公开(公告)号：US20100073828A1

公开(公告)日：2010-03-25

申请号：US12284454

申请日：2008-09-22

申请人： Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

发明人： Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

IPC分类号： G11B5/127

CPC分类号： G11B5/3909 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G01R33/098 ,  G11B5/33 ,  G11B5/3929 ,  G11B2005/3996 ,  Y10T428/1114

摘要： A TMR sensor with a free layer having a FL1/FL2/FL3 configuration is disclosed in which FL1 is FeCo or a FeCo alloy with a thickness between 2 and 15 Angstroms. The FL2 layer is made of CoFeB or a CoFeB alloy having a thickness from 2 to 10 Angstroms. The FL3 layer is from 10 to 100 Angstroms thick and has a negative λ to offset the positive λ from FL1 and FL2 layers and is comprised of CoB or a CoBQ alloy where Q is one of Ni, Mn, Tb, W, Hf, Zr, Nb, and Si. Alternatively, the FL3 layer may be a composite such as CoB/CoFe, (CoB/CoFe)n where n is ≧2 or (CoB/CoFe)m/CoB where m is ≧1. The free layer described herein affords a high TMR ratio above 60% while achieving low values for λ (

摘要翻译： 公开了具有FL1 / FL2 / FL3结构的自由层的TMR传感器，其中FL1是FeCo或厚度在2和15埃之间的FeCo合金。 FL2层由厚度为2〜10埃的CoFeB或CoFeB合金制成。 FL3层的厚度为10〜100埃，并且具有负λ以从FL1和FL2层偏移正的λ，由CoB或CoBQ合金组成，其中Q是Ni，Mn，Tb，W，Hf，Zr ，Nb和Si。 或者，FL3层可以是其中n为≥2的CoB / CoFe（CoB / CoFe）n或（CoB / CoFe）m / CoB（其中m为≥1）的复合物。 此处描述的自由层提供高于60％的高TMR比，同时实现λ（<5×10-6），RA（1.5欧姆/μm2）和Hc（<6Oe）的低值。

公开(公告)号：US20090161266A1

公开(公告)日：2009-06-25

申请号：US12321901

申请日：2009-01-27

申请人： Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

发明人： Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

IPC分类号： G11B5/33 ,  G11B5/127

CPC分类号： H01L43/08 ,  B82Y40/00 ,  G11C11/161 ,  H01F10/3204 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3272 ,  H01F10/3281 ,  H01F10/3295 ,  H01F41/303 ,  H01L43/12 ,  Y10T29/49032 ,  Y10T29/49034 ,  Y10T29/49041 ,  Y10T29/49046 ,  Y10T29/49048 ,  Y10T29/49052 ,  Y10T29/49067

摘要： A high performance TMR element is fabricated by inserting an oxygen surfactant layer (OSL) between a pinned layer and AlOx tunnel barrier layer in a bottom spin valve configuration. The pinned layer preferably has a SyAP configuration with an outer pinned layer, a Ru coupling layer, and an inner pinned layer comprised of CoFeXBY/CoFeZ wherein x=0 to 70 atomic %, y=0 to 30 atomic %, and z=0 to 100 atomic %. The OSL is formed by treating the CoFeZ layer with oxygen plasma. The AlOx tunnel barrier has improved uniformity of about 2% across a 6 inch wafer and can be formed from an Al layer as thin as 5 Angstroms. As a result, the Hin value can be decreased by ⅓ to about 32 Oe. A dR/R of 25% and a RA of 3 ohm-cm2 have been achieved for TMR read head applications.

