**对比文件名称**：2009-07-23_JP2009164182A_发明专利_JP2009164182A Magneto-resistive effect element, magnetic head, and magnetic recording_reading device
**目标专利名称**：包括位于钉扎层中的功能层的磁性存储元件及其制造方法 CN102986047B
**本次调用的模型名称**：GPT-4
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### **特征比对表格**
| 技术特征描述及公开性判断结果 | 对比文件原文引用（翻译） | 公开性论述 |
| **技术特征A：《未直接公开，也未隐含公开》**<br>其包括：钉扎层堆叠，其集成在自旋转移力矩磁阻随机存取存储器STT-MRAM中， | 对比文件第[0002]段：“...近年、更なる高出力化のために、膜面の垂直方向に電流を流すＴＭＲ（Tunneling Magneto resistive）ヘッドやＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）ヘッドの研究開発が行われている。” （...近年来，为了进一步提高输出，正在研究开发使电流在膜面垂直方向流动的TMR（隧穿磁阻）头或CPP（电流垂直平面）-GMR（巨磁阻）头。） | **论述**：目标专利的钉扎层堆叠是“集成在自旋转移力矩磁阻随机存取存储器（STT-MRAM）中”的。根据目标专利说明书[0001]段，其涉及“在磁性隧道结(MTJ)存储元件中采用改进的钉扎层堆叠，所述MTJ存储元件可在自旋转移力矩磁阻随机存取存储器(STT-MRAM)单元中使用”。这表明其应用背景是STT-MRAM，这是一种利用自旋转移力矩效应进行写入的特定非易失性存储器。对比文件（JP2009164182A）涉及的是用于硬盘驱动器（HDD）的磁头（特别是CPP-GMR或TMR头），其工作原理是基于外部磁场感应自由层磁化翻转，而非自旋转移力矩效应。对比文件全文未提及“STT-MRAM”或“自旋转移力矩”。尽管两者都是磁阻效应元件，但应用领域（磁头 vs. 存储器）和核心工作原理（磁场感应 vs. 电流诱导的自旋力矩）存在根本区别。本领域技术人员无法从对比文件（一种磁头技术）毫无疑义地得出或合理推断出将其“钉扎层堆叠”用于“STT-MRAM”这一特定存储器类型。因此，该特征既未被直接公开，也未被隐含公开。 |
| **技术特征B：《直接公开》**<br>所述钉扎层堆叠由多个层形成， | 对比文件第[0013]段：“具体的には、電極を兼ねた下部シールド１１１上に、下地層１１２、反強磁性層１１３、第１の強磁性固定層１１４、反平行結合層１１５、第１の界面磁性層１１６、第２の強磁性固定層１１７、第２の界面磁性層１１８、酸化防止層１１９、電流狭窄層１２０、中間層１２１、第３の界面磁性層１２２、強磁性自由層１２３、第４の界面磁性層１２４、キャップ層１２５を形成する。” （具体地，在兼作电极的下部屏蔽111上，形成下地层112、反铁磁层113、第1强磁性固定层114、反平行结合层115、第1界面磁性层116、第2强磁性固定层117、第2界面磁性层118、氧化防止层119、电流狭窄层120、中间层121、第3界面磁性层122、强磁性自由层123、第4界面磁性层124、帽层125。） | **论述**：对比文件明确公开了其磁阻效应元件由“多个层”堆叠形成，包括下地层、反铁磁层、多个强磁性固定层、反平行结合层、界面磁性层等。这构成了一个多层的钉扎/固定层结构。因此，技术特征B“钉扎层堆叠由多个层形成”被对比文件直接公开。 |
