JP2002280642A - 磁気抵抗効果素子、磁気記憶装置、携帯端末装置、磁気抵抗効果ヘッド、磁気再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低保磁力が小さく、低スイッチング磁場の磁
気抵抗効果素子等の提供。 【解決手段】 外部磁場によって磁化方向が変化する第
１の強磁性層３、第１の強磁性層３に積層された非磁性
結合層５、非磁性結合層５を介して第１の強磁性層３と
積層され、外部磁場によって磁化方向が変化する第２の
強磁性層７、第２の強磁性層７と積層された第１の非磁
性スペーサ層１１、及び第１の非磁性スペーサ層１１を
介して第２の強磁性層７と積層され、外部磁場下におい
て所定方向の磁化を実質的に保持する第３の強磁性層１
３を備え、第１の強磁性層３と第２の強磁性層５とが大
きさＪで磁気結合し、大きさＪが−３０００［Ｏｅ］≦
Ｊ＜０［Ｏｅ］、０［Ｏｅ］＜Ｊを満たす。また、第１
の強磁性層３または第２の強磁性層７と非磁性結合層５
との界面の表面粗さを２オングストローム以上とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、外部磁場下におい
て磁化が変化する第一及び第二の強磁性層と、これらの
間に挿入された非磁性結合層を備える磁気抵抗効果素子
と、この磁気抵抗効果素子を備える磁気記憶装置、携帯
端末装置、磁気抵抗効果ヘッド、及び磁気再生装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】近年、巨大磁気抵抗効果を示す強磁性ト
ンネル接合素子を用いた磁気記憶装置に注目が集まって
いる。

【０００３】強磁性トンネル接合素子は、主に第１の強
磁性層／絶縁層／第２の強磁性層の３層膜で構成され、
絶縁層を介して第１及び第２の強磁性層間にトンネル接
合が形成され、第１及び第２の強磁性層間には両者への
電圧印加に伴うトンネル電流が流れる。この場合、接合
抵抗値は第１及び第２の強磁性層の磁化の相対角の余弦
に比例して変化する。従って、抵抗値は第１及び第２の
強磁性層の磁化が平行のときに極小値、反平行のときに
極大値をとる。このような抵抗変化はトンネル磁気抵抗
(ＴＭＲ)効果と呼ばれている。

【０００４】例えば、最近の文献(Appl. Phys. Lett. 7
7, 283 (2000))では、ＴＭＲ効果による抵抗値変化は室
温において４９．７％にもなることが報告されている。

【０００５】記憶装置に用いる強磁性トンネル接合素子
では、第１または第２の強磁性層のうち、外部磁界が加
わっても所定方向の磁化を略保持する強磁性層を基準層
とし、外部磁界が加わると磁化方向が回転する他の強磁
性層（磁化自由層）を記憶層とすることができる。そし
て、この基準層と記憶層の磁化の方向が平行または反平
行の状態を夫々２進情報 の“０”または“１”に対応
づけることで、強磁性トンネル接合素子を、磁気情報の
記憶セルとして用いることが可能となる。

【０００６】磁気情報の書き込みは、この記憶セルの近
傍に設けられた書き込み配線に電流を流し、発生する電
流磁場によって記憶層の磁化を反転させることで達成で
きる。

【０００７】また、書き込まれた磁気情報の読み出し
は、強磁性トンネル接合素子にトンネル電流（センス電
流）を流し、ＴＭＲ効果による抵抗変化を検出すること
で行われる。このようなメモリセルを多数配置すること
で集積化された磁気記憶装置が構成される。

【０００８】集積化された磁気記憶装置は、多数並置さ
れた任意のセルを選択できるように、例えばＤＲＡＭ等
と同様に、各記憶セルに強磁性トンネル接合素子と直列
接続するスイッチングトランジスタを配置し、この記憶
セルに接続する行方向に伸びるビット線、列方向に伸び
るワード線等を配線し、さらにこれらの配線の電流／印
加電圧等を制御する周辺回路を記憶セル領域の行列方向
端に組み込んで構成される。