摘要翻译： 通过在底部自旋阀配置中的钉扎层和AlOx隧道势垒层之间插入氧表面活性剂层（OSL）来制造高性能TMR元件。 钉扎层优选具有带外部被钉扎层，Ru耦合层和由CoFeXBY / CoFeZ组成的内部钉扎层的SyAP构型，其中x = 0至70原子％，y = 0至30原子％，z = 0 至100原子％。 OSL通过用氧等离子体处理CoFeZ层而形成。 AlOx隧道势垒在6英寸晶片上提高了约2％的均匀性，并且可以由薄至5埃的Al层形成。 结果，Hin值可以减少1/3至约32Oe。 对于TMR读头应用，已经实现了25％的dR / R和3ohm-cm 2的RA。

公开(公告)号：US20090122450A1

公开(公告)日：2009-05-14

申请号：US11983329

申请日：2007-11-08

申请人： Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

发明人： Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

IPC分类号： G11B5/33

CPC分类号： G11B5/3909 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G01R33/093 ,  G01R33/18 ,  G11B5/3906 ,  G11B5/3912 ,  G11B2005/3996 ,  G11C11/161 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3272 ,  H01F10/3295 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12 ,  Y10T428/1114

摘要： A high performance TMR sensor is fabricated by employing a free layer comprised of CoBX with a λ between −5×10−6 and 0 on a MgOX tunnel barrier. Optionally, a FeCo/CoBX free layer configuration may be used where x is about 1 to 30 atomic %. Trilayer configurations represented by FeCo/CoFeB/CoBX, FeCo/CoBX/CoFeB, FeCoY/CoFeW/CoBX, or FeCoY/FeB/CoBX may also be employed. Alternatively, CoNiFeB or CoNiFeBM formed by co-sputtering CoB with CoNiFe or CoNiFeM, respectively, where M is V, Ti, Zr, Nb, Hf, Ta, or Mo may be substituted for CoBx in the aforementioned embodiments. A 15 to 30% in improvement in TMR ratio over a conventional CoFe/NiFe free layer is achieved while maintaining a low Hc and RA

摘要翻译： 通过在MgOX隧道屏障上采用包含-5×10-6和0之间的λ的CoBX自由层来制造高性能TMR传感器。 可选地，可以使用Fe约为1〜30原子％的FeCo / CoBX自由层构型。 还可以使用由FeCo / CoFeB / CoBX，FeCo / CoBX / CoFeB，FeCoY / CoFeW / CoBX或FeCoY / FeB / CoBX表示的三层结构。 或者，在上述实施方式中，可以将CoB与分别与CoNiFe或CoNiFeM（其中M为V，Ti，Zr，Nb，Hf，Ta或Mo）共溅射而形成的CoNiFeB或CoNiFeBM代替CoBx。 在保持低Hc和RA <3欧姆 - um2的同时，实现了常规CoFe / NiFe自由层的TMR比提高15至30％。 在双层或三层实施例中，通过组合CoBx（-1）和具有正λ的一个或多个层来实现-5×10 -6和5×10 -6之间的λ。

公开(公告)号：US20080171223A1

公开(公告)日：2008-07-17

申请号：US11652740

申请日：2007-01-12

申请人： Hui-Chuan Wang ,  Kunliang Zhang ,  Tong Zhao ,  Min Li

发明人： Hui-Chuan Wang ,  Kunliang Zhang ,  Tong Zhao ,  Min Li

IPC分类号： B32B15/20 ,  B05D5/12

CPC分类号： H01F10/30 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  B82Y40/00 ,  G11B5/3906 ,  G11B5/3909 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3259 ,  H01F10/3295 ,  H01F41/302 ,  H01L43/10 ,  Y10T428/1291

摘要： A MTJ structure is disclosed in which the seed layer is made of a lower Ta layer, a middle Hf layer, and an upper NiFe or NiFeX layer where X is Co, Cr, or Cu. Optionally, Zr, Cr, HfZr, or HfCr may be employed as the middle layer and materials having FCC structures such as CoFe and Cu may be used as the upper layer. As a result, the overlying layers in a TMR sensor will be smoother and less pin dispersion is observed. The Hex/Hc ratio is increased relative to that for a MTJ having a conventional Ta/Ru seed layer configuration. The trilayer seed configuration is especially effective when an IrMn AFM layer is grown thereon and thereby reduces Hin between the overlying pinned layer and free layer. Ni content in the NiFe or NiFeX middle layer is above 30 atomic % and preferably >80 atomic %.

