JP2002033532A - トンネル型磁気抵抗効果型素子及びその製造方法 - Google Patents

トンネル型磁気抵抗効果型素子及びその製造方法

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JP2002033532A JP2000216347A JP2000216347A JP2002033532A JP 2002033532 A JP2002033532 A JP 2002033532A JP 2000216347 A JP2000216347 A JP 2000216347A JP 2000216347 A JP2000216347 A JP 2000216347A JP 2002033532 A JP2002033532 A JP 2002033532A
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antiferromagnetic
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来のトンネル型磁気抵抗効果型素子では、
再生波形が不安定化し、また再現性良く磁気素子を製造
することができなかった。 【解決手段】 多層膜２１の両側に絶縁層３１を形成
し、さらにフリー磁性層３０の両側端面の少なくとも一
部に接するようにバイアス層３３を形成する。また前記
バイアス層３３は多層膜２１の上面に延出形成されてい
ない。この構成によって電極層２０，３４からのセンス
電流は適切に多層膜２１内を流れ、しかも前記バイアス
層３３からのバイアス磁界を前記フリー磁性層３０の両
側端面から供給することができる。さらに前記フリー磁
性層３０の磁区構造を安定化でき、再生波形の安定性及
びバルクハウゼンノイズの低減を図ることができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、例えばハードディ
スク装置などの磁気再生装置やその他の磁気検出装置に
搭載されるトンネル型磁気抵抗効果型素子に係り、特
に、安定した抵抗変化率を得ることができ、また再現性
良く形成可能なトンネル型磁気抵抗効果型素子及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図２１は、従来のトンネル型磁気抵抗効
果型素子の構造を示す部分断面図である。
【０００３】符号１は電極層であり、前記電極層１は例
えばＣｕやＷ、Ｃｒなどで形成されている。
【０００４】前記電極層１の上には、反強磁性層２、固
定磁性層３、絶縁障壁層４及びフリー磁性層５が積層さ
れた多層膜６が形成されている。
【０００５】前記反強磁性層２はＮｉＭｎ合金膜等、既
存の反強磁性材料で形成され、熱処理を施すことにより
ＮｉＦｅ合金膜等の強磁性材料で形成された固定磁性層
３と前記反強磁性層２との間で交換結合磁界が発生し、
前記固定磁性層３の磁化は図示Ｙ方向（ハイト方向）に
固定される。
【０００６】また前記絶縁障壁層４は、Ａｌ2Ｏ3等の既
存の絶縁材料で形成され、前記フリー磁性層５は固定磁
性層３と同様にＮｉＦｅ合金膜等で形成されている。
【０００７】図２１に示すように、前記多層膜６のトラ
ック幅方向（図示Ｘ方向）の両側には、Ｃｏ−Ｐｔ合金
膜等の硬磁性材料で形成されたバイアス層９が形成され
ている。
【０００８】前記バイアス層９からフリー磁性層５には
図示Ｘ方向のバイアス磁界が与えられ、これによって前
記フリー磁性層５の磁化は図示Ｘ方向に揃えられる。
【０００９】そして図２１に示すように前記多層膜６及
びバイアス層９の上面には電極層１０が形成されてい
る。
【００１０】トンネル型磁気抵抗効果型素子はトンネル
効果を利用して、記録媒体からの洩れ磁界を検出する再
生用磁気素子である。前記電極層１，１０から多層膜６
に対し図示Ｚ方向にセンス電流を流すと、前記フリー磁
性層５と固定磁性層３との磁化関係によって、トンネル
電流が変化することで、抵抗値が変化し、この抵抗変化
によって記録信号を検出する。
【００１１】ところで図２１に示すトンネル型磁気抵抗
効果型素子の構造では以下のような問題点があった。
【００１２】すなわち前記電極層１，１０からのセンス
電流は多層膜６だけでなく、前記多層膜６の両側に形成
されたバイアス層９にも流れるためにＴＭＲ効果が得ら
れず、再生用磁気素子としての機能・特性が著しく劣化
してしまう。
【００１３】図２２に示すトンネル型磁気抵抗効果型素
子の構造は、上記問題点を解決するために改良されたも
のである。
【００１４】図２２に示すように、多層膜６のトラック
幅方向（図示Ｘ方向）の両側には、例えばＡｌ2Ｏ3等で
形成された絶縁層７が形成されている。
【００１５】前記絶縁層７の形成によって前記多層膜６
の上面と同一平面に平坦化面が広がり、前記絶縁層７上
にはＣｒで形成された下地層８を介してＣｏ−Ｐｔ膜等
の硬磁性材料材料で形成されたバイアス層９が形成され
ている。
【００１６】前記バイアス層９は、バイアス磁界をフリ
ー磁性層５に供給するために前記絶縁層７上からさらに
多層膜６の上面に幅寸法Ｔ１の長さで延出して形成され
ている。そして前記バイアス層９からのバイアス磁界に
よって前記フリー磁性層５の磁化は、図示Ｘ方向に揃え
られる。
【００１７】図２２の構造であると、前記多層膜６の両
側には絶縁層７が形成されているため、電極層１，１０
からのセンス電流は分流が少なく多層膜６内を適切に流
れる。またこの構造によれば、バイアス層９からのバイ
アス磁界は、図２１のようにフリー磁性層５の側面から
流入せず、フリー磁性層５に対して真上から流入するこ
とになる。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら図２２に
示す構造のトンネル型磁気抵抗効果型素子では以下のよ
うな問題点があった。
【００１９】図２２に示すように、バイアス層９からの
バイアス磁界Ａはトラック幅方向（図示Ｘ方向）を向
き、フリー磁性層５に図示Ｘ方向の磁場を供給するが、
このとき多層膜６上に延出したバイアス層９と接するフ
リー磁性層５の内部には、前記バイアス磁界Ａに対して
逆方向に向く磁場Ｂが発生する。この磁場Ｂの発生によ
り前記フリー磁性層５の磁区構造は不安定化し、バルク
ハウゼンノイズの発生や再生波形の不安定化により再生
特性を悪化させる。
【００２０】以下に述べるように図２２に示す磁気素子
の製造では、アライメント精度良く前記バイアス層９を
形成することが困難で、前記バイアス層９の延出する幅
寸法Ｔ１にばらつきがあり、特に多層膜６の実質的に磁
気抵抗効果を発揮し得る感度領域上にまで前記バイアス
層９は延出形成される。このため上記した磁場Ｂの発生
により感度領域内の磁区構造の不安定化が顕著に現れ、
また前記感度領域上へのバイアス層９の延出は、磁気抵
抗効果を発揮し得る領域を著しく減少させて、特性の劣
化を招く。
【００２１】上記磁場Ｂの発生の原因は、前記フリー磁
性層５とバイアス層９との間に、Ｃｒ等で形成された下
地層８が形成されている点にある。前記下地層８の存在
によりフリー磁性層５とバイアス層９間の磁気的な結合
が途切れるためである。
【００２２】それならば前記下地層８を除去し、前記フ
リー磁性層５とバイアス層９とを直接接合させるといっ
た考え方もあるが、前記下地層８を無くすと、前記バイ
アス層９の保磁力を確保できず、結晶配向の制御が困難
になり、硬磁性特性が著しく劣化し好ましくない。
【００２３】また図２２に示すトンネル型磁気抵抗効果
型素子の製造方法においても以下のような問題点があ
る。
【００２４】図２３に示すように、電極層１、多層膜６
及び絶縁層７を形成した後、前記多層膜６及び絶縁層７
の上面にバイアス層９を形成する。
【００２５】図２４では、前記バイアス層９の上にレジ
スト層１１を形成し、前記レジスト層１１を露光現像す
ることにより、前記レジスト層１１の中央部分に一定の
幅寸法の穴形状の抜きパターン１１ａを形成する。そし
て前記抜きパターン１１ａから露出したバイアス層９を
エッチングにより除去して、図２２に示す形状のバイア
ス層９を形成するのである。
【００２６】しかしながら、非常に狭い幅寸法しかない
多層膜６の上面において、レジスト層１１の所定箇所に
高精度に抜きパターン１１ａを形成することは困難であ
り、したがってバイアス層９の形状にばらつきが発生し
再現性が良くない。
【００２７】さらに前記抜きパターン１１ａ内から露出
する前記バイアス層９のエッチング工程により、前記バ
イアス層９下のフリー磁性層５の一部も削られてしまう
可能性があり、エッチング時間の制御等が非常に難し
い。前記フリー磁性層５は数十ｎｍ程度の非常に薄い膜
厚で形成されているので、わずかに削られるだけでも特
性にばらつきが発生してしまう。
【００２８】また図２２に示すトンネル型磁気抵抗効果
型素子の構造では、再生ギャップにばらつきが発生しや
すい。図２２に示すように、多層膜６上にバイアス層９
が形成されていない中央付近では、図面下側の電極層１
から図面上側の電極層１０までの長さがｈ１であるが、
前記多層膜６上にバイアス層９が形成されている部分で
は、図面下側の電極層１から図面上側の電極層１０まで
の長さ寸法はｈ２である。そして前記長さ寸法ｈ２はｈ
１よりも長くなっている。したがって、多層膜６のトラ
ック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法内での再生ギ
ャップの厚さにばらつきが発生してしまい、再生特性に
悪影響を及ぼし易い。
【００２９】本発明は上記従来の問題点を解決するため
のものであり、フリー磁性層に適切にバイアス磁界を供
給でき、再生波形の安定化を図ることが可能なトンネル
型磁気抵抗効果型素子、及び再現性良く形成可能な前記
トンネル型磁気抵抗効果型素子の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
【００３０】
【課題を解決するための手段】本発明におけるトンネル
型磁気抵抗効果型素子は、反強磁性層と、前記反強磁性
層上に接して形成され、前記反強磁性層との交換結合磁
界により磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定
磁性層上に絶縁障壁層を介して形成されたフリー磁性層
とを有する多層膜と、前記多層膜の上下に形成された電
極層とを有し、前記多層膜のトラック幅方向の両側に
は、絶縁層と、前記絶縁層の上に形成され、少なくとも
前記フリー磁性層の両側端面の一部に接し、前記フリー
磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉す
る方向へ揃えるための磁区制御層とが形成され、前記磁