【０００９】また、スイッチングトランジスタに替えて
ダイオードと強磁性トンネル接合素子を用いて記憶セル
とする例も提案されている(米国特許第５，６４０，３
４３号、第５，６５０，９５８号)。

【００１０】さて、磁気記憶装置の高集積化を考える
と、強磁性トンネル接合素子の面積を小さくする必要が
ある。従って、素子を構成する強磁性層の平面積も必然
的に小さくなるが、一般に、強磁性体層の面積を小さく
するとその保磁力は大きくなる。この保磁力の大きさ
は、記憶層の磁化を反転するために必要なスイッチング
磁場の大きさに比例し、従って、平面積の減少はスイッ
チング磁場の増大を意味する。

【００１１】よって、情報を書き込む際にはより大きな
電流を書き込み配線に流さなければならなくなり、消費
電力の増加という好ましくない結果をもたらす。従っ
て、強磁性記憶層の保磁力を低減することは高集積化磁
気記憶装置の実用化において重要な課題である。

【００１２】この課題を解決するために、強磁性記憶層
として、二つの強磁性層と、これらの間に介在する非磁
性層を備える多層膜であって、二つの強磁性層が反強磁
性結合している多層膜を用いる構造が提案されている
(特開平９−２５１６２１、米国特許第５，９５３，２
４８)。

【００１３】この多層膜の二つの強磁性層は、その磁気
モーメントまたは厚さが異なっており、反強磁性的結合
により磁化が逆方向をむいている。このため、互いの磁
化が実効的に相殺され、記憶層全体としては磁化容易軸
方向に小さな磁化を持った強磁性体と同等と考えること
ができる。

【００１４】この記憶層のもつ小さな磁化の向きと逆向
きの外部磁場が印加されると、各強磁性層の磁化は、反
強磁性結合を保ったまま反転する。この際、磁力線が閉
じていることから反磁場の影響が小さく、記録層のスイ
ッチング磁場は各強磁性層の保磁力により決まるため、
小さなスイッチング磁場での磁化反転が可能になる。

【００１５】上述の通り、記録層のスイッチング磁場の
低減は、磁気記憶装置において必要不可欠な要素であ
り、反強磁性結合を含む多層膜を用いることが提案され
ている。

【００１６】しかしながら、このような多層膜を高集積
化された磁気記憶装置に用いるために微小なサイズに加
工した場合、”エッジドメイン”の効果が大きくなるこ
とから磁化反転における磁気構造パターンの変化が複雑
になり、結果的に保磁力およびスイッチング磁場が増大
する．ここで、”エッジドメイン”とは、小さな磁気メ
モリセル内におかれる微小な強磁性層単層膜が例えば、
短軸の幅が数ミクロンからサブミクロン程度になると反
磁場の影響によって磁性体の中央部分とは異なる端部に
生じる磁気構造のことである（例えばJ.App.Phys. 81,5
471 (1997)参照）。

【００１７】このような複雑な磁気的構造の変化が生じ
ることをできるだけ防ぐ方法として、強磁性体単層膜に
おいて，エッジドメインを固定することが考えられてい
る(米国特許第５，７４８，５２４、特開２０００−１
００１５３)。

【００１８】これにより、磁化反転の際の挙動が制御で
きるが、スイッチング磁場の低減は困難となる。また、
エッジドメインを固定するために、別の構造を付加する
必要があり、高密度化には適さない。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、簡略な構造
による磁化自由層層の安定な磁気的構造を実現し、スイ
ッチング磁場の低い磁気抵抗効果素子等を提供すること
を目的とする。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の第一及び第二
は、外部磁場によって磁化方向が変化する第一の強磁性
層と、第一の強磁性層に積層された非磁性結合層と、非
磁性結合層を介して第一の強磁性層と積層され、外部磁
場によって磁化方向が変化する第二の強磁性層と、第二
の強磁性層と積層された第一の非磁性スペーサ層と、第
一の非磁性スペーサ層を介して第二の強磁性層と積層さ
れ、外部磁場下において所定方向の磁化を実質的に保持
する第三の強磁性層とを備え、第一及び第二の強磁性層
とが大きさＪで磁気結合し、反強磁性結合した磁気結合
の大きさＪが−３０００［Ｏｅ］≦Ｊ＜０、または第一
及び第二の強磁性層が強磁性結合した磁気抵抗効果素子
を提供する。強磁性結合の大きさＪは、０［Ｏｅ］＜Ｊ
≦１０００［Ｏｅ］とすることができる。