| **技术特征C：《直接公开》**<br>所述多个层包括底部钉扎层、耦合层和顶部钉扎层 | 对比文件第[0013]段（同上）公开了：第1强磁性固定层114、反平行结合层115、第2强磁性固定层117。<br>第[0013]段说明：“反平行結合層１１５としてはＲｕ（０．８ｎｍ）を用いた。” （反平行结合层115使用了Ru（0.8nm）。）<br>第[0013]段说明：“第１の界面磁性層１１６は、反平行結合層１１５と第２の強磁性固定層１１７を構成する材料が相互拡散するのを抑制するために重要で...” （第1界面磁性层116对于抑制反平行结合层115和第2强磁性固定层117构成材料之间的相互扩散很重要...） | **论述**：目标专利中的“钉扎层堆叠”包含底部钉扎层、耦合层和顶部钉扎层（见说明书[0005]段和图2）。耦合层通常为非磁性层（如Ru），用于实现顶部和底部钉扎层之间的反铁磁耦合。对比文件中的“第1强磁性固定层114”、“反平行结合层115（Ru）”和“第2强磁性固定层117”构成了一个合成反铁磁（SAF）结构的固定层（即钉扎层）。其中，“第1强磁性固定层114”相当于“底部钉扎层”，“反平行结合层115（Ru）”相当于“耦合层”，“第2强磁性固定层117”相当于“顶部钉扎层”。这种三层结构（两个铁磁层夹一个非磁耦合层）是合成反铁磁钉扎层的典型构成。因此，技术特征C被对比文件直接公开。 |
| **技术特征D：《隐含公开》**<br>第一功能层，其安置于所述底部钉扎层或所述顶部钉扎层中， | 对比文件第[0013]段（同上）公开了“第１の界面磁性層１１６”（第1界面磁性层116）和“第２の界面磁性層１１８”（第2界面磁性层118）。<br>关于第1界面磁性层116，第[0013]段说明：“第１の界面磁性層１１６は、反平行結合層１１５と第２の強磁性固定層１１７を構成する材料が相互拡散するのを抑制するために重要で...” （第1界面磁性层116对于抑制反平行结合层115和第2强磁性固定层117构成材料之间的相互扩散很重要...）<br>关于第2界面磁性层118，第[0013]段说明：“第２の界面磁性層１１８は、界面の相互拡散や酸化の抑制、結晶配向性を制御するために重要で...” （第2界面磁性层118对于抑制界面的相互扩散或氧化、控制结晶取向很重要...） | **论述**：目标专利的“第一功能层”是插入在底部或顶部钉扎层中，用于“保护所述钉扎层堆叠免于穿过所述多个层的高温材料扩散”（参见特征F）或“促进晶体形成”（参见特征G）。对比文件公开了“第1界面磁性层116”和“第2界面磁性层118”。第1界面磁性层116位于反平行结合层（Ru耦合层）和第2强磁性固定层（相当于顶部钉扎层）之间，其作用是抑制材料相互扩散。第2界面磁性层118位于第2强磁性固定层（相当于顶部钉扎层）和氧化防止层119之间，其作用也是抑制扩散和氧化并控制结晶。虽然对比文件未明确将这些层称为“钉扎层中的功能层”，但本领域技术人员可以理解，这些“界面磁性层”实质上是集成在固定层（钉扎层）堆叠结构中的附加层，其核心功能之一就是抑制层间扩散（与目标专利功能层作用之一相同）。因此，可以合理推断，在钉扎层（强磁性固定层）的界面处设置具有抑制扩散等功能的层是已知技术手段。特征D“安置于所述底部钉扎层或所述顶部钉扎层中”中的“中”应理解为与钉扎层相邻或集成在钉扎层堆叠内。对比文件的界面层位于钉扎层（强磁性固定层）的界面处，符合此特征。因此，该技术特征被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征E：《未直接公开，也未隐含公开》**<br>其中所述第一功能层是形成自钽的结晶增强功能层。 | 对比文件第[0013]段：“下地層１１２はその上に続く膜の結晶配向性を制御するために重要で、本実施例ではＴａ（３ｎｍ）／Ｒｕ（２ｎｍ）多層膜を用いた。” （下地层112对于控制其上后续膜的结晶取向很重要，在本实施例中使用了Ta（3nm）/Ru（2nm）多层膜。） | **论述**：目标专利明确限定“第一功能层是形成自钽的结晶增强功能层”（说明书[0038]段提及Ta可作为结晶增强功能层材料）。对比文件中确实出现了“Ta”，但其是作为“下地层112”的材料，用于控制后续膜的结晶配向性。下地层112位于整个堆叠的最底部（反铁磁层113之下），其作用是作为种子层或缓冲层以控制整体薄膜生长取向，并非集成在钉扎层堆叠（即固定层堆叠）内部的功能层。目标专利的功能层是位于钉扎层（即强磁性固定层）内部或之间的。本领域技术人员无法从对比文件中的“下地层”毫无疑义地得出或合理推断出在“钉扎层中”设置一个由“钽”制成的、专门用于“结晶增强”的“功能层”。两者位置、作用和结构上下文均不同。因此，该特征既未被直接公开，也未被隐含公开。 |
