JP2002076474A - 自由層と境界を接する超薄酸化物を有する鏡面巨大磁気抵抗ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 【解決手段】 磁気抵抗センサを提供する方法及びシス
テムを開示する。本方法及びシステムは、ピンニング層
と、該ピンニング層に隣接したピン層とを配備する工程
を備える。ピン層は、ピンニング層により磁化固定され
た第１の磁化を有する。本方法及びシステムはまた、自
由層と、該自由層及びピン層の間に配設されたスペーサ
層と、を配備する工程も備える。自由層は、第２の磁化
を有する。一態様において、本方法及びシステムはま
た、自由層に隣接して酸化物層を配備する工程も備え
る。酸化物層は、自由層と該酸化物層との間の界面にて
電荷担体を鏡面反射させる。別の態様において、本方法
及びシステムは、ピン層の一部として強磁性酸化物層を
配備する工程を備える。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】（発明の分野）本発明は磁気
記録技術に関し、より詳細には、巨大磁気抵抗読取ヘッ
ドに大きな磁気抵抗比率を達成させ、よって高面積密度
を読取らせ得る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】（発明の背景）現在、読取ヘッドにおい
て、または複合ヘッドでの読取りには、磁気抵抗（Ｍ
Ｒ）ヘッドが使用されている。ＭＲヘッドは磁気記録媒
体に記憶されたデータを読取るべくＭＲセンサを使用す
る。巨大磁気抵抗（「ＧＭＲ」）は、所定の磁界に対し
てより大きな信号を提供することが見いだされている。
故にＧＭＲは、より高密度のＭＲセンサに対するメカニ
ズムとして益々使用されている。

【０００３】図１は、斯かる従来のＭＲヘッド１０のブ
ロック図である。ＭＲヘッド１０は、基板１２上に形成
された第１シールド１４を備える。ＭＲヘッド１０はま
た、第１シールド１４からＭＲセンサ３０を分離する第
１ギャップ１６も備える。ＭＲヘッド１０はまた、一対
の強力バイアス層１８ａ、１８ｂも備える。強力バイア
ス層１８ａ，１８ｂは、ＭＲ要素３０における各層を磁
気的にバイアスする。ＭＲヘッド１０はまた、ＭＲ要素
３０に対する電流及びＭＲ要素３０からの電流を導通す
るリード層（ｌｅａｄ ｌａｙｅｒ）１９ａ，１９ｂも
備える。第２ギャップ２０は、第２シールド２２からＭ
Ｒセンサ３０を分離する。記録媒体（図示せず）の近傍
にもたらされると、ＭＲヘッド１０は、その記録媒体の
磁界に依るＭＲセンサ３０の抵抗の変化に基づいてデー
タを読取る。

【０００４】幾つかのＭＲヘッド１０において、ＭＲセ
ンサ３０は記憶されたデータを読取るべく、巨大磁気抵
抗（「ＧＭＲ」）を使用する。図２Ａは、ＧＭＲを使用
して機能する従来型スピン・バルブ３０’を示してい
る。従来型スピン・バルブ３０’は一般的には、シード
層３１、反強磁性（「ＡＦＭ」）層３２、ピン層（磁化
固定されている層、ｐｉｎｎｅｄ ｌａｙｅｒ）３４、
スペーサ層３６、自由層３８及びキャッピング層３９を
備える。シード層３１は、ＡＦＭ層３２に使用された物
質が適切な結晶構造を有すると共に反強磁性であること
を保証すべく使用される。スペーサ層３６は、銅などの
非磁性金属である。ピン層３４及び自由層３８は、Ｃｏ
Ｆｅ、ＮｉＦｅ又は両者の組合せなどの磁性層である。
ピン層３４はまた、２つの磁性層が薄い非磁性層により
分離されている合成層であってもよい。斯かる合成ピン
層の各磁性層は反強磁性的に結合され、ピン層３４の正
味モーメントが小さくなるのを許容する。いずれの場合
においてもピン層３４の磁化は、ＡＦＭ層３２とピン層
３４との間の交換結合により適当に磁化固定（ｐｉｎ）
される。自由層３８の磁化は、自由に回転する。外部磁
界が付加されない場合、自由層３８の磁化は一般的には
ピン層３４の磁化と直交する。例えば、ピン層３４の磁
化は一般的には各層の方向と平行に紙面平面内に在り得
る一方、自由層３８の磁化は紙面平面から外れている。
キャッピング層３９は、従来型スピン・バルブ３０’の
下側に位置する部分を保護すると共に、一般的にはＴａ
などの物質からなる。

【０００５】記録媒体により生成された磁界に応じ、自
由層３８の磁化は方向を変更し得る。しかしながら、ピ
ン層３４の磁化の方向は不変のままである。ピン層３４
の磁化の上記方向の差異は、従来型スピン・バルブ３
０’の抵抗の差を生じる。換言すると、ピン層３４の磁
化方向と自由層３８の磁化方向との間の角度の変化によ
り、磁気抵抗が引き起こされる。抵抗における変化は、
上記記録媒体に記憶されたデータを読取るべく使用され
得る信号を生じる。従来型スピン・バルブ３０’のＭＲ
比はΔＲ／Ｒ、すなわち、従来型スピン・バルブ３０’
の最小抵抗と最大抵抗との差を従来型スピン・バルブ３
０’の最小抵抗で除したものである。従来型スピン・バ
ルブ３０’の最大抵抗は、一般的に、自由層３８の磁化
がピン層３４の磁化に対して逆平行であるときに生ず
る。また、従来型スピン・バルブ３０’の最小抵抗は、
一般的に、自由層３８の磁化がピン層３４の磁化と平行
であるときに生ずる。

【０００６】磁気記録における現在の動向は、より高面
積密度に向かっている。故に、データは１平方インチ
（６．４５平方センチメートル）当たり２０ギガ・ビッ
ト（Ｇｂ）以上の面積密度で記憶されることが望まれ
る。図１及び図２Ａを参照すると、従来型スピン・バル
ブ３０’を使用する従来のＭＲヘッド１０は、斯かる高
密度記録媒体を読取る際に使用されることが望まれる。
媒体の面積密度が増加する従って、斯かる高面積密度で
記憶されたビットからの磁界により自由層３８が飽和さ
れるのを保証すべく、自由層３８の厚さｔは減少され
る。例えば、約１０Ｇｂ／インチ² （１．５５Ｇｂ／セ
ンチメートル²）未満の面積密度で使用される現在の従
来型スピン・バルブ３０’は、約５０オングストローム
程度の自由層厚を有する。しかし、２０Ｇｂ／インチ²
（３．１０Ｇｂ／センチメートル²）以上で記憶された
情報を有する媒体などの高密度媒体を読取るためには、
自由層３８の厚さは３０オングストローム未満程度であ
ることが望まれる。

【０００７】自由層３８の厚さが減少するに従い、従来
型スピン・バルブ３０’のＭＲ比は減少する。この現象
は、自由層３８の厚さが電子の平均自由行程未満に減少
することに起因する。自由層３８の厚さが減少するにつ
れ、従来型スピン・バルブ３０’を介する輸送現象に関
与する電子は自由層３８とキャッピング層３９との間の
界面にて広く散乱する傾向がある。自由層３８の厚さ
は、自由層物質では一般的に５０オングストローム程度
である電子の平均自由行程未満であるので、電子は上記
界面にて散乱し得る。自由層３８とキャッピング層３９
との界面における拡散散乱により、電子は、エネルギを
喪失すると共に、散乱事象の前にその電子のスピンに関
する情報を喪失する。故に、従来型スピン・バルブ３
０’の全体のシート抵抗は増大する。更に、スピン情報
の喪失は、電子のスピン依存性散乱が減少することを意
味する。従って、自由層３８及びピン層３４の磁気配向
に対する電子の応答は、殆ど予期できない。故に、従来
型スピン・バルブ３０’に対するＭＲ比は減少され得
る。

【０００８】従来型スピン・バルブ３０’の頂部、すな
わち自由層３８とキャッピング層３９との間の界面にお
ける拡散散乱に加え、ピン層３４とＡＦＭ層３２との間
の界面においても拡散散乱は生じ得る。この拡散散乱は
また、スピン・バルブ３０’全体の厚さが低減される時
におけるスピン・バルブ３０’のＭＲ比の減少としても
観察され得る。故に、スピン・バルブ３０’の頂部及び
底部近くにおける拡散散乱は、スピン・バルブ３０’の
厚さが減少するに従って、より低いＭＲ比をもたらし得
る。

【０００９】当業者であれば、従来型スピン・バルブ３
０’におけるＭＲ比の減少は望ましくないことを容易に
理解し得よう。上述の如く、ＭＲヘッド１０がより高面
積密度の記録媒体を読取ることを可能にすべく、自由層
３８の厚さは減少される。しかしながら、より高面積密
度の記録媒体における個々のビットに依る信号は、ＭＲ
比に比例する。故に、ＭＲ比が低下するにつれて信号は
減少する。信号におけるこの減少により、従来型スピン
・バルブ３０’はこれらのより高密度においては使用さ
れ得ない。

【００１０】最近、スピン・バルブにおける反強磁性酸
化物の使用に関する研究が行われており、スワグテン
（Ｓｗａｇｔｅｎ）、ストリジカーズ（Ｓｔｒｉｊｋｅ
ｒｓ）、ボローメン（Ｂｌｏｅｍｅｎ）、ウィルエキュ
ース（Ｗｉｌｌｅｋｅｕｓ）及びデ・ジョング（ｄｅ
Ｊｏｎｇｅ）によるＰｈｙｓ．Ｒｅｖ．Ｂ，第５３巻、
第１４号（１９９６年４月）の「絶縁ＮｉＯ間に挟持さ
れたスピン・バルブにおける向上された巨大磁気抵抗
（Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏｒｅ
ｓｉｓｔａｎｃｅ ｉｎ Ｓｐｉｎ−ｖａｌｖｅｓ ｓ
ａｎｄｗｉｃｈｅｄＢｅｔｗｅｅｎ Ｉｎｓｕｌａｔｉ
ｎｇ ＮｉＯ）」にて発表された。図３は、上記研究で
使用された従来型スピン・バルブ３０”を示している。
従来型スピン・バルブ３０”は、多くの点のおいて従来
型スピン・バルブ３０’と同様と考えられる。故に、従
来型スピン・バルブ３０”の対応部分は同様の参照番号
を付した。例えばスピン・バルブ３０”の自由層３８”
はスピン・バルブ３０’の自由層３８に対応する。更
に、従来型スピン・バルブ３０”は、比較的厚い（５０
０オングストローム）反強磁性酸化物層３３を備える。
使用されたＡＦＭ酸化物はＮｉＯであった。故に、使用
されたＡＦＭ酸化物は、従来型スピン・バルブ３０’の
ＡＦＭ層３２に置き換わるものと見做され得る。