【００２１】また、本発明の第三は、第一磁化を備える
中央領域と、第一磁化と異なる方向の第二磁化を備える
端部領域とを備え、外部磁場によって第一及び第二磁化
の方向が変化する第一の強磁性層と、第一の強磁性層に
積層された非磁性結合層と、非磁性結合層を介して第一
の強磁性層と積層され、第一磁化と平行な第三磁化を備
える中央領域と、第三磁化と異なる方向の第四磁化を備
える端部領域を備え、前記外部磁場によって第三及び第
四磁化の方向が変化する第二の強磁性層と、第二の強磁
性層と積層された第一の非磁性スペーサ層と、第一の非
磁性スペーサ層を介して第二の強磁性層と積層され、外
部磁場下において所定方向の磁化を実質的に保持する第
三の強磁性層とを備えることを特徴とする磁気抵抗効果
素子を提供する。

【００２２】尚、第一及び第三の強磁性層の磁気構造
は、第一及び第二の強磁性層を露出しＭＦＭ（磁気力顕
微鏡）、スピン分解ＳＥＭ（走査電子顕微鏡）等により
検出できる。

【００２３】また、上記本発明の第三において、第一及
び第二の強磁性層が磁気結合しており、磁気結合の大き
さＪはー３０００［Ｏｅ］≦Ｊ≦１０００［Ｏｅ］を満
たすものとすることができる。

【００２４】尚、磁気結合の大きさＪは、層間結合磁界
と同義であり、この値は次式（１）より算出できる。

【００２５】 ここで、Ｈｓは磁化自由層の飽和磁場を、Ｍｓは磁化自
由層の飽和磁化を、ｔは磁化自由層の厚さを示す。ま
た、飽和磁場Ｈｓは磁気抵抗効果素子の磁化測定により
ヒステリシスを得ることから求めることができる。これ
らの各因子の値は、第一及び第二の強磁性層と非磁性結
合層の材料、組成を素子断面から測定することで得られ
る。

【００２６】尚、磁気結合の大きさＪや磁気構造の特定
はこれらの方法に限定されず、他の方法によっても特定
可能である。

【００２７】本発明の第四は、外部磁場によって磁化方
向が変化する第一の強磁性層と、第一の強磁性層に積層
された非磁性結合層と、非磁性結合層を介して第一の強
磁性層と積層され、外部磁場によって磁化方向が変化す
る第二の強磁性層と、第二の強磁性層と積層された第一
の非磁性スペーサ層と、第一の非磁性スペーサ層を介し
て第二の強磁性層と積層され、外部磁場下において所定
方向の磁化を実質的に保持する第三の強磁性層とを備
え、第一の強磁性層または第二の強磁性層と非磁性結合
層との界面の表面粗さが２オングストローム以上である
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子を提供する。

【００２８】上記本発明の第一乃至第四によれば、微小
な強磁性体に特有の磁気的構造を利用し、この磁気的構
造を制御することにより、新たに構造を付加することな
くスイッチング磁場の低減を図ることが可能である。

【００２９】このような磁気抵抗効果素子において、外
部磁場によって磁化方向が変化する磁化自由層（第一及
び第二の強磁性層）の磁化容易軸方向に反転磁場を印加
すると、第一及び第二の強磁性層間の磁気結合エネルギ
ーが下がった状態で磁化反転がおこるため、スイッチン
グ磁場が小さくなる。

