JP2002204005A

JP2002204005A - 磁気抵抗効果型素子およびその製造方法

Info

Publication number: JP2002204005A
Application number: JP2000404673A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Oshima; 正弘大嶋
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2000-12-28
Filing date: 2000-12-28
Publication date: 2002-07-19
Anticipated expiration: 2020-12-28
Also published as: JP3603023B2

Abstract

(57)【要約】【課題】バイアス層の保磁力を充分に確保することが
でき、トラック幅を小さくして狭トラック化を実現する
ことの可能な磁気抵抗効果型素子を提供する。【解決手段】反強磁性層２、固定磁性層３、非磁性導
電層４、及びフリー磁性層５の順に積層されている積層
体１１を備え、積層体１１の両端面にはバイアス下地層
８が形成され、非磁性層９と非磁性層９の上面に形成さ
れたバイアス層１０とを有する積層構造膜１２が、積層
体１１を両端からバイアス下地層８を介して挟むように
配置されており、非磁性層９の上面が反強磁性層２より
も上方に位置し、バイアス層１０とバイアス下地層８と
が磁気交換結合し、バイアス下地層８とフリー磁性層５
とが磁気交換結合することにより、フリー磁性層５の磁
化方向が固定磁性層３の磁化方向と交叉する方向に揃え
られているように構成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気ヘッド、磁気
式センサ等に用いられる磁気抵抗効果型素子に関し、特
にスピンバルブ効果を利用した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１７は、この種の磁気抵抗効果型素子
の従来技術を説明するためのものであり、この磁気抵抗
効果型素子３１は、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣセラミック等の非
磁性材料からなる基板３２上に、下部シールド磁性膜
（不図示）が形成され、さらにその上に形成されたＡｌ
₂Ｏ₃等からなる非磁性絶縁層３３上に、ＰｔＭｎ合金等
からなる反強磁性層３４、ＣｏＦｅ合金等からなる固定
磁性層３５、Ｃｕ等からなる非磁性導電層３６、ＣｏＦ
ｅ合金等からなるフリー磁性層３７を順次積層した構造
を有する積層体３８が形成されて、積層体３８上には、
タンタル等からなる保護層３９が積層され、Ｃｒ等から
なる非磁性層４０が積層体３８の両端面から積層体３８
の両側領域に延びるように形成されており、非磁性層４
０上にＣｏＰｔ合金等からなるバイアス層４１が積層体
３８を両端から挟むように配設され、各バイアス層４１
上にはＣｒ等からなる電極層４２が形成され、バイアス
層４１と積層体３８とが非磁性層４０を介して接した状
態となっている。この非磁性層４０は、バイアス層４１
の保磁力を高めバイアス層４１の発するバイアス磁界を
トラック幅方向（図示Ｘ方向）に安定に向かせる働きを
する。

【０００３】そして、固定磁性層３５は、反強磁性層３
４との界面にて発生する交換結合磁界により磁化され
て、反強磁性層３４と固定磁性層３５とが磁気的に結合
されており、この結合によって固定磁性層３５の磁化方
向が、図示Ｙ方向（図１７の紙面に向かう）に固定され
ている。

【０００４】また、図示Ｘ方向に磁化されているバイア
ス層４１の発する磁界がバイアス磁界としてフリー磁性
層３７に印加され、このバイアス磁界によってフリー磁
性層３７は、その磁化方向が固定磁性層３５の磁化方向
と交叉する図示Ｘ方向に揃えられ全体として単磁区化さ
れた状態となっている。

【０００５】このように構成された磁気抵抗効果型素子
３１は、例えば磁気ヘッドに適用されて磁気ディスク装
置に組み込まれ、電極層４２からバイアス層４１及び非
磁性層４０を介して固定磁性層３５、非磁性導電層３６
及びフリー磁性層３７に検出電流が与えられた状態で、
フリー磁性層３７の幅で規定されるトラック幅Ｔｗ２で
示される領域を矢印Ｚ方向に回転走行する磁気ディスク
の所望のトラックに位置決めし、外部磁界としてこの所
望のトラックからの漏れ磁界が図示Ｙ方向に与えられる
と、この漏れ磁界をフリー磁性層３７の全体で感知して
フリー磁性層３７の全体の磁化が図示Ｘ方向から図示Ｙ
方向に向けて変動する。

【０００６】このとき、固定磁性層３５と非磁性導電層
３６，及びフリー磁性層３７を流れる電子が、固定磁性
層３５と非磁性導電層３６との界面及びフリー磁性層３
７と非磁性導電層３６との界面でスピンに依存した散乱
を起こすことによって磁気抵抗効果型素子３１の電気抵
抗が変化し、この抵抗変化に基づく電圧変化により上記
所望トラックからの漏れ磁界が検出される。これによっ
て、磁気抵抗効果型素子３１は、上記所望トラックに記
録された記録情報を読み出すことができる。

【０００７】そして、磁気抵抗効果型素子３１の電気抵
抗の変化は、固定磁性層３５からフリー磁性層３７に向
かって移動しようとする電子のうちの、固定磁性層３５
と非磁性導電層３６との界面で散乱を起こさずにフリー
磁性層３７内に進入する、フリー磁性層３７の磁化方向
に平行なスピンを持つアップスピン伝導電子の移動距離
が長い程より大きなものとなり、この伝導電子の移動距
離が延びる程外部磁界検出感度が向上する。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】磁気ディスク装置の高
密度化・大容量化に伴って、前述の磁気抵抗効果型素子
３１にあっては、図１７に示すトラック幅Ｔｗ２を小さ
くして狭トラック化することが求められている。しかし
ながら、フリー磁性層３７の両端面には非磁性層４０を
介してバイアス層４１が接続されているため、トラック
幅Ｔｗ２を小さくしていくと、トラック幅方向（図示Ｘ
方向）における反磁界が大きくなり、フリー磁性層３７
を図示Ｘ方向に単磁区化させることができなくなって、
フリー磁性層３７の両端部分に磁壁が出現しこの磁壁の
不規則な移動が原因であるバルクハウゼンノイズの発生
を抑えることができなくなるという欠点があった。

【０００９】そこで、本発明者は上記要求に応えるた
め、図１８に示すような磁気抵抗効果型素子５１を試作
した。この磁気抵抗効果型素子５１は、非磁性層４０を
ＦｅＣｏ合金等の軟磁性膜からなるバイアス下地層５２
に置き換えた点以外は上述の磁気抵抗効果型素子３１と
同様である。このように構成された磁気抵抗効果型素子
５１は、図示Ｘ方向に磁化されているバイアス層４１と
バイアス下地層５２とが磁気交換結合することによって
バイアス下地層５２の磁化方向が図示Ｘ方向に揃えら
れ、バイアス下地層５２とフリー磁性層３７とが磁気交
換結合することによりフリー磁性層３７の磁化方向が図
示Ｘ方向に揃えられる。