【００１１】上記研究によると、ピン層３４”の下方の
比較的厚いＮｉＯ層３３は、スピン・バルブのＭＲ比を
改善し得る。ＭＲ比における改善は、ピン層３４”とＮ
ｉＯ層３３との間の界面における電子の鏡面散乱（ｓｐ
ｅｃｕｌａｒ ｓｃａｔｔｅｒｉｎｇ）又は反射に依る
ものと理論づけられている。図２に示された従来型スピ
ン・バルブ３０’のピン層３４”とＡＦＭ層３２との間
の界面においては、ＮｉＯが存在しないので、電子の大
部分は拡散的に散乱するであろう。図３に戻ると、鏡面
散乱は、ＮｉＯの絶縁性及び従って電子に与えられたポ
テンシャル障壁とに少なくとも部分的に起因すると理論
づけられた。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】従って、より高面積密
度で使用され得るＭＲヘッドを提供するシステム及び方
法が必要とされる。斯かるＭＲヘッドは、対称的であ
り、かつ広範囲な線形範囲を有することが望ましい。本
発明は斯かる要望に対処するものである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】（発明の概要）本発明
は、高感度磁気抵抗センサを提供するための方法及びシ
ステムを提供する。該方法及びシステムは、ピンニング
層（ｐｉｎｎｉｎｇ ｌａｙｅｒ）と、該ピンニング層
に近接したピン層とを配備する工程を備える。ピン層
は、ピンニング層により磁化固定された第１の磁化を有
する。本方法及びシステムはまた、自由層、及び該自由
層とピン層との間に配設されたスペーサ層を配備する工
程も備える。自由層は、第２の磁化を有する。一態様に
おいて、本方法及びシステムはまた、自由層に隣接した
酸化物層を配備する工程も備える。該酸化物層は、自由
層と該酸化物層との間の界面において電荷担体の鏡面反
射を可能にする。別の態様において、本方法及びシステ
ムは、ピン層の一部として強磁性酸化物層を備える。該
強磁性酸化物層は、ピン層内において鏡面反射を生じさ
せる。

【００１４】ここに開示されたシステム及び方法に依れ
ば、本発明は、自由層の厚さが小さくても高いＭＲ比を
有することにより大きな信号を有する磁気抵抗センサを
提供する。

【００１５】

【発明の実施の形態】（発明の詳細な説明）本発明は磁
気抵抗センサの改良に関する。以下の説明は、当業者が
本発明を実施して使用し得るためのものであり、特許出
願及びその要件に関して提供される。当業者であれば、
好ましい実施態様に対する種々の改変は容易に明らかで
あり、本明細書中の包括的原理は他の実施態様にも適用
され得る。故に、本発明は示された実施態様に限定され
ることは意図されておらず、本明細書中に記載された原
理及び特徴に一致する最大範囲に従うものとする。

【００１６】図１に示されたＭＲヘッド１０のような現
在のＭＲヘッドは、読取ヘッドにおいて、または、複合
ヘッドにおける読取りのために使用される。ＭＲヘッド
１０は一般的に、記録媒体に記憶された情報を読取るべ
く、図２に示されたスピン・バルブ３０’などのスピン
・バルブを使用する。スピン・バルブ３０’は、斯かる
データを読取るべく巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）として公知
である現象を利用する。詳細には、スピン・バルブ３
０’の抵抗は、自由層３８とピン層３４との各磁化の配
向の差に依存して変化する。しかし、より高い記録密度
のためには、自由層３８の厚さは低減される。自由層３
８とキャッピング層３９との界面、及び、ピン層３４と
ＡＦＭ層３２との界面における電荷担体の拡散散乱に依
り、スピン・バルブ３０’に対するＭＲ比は減少され
る。加えて、スピン・バルブ３０’に対するシート抵抗
は増大される。これは、拡散散乱時に電荷担体がエネル
ギ及びスピン情報を喪失するためである。ＮｉＯによる
ＡＦＭ層３２を使用すればＭＲ比は幾分か改善され得る
が、より高密度な記録媒体と共に使用するための改善さ
れたセンサが依然として望まれる。

【００１７】本発明は、磁気抵抗センサを提供する方法
及びシステムを提供する。本方法及びシステムは、ピン
ニング層と、該ピンニング層に近接したピン層とを配備
する工程を備える。前記ピン層は、ピンニング層により
磁化固定された第１の磁化を有する。本方法及びシステ
ムはまた、自由層、及び、該自由層とピン層との間に配
設されたスペーサ層を配備する工程も備える。前記自由
層は、第２の磁化を有する。一態様において、本方法及
びシステムはまた、自由層に近接した酸化物層を配備す
る工程も備える。酸化物層は、自由層と該酸化物層との
間の界面において電荷担体を鏡面反射させる。別の態様
において、本方法及びシステムは上記ピン層の一部とし
て強磁性酸化物層を配備する。該強磁性酸化物層は、ピ
ン層内において鏡面反射を生じさせる。本発明は、使用
される特定の物質及び特定のスピン・バルブに関して説
明される。しかしながら、当業者であれば、本方法及び
システムは本発明に従う他の物質及び他のスピン・バル
ブに対して効果的に作用することを容易に理解し得よ
う。同様に、本方法及びシステムは本発明に従う他の磁
気抵抗センサと共に使用され得る。本発明はまた、自由
層に隣接、またはピン層に隣接、またはピン層の一部と
してなどの特定箇所における酸化物層を有する実施態様
に関しても論じられる。しかしながら、当業者であれ
ば、本発明は酸化物層の任意の組合せと両立することを
容易に理解し得よう。例えば、酸化物層は、ピン層に隣
接して配備されるか、またはピン層に隣接し且つ自由層
に隣接して配備されるか、または、自由層に隣接し、且
つピン層の一部として配備され得る。

【００１８】本発明をより詳細に説明すべく図４を参照
する。図４は本発明に係るスピン・バルブ１００の一実
施態様を示している。スピン・バルブ１００は、好まし
くは、図１に示されたＭＲヘッド１０などのＭＲヘッド
において使用される。図４に戻るとスピン・バルブ１０
０は、シード層１０２及びピンニング層１０４を備え
る。ピンニング層１０４は好ましくは、反強磁性（「Ａ
ＦＭ」）層である。スピン・バルブ１００はまた、磁性
層であるピン層１０６も備える。ピン層１０６の磁化
は、ピンニング層１０４により適当に磁化固定（ｐｉ
ｎ）される。しかしながら、ピン層１０６は、多層構造
を備える合成ピン層でもあり得る。スピン・バルブ１０
０はまた、スペーサ層１０８、自由層１１０、酸化物層
１１２、及び好ましくはキャッピング層１１４も備え
る。スペーサ層１０８は非磁性の、好ましくは金属性の
層である。自由層１１２は、例えば磁気記録媒体からの
外部印加磁界に応じて比較的自由に回転する磁化を有す
る磁性層である。酸化物層１１２は、自由層１１０から
分離されると共に、自由層１１０とは異なる物質を使用
して形成された層であり得る。酸化物層１１２はまた、
自由層１１０の一部を酸化することにより形成され得
る。キャッピング層１１４は、好ましくは酸化されたＴ
ａ、Ｒｕ又はＮｉＦｅＣｒなどの非磁性層である。

【００１９】図５は、本発明に係るスピン・バルブ１５
０の第２の実施態様を示している。スピン・バルブ１５
０は、好ましくは、図１に示されたＭＲヘッド１０など
のＭＲヘッドにおいて使用される。図５に戻ると、スピ
ン・バルブ１５０は、シード層１５２及びピンニング層
１５４を備える。ピンニング層１５４は反強磁性（「Ａ
ＦＭ」）層であり得る。スピン・バルブ１５０はまた、
磁性を有するピン層１５６も備える。図５に示されたピ
ン層１５６は、合成ピン層である。故に、ピン層１５６
は、非磁性層１６０により分離された２つの磁性層１５
８，１６２を備える。非磁性層１６０の厚さは，好まし
くは、磁性層１５８及び磁性層１６２が反強磁性的に結
合されるように設定される。磁性層１５８または磁性層
１６２の一方の磁化は、それぞれ他方の磁性層１６２ま
たは磁性層１５８の磁化よりも若干大きい。従って、合
成ピン層１５６の正味の磁化は小さい。ピン層１５６の
磁化は、ピンニング層１５４により適当に磁化固定され
る。一実施態様において、これは、ピンニング層１５４
と第１磁性層１５８との間の相互作用が、第１磁性層１
５８の磁化の方向を磁化固定するが故に達成される。第
１磁性層１５８と第２磁性層１６２との間の反強磁性結
合は、第２磁性層１６２の磁化の方向を設定する。故
に、合成ピン層１５６に対する（正味）磁化の方向は、
ピンニング層５６により磁化固定される。

【００２０】スピン・バルブ１５０はまた、スペーサ層
１６４、自由層１６６、酸化物層１６８、及び好ましく
はキャッピング層１７０も備える。スペーサ層１６４は
非磁性の、好ましくは金属性の層である。自由層１６６
は、例えば磁気記録媒体からの外部印加磁界に応じて比
較的自由に回転する磁化を有する磁性層である。酸化物
層１６８は、自由層１６６から分離されると共に、自由
層１６６とは異なる物質を使用して形成された層であり
得る。酸化物層１６８はまた、自由層１６６の一部を酸
化することにより形成され得る。キャッピング層１７０
は、好ましくは酸化されていてもよいＴａ、Ｒｕ又はＮ
ｉＦｅＣｒなどの非磁性層である。