【００３０】また、非磁性結合層を介した第一及び第二
の強磁性層の磁化状態は、磁気軸に対して磁気的に実質
的に対称とすることができる。この磁気構造は、特開平
１１−２７３３３７等に開示された磁気的構造の非対称
性を特徴とする素子とは異なる。このような対称性の高
い構造状態を保つ結果、磁化反転に伴う磁気抵抗の低下
は小さく、磁気抵抗効果素子として好適である。

【００３１】尚、上記本発明の第一乃至第四において、
第一の強磁性層が非磁性結合層と接する面と反対の面に
形成された第二の非磁性スペーサ層と、第二の非磁性ス
ペーサ層を介して第一の強磁性層と積層され、外部磁場
下において所定方向の磁化を実質的に保持する第四の強
磁性層とを備えてもよい。

【００３２】また、上記本発明の第一乃至第四におい
て、第一及び第二の非磁性スペーサ層を誘電体層とし
て、これらの非磁性誘電体スペーサ層とこれに隣接する
２つの強磁性層とで強磁性トンネル接合を構成してもよ
い。

【００３３】また、上記本発明の第一乃至第四におい
て、第一乃至第四の強磁性層のいずれかの平均厚さを
０．１ナノメートル以上１００ナノメートル以下とする
ことができる。

【００３４】また、本発明の第一乃至第四において、第
１の強磁性層、非磁性結合層、第２の強磁性層に加え
て、これらに積層された別の非磁性結合層及び強磁性層
をさらに含んでもよい。さらに、非磁性結合層及び強磁
性層を交互に複数回積層して得られる積層体によって磁
化自由層としてもよい。

【００３５】また、上記本発明の第一乃至第四におい
て、非磁性結合層の平均厚さを０．１ナノメートル以上
１００ナノメートル以下とすることができる。

【００３６】ここで、平均厚さとは断面透過電子顕微鏡
等により観察できる素子断面構造において、幅約１０ナ
ノメートルに亘って任意の点１０箇所の厚さを測定して
平均することで得ることができる。あるいは、スパッタ
装置による成膜においてスパッタレートから見積もられ
る設計膜厚としてもよい。

【００３７】尚、本発明において、第三及び第四の強磁
性層は所定の外部磁場下において磁化の方向が実質的に
かわらない磁化固着層である。ここで、所定の外部磁場
とは、第一及び第二の強磁性層の磁化が変化する程度の
外部磁場をさす。この第三及び第四の強磁性層の磁化固
着は、例えば、第一及び第二の強磁性層よりも保磁力の
強い強磁性材料を用いることができる。あるいは、第三
または第四の強磁性層に隣接する反強磁性層からの交換
結合を利用して、あるいは、隣接する硬質磁性層からの
漏れ磁界を利用しても第三及び第四の強磁性層の磁化固
着が可能である。

【００３８】また、上記本発明の第一乃至第四の磁気抵
抗効果素子を複数備えることで集積化した磁気記憶装置
を実現可能である。このような磁気記憶装置によれば、
スイッチング磁場の低い集積化メモリが実現でき、ラン
ダムアクセス、不揮発性、及び低消費電力を満足するこ
とができる。尚、この磁気記憶装置を搭載する携帯電話
等の携帯端末装置等も有用である。

【００３９】また、上記本発明の第一乃至第四の磁気抵
抗抗効果素子を磁気ヘッドに用いることも可能である。
さらに、この磁気ヘッドを搭載した磁気再生装置も有用
である。

【００４０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照しつつ説明する。 （第１の実施の形態）図１は、本発明の第１の実施の形
態に係る磁気抵抗効果素子の断面図である。

【００４１】この磁気抵抗効果素子は、図示せぬ基板の
表面にやはり図示せぬ層間絶縁膜を介して形成された下
部電極１を備える。基板材料は、この磁気抵抗効果素子
をトランジスタやダイオード等の半導体素子と混載して
磁気記憶装置に用いる場合は、単結晶シリコン等の半導
体基板材料を用いることが出来る。また、磁気抵抗効果
素子を磁気ヘッド等に用いる場合は、基板材料にアルチ
ック基板等の非磁性絶縁性基板を用いることができる。
また、下部電極１の下地は、この上層に形成される強磁
性層等の結晶配向性を高めるために、周知の材料層を用
いることができる。