区制御層は、前記多層膜の上面に延出形成されていない
ことを特徴とするものである。
【００３１】上記の発明では、下から反強磁性層、固定
磁性層、絶縁障壁層、及びフリー磁性層の順に多層膜が
形成され、前記多層膜の両側には絶縁層と磁区制御層と
が形成されている。
【００３２】そして前記磁区制御層は、少なくとも前記
フリー磁性層の両側端面の一部に接して形成され、しか
も前記磁区制御層は、前記多層膜の上面に延出形成され
ていないのである。
【００３３】上記のように多層膜の両側の絶縁層の存在
により、電極層からのセンス電流は多層膜に適切に流
れ、センス電流の分流ロスの低減により再生出力の向上
を図ることができる。
【００３４】また前記磁区制御層は、フリー磁性層の両
側端面に接して形成されているから前記磁区制御層から
のバイアス磁界は、前記フリー磁性層の側面から適切に
供給され、前記フリー磁性層の磁化の制御を行うことが
可能である。
【００３５】さらに前記磁区制御層は前記多層膜の上面
に延出形成されていないから、図２２に示す従来例で説
明したような、逆方向の磁場Ｂがフリー磁性層に発生す
ることはなく、前記フリー磁性層の磁区構造を安定化さ
せる、具体的には前記フリー磁性層を適切に単磁区化構
造にすることが可能である。
【００３６】または本発明におけるトンネル型磁気抵抗
効果型素子は、反強磁性層と、前記反強磁性層上に接し
て形成され、前記反強磁性層との交換結合磁界により磁
化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層上に
絶縁障壁層を介して形成されたフリー磁性層とを有する
多層膜と、前記多層膜の上下に形成された電極層とを有
し、前記多層膜のトラック幅方向の両側には、絶縁層
と、前記絶縁層の上に形成され、少なくとも前記フリー
磁性層の両側端面の一部に接し、前記フリー磁性層の磁
化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃
えるための磁区制御層とが形成され、前記多層膜は、再
生感度に優れ、実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る中央
部分の感度領域と、前記感度領域の両側に形成され、再
生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感
領域とで構成され、前記磁区制御層は、前記多層膜の不
感領域上に延出形成されていることを特徴とするもので
ある。
【００３７】上記の発明では、多層膜の上面に前記磁区
制御層が延出形成されている。しかしながら本発明で
は、前記多層膜のうち不感領域上にのみ電極層が延出し
ているのである。
【００３８】前記多層膜は、その全体が磁気抵抗効果を
発揮するのではなく、その中央領域のみが再生感度に優
れ、実質的にこの中央領域のみが、磁気抵抗効果を発揮
し得る領域である。この再生感度に優れた多層膜の領域
を感度領域と呼び、前記感度領域の両側であって、再生
感度の悪い領域を不感領域と呼ぶが、多層膜に占める感
度領域及び不感領域は、例えばマイクロトラックプロフ
ァイル法によって測定される。
【００３９】本発明では、上記の不感領域上にまでは磁
区制御層を延出して形成してもよいこととした。前記磁
区制御層と前記多層膜との間に、従来と同じように前記
磁区制御層の結晶配向を制御するための下地層を介在さ
せたとしても、フリー磁性層の内部に発生する逆方向の
磁場（図２２の符号Ｂを参照）は、不感領域にのみ発生
するから、再生特性に悪影響を及ぼすことがない。
【００４０】また前記不感領域上に磁区制御層が形成さ
れ、感度領域上には形成されていないので、前記感度領
域では再生ギャップの厚みは一定であり、特性が劣化す
る心配もない。
【００４１】次に本発明におけるトンネル型磁気抵抗効
果型素子は、フリー磁性層と、前記フリー磁性層の上に
絶縁障壁層を介して形成された固定磁性層と、前記固定
磁性層の上に形成され、交換結合磁界により前記固定磁
性層の磁化方向を固定するための反強磁性層とを有する
多層膜と、前記多層膜の上下に形成された電極層とを有
し、前記多層膜のトラック幅方向の両側には、少なくと
も前記フリー磁性層の両側端面の一部に接し、前記フリ
ー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉
する方向へ揃えるための磁区制御層と、前記磁区制御層
上に絶縁層とが形成され、前記絶縁層は、前記多層膜の
上面に延出形成されていないことを特徴とするものであ
る。
【００４２】この発明では、下からフリー磁性層、絶縁
障壁層、固定磁性層及び反強磁性層の順に積層されて多
層膜が形成されている。
【００４３】この発明においても、前記磁区制御層は、
少なくとも前記フリー磁性層の両側端面の一部に接して
形成されているから、前記磁区制御層から適切にフリー
磁性層にバイアス磁界を供給することが可能である。
【００４４】また前記磁区制御層上には絶縁層が形成さ
れているから、電極層からのセンス電流は適切に前記多
層膜内を流れ、センス電流の分流ロスを低減し、再生出
力の向上を図ることができる。
【００４５】また前記絶縁層は、多層膜の上面に延出形
成されていないので、前記多層膜のトラック幅方向にお
ける幅寸法内での再生ギャップの厚みにばらつきが発生
することがなく、特性を悪化せしめる心配がない。
【００４６】あるいは本発明におけるトンネル型磁気抵
抗効果型素子は、フリー磁性層と、前記フリー磁性層の
上に絶縁障壁層を介して形成された固定磁性層と、前記
固定磁性層の上に形成され、交換結合磁界により前記固
定磁性層の磁化方向を固定するための反強磁性層とを有
する多層膜と、前記多層膜の上下に形成された電極層と
を有し、前記多層膜のトラック幅方向の両側には、少な
くとも前記フリー磁性層の両側端面の一部に接し、前記
フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と
交叉する方向へ揃えるための磁区制御層と、前記磁区制
御層上に絶縁層とが形成され、前記多層膜は、再生感度
に優れ、実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る中央部分の
感度領域と、前記感度領域の両側に形成され、再生感度
が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域と
で構成され、前記絶縁層は、前記多層膜の不感領域上に
延出形成されていることを特徴とするものである。
【００４７】上記の発明では、前記絶縁層は多層膜の不
感領域上に延出して形成されており、感度領域上には延
出していないので、前記感度領域での再生ギャップの厚
みにばらつきが発生することがなく、特性を悪化せしめ
る心配がない。
【００４８】また本発明では、前記磁区制御層の下に
は、前記磁区制御層の結晶配向を整えるための下地層が
形成されていることが好ましい。これによって前記磁区
制御層の磁気特性を良好に維持し得る。
【００４９】上記した発明のうち、多層膜の不感領域上
に前記磁区制御層が延出して形成される場合には、前記
下地層の存在により前記多層膜内に磁区制御層のバイア
ス磁界とは逆方向の磁場が発生するが、前記磁場の発生
する場所は不感領域内であるから、再生特性に悪影響を
及ぼすことはない。
【００５０】なお前記磁区制御層は、硬磁性材料で形成
されていることが好ましい。また本発明では、前記磁区
制御層は、強磁性層と第２の反強磁性層との積層膜で構
成され、少なくとも前記フリー磁性層の両側端面の一部
に前記強磁性層が接している構成であってもよい。
【００５１】また本発明では、前記絶縁層は、反強磁性
を発揮する反強磁性絶縁層で、前記磁区制御層は強磁性
層である構成であってもよい。
【００５２】なお上記の場合、前記第２の反強磁性層あ
るいは前記反強磁性絶縁層は、α−Ｆｅ2Ｏ3で形成され
ていることが好ましい。
【００５３】また本発明におけるトンネル型磁気抵抗効
果型素子の製造方法は、（ａ）基板上に電極層を形成
し、さらに下から順に反強磁性層、前記反強磁性層との
交換結合磁界により磁化が一定方向に固定される固定磁
性層、絶縁障壁層、及びフリー磁性層を積層して多層膜
を形成する工程と、（ｂ）前記多層膜上に下面に切り込
み部の形成されたリフトオフ用のレジスト層を形成する
工程と、（ｃ）少なくとも前記レジスト層下の前記多層
膜を残し、前記多層膜の両側を削る工程と、（ｄ）前記
多層膜の両側に絶縁層を形成し、このとき前記絶縁層上
面の前記多層膜側端部を、前記フリー磁性層上面の両側
端部よりも下側に形成する工程と、（ｅ）前記フリー磁
性層の両側端面に接するように、磁区制御層を、前記基
板に対し斜め方向から前記絶縁層上にスパッタ形成し、
しかもこのとき前記磁区制御層上面の多層膜側端部を、
前記多層膜上面の両側端部と一致させる工程と、（ｆ）
前記レジスト層を除去し、前記多層膜上及び磁区制御層
上に電極層を形成する工程と、を有することを特徴とす
るものである。
【００５４】本発明では、上記のように下面に切り込み
部の形成されたリフトオフ用のレジスト層を用いて、多
層膜の両側に絶縁層、及び磁区制御層を形成している。
【００５５】このため従来（図２３，２４を参照）の製
造方法のように、レジスト層に抜きパターン形成のため
のアライメント精度は不必要であり、従来に比べて磁区
制御層の形状にばらつきが発生することが少なく、再現
性良くトンネル型磁気抵抗効果型素子を製造することが
可能である。
【００５６】また上記の製造方法によれば、前記磁区制
御層を、フリー磁性層の両側端面に接して形成でき、し
かも多層膜の上面に延出しないように形成することが可
能である。
【００５７】また本発明におけるトンネル型磁気抵抗効
果型素子の製造方法は、（ｇ）基板上に電極層を形成
し、さらに下から順に反強磁性層、前記反強磁性層との
交換結合磁界により磁化が一定方向に固定される固定磁
性層、絶縁障壁層、及びフリー磁性層を積層して多層膜
を形成する工程と、（ｈ）前記多層膜の感度領域となる
領域上に、下面に切り込み部の形成されたリフトオフ用
のレジスト層を形成する工程と、（ｉ）少なくとも前記
レジスト層下の前記多層膜を残し、前記多層膜の両側を
削る工程と、（ｊ）前記多層膜の両側に絶縁層を形成
し、このとき前記絶縁層上面の前記多層膜側端部を、前
記フリー磁性層上面の両側端部よりも下側に形成する工
程と、（ｋ）前記フリー磁性層の両側端面に接するよう
に、磁区制御層を、前記基板に対し斜め方向から前記絶
縁層上にスパッタ形成し、しかもこのとき前記磁区制御
層を、前記多層膜の不感領域上にまで延出形成する工程
と、（ｌ）前記レジスト層を除去し、前記多層膜上及び
磁区制御層上に電極層を形成する工程と、を有すること
