JP2001068759A

JP2001068759A - 磁気抵抗効果素子及びその製造方法

Info

Publication number: JP2001068759A
Application number: JP24390099A
Authority: JP
Inventors: Junichi Sugawara; 淳一菅原; Eiji Nakashio; 栄治中塩; Hitoshi Kubota; 均久保田
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1999-08-30
Filing date: 1999-08-30
Publication date: 2001-03-16
Anticipated expiration: 2019-08-30
Also published as: JP3680655B2; US6563682B1

Abstract

(57)【要約】【課題】バルクハウゼンノイズを抑制する。【解決手段】磁化自由層である第２の磁性金属層４上
に、非磁性金属層５と、反強磁性層６とを順次積層す
る。このことにより、磁化自由層を単磁区化し、磁壁が
生じるのを防ぐことが可能になる。これにより、ヒステ
リシスを防止し、バルクハウゼンノイズを抑制する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、一定の方向に磁化
が固定されている磁化固定層と、磁化固定層上に形成さ
れたトンネル障壁層と、トンネル障壁層上に形成された
磁化自由層とを備える磁気抵抗効果素子及びその製造方
法に関する。

【０００２】

【従来の技術】２つの磁性層の間に、非磁性且つ絶縁性
である材料によって形成されたトンネル障壁層を存在さ
せた状態で、磁性層に対して略垂直方向に電流を流す
と、一方の磁性層から他方の磁性層に向かって、いわゆ
るトンネル電流が流れる。この現象は、強磁性トンネル
効果として知られている。

【０００３】このトンネル電流のコンダクタンスは、２
つの磁性層の磁化方向の相対角度に依存して変化する。
上記強磁性トンネル効果では、２つの磁性層の磁化の分
極率から磁気抵抗比を理論的に算出する事ができる。例
えば、２つの磁性層としてＦｅを用いた場合には、磁気
抵抗比は、約４０％となることが予想される。

【０００４】このため、上記強磁性トンネル効果を利用
した磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子と称する。）で
あるトンネル接合型磁気抵抗素子（以下、ＴＭＲ素子と
称する。）は、磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲ
ヘッドと称する。）の材料として注目を集めている。

【０００５】ＭＲヘッドは、電極を介してＭＲ素子に流
れる電流の電圧値を検出し、これによって磁気記録媒体
に記録された磁気信号を読み取る。

【０００６】上記ＴＭＲ素子は、磁化が固定されている
磁化固定層と、磁化が固定されていない磁化自由層との
間に、非磁性で且つ絶縁性の材料によって形成されたト
ンネル障壁層を備えて成る。外部磁界により磁化自由層
の磁化方向が変化することで、磁化固定層の磁化方向と
磁化自由層の磁化方向との相対角度が変化する。それに
より、トンネル電流のコンダクタンスが変化する。ＴＭ
Ｒ素子をＭＲヘッドに利用した際には、このコンダクタ
ンスの変化を検出することにより磁気信号を読みとる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ＭＲヘッド
では、バルクハウゼンノイズを抑制するために、磁区制
御を行い、ＭＲ素子を単磁区化する事が重要となる。従
来のＭＲヘッドのように、異方性磁気抵抗効果（ＡＭ
Ｒ：Anisotropic Magneto-Resistivity）素子、及び巨
大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant Magneto-Resistivit
y）素子を感磁素子として用いた場合には、ＭＲ素子の
両端部に、このＭＲ素子に対してバイアス磁界を印加す
るバイアス磁界を設けている。これにより、ＭＲ素子の
単磁区化を果たしている。

【０００８】しかしながら、ＴＭＲ素子を使用してＭＲ
ヘッドを作成した場合には、ＴＭＲ素子の両主面側に電
極を配置し、膜面に対して略垂直方向に電流を流し、こ
のときに絶縁層を流れるトンネル電流のコンダクタンス
を測定して、磁気信号の読みとりを行っている。そのた
め、バイアス層をＴＭＲ素子の両端部に設けた場合に
は、磁化自由層と、磁化固定層との絶縁が保たれなくな
ることによりＴＭＲ素子がショートしてしまい、磁気信
号の読みとりが不可能となる。