【００２１】酸化物層１１２及び酸化物層１６８の存在
により、電荷担体（例えば電子）は、酸化物層１１２ま
たは酸化物層１６８と、自由層１１０または自由層１６
６との界面において、鏡面反射を受ける。尚、全ての電
荷担体が鏡面反射を受ける必要は無いことに注意された
い。それよりも、酸化物層１１２及び酸化物層１６８
は、単に、これらの酸化物層１１２及び酸化物層１６８
が存在しない場合よりも多くの割合で電荷担体が鏡面反
射を受けるのを保証するだけである。

【００２２】鏡面反射が生ずるのを保証すべく、酸化物
層１１２及び酸化物層１６８は、好ましくは幾つかの特
性を有する。第１に、酸化物層１１２及び酸化物層１６
８と、自由層１１０及び自由層１６６との結晶構造は整
合しなければならない。従って、酸化物層１１２及び酸
化物層１６８は、好ましくは、自由層１１０及び自由層
１６６とそれぞれ同一の結晶構造を有する。一般的に
は、これは酸化物層１１２及び酸化物層１６８が面心立
方（「ＦＣＣ」）構造を有することを意味する。更に、
酸化物層１１２及び酸化物層１６８の格子定数は、それ
ぞれ自由層１１０及び自由層１６６の格子定数に比較的
近似しているべきである。自由層１１０または自由層１
６６を形成すべく使用されるＣｏＦｅなどの物質と、キ
ャッピング層１１４またはキャッピング層１７０を形成
すべく使用されるＴａなどの物質との間における格子の
不整合は、不十分な格子整合であることが多いと思われ
ている。従って、一般的には、キャッピング層１１４ま
たはキャッピング層１７０が酸化されたとしても、鏡面
反射に適した付加的な酸化物層を導入しなければ、鏡面
反射は生じない。最後に、酸化物層１１２及び酸化物層
１６８は比較的平滑であるべきと思われる。従って、酸
化物層１１２及び酸化物層１６８と自由層１１０及び自
由層１６６との界面（自由層１１０及び自由層１６６が
酸化物層１１２及び酸化物層１６８へと遷移する所）
は、比較的平滑であることが望まれる。好ましい実施態
様において、この平滑な界面は、キャッピング層１１４
及びキャッピング層１７０を配備し、次に下側層の少な
くとも一部を酸化して酸化物層１１２及び酸化物層１６
８を夫々形成することにより得られる。更に、一実施態
様においては、酸化物層１１２及び酸化物層１６８は比
較的薄いことが望まれる。好ましい実施態様において、
酸化物層は２０〜３０オングストローム程度以下である
と考えられる。幾つかの実施態様において、酸化物層１
１２及び酸化物層１６８は１０オングストローム程度で
ある。スピン・バルブ１００及びスピン・バルブ１５０
がＭＲヘッドに対して所望される構成を有するために、
酸化物層１１２及び酸化物層１６８は薄くてよい。しか
しながら、より厚い酸化物層１１２及び酸化物層１６８
の使用を妨げるものではない。

【００２３】自由層１１０及び自由層１６６は、夫々酸
化物層１１２及び酸化物層１６８と境界を接するため、
大きな度合いで鏡面反射が生じ得る。これは少なくとも
部分的に酸化物層１１２及び酸化物層１６８の絶縁性質
に依るものと思われる。しかしながら、鏡面反射に対し
てはまた、酸化物層１１２及び酸化物層１６８、平滑
さ、及び格子の整合に対する上記基準の少なくとも幾つ
かが満足されなければならないとも思われる。自由層１
１０及び自由層１６６と酸化物層１１２及び酸化物層１
６８との界面において電荷担体は鏡面反射を受けるの
で、電荷担体に対するスピン情報は保存される。更に、
鏡面反射の結果として、電荷担体はエネルギを喪失しな
い。従って、スピン・バルブ１００及びスピン・バルブ
１５０のシート抵抗が低減され得る一方で、スピン・バ
ルブ１００及びスピン・バルブ１５０のＭＲ比は改善さ
れる。よって、スピン・バルブ１００及びスピン・バル
ブ１５０は、より高密度な記録媒体の読取りに使用され
るのに適している。以下においては、特定のスピン・バ
ルブに対する実験データを論ずる。

【００２４】図６は、本発明によるスピン・バルブ１０
０又はスピン・バルブ１５０のようなスピン・バルブを
提供するための方法２００の一実施態様における上位レ
ベルのフローチャートを示している。シード層は、工程
２０２によって配備される。前記シード層は夫々、ピン
ニング層に対して所望の結晶構造が得られることを保証
すべく使用される。ピンニング層は、工程２０４によっ
て配備される。ピン層はそれぞれ、工程２０６によっ
て、前記ピンニング層の上方に配備される。よって、工
程２０６で配備されるピン層は、ピン層１０６などよう
な単純なピン層、またはピン層１５６などのような合成
ピン層であり得る。次に工程２０８により、ピン層上に
非磁性スペーサ層がそれぞれ配備される。工程２１０に
より、自由層がスペーサ層上にそれぞれ配備される。よ
って、酸化物層は、自由層にそれぞれ隣接する。一実施
態様において、上記酸化物層は、工程２１０において、
自由層を酸化することにより配備される。別の実施態様
において、酸化物層は、酸化物を堆積するか、または、
物質層を堆積してからその物質を酸化することにより配
備され得る。工程２１４により、キャッピング層も配備
され得る。キャッピング層は、以下で論ずるように、酸
化物層の形成の前又は後にそれぞれ配備され得る。

【００２５】酸化物層を形成する多くの異なる方法が存
在する。図７Ａは、酸化物層を形成するひとつの方法２
２０を示している。従って、方法２２０は、図６の方法
２００の工程２１２を実施するために使用され得る。図
７Ａに戻ると、工程２２２により、キャッピング層は自
由層上にそれぞれ配備される。次に工程２２４により、
キャッピング層と、自由層の少なくとも一部とが酸化さ
れる。このように、工程２２４は、キャッピング層の直
下の層を酸化する。故に、工程２２４において配備され
る酸化物層は、それぞれ強磁性自由層の酸化物である。
従って、方法２２０を使用して配備された酸化物層は、
反強磁性特性を呈し得る。適切な酸化物構造及び安定性
を提供すべく、前記スピン・バルブはアニーリングを必
要としても必要としなくてもよい。

【００２６】方法２２０を使用して形成されたスピン・
バルブ１５０の一実施態様に対するデータが表１に示さ
れている。表１は、合成ピン層１５６を有するスピン・
バルブ１５０のようなスピン・バルブのためのキャッピ
ング層の厚さに対する、シート抵抗Ｒ_s 、ＭＲ比ΔＲ／
Ｒ、抵抗変化ΔＲ、自由層の保磁力Ｈ_cf、及び、層間結
合磁界（ｉｎｔｅｒｌａｙｅｒ ｃｏｕｐｌｉｎｇ ｆ
ｉｅｌｄ）Ｈ_inを示している。また、シード層１５２、
ピンニング層１５４、ピン層１５６の磁性層、ピン層１
５６の非磁性層及び磁性層、スペーサ層１６４、自由層
１６６、ならびに、キャッピング層は、それぞれ、Ｔａ
（１５オングストローム）及びＮｉＦｅＣｒ（３５オン
グストローム）、ＰｔＭｎ（１５０オングストロー
ム）、ＣｏＦｅ（２０オングストローム）、Ｒｕ（８．
５オングストローム）、ＣｏＦｅ（２５オングストロー
ム）、Ｃｕ（２５オングストローム）、ＣｏＦｅ（１５
オングストローム）及びＴａ（可変の厚さ）である。

【００２７】

【表１】 表１から理解され得るように、Ｔａ製キャッピング層の
厚さが２０オングストローム以下へと減少するにつれ
て、シート抵抗は減少する。更に、Ｔａ製キャッピング
層の厚さが減少するにつれ、ＭＲ比及び抵抗変化は増大
する。シート抵抗における減少は、鏡面反射の発現を示
すと思われる。鏡面反射が無ければ、Ｔａ製キャッピン
グ層の厚さ、よってスピン・バルブ１５０の厚さが減少
するにつれてシート抵抗は増大すると予測される。鏡面
反射の発現は、酸化工程２２４における自由層１６６か
らのＣｏＦｅの酸化物の形成に依るものと思われる。鏡
面反射の発現はまた、電荷担体の平均自由行程が増大す
るので、ＭＲ比及び抵抗変化をも増大させる。

【００２８】キャッピング層１７０は、酸化に対する障
壁の役割を果たす。これは、滑らかな酸化物層の提供を
助ける。更に、表１におけるキャッピング層１７０の厚
さより、酸化物層１６８の厚さが制御され得る。キャッ
ピング層１７０が２０オングストロームであるとき、キ
ャッピング層１７０の全てが酸化され、且つ自由層１６
６は殆ど又は全く酸化されないと思われる。従って、Ｔ
ａ製キャッピング層１７０の厚さが２０オングストロー
ムであるとき、酸化物層１６８の厚さはおよそゼロであ
ると思われる。キャッピング層１７０の厚さが減少する
につれ、酸化物層１６８の厚さは増大する。これは、酸
化工程２２４において、キャッピング層１７０の全て
と、下側に位置する自由層１６６の一部とが酸化するか
らである。例えば、キャッピング層１７０の厚さが約１
０オングストロームであれば、酸化物層１６８は５オン
グストローム程度であると思われる。キャッピング層１
７０の厚さが減少し、且つ酸化物層１６８の厚さが増大
するにつれ、シート抵抗の減少及びＭＲ比の増大により
立証されるように、鏡面反射は明らかに増大する。従っ
て、キャッピング層１７０が０〜２０オングストローム
であり、且つ酸化物層が約２０オングストローム以下で
あれば、鏡面反射によりＭＲ比は増大すると思われる。