を特徴とするものである。
【００５８】上記の製造方法では、再現性良くトンネル
型磁気抵抗効果型素子を製造することができ、また多層
膜の不感領域上にのみ磁区制御層を延出して形成するこ
とが可能である。
【００５９】または本発明におけるトンネル型磁気抵抗
効果型素子の製造方法は、（ｍ）基板上に電極層を形成
し、さらに下から順にフリー磁性層、絶縁障壁層、固定
磁性層、交換結合磁界により前記固定磁性層の磁化を一
定方向に固定するための反強磁性層を積層して多層膜を
形成する工程と、（ｎ）前記多層膜上に下面に切り込み
部の形成されたリフトオフ用のレジスト層を形成する工
程と、（ｏ）前記レジスト層下の前記多層膜を残し、前
記多層膜の両側を削る工程と、（ｐ）磁区制御層を、前
記多層膜の両側であって少なくとも前記フリー磁性層の
両側端面の一部と接するように形成する工程と、（ｑ）
絶縁層を、前記多層膜に対し斜め方向から前記磁区制御
層上にスパッタ形成し、このとき前記絶縁層上面の多層
膜側端部を、前記多層膜上面の両側端部と一致させる工
程と、（ｒ）前記レジスト層を除去し、前記多層膜上及
び絶縁層上に電極層を形成する工程と、を有することを
特徴とするものである。
【００６０】上記の発明では、多層膜を下側からフリー
磁性層、絶縁障壁層、固定磁性層、及び反強磁性層の順
で積層している。そして本発明ではリフトオフ用のレジ
スト層を用いて、前記多層膜の両側に磁区制御層、及び
絶縁層を形成することで、前記磁区制御層及び絶縁層の
形状にばらつきが発生しにくく、再現性良くトンネル型
磁気抵抗効果型素子を製造することが可能である。
【００６１】また上記の発明では、前記絶縁層を多層膜
の上面に延出しないように形成することが可能である。
【００６２】さらには本発明におけるトンネル型磁気抵
抗効果型素子の製造方法は、（ｓ）基板上に電極層を形
成し、さらに下から順にフリー磁性層、絶縁障壁層、固
定磁性層、交換結合磁界により前記固定磁性層の磁化を
一定方向に固定するための反強磁性層を積層して多層膜
を形成する工程と、（ｔ）前記多層膜の感度領域となる
領域上に、下面に切り込み部の形成されたリフトオフ用
のレジスト層を形成する工程と、（ｕ）少なくとも前記
レジスト層下の前記多層膜を残し、前記多層膜の両側を
削る工程と、（ｖ）磁区制御層を、前記多層膜の両側で
あって少なくとも前記フリー磁性層の両側端面の一部と
接するように形成する工程と、（ｗ）絶縁層を、前記多
層膜に対し斜め方向から前記磁区制御層上にスパッタ形
成し、しかもこのとき前記絶縁層を、前記多層膜の不感
領域上にまで延出形成する工程と、（ｘ）前記レジスト
層を除去し、前記多層膜上及び絶縁層上に電極層を形成
する工程と、を有することを特徴とするものである。
【００６３】上記の発明によれば、トンネル型磁気抵抗
効果型素子を再現性良く形成することができる。また前
記絶縁層を多層膜の上面のうち不感領域上にのみ延出し
て形成することが可能である。
【００６４】また本発明では、前記磁区制御層の下に、
前記磁区制御層の結晶配向を整えるための下地層を形成
することが好ましい。本発明では前記下地層を、絶縁層
及び磁区制御層の形成と同じ工程で形成することができ
る。
【００６５】また本発明では、前記（ｄ）（ｊ）（ｐ）
あるいは（ｖ）の工程において、絶縁層または磁区制御
層を、基板に対して垂直方向からスパッタ形成すること
が好ましい。
【００６６】また本発明では、前記磁区制御層を、硬磁
性材料で形成したり、あるいは前記磁区制御層を、強磁
性層と第２の反強磁性層との積層膜で形成し、少なくと
も前記フリー磁性層の両側端面の一部に前記強磁性層を
当接させることが好ましい。
【００６７】なお本発明では、前記絶縁層を、反強磁性
を発揮する反強磁性絶縁層で、前記磁区制御層を強磁性
層で形成してもよい。
【００６８】また本発明では、前記第２の反強磁性層あ
るいは前記反強磁性を発揮する反強磁性性絶縁層を、α
−Ｆｅ2Ｏ3で形成してもよい。
【００６９】
【発明の実施の形態】図１は、本発明のトンネル型磁気
抵抗効果（Tunneling magnetoresistive）素子の構造
を示す部分断面図である。
【００７０】符号２０は電極層であり、前記電極層２０
は例えば、Ｗ（タングステン）やＣｒ（クロム）等で形
成されている。
【００７１】前記電極層２０の上には多層膜２１が形成
されている。前記多層膜２１の両側端面２１ａ，２１ａ
は、図示下方向に向かうほど幅寸法が広がるように傾斜
面で形成される。本発明では前記多層膜２１が以下の構
成によって形成されている。
【００７２】図１に示すように前記電極層２０上には反
強磁性層２２が形成されている。前記反強磁性層２２
は、Ｘ−Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，
Ｒｕ，Ｏｓのうちいずれか１種または２種以上の元素で
ある）で形成されていることが好ましい。特にＸの中で
もＰｔを選択し、ＰｔＭｎ合金を反強磁性層２２として
使用することが好ましい。
【００７３】または本発明では、前記反強磁性層２２
は、Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａ
ｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓ
ｉ，Ｐt，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，
Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈ
ｆ，Ｘａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のう
ち１種または２種以上の元素である）で形成されていて
もよい。
【００７４】前記Ｘ−Ｍｎ合金、あるいはＸ−Ｍｎ−
Ｘ′合金は、従来から反強磁性層として使用されている
ＮｉＭｎ合金やＦｅＭｎ合金などに比べて耐食性に優
れ、しかもブロッキング温度が高く、交換結合磁界（交
換異方性磁界）も大きい。
【００７５】前記反強磁性層２２は、図面の中央付近に
おいて図示Ｚ方向に突出する隆起部２２ａが形成されて
いる。そしてこの隆起部２２ａ上に３層で形成された固
定磁性層２６が形成されている。
【００７６】前記固定磁性層２６は、強磁性層２３と強
磁性層２５との間に非磁性層２４が介在した構成となっ
ている。
【００７７】前記強磁性層２３，２５は例えばＮｉＦｅ
合金膜やＣｏ膜、ＣｏＮｉＦｅ合金膜、ＣｏＦｅ合金膜
などで形成されている。また前記非磁性層２４は、Ｒ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどで形成される。
【００７８】熱処理を施すことにより、前記固定磁性層
２６と反強磁性層２２との間には交換結合磁界が発生す
るが、この交換結合磁界により前記強磁性層２３，２５
の磁化方向は互いに反平行状態にされ、例えば前記強磁
性層２３は図示Ｙ方向に、強磁性層２５は図示Ｙ方向と
反対方向に磁化される。これは、いわゆるフェリ状態と
呼ばれ、この構成により固定磁性層２６の磁化を安定し
た状態にでき、また前記固定磁性層２６と反強磁性層２
２との界面で発生する交換結合磁界を大きくすることが
できる。
【００７９】前記固定磁性層２６の上には、絶縁障壁層
２７が形成されている。前記絶縁障壁層２７は以下の絶
縁材料によって形成される。例えば前記絶縁材料は、Ａ
ｌ，Ｍｇ，Ｎｂ，Ｎｉ，Ｇｄ，Ｇｅ，Ｓｉ，Ｈｆから選
択された少なくとも一種以上の元素の酸化物であること
が好ましい。すなわち前記絶縁障壁層２７は、Ａｌ
2Ｏ3，ＡｌＯX，ＧｅＯX，ＮｉＯ，ＧｄＯX，ＭｇＯ等
で形成される。
【００８０】また、前記絶縁障壁層２７は、ペロフスカ
イト型酸化物Ｒ1-XＡXＭｎＯ3（Ｒは、Ｌa3+，Ｐｒ3+，
Ｎｄ3+などの３価希土類イオンから選ばれる１種または
２種以上の元素、Ａは、Ｃａ2+，Ｓｒ2+，Ｂａ2+などの
２価のアルカリ土類イオンから選ばれる１種または２種
以上の元素）で形成された常磁性絶縁体で形成されても
よい。この場合、前記Ｒは、Ｌａ3+で、ＡはＳｒ2+であ
り、組成比Ｘは、０．２６以下であることが好ましい。
あるいは、Ｒは、Ｐｒ3+、ＡはＣａ2+であることが好ま
しい。
【００８１】また本発明では、前記絶縁障壁層２７は、
絶縁体マトリックス中に金属微粒子が分散したグラニュ
ラー構造であることが好ましい。
【００８２】そして前記絶縁障壁層２７の上には、２層
で構成されたフリー磁性層３０が形成されている。符号
２８の層、すなわち絶縁障壁層２７と接する側に形成さ
れた層２８は、Ｃｏ膜またはＣｏ−Ｆｅ合金膜で形成さ
れることが好ましい。また符号２９の層は、ＮｉＦｅ合
金膜、ＣｏＮｉＦｅ合金膜、ＣｏＦｅ合金膜などで形成
される。前記絶縁障壁層２７と接する側にＣｏ膜または
Ｃｏ−Ｆｅ合金膜を配置することで、抵抗変化率を向上
させることが可能なことが確認されている。
【００８３】次に前記多層膜２１のトラック幅方向（図
示Ｘ方向）の両側であって反強磁性層２２上から絶縁層
３１が形成され、さらに前記絶縁層３１の上にバイアス
層（磁区制御層）３３が形成されている。
【００８４】前記絶縁層３１は、例えばＡｌＯ、Ａｌ2
Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｘａ2Ｏ5、ＸｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉ
Ｎ、ＸｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＮｉＯ、ＷＯ、Ｗ
Ｏ3、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮから形成されることが好
ましい。
【００８５】前記絶縁層３１の上に下地層３２を介して
形成されたバイアス層３３は、フリー磁性層３０の磁化
をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えるために形成さ
れたものである。図１に示すトンネル型磁気抵抗効果型
素子では、前記バイアス層３３は硬磁性材料によって形
成されており、具体的にはＣｏ―Ｐｔ合金膜やＣｏ―Ｃ
ｒ―Ｐｔ合金膜などで形成されている。
【００８６】前記バイアス層３３の下側に敷かれた下地
層３２は、前記バイアス層３３の結晶配向を整え、保磁
力を確保するために設けられたものである。上記のよう
にバイアス層３３が硬磁性材料によって形成される場合
には、Ｃｒ膜やｂｃｃ−Ｆｅ膜、Ｆｅ−Ｃｏ合金膜等で
形成される。
【００８７】そして図１に示すように、前記多層膜２１
及び前記バイアス層３３の上には、前記電極層２０と同
様の材質で形成された電極層３４が形成される。