摘要翻译： 公开了一种MTJ结构，其中种子层由下Ta层，中Hf层和上NiFe或NiFeX层制成，其中X是Co，Cr或Cu。 可选地，可以使用Zr，Cr，HfZr或HfCr作为中间层，并且可以使用具有FCC结构的诸如CoFe和Cu的材料作为上层。 结果，TMR传感器中的上覆层将变得更平滑，并且观察到较少的引脚分散。 相对于具有常规Ta / Ru种子层构型的MTJ，Hex / Hc比增加。 当IrMn AFM层在其上生长时，三层种子构型特别有效，从而在覆盖的被钉扎层和自由层之间降低了Hin。 NiFe或NiFeX中间层的Ni含量在30原子％以上，优选为80原子％以上。

公开(公告)号：US07390530B2

公开(公告)日：2008-06-24

申请号：US10999826

申请日：2004-11-30

申请人： Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Tong Zhao ,  Kunliang Zhang ,  Chyu-Jiuh Torng

发明人： Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Tong Zhao ,  Kunliang Zhang ,  Chyu-Jiuh Torng

IPC分类号： B05D5/12

CPC分类号： B82Y25/00 ,  B82Y10/00 ,  G11B5/3909 ,  G11B5/3929 ,  G11B2005/3996 ,  Y10T29/49044 ,  Y10T428/11 ,  Y10T428/1107 ,  Y10T428/1121 ,  Y10T428/1129

摘要： The conventional free layer in a CPP GMR read head has been replaced by a tri-layer laminate comprising Co rich CoFe, moderately Fe rich NiFe, and heavily Fe rich NiFe. The result is an improved device that has a higher MR ratio than prior art devices, while still maintaining free layer softness and acceptable magnetostriction. A process for manufacturing the device is also described.

摘要翻译： CPP GMR读取头中的常规自由层已经被包含Co富CoFe，适度富Fe的NiFe和大量富Fe NiFe的三层层压体所代替。 结果是具有比现有技术的装置更高的MR比的改进的装置，同时仍然保持自由层柔软性和可接受的磁致伸缩。 还描述了用于制造该装置的方法。

公开(公告)号：US08202572B2

公开(公告)日：2012-06-19

申请号：US12927698

申请日：2010-11-22

申请人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

发明人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

IPC分类号： H01L21/00

CPC分类号： H01F41/307 ,  B82Y40/00 ,  G11C11/161 ,  H01L43/12

摘要： A method of forming a high performance magnetic tunnel junction (MTJ) is disclosed wherein the tunnel barrier includes at least three metal oxide layers. The tunnel barrier stack is partially built by depositing a first metal layer, performing a natural oxidation (NOX) process, depositing a second metal layer, and performing a second NOX process to give a MOX1/MOX2 configuration. An uppermost metal layer on the MOX2 layer is not oxidized until after the MTJ stack is completely formed and an annealing process is performed to drive unreacted oxygen in the MOX1 and MOX2 layers into the uppermost metal layer. In an alternative embodiment, a plurality of metal oxide layers is formed on the MOX1 layer before the uppermost metal layer is deposited. The resulting MTJ stack has an ultralow RA around 1 ohm-μm2 and maintains a high magnetoresistive ratio characteristic of a single metal oxide tunnel barrier layer.

摘要翻译： 公开了一种形成高性能磁隧道结（MTJ）的方法，其中隧道势垒包括至少三个金属氧化物层。 通过沉积第一金属层，执行自然氧化（NOX）工艺，沉积第二金属层以及执行第二NOX工艺以产生MOX1 / MOX2配置来部分构建隧道势垒堆叠。 在MOX2层上的最上层的金属层直到MTJ堆叠完全形成之后才被氧化，并且进行退火处理以将MOX1和MOX2层中的未反应的氧气驱入最上层的金属层。 在替代实施例中，在最上层金属层被沉积​​之前，在MOX1层上形成多个金属氧化物层。 所得到的MTJ堆叠具有约1欧姆 - μm2的超低RA，并且保持单个金属氧化物隧道势垒层的高磁阻比特性。