【００１０】すなわち、本発明者はバイアス下地層５２
を介してバイアス層４１とフリー磁性層３７とを磁気交
換結合させることでフリー磁性層３７に上述したバイア
ス磁界を付与し、バイアス層４１とフリー磁性層３７と
を非磁性層４０を介することなく接続させることによ
り、トラック幅Ｔｗ２が小さくなってもフリー磁性層３
７の磁化方向を図示Ｘ方向に揃えて単磁区化し、フリー
磁性層３７の両端部分での反磁界の影響による磁壁の発
生を抑えることを考えた。

【００１１】しかし、この磁気抵抗効果型素子５１にあ
っては、点線で囲んで示す箇所Ｆ部分において、バイア
ス層４１と反強磁性層３４とがトラック幅方向（図示Ｘ
方向）に対向しバイアス下地層５２を介して接するよう
になっているため、反強磁性層３４の影響を受けてバイ
アス層４１の保磁力が低下して４０ＫＡ／ｍ程度とな
り、磁気ディスク装置に組み込まれて使用された際に、
バイアス層４１の保磁力の低下により、磁気ディスク上
の上記所望トラックに隣接するトラックからの漏れ磁界
を受けてバイアス層４１の磁化が変動し、この変動が上
記所望のトラックからの漏れ磁界の検出特性に悪影響を
与え、上記所望トラックに記録された記録情報を正確に
読み出すことができなくなることを本発明者は見出し
た。

【００１２】このバイアス層４１の保磁力が低下する問
題は、図１９に示すように、積層体３８の両側領域に反
強磁性層３４を延出させて、バイアス下地層４０と反強
磁性層３４との接触面積が大きくする程より顕著に現れ
る。

【００１３】本発明は叙上の点に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、バイアス層の保磁力を充
分に確保することができ、トラック幅を小さくして狭ト
ラック化を実現することの可能な磁気抵抗効果型素子を
提供することにある。

【００１４】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の磁気抵抗効果型素子は、非磁性導電層と、
前記非磁性導電層の上面に形成されたフリー磁性層と、
前記非磁性導電層の下面に形成された固定磁性層と、前
記固定磁性層の前記非磁性導電層と反対側の下面に形成
され、前記固定磁性層の磁化方向を固定する反強磁性層
とを有する積層体を備え、前記積層体の両端面にはバイ
アス下地層が形成され、非磁性層と前記非磁性層の上面
に形成されたバイアス層とを有する積層構造膜が、前記
積層体を両端から前記バイアス下地層を介して挟むよう
に配置されており、前記非磁性層の上面が前記反強磁性
層よりも上方に位置し、前記バイアス層と前記バイアス
下地層とが磁気交換結合し、前記バイアス下地層と前記
フリー磁性層とが磁気交換結合することにより、前記フ
リー磁性層の磁化方向が前記固定磁性層の磁化方向と交
叉する方向に揃えられていることを特徴としている。

【００１５】また、上記構成において、前記積層体は非
磁性絶縁層の上面に形成され、前記非磁性絶縁層の上面
には前記積層体の両端を基点として前記積層体の両側領
域に延びる凹部が形成され、前記凹部内に前記積層構造
膜が配設されている構成とした。

【００１６】また、上記構成において、前記バイアス下
地層が前記非磁性導電層に接する前記固定磁性層の上面
よりも上方に位置している構成とした。

【００１７】また、上記構成において、前記積層構造膜
は、非磁性の底上げ絶縁層を有し、前記底上げ絶縁層の
上面に前記非磁性層が搭載されている構成とした。

【００１８】また、上記構成において、前記固定磁性層
は、前記反強磁性層に接する下部固定磁性層と、前記下
部固定磁性層上に設けられた非磁性中間層と、前記非磁
性中間層上に設けられた上部固定磁性層とで形成されて
いる構成とした。

【００１９】また、上記構成において、前記フリー磁性
層は、前記非磁性導電層に接する下部フリー磁性層と、
前記下部フリー磁性層上に設けられた非磁性中間層と、
前記非磁性中間層上に設けられた上部フリー磁性層とで
形成されている構成とした。

【００２０】また、上記構成において、バックド層が前
記フリー磁性層上に設けられている構成とした。

【００２１】また、上記構成において、スペキュラー層
が前記フリー磁性層上に設けられている構成とした。

【００２２】また、上記構成において、前記反強磁性層
はＰｔＭｎ合金で形成されている構成とした。

【００２３】また、上記目的を達成するために、本発明
の磁気抵抗効果型素子の製造方法は、基板上に形成され
た非磁性絶縁層上に反強磁性層，固定磁性層，非磁性導
電層，及びフリー磁性層を順次積層した構造を有する多
層膜を形成する工程と、前記多層膜上にフォトレジスト
を形成する工程と、前記多層膜の前記フォトレジストで
覆われていない部分をエッチングして除去することによ
り、前記多層膜で構成された積層体を形成する工程と、
前記積層体の両端面にバイアス下地層を形成する工程
と、前記多層膜が除去された前記積層体の両側領域に非
磁性層をその上面が前記反強磁性層よりも上方に位置す
るように形成する工程と、前記非磁性層の上面にバイア
ス層を前記バイアス下地層に接するように形成し、前記
バイアス層と前記フリー磁性層とを前記バイアス下地層
を介して磁気交換結合させる工程と、を有することを特
徴としている。

【００２４】また、上記製造方法において、前記積層体
を形成する際に、前記多層膜の前記フォトレジストで覆
われていない部分に対応する前記非磁性絶縁層にもエッ
チングを施すようにした。

【００２５】また、上記製造方法において、前記非磁性
導電層に接する前記固定磁性層の上面よりも上方のみに
前記バイアス下地層が存在するのように、前記バイアス
下地層にエッチングを施すようにした。

【００２６】また、上記製造方法において、前記両側領
域に前記非磁性層が搭載される非磁性の底上げ絶縁層を
形成するようにした。

【００２７】また、上記製造方法において、前記非磁性
層を形成した後に前記バイアス下地層の表面をエッチン
グし、その後に前記バイアス層を形成するようにした。

【００２８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の磁気抵抗効果型素
子の一実施形態を図１乃至図１１に基づいて説明する。

【００２９】この磁気抵抗効果型素子１は、図１に示す
ように、Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣセラミック等の非磁性材料か
らなる基板１３上に、下部シールド磁性膜（不図示）が
形成され、さらにその上に形成されたＡｌ₂Ｏ₃等からな
る非磁性絶縁層１４の上面に、非磁性導電層４と、非磁
性導電層４の上面に形成されたフリー磁性層５と、非磁
性導電層４の下面に形成された固定磁性層３と、固定磁
性層３の非磁性導電層４と反対側の下面に形成された反
強磁性層２との４層からなり、反強磁性層２、固定磁性
層３、非磁性導電層４、及びフリー磁性層５をこの順番
に積層した構造を有する積層体１１が形成されており、
積層体１１上にバックド層６及びスペキュラー層７が積
層され、積層体１１の両端面にはバイアス下地層８が形
成されている。