【００４２】下部電極１上には、図１に示すように、第
１の強磁性層３、非磁性結合層５、及び第２の強磁性層
７が順次積層された磁化自由層９が形成されている。こ
の磁化自由層９は、磁気記憶装置の記憶セルでは記憶
層、磁気ヘッドではフリー層等と称される。

【００４３】この磁化自由層９上には、第１の非磁性誘
電体スペーサ層１１、第３の強磁性層１３が順次積層さ
れ、磁化自由層９、第１の非磁性誘電体スペーサ層１
１、及び外部磁場下において磁化を実質的に保持する第
３の強磁性層１３からなる強磁性トンネル接合が形成さ
れている。

【００４４】つまり、第１の非磁性誘電体スペーサ層１
１を介して磁化自由層９と第３の強磁性層１３間にトン
ネル電流が流れる。このトンネル電流の値は、磁化自由
層９と第３の強磁性層の磁化の相対角の余弦に比例し、
相対角が反平行の状態でトンネル抵抗が最小値を、平行
の状態でトンネル抵抗が最大値をとる。

【００４５】従って、この強磁性トンネル接合を含む磁
気抵抗効果素子に一定電圧を印加した時のトンネル電流
量の変動、もしくは、一定電流を付与した時の電位変動
を読むことでこの磁気抵抗効果素子の抵抗変化を読み出
すことができる。

【００４６】また、第１の非磁性誘電体スペーサ層１１
にＣｕ，Ａｇ，Ａｕ等の導電性材料を用いれば、磁化自
由層９、第１の非磁性誘電体スペーサ層１１、第３の強
磁性層１３の積層膜を用いた磁気抵抗効果素子は、界面
におけるスピン依存散乱を用いた巨大磁気抵抗効果（Ｇ
ＭＲ）素子として用いることができる。

【００４７】このＧＭＲ素子における抵抗変化は、磁化
自由層９と第３の強磁性層１３の磁化の相対角の余弦に
比例する。相対角が反平行の状態で抵抗が最小値を、平
行の状態で抵抗が最大値をとることから、このＧＭＲ素
子の一定電圧印加時の電流量の変動、もしくは、一定電
流付与時の電位変動を読むことでこの磁気抵抗効果素子
の抵抗変化を読み出すことができる。

【００４８】尚、第３の強磁性層１３上には、下部電極
１に相対する上部電極１５が形成されている。磁気記憶
装置に用いる際には、上部電極１５と下部電極１は互い
に交差する様に、長手を有する。図１に示す構造では、
下部電極１が紙面左右方向に長手を有し、上部電極１５
が紙面垂直方向に長手を備える例を示している。また、
１７は隣接する素子間及び上層の配線等との電気的な絶
縁を図る層間絶縁膜を示している。

【００４９】尚、第１乃至第３の強磁性層３，７には、
例えばＦｅ、Ｃｏ、Ｎｉのいずれか一つ、及びこれら層
を含む積層膜、これらを含む合金からなる層等の他、周
知の強磁性材料を用いることができる。

【００５０】また、非磁性結合層５には、Ｒｕ，Ａｕ，
Ａｇ，Ｃｕ等の非磁性金属材料を用いることができる。

【００５１】また、第１の非磁性誘電体スペーサ層１１
は、例えばＡｌ₂Ｏ₃，ＳｉＯ₂等の周知の非磁性誘電体
材料を用いることができる。

【００５２】また、磁気抵抗効果素子の平面形状は、長
方形の他に平行四辺形、ひし形、あるいは５角形以上の
多角形であってもよい。さらに、楕円端を備えてもよ
い。これらのうち、平行四辺形及びひし形は他の形状に
比較して製造上簡便であり、かつスイッチング磁場の低
減に有効である。 （実施例１）次に、第１の実施形態において説明した磁
化自由層について、第１及び第２の強磁性層間の結合磁
界Ｊ［Ｏｅ］とスイッチング磁場［Ｏｅ］との関係を、
図２を参照して説明する。