【００８８】ところで図１に示すトンネル型磁気抵抗効
果型素子の構造では、前記フリー磁性層３０のトラック
幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面と少なくとも一部にお
いて前記バイアス層３３が接して形成されている。この
構成によって前記バイアス層３３からはトラック幅方向
から前記フリー磁性層３０の端面にバイアス磁界が供給
され、前記フリー磁性層３０の磁化は図示Ｘ方向に揃え
られる。
【００８９】なお前記バイアス層３３を硬磁性材料によ
って形成した場合には、フリー磁性層３０の側端面とバ
イアス層３３の接合界面に前記絶縁層３１の一部が約１
０ｎｍ以下の厚さであれば侵入してもよい。
【００９０】上記のようにバイアス層３３が、フリー磁
性層３０の両側端部面の一部と接して形成されるように
するには、少なくとも前記バイアス層３３の下側に形成
される絶縁層３１の多層膜２１側の上面端部３１ａが前
記フリー磁性層３０の上面端部３０ａよりも図示下側に
形成される必要があるが、これは後述する製造方法によ
れば容易にしかも再現性良く形成することが可能であ
る。
【００９１】また図１に示す実施例では、前記バイアス
層３３の多層膜２１側における上面端部３３ａが、前記
多層膜２１上面の両側端部２１ｂ，２１ｂに一致し、前
記バイアス層３３が前記多層膜２１の上面にまで延出し
て形成されていない。
【００９２】図２２に示す従来例と比較すると、図２２
の場合には既に説明した通り、バイアス層９が多層膜６
の上面にまで延出形成されており、このため前記延出し
たバイアス層９と接するフリー磁性層５の内部にはバイ
アス磁界Ａとは逆方向を向く磁場Ｂが発生し、これが前
記フリー磁性層５の磁区構造を不安定化させる要因とな
っていた。
【００９３】一方本発明では前記バイアス層３３は、多
層膜２１の上面に延出形成されていない。このため上記
のようなバイアス磁界と逆方向を向く磁場がフリー磁性
層３０の内部に発生することはなく、よって本発明によ
れば前記フリー磁性層３０の磁区構造を安定化させるこ
とができ、具体的には前記フリー磁性層３０の磁化を単
磁区化することが容易となる。
【００９４】また図２２に示す場合には、バイアス層９
の多層膜６上面への延出により、多層膜６のトラック幅
方向における幅寸法内での再生ギャップの長さがバイア
ス層９が延出している所と、していない所で異なるとい
う問題があったが、本発明では前記バイアス層３３が多
層膜６上に延出形成されないから、前記多層膜６のトラ
ック幅方向における幅寸法内では、再生ギャップの長さ
は均一となり、良好な再生特性を維持することが可能で
ある。
【００９５】図１に示すトンネル型磁気抵抗効果型素子
では、電極層２０，３４からのセンス電流が前記多層膜
２１に図示Ｚ方向に流れる。前記多層膜２１を通り抜け
るトンネル電流の大きさは、固定磁性層２６とフリー磁
性層３０の磁化方向の関係によって相違する。
【００９６】外部磁界が図示Ｙ方向からトンネル型磁気
抵抗効果型素子に侵入すると、前記外部磁界の影響を受
けてフリー磁性層３０の磁化は変動する。これによって
前記トンネル電流の大きさも変化し、この電流量の変化
を電気抵抗の変化としてとらえる。そして前記電気抵抗
の変化を電圧変化として、記録媒体からの外部磁界が検
出されるようになっている。
【００９７】本発明では図１に示すように多層膜２１の
トラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側に絶縁層３
１が形成されているので、前記電極層２０，３４からの
センス電流は分流が少なく、適切に多層膜２１内を図示
Ｚ方向に流れるようになり、素子の再生出力の向上を図
ることが可能である。
【００９８】また既に説明したように、前記フリー磁性
層３０のトラック幅方向における両側端面には、バイア
ス層３３が形成されているため、前記フリー磁性層３０
の端面からバイアス磁界を供給でき、前記フリー磁性層
３０の磁化を適切にトラック幅方向に揃えることができ
る。
【００９９】さらに前記バイアス層３３は多層膜２１の
上面には延出形成されておらず、したがって前記フリー
磁性層の磁区構造を安定させることができ、再生波形の
不安定性及びバルクハウゼンノイズの低減を図ることが
でき、さらに再生ギャップを多層膜２１のトラック幅方
向における幅寸法内で均一に形成することが可能であ
る。
【０１００】図２は、本発明における別のトンネル型磁
気抵抗効果型素子の構造を示す部分断面図である。
【０１０１】図１に示すトンネル型磁気抵抗効果型素子
と異なる部分は、前記バイアス層３３の構造のみであ
り、他の層の構造及び材質は図１と同じである。
【０１０２】すなわち図２に示す構造では、多層膜２１
は下から反強磁性層２２、固定磁性層２６、絶縁障壁層
２７及びフリー磁性層３０の順に積層されており、前記
多層膜２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両
側には絶縁層３１、下地層３２、及びバイアス層３３が
形成されている。
【０１０３】前記バイアス層３３は、フリー磁性層３０
のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面の少
なくとも一部に接して形成される。この構成によって前
記バイアス層３３からフリー磁性層３０の端面には、図
示Ｘ方向にバイアス磁界が供給され、前記フリー磁性層
３０の磁化は図示Ｘ方向に揃えられる。
【０１０４】図２に示すように前記バイアス層３３は多
層膜２１の上面にまで延びて形成されているが、前記バ
イアス層３３は多層膜２１のうち不感領域上にのみ形成
され、感度領域には形成されていない。
【０１０５】上記した不感領域及び感度領域は、マイク
ロトラックプロファイル法によって測定される。
【０１０６】前記マイクロトラックプロファイル法で
は、前記トンネル型磁気抵抗効果型素子を、ある微小ト
ラックに記録された信号上にトラック幅方向で走査さ
せ、このとき得られた再生出力のうち最大出力の５０％
以上の出力が得られた領域を感度領域として定義し、ま
た前記感度領域の両側であって、出力が最大出力の５０
％以下となる領域を不感領域として定義した。前記不感
領域では、再生機能が有効に働かず、単に直流抵抗（Ｄ
ＣＲ）を上昇させる領域でしかない。
【０１０７】一方、感度領域では再生機能が有効に働
き、実質的にこの感度領域において磁気抵抗効果が発揮
される。前記感度領域のトラック幅方向における幅寸法
が実質的なトラック幅Ｔｗ（あるいは磁気的トラック幅
Ｍ−Ｔｗという）である。ちなみに多層膜２１上面での
前記バイアス層３３，３３間の最小幅寸法は、光学的ト
ラック幅Ｏ−Ｔｗといい、一般的にトラック幅Ｔｗとい
うときは、光学的トラック幅を指す。
【０１０８】本発明では、上記した不感領域上までは前
記バイアス層３３を延出して形成してもよいこととし
た。前記バイアス層３３の延出により、前記不感領域の
内部では、前記バイアス層３３のバイアス磁界と逆方向
を向く磁場が発生する。
【０１０９】しかし実際には、不感領域では縦バイアス
磁界が順方向に強くかかっているために不感領域となっ
ているのであり、バイアス層の延出した部分から逆方向
磁場が作用しても磁区が不安定になる可能性は小さい。
【０１１０】更に前記不感領域は、再生機能を失い、仮
にこの部分の磁区構造が不安定化していても感度領域に
おける磁区構造が安定化していれば再生機能に何ら問題
はないのである。またこの不感領域は微小な領域であ
り、その幅寸法は最大でも３０ｎｍ程度である。したが
ってこのような微小な領域において局所的な逆磁場が作
用していても、幅寸法が広範な感度領域はそれほどの影
響を受けるものではなく、したがって本発明におけるト
ンネル型磁気抵抗効果型素子は、適切な再生機能を備え
るものとなっている。
【０１１１】なお本発明では前記バイアス層３３の多層
膜２１上に延出形成された幅寸法Ｔ２と、前記多層膜２
１の上面の幅寸法との比は、０％＜（幅寸法Ｔ２／多層
膜２１上面の幅寸法）≦１０％とした。これによって前
記バイアス層３３が感度領域上にまで延出形成されるこ
とはなく、適切な再生特性を維持できる。
【０１１２】また前記幅寸法Ｔ２は、具体的には０ｎｍ
＜Ｔ２≦３０ｎｍ以下であることが好ましい。これによ
って前記バイアス層３３が感度領域上にまで延出形成さ
れることはなく、適切な再生特性を維持できる。
【０１１３】また図２に示す構造の場合では、多層膜２
１の感度領域上にバイアス層３３は延出形成されていな
いから、前記感度領域のトラック幅方向の幅寸法内にお
ける再生ギャップの長さは均一であり、適切な再生特性
を維持することが可能である。
【０１１４】図３は、本発明における別のトンネル型磁
気抵抗効果型素子の構造を示す部分断面図である。
【０１１５】図３に示すように電極層２０の上には多層
膜３５が形成されている。前記多層膜３５を構成する各
層の積層順は、図１及び２に示す多層膜２１のそれとは
逆である。
【０１１６】すなわち下からフリー磁性層３０、絶縁障
壁層２７、固定磁性層２６、及び反強磁性層２２の順に
積層されている。なお各層の材質については図１で説明
した通りである。
【０１１７】前記多層膜３５のトラック幅方向（図示Ｘ
方向）の両側には、前記電極層２０上にＣｒ膜等で形成
された下地層３２を介してバイアス層３３が形成されて
いる。前記バイアス層３３は前記下地層３２の存在によ
り結晶配向が整えられ、前記バイアス層３３の保磁力は
確保される。これによって前記バイアス層３３の硬磁性
特性は良好に維持される。
【０１１８】前記バイアス層３３は、少なくともフリー
磁性層３０の両側端面の一部に接して形成される。これ
によって前記バイアス層３３からフリー磁性層３０端面
にトラック幅方向（図示Ｘ方向）におけるバイアス磁界
が供給され、前記フリー磁性層３０の磁化は図示Ｘ方向
に揃えられる。
【０１１９】また図３に示すように、前記バイアス層３
３の上にはＴａ等で形成された非磁性中間層３６を介し
て絶縁層３１が形成されている。なお前記非磁性中間層
３６は形成されていなくてもよい。
【０１２０】図３に示すように、前記絶縁層３１は、多
層膜３５の上面に延出して形成されておらず、前記絶縁
層３１の多層膜３５側における上面端部３１ａが、前記
多層膜３５の両側端部３５ｂに一致している。
【０１２１】このため前記多層膜３５のトラック幅方向
における幅寸法内において、再生ギャップは均一な長さ
となり、再生特性を良好に維持することが可能である。
【０１２２】またこの実施例では、前記多層膜３５のト
ラック幅方向の両側に絶縁層３１が形成されていること
から、電極層２０，３４からのセンス電流は分流が少な
く、適切に多層膜３５内を図示Ｚ方向に流れ、良好な再