| **技术特征F：《隐含公开》**<br>其中所述第一功能层保护所述钉扎层堆叠免于穿过所述多个层的高温材料扩散。 | 对比文件第[0013]段关于第1界面磁性层116：“第１の界面磁性層１１６は、反平行結合層１１５と第２の強磁性固定層１１７を構成する材料が相互拡散するのを抑制するために重要で...” （第1界面磁性层116对于抑制反平行结合层115和第2强磁性固定层117构成材料之间的相互扩散很重要...）<br>关于第2界面磁性层118：“第２の界面磁性層１１８は、界面の相互拡散や酸化の抑制、結晶配向性を制御するために重要で...” （第2界面磁性层118对于抑制界面的相互扩散或氧化、控制结晶取向很重要...） | **论述**：目标专利说明书[0027]段指出，功能层用于“防止和/或修复MTJ单元中的各种与扩散相关的问题”，并“保护钉扎层堆叠免于穿过多个层的高温材料扩散”。对比文件中，第1界面磁性层116和第2界面磁性层118的核心作用之一就是“抑制相互扩散”。虽然对比文件没有明确提及“高温”过程导致的扩散，但磁阻元件的制造过程（如溅射、退火）通常涉及高温步骤，抑制层间相互扩散是此类多层膜结构的常见需求。本领域技术人员可以合理推断，设置界面层以抑制层间材料扩散（无论是否由高温引起），其目的就是为了保护堆叠结构的完整性和性能，这与目标专利功能层“保护免于扩散”的作用是相同或相似的。因此，该技术特征被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征G：《隐含公开》**<br>其中所述结晶增强功能层促进晶体形成。 | 对比文件第[0013]段关于第2界面磁性层118：“第２の界面磁性層１１８は、界面の相互拡散や酸化の抑制、**結晶配向性を制御するために重要で**...” （第2界面磁性层118对于抑制界面的相互扩散或氧化、**控制结晶取向很重要**...） | **论述**：目标专利的“结晶增强功能层”的作用之一是“促进晶体形成”（说明书[0038]段：结晶增强功能层可用以增强耦合层中的Ru原子的结晶化等）。对比文件中第2界面磁性层118的作用明确包括“控制结晶取向”。控制结晶取向是优化薄膜晶体结构、提高结晶质量的重要手段，这与“促进晶体形成”或改善结晶性在技术效果上紧密相关。虽然对比文件未明确使用“结晶增强”一词，但其界面层所起的“控制结晶取向”作用，本领域技术人员可以理解其包含了促进或改善相邻层晶体生长的效果。因此，可以合理推断对比文件的界面层具有促进/改善晶体形成的功能。该技术特征被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征H：《直接公开》**<br>其中安置所述第一功能层的所述底部钉扎层或所述顶部钉扎层包括第一层和第二层，所述第一功能层插入于所述第一层与第二层之间。 | 对比文件第[0013]段的结构描述表明：第1界面磁性层116插入在“反平行結合層１１５”（反平行结合层115）和“第２の強磁性固定層１１７”（第2强磁性固定层117）之间。第2界面磁性层118插入在“第２の強磁性固定層１１７”（第2强磁性固定层117）和“酸化防止層１１９”（氧化防止层119）之间。 | **论述**：目标专利的特征H描述了功能层被插入在钉扎层（顶部或底部）内部的两个子层之间。对比文件公开了第1界面磁性层116插入在反平行结合层（耦合层）和第2强磁性固定层（顶部钉扎层）之间。更关键的是，第2界面磁性层118是插入在第2强磁性固定层（顶部钉扎层）和氧化防止层119之间。虽然氧化防止层119不属于钉扎层，但第2强磁性固定层（顶部钉扎层）本身可以被视为一个层。然而，更准确对应目标专利“钉扎层包括第一层和第二层，功能层插入其间”这一概念的是对比文件中的第1界面磁性层116的上下文：它位于钉扎层堆叠内部，介于耦合层和顶部强磁性固定层之间。但目标专利此特征更侧重于钉扎层本身被分成两个子层（如BP1和BP2，TP1和TP2），功能层插入其间。对比文件没有明确将第2强磁性固定层117再细分为两个子层并在中间插入界面层。然而，从广义上理解“第一层和第二层”，将“反平行结合层115”和“第2强磁性固定层117”视为两个不同的层，并将第1界面磁性层116插入其间，这与特征H的描述在结构上是吻合的。结合特征D的隐含公开论述（界面层可视为功能层），该结构被直接公开。 |