【００３０】また、非磁性絶縁層１４の上面には積層体
１１の両端を基点として積層体１１の両側領域に延びる
凹部１４ａが形成され、この凹部１４ａ内に、非磁性層
９と非磁性層９の上面に形成されたバイアス層１０とを
有する積層構造膜１２が、積層体１１を両端からバイア
ス下地層８を介して挟むように配設されており、非磁性
層９の上面が反強磁性層２よりも上方に位置し、各バイ
アス層１０上にＣｒ等の電気抵抗の小さい非磁性導電材
料によって形成された電極層１５が形成されている。

【００３１】反強磁性層２は、固定磁性層３の磁化方向
を固定する磁化方向固定膜であって、ＰｔＭｎ合金等で
形成されており、その膜厚は１２ｎｍ程度である。

【００３２】固定磁性層３は、反強磁性層２に接する下
部固定磁性層３ａと、下部固定磁性層３ａ上に設けられ
た非磁性中間層３ｂと、非磁性中間層３ｂ上に設けられ
た上部固定磁性層３ｃとの３層で構成されて、上部・下
部両固定磁性層３ｃ，３ａが、例えばＣｏ膜、ＮｉＦｅ
合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金等で形成され、
非磁性中間層３ｂが、Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｒｅ，
Ｃｕのうちの１種あるいは２種以上の合金で形成されて
おり、これら３層の合計膜厚は５ｎｍ程度である。

【００３３】そして、下部固定磁性層３ａと反強磁性層
２との界面にて発生する交換結合磁界（交換異方性磁
界）によって、下部固定磁性層３ａの磁化方向が図示Ｙ
方向（図１の紙面に向かう）に固定され、上部固定磁性
層３ｃの磁化方向が、上部固定磁性層３ｃと下部固定磁
性層３ａとの間で発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互
作用）により図示Ｙ方向と反対方向に固定されている。

【００３４】非磁性導電層４は、Ｃｕ等の非磁性導電材
料で形成されており、その膜厚は２．５ｎｍ程度であ
る。

【００３５】フリー磁性層５は、ＣｏＦｅ合金やＮｉＦ
ｅ合金等の軟磁性材料で形成されてなるもので、バイア
ス層１０がバイアス下地層８と磁気交換結合し、このバ
イアス下地層８とフリー磁性層５とが磁気交換結合する
ことによりフリー磁性層５にバイアス磁界が付与され
て、フリー磁性層５が全体として単磁区化され、フリー
磁性層５の磁化が固定磁性層３の磁化方向と交叉する図
示Ｘ方向に揃えられており、図示Ｘ方向におけるフリー
磁性層５の幅でトラック幅Ｔｗ１が規定され、このトラ
ック幅Ｔｗ１は従来技術で述べたトラック幅Ｔｗ２と比
較して小さなものとなっている。

【００３６】バックド層６は、Ａｕ，Ａｇ，Ｃｕ等の非
磁性導電材料で形成されてなるもので、１．７ｎｍ程度
の膜厚を有しており、その膜厚内にフリー磁性層５を突
き抜けたアップスピン伝導電子を進入させて、このアッ
プスピン伝導電子の平均自由行程を延ばすことにより、
所謂スピンフィルター効果により磁気抵抗効果型素子１
の電気抵抗変化率を高めるように機能する。

【００３７】スペキュラー層７は、Ｔａ等で形成されて
３ｎｍ程度の膜厚を有し、バックド層６を通過した上述
のアップスピン伝導電子を反射して、その平均自由行程
を更に延ばすことで、磁気抵抗効果型素子１の電気抵抗
変化率の向上に寄与する。

【００３８】バイアス下地層８は、ＦｅＣｏ合金等の軟
磁性材料で形成されてなるもので、バイアス層１０及び
フリー磁性層５とそれぞれ磁気交換結合しており、バイ
アス層１０と磁気交換結合することで磁化方向が図示Ｘ
方向に揃えられ、フリー磁性層５との磁気交換結合によ
りフリー磁性層５に磁壁が出現するのを抑えバルクハウ
ゼンノイズの発生を防止している。

【００３９】非磁性層９は、バイアス層１０の保磁力
（Ｈｃ）を高めバイアス層１０の残留磁化（Ｂｒ）を増
大させる働きをするもので、体心立方（ｂｃｃ）構造で
且つ（１１０）や（２００）配向性を有するＣｒ等の金
属膜で形成され、その膜厚は３ｎｍ程度である。

【００４０】バイアス層１０は、ＣｏＰｔ合金等で形成
されてなるもので、８ｎｍ程度の膜厚を有し、着磁が施
されて図示Ｘ方向に磁化され、バイアス下地層８を介し
てフリー磁性層５と磁気交換結合してフリー磁性層５に
バイアス磁界を付与しており、ＣｏＰｔ合金の結晶構造
は、面心立方（ｆｃｃ）構造と稠密六方（ｈｃｐ）構造
の混晶となっていて、格子定数がＣｒの格子定数と近似
しているため、非磁性層９の影響を受けて（ｈｃｐ）構
造のｃ軸がＣｏＰｔ合金とＣｒの境界面内に優先配向さ
れて成長している。そして、（ｈｃｐ）構造は（ｆｃ
ｃ）構造に比べｃ軸方向に大きな磁気異方性を生じる。
図１に示す構成は非磁性層９の（ｂｃｃ）構造のＣｒ等
の上にバイアス層１０を積層するので、バイアス層１０
の着磁したときの保磁力（Ｈｃ）はより大きな１４４Ｋ
Ａ／ｍ程度となっている。さらに、（ｈｃｐ）構造のｃ
軸は、ＣｏＰｔ合金とＣｒとの境界面内で優先配向とな
っているため、バイアス層１０の残留磁化（Ｂｒ）は増
大し、残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）で与え
られる角形比Ｓも大きな値となる。

【００４１】次に、このように構成された磁気抵抗効果
型素子１の製造方法について説明すると、先ず、基板１
３上に下部シールド磁性膜（不図示）を形成し、さらに
その上に非磁性絶縁層１４を形成し、次いで、スパッタ
リング法により、図２に示すように、非磁性絶縁層１４
上に、反強磁性層２、下部固定磁性層３ａ、非磁性中間
層３ｂ、上部固定磁性層３ｃ、非磁性導電層４及びフリ
ー磁性層５を順次積層して、上部固定磁性層３ｃ、非磁
性中間層３ｂ、下部固定磁性層３ａで固定磁性層３を構
成し、反強磁性層２、固定磁性層３、非磁性導電層４及
びフリー磁性層５を順次積層した構造を有する多層膜１
６を形成する。次に、フリー磁性層５上に、バックド層
６及びスペキュラー層７を同じくスパッタリング法によ
って順次形成する。