生特性を維持できる。
【０１２３】さらに図３に示す構造であると、前記バイ
アス層３３を、フリー磁性層３０の両側端面に接して形
成でき、前記フリー磁性層３０の磁区構造を安定化で
き、再生波形の不安定性及びバルクハウゼンノイズの低
減を図ることが可能である。
【０１２４】次に図４は、本発明における別のトンネル
型磁気抵抗効果型素子の構造を示す部分断面図である。
【０１２５】図３に示すトンネル型磁気抵抗効果型素子
の構造と異なるのは、絶縁層３１の構造のみであり、他
の層の構造及び材質は図３に示すものと同じである。
【０１２６】図４に示すように、前記絶縁層３１は、多
層膜３５の不感領域上にまで延出して形成されている。
【０１２７】前記絶縁層３１の延出する幅寸法Ｔ２と、
多層膜３５上面のトラック幅方向（図示Ｘ方向）におけ
る幅寸法との比は、０％＜（幅寸法Ｔ２／多層膜上面の
幅寸法）≦１０％であることが好ましく、具体的には前
記幅寸法Ｔ２は、０ｎｍ＜Ｔ２≦３０ｎｍであることが
好ましい。これによって前記絶縁層３１を、多層膜３５
のうち不感領域上にのみ形成でき、感度領域上に延出形
成されないようにすることができる。
【０１２８】前記感度領域及び不感領域は、図２で説明
したマイクロトラックプロファイル法によって測定され
たものである。本発明では前記絶縁層３１が多層膜３５
に延出形成されたとしても、それは不感領域上までであ
るから、感度領域のトラック幅方向の幅寸法内での再生
ギャップは均一な長さであり、再生特性に悪影響を及ぼ
すことがない。
【０１２９】図５ないし図８に示すトンネル型磁気抵抗
効果型素子は、フリー磁性層にバイアス磁界を与える手
段が、図１ないし図４に示すトンネル型磁気抵抗効果型
素子とでは異なっている。
【０１３０】図５及び図６は図１及び図２と同様に、電
極層２０上に形成された多層膜２１は、下から反強磁性
層２２、固定磁性層２６、絶縁障壁層２７、及びフリー
磁性層３０の順に積層されている。そして前記多層膜２
１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側であっ
て反強磁性層２２上には絶縁層３１が形成されている。
前記絶縁層３１上には下地層４０を介して強磁性層４１
が形成されている。図５に示すように前記強磁性層４１
は、フリー磁性層３０のトラック幅方向における両側端
面の少なくとも一部に接して形成される。
【０１３１】前記強磁性層４１上には第２の反強磁性層
４２が形成されている。この実施例では、前記強磁性層
４１と第２の反強磁性層４２との間に発生する交換結合
磁界によって前記強磁性層４１の磁化が図示Ｘ方向に固
定され、前記強磁性層４１からフリー磁性層３０端面に
図示Ｘ方向のバイアス磁界が供給され、前記フリー磁性
層３０の磁化が図示Ｘ方向に揃えられる。
【０１３２】なお前記強磁性層４１は、固定磁性層２６
やフリー磁性層３０と同様の材質で形成され、また第２
の反強磁性層４２は、反強磁性層２２と同様の材質によ
って形成される。
【０１３３】図５では、強磁性層４１及び第２の反強磁
性層４２が、多層膜２１の上面に延出して形成されてい
ない。これによって前記フリー磁性層３０の磁区構造を
不安定化させることがなく、再生波形の不安定性及びバ
ルクハウゼンノイズの低減を適切に図ることが可能であ
る。
【０１３４】また前記強磁性層４１の下に敷かれる下地
層４０は無くても良いが使用する場合は、Ｔａ、Ｈｆ、
Ｔｉ、Ｚｒ膜などで形成されることが好ましい。前記下
地層４０の存在によって前記強磁性層４１は結晶配向が
整えられ、所定の交換バイアス磁界を確保することがで
きる。この場合、フリー磁性層３０と強磁性層４１が直
接、交換相互作用によって接合されるようにするため両
者の接合界面に下地層４０が介在しないように下地層の
成膜角度を調節することが好ましい。
【０１３５】なお図５では、前記強磁性層４１及び第２
の反強磁性層４２が、前記多層膜２１の不感領域上にま
で延ばされて形成されてもかまわない。また第２の反強
磁性層４２は強磁性層４１の下側に形成されていてもよ
い。すなわち図５に示す絶縁層３１の膜厚をもう少し小
さく形成し、前記絶縁層３１上に第２の反強磁性層４
２、及び強磁性層４１を積層するのである。ただしこの
場合、多層膜２１の両側に導電性のある層（第２の反強
磁性層４２、強磁性層４１）が直接接する割合が増える
ため、これらの層へのセンス電流の分流を少なくするた
めに、前記第２の反強磁性層４２を、以下に詳述する反
強磁性を有する反強磁性絶縁材料で形成することが好ま
しい。
【０１３６】図６では、前記多層膜２１のトラック幅方
向（図示Ｘ方向）の両側であって反強磁性層２２上に、
反強磁性を有する反強磁性絶縁層４３と、前記反強磁性
絶縁層４３の上に強磁性層４４が積層されている。
【０１３７】前記強磁性層４４は、前記フリー磁性層３
０のトラック幅方向における両側端面の少なくとも一部
に接して形成され、これによって前記強磁性層４４から
のバイアス磁界が、前記フリー磁性層３０端面に供給さ
れ、前記フリー磁性層３０の磁化が図示Ｘ方向に揃えら
れる。
【０１３８】上記したように前記反強磁性絶縁層４３
は、反強磁性の特性を有している。このような材質とし
て本発明では、α−Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯ、ＮｉＣｏＯなど
の膜を提示することができる。前記絶縁層４３がα−Ｆ
ｅ2Ｏ3膜で形成されれば、前記強磁性層４４との間で交
換結合磁界が生じ、前記強磁性層４４は適切に図示Ｘ方
向に固定される。
【０１３９】また前記反強磁性絶縁層４３は絶縁性の特
性をも有するため、図１ないし図５に示す絶縁層３１と
同様の機能を発揮し、電極層２０，３４からのセンス電
流が前記反強磁性絶縁層４３に分流することはない。
【０１４０】また図５に示す実施例と比較した場合、図
５では多層膜２１の両側に、絶縁層３１、下地層４０、
強磁性層４１及び第２の反強磁性層４２の４層を積層し
なければならないが、図６に示す実施例では前記多層膜
２１の両側に、反強磁性絶縁層４３と強磁性層４４の２
層のみを形成すれば良く、前記多層膜２１の両側に形成
される積層膜の膜厚を小さくできると同時に、製造工数
も減らすことができる。
【０１４１】また図６に示す実施例では強磁性層４４
が、多層膜２１の不感領域上に延びて形成されるが、前
記多層膜２１上に延出形成されていなくてもよい。
【０１４２】図７は、電極層２０上に形成される多層膜
３５が、下からフリー磁性層３０、絶縁障壁層２７、固
定磁性層２６、及び反強磁性層２２の順に積層されてい
る。
【０１４３】そして前記多層膜３５の両側には電極層２
０上にＴａ膜等で形成された下地層４０が形成され、前
記下地層４０上に強磁性層４１が形成されている。前記
強磁性層４１はフリー磁性層３０のトラック幅方向の両
側端面の少なくとも一部に接して形成される。
【０１４４】前記強磁性層４１上には第２の反強磁性層
４２が形成され、前記反強磁性層４２上にＴａ膜等で形
成された非磁性中間層３６を介して絶縁層３１が形成さ
れる。図５で説明したものと同様に、強磁性層４１と第
２の反強磁性層４２間で発生した交換結合磁界によって
前記強磁性層４１の磁化は図示Ｘ方向に固定され、前記
強磁性層４１からフリー磁性層３０端面に図示Ｘ方向の
バイアス磁界が与えられることによって前記フリー磁性
層３０の磁化は図示Ｘ方向に揃えられる。
【０１４５】また図７に示す実施例では、前記多層膜３
５の不感領域上に前記絶縁層３１が延ばされて形成され
ているが、前記絶縁層３１が前記多層膜３５上に延出形
成されていなくてもよい。
【０１４６】図８に示す実施例では、前記多層膜３５の
両側の電極層２０上にＴａ等で形成された下地層４０が
形成され、前記下地層４０上に強磁性層４４が形成され
ている。前記強磁性層４４はフリー磁性層３０のトラッ
ク幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面の少なくとも
一部に接して形成されている。そして前記強磁性層４４
上には反強磁性を有する反強磁性絶縁層４３が形成され
ている。前記反強磁性絶縁層４３はα−Ｆｅ2Ｏ3、Ｎｉ
Ｏ膜などで形成される。
【０１４７】前記強磁性層４４と反強磁性を有する反強
磁性絶縁層４３との間で交換結合磁界が発生し、前記強
磁性層４４の磁化は図示Ｘ方向に固定され、前記強磁性
層４４からフリー磁性層３０端面に図示Ｘ方向のバイア
ス磁界が供給されて前記フリー磁性層３０の磁化は図示
Ｘ方向に揃えられる。
【０１４８】この実施例では、前記反強磁性絶縁層４３
が図７に示す絶縁層３１と第２の反強磁性層４２の両方
の機能を有するものであるから、層数を減らすことがで
き、前記多層膜３５の両側に形成される積層膜の膜厚を
小さくすることができる。
【０１４９】なお図８に示す実施例では、反強磁性絶縁
層４３は、多層膜３５の上面に延出形成されていない
が、前記多層膜３５の不感領域上にまで延ばされて形成
されていてもかまわない。
【０１５０】以上詳述した本発明におけるトンネル型磁
気抵抗効果型素子は、ハードディスク装置内に搭載され
る再生用ヘッドとして使用できる他、ＭＲＡＭ等のメモ
リ素子として使用することもできる。
【０１５１】また前記トンネル型磁気抵抗効果型素子を
使用した再生用ヘッドは、摺動型であってもよいし浮上
型であっても、また素子がＡＢＳ面に露出した従来型で
あっても、Ｙｏｋｅ型、Ｆｌｕｘ ｇｕｉｄｅ型等の素
子がＡＢＳ面からリセスした構造であってもよい。
【０１５２】また図１ないし図８に示す実施例では、固
定磁性層２６が３層で、フリー磁性層３０が２層で形成
されているが、従来と同じように単層で形成されていて
もよいし、また前記フリー磁性層３０がフェリ状態で形
成されていてもよい。
【０１５３】次に本発明におけるトンネル型磁気抵抗効
果型素子の製造方法を図面を用いて説明する。図９ない
し図１３に示す工程図は、本発明における第１の製造方
法を示している。
【０１５４】図９に示す工程では、基板４６上に電極層
２０、反強磁性層２２、固定磁性層２６、絶縁障壁層２
７及びフリー磁性層３０を積層する。前記反強磁性層２
２からフリー磁性層３０までが多層膜２１である。なお
フリー磁性層３０の上にＴａなどの保護層を設けても良
い。
【０１５５】また前記固定磁性層２６をフェリ状態の３
層膜で形成する。例えば強磁性層２３、２５をＣｏ膜で
形成し、非磁性層２４をＲｕ膜で形成する。さらに前記
フリー磁性層３０を２層膜で形成する。例えば符号２８
の層をＣｏ膜で形成し、符号２９の層をＮｉＦｅ合金膜
で形成する。
【０１５６】また前記電極層２０、反強磁性層２２、及
び絶縁障壁層２７の材質については図１に示したものと
同様である。
【０１５７】次に図９に示すように、前記フリー磁性層