【００２９】方法２２０を使用して形成されたスピン・
バルブ１５０の別の実施態様に対するデータが表２に示
される。表２におけるデータを求めるために使用された
スピン・バルブ１５０は、表１のデータを求めるために
使用されたスピン・バルブ１５０と同様である。但し、
異なるキャッピング層１７０、すなわちＮｉＦｅＣｒが
使用される。表２は、合成ピン層１５６を有するスピン
・バルブ１５０のようなスピン・バルブのためのキャッ
ピング層の厚さに対する、シート抵抗Ｒ_s 、ＭＲ比ΔＲ
／Ｒ、抵抗変化ΔＲ、自由層の保磁力Ｈ_cf、及び、層間
結合磁界Ｈ_inを示している。また、シード層１５２、ピ
ンニング層１５４、ピン層１５６の磁性層、非磁性層及
び磁性層、スペーサ層１６４、自由層１６６、ならび
に、キャッピング層は、それぞれ、Ｔａ（１５オングス
トローム）及びＮｉＦｅＣｒ（３５オングストロー
ム）、ＰｔＭｎ（１５０オングストローム）、ＣｏＦｅ
（２０オングストローム）、Ｒｕ（８．５オングストロ
ーム）、ＣｏＦｅ（２５オングストローム）、Ｃｕ（２
４オングストローム）、ＣｏＦｅ（２０オングストロー
ム）及びＮｉＦｅＣｒ（可変の厚さ）である。このよう
に、表２に示されたデータを有するスピン・バルブ１５
０のためのキャッピング層１７０はＮｉＦｅＣｒであ
る。

【００３０】

【表２】 表２から理解され得るように、ＮｉＦｅＣｒ製キャッピ
ング層の厚さが約１５〜２０オングストローム以下へと
減少するにつれてシート抵抗は減少する。加えて、Ｎｉ
ＦｅＣｒ製キャッピング層の厚さが減少するにつれ、Ｍ
Ｒ比及び抵抗変化は増大する。上記で論じたように、シ
ート抵抗の減少、並びに、これに伴うＭＲ比及び抵抗変
化の増大は、酸化物層１６８の形成に起因する鏡面反射
の発現に依るものと思われる。従って、この系に対して
は、酸化物層１６８が約１５〜２０オングストローム程
度までの厚さを有すれば、鏡面反射が生じてＭＲ比は増
大すると思われる。

【００３１】表３は、スピン・バルブ１５０の別の実施
態様に対するデータを示している。表３におけるデータ
を求めるために使用されたスピン・バルブ１５０は、表
１のデータを求めるために使用されたスピン・バルブ１
５０と同様である。但し、異なるピンニング層１５４、
すなわちＩｒＭｎが使用される。表３は、合成ピン層１
５６を有するスピン・バルブ１５０のようなスピン・バ
ルブのためのキャッピング層の厚さに対する、シート抵
抗Ｒ_s 、ＭＲ比ΔＲ／Ｒ、抵抗変化ΔＲ、自由層の保磁
力Ｈ_cf、及び、層間結合磁界Ｈ_inを示している。また、
シード層１５２、ピンニング層１５４、ピン層１５６の
磁性層、ピン層１５６の非磁性層及び磁性層、スペーサ
層１６４、自由層１６６、ならびにキャッピング層は、
それぞれ、ＮｉＦｅＣｒ（３５オングストローム）、Ｉ
ｒＭｎ（７５オングストローム）、ＣｏＦｅ（１８オン
グストローム）、Ｒｕ（８オングストローム）、ＣｏＦ
ｅ（２１オングストローム）、Ｃｕ（２３オングストロ
ーム）、ＣｏＦｅ（２０オングストローム）及びＴａ
（可変の厚さ）である。このように、表３に示されたデ
ータを有するスピン・バルブ１５０のためのピンニング
層１５４はＩｒＭｎである。

【００３２】

【表３】 表３から理解され得るように、Ｔａ製キャッピング層の
厚さが約１５〜２０オングストロームから少なくとも３
オングストロームへと減少するにつれて、シート抵抗は
減少する。更に、Ｔａ製キャッピング層の厚さが減少す
るにつれ、ＭＲ比及び抵抗変化は増大する。上記で論じ
たように、シート抵抗の減少、並びに、これに伴うＭＲ
比及び抵抗変化の増大は、酸化物層１６８の形成に起因
する鏡面反射の発現に依るものと思われる。よって、こ
の系に関しては、酸化物層１６８が約１５〜２０オング
ストロームまでの厚さを有すれば、鏡面反射が生じてＭ
Ｒ比は増大すると思われる。

【００３３】従って、より薄いキャッピング層１７０を
備えることにより、自由層１６６の一部が酸化されて酸
化物層１６８が形成される。結果として、鏡面反射が増
大し得る。尚、表１、表２及び表３のデータを求めるた
めに使用された物質以外の物質が使用され得ることに注
意されたい。例えば、上記キャッピング層にはＲｕが使
用可能であり、あるいは、ピンニング層、ピン層及び自
由層には他の物質が使用され得る。加えて、ピン層１５
６などの合成ピン層の使用は必須ではない。更に、一般
的に自由層１１０及び自由層１６６のために使用される
物質の酸化物により形成された酸化物層１１２及び酸化
物層１６８もまた、鏡面散乱を提供し、且つ、それに伴
いＭＲ比を増大することが期待される。斯かる物質とし
ては、ＮｉＦｅ、Ｆｅ、Ｎｉ及びＣｏが挙げられるが、
これらに限られるわけではない。

【００３４】図７Ａに示された方法２２０の工程２２４
において、自由層を酸化して酸化物層を設けてもＭＲ比
は改善されるが、その様にして形成された酸化物層はＡ
ＦＭ層である。これは、一般的に自由層に使用される酸
化物は反強磁性であるためである。酸化物層の反強磁性
の性質は、表１、表２及び表３に示された自由層の保磁
力Ｈ_cf及び層間相互作用磁界Ｈ_inに見られる。反強磁性
の酸化物層１１２又は酸化物層１６８は、自由層１１０
または自由層１６６を交換バイアス（ｅｘｃｈａｎｇｅ
ｂｉａｓ）し得る。結果として、自由層１１０または
自由層１６６の保磁力は増大し、且つ、層間相互作用磁
界は増大し得る。これらの効果は、酸化物層１１２又は
酸化物層１６８の厚さが増大するにつれて特に顕著とな
る。例えば、表１は、５オングストローム以下のキャッ
ピング層厚に関して、自由層の保磁力が大きく増大する
ことを示している。同様に表２は、約８オングストロー
ム以下のキャッピング層厚に関して、自由層の保磁力が
急激に増大することを示している。表３は、約５オング
ストローム以下のキャッピング層厚に対して自由層の保
磁力が増大することを示している。加えて、表１、表２
及び表３は、キャッピング層の一定の厚さ、よって酸化
物層の一定の厚さに対し、大きな層間相互作用磁界を示
している。斯かる反強磁性酸化物層を備えるスピン・バ
ルブが機能する為には、斯かる層の反強磁性特性が考慮
されねばならない。故に、酸化物層１１２及び酸化物層
１６８を他の物質、特に非磁性物質で形成するのが好ま
しいこともある。よって、方法２２０を使用しないこと
が好ましいこともある。更に、自由層１１０または自由
層１６６を酸化するのでは無く、ＮｉＯなどの反強磁性
酸化物が堆積又は成長させられて酸化物層を形成し得
る。斯かる反強磁性酸化物層は依然として、薄いこと、
並びに、自由層１１０及び自由層１６６に対する良好な
格子整合を有するという、酸化物層１１２及び酸化物層
１６８のための上記特性を満足せねばならない。しかし
ながら、斯かる反強磁性酸化物層の磁気特性のために、
酸化物層１１２及び酸化物層１６８には別の非磁性物質
を使用することが依然として望ましい。

【００３５】図７Ｂは、酸化物層１１２又は酸化物層１
６８を提供する別の実施態様の方法２３０を示してい
る。従って、方法２３０は、図６に示された方法２００
の工程２１２を実施するために使用され得る。図７Ｂに
戻ると、方法２３０を使用して提供された酸化物層１１
２又は酸化物層１６８は非磁性である。工程２３２によ
り、非磁性物質が堆積される。好ましい実施態様におい
て、非磁性物質はＣｕである。Ｃｕが好適なのは、一般
的にＣｕ及びその酸化物は、自由層１１０及び自由層１
６６で一般に使用されるＣｏＦｅ及びＮｉＦｅなどの物
質に対して、良好に格子が整合するからである。但し、
鏡面反射を提供する酸化物層１１２又は酸化物層１６８
を生じるＲｕ又はＮｉＦｅＣｒなどの別の非磁性物質の
使用を妨げるものではない。次に、工程２３４によっ
て、非磁性層の少なくとも一部が酸化されて酸化物層を
形成する。好ましくは、非磁性層の全ては工程２３４に
よって酸化される。好ましい実施態様においてはまた、
非磁性層の下側の自由層１１０及び自由層１６６のいず
れも工程２３４によって酸化されない。尚、別の実施態
様においては、工程２３２及び工程２３４が併合され
て、非磁性酸化物が直接堆積され得ることに留意された
い。適切な酸化物構造及び安定性を提供すべく、上記ス
ピン・バルブはアニーリングを要しても要さなくてもよ
い。

【００３６】図７Ｃは、酸化物層１１２又は酸化物層１
６８を提供する別の好ましい実施態様の方法２４０を示
している。故に、方法２３０は図６に示された方法２０
０の工程２１２及び工程２１４を実施するために使用さ
れ得る。図７Ｃに戻ると、方法２４０を使用して設けら
れた酸化物層１１２又は酸化物層１６８は非磁性であ
る。工程２４２により、非磁性物質が堆積される。上述
の理由に依り、該非磁性物質は好ましくはＣｕである。
但し、鏡面反射を許容する酸化物層１１２又は酸化物層
１６８を生じる別の非磁性物質の使用を妨げるものでは
ない。次に、キャッピング層が工程２４４によって配備
される。その後、工程２４６により、キャッピング層
と、下側に位置する非磁性層の少なくとも一部とが酸化
される。このように、酸化物層は、工程２４６におい
て、キャッピング層の下方の層を酸化することにより形
成される。好ましくは、工程２４６において、非磁性層
のほぼ全てが酸化される。また、好ましい実施態様にお
いては、非磁性層の下の自由層１１０または自由層１６
６のいずれも工程２４６で酸化されない。適切な酸化物
構造及び安定性を提供すべく、上記スピン・バルブはア
ニーリングを要しても要さなくてもよい。