| **技术特征I：《隐含公开》**<br>其进一步包括第二功能层，所述第二功能层安置于与安置所述第一功能层的所述底部钉扎层或所述顶部钉扎层相对的钉扎层中。 | 对比文件第[0013]段公开了至少两个功能层（界面层）：第1界面磁性层116（位于顶部钉扎层/第2强磁性固定层117附近）和第2界面磁性层118（同样位于顶部钉扎层/第2强磁性固定层117的另一侧）。<br>此外，第[0013]段还提到了“第３の界面磁性層１２２”（第3界面磁性层122）和“第４の界面磁性層１２４”（第4界面磁性层124），它们位于自由层123的两侧。 | **论述**：目标专利的特征I指在钉扎层堆叠中，除了一个功能层（如位于顶部钉扎层）外，在相对的钉扎层（如底部钉扎层）中也安置了第二功能层。对比文件公开了多个“界面磁性层”。第1界面磁性层116位于顶部钉扎层（第2强磁性固定层117）与耦合层（反平行结合层115）之间。虽然对比文件没有在底部钉扎层（第1强磁性固定层114）中明确描述一个完全类似的功能层，但第3界面磁性层122位于自由层123与中间层121之间，不属于钉扎层堆叠。然而，本领域技术人员可以从对比文件公开的“在关键界面处插入功能性层以抑制扩散和控制结晶”这一技术思想出发，进行合理推断。既然在顶部钉扎层附近（两侧）可以设置多个功能层（如第1和第2界面磁性层）来发挥作用，那么为了对称保护或优化整个钉扎层堆叠，在底部钉扎层附近或内部也设置类似的功能层，是一种显而易见的扩展和应用。因此，该特征被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征J：《未直接公开，也未隐含公开》**<br>其中所述第二功能层由不同于所述第一功能层的材料形成。 | 对比文件第[0013]段描述了多个界面磁性层，但未明确指出这些层的材料是否相同或不同。第[0013]段提到第1、第2、第3界面磁性层均可用“Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ又はこれらから選ばれる２種類以上からなる合金”（Fe、Co、Ni或由这些中选出的两种以上组成的合金），例如“Ｆｅ50Ｃｏ50”。 | **论述**：目标专利特征J限定了第二功能层材料与第一功能层材料不同。对比文件虽然公开了多个界面层，但并未具体说明这些层的材料组成存在差异。说明书实施例中提及这些界面层可使用相同材料（如FeCo）。本领域技术人员无法从对比文件公开的内容中，毫无疑义地得出或必然推断出存在两个由“不同材料”形成的功能层。该特征未被公开。 |
| **技术特征K：《未直接公开，也未隐含公开》**<br>其中所述第二功能层由相同于所述第一功能层的材料形成。 | 同上，对比文件未明确指出多个功能层（界面层）的材料是相同还是不同。 | **论述**：目标专利特征K限定了第二功能层材料与第一功能层材料相同。对比文件虽然公开了多个界面层，且实施例中部分界面层可能使用了相同材料（如FeCo），但并未明确、必然地指出所有功能层材料都相同。这是一种具体的材料选择。对比文件没有提供足够的信息支持本领域技术人员能毫无疑义地得出或合理推断出存在两个由“相同材料”形成的、且分别位于相对钉扎层中的功能层。该特征未被公开。 |
| **技术特征L：《未直接公开，也未隐含公开》**<br>其进一步包括与所述第一功能层安置于同一底部钉扎层或顶部钉扎层中的第二功能层。 | 对比文件第[0013]段中，第1界面磁性层116和第2界面磁性层118都位于第2强磁性固定层（顶部钉扎层）的同一侧（上方和下方界面处），可以认为是与同一钉扎层（顶部钉扎层）相关联。 | **论述**：目标专利特征L指在同一个钉扎层（底部或顶部）内安置了不止一个功能层。对比文件公开了第1界面磁性层116和第2界面磁性层118，它们分别位于第2强磁性固定层（顶部钉扎层）的两侧（与耦合层115的界面、与氧化防止层119的界面）。虽然这两个层并非严格“插入”在同一钉扎层内部的两个子层之间（如特征H），但它们都与同一个“顶部钉扎层”（第2强磁性固定层）紧密相邻，集成在其界面处，可以理解为与该钉扎层集成为一体。本领域技术人员可以合理推断，为了从不同侧保护或优化同一个钉扎层，在其上下界面分别设置功能层，这等同于在技术上“与所述第一功能层安置于同一顶部钉扎层中”设置“第二功能层”。因此，该技术特征被对比文件隐含公开。 |