３０の上に、下面に切り込み部４５ａ，４５ａが形成さ
れたリフトオフ用のレジスト層４５を形成する。ここで
前記レジスト層４５の下面４５ｂのトラック幅方向（図
示Ｘ方向）における幅寸法は、前記多層膜２１の感度領
域の幅寸法と一致するか、あるいはそれよりも長く形成
されている。前記感度領域及び不感領域は、マイクロト
ラックプロファイル法によって測定され、前記感度領域
のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法が、前
記レジスト層４５を形成する前の段階で既に確定してい
る。
【０１５８】次に図１０に示す工程では、少なくとも前
記レジスト層４５に覆われていない多層膜２１を残し、
前記多層膜２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）におけ
る両側をイオンミリングなどによりドライエッチングし
て削り取る。
【０１５９】このとき図１０に示すように、前記反強磁
性層２２を途中までエッチングし、前記反強磁性層２２
の中央付近に突出する隆起部２２ａを形成する。なお前
記エッチングにより前記多層膜２１のトラック幅方向の
両側端面２１ａ，２１ａは反強磁性層２２方向に向かう
にしたがって幅寸法が広がる傾斜面で形成される。
【０１６０】次に図１１に示す工程では、前記多層膜２
１のトラック幅方向における両側であって反強磁性層２
２上に絶縁層３１を形成する。前記絶縁層３１の形成
は、スパッタ装置内におけるターゲットを前記基板４６
と平行に近い方向に対向させ、Ｒ方向及びＳ方向からス
パッタ成膜される。スパッタ装置としてはイオンビーム
スパッタ、ロングスロースパッタ、コリメーションスパ
ッタなどのスパッタ粒子の直進性が高い手法が好まし
い。
【０１６１】ここで、前記Ｒ方向及びＳ方向は、前記基
板４６に対して垂直方向かあるいは垂直方向に近い方向
であることが好ましい。これによって前記多層膜２１を
真上から見たときに、前記レジスト層４５の陰となる前
記多層膜２１の両側端面部分には、前記絶縁層３１が形
成されることはない。
【０１６２】すなわち前記レジスト層４５のトラック幅
方向における最大幅寸法Ｔ３を適切に調整すること、及
び前記ターゲットのスパッタ時間等を調整することによ
り、前記多層膜２１の両側端面に形成される絶縁層３１
の形成位置及び膜厚等を変えることができるのである。
【０１６３】本発明では、前記絶縁層３１の上に形成さ
れるバイアス層３３は、フリー磁性層３０のトラック幅
方向における両側端面の少なくとも一部に接して形成さ
れなければならない。
【０１６４】上記構成を達成するには、前記絶縁層３１
の多層膜２１側の上面端部３１ａが、前記フリー磁性層
３０の上面端部３０ａよりも下側に位置するように、前
記絶縁層３１を成膜する必要性がある。
【０１６５】このため前記レジスト層４５のトラック幅
方向における最大幅寸法Ｔ３を、フリー磁性層３０の下
面（すなわち図１１で言えば符号２８の層の下面）の幅
寸法と同じかあるいはそれよりも若干短く形成しても良
く、または前記幅寸法よりも長く形成することで、真上
から前記多層膜２１を見たときに、少なくとも前記フリ
ー磁性層３０が完全に見える状態とならないようにする
（一部だけ前記フリー磁性層３０が見えていてもよ
い）。
【０１６６】このようにして最大幅寸法Ｔ３が適切に調
整されたレジスト層４５を前記フリー磁性層３０上に形
成し、前記多層膜２１のトラック幅方向における両側端
面に絶縁層３１を形成したときに、前記絶縁層３１によ
ってフリー磁性層３０の両側端面が完全に覆われること
はなく、前記絶縁層３１を形成した後の状態にて、前記
フリー磁性層３０の両側端面の少なくとも一部は露出し
た状態となっているのである。
【０１６７】なおこの工程により、前記レジスト層４５
上に、絶縁層３１と同じ材質の絶縁材料層３１ｂが形成
される。
【０１６８】次に図１２に示す工程では、基板４６に対
し斜め方向から、下地層３２、及びバイアス層３３をス
パッタ成膜する。
【０１６９】斜め方向からのスパッタを行うには、前記
基板４６側を、ターゲットに対し斜めに傾けるか、ある
いはターゲット側を基板に対し斜めに傾ける。図１２に
示すようにスパッタ方向は、基板４６の垂直方向に対し
傾きθ１を有するＴ及びＵ方向である。前記傾きθ１
は、２０〜５０°であることが好ましい。
【０１７０】このように斜め方向からのスパッタによっ
て、前記多層膜２１を真上から見た時に前記レジスト層
４５の陰となる、フリー磁性層３０のトラック幅方向
（図示Ｘ方向）における両側端面にも前記バイアス層３
３が適切に成膜されることになる。
【０１７１】上記したように、前記多層膜２１の両側端
面に絶縁層３１を成膜した段階で、前記フリー磁性層３
０の両側端面の少なくとも一部は露出された状態になっ
ているから、前記露出したフリー磁性層３０の両側端面
に前記バイアス層３３を接して形成することが可能であ
る。これによって前記バイアス層３３からのバイアス磁
界を適切にフリー磁性層３０に供給することが可能であ
る。
【０１７２】またこの工程では、前記下地層３２及びバ
イアス層３３の成膜の際のスパッタ方向Ｔ，Ｕを適切に
調整することで、前記バイアス層３３の、特に多層膜２
１側の上面端部３３ａの形成位置を変えることが可能で
ある。
【０１７３】図１２に示す工程では、前記バイアス層３
３の多層膜２１側における上面端部３３ａが、前記多層
膜２１の上面の両側端部２１ｂと一致するように、前記
スパッタ方向Ｔ，Ｕ及びスパッタ時間等を適切に調整し
ている。
【０１７４】この工程によって形成された下地層３２及
びバイアス層３３は、図１２に示すように、多層膜２１
の上面に延出していない。
【０１７５】なお前記下地層３２及びバイアス層３３の
スパッタ成膜により、前記レジスト層４５の絶縁材料層
３１ｂ上にも前記下地層３２と同じ材質の下地材料膜３
２ａ、及びバイアス材料層３３ｂが形成される。
【０１７６】次に本発明では、前記レジスト層４５を多
層膜２１上から剥離する。前記レジスト層４５のその下
面に切り込み部４５ａが形成されているので、この切り
込み部４５ａから剥離液を浸透させることで、前記レジ
スト層４５を簡単に除去することが可能である。
【０１７７】そして図１３に示すように、前記多層膜２
１上面及びバイアス層３３上面に電極層３４を形成す
る。
【０１７８】また本発明では上記した図１２工程で、ス
パッタ方向Ｔ，Ｕ及びスパッタ時間などを変えて、前記
レジスト層４５に形成された切り込み部４５ａ内に、前
記下地層３２及びバイアス層３３をスパッタ成膜するこ
ともできる。その工程を示すのが図１４である。
【０１７９】図１４に示すように、基板４６に対しての
スパッタ方向Ｖ，Ｗは、基板４６の垂直方向に対し傾き
θ２を有しており、前記傾きθ２は、３０〜６０°の範
囲内である。なお前記傾きθ２は、図１２工程でバイア
ス層３３の多層膜２１側の上面端部３３ａを、多層膜２
１の上面の両側端部２１ｂと一致させるのに使用したス
パッタの傾きθ１よりも若干大きくされる。こうするこ
とで、前記下地層３２及びバイアス層３３を、レジスト
層４５の切り込み部４５ａの内部にまでスパッタ成膜す
ることが可能になる。
【０１８０】図１４に示すように、前記下地層３２及び
バイアス層３３は、多層膜２１の上面に延出して形成さ
れる。しかしながら図９工程で既に説明したように多層
膜２１上にレジスト層４５を形成するときに、前記レジ
スト層４５の下面４５ｂの幅寸法を、少なくとも前記多
層膜２１の感度領域上の幅寸法と一致させているため
に、前記多層膜２１の上面に延出する下地層３２及びバ
イアス層３３は、前記多層膜２１の不感領域上にのみ形
成され、感度領域上に形成されることはない。なお前記
多層膜２１の多層膜２１上に延出する幅寸法Ｔ２は、前
記多層膜２１上面の幅寸法に対し、０％＜（幅寸法Ｔ２
／多層膜２１上面の幅寸法）≦１０％であることが好ま
しく、具体的には前記幅寸法Ｔ２は０ｎｍ＜Ｔ２≦３０
ｎｍであることが好ましい。
【０１８１】次に図１５ないし図１９に示す図は、本発
明における他のトンネル型磁気抵抗効果型素子の製造方
法を示す工程図である。
【０１８２】図１５に示すように、基板４６上に電極層
２０を形成し、さらに前記電極層２０上に多層膜３５を
スパッタ成膜する。前記多層膜３５は下からフリー磁性
層３０、絶縁障壁層２７、固定磁性層２６及び反強磁性
層２２の順に成膜される。なお前記フリー磁性層３０は
符号２８と２９の層の２層で構成され、固定磁性層２６
は強磁性層２３，２５と非強磁性層２４の３層で形成さ
れたフェリ状態にされている。なおフリー磁性層３０の
下にはＴａなどの下地層が形成されても良く、反強磁性
層２２の上にはＴａなどの保護層が形成されていること
が好ましい。
【０１８３】前記多層膜２１の感度領域は予めマイクロ
トラックプロファイル法によって測定されている。
【０１８４】そして図１５に示すように、前記多層膜３
５上に下面に切り込み部４５ａの形成されたレジスト層
４５を形成する。このとき前記レジスト層４５の下面４
５ｂのトラック幅方向における幅寸法は、前記多層膜２
１の感度領域のトラック幅方向における幅寸法と同じ
か、あるいはそれよりも長く形成し、前記レジスト層４
５の下面４５ｂによって前記感度領域上を完全に覆う。
【０１８５】次に図１６工程では、少なくとも前記レジ
スト層４５によって覆われた前記多層膜２１を残し、前
記多層膜３５のトラック幅方向の両側をイオンミリング
などのドライエッチングで除去し、除去された部分に電
極層２０を露出させる。なお前記エッチングによって電
極層２０の上面も若干削られる。
【０１８６】なお前記エッチングによって残された多層
膜３５の上面の幅寸法は、前記レジスト層４５の下面４
５ｂの幅寸法よりも長く、前記下面４５ｂからトラック
幅方向に多層膜３５の上面は延出した状態になってい
る。また前記エッチングによって前記多層膜３５の両側
端面３５ａは、フリー磁性層３０方向に向かうにしたが
って徐々にトラック幅方向における幅寸法が広がる傾斜
面となっている。
【０１８７】図１７に示す工程では、基板４６に対し垂
直方向、あるいは垂直方向に近い方向をスパッタ方向
Ｒ，Ｓとして、前記多層膜２１の両側に露出した電極層
２０上面にＣｒ等で形成された下地層３２をスパッタ成
膜し、さらに前記下地層３２上にバイアス層３３をスパ
ッタ成膜する。
【０１８８】なお図１７に示す工程においては、図１１
工程で説明したのと逆の配慮がなされなければならな
い。すなわち図１７に示す工程では、レジスト層４５の
トラック幅方向における最大幅寸法Ｔ４を、前記フリー
磁性層３０の上面（すなわち図１７で言えば符号２８の
層の上面）のトラック幅方向における幅寸法と同じか、
あるいはそれよりも若干長く形成しても良く、または前