【０００９】そのため、ＴＭＲ素子を感磁素子として使
用してＭＲヘッドでは、ＴＭＲ素子の両端部にバイアス
層を設けることによって磁区制御を行うことは、不可能
となる。

【００１０】上述した磁化固定層は、強磁性層と反強磁
性層とを備えている。反強磁性層は、強磁性層に対して
バイアス磁界を印加している。したがって、磁化固定層
においては、磁化の制御がされている。しかしながら、
磁化自由層においては、磁化の制御がされていない。

【００１１】そこで、本発明は、上述したような従来の
実状に鑑みて提案されたものであり、強磁性トンネル効
果を利用している場合においても、バルクハウゼンノイ
ズを抑制することが可能であり、安定な再生動作を行う
ことが可能である磁気抵抗効果素子及びその製造方法を
提供することを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明に係る磁気抵抗効果素子は、一定の方向に
磁化が固定されている磁化固定層と、上記磁化固定層上
に形成されたトンネル障壁層と、上記トンネル障壁層上
に形成され、磁化方向が自在に変化する磁化自由層とを
備えている。そして、非磁性金属層が上記磁化自由層上
に存在し、上記非磁性金属層上に導電性反強磁性膜を備
えている。

【００１３】以上のように構成された磁気抵抗効果素子
は、磁化自由層と導電性反強磁性層とが、非磁性金属層
を介して交換結合することにより、磁化自由層における
磁化方向を固定することなく、磁区を制御することが可
能になる。

【００１４】また、本発明に係る磁気抵抗効果素子の製
造方法は、基板上に、下部シールド層と、下部ギャップ
層と、磁化固定層と、トンネル障壁層と、非磁性金属層
と、導電性反強磁性膜とを所定幅で積層する積層工程を
有する。

【００１５】したがって、本発明に係る磁気抵抗効果素
子の製造方法によれば、磁化自由層において、磁化方向
を固定することなく、磁区を制御することが可能な磁気
抵抗効果素子を提供することが可能となる。

【００１６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら詳細に説明する。

【００１７】まず、本発明を適用した磁気抵抗効果素子
として、図１に示すようなトンネル接合型磁気抵抗効果
素子（以下、ＴＭＲ素子と称する。）１について説明す
る。このＴＭＲ素子１は、強磁性トンネル効果を利用し
た磁気抵抗効果素子（以下、ＭＲ素子とする。）であ
る。なお、以下の説明で用いる図面は、各部の特徴をわ
かりやすく図示するために、特徴となる部分を拡大して
示している場合があり、各部材の寸法の比率が実際と同
じであるとは限らない。

【００１８】ＴＭＲ素子１は、第１の磁性金属層２と、
トンネル障壁層３と、第２の磁性金属層４と、非磁性金
属層５と、導電性反強磁性層６とが順次積層された構造
を有している。

【００１９】第１の磁性金属層２は、磁化固定層であ
り、磁化方向が固定されている。第１の磁性金属層２
は、下地層７と、交換結合層８と、ピン層９とが順次積
層されて形成されている。ピン層９が、トンネル障壁層
３側に形成される。

【００２０】下地層７は、例えば、ＮｉＦｅによって形
成される。交換結合層８は、ピン層９と交換結合をする
ことで、ピン層９の磁化の方向を固定する。交換結合層
８は、反強磁性体によって形成される。使用される反強
磁性体の例としては、ＩｒＭｎが挙げられる。ピン層９
は、交換結合層８との交換結合によって磁化の方向が固
定されている。ピン層９は、強磁性体によって形成され
る。使用される強磁性体の例としては、ＣｏＦｅが挙げ
られる。

【００２１】また、第１の金属磁性膜２としては、下地
層７上に、いわゆる積層フェリを積層したものを使用す
ることも可能である。積層フェリとは、特開平７−１６
９０２６で開示されたものであり、２つの強磁性体でで
きた層の間に反強磁性的結合膜をはさんだものである。