【００３７】従って、方法２３０又は方法２４０を使用
すれば、自由層１１０または自由層１６６に隣接して、
非磁性酸化物層１１２又は非磁性酸化物層１６８が配備
され得る。非磁性酸化物層が形成されたスピン・バルブ
１５０の一実施態様に対するデータは、表４に示され
る。表４におけるデータを求めるために使用されたスピ
ン・バルブ１５０は表１のデータを求めるために使用さ
れたスピン・バルブ１５０と同様である。しかしなが
ら、非磁性酸化物層はＣｕを使用して形成される。表４
は、合成ピン層１５６を有するスピン・バルブ１５０の
ようなスピン・バルブのためのキャッピング層の厚さに
対する、シート抵抗Ｒ_s 、ＭＲ比ΔＲ／Ｒ、抵抗変化Δ
Ｒ、自由層の保磁力Ｈ_cf、及び、層間結合磁界Ｈ_inを示
している。また、シード層１５２、ピンニング層１５
４、ピン層１５６の磁性層、非磁性層及び磁性層、スペ
ーサ層１６４、自由層１６６、酸化物層１６８を形成す
る非磁性層、ならびにキャッピング層は、それぞれ、Ｔ
ａ（１５オングストローム）及びＮｉＦｅＣｒ（３５オ
ングストローム）、ＰｔＭｎ（１５０オングストロー
ム）、ＣｏＦｅ（２０オングストローム）、Ｒｕ（８．
５オングストローム）、ＣｏＦｅ（２５オングストロー
ム）、Ｃｕ（２５オングストローム）、ＣｏＦｅ（１５
オングストローム）、Ｃｕ（１０オングストローム）及
びＴａ（可変の厚さ）である。

【００３８】

【表４】 表４から理解され得るように、Ｔａ製キャッピング層の
厚さが約１５オングストローム〜５オングストロームの
間で減少するにつれて、シート抵抗は減少する。更に、
この範囲のキャッピング層厚に亙り、ＭＲ比及び抵抗変
化は増大する。上記で論じたように、シート抵抗の減
少、及びこれに伴うＭＲ比の増大、ならびに抵抗の変化
は、酸化物層１６８の形成に起因する鏡面反射の発現に
依るものと思われる。よって、この系に関しては、キャ
ッピング層１７０が十分に薄い場合に酸化物層１６８は
Ｃｕ層から形成されると思われる。約１５オングストロ
ーム以上のキャッピング層厚においては、Ｃｕ層は酸化
されずに、Ｃｕ層と酸化キャッピング層１７０との界面
にて拡散散乱が生じさせると思われる。従って、鏡面反
射は、キャッピング層厚及び非磁性酸化物層１６８の厚
さの範囲に亙り生じ得る。但し、表４のデータを求める
ために使用されたスピン・バルブ１５０のためのＣｕ層
の厚さが１０オングストロームであれば、少なくとも１
０オングストロームまでの厚さを有する非磁性酸化物層
１１２及び非磁性酸化物層１６８は、それぞれ、スピン
・バルブ１００及びスピン・バルブ１５０のＭＲ比を改
善すると思われる。

【００３９】加えて、非磁性酸化物層１６８を使用する
と、自由層１６６の保磁力及び層間相互作用磁界は小さ
いままであることを保証する。これは、表４の最終行
と、最終列から２番目の行とから理解され得る。自由層
１６６の保磁力は、塊状のＣｏＦｅの保磁力と同様であ
る２〜５エルステッドの範囲内に留まる。これは、Ｃｏ
Ｆｅ自由層１６６が、隣接する反強磁性酸化物層により
交換バイアスされていないためである。加えて、層間相
互作用磁界は比較的低い、すなわち２０エルステッド以
下程度のままである。Ｃｕより形成された酸化物層１６
８が、層間相互作用磁界に寄与するであろう反強磁性酸
化物層の形成を防止するため、この磁界は部分的に低い
ままである。故に、鏡面反射を許容することに加え、非
磁性酸化物層１６８又は非磁性酸化物層１１２は、自由
層１６６又は自由層１１０が、それぞれ、隣接する反強
磁性酸化物層により影響されないことを保証する。しか
しながら、薄すぎるＣｕ及びキャッピング層厚に関して
は、自由層の一部分が酸化されると思われる。これは上
述した斯かる酸化物の反強磁性特性のため、望ましくな
い。

【００４０】非磁性酸化物層１６８のような非磁性酸化
物層はまた、他の物質を使用するスピン・バルブに対す
るＭＲ比も改善する。例えば、非磁性酸化物層を有する
と共に、自由層１６６にＣｏＦｅ及びＮｉＦｅの二重層
を使用するスピン・バルブ１５０である。検討される斯
かるスピン・バルブの一つにおいて、シード層１５２、
ピンニング層１５４、ピン層１５６の磁性層、非磁性層
及び磁性層、スペーサ層１６４、自由層１６６のＣｏＦ
ｅ及びＮｉＦｅ層、酸化物層１６８を形成する非磁性
層、ならびに、キャッピング層は、それぞれ、Ｔａ（１
５オングストローム）及びＮｉＦｅＣｒ（３５オングス
トローム）、ＰｔＭｎ（１５０オングストローム）、Ｃ
ｏＦｅ（１８オングストローム）、Ｒｕ（８．５オング
ストローム）、ＣｏＦｅ（２８オングストローム）、Ｃ
ｕ（２２オングストローム）、ＣｏＦｅ（２０オングス
トローム）及びＮｉＦｅ（１０オングストローム）、Ｃ
ｕ（８オングストローム）ならびにＮｉＦｅＣｒ（１２
オングストローム）である。このスピン・バルブに対す
るシート抵抗は１６．４６Ω／ｓｑであり、１２．６８
％のＭＲ比である。従って、スピン・バルブ１００また
はスピン・バルブ１５０は他の物質が使用されても、依
然として改善された性能を有し得る。

【００４１】非磁性酸化物層１６８の所望厚さを更に十
分に吟味すべく、別のスピン・バルブ１５０が調査され
た。斯かるスピン・バルブ１５０に対するデータは、表
５に示されている。表５におけるデータを求めるために
使用されたスピン・バルブ１５０は表４のデータを求め
るために使用されたスピン・バルブ１５０と同様であ
る。但し、Ｃｕを使用して形成された非磁性酸化物層、
及びキャッピング層の両者の厚さは変更された。更に、
自由層１６６はＣｏＦｅ及びＮｉＦｅからなる二重層で
ある。表５は、合成ピン層１５６を有するスピン・バル
ブ１５０のようなスピン・バルブのための、酸化物層１
６８が形成されるキャッピング層及び非磁性Ｃｕ層の厚
さに対する、シート抵抗Ｒ_s 、ＭＲ比ΔＲ／Ｒ、抵抗変
化ΔＲ、自由層の保磁力Ｈ_cf、及び、層間結合磁界Ｈ_in
を示している。また、シード層１５２、ピンニング層１
５４、ピン層１５６の磁性層、非磁性層及び磁性層、ス
ペーサ層１６４、自由層１６６、酸化物層１６８を形成
する非磁性層、ならびにキャッピング層は、それぞれ、
Ｔａ（１５オングストローム）及びＮｉＦｅＣｒ（３５
オングストローム）、ＰｔＭｎ（１５０オングストロー
ム）、ＣｏＦｅ（１８オングストローム）、Ｒｕ（８．
５オングストローム）、ＣｏＦｅ（２８オングストロー
ム）、Ｃｕ（２２オングストローム）、ＣｏＦｅ（１０
オングストローム）及びＮｉＦｅ（２０オングストロー
ム）、Ｃｕ（可変の厚さ）及びＴａ（可変の厚さ）であ
る。

【００４２】

【表５】 表５から分かるように、約１２オングストロームのＴａ
キャッピング層１７０の厚さに対して８〜１２オングス
トロームのＣｕ厚さにおいて、シート抵抗は比較的低い
ままである。同様に、約８オングストロームのＣｕ厚さ
に対してシート抵抗は低く留まり、キャッピング層１７
０の約８〜１４オングストロームの厚さは低減されたシ
ート抵抗及び比較的大きなＭＲ比をもたらす。従って、
非磁性Ｃｕ酸化物層１６８が約８〜１２オングストロー
ムの厚さを有すると共にＴａキャッピング層が同様の厚
さを有すると、鏡面反射は著しく増加し、ＭＲ比は増大
し、且つシート抵抗は減少すると思われる。

【００４３】図７Ｄは、本発明に係る酸化物層を提供す
る第４実施態様の方法２５０を示すフローチャートであ
る。方法２５０により設けられる酸化物層は強磁性酸化
物である。磁性層は、工程２５２によって堆積される。
方法２５０は、図６に示された方法２００の工程２１２
及び工程２１４を実施すべく使用され得る。図７Ｄに戻
ると、方法２４０を使用して提供された酸化物層１１２
又は酸化物層１６８は強磁性である。例えば、酸化物層
１１２又は酸化物層１６８は、Ｆｅ₂ Ｏ₄ 、ＮｉＦｅＯ
₄ 、ＣｕＦｅＯ₄ 又はＣｏＦｅＯ₄ であってもよい。工
程２４２により、磁性材料が堆積される。磁性材料の酸
化物は、鏡面反射を許容する酸化物層１１２又は酸化物
層１６８を生じる。次に、工程２４６よって上記磁性材
料が酸化される。故に、酸化物層は工程２５４において
形成される。工程２５４では、上記磁性層のほぼ全てが
酸化される。方法２５０が使用される場合、好ましく
は、工程２５４では磁性層の下側の自由層１１０または
自由層１６６のいずれも酸化されない。別の実施態様に
おいて、Ｆｅ₂ Ｏ₄ 、ＮｉＦｅＯ₄ 、ＣｕＦｅＯ₄ 又は
ＣｏＦｅＯ₄ などの磁性酸化物は自由層１１０または自
由層１６６上に直接堆積される。故に、別体の堆積及び
酸化工程は不要である。