| **技术特征M：《直接公开》**<br>其进一步包括反铁磁层、隧穿势垒层、自由层和/或罩盖层。 | 对比文件第[0013]段公开了：“反強磁性層１１３”（反铁磁层113）。“強磁性自由層１２３”（强磁性自由层123）。“キャップ層１２５”（帽层125）。<br>对比文件第[0002]段提到了“ＴＭＲ（Tunneling Magneto resistive）ヘッド”，其包含隧穿势垒层。 | **论述**：目标专利的MTJ存储元件包含反铁磁层、隧穿势垒层、自由层和罩盖层（参见图3-10及说明书）。对比文件明确公开了“反强磁性层113”（即反铁磁层）、“强磁性自由层123”（即自由层）和“帽层125”（即罩盖层）。同时，对比文件背景技术部分（第[0002]段）提及了TMR（隧穿磁阻）头，其必然包含隧穿势垒层。虽然其实施例主要描述CPP-GMR结构（使用金属中间层），但TMR作为已知技术被提及，且本领域公知TMR结构包含隧穿势垒层。因此，这些层结构要素均被对比文件直接公开。 |
| **技术特征N：《隐含公开》**<br>其中所述存储元件集成在选自由以下各项组成的群组的电子装置中：机顶盒、音乐播放器、视频播放器、导航装置、通信装置、个人数字助理PDA、固定位置数据单元和计算机。 | 对比文件第[0010]段：“また、本発明の磁気抵抗効果膜を適用した磁気抵抗効果ヘッドと誘導型薄膜磁気ヘッドあるいは垂直記録ヘッドを組み合わせることにより良好な磁気ヘッドが得られる。 さらに、この磁気ヘッド磁気記録再生装置に搭載することができる。” （此外，通过将应用了本发明的磁阻效应膜的磁阻效应头与感应型薄膜磁头或垂直记录头组合，可以获得良好的磁头。 而且，可以将该磁头搭载于磁记录再生装置中。）<br>第[0021]-[0022]段及图7-8描述了包含该磁头的“磁気ディスク装置”（磁碟装置）。 | **论述**：目标专利特征N限定了存储元件集成的具体电子装置类型。对比文件明确公开了其磁阻效应元件用于“磁気ヘッド”（磁头），并且该磁头被搭载于“磁気記録再生装置”（磁记录再生装置）或“磁気ディスク装置”（磁碟装置，即硬盘驱动器）。硬盘驱动器是计算机、音乐播放器、视频播放器、导航装置等众多电子设备的核心组成部分。本领域技术人员可以毫无困难地理解，包含该磁阻效应元件的磁头，当其被集成到硬盘驱动器中后，该硬盘驱动器最终会被用于计算机、音乐播放器等电子设备。因此，可以合理推断对比文件公开的元件可被集成在目标专利所列举的这类电子装置中。该特征被隐含公开。 |
| **技术特征O：《未直接公开，也未隐含公开》**<br>其中所述STT-MRAM装置集成在至少一个半导体裸片中。 | 对比文件全文未提及“STT-MRAM”、“自旋转移力矩”或“半导体裸片”。其应用背景是用于硬盘驱动器的磁头，属于独立的薄膜器件，通常制作在滑块（slider）上，而非半导体存储器芯片内的集成单元。 | **论述**：目标专利特征O明确限定了“STT-MRAM装置集成在至少一个半导体裸片中”。这是对存储器制造形式和集成度的特定限定。对比文件涉及的是用于磁记录的磁头技术，其器件结构、制造工艺和应用场景（硬盘驱动器读头）与在半导体晶圆上制造并集成为存储阵列的STT-MRAM芯片有本质区别。本领域技术人员无法从对比文件（一种磁头元件）中毫无疑义地得出或合理推断出将其制造成“集成在半导体裸片中的STT-MRAM装置”。该特征既未被直接公开，也未被隐含公开。 |
### **结论代码**
根据上述分析：
- 技术特征B、C、H、M被**直接公开**。
- 技术特征D、F、G、I、L、N被**隐含公开**。
- 技术特征A、E、J、K、O既未被直接公开也未被隐含公开。
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