的磁性隧道结。例如,一个结面积为100μm×100μm的磁性隧道结,其室温磁电阻达到41.5%,而结电阻为1.87 Ω,结电阻和结面积的积矢为18.7 kΩμm~2,自由层的偏转场为6.2 Oe,并且在外加磁场4.6和6.2 Oe之间时室温磁电阻比值从0.5%跳跃增加到33.5%,磁场灵敏度达到20.6%/Oe。另外,利用光刻工艺结合离子束刻蚀法,制备出面积在30μm×30μm至10μm×10μm、具有室温高磁电阻和低电阻的高质量磁性隧道结。300℃退火前后其室温磁电阻比值、结电阻、结电阻和结面积的积矢及自由层的偏转场分别达到22%和50%、31和41 Ω、3.1和4.1 kΩμm~2、26和23.5 Oe。退火前外加磁场在21.3和26.0 Oe之间增加时室温磁电阻比值从4.5%跳跃增加到20.6%,磁场灵敏度达到3.4%/Oe:300℃退火1小时后外加磁场在20.0和23.5 Oe之间增加时室温磁电阻比值从5.8%跳跃增加到48.0%,磁场灵敏度达到12.1%/Oe。退火有效地减小了自由层的偏转场,提高了磁电阻比值和磁场灵敏度。结果表明,这种采用光刻法制备的、具有上述特性的磁性隧道结可用于研制磁动态随机存储器和其它磁敏传感器件。

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