Abstract
We prepared TMR junctions of NiFe(170 )/CoFe(48 )/Al(13 )-O/CoFe(500 )/Ta(50 ) structure on 2.5$\times$2.5 $\textrm{cm}^2$ area Si/SiO$_2$ substrates in order to investigate the uniformity of magnetoresistance(MR) value using a ICP magnetron sputter. Each layer was deposited by the ICP magnetron sputter and tunnel barrier was formed by the plasma oxidation method. We measured MR ratio and resistance of TMR devices with four-terminal probe system by applying external magnetic field. Although we used ICP sputter which is known as superior to make uniform films, the standard variation of MR ratio was 2.72. The variation was not dependent on the TMR devices location of a substrate. We found that MR ratio and spin-flip field (H's) increased as the resistance increased, which may be caused by local interface irregularity of the insulating layer. The variation of resistance value was 64.19 and MR ratio was 2.72, respectively. Our results imply that to improve the insulating layer fabrication process including annealing process to lessen interface modulation in order to mass produce the TMR devices.
ICP 마그네트론 스퍼터를 이용하여 2.5$\times$2.5 $\textrm{cm}^2$ 넓이의 열산화막이 형성된 실리콘 기판에 총 14개의 동일한 간격으로 NiFe(170 )/CoFe(48 )/Al(13 )-O/CoFe(500 )/Ta(50 ) 구조의 junction을 형성하여 자기저항비의 균일성을 알아보았다. 각 층은 ICP 마그네트론 스퍼터를 이용하여 만들고 특히 절연층은 플라즈마 산화법으로 제작하여 TMR 소자를 만들었다. 완성된 각 소자를 외부자기장을 변화시키면서 4단자 측정법으로 기준저항, 자기저항비, 자화반전자장을 측정하였다. 균일한 박막형성에 적합한 ICP스퍼터라도 같은 공정하에서 자기저항비의 표준편차가 2.72 정도의 분포가 있었으며, 위치에 따른 각 기준저항, 자기저항비, 자화반전자장의 유의차는 없었다. 또한 기준저항이 증가함에따라 자기저항비와 자화반전자장이 증가하는 경향이 있었으며, 이러한 현상은 균일하지 못한 절연막의 형성에 기인하는 것으로 판단되었다. 균일한 성막이 가능한 ICP 스퍼터로도 위치별로 절연막층 상태의 국부적 분산에 따라 표준편차가 기준저항의 경우 64.19, 자기저항비의 경우 2.72의 변화가 발생하여 실제적인 소자의 양산을 위해서는 산화막 형성공정의 개선이나 후열처리 등에 의한 균일화 공정이 필요할 것으로 생각되었다.