【００４２】次に、図２に示す状態で、多層膜１６に磁
場中で熱処理を施し、反強磁性層２と下部固定磁性層３
ａとの界面にて交換結合磁界を発生させ、下部固定磁性
層３ａの磁化方向を図示Ｙ方向に固定する。そして、下
部固定磁性層３ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定される
と、非磁性中間層３ｂを介して対向する上部固定磁性層
３ｃの磁化方向が図示Ｙ方向と反対方向に下部固定磁性
層３ａの磁化と反平行の状態で固定される。次に、図３
に示すように、バックド層６及びスペキュラー層７を介
して多層膜１６上に、切欠部１７ａが設けられたＴ字形
状のフォトレジスト１７を形成し、フォトレジスト１７
で多層膜１６を部分的に被覆する。

【００４３】次に、図３に示す状態で、バックド層６、
スペキュラー層７、多層膜１６及び非磁性絶縁層１４
に、ＩＢＥ（イオン・ビーム・エッチング）法によりイ
オンビームの入射角度θ１を基板１３の垂線Ａに対し０
°〜５°の範囲で傾けた矢印Ｂ，Ｃ方向からエッチング
加工を行い、フォトレジスト１７で覆われていない部
分、及びこの部分に対応する非磁性絶縁層１４をエッチ
ングして除去することにより、図４に示すように、多層
膜１６で構成された積層体１１と非磁性絶縁層１４の上
面に積層体１１の両端を基点として積層体１１の両側領
域に延びる凹部１４ａとを形成し、この凹部１４ａを形
成することで積層体１１の両側領域における反強磁性層
２を完全に除去する。

【００４４】次に、図４に示す状態で、ＩＢＤ（イオン
・ビーム・デポジション）法により、ＦｅＣｏ粒子をそ
の入射角度θ２が基板１３の垂線Ａに対し７０°となる
ように傾けた矢印Ｄ，Ｅ方向から放射して、図５に示す
ように、積層体１１の両端面にバイアス下地層８を多層
膜１６が除去された積層体１１の両側領域に至るように
形成する。次に、図５に示す状態で、バイアス下地層８
に、ＩＢＥ（イオン・ビーム・エッチング）法によりイ
オンビームの入射角度θ１を基板１３の垂線Ａに対し０
°〜５°の範囲で傾けた矢印Ｂ，Ｃ方向からエッチング
加工を行い、図６に示すように、非磁性導電層４に接す
る固定磁性層３の上面よりも上方にバイアス下地層８を
残してそれ以外の部分を除去する。

【００４５】次に、図６に示す状態で、ＩＢＤ（イオン
・ビーム・デポジション）法により、Ｃｒ粒子を、その
入射角度θ２を基板１３の垂線Ａに対し０°〜５°の範
囲で傾けた矢印Ｄ，Ｅ方向から放射して、図７に示すよ
うに、非磁性絶縁層１４の凹部１４ａに非磁性層９をそ
の上面が反強磁性層２よりも上方に位置し非磁性導電層
４の上面と面一となるように形成する。次に、図７に示
す状態で、バイアス下地層８の表面に、ＩＢＥ（イオン
・ビーム・エッチング）法によりイオンビームの入射角
度θ１を基板１３の垂線Ａに対し７０°となるように傾
けた矢印Ｂ，Ｃ方向からエッチング加工を行い、非磁性
層９の形成の際にバイアス下地層８に付着したＣｒ粒子
を除去する。

【００４６】次に、図７に示す状態で、ＩＢＤ（イオン
・ビーム・デポジション）法により、ＣｏＰｔ粒子及び
Ｃｒ粒子を、各々その入射角度θ２を基板１３の垂線Ａ
に対し２０°〜３５°の範囲で傾けた矢印Ｄ，Ｅ方向か
ら放射して、非磁性層９上にバイアス層１０及び電極層
１５を順次積層する。

【００４７】しかる後、基板１３ごとアセトン等の有機
溶剤に浸し、切欠部１７ａ内に流れ込んだ有機溶剤でフ
ォトレジスト１７のスペキュラー層７に接触する部分を
溶解させることによってフォトレジスト１７を取り除
き、磁気抵抗効果型素子１の製造が完了する。その工程
でＸ方向（Ｔｗ方向）に８００ＫＡ／ｍ程度の外部磁界
を印加し着磁することでバイアス層１０とフリー磁性層
５とをバイアス下地層８を介して磁気交換結合させる。
すなわちフリー磁性層５に固定磁性層２の磁化方向と交
叉する図示Ｙ方向のバイアス磁界を付与する。

【００４８】このように構成・製造された磁気抵抗効果
型素子１は、例えば磁気ヘッドに適用されて磁気ディス
ク装置に組み込まれ、電極層１５からバイアス層１０及
び非磁性層９を介して固定磁性層３、非磁性導電層４及
びフリー磁性層５に検出電流が与えられた状態で、フリ
ー磁性層５の幅で規定されるトラック幅Ｔ１で示される
領域を矢印Ｚ方向に回転走行する磁気ディスクの所望の
トラックに位置決めし、外部磁界としてこの所望のトラ
ックからの漏れ磁界が図示Ｙ方向に与えられると、この
漏れ磁界をフリー磁性層５の全体で感知してフリー磁性
層５の全体の磁化が図示Ｘ方向から図示Ｙ方向に向けて
変動する。

【００４９】このとき、固定磁性層３と非磁性導電層
４、及びフリー磁性層５を流れる電子が、固定磁性層３
と非磁性導電層４との界面及びフリー磁性層５と非磁性
導電層４との界面でスピンに依存した散乱を起こすこと
によって磁気抵抗効果型素子１の電気抵抗が変化し、こ
の抵抗変化に基づく電圧変化により上記所望トラックか
らの漏れ磁界が検出される。

【００５０】そして、固定磁性層３からフリー磁性層５
に向かって移動しようとする電子のうちの、フリー磁性
層５の磁化方向に平行なスピンを持つアップスピン伝導
電子は、固定磁性層３と非磁性導電層４との界面で散乱
を起こさずにフリー磁性層５を通過してバックド層６内
に進入してスペキュラー層７で反射され、その移動距離
をバックド層６及びスペキュラー層７により延ばすこと
ができるため、磁気抵抗効果型素子１の電気抵抗の変化
率が高められ外部磁界検出感度が一層向上する。これに
よって、磁気抵抗効果型素子１は、上記所望トラックに
記録された記録情報をより精度良く読み出すことができ
るようになっている。