記幅寸法よりも短く形成する。これによって前記多層膜
２１を真上から見たときに、前記フリー磁性層３０の両
側端面の少なくとも一部は見える状態となっている。
【０１８９】これによって前記バイアス層３３を多層膜
３５の両側端面にスパッタ成膜すると、前記バイアス層
３３は、フリー磁性層３０の両側端面の少なくとも一部
と接して形成され、前記バイアス層３３からのバイアス
磁界を前記フリー磁性層３０端面にトラック幅方法から
適切に供給することが可能になっている。
【０１９０】なお図１７に示すようにレジスト層４５上
には、下地材料層３２ａ、及びバイアス材料層３３ｂが
成膜される。
【０１９１】また前記バイアス層３３の成膜の後、前記
バイアス層３３の上に非磁性中間層３６を成膜する。
【０１９２】次に図１８に示す工程では、前記多層膜３
５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側であって前記
バイアス層３３上に非磁性中間層３６を介して絶縁層３
１をスパッタ成膜する。前記絶縁層３１は、基板４６に
対し斜め方向からのスパッタ成膜により行なわれる。
【０１９３】スパッタ方向Ｔ，Ｕは、前記基板４６の垂
直方向に対し傾きθ１であり、前記傾きθ１は２０〜５
０°の範囲内であることが好ましい。
【０１９４】図１８に示す工程では、前記スパッタ方向
Ｔ，Ｕの傾きθ１や、スパッタ時間等を適切に調整する
ことにより、前記バイアス層３３上に形成される絶縁層
３１の多層膜３５側における上面端部３１ａを、前記多
層膜３５の上面の両側端部３５ｂに一致させることが可
能になる。すなわちこの工程において形成された前記絶
縁層３１は、前記多層膜３５の上面に延出して形成され
ることはないのである。なお前記レジスト層４５上に
も、非磁性中間材料層３６ａ及び絶縁材料層３１ｂが成
膜される。
【０１９５】そして図１８に示すレジスト層４５を、切
り込み部４５ａの形成された部分から剥離液を浸透さ
せ、前記レジスト層４５を剥離する。
【０１９６】図１９に示す工程では前記多層膜３５上面
及び絶縁層３１上面に電極層３４を形成する。
【０１９７】図２０に示す工程は、図１８に示す工程に
代えて、前記絶縁層３１をレジスト層４５の切り込み部
４５ａ内にまで形成し、前記絶縁層３１を多層膜３５上
面に延出形成した工程を示している。
【０１９８】この工程では、前記絶縁層３１の形成のと
きのスパッタ方向Ｖ，Ｗを、基板４６の垂直方向に対し
傾きθ２とし、前記傾きθ２を３０〜６０°の範囲内と
している。なお前記傾きθ２は、図１８工程で絶縁層３
１の多層膜３５側の上面端部３１ａを、多層膜３５の上
面の両側端部３５ｂと一致させるのに使用したスパッタ
の傾きθ１よりも若干大きくされる。こうすることで、
前記絶縁層３１を、レジスト層４５の切り込み部４５ａ
の内部にまでスパッタ成膜することが可能になる。
【０１９９】図２０に示す工程では、前記多層膜３５上
に延出する絶縁層３１は、前記レジスト層４５の下面４
５ｂによって覆われた前記多層膜３５の感度領域以外の
不感領域上に形成される。なお前記多層膜３５上に延出
する前記絶縁層３１の幅寸法Ｔ２は、前記多層膜３５上
面の幅寸法に対し、０％＜（幅寸法Ｔ２／多層膜３５上
面の幅寸法）≦１０％であることが好ましく、具体的に
は前記幅寸法Ｔ２は０ｎｍ＜Ｔ２≦３０ｎｍであること
が好ましい。
【０２００】なお図５ないし図８に示すトンネル型磁気
抵抗効果型素子の製造方法は、上記した製造方法を使用
することにより行うことが可能である。
【０２０１】図５または図７に示すように、上記バイア
ス層３３に代えて強磁性層４１と第２の反強磁性層４２
を成膜するときは、前記バイアス層３３の成膜工程（図
１２、図１４、図１７）において、前記強磁性層４１及
び第２の反強磁性層４２をスパッタ成膜すればよい。
【０２０２】また図６及び図８に示すように、多層膜の
両側に反強磁性絶縁層４３と強磁性層４４を成膜すると
きは、図１１、図１９、図２０工程における絶縁層３１
の成膜に代えて、反強磁性絶縁層４３を成膜し、また図
１２、図１４、図１７工程におけるバイアス層３３の成
膜に代えて、強磁性層４４を成膜すればよい。
【０２０３】上記した本発明における製造方法によれ
ば、従来に比べてトンネル型磁気抵抗効果型素子を容易
にしかも再現性良く形成することが可能である。
【０２０４】すなわち本発明では、多層膜の両側に形成
されるバイアス層及び絶縁層の成膜を、リフトオフ用の
レジスト層４５を用いて行うことが可能である。このた
め本発明では、従来の製造工程（図２４参照）のように
アライメント精度を必要とせず、再現性の高い素子の形
成が可能である。また従来では前記バイアス層形成のと
きにエッチング工程を必要とし、このエッチング工程に
よってフリー磁性層までもが削られる危険性があった
が、本発明ではバイアス層及び絶縁層の形成の際に上記
のエッチング工程は使用されないので、フリー磁性層を
適切に保護することができ、特性の劣化を招く心配もな
い。また本発明ではスパッタ装置内にて、ターゲットと
基板との成す角度を変えることで、多層膜の両側にバイ
アス層及び絶縁層を所定形状・所定形成位置に形成で
き、また、たとえ前記多層膜の上面にバイアス層あるい
は絶縁層が延出形成されても、その延出は多層膜の不感
領域上に過ぎないから、どの程度延出されているか否か
を心配する必要もなく製造を容易化・短縮化できる。
【０２０５】
【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、多層膜の
両側に形成されるバイアス層を、少なくともフリー磁性
層の両側端面の一部に接するように形成し、さらに前記
バイアス層の他に前記多層膜の両側に絶縁層を形成す
る。そして前記バイアス層あるいは絶縁層を前記多層膜
の上面に延出形成されないようにする。
【０２０６】上記の構成によって、電極層からのセンス
電流は適切に多層膜内を流れ、しかも前記バイアス層か
らのバイアス磁界を前記フリー磁性層の両側端面から供
給することができる。さらに前記バイアス層あるいは絶
縁層の上面が多層膜の上面に延出形成されないことで、
前記フリー磁性層の磁区構造を安定化でき、再生波形の
安定性及びバルクハウゼンノイズの低減を図ることがで
きる。また多層膜のトラック幅方向の幅寸法内における
再生ギャップの厚みを均一化することができる。
【０２０７】また本発明では、前記バイアス層あるいは
絶縁層は、多層膜の不感領域上に延出して形成されてい
てもよい。すなわち実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る
感度領域上には前記バイアス層あるいは絶縁層は延出し
て形成されておらず、したがって再生特性を劣化させる
心配もない。また感度領域のトラック幅方向の幅寸法内
における再生ギャップの厚みを均一化することができ
る。
【０２０８】また本発明のトンネル型磁気抵抗効果型素
子の製造方法によれば、磁気素子を容易にしかも再現性
良く形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明におけるトンネル型磁気抵抗効果型素子
の構造を示す部分断面図、
【図２】本発明における別のトンネル型磁気抵抗効果型
素子の構造を示す部分断面図、
【図３】本発明における別のトンネル型磁気抵抗効果型
素子の構造を示す部分断面図、
【図４】本発明における別のトンネル型磁気抵抗効果型
素子の構造を示す部分断面図、
【図５】本発明における別のトンネル型磁気抵抗効果型
素子の構造を示す部分断面図、
【図６】本発明における別のトンネル型磁気抵抗効果型
素子の構造を示す部分断面図、
【図７】本発明における別のトンネル型磁気抵抗効果型
素子の構造を示す部分断面図、
【図８】本発明における別のトンネル型磁気抵抗効果型
素子の構造を示す部分断面図、
【図９】本発明におけるトンネル型磁気抵抗効果型素子
の製造方法を示す一工程図、
【図１０】図９の次に行なわれる一工程図、
【図１１】図１０の次に行なわれる一工程図、
【図１２】図１１の次に行なわれる一工程図、
【図１３】図１２の次に行なわれる一工程図、
【図１４】図１２工程の代えて行なわれる一工程図、
【図１５】本発明における他のトンネル型磁気抵抗効果
型素子の製造方法を示す一工程図、
【図１６】図１５の次に行なわれる一工程図、
【図１７】図１６の次に行なわれる一工程図、
【図１８】図１７の次に行なわれる一工程図、
【図１９】図１８の次に行なわれる一工程図、
【図２０】図１８工程の代えて行なわれる一工程図、
【図２１】従来のトンネル型磁気抵抗効果型素子の構造
を示す部分模式図、
【図２２】従来の他のトンネル型磁気抵抗効果型素子の
構造を示す部分模式図、
【図２３】図２２に示すトンネル型磁気抵抗効果型素子
の製造方法を示す一工程図、
【図２４】図２３に示す工程の次に行なわれる一工程
図、
【符号の説明】
２０、３４ 電極層 ２１、３５ 多層膜 ２２ 反強磁性層 ２６ 固定磁性層 ２７ 絶縁障壁層 ３０ フリー磁性層 ３１ 絶縁層 ３２、４０ 下地層 ３３ バイアス層 ３６ 非磁性中間層 ４１、４４ 強磁性層 ４２ 第２の反強磁性層 ４３ 反強磁性絶縁層 ４５ レジスト層 ４５ａ 切り込み部 ４６ 基板

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 反強磁性層と、前記反強磁性層上に接し
    て形成され、前記反強磁性層との交換結合磁界により磁
    化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層上に
    絶縁障壁層を介して形成されたフリー磁性層とを有する
    多層膜と、前記多層膜の上下に形成された電極層とを有
    し、 前記多層膜のトラック幅方向の両側には、絶縁層と、前
    記絶縁層の上に形成され、少なくとも前記フリー磁性層
    の両側端面の一部に接し、前記フリー磁性層の磁化方向
    を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃えるた
    めの磁区制御層とが形成され、 前記磁区制御層は、前記多層膜の上面に延出形成されて
    いないことを特徴とするトンネル型磁気抵抗効果型素
    子。
  2. 【請求項２】 反強磁性層と、前記反強磁性層上に接し
    て形成され、前記反強磁性層との交換結合磁界により磁
    化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層上に
    絶縁障壁層を介して形成されたフリー磁性層とを有する
    多層膜と、前記多層膜の上下に形成された電極層とを有
    し、 前記多層膜のトラック幅方向の両側には、絶縁層と、前