【００２２】反強磁性的結合膜としては、ルテニウムに
より形成される膜が使用される。この場合、ルテニウム
により形成される膜の厚さを０．３〜１．０ｎｍにする
ことで、２つの強磁性体の層の磁化の方向が逆方向とな
る。これにより、第１の金属磁性膜２からの磁気が外部
にもれることがなくなる。

【００２３】トンネル障壁層３は、非磁性で且つ絶縁性
である金属によって作成された極めて薄い層である。例
としては、Ａｌ₂Ｏ₃が挙げられるが、トンネル電流が流
れるものであれば、特に限定されない。トンネル障壁層
３は、ピン層９上に形成される。センス電流を膜面に垂
直に流すと、このトンネル障壁層３にトンネル電流が流
れる。

【００２４】第２の磁性金属層４は、磁化自由層であ
り、磁化方向が自在に動く。第２の磁性金属層４は、ト
ンネル障壁層３側から強磁性層１０と、フリー層１１と
が順次積層されて形成されている。強磁性層１０は、フ
リー層１１におけるスピン分極率を上げる。強磁性層１
０は、例えばＣｏＦｅによって形成される。フリー層１
１は、磁化方向が自在である。フリー層１１は、軟磁性
体によって形成される。例としては、ＮｉＦｅが挙げら
れる。

【００２５】非磁性金属層５は、後述する導電性反強磁
性層６によるフリー層１１の磁化の方向の制御を、弱め
る役割を果たす。この非磁性金属層５が存在しない場合
には、導電性反強磁性層６とフリー層１１との交換結合
が強くなるために、磁化方向の制御が強すぎてしまい、
フリー層１１の磁化方向が一定に固定されてしまう。非
磁性金属層５は、例えば、Ｃｕによって形成される。

【００２６】非磁性金属層５は、Ｃｕによって形成され
る場合に、その厚さを０．５ｎｍ以上且つ２ｎｍ以下と
されていることが好ましい。

【００２７】Ｃｕにより形成された層の厚さが０．５ｎ
ｍ未満の場合は、導電性反強磁性層６とフリー層１１と
の交換結合が強くなるために、磁化方向の制御が強すぎ
てしまう。これにより、フリー層１１の磁化方向が固定
されてしまい、再生動作が不可能となる。Ｃｕにより形
成された層の厚さが２ｎｍより大きい場合は、導電性反
強磁性層６によるフリー層１１の磁化方向の制御が不可
能となるため、フリー層１１に磁壁が生じてしまい、バ
ルクハウゼンノイズを抑制することが不可能となる。

【００２８】導電性反強磁性層６は、フリー層１１の磁
化方向を制御する。導電性反強磁性層６による磁化方向
の制御により、フリー層１１に磁壁が生じるのを防ぐこ
とが可能となる。また、上述した非磁性金属層５が存在
することにより、磁化方向の制御は弱まる。そのため、
フリー層１１の磁化方向を一定に固定することはない。
導電性反強磁性層６は、例えば、ＩｒＭｎによって形成
される。

【００２９】磁気トンネル接合素子１は、上述したピン
層９と、フリー層１１との磁化方向の相対角度に依存し
て、トンネル障壁層３に流れるトンネル電流のコンダク
タンスが変化することを利用している。

【００３０】具体的には、ピン層９においては、磁化方
向は固定されており、フリー層１１においては、導電性
反強磁性層６による磁化方向の制御のために単磁区化さ
れているものの、磁化方向は変化自在である。トンネル
素子１には、各層に対して垂直な方向にセンス電流が流
されている。

【００３１】ピン層９の磁化方向に対してフリー層１１
の磁化方向が異なることにより、トンネル障壁層３に流
れるトンネル電流のコンダクタンスが変化する。つま
り、外部磁界の変化に応じてフリー層１１の磁化方向が
変化することによって、ピン層９の磁化方向に対するフ
リー層１１の磁化方向が変化し、それによりトンネル電
流のコンダクタンスも変化する。ＴＭＲ素子１を、例え
ば、磁気抵抗効果型磁気ヘッド（以下、ＭＲヘッドと称
する。）に利用した際には、上述したトンネル電流のコ
ンダクタンスの変化を測定して、磁気記録媒体などの記
録媒体に記録された情報の再生を行う。