【００５１】しかして、この磁気抵抗効果型素子１にあ
っては、バイアス層１０とフリー磁性層５とがバイアス
下地層８を介して接続されているため、バイアス層１０
とバイアス下地層８とが磁気交換結合し、バイアス下地
層８とフリー磁性層５とが磁気交換結合することによっ
てフリー磁性層５の両端部分での反磁界の影響による磁
壁の発生を抑え、小さなトラック幅Ｔｗ１においてもフ
リー磁性層５の磁化方向を固定磁性層２の磁化方向と交
叉する図示Ｘ方向に揃えることができるとともに、非磁
性層９の上面が反強磁性層２よりも上方に位置し、この
非磁性層９の上面上にバイアス層１０が設けられて、バ
イアス層１０がトラック幅方向（矢印Ｘ方向）にバイア
ス下地層８を介して反強磁性層２と対向することなく配
置されているため、バイアス層１０の保磁力の低下を招
くことがなく、磁気ディスク装置に組み込まれて使用さ
れた際に、バイアス層１０の磁化が磁気ディスクの所望
トラックに隣接するトラックからの漏れ磁界の影響を受
けて変動するのを抑制でき、磁気ディスクの所望トラッ
クに記録された記録情報を正確に読み出すことができる
出力特性の安定したスタビリティの高い素子とすること
ができる。

【００５２】また、積層体１１を形成する際に、非磁性
絶縁層１４の上面に積層体１１の両端を基点として積層
体１１の両側領域に延びる凹部１４ａを同時に形成する
ようにしたので、積層体１１の両側領域において反強磁
性層２を完全に取り除くことができるため、積層構造膜
１２は非磁性絶縁層１４上に設けられて反強磁性層２上
に配設されることがないことから、ＰｔＭｎ合金で形成
された反強磁性層２上に非磁性層９を介してバイアス層
１０が積層されることに起因するバイアス層１０の保磁
力の低下を防ぐことができる。

【００５３】また、バイアス下地層８は固定磁性層３の
上面よりも上方の部分を残してそれ以外の部分を除去す
るようにしたが、このバイアス下地層８の部分的な除去
は必ずしも必要なものではなく、例えば、バイアス下地
層８が積層体１１の両端面から積層体１１の両側領域に
かけて形成された図５に示す状態で、積層体１１の両側
領域に非磁性層９及びバイアス層１０を上述の方法で形
成するようにしても構わないが、バイアス下地層８に上
述したエッチング加工を行いバイアス下地層８が固定磁
性層３の上面よりも上方にのみ残存するようにすると、
固定磁性層３及び反強磁性層２とバイアス層１０とがバ
イアス下地層８を介して接続されることにより懸念され
る固定磁性層３及び反強磁性層２への悪影響を防止する
ことができる。

【００５４】また、バイアス下地層８は固定磁性層３の
上面よりも上方に残存するように形成されるため、固定
磁性層３及び反強磁性層２とバイアス層１０とがバイア
ス下地層８を介して接続されることに起因する固定磁性
層３及び反強磁性層２への悪影響を防止することができ
る。

【００５５】また、非磁性絶縁層１４の凹部１４ａに非
磁性層９を形成した後、バイアス下地層８の表面に付着
したＣｒ粒子等の付着物をＩＢＥ（イオン・ビーム・エ
ッチング）法により除去するようにしたので、この付着
物によって後に形成されるバイアス層１０とバイアス下
地層８との磁気交換結合が妨げられることがなく、バイ
アス層１０とバイアス下地層８とを確実に磁気交換結合
させることができる。

【００５６】また、固定磁性層３を上部・下部両固定磁
性層３ｃ，３ａとこれら両層の間に挟まれた非磁性中間
層３ｂとの３層で構成したので、上部・下部両固定磁性
層３ｃ，３ａのうちの一方の層が他方の層の磁化を適正
な方向に固定する役割を担い、固定磁性層３全体の磁化
の状態を非常に安定した状態に保つことが可能となる。

【００５７】また、反強磁性層２は、ＰｔＭｎ合金で形
成されているため、交換結合磁界を失うブロッキング温
度が高く、下部固定磁性層３ａとの界面で大きな交換結
合磁界（交換異方性磁界）を発生させることができ、下
部固定磁性層３ａ及び上部固定磁性層３ｃの磁化状態を
熱的にも安定して保つことができる。

【００５８】尚、この実施形態では、固定磁性層３を上
部・下部両固定磁性層３ｃ，３ａとこれら両層の間に挟
まれた非磁性中間層３ｂとの３層で構成したもので説明
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、例え
ば、固定磁性層３を、図９に示すように、ＣｏＦｅ合金
やＮｉＦｅ合金等の軟磁性材料で形成されてなり、反強
磁性層２との界面にて発生する交換結合磁界（交換異方
性磁界）によって磁化方向が図示Ｙ方向（図９の紙面に
向かう）に固定された単層膜で構成してもよい。

【００５９】また、この実施形態では、フリー磁性層５
を１層構造としたもので説明したが、図１０に示すよう
に、フリー磁性層５を、非磁性導電層４に接する下部フ
リー磁性層５ａと、下部フリー磁性層５ａ上に設けられ
た非磁性中間層５ｂと、非磁性中間層５ｂ上に設けられ
た上部フリー磁性層５ｃとの３層構造とし、下部フリー
磁性層５ａがバイアス層１０と磁気交換結合したバイア
ス下地層８と磁気交換結合することにより下部フリー磁
性層５ａにバイアス磁界が付与されて、下部フリー磁性
層５ａの磁化方向が図示Ｘ方向に揃えられ、上部フリー
磁性層５ｃの磁化方向が、上部フリー磁性層５ｃと下部
フリー磁性層５ａとの間で発生する交換結合磁界（ＲＫ
ＫＹ相互作用）により図示Ｘ方向と反対方向にされた構
成としてもよい。

【００６０】そして、上部・下部両フリー磁性層５ｃ，
５ａの膜厚を適切に調整することにより、フリー磁性層
５の磁化を僅かな大きさの外部磁界により変動させるこ
とができ、磁気抵抗効果型素子１の電気抵抗の変化率が
高められ外部磁界検出感度が一層向上する。この場合、
上部・下部両フリー磁性層５ｃ，５ａは、例えばＣｏ
膜、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金等
で形成するのが好ましく、非磁性中間層５ｂは、Ｒｕ，
Ｒｈ，Ｉｒ，Ｃｒ，Ｒｅ，Ｃｕのうちの１種あるいは２
種以上の合金で形成するのが好ましい。

【００６１】また、図１１に示すように、固定磁性層３
とフリー磁性層５とをそれぞれ前述の３層構造としても
よく、このように構成した場合には、固定磁性層３全体
の磁化の状態を非常に安定した状態に保つことが可能と
なるとともに、上部・下部両フリー磁性層５ｃ，５ａの
膜厚を適切に調整することで、磁気抵抗効果型素子１の
電気抵抗の変化率を高め外部磁界検出感度を一層向上さ
せることができる。