【００４４】酸化物層１１２又は酸化物層１６８に強磁
性酸化物を使用することは、反強磁性である酸化物より
も利点を有する。強磁性の酸化物層１１２又は酸化物層
１６８は、夫々、自由層１１０または自由層１６６に対
して磁気的に結合され得る。従って、反強磁性の酸化物
層１１２又は酸化物層１６８が磁界を及ぼすのと異な
り、強磁性の酸化物層１１２又は酸化物層１６８は自由
層１１０または自由層１６６と共に応答する。故に、反
強磁性の酸化物層１１２又は酸化物層１６８において遭
遇する問題の幾つかは回避され得る。

【００４５】従って、自由層１１０及び自由層１６６と
それぞれ境界を接する酸化物層１１２及び酸化物層１６
８が存在すると、自由層１１０及び自由層１６６と酸化
物層１１２及び酸化物層１６８との間において、それぞ
れ鏡面反射が生じ得る。結果として、自由層１１０及び
自由層１６６に隣接した薄い酸化物層に依り、スピン・
バルブ１００及びスピン・バルブ１５０のＭＲ比が改善
され、且つシート抵抗は減少される。酸化物層１１２及
び酸化物層１６８が非磁性である場合、スピン・バルブ
１００及びスピン・バルブ１５０の性能の他の点が改善
される。特に、自由層１１０及び自由層１６６の保磁力
と、層間相互作用磁界とは、小さいままであり得る。

【００４６】スピン・バルブ１００及びスピン・バルブ
１５０の性能は、ピン層１０６又はピン層１５６と、ピ
ンニング層１０４又は１５４との間に酸化物層をそれぞ
れ備えることで更に改善され得る。図８は、斯かるスピ
ン・バルブ３００の一実施態様を示している。スピン・
バルブ３００は、図１に示されたＭＲヘッド１０で使用
され得る。図８に戻ると、スピン・バルブ３００はピン
ニング層３０４の下側にシード層３０２を備える。ピン
ニング層３０４は、ＡＦＭ層または合成ＡＦＭ層であり
得る。ピンニング層３０４に隣接して酸化物層３０５が
存在する。酸化物層３０５は好ましくは、ＡＦＭ酸化物
層３０５である。好ましくは、ＡＦＭ酸化物層３０５は
堆積されたＮｉＯの層である。しかしながら、別のＡＦ
Ｍ物質の使用を妨げるものではない。ＡＦＭ酸化物層３
０５に隣接してピン層３０６が存在する。ピン層３０６
は、通常の磁性ピン層、または、図５に示されたピン層
１５６と同様の合成ピン層であり得る。図８に戻ると、
ＡＦＭ酸化物層３０５はこの様にピン層３０６と境界を
接する。スピン・バルブ３００はまた、非磁性スペーサ
層３０８、磁性自由層３１０、酸化物層３１２、及び、
選択的なキャッピング層３１４も備える。自由層３１０
は、任意の磁性層、好ましくは、ＣｏＦｅ、または、Ｃ
ｏＦｅ及びＮｉＦｅの二重層から形成され得る。

【００４７】酸化物層３１２は自由層３１０に隣接し、
酸化物層３１２と自由層３１０との界面で鏡面反射を生
じさせ得る。故に、酸化物層３１２は好ましくは、図４
及び図５にそれぞれ示された酸化物層１１２及び酸化物
層１６８の特性に類似した特性を有する。よって、図５
に戻ると、酸化物層３１２は好適に滑らかであり、且つ
自由層３１０に対して良好に格子整合する。更に、ＡＦ
Ｍ酸化物層３０５は、ピン層３０６とＡＦＭ酸化物層３
０５との間で鏡面反射が生じさせる。従って、ＡＦＭ酸
化物層３０５は、好ましくは、滑らかであり、且つピン
層３０６に対して良好に格子整合する。よって、スピン
・バルブ３００の性能は、２つの界面、すなわち、自由
層３１０と酸化物層３１２との界面、及びピン層３０６
とＡＦＭ酸化物層３０５との界面における鏡面反射によ
り改善される。故に、スピン・バルブ３００のＭＲ比は
改善されるはずである。代わりの実施態様においては、
ＡＦＭ酸化物層３０５が備えられ得るが、酸化物層３１
２は省略される。斯かる場合には、鏡面反射は、ピン層
３０６とＡＦＭ酸化物層３０５との界面においては生ず
るが、自由層３１０の両界面では生じない。故に、斯か
る実施態様に対してＭＲ比は増大するが、図８に示され
たスピン・バルブ３００のＭＲ比まではおそらく及ばな
いであろう。酸化物ＡＦＭ物質のひとつの制限は、その
ブロッキング温度（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｔｅｍｐｅｒａ
ｔｕｒｅ）が低いことであり、これは熱的安定性の問題
に繋がり得る。この制限は、極めて薄い（５０オングス
トローム未満）酸化物ＡＦＭ層を使用すると共に、より
良好な熱的特性を有する別のＡＦＭ層によりこの酸化物
層を安定化することによって克服され得る。

【００４８】図９は、本発明に係るスピン・バルブ３０
０を提供する方法３５０を示している。工程３５２では
シード層が配備される。該シード層は、ピンニング層に
対する所望の結晶構造を得ることを保証すべく使用され
る。工程３５４ではピンニング層が配備される。工程３
５６では、ピンニング層上にＡＦＭ酸化物層が配備され
る。工程３５８により、ピン層１０６などの単純なピン
層がピンニング層上に配備される。次に工程３６０で
は、ピン層上に非磁性スペーサ層がそれぞれ配備され
る。工程３６２では、スペーサ層上に自由層がそれぞれ
配備される。工程３６４では自由層上に酸化物層がそれ
ぞれ配備される。故に、酸化物層は自由層にそれぞれ隣
接する。一実施態様において、酸化物層は、工程３６４
において自由層を酸化することにより備えられる。別の
実施態様において、酸化物層は、酸化物を堆積するこ
と、または、物質層を堆積してからその物質を酸化する
ことにより、備えられ得る。更に別の実施態様におい
て、工程３６４で備えられた酸化物層は、図７Ａ、図７
Ｂ、図７Ｃ又は図７Ｄに示された方法２２０、方法２３
０又は方法２４０を使用して設けられ得る。よって、図
９に戻ると、工程３６４において備えられた酸化物層
は、反強磁性酸化物、非磁性酸化物、または強磁性酸化
物を含み得る。工程３６６により、キャッピング層も備
えられ得る。図７Ａ及び図７Ｃに関して論じたように、
キャッピング層は酸化物層の形成の前又は後にそれぞれ
備えられ得る。

【００４９】図４、図５、図８及び図９を参照すると、
スピン・バルブ３００は本質的にスピン・バルブ１００
及びスピン・バルブ１５０と同様の利点を有する。酸化
物層３１２が存在することにより、自由層３１０と酸化
物層３１２との界面で鏡面散乱が生じ得る。酸化物層３
１２も非磁性であれば、自由層の保磁力、及び、層間相
互作用磁界も比較的小さいままであり得る。更に、ＡＦ
Ｍ酸化物層３０５が存在することから、ピン層３０６と
ＡＦＭ酸化物層３０５との界面において鏡面散乱が生じ
得る。従って、スピン・バルブ３００の性能はスピン・
バルブ１００及びスピン・バルブ１５０の性能以上に改
善され得る。これは、磁性自由層３１０の上端部及びピ
ン層３０６の下端部の双方において、それぞれ、鏡面散
乱が生じ得るためである。故に、スピン・バルブ３００
のＭＲ比は、スピン・バルブ１００及びスピン・バルブ
１５０のＭＲ比よりも更に大きい。従って、スピン・バ
ルブ１００及びスピン・バルブ１５０と同様に、スピン
・バルブ３００は高面積密度記録媒体と共に使用するの
に適し得る。

【００５０】図１０Ａは、本発明に係る第４実施態様の
スピン・バルブ４００のブロック図である。スピン・バ
ルブ４００は、シード層４０２、ピンニング層４０４、
合成ピン層４０６、非磁性スペーサ層４０８、自由層４
１０及びキャッピング層４１２を備える。尚、別の実施
態様において、酸化物層１１２又は酸化物層１６８など
の酸化物層は、自由層４１０とキャッピング層４１２と
の間に挿入され得ることに留意されたい。ピンニング層
４０４は、好ましくは反強磁性層である。合成ピン層４
０６は、第１強磁性層４２２、非磁性スペーサ層４２
４、第２強磁性層４２６、強磁性酸化物層４２８及び第
３強磁性層４３０を備える。第２強磁性層４２６、強磁
性酸化物層４２８及び第３強磁性層４３０は、強磁性的
に結合される。よって、層４２６，４２８，４３０は、
単一の強磁性層として挙動する。強磁性酸化物層４２８
は、Ｆｅ₂ Ｏ₄ 、ＮｉＦｅＯ₄ 、ＣｕＦｅＯ₄ 又はＣｏ
ＦｅＯ₄ などの強磁性酸化物である。酸化物層４２８
は、電荷担体に鏡面反射を受けさせ得る。故に、酸化物
層４２８は、好ましくは比較的に滑らかであり、層４２
６及び層４３０に対して良好に格子整合し、且つ、好ま
しくは比較的薄い。

【００５１】図１０Ｂは、本発明に係る第４実施態様に
おける別のスピン・バルブ４００’のブロック図であ
る。スピン・バルブ４００’の構成要素の多くはスピン
・バルブ４００の構成要素と類似していることから、同
様に付番される。スピン・バルブ４００’は、シード層
４０２’、ピンニング層４０４’、合成ピン層４０
６’、非磁性スペーサ層４０８’、自由層４１０’及び
キャッピング層４１２’を備える。別の実施態様におい
ては、酸化物層１１２又は酸化物層１６８などの酸化物
層が自由層４１０’とキャッピング層４１２’との間に
挿入され得ることに留意されたい。ピンニング層４０
４’は、好ましくは反強磁性層である。合成ピン層４０
６’は、第１強磁性層４２２’、非磁性スペーサ層４２
４’、強磁性酸化物層４２８’及び第２強磁性層４２
６’を備える。第２強磁性層４２６’及び強磁性酸化物
層４２８’は強磁性的に結合される。よって、層４２
６’及び層４２８’は、単一の強磁性層として挙動す
る。酸化物層４２８’は、Ｆｅ₂ Ｏ₄ 、ＮｉＦｅＯ₄ 、
ＣｕＦｅＯ₄ 又はＣｏＦｅＯ₄ などの強磁性酸化物であ
る。酸化物層４２８’は、電荷担体に鏡面反射を受けさ
せ得る。従って、酸化物層４２８’は、好ましくは、滑
らかであり、層４２６’に対して良好に格子整合し、且
つ、好ましくは比較的に薄寸である。