【００３２】以上の説明からも明らかなように、本発明
に係るＴＭＲ素子１は、フリー層１１の磁化方向を制御
し、単磁区化する。そのため、フリー層１１において磁
壁が生じることを防ぐことが可能となり、ヒステリシス
の発生を防ぐことが可能となり、バルクハウゼンノイズ
を抑制することが可能となった。

【００３３】つぎに、上記ＴＭＲ素子１の製造方法につ
いて、図２乃至図９を使用して説明する。ここでは、上
記ＴＭＲ素子１の製造方法を、磁気デバイスの一つであ
るＭＲヘッド２０に対して適用した際の製造方法を例に
挙げて具体的に説明するが、本発明は、以下の例に限定
されるものではない。

【００３４】ここで、ＭＲヘッド２０の構造について説
明する。このＭＲヘッド２０は、図２に示すように、シ
ールド２１ａ，２１ｂと、ギャップ２２ａ，２２ｂと、
ＴＭＲ素子１とを備える。

【００３５】ＴＭＲ素子１は、上述したように第１の磁
性金属層２と、トンネル障壁層３と、第２の磁性金属層
４と、非磁性金属層５と、導電性反強磁性層６とを備え
る。また、第１の磁性金属層２は、下地層７と、バイア
ス層８と、ピン層９とからなる。第２の磁性金属層４
は、強磁性層１０と、フリー層１１とからなる。

【００３６】シールド２１ａ，２１ｂは、後述するギャ
ップ２２ａ，２２ｂに対する電極を兼ねている。シール
ド２１ａ，２１ｂは、導電性をもつ磁性材料から形成さ
れる。例としては、センダスト（Ｆｅ−Ａｌ−Ｓｉ合
金）等が挙げられる。また、このシールド２１ａとシー
ルド２１ｂとの幅をシールド間距離という。

【００３７】ギャップ２２ａ，２２ｂは、シールド２１
ａ，２１ｂと、各磁性金属層とを磁気的に隔離する。具
体的には、ギャップ２２ａは、シールド２１ａと第１の
磁性金属層２とを隔離し、ギャップ２２ｂは、シールド
２１ｂと第２の磁性金属層４とを隔離する。ギャップ２
２ａ，２２ｂは、シールド２１ａ，２１ｂに対する電極
も兼ねている。ギャップ２２ａ，２２ｂは、導電性をも
つ非磁性材料から形成される。例としては、Ｃｕ等が挙
げられる。

【００３８】このように構成されたＭＲヘッド２０で
は、磁気記録媒体から印加される信号磁界に対して、第
１の磁性金属層２の磁化方向は、略平行方向に固定され
る。また、磁気記録媒体から印加される信号磁界に対し
て、第２の磁性金属層４の磁化方向は、略垂直方向とな
る。そして、この磁気ヘッドに対して所定の信号磁界が
印加されると、第２の磁性金属層４の磁化方向が変化す
る。

【００３９】このとき、このＭＲヘッド２０では、第２
の磁性金属層４から第１の磁性金属層２に向かって一定
の電流が流れているが、これにより、第２の磁性金属層
４と第１の磁性金属層２との間には、トンネル電流が流
れることとなる。そして、この磁気ヘッドでは、第２の
磁性金属層４の磁化と第１の磁性金属層２の磁化との相
対角度が変化することにより、トンネル電流のコンダク
タンスが変化する。

【００４０】上述したトンネル電流のコンダクタンス
は、第２の磁性金属層４と第１の磁性金属層２との間の
電圧を測定することによって検出可能である。このＭＲ
ヘッド２０は、このトンネル電流のコンダクタンスの変
化を検出することにより磁気記録媒体に記録された情報
を再生する。