【００６２】図１２は本発明の他の応用例を示す図であ
って、この磁気抵抗効果型素子２１が上述した磁気抵抗
効果型素子１と異なる点は、積層体１１の両側領域に積
層体１１を両端から挟むようにＡｌ₂Ｏ₃等の非磁性絶縁
材料で形成された３０ｎｍ程度の膜厚を有する底上げ絶
縁層２２を配設して、底上げ層２２の上面に、非磁性層
９、バイアス層１０、及び電極層１５を順次積層して搭
載し、積層構造膜１２を、バイアス層１０、非磁性層
９、及び底上げ絶縁層２２の３層で構成した点が異なる
のみで、他は磁気抵抗効果型素子１と同様である。

【００６３】この磁気抵抗効果型素子２１の製造は、磁
気抵抗効果型素子１と同様の工程により図６に示す状態
とし、ＩＢＤ（イオン・ビーム・デポジション）法によ
り、Ａｌ₂Ｏ₃粒子を、その入射角度θ２を基板１３の垂
線Ａに対し０°〜５°の範囲で傾けた矢印Ｄ，Ｅ方向か
ら放射して、図１３に示すように、非磁性絶縁層１４の
凹部１４ａに底上げ絶縁層２２をその上面が反強磁性層
２よりも上方に位置するように形成した後、ＩＢＤ（イ
オン・ビーム・デポジション）法により、非磁性層９、
バイアス層１０、及び電極層１５を順次形成し、磁気抵
抗効果型素子１と同様の工程を経て製造される。

【００６４】このように構成・製造された磁気抵抗効果
型素子２１にあっては、非磁性層９及びバイアス層１０
が底上げ絶縁層２２によって上方に押し上げられて反強
磁性層２よりも上方に位置しているため、電極層１５か
らバイアス層１０及び非磁性層９を介して固定磁性層
３、非磁性導電層４及びフリー磁性層５に与えられる検
出電流の中心を上方に引き上げ、フリー磁性層５により
多くの検出電流を通電することができ、検出電流が上部
固定磁性層３ｃよりも下方に位置する非磁性中間層３
ｂ、下部固定磁性層３ｃ、及び反強磁性層２に分流する
シャントロス（電流ロス）を抑えることができるので、
磁気ディスク装置に組み込まれて使用されたときの再生
出力波形の非対称性（所謂アシンメトリ）を改善し磁気
ディスクに記録された記録情報を正確に読み出すことが
できる。

【００６５】尚、この応用例においても固定磁性層３を
上部・下部両固定磁性層３ｃ，３ａとこれら両層の間に
挟まれた非磁性中間層５ｂとの３層で構成したもので説
明したが、磁気抵抗効果型素子１と同様に、固定磁性層
３を、図１４に示すように、ＣｏＦｅ合金やＮｉＦｅ合
金等の軟磁性材料で形成されてなり、反強磁性層２との
界面にて発生する交換結合磁界（交換異方性磁界）によ
って磁化方向が図示Ｙ方向（図１４の紙面に向かう）に
固定された単層膜で構成してもよい。

【００６６】また、この応用例では、フリー磁性層５を
１層構造としたもので説明したが、図１５に示すよう
に、フリー磁性層５を、上部・下部両フリー磁性層５
ｃ，５ａとこれら両層の間に挟まれた非磁性中間層５ｂ
との上述した３層構造とし、下部フリー磁性層５ａがバ
イアス層１０と磁気交換結合したバイアス下地層８と磁
気交換結合することにより下部フリー磁性層５ａにバイ
アス磁界が付与されて、下部フリー磁性層５ａの磁化方
向が図示Ｘ方向に揃えられ、上部フリー磁性層５ｃの磁
化方向が、上部フリー磁性層５ｃと下部下部磁性層５ａ
との間で発生する交換結合磁界（ＲＫＫＹ相互作用）に
より図示Ｘ方向と反対方向に揃えられた構成としてもよ
く、このようにすると、上部・下部両フリー磁性層５
ｃ，５ａの膜厚を適切に調整することにより、フリー磁
性層５の磁化を僅かな大きさの外部磁界により変動させ
ることができ、磁気抵抗効果型素子２１の電気抵抗の変
化率が高められ外部磁界検出感度が一層向上する。

【００６７】また、図１６に示すように、固定磁性層３
とフリー磁性層５とをそれぞれ前述の３層構造としても
よく、このように構成した場合には、固定磁性層３全体
の磁化の状態を非常に安定した状態に保つことが可能と
なるとともに、上部・下部両フリー磁性層５ｃ，５ａの
膜厚を適切に調整することで、磁気抵抗効果型素子２１
の電気抵抗の変化率を高め外部磁界検出感度を一層向上
させることができる。

【００６８】

【発明の効果】本発明は、以上説明したような形態で実
施され、以下に記載されるような効果を奏する。

【００６９】本発明の磁気抵抗効果型素子は、非磁性導
電層と、前記非磁性導電層の上面に形成されたフリー磁
性層と、前記非磁性導電層の下面に形成された固定磁性
層と、前記固定磁性層の前記非磁性導電層と反対側の下
面に形成され、前記固定磁性層の磁化方向を固定する反
強磁性層とを有する積層体を備え、前記積層体の両端面
にはバイアス下地層が形成され、非磁性層と前記非磁性
層の上面に形成されたバイアス層とを有する積層構造膜
が、前記積層体を両端から前記バイアス下地層を介して
挟むように配置されており、前記非磁性層の上面が前記
反強磁性層よりも上方に位置し、前記バイアス層と前記
バイアス下地層とが磁気交換結合し、前記バイアス下地
層と前記フリー磁性層とが磁気交換結合することによ
り、前記フリー磁性層の磁化方向が前記固定磁性層の磁
化方向と交叉する方向に揃えられているので、前記バイ
アス層がトラック幅方向に前記バイアス下地層を介して
前記反強磁性層と対向することなく配置することができ
るため、前記バイアス層の保磁力の低下を招くことがな
く、前記バイアス層と前記フリー磁性層とが前記バイア
ス下地層を介して磁気交換結合により、前記フリー磁性
層の両端部分での反磁界の影響による磁壁の発生を抑え
ることができため、狭トラック化に対応した素子とする
ことができるとともに、磁気ディスクの所望トラックに
記録された記録情報を正確に読み出すことができる出力
特性の安定したスタビリティの高い素子とすることがで
きる。

【００７０】また、前記積層体は非磁性絶縁層の上面に
形成され、前記非磁性絶縁層の上面には前記積層体の両
端を基点として前記積層体の両側領域に延びる凹部が形
成され、前記凹部内に前記積層構造膜が配設されている
ので、前記積層体を形成する際に、前記積層体の両側領
域において前記反強磁性層を完全に取り除くことができ
るため、前記反強磁性層上に前記非磁性層を介して前記
バイアス層が積層されることによる前記バイアス層の保
磁力の低下を防ぐことができる。