公开(公告)号：US20120038012A1

公开(公告)日：2012-02-16

申请号：US13317485

申请日：2011-10-19

申请人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

发明人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

IPC分类号： H01L29/82

CPC分类号： G11B5/3909 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G01R33/098 ,  G11B5/3906 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12

摘要： A composite free layer having a FL1/insertion/FL2 configuration is disclosed for achieving high dR/R, low RA, and low λ in TMR or GMR sensors. Ferromagnetic FL1 and FL2 layers have (+) λ and (−) λ values, respectively. FL1 may be CoFe, CoFeB, or alloys thereof with Ni, Ta, Mn, Ti, W, Zr, Hf, Tb, or Nb. FL2 may be CoFe, NiFe, or alloys thereof with Ni, Ta, Mn, Ti, W, Zr, Hf, Tb, Nb, or B. The thin insertion layer includes at least one magnetic element such as Co, Fe, and Ni, and at least one non-magnetic element selected from Ta, Ti, W, Zr, Hf, Nb, Mo, V, Cr, or B. In a TMR stack with a MgO tunnel barrier, dR/R>60%, λ˜1+10−6, and RA=1.2 ohm-um2 when FL1 is CoFe/CoFeB/CoFe, FL2 is CoFe/NiFe/CoFe, and the insertion layer is CoTa or CoFeBTa.

摘要翻译： 公开了具有FL1 /插入/ FL2配置的复合自由层，用于在TMR或GMR传感器中实现高dR / R，低RA和低λ。 铁磁FL1和FL2层分别具有（+）λ和（ - ）λ值。 FL1可以是CoFe，CoFeB或其与Ni，Ta，Mn，Ti，W，Zr，Hf，Tb或Nb的合金。 FL2可以是CoFe，NiFe或其与Ni，Ta，Mn，Ti，W，Zr，Hf，Tb，Nb或B的合金。薄插入层包括至少一种诸如Co，Fe和Ni 以及选自Ta，Ti，W，Zr，Hf，Nb，Mo，V，Cr或B中的至少一种非磁性元素。在具有MgO隧道势垒的TMR堆叠中，dR / R> 60％，λ 〜1 + 10-6，当FL1为CoFe / CoFeB / CoFe时，RA = 1.2ohm-um2，FL2为CoFe / NiFe / CoFe，插入层为CoTa或CoFeBTa。

公开(公告)号：US20110318608A1

公开(公告)日：2011-12-29

申请号：US12803545

申请日：2010-06-29

申请人： Hui-Chuan Wang ,  Kunliang Zhang ,  Tong Zhao ,  Min Li

发明人： Hui-Chuan Wang ,  Kunliang Zhang ,  Tong Zhao ,  Min Li

IPC分类号： G11B5/39 ,  B05D5/00

CPC分类号： G11B5/3909 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G01R33/098 ,  G11B5/3906 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  H01L43/12 ,  Y10T428/1114

摘要： The invention discloses how the insertion of a layer of CoFeB serves to increase the robustness of an MTF device by smoothing the interface between the tunnel barrier and the pinned layer.

摘要翻译： 本发明公开了如何通过平滑隧道势垒和被钉扎层之间的界面来增加CoFeB层的插入来增加MTF装置的鲁棒性。

公开(公告)号：US07986498B2

公开(公告)日：2011-07-26

申请号：US12321901

申请日：2009-01-27

申请人： Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

发明人： Hui-Chuan Wang ,  Tong Zhao ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

IPC分类号： G11B5/127

CPC分类号： H01L43/08 ,  B82Y40/00 ,  G11C11/161 ,  H01F10/3204 ,  H01F10/3254 ,  H01F10/3272 ,  H01F10/3281 ,  H01F10/3295 ,  H01F41/303 ,  H01L43/12 ,  Y10T29/49032 ,  Y10T29/49034 ,  Y10T29/49041 ,  Y10T29/49046 ,  Y10T29/49048 ,  Y10T29/49052 ,  Y10T29/49067