【００４１】以上のように構成されたＭＲヘッド２０の
製造方法について説明する。

【００４２】先ず、図３に示すように、基盤３０の一主
面上に最終的に下層シールド２１ａとなる磁性膜３１ａ
を成膜する。磁性膜３１ａは、高度に平坦化されること
が望ましい。基盤３０としては、ＡｌＴｉＣ系、ＴｉＯ
−ＣａＯ系など、一般に薄膜ヘッドを製造する際に使用
されるものを使用することが可能である。

【００４３】次に、図４に示すように、磁性膜３１ａ上
に、第１の非磁性膜３２ａと、軟磁性膜３３と、反強磁
性膜３４と、強磁性膜３５と、第２の非磁性膜３６と
が、例えば、スパッタリング法等の薄膜形成手法により
順次積層される。最終的に、第１の非磁性膜３２ａはギ
ャップ２２ａとなる。軟磁性膜３３は下地層７となる。
反強磁性膜３４はバイアス層８となる。強磁性膜３５は
ピン層９となる。第２の非磁性膜３６はトンネル障壁層
３となる。

【００４４】なお、非磁性膜３６として、Ａｌ₂Ｏ₃を使
用する場合は、Ａｌ₂Ｏ₃を直接積層する方法と、Ａｌを
積層した後、酸素プラズマにより酸化する方法とが挙げ
られる。酸素プラズマにより酸化する方法をとる場合、
酸化の度合いは、酸化時間、ガス圧力、酸素分圧、高周
波投入電力などを適宜調整することにより、制御可能で
ある。

【００４５】次に、図５に示すように、第２の非磁性膜
３６上に、第２の強磁性膜３７と、第２の軟磁性膜３８
と、第３の非磁性膜３９と、第２の反強磁性膜４０と、
第１の非磁性層３２ｂとが、例えば、スパッタリング法
等の薄膜形成手法により順次積層される。最終的に、第
２の強磁性膜３７は強磁性層１０となり、第２の軟磁性
膜３８はフリー層１１となり、第３の非磁性膜３９は非
磁性金属層５となり、第２の反強磁性膜４０は導電性反
強磁性層６となり、第１の非磁性層３２ｂはギャップ２
２ｂとなる。

【００４６】次に、第１の非磁性層３２ｂ上にレジスト
材料を塗布することによりレジスト膜を形成し、フォト
リソグラフィ法によりこのレジスト膜を所定の形状にパ
ターニングすることによって、図６に示すようなレジス
トパターン４１を形成する。具体的に、レジスト膜は、
最終的に残存させるＭＲトンネル素子１に相当する大き
さにパターニングすればよい。

【００４７】次に、図７に示すように、イオンミリング
により、磁性膜３１ａが露出するまでエッチングを施
し、各層が所定の幅となるようにする。この、エッチン
グにより、トラック幅が規定される。また、摺動面から
のＴＭＲ素子１の深さをデプスという。

【００４８】次に、図８に示すように、エッチングを施
して露出した磁性膜３２ａ上に絶縁膜４２を形成する。
この際、レジストパターン４１上にも、絶縁膜４２が同
時に形成される。

【００４９】次に、図９に示すように、有機溶剤等によ
りレジストパターン４１を剥離する。この時、レジスト
パターン４１上に形成された絶縁膜４２も同時に剥離す
る。

【００５０】次に、略同一面を形成する絶縁膜４２及び
第１の非磁性膜３２ｂ上に、最終的にシールド２１ｂと
なる磁性膜３１ｂを形成する。その後、磁性膜３１ｂを
所定の形状に形成し、シールド２１ｂとする。磁性膜３
１ｂを形成する方法としては、所定の形状とされたレジ
ストパターンを用いたメッキ法、及びスパッタ法による
成膜の後にエッチングを施す方法などが挙げられる。

【００５１】次に、磁性膜３１ａに対してフォトリソグ
ラフィ及びエッチングを施すことによって所定の形状に
形成し、シールド２１ａとする。

【００５２】次に、絶縁膜４２に開口部４３を形成す
る。この開口部４３からシールド２１ａを露出させ、開
口部４３内に導電材料を充填することによりシールド２
１ａを電気的に接続可能とすることで、図２に示すＭＲ
ヘッド２０が作成される。なお、絶縁膜４２は、図２で
は図示されていないが、シールド２１ａとシールド２１
ｂとの間及び周囲に充填された構造となっている。