【００７１】また、前記バイアス下地層が前記非磁性導
電層に接する前記固定磁性層の上面よりも上方に位置し
ているので、前記固定磁性層及び前記反強磁性層と前記
バイアス層とが前記バイアス下地層を介して接続される
ことにより懸念される前記固定磁性層及び前記反強磁性
層への悪影響を防止することができる。

【００７２】また、前記積層構造膜は、非磁性の底上げ
絶縁層を有し、前記底上げ絶縁層の上面に前記非磁性層
が搭載されているので、前記固定磁性層、前記非磁性導
電層及び前記フリー磁性層に与えられる検出電流の中心
を上方に引き上げ、前記フリー磁性層により多くの検出
電流を通電することができ、検出電流が前記反強磁性層
に分流するシャントロスを抑えることができるので、磁
気ディスク装置に組み込まれて使用されたときの再生出
力波形のアシンメトリを改善し磁気ディスクに記録され
た記録情報を正確に読み出すことができる。

【００７３】また、前記固定磁性層は、前記反強磁性層
に接する下部固定磁性層と、前記下部固定磁性層上に設
けられた非磁性中間層と、前記非磁性中間層上に設けら
れた上部固定磁性層とで形成されているので、前記上部
・下部両固定磁性層のうちの一方の層が他方の層の磁化
を適正な方向に固定する役割を担い、前記固定磁性層全
体の磁化の状態を非常に安定した状態に保つことが可能
となる。

【００７４】また、前記フリー磁性層は、前記非磁性導
電層に接する下部フリー磁性層と、前記下部フリー磁性
層上に設けられた非磁性中間層と、前記非磁性中間層上
に設けられた上部フリー磁性層とで形成されているの
で、前記フリー磁性層の磁化を僅かな大きさの外部磁界
により変動させることができ、素子の電気抵抗の変化率
を高め外部磁界検出感度を一層向上させることができ
る。

【００７５】また、前記フリー磁性層を突き抜ける伝導
電子が進入するバックド層が前記フリー磁性層上に設け
られているので、前記伝導電子の平均自由行程を延ば
し、素子の電気抵抗変化率を高め外部磁界検出感度を一
層向上させることができる。

【００７６】また、前記フリー磁性層を突き抜ける伝導
電子を反射するスペキュラー層が前記フリー磁性層上に
設けられているので、前記伝導電子の平均自由行程を延
ばし、素子の電気抵抗変化率を高め外部磁界検出感度を
一層向上させることができる。

【００７７】また、前記反強磁性層はＰｔＭｎ合金で形
成されているので、前記固定磁性層との界面で大きな交
換結合磁界を発生させることができ、前記固定磁性層の
磁化状態を熱的にも安定して保つことができる。

【００７８】また、本発明の磁気抵抗効果型素子の製造
方法は、基板上に形成された非磁性絶縁層上に反強磁性
層，固定磁性層，非磁性導電層，及びフリー磁性層を順
次積層した構造を有する多層膜を形成する工程と、前記
多層膜上にフォトレジストを形成する工程と、前記多層
膜の前記フォトレジストで覆われていない部分をエッチ
ングして除去することにより、前記多層膜で構成された
積層体を形成する工程と、前記積層体の両端面にバイア
ス下地層を形成する工程と、前記多層膜が除去された前
記積層体の両側領域に非磁性層をその上面が前記反強磁
性層よりも上方に位置するように形成する工程と、前記
非磁性層の上面にバイアス層を前記バイアス下地層に接
するように形成し、前記バイアス層と前記フリー磁性層
とを前記バイアス下地層を介して磁気交換結合させる工
程と、を有するので、前記フリー磁性層の両端部分での
反磁界の影響による磁壁の発生を抑え、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
向に揃えることのできる狭トラック化に対応した素子を
得ることができる。

【００７９】また、前記積層体を形成する際に、前記多
層膜の前記フォトレジストで覆われていない部分に対応
する前記非磁性絶縁層にもエッチングを施すので、前記
積層体の両側領域において前記反強磁性層を完全に取り
除くことができるため、前記反強磁性層上に前記非磁性
層を介して前記バイアス層が積層されることによる前記
バイアス層の保磁力の低下を防ぐことができる。

【００８０】また、前記非磁性導電層に接する前記固定
磁性層の上面よりも上方のみに前記バイアス下地層が存
在するのように、前記バイアス下地層にエッチングを施
す工程を有するので、前記固定磁性層及び前記反強磁性
層と前記バイアス層とが前記バイアス下地層を介して接
続されることに起因する前記固定磁性層及び前記反強磁
性層への悪影響を防止することができる。

【００８１】また、前記両側領域に前記非磁性層が搭載
される非磁性の底上げ絶縁層を形成する工程を有するの
で、前記非磁性層及び前記バイアス層を上方に押し上げ
前記フリー磁性層に近接して配置させることができるた
め、検出電流が前記反強磁性層に分流するシャントロス
を抑え、磁気ディスク装置に組み込まれて使用されたと
きの再生出力波形のアシンメトリが小さい素子を得るこ
とができる。

【００８２】また、前記非磁性層を形成した後に前記バ
イアス下地層の表面をエッチングし、その後に前記バイ
アス層を形成するので、前記バイアス層を形成する前工
程で前記バイアス下地層の表面に付着した付着物を完全
に除去することができ、この付着物によって前記バイア
ス層と前記バイアス下地層との磁気交換結合が妨げられ
ることがなく、前記バイアス層と前記バイアス下地層と
を確実に磁気交換結合させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の磁気抵抗効果型素子の断面図。

【図２】本発明の磁気抵抗効果型素子の製造方法を説明
するための図であって、基板上に、非磁性絶縁層、多層
膜、バックド層、及びスペキュラー層を形成した状態を
示す断面図。

【図３】本発明の磁気抵抗効果型素子の製造方法を説明
するための図であって、スペキュラー層上に、フォトレ
ジストを形成した状態を示す断面図。

【図４】本発明の磁気抵抗効果型素子の製造方法を説明
するための図であって、非磁性絶縁層、多層膜、バック
ド層、及びスペキュラー層を部分的に除去し積層体を形
成した状態を示す断面図。