    記絶縁層の上に形成され、少なくとも前記フリー磁性層
    の両側端面の一部に接し、前記フリー磁性層の磁化方向
    を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃えるた
    めの磁区制御層とが形成され、 前記多層膜は、再生感度に優れ、実質的に磁気抵抗効果
    を発揮し得る中央部分の感度領域と、前記感度領域の両
    側に形成され、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を
    発揮し得ない不感領域とで構成され、 前記磁区制御層は、前記多層膜の不感領域上に延出形成
    されていることを特徴とするトンネル型磁気抵抗効果型
    素子。
  3. 【請求項３】 フリー磁性層と、前記フリー磁性層の上
    に絶縁障壁層を介して形成された固定磁性層と、前記固
    定磁性層の上に形成され、交換結合磁界により前記固定
    磁性層の磁化方向を固定するための反強磁性層とを有す
    る多層膜と、前記多層膜の上下に形成された電極層とを
    有し、 前記多層膜のトラック幅方向の両側には、少なくとも前
    記フリー磁性層の両側端面の一部に接し、前記フリー磁
    性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する
    方向へ揃えるための磁区制御層と、前記磁区制御層上に
    絶縁層とが形成され、 前記絶縁層は、前記多層膜の上面に延出形成されていな
    いことを特徴とするトンネル型磁気抵抗効果型素子。
  4. 【請求項４】 フリー磁性層と、前記フリー磁性層の上
    に絶縁障壁層を介して形成された固定磁性層と、前記固
    定磁性層の上に形成され、交換結合磁界により前記固定
    磁性層の磁化方向を固定するための反強磁性層とを有す
    る多層膜と、前記多層膜の上下に形成された電極層とを
    有し、 前記多層膜のトラック幅方向の両側には、少なくとも前
    記フリー磁性層の両側端面の一部に接し、前記フリー磁
    性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する
    方向へ揃えるための磁区制御層と、前記磁区制御層上に
    絶縁層とが形成され、 前記多層膜は、再生感度に優れ、実質的に磁気抵抗効果
    を発揮し得る中央部分の感度領域と、前記感度領域の両
    側に形成され、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を
    発揮し得ない不感領域とで構成され、 前記絶縁層は、前記多層膜の不感領域上に延出形成され
    ていることを特徴とするトンネル型磁気抵抗効果型素
    子。
  5. 【請求項５】 前記磁区制御層の下には、前記磁区制御
    層の結晶配向を整えるための下地層が形成されている請
    求項１ないし４のいずれかに記載のトンネル型磁気抵抗
    効果型素子。
  6. 【請求項６】 前記磁区制御層は、硬磁性材料で形成さ
    れている請求項１ないし５のいずれかに記載のトンネル
    型磁気抵抗効果型素子。
  7. 【請求項７】 前記磁区制御層は、強磁性層と第２の反
    強磁性層との積層膜で構成され、少なくとも前記フリー
    磁性層の両側端面の一部に前記強磁性層が接している請
    求項１ないし５のいずれかに記載のトンネル型磁気抵抗
    効果型素子。
  8. 【請求項８】 前記絶縁層は、反強磁性を発揮する反強
    磁性絶縁層で、前記磁区制御層は強磁性層である請求項
    １ないし５のいずれかに記載のトンネル型磁気抵抗効果
    型素子。
  9. 【請求項９】 前記第２の反強磁性層あるいは前記反強
    磁性絶縁層は、α−Ｆｅ2Ｏ3で形成されている請求項７
    または８に記載のトンネル型磁気抵抗効果型素子。
  10. 【請求項１０】 （ａ）基板上に電極層を形成し、さら
    に下から順に反強磁性層、前記反強磁性層との交換結合
    磁界により磁化が一定方向に固定される固定磁性層、絶
    縁障壁層、及びフリー磁性層を積層して多層膜を形成す
    る工程と、（ｂ）前記多層膜上に下面に切り込み部の形
    成されたリフトオフ用のレジスト層を形成する工程と、
    （ｃ）少なくとも前記レジスト層下の前記多層膜を残
    し、前記多層膜の両側を削る工程と、（ｄ）前記多層膜
    の両側に絶縁層を形成し、このとき前記絶縁層上面の前
    記多層膜側端部を、前記フリー磁性層上面の両側端部よ
    りも下側に形成する工程と、（ｅ）前記フリー磁性層の
    両側端面に接するように、磁区制御層を、前記基板に対
    し斜め方向から前記絶縁層上にスパッタ形成し、しかも
    このとき前記磁区制御層上面の多層膜側端部を、前記多
    層膜上面の両側端部と一致させる工程と、（ｆ）前記レ
    ジスト層を除去し、前記多層膜上及び磁区制御層上に電
    極層を形成する工程と、 を有することを特徴とするトンネル型磁気抵抗効果型素
    子の製造方法。
  11. 【請求項１１】 （ｇ）基板上に電極層を形成し、さら
    に下から順に反強磁性層、前記反強磁性層との交換結合
    磁界により磁化が一定方向に固定される固定磁性層、絶
    縁障壁層、及びフリー磁性層を積層して多層膜を形成す
    る工程と、（ｈ）前記多層膜の感度領域となる領域上
    に、下面に切り込み部の形成されたリフトオフ用のレジ
    スト層を形成する工程と、（ｉ）少なくとも前記レジス
    ト層下の前記多層膜を残し、前記多層膜の両側を削る工
    程と、（ｊ）前記多層膜の両側に絶縁層を形成し、この
    とき前記絶縁層上面の前記多層膜側端部を、前記フリー
    磁性層上面の両側端部よりも下側に形成する工程と、
    （ｋ）前記フリー磁性層の両側端面に接するように、磁
    区制御層を、前記基板に対し斜め方向から前記絶縁層上
    にスパッタ形成し、しかもこのとき前記磁区制御層を、
    前記多層膜の不感領域上にまで延出形成する工程と、
    （ｌ）前記レジスト層を除去し、前記多層膜上及び磁区
    制御層上に電極層を形成する工程と、 を有することを特徴とするトンネル型磁気抵抗効果型素
    子の製造方法。
  12. 【請求項１２】 （ｍ）基板上に電極層を形成し、さら
    に下から順にフリー磁性層、絶縁障壁層、固定磁性層、
    交換結合磁界により前記固定磁性層の磁化を一定方向に
    固定するための反強磁性層を積層して多層膜を形成する
    工程と、（ｎ）前記多層膜上に下面に切り込み部の形成
    されたリフトオフ用のレジスト層を形成する工程と、
    （ｏ）前記レジスト層下の前記多層膜を残し、前記多層
    膜の両側を削る工程と、（ｐ）磁区制御層を、前記多層
    膜の両側であって少なくとも前記フリー磁性層の両側端
    面の一部と接するように形成する工程と、（ｑ）絶縁層
    を、前記多層膜に対し斜め方向から前記磁区制御層上に
    スパッタ形成し、このとき前記絶縁層上面の多層膜側端
    部を、前記多層膜上面の両側端部と一致させる工程と、
    （ｒ）前記レジスト層を除去し、前記多層膜上及び絶縁
    層上に電極層を形成する工程と、 を有することを特徴とするトンネル型磁気抵抗効果型素
    子の製造方法。
  13. 【請求項１３】 （ｓ）基板上に電極層を形成し、さら
    に下から順にフリー磁性層、絶縁障壁層、固定磁性層、
    交換結合磁界により前記固定磁性層の磁化を一定方向に
    固定するための反強磁性層を積層して多層膜を形成する
    工程と、（ｔ）前記多層膜の感度領域となる領域上に、
    下面に切り込み部の形成されたリフトオフ用のレジスト
    層を形成する工程と、（ｕ）少なくとも前記レジスト層
    下の前記多層膜を残し、前記多層膜の両側を削る工程
    と、（ｖ）磁区制御層を、前記多層膜の両側であって少
    なくとも前記フリー磁性層の両側端面の一部と接するよ
    うに形成する工程と、（ｗ）絶縁層を、前記多層膜に対
    し斜め方向から前記磁区制御層上にスパッタ形成し、し
    かもこのとき前記絶縁層を、前記多層膜の不感領域上に
    まで延出形成する工程と、（ｘ）前記レジスト層を除去
    し、前記多層膜上及び絶縁層上に電極層を形成する工程
    と、 を有することを特徴とするトンネル型磁気抵抗効果型素
    子の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記磁区制御層の下に、前記磁区制御
    層の結晶配向を整えるための下地層を形成する請求項１
    ０ないし１３のいずれかに記載のトンネル型磁気抵抗型
    素子の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記（ｄ）（ｊ）（ｐ）あるいは
    （ｖ）の工程において、絶縁層または磁区制御層を、基
    板に対して垂直方向からスパッタ形成する請求項１０な
    いし１４のいずれかに記載のトンネル型磁気抵抗効果型
    素子の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記磁区制御層を、硬磁性材料で形成
    する請求項１０ないし１５のいずれかに記載のトンネル
    型磁気抵抗効果型素子の製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記磁区制御層を、強磁性層と第２の
    反強磁性層との積層膜で形成し、少なくとも前記フリー
    磁性層の両側端面の一部に前記強磁性層を当接させる請
    求項１０ないし１５のいずれかに記載のトンネル型磁気
    抵抗効果型素子の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記絶縁層を、反強磁性を発揮する反
    強磁性絶縁層で、前記磁区制御層を強磁性層で形成する
    請求項１０ないし１５のいずれかに記載のトンネル型磁
    気抵抗効果型素子の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記第２の反強磁性層あるいは前記反
    強磁性を発揮する反強磁性絶縁層を、α−Ｆｅ2Ｏ3で形
    成する請求項１７または１８に記載のトンネル型磁気抵
    抗効果型素子の製造方法。
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