摘要： A high performance TMR element is fabricated by inserting an oxygen surfactant layer (OSL) between a pinned layer and AlOx tunnel barrier layer in a bottom spin valve configuration. The pinned layer preferably has a SyAP configuration with an outer pinned layer, a Ru coupling layer, and an inner pinned layer comprised of CoFeXBY/CoFeZ wherein x=0 to 70 atomic %, y=0 to 30 atomic %, and z=0 to 100 atomic %. The OSL is formed by treating the CoFeZ layer with oxygen plasma. The AlOx tunnel barrier has improved uniformity of about 2% across a 6 inch wafer and can be formed from an Al layer as thin as 5 Angstroms. As a result, the Hin value can be decreased by ⅓ to about 32 Oe. A dR/R of 25% and a RA of 3 ohm-cm2 have been achieved for TMR read head applications.

摘要翻译： 通过在底部自旋阀配置中的钉扎层和AlOx隧道势垒层之间插入氧表面活性剂层（OSL）来制造高性能TMR元件。 钉扎层优选具有带外部被钉扎层，Ru耦合层和由CoFeXBY / CoFeZ组成的内部钉扎层的SyAP构型，其中x = 0至70原子％，y = 0至30原子％，z = 0 至100原子％。 OSL通过用氧等离子体处理CoFeZ层而形成。 AlOx隧道势垒在6英寸晶片上提高了约2％的均匀性，并且可以由薄至5埃的Al层形成。 因此，Hin值可以减少1/3至约32 Oe。 对于TMR读头应用，已经实现了25％的dR / R和3ohm-cm 2的RA。

公开(公告)号：US20100073827A1

公开(公告)日：2010-03-25

申请号：US12284409

申请日：2008-09-22

申请人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Yu-Chen Zhou ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

发明人： Tong Zhao ,  Hui-Chuan Wang ,  Yu-Chen Zhou ,  Min Li ,  Kunliang Zhang

IPC分类号： G11B5/33

CPC分类号： H01L43/12 ,  B82Y10/00 ,  B82Y25/00 ,  G01R33/098 ,  G11B5/3909 ,  G11B5/3929 ,  G11B2005/3996 ,  H01L43/08 ,  H01L43/10 ,  Y10T428/1114 ,  Y10T428/1121 ,  Y10T428/1143

摘要： A TMR sensor that includes a free layer having at least one B-containing (BC) layer made of CoFeB, CoFeBM, CoB, COBM, or CoBLM, and a plurality of non-B containing (NBC) layers made of CoFe, CoFeM, or CoFeLM is disclosed where L and M are one of Ni, Ta, Ti, W, Zr, Hf, Tb, or Nb. One embodiment is represented by (NBC/BC)n where n≧2. A second embodiment is represented by (NBC/BC)n/NBC where n≧1. In every embodiment, a NBC layer contacts the tunnel barrier and NBC layers each with a thickness from 2 to 8 Angstroms are formed in alternating fashion with one or more BC layers each 10 to 80 Angstroms thick. Total free layer thickness is

摘要翻译： 一种TMR传感器，其包括具有由CoFeB，CoFeBM，CoB，COBM或CoBLM制成的至少一个含B（BC）层的自由层和由CoFe，CoFeM制成的多个不含B的（NBC） 或CoFeLM，其中L和M是Ni，Ta，Ti，W，Zr，Hf，Tb或Nb之一。 一个实施例由（NBC / BC）n表示，其中n≥2。 第二实施例由（NBC / BC）n / NBC表示，其中n≥1。 在每个实施例中，NBC层接触隧道势垒，并且各自具有2至8埃厚度的NBC层以与10至80埃厚的BC层交替地形成。 总自由层厚度<100埃。 这里描述的自由层配置能够在实现高TMR比，低磁致伸缩，低RA和低Hc值的同时实现显着的降噪（SNR增强）。