電子ビーム選択CVDによるナノメートル級ハードマスクの作製とパターンニング

电子束选择性 CVD 纳米级硬掩模的制造和图案化

• 批准号: 17656102
• 负责人: 角田 匡清
• 金额: $ 1.79万
• 依托单位: Tohoku University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2005
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2005 至 2006
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-17656102/
• 关键词: スピンエレクトロニクス; 微細加工; 電子ビーム援用CVD; イオンミリング; トンネル磁気抵抗効果; ハードマスク

電子伝導に及ぼす磁性の影響は存外に大きく、いわゆるスピンエレクトロニクス分野では、巨大磁気抵抗(GMR)効果、トンネル磁気抵抗(TMR)効果、スピンアキュムレーション、スピントルク磁化反転など、ここ十数年の間に数々の新物理現象の発見が相次いでいる。これらスピンエレクトロニクスの発展には素子サイズの超微細化が重要な役割を果たしており、90年代の薄膜技術の進展による膜厚方向のナノスケール化と、主に今世紀に入って以降の微細加工技術による薄膜面内方向でのサブミクロン化が必要欠くべからざる要素であった。本研究では、面内方向のナノスケール化を実現すべく、電子ビームの極小フォーカス機能を利用した、選択CVD法による面内寸法10nm以下のハードエッチングマスクの形成と、それによる機能性磁性多層薄膜のパターンニングを目指した。本年度は、Al-N層をバリア層にもつTMR膜ならびに膜面垂直通電型(CPP-)GMR膜上に、電子ビーム援用選択CVD法によって形成したW(タングステン)製のナノピラーをマスクとしたイオンミリング法により、極小スピントロニクス素子の形成を行った。その結果、最小寸法径34nmの極小CPP-GMR素子を得た。得られたCPP-GMR素子の磁気抵抗効果を評価した結果、通常のフォトリソグラフィー法により加工した素子と同程度のMR特性を保持していること、ならびに電流誘起磁化反転現象の観測に成功した。また、比較対照として電子線リソグラフィー法によるリング形状のTMR素子加工を行い、その磁化反転過程を明確化した。さらにCPP-GMR素子における電流通電面積の更なる狭小化を目指し、積層膜構造中に1nm程度の通電領域を有する極薄酸化膜(NOL)の形成・評価技術についても検討を行い、島状成長させたAl-O膜により効率的に通電領域の制限が可能であることを明らかとした。

The effects of electron conduction and magnetic properties are mainly due to the presence of large, medium and small magnetic fields, large magnetic resistance (GMR) effect, large magnetic resistance (TMR) effect, large magnetic field, large magnetic field and large magnetic field. The development of thin film technology in the 1990s has led to the development of thin film thickness in the direction of thin film thickness. In this century, the development of thin film micromachining technology has led to the development of thin film in the direction of thin film in-plane. In this study, the in-plane orientation of the magnetic multilayer film was studied. The in-plane orientation of the magnetic multilayer film was studied. This year, Al-N layers are separated from each other, TMR films are separated from each other, and film surfaces are vertically electrified (CPP-). On the GMR films, electrons are formed by selective CVD method. As a result, the smallest CPP-GMR element with a nominal diameter of 34nm was obtained. The magnetic resistance of CPP-GMR elements was evaluated. The results showed that the magnetic resistance of CPP-GMR elements was maintained at the same level as that of CPP-GMR elements. To clarify the process of magnetization inversion, the electron beam processing method is used to analyze the electron beam shape. In addition, in view of the narrowing of the current conduction area due to CPP-GMR elements and the formation and evaluation technology of extremely thin acidified films (NOL) with a conduction area of 1nm in the multilayer film structure, it is clear that the efficiency of the Al-O film grown in an island shape may be limited by the conduction area during the discussion.

项目成果

30-nm scale fabrication of magnetic tunnel junctions using EB assisted CVD hard masks

• DOI: 10.1109/tmag.2005.854786
• 发表时间: 2005-10
• 期刊: IEEE Transactions on Magnetics
• 影响因子: 2.1
• 作者: S. Isogami;M. Tsunoda;M. Takahashi

Current-Induced Magnetization Switching and CPP-GMT in 30 nmφ Scale Spin Valves Fabricated Using EB-Assisted CVD Hard Masks

使用 EB 辅助 CVD 硬掩模制造的 30 nmφ 尺度自旋阀中的电流感应磁化开关和 CPP-GMT

• 发表时间: 2006
• 期刊: IEEE Transactions on Magnetics 42 (10)
• 作者: S.Ohya;P-N.Hai;M.Tanaka;S. Ohya and M. Tanaka;S. Ohya and M. Tanaka;C.C.Chen;Y.M.Kang;C.C.Chen;S.Isogami
• 通讯作者: S.Isogami

Formation of CCP-NOL in CPP-GMR spin valve structure for the enhancement of magnetoresistance

在CPP-GMR自旋阀结构中形成CCP-NOL以增强磁阻

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310
• 作者: S.Ohya;P-N.Hai;M.Tanaka;S. Ohya and M. Tanaka;S. Ohya and M. Tanaka;C.C.Chen;Y.M.Kang
• 通讯作者: Y.M.Kang

Fabrication and Characterization of Microstructured Magnetic Tunnel Junction Rings

微结构磁隧道结环的制造和表征

• 发表时间: 2006
• 期刊: IEEE Transactions on Magnetics 42 (10)
• 作者: S.Ohya;P-N.Hai;M.Tanaka;S. Ohya and M. Tanaka;S. Ohya and M. Tanaka;C.C.Chen;Y.M.Kang;C.C.Chen;S.Isogami;C.C.Chen
• 通讯作者: C.C.Chen

Size dependence of magnetization reversal of ring shaped magnetic tunnel junction

环形磁隧道结磁化反转的尺寸依赖性

• 发表时间: 2007
• 期刊: Journal of Magnetism and Magnetic Materials 310
• 作者: S.Ohya;P-N.Hai;M.Tanaka;S. Ohya and M. Tanaka;S. Ohya and M. Tanaka;C.C.Chen
• 通讯作者: C.C.Chen