【図５】本発明の磁気抵抗効果型素子の製造方法を説明
するための図であって、積層体の両端面及びその両側領
域にバイアス下地層を形成した状態を示す断面図。

【図６】本発明の磁気抵抗効果型素子の製造方法を説明
するための図であって、バイアス下地層を部分的に除去
した状態を示す断面図。

【図７】本発明の磁気抵抗効果型素子の製造方法を説明
するための図であって、積層体の両側領域に非磁性層を
形成した状態を示す断面図。

【図８】本発明の磁気抵抗効果型素子の製造方法を説明
するための図であって、非磁性層上にバイアス層及び電
極層を形成した状態を示す断面図。

【図９】本発明の磁気抵抗効果型素子に備わる固定磁性
層を単層膜で構成した場合の断面図。

【図１０】本発明の磁気抵抗効果型素子に備わるフリー
磁性層を３層構造とした場合の断面図。

【図１１】本発明の磁気抵抗効果型素子に備わるフリー
磁性層及び固定磁性層を各々３層構造とした場合の断面
図。

【図１２】本発明の磁気抵抗効果型素子の他の応用例を
示す断面図。

【図１３】本発明の他の応用例の磁気抵抗効果型素子の
製造方法を説明するための図であって、積層体の両側領
域に底上げ絶縁層を形成した状態を示す断面図。

【図１４】本発明の他の応用例の磁気抵抗効果型素子に
備わる固定磁性層を単層膜で構成した場合の断面図。

【図１５】本発明の他の応用例の磁気抵抗効果型素子に
備わるフリー磁性層を３層構造とした場合の断面図。

【図１６】本発明の他の応用例の磁気抵抗効果型素子に
備わるフリー磁性層及び固定磁性層を各々３層構造とし
た場合の断面図。

【図１７】従来の磁気抵抗効果型素子の断面図。

【図１８】発明が解決しようとする課題を説明するため
の断面図。

【図１９】発明が解決しようとする課題を説明するため
の断面図。

【符号の説明】

１磁気抵抗効果型素子２反強磁性層３固定磁性層３ａ下部固定磁性層３ｂ非磁性中間層３ｃ上部固定磁性層４非磁性導電層５フリー磁性層６バックド層７スペキュラー層８バイアス下地層９非磁性層１０バイアス層１１積層体１２積層構造膜１３基板１４非磁性絶縁層１４ａ凹部１５電極層１６多層膜１７フォトレジスト２１磁気抵抗効果型素子２２底上げ絶縁層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】非磁性導電層と、前記非磁性導電層の上
面に形成されたフリー磁性層と、前記非磁性導電層の下
面に形成された固定磁性層と、前記固定磁性層の前記非
磁性導電層と反対側の下面に形成され、前記固定磁性層
の磁化方向を固定する反強磁性層とを有する積層体を備
え、前記積層体の両端面にはバイアス下地層が形成さ
れ、非磁性層と前記非磁性層の上面に形成されたバイア
ス層とを有する積層構造膜が、前記積層体を両端から前
記バイアス下地層を介して挟むように配置されており、
前記非磁性層の上面が前記反強磁性層よりも上方に位置
し、前記バイアス層と前記バイアス下地層とが磁気交換
結合し、前記バイアス下地層と前記フリー磁性層とが磁
気交換結合することにより、前記フリー磁性層の磁化方
向が前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃えら
れていることを特徴とする磁気抵抗効果型素子。
【請求項２】前記積層体は非磁性絶縁層の上面に形成
され、前記非磁性絶縁層の上面には前記積層体の両端を
基点として前記積層体の両側領域に延びる凹部が形成さ
れ、前記凹部内に前記積層構造膜が配設されていること
を特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果型素子。
【請求項３】前記バイアス下地層が前記非磁性導電層
に接する前記固定磁性層の上面よりも上方に位置してい
ることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気抵抗効
果型素子。
【請求項４】前記積層構造膜は、非磁性の底上げ絶縁
層を有し、前記底上げ絶縁層の上面に前記非磁性層が形
成されていることを特徴とする請求項１，２又は３に記
載の磁気抵抗効果型素子。
【請求項５】前記固定磁性層は、前記反強磁性層に接
する下部固定磁性層と、前記下部固定磁性層上に設けら
れた非磁性中間層と、前記非磁性中間層上に設けられた
上部固定磁性層とで形成されていることを特徴とする請
求項１，２，３又は４に記載の磁気抵抗効果型素子。
【請求項６】前記フリー磁性層は、前記非磁性導電層
に接する下部フリー磁性層と、前記下部フリー磁性層上
に設けられた非磁性中間層と、前記非磁性中間層上に設
けられた上部フリー磁性層とで形成されていることを特
徴とする請求項１，２，３，４又は５に記載の磁気抵抗
効果型素子。
【請求項７】バックド層が前記フリー磁性層上に設け
られていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５
又は６に記載の磁気抵抗効果型素子。
【請求項８】スペキュラー層が前記フリー磁性層上に
設けられていることを特徴とする請求項１，２，３，
４，５又は６に記載の磁気抵抗効果型素子。
【請求項９】前記反強磁性層はＰｔＭｎ合金で形成さ
れていることを特徴とする請求項１，２，３，４，５，
６，７又は８に記載の磁気抵抗効果型素子。
【請求項１０】基板上に形成された非磁性絶縁層上に
反強磁性層，固定磁性層，非磁性導電層，及びフリー磁
性層を順次積層した構造を有する多層膜を形成する工程
と、前記多層膜上にフォトレジストを形成する工程と、前記多層膜の前記フォトレジストで覆われていない部分
をエッチングして除去することにより、前記多層膜で構
成された積層体を形成する工程と、前記積層体の両端面にバイアス下地層を形成する工程
と、前記多層膜が除去された前記積層体の両側領域に非磁性
層をその上面が前記反強磁性層よりも上方に位置するよ
うに形成する工程と、前記非磁性層の上面にバイアス層を前記バイアス下地層
に接するように形成し、前記バイアス層と前記フリー磁
性層とを前記バイアス下地層を介して磁気交換結合させ
る工程と、を有することを特徴とする磁気抵抗効果型素
子の製造方法。
【請求項１１】前記積層体を形成する際に、前記多層
膜の前記フォトレジストで覆われていない部分に対応す
る前記非磁性絶縁層にもエッチングを施すことを特徴と
する請求項１０に記載の磁気抵抗効果型素子の製造方
法。
【請求項１２】前記非磁性導電層に接する前記固定磁
性層の上面よりも上方のみに前記バイアス下地層が存在
するのように、前記バイアス下地層にエッチングを施す
工程を有することを特徴とする請求項１０又は１１に記
載の磁気抵抗効果型素子の製造方法。
【請求項１３】前記両側領域に前記非磁性層が搭載さ
れる非磁性の底上げ絶縁層を形成する工程を有すること
を特徴とする請求項１０，１１又は１２に記載の磁気抵
抗効果型素子の製造方法。
【請求項１４】前記非磁性層を形成した後に前記バイ
アス下地層の表面をエッチングし、その後に前記バイア
ス層を形成することを特徴とする請求項１０，１１，１
２又は１３に記載の磁気抵抗効果型素子の製造方法。