【００５３】以上の説明からも明らかなように、本発明
に係る磁気トンネル接合素子１の製造方法においては、
各層の成膜過程や第２の非磁性膜３６の酸化過程などの
各製造過程を連続して行うことが可能である。そのた
め、インライン型スパッタ装置内で製造を行うことが可
能となり、製造途中の製品を大気に触れさせることなく
ＴＭＲ素子１を製造することが可能となる。そのため、
品質の劣化を防ぐことが可能となる。また、ＴＭＲ素子
１の製造工程の簡略化を図ることも可能となる。

【００５４】

【実施例】つぎに、上述したＴＭＲ素子１をＭＲヘッド
２０に対して適用した際の、非磁性金属層５の厚さと、
再生感度及びバルクハウゼンノイズの発生との関係につ
いて、実施例に基づいて説明する。

【００５５】実施例１実施例１では、図２に示したＭＲヘッド２０と同様な構
成のＭＲヘッドを作製した。各層に使用した材料は、下
記の通りである。

【００５６】トンネル素子３：Ａｌ₂Ｏ₃ 非磁性金属層５：Ｃｕ導電性反強磁性層６：Ｉｒ₂₀Ｍｎ₈₀ 下地層７：Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀ バイアス層８：Ｉｒ₂₀Ｍｎ₈₀ ピン層９：Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀ 強磁性層１０：Ｃｏ₉₀Ｆｅ₁₀ フリー層１１：Ｎｉ₈₀Ｆｅ₂₀ シールド２１ａ，２１ｂ：センダスト（Ｆｅ−Ｓｉ
−Ａｌ合金）ギャップ２２ａ，２２ｂ：Ｃｕこのとき、非磁性金属層５の厚さを０．５ｎｍとした。
また、トラック幅を１μｍとし、デプスを１μｍとし、
シールド間距離を０．２μｍとした。

【００５７】実施例２実施例２では、非磁性金属層５の厚さを１ｎｍとした以
外は実施例１と同様にして、ＭＲヘッドを作製した。

【００５８】実施例３実施例３では、非磁性金属層５の厚さを２ｎｍとした以
外は実施例１と同様にして、ＭＲヘッドを作製した。

【００５９】実施例４実施例４では、非磁性金属層５の厚さを３ｎｍとした以
外は実施例１と同様にして、ＭＲヘッドを作製した。

【００６０】比較例１比較例１では、非磁性金属層５を形成せずにＭＲヘッド
を作製した。なお、このＭＲヘッドは、非磁性金属層５
が形成されていないことを除いては、上述した実施例１
と同様な構成により作製した。

【００６１】これら実施例１乃至実施例４、及び比較例
１で作製したＭＲヘッドについて、再生感度とバルクハ
ウゼンノイズの発生とを調べた。その結果を、表１に示
す。

【００６２】ここで、再生感度については、磁気記録媒
体に記録された磁気信号の再生が可能であったものを△
とし、磁気信号の再生が特に良好であったものを○とし
て示している。また、磁気信号の再生が困難であったも
のを×として示している。バルクハウゼンノイズについ
ては、発生が少なかったものを△とし、ほぼ発生が見ら
れないものを○として示した。また、発生が著しかった
もの×として示した。

【００６３】

【表１】

【００６４】表１に示す結果から、比較例１のＭＲヘッ
ドのように、非磁性金属層５の厚さが０．５ｎｍ未満で
ある場合には、磁気信号の再生が困難であることがわか
る。また、実施例４のＭＲヘッドのように、非磁性金属
層５の厚さが２ｎｍ以上である場合には、バルクハウゼ
ンノイズが十分に抑制できないことがわかる。したがっ
て、非磁性金属層５の厚さは、０．５ｎｍ〜２ｎｍが好
ましいことがわかる。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明からも明らかなように、本発
明に係る磁気抵抗効果素子は、磁化自由層における磁化
を制御し、単磁区化する。そのため、磁化自由層におい
て磁壁が生じることを防ぐことが可能となり、ヒステリ
シスが発生することを防ぐことが可能となり、バルクハ
ウゼンノイズの発生を抑制することが可能となった。し
たがって、強磁性トンネル効果を利用しており、且つ安
定して再生動作する磁気抵抗効果素子を実現することが
可能となる。