【００５２】図１０Ａ及び図１０Ｂを参照すると、酸化
物層４２８及び酸化物層４２８’は、それぞれ合成ピン
層４０６及び合成ピン層４０６’内で鏡面反射を生じさ
せ得る。非磁性スペーサ層４２４及び非磁性スペーサ層
４２４’は、Ｒｕなどの比較的に高抵抗の材料から成る
ことが多いので、合成ピン層４０６及び合成ピン層４０
６’の上側強磁性層内における鏡面反射が望ましいこと
もある。故に、非磁性スペーサ層４２４及び非磁性スペ
ーサ層４２４’に対して電荷担体が到達する前に鏡面反
射が生ずるのが望ましいこともある。これは、比較的高
抵抗の材料は電荷担体を拡散的に散乱し、合成ピン層４
０６，４０６’とピンニング層４０４，４０４’との間
に酸化物層を載置する利点を打ち消すためである。酸化
物層４２８，４２８’の存在により、斯かる鏡面反射が
生じ得る。従って、酸化物層４２８，４２８’はスピン
・バルブ４００，４００’の性能を改善し得る。

【００５３】酸化物層４２８及び酸化物層４２８’は、
２つの強磁性層４２６，４３０を分離して、また、強磁
性層４２６の下方に位置するよう示されているが、酸化
物層４２８及び４２８’は合成ピン層の頂部磁性層内に
単に挿入されただけである。スピン・バルブ４００にお
けるように、酸化物層が頂部磁性層のある部分内に挿入
されるか、または、スピン・バルブ４００’におけるよ
うに、酸化物層が磁性層の一端部に挿入されるかに依存
して、スピン・バルブは合成ピン層４００及び合成ピン
層４００’においてそれぞれ異なる個数の磁性層を有す
るように見える。しかしながら、上記で論じたように、
酸化物層４２８及び酸化物層４２８’は強磁性酸化物で
ある。故に、層４２６，４２８，４３０及び層４２
６’，４２８’は、夫々、単一の強磁性層として挙動す
る。結果として、スピン・バルブ４００，４００’の性
能は酸化物層４２８，４２８’の存在により悪影響を受
けない。更に、鏡面反射を許容すべく自由層に隣接して
酸化物層が配備されると、スピン・バルブ１００及びス
ピン・バルブ１５０に関して上述したように、これらの
スピン・バルブの利点も得ることが可能である。

【００５４】図１１は、本発明に係る第４実施態様のス
ピン・バルブを提供する方法４５０の一実施態様を示す
フローチャートである。工程４５２により、シード層が
配備される。該シード層は、ピンニング層が所望の結晶
構造を得るのを保証するために使用される。工程４５４
により、ピンニング層が配備される。ピン層４０６また
はピン層４０６’などの合成ピン層の第１磁性層及び非
磁性スペーサ層は、工程４５６によって、ピンニング層
の上方に配備される。工程４５８では、強磁性酸化物層
を含めた、合成ピン層の上側磁性層が配備される。故
に、工程４５８では、層４２６，４２８，４３０、また
は、層４２６’，４２８’が配備され得る。酸化物層４
２８，４２８’は、磁性層を堆積し、その磁性層を酸化
するか、または、強磁性酸化物を堆積することで配備さ
れ得る。故に、工程４５６及び４５８では、強磁性酸化
物層を備える合成ピン層が配備される。次に、工程４６
０により、合成ピン層上に非磁性スペーサ層が配備され
る。工程４６２では、スペーサ層上に自由層がそれぞれ
配備される。工程４６４により、キャッピング層も配備
され得る。自由層に隣接した酸化物層が使用されること
になっている場合には、この酸化物層は、工程４６２及
び工程４６４の間において、自由層とキャッピング層と
の間に配備されることに留意されたい。

【００５５】図１２Ａは、本発明に係る第５実施態様の
スピン・バルブ５００のブロック図である。スピン・バ
ルブ５００は、シード層５０２、ピンニング層５０４、
ピン層５０６、非磁性スペーサ層５０８、自由層５１０
及びキャッピング層５１２を備える。別の実施態様にお
いては、酸化物層１１２または酸化物層１６８などの酸
化物層が，自由層５１０とキャッピング層５１２との間
に挿入され得ることに留意されたい。ピンニング層５０
４は、好ましくは反強磁性層である。ピン層５０６は、
第１強磁性層５２２、強磁性酸化物層５２４及び第２強
磁性層５２６を備える。第１強磁性層５２２、強磁性酸
化物層５２４及び第２強磁性層５２６は強磁性的に結合
される。故に、層５２２，５２４，５２６は、単一の強
磁性層として挙動する。酸化物層５２４は、Ｆｅ
₂ Ｏ₄ 、ＮｉＦｅＯ₄ 、ＣｕＦｅＯ₄ 又はＣｏＦｅＯ₄
などの強磁性酸化物である。酸化物層５２４は、電荷担
体に鏡面反射を受けさせる。従って、酸化物層５１４
は、好ましくは比較的滑らかであり、層５２２，５２６
に対して良好に格子整合し、且つ、好ましくは比較的薄
い。

【００５６】図１２Ｂは、本発明に係る第５実施態様の
別のスピン・バルブ５００’のブロック図である。スピ
ン・バルブ５００’の構成要素の多くはスピン・バルブ
５００の構成要素と類似していることから、同様に付番
される。スピン・バルブ５００’は、シード層５０
２’、ピンニング層５０４’、ピン層５０６’、非磁性
スペーサ層５０８’、自由層５１０’及びキャッピング
層５１２’を備える。別の実施態様においては、酸化物
層１１２又は酸化物層１６８などの酸化物層が、自由層
５１０’とキャッピング層５１２’との間に挿入され得
ることに留意されたい。ピンニング層５０４’は好まし
くは反強磁性層である。ピン層５０６’は、第１強磁性
層５２２’及び非磁性スペーサ層５２４’を備える。故
に、層５２２’，５２４’は単一の強磁性層として挙動
する。酸化物層５２４’は、Ｆｅ₂ Ｏ ₄ 、ＮｉＦｅ
Ｏ₄ 、ＣｕＦｅＯ₄ 又はＣｏＦｅＯ₄ などの強磁性酸化
物である。酸化物層５２４は、電荷担体に鏡面反射を受
けさせる。故に酸化物層５１４’は好ましくは、滑らか
であり、層５２２’に対して良好に格子整合し、且つ、
好ましくは比較的に薄寸である。

【００５７】図１２Ａ及び図１２Ｂを参照すると、酸化
物層５２４及び酸化物層５２４’は、ピン層５０６及び
ピン層５０６’内において鏡面反射を生じさせる。ピン
層５０６，５０６’における鏡面反射は、ピンニング層
５０４，５０４’とピン層５０６，５０６’との間に反
強磁性酸化物層を使用することの代わりに、望ましいこ
ともある。よって、酸化物層５２４，５２４’は、それ
ぞれ、ピン層５０６，５０６’とピンニング層５０４，
５０４’との間の酸化物層の代わりに使用され得る。従
って、酸化物層５２４，５２４’はスピン・バルブ５０
０，５００’の性能を改善し得る。

【００５８】酸化物層５２４及び酸化物層５２４’は、
２つの強磁性層５２２及び強磁性層５２６を分離して、
また強磁性層５２２の下方に位置するよう示されている
が、酸化物層５２４及び酸化物層５２４’は、それぞ
れ、単にピン層５０６及びピン層５０６’内に挿入され
ただけである。スピン・バルブ５００におけるように、
酸化物層が磁化固定されたある部分内に挿入されるか、
または、スピン・バルブ５００’におけるように、酸化
物層がピン層の一端に挿入されるかに依存し、スピン・
バルブはピン層５０６，５００’において異なる個数の
磁性層を有するように見える。しかしながら、上述した
ように、酸化物層５２４及び酸化物層５２４’は強磁性
酸化物である。故に、層５２２，５２４，５２６、なら
びに、層５２２’，５２４’は、夫々、単一の強磁性層
として挙動する。結果として、スピン・バルブ５００，
６００’の性能は、酸化物層５２４，５２４’の存在に
よる悪影響を受けない。更に、鏡面反射を許容すべく自
由層に隣接して酸化物層が配備されるならば、スピン・
バルブ１００及びスピン・バルブ１５０に関して上述し
たように、これらのスピン・バルブの利点も得ることが
可能である。

【００５９】図１３は、本発明に係る上記第４実施態様
のスピン・バルブを提供する方法５５０の一実施態様を
示すフローチャートである。工程５５２により、シード
層が配備される。該シード層は、ピンニング層に所望の
結晶構造が得られることを保証すべく使用される。工程
５５４ではピンニング層が配備される。工程５５６によ
り、強磁性酸化物層を含むピン層が配備される。故に、
工程５５６では、層５２２，５２４，５２６、または、
層５２２’，５２４’が配備され得る。酸化物層５２
４，５２４’は、磁性層を堆積して，その磁性層を酸化
するか、または、強磁性酸化物を堆積することで配備さ
れ得る。よって、工程５５６により強磁性酸化物層を含
むピン層が配備される。次に、工程５５８では、合成ピ
ン層上に非磁性スペーサ層が配備される。工程５６０に
より、スペーサ層上に自由層が配備される。工程５６２
により、キャッピング層も配備され得る。自由層に隣接
して酸化物層が使用されるならば、この酸化物層は、工
程５６０と工程５６２との間において、自由層とキャッ
ピング層との間に配備されることに留意されたい。