【００６６】また、本発明に係る磁気抵抗効果素子の製
造方法においては、各製造工程を連続して行うことが可
能となる。そのため、磁気抵抗効果素子の製造工程の簡
略化を図ることも可能となる。また、強磁性トンネル効
果を利用しており、且つ安定して再生動作する磁気抵抗
効果素子を提供することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るＭＲ素子を示す要部拡大断面図で
ある。

【図２】同ＭＲ素子を利用して作成したＭＲヘッドの概
略斜視図である。

【図３】同ＭＲ素子の製造方法を説明するための図であ
り、磁性膜までを形成した状態を示す断面図である。

【図４】同ＭＲ素子の製造方法を説明するための図であ
り、第２の非磁性膜までを形成した状態を示す断面図で
ある。

【図５】同ＭＲ素子の製造方法を説明するための図であ
り、第１の非磁性膜までを形成した状態を示す断面図で
ある。

【図６】同ＭＲ素子の製造方法を説明するための図であ
り、第１の非磁性膜上にレジストパターン４１を形成し
た状態を示す断面図である。

【図７】同ＭＲ素子の製造方法を説明するための図であ
り、第１の非磁性層から第１の非磁性膜に対してエッチ
ング処理を施した状態を示す断面図である。

【図８】同ＭＲ素子の製造方法を説明するための図であ
り、絶縁膜を形成した状態を示す断面図である。

【図９】同ＭＲ素子の製造方法を説明するための図であ
り、レジストを除去した状態を示す断面図である。

【符号の説明】

１ＭＲトンネル素子、２第１の磁性金属層、３ト
ンネル障壁層、４第２の磁性金属層、５非磁性金属
層、６導電性反強磁性層、７下地層、８交換結合
層、９ピン層、１０強磁性層、１１フリー層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】一定の方向に磁化が固定されている磁化
固定層と、上記磁化固定層上に形成されたトンネル障壁
層と、上記トンネル障壁層上に形成され、磁化方向が自
在に変化する磁化自由層とを備え、上記磁化自由層上に非磁性金属層が存在し、上記非磁性
金属層上に導電性反強磁性層を備えることを特徴とする
磁気抵抗効果素子。
【請求項２】上記非磁性金属層は、Ｃｕにより形成さ
れていることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果
素子。
【請求項３】上記非磁性金属層の厚さは、０．５ｎｍ
以上且つ２．０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項
２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】上記磁化固定層は、反強磁性膜と、上記
反強磁性膜上に形成された強磁性膜とを備えることを特
徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】上記磁化固定層は、反強磁性膜と、上記
反強磁性膜上に形成された強磁性膜と、上記強磁性膜上
に形成された反強磁性的結合膜と、上記反強磁性的結合
膜上に形成された強磁性膜とを備えることを特徴とする
請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】上記反強磁性的結合膜は、Ｒｕにより形
成されていることを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗
効果素子。
【請求項７】上記反強磁性的結合膜の厚さは、０．３
ｎｍ以上且つ１．０ｎｍ以下であることを特徴とする請
求項６記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】基板上に、下部シールド層と、下部ギャ
ップ層と、磁化固定層と、トンネル障壁層と、非磁性金
属層と、導電性反強磁性膜とを積層する積層工程を有す
ること特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項９】上記積層工程の後段に、感磁部を露出さ
せるための製作工程を有することを特徴とする請求項８
記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１０】上記磁気抵抗効果素子を、インライン
型スパッタリング装置を用いて、外気に触れさせること
なく作成することを特徴とする請求項８記載の磁気抵抗
効果素子の製造方法。