【００６０】より高密度な記録媒体と共に使用され得る
磁気抵抗センサを提供する方法及びシステムを開示し
た。図示した各実施態様に従って本発明を説明してきた
が、当業者であれば、各実施態様に対しては別例が存在
し得ると共に、それらの別例は本発明の精神及び範囲内
であることを容易に理解し得よう。従って、当業者によ
り、添付の請求の範囲の精神及び範囲から逸脱すること
なく、多くの変更が行われ得る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 従来の磁気抵抗ヘッドを示す図。

【図２】 従来のスピン・バルブを示す図。

【図３】 従来の別のスピン・バルブを示す図。

【図４】 本発明に係るスピン・バルブの第１実施態様
を示す図。

【図５】 本発明に係るスピン・バルブの第２実施態様
のブロック図。

【図６】 本発明に係るスピン・バルブを提供する方法
の一実施態様を示すフローチャート。

【図７】 （Ａ）本発明に係る酸化物層を提供する方法
の第１実施態様を示すフローチャート、（Ｂ）本発明に
係る酸化物層を提供する方法の第２実施態様を示すフロ
ーチャート、（Ｃ）本発明に係る酸化物層を提供する方
法の第３実施態様を示すフローチャート、（Ｄ）本発明
に係る酸化物層を提供する方法の第４実施態様を示すフ
ローチャート。

【図８】 本発明に係るスピン・バルブの第３実施態様
を示すブロック図。

【図９】 本発明に係るスピン・バルブの上記第３実施
態様を提供する方法の一実施態様を示すフローチャー
ト。

【図１０】 （Ａ）本発明に係るスピン・バルブの第４
実施態様を示す図、（Ｂ）本発明に係るスピン・バルブ
の別の第４実施態様を示す図。

【図１１】 本発明に係るスピン・バルブの上記第４実
施態様を提供する方法の一実施態様を示すフローチャー
ト。

【図１２】 （Ａ）本発明に係るスピン・バルブの第５
実施態様を示す図、（Ｂ）本発明に係るスピン・バルブ
の別の第５実施態様を示す図。

【図１３】 本発明に係るスピン・バルブの上記第４実
施態様を提供する方法の一実施態様を示すフローチャー
ト。

─────────────────────────────────────────────────────

【手続補正書】

【提出日】平成１３年８月２９日（２００１．８．２
９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】特許請求の範囲

【補正方法】変更

【補正内容】

【特許請求の範囲】

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 43/12 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ (72)発明者 ジェフリー ウィリアム アンダーソン アメリカ合衆国 94566 カリフォルニア 州 プレザントン シド ウェイ 4072 (72)発明者 マヘインドラ パカラ アメリカ合衆国 95123 カリフォルニア 州 サン ホセ エムリン コート 6079 Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AD55 AD62 AD65 5D034 BA03 BA04 BA05 CA08 DA07 5E049 AA01 AA04 AA07 AA09 AC05 BA16 CB02 DB12

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 【請求項１】 ピンニング層と、 ピンニング層に近接したピン層と、該ピン層はピンニン
   グ層により磁化固定された第１の磁化を有することと、 第２の磁化を有する自由層と、 ピン層と自由層との間に配設されたスペーサ層と、 自由層に近接した酸化物層と、該酸化物層は自由層と酸
   化物層との間の界面にておいて電荷担体を鏡面反射させ
   ることとからなる磁気抵抗センサ。 【請求項２】 自由層は強磁性材料を含み、且つ、酸化
   物層は強磁性材料の酸化物を含む請求項１に記載の磁気
   抵抗センサ。 【請求項３】 酸化物層は非磁性である請求項１に記載
   の磁気抵抗センサ。 【請求項４】 酸化物層は酸化銅である請求項４に記載
   の磁気抵抗センサ。 【請求項５】 少なくとも一部が酸化されているキャッ
   ピング層を更に備える請求項１に記載の磁気抵抗セン
   サ。 【請求項６】 キャッピング層がＴａである請求項５に
   記載の磁気抵抗センサ。 【請求項７】 キャッピング層がＲｕである請求項５に
   記載の磁気抵抗センサ。 【請求項９】 キャッピング層がＮｉＦｅＣｒである請
   求項５に記載の磁気抵抗センサ。 【請求項１０】 酸化物層がＣｏＦｅ酸化物である請求
   項１に記載の磁気抵抗センサ。 【請求項１１】 酸化物層がＮｉＦｅ酸化物である請求
   項１に記載の磁気抵抗センサ。 【請求項１２】 ピンニング層が反強磁性層である請求
   項１に記載の磁気抵抗センサ。 【請求項１３】 ピン層とピンニング層との間に配設さ
   れた第２の酸化物層を更に備える請求項１に記載の磁気
   抵抗センサ。 【請求項１４】 第２酸化物層がＮｉＯである請求項１
   ３に記載の磁気抵抗センサ。 【請求項１５】 ピン層が合成ピン層である請求項１に
   記載の磁気抵抗センサ。 【請求項１６】 酸化物層が強磁性酸化物層である請求
   項１に記載の磁気抵抗センサ。 【請求項１７】 ピン層が強磁性酸化物層を更に有し、
   強磁性酸化物層は、ピン層において電荷担体に鏡面反射
   を受けさせる請求項１に記載の磁気抵抗センサ。 【請求項１８】 合成ピン層が強磁性酸化物層を更に有
   し、該強磁性酸化物層はピン層において電荷担体に鏡面
   反射を受けさせる請求項１５に記載の磁気抵抗センサ。 【請求項１９】 ピンニング層と、ピンニング層に近接
   したピン層と、該ピン層はピンニング層により磁化固定
   された第１の磁化を有することと、該ピン層は強磁性酸
   化物層も有することと、該強磁性酸化物層は前記ピン層
   において電荷担体に鏡面反射を受けさせることと、 第２の磁化を有する自由層と、 ピン層と自由層との間に配設されたスペーサ層とを備え
   る磁気抵抗センサ。 【請求項２０】 （ａ）ピンニング層を配備する工程
   と、 （ｂ）ピン層をピンニング層に近接して配備する工程
   と、該ピン層は前記ピンニング層により磁化固定された
   第１の磁化を有することと、 （ｃ）ピン層の上方にスペーサ層を配設する工程と、 （ｄ）第２の磁化を有する自由層を配備する工程と、前
   記スペーサ層はピン層と該自由層との間に配置されるこ
   とと、 （ｅ）自由層に近接して酸化物層を配備する工程と、該
   酸化物層は、自由層と酸化物層との間の界面において電
   荷担体を鏡面反射させることとを備える、磁気抵抗セン
   サを提供するための方法。 【請求項２１】 自由層は強磁性材料を有し、且つ、酸
   化物層は強磁性材料の酸化物を備える請求項２０に記載
   の方法。 【請求項２２】 酸化物層を配備する工程が、 （ｅ１）非磁性酸化物層を配備する工程を更に備える請
   求項２０に載の方法。 【請求項２３】 非磁性酸化物層を配備する工程が、 （ｅ１）非磁性層を配備する工程、及び、 （ｅ２）前記非磁性層を酸化する工程を更に備える請求
   項２２に記載の方法。 【請求項２４】 非磁性酸化物層は酸化銅である請求項
   ２２に記載の方法。 【請求項２５】 （ｆ）少なくとも一部が酸化されたキ
   ャッピング層を配備する工程を更に備える請求項２０に
   記載の方法。 【請求項２６】 酸化物層を配備する工程（ｅ）は、 （ｅ１）キャッピング層と、該キャッピング層の直下の
   層の一部を酸化する工程を更に備える請求項２５に記載
   の方法。 【請求項２７】 自由層はキャッピング層の直下であ
   り、且つ、前記酸化工程（ｅ１）は、 （ｅｌｉ）キャッピング層と、自由層の少なくとも一部
   とを酸化する工程を更に備える請求項２６に記載の方
   法。 【請求項２８】 前記キャッピング層の直下に非磁性層
   があり、且つ、前記酸化工程（ｅ１）は、 （ｅｌｉ）キャッピング層と、非磁性層の少なくとも一
   部とを酸化する工程を更に備える請求項２６に記載の方
   法。 【請求項２９】 キャッピング層がＴａである請求項２
   ５に記載の方法。 【請求項３０】 キャッピング層がＲｕである請求項２
   ５に記載の方法。 【請求項３１】 キャッピング層がＮｉＦｅＣｒである
   請求項２５に記載の方法。 【請求項３２】 酸化物層がＣｏＦｅ酸化物である請求
   項２０に記載の方法。 【請求項３３】 酸化物層がＮｉＦｅ酸化物である請求
   項２０に記載の方法。 【請求項３４】 ピンニング層が反強磁性層である請求
   項２０に記載の方法。 【請求項３５】 （ｆ）ピン層とピンニング層との間に
   配設された第２酸化物層を配備する工程を更に備える請
   求項２０に記載の方法。 【請求項３６】 第２酸化物層がＮｉＯである請求項３
   ２に記載の方法。 【請求項３７】 ピン層が合成ピン層である請求項２０
   に記載の方法。 【請求項３８】 酸化物層が強磁性酸化物層である請求
   項２０に記載の方法。 【請求項３９】 ピン層が更に強磁性酸化物層を有し、
   該強磁性酸化物層は前記ピン層において電荷担体に鏡面
   反射を受けさせる請求項２０に記載の方法。 【請求項４０】 合成ピン層が強磁性酸化物層を更に有
   し、該強磁性酸化物層は前記ピン層において電荷担体に
   鏡面反射を受けさせる請求項３７に記載の方法。 【請求項４１】 （ａ）ピンニング層を配備する工程
   と、 （ｂ）ピンニング層に近接したピン層を配備する工程
   と、該ピン層はピンニング層により磁化固定された第１
   の磁化を有することと、該ピン層は強磁性酸化物層も有
   することと、該強磁性酸化物層は前記ピン層において電
   荷担体に鏡面反射を受けさせることと、 （ｃ）ピン層の上方にスペーサ層を配設する工程と、 （ｄ）第２の磁化を有する自由層を配備する工程と、ス
   ペーサ層はピン層と該自由層との間に配設されることと
   を備える、磁気抵抗センサを提供するための方法。