【００５３】まず、本実施例の磁化自由層は、熱酸化シ
リコン基板上に、第１及び第２の強磁性層３，７ にＣ
ｏ₉Ｆｅ₁ターゲットを、非磁性結合層５にＲｕターゲッ
トを用いてスパッタリングによって成膜した。

【００５４】また、本実施例の磁化自由層９は、幅が約
０．１ミクロン、アスペクト比が約１：４の長方形であ
る。また、第１及び第２の強磁性層の平均厚さは等し
く、平均厚さが約２．０ナノメートルである。

【００５５】図２に実線で示すように、本実施例では第
１及び第２の強磁性層３，７の磁気結合が、−３０００
［Ｏｅ］以上１０００［Ｏｅ］以下において、第１及び
第２の強磁性層３，７の磁化反転に必要なスイッチング
磁場が極端に減少することがわかる。特に、層間結合磁
界Ｊが−３０００［Ｏｅ］以上１００［Ｏｅ］以下が好
適である。この様な磁化自由層９を備える磁気抵抗効果
素子ではスイッチング磁場の低減が可能となる。

【００５６】尚、層間結合磁界Ｊ［Ｏｅ］がない状態
（Ｊ＝０）は、第１及び第２の強磁性層３，７間に層間
結合が略存在せず静磁結合のみが存在する。尚、図２中
に比較例として従来の強磁性層からなる記録層の結合磁
界とスイッチング磁場との関係を破線で示す。この比較
例は、強磁性体Ｃｏ９Ｆｅ１の単層幕であり、厚さ約
２．０ナノメートル、幅約０．１ミクロン，アスペクト
比約１：４である。 （実施例２）次に、第１の実施の形態に係る磁化自由層
の層間結合磁界Ｊ［Ｏｅ］とスイッチング磁場［Ｏｅ］
との関係を図３に示す。

【００５７】この実施例２では、第１及び第２の強磁性
層３，７の平均厚さｔを夫々１．０ナノメートル、１．
５ナノメートル、３．０ナノメートルとかえている。

【００５８】第１及び第２の強磁性層３，７、非磁性結
合層５に用いる材料及びアスペクト比は実施例１と同様
にした。

【００５９】図３から、第１及び第２の強磁性層３，７
の厚さが約２．０ナノメートル、約３．０ナノメートル
の場合に、層間結合磁界Ｊがゼロ近傍にてスイッチング
磁場の最小値があり、約―２００［Ｏｅ］まではスイッ
チング磁場が十分小さいことがわかる。

【００６０】また、二つの強磁性層の平均厚さが約１．
０ナノメートルの場合には、−１００［Ｏｅ］から −
３００［Ｏｅ］を越えるところまで、保磁力が十分小さ
な値をもっていることがわかる。従って、スイッチング
磁場の低減を図るには、層間結合の大きさＪとして −
３００［Ｏｅ］以上 １００［Ｏｅ］以下の範囲にある
ことが好ましい。

【００６１】さらに、スイッチング磁場の値は、二つの
強磁性層の平均厚さが２．０ナノメートル、３．０ナノ
メートルの場合より１．０ナノメートルの場合が小さく
なっていることから、第１及び第２の強磁性層の平均厚
さは薄いことが好ましいことがわかる。

【００６２】次に、実施例２の磁化自由層において、第
１及び第２の強磁性層３，７が互いに反強磁性結合した
場合（Ｊ＜０）の、第１及び第２の強磁性層３，７の面
内の磁気構造(磁区パターン)について図４（ａ），
（ｂ）を用いて説明する。

【００６３】図４（ａ）は第１及び第２の強磁性層３，
７の一方の磁気構造を、図４（ｂ）は他の強磁性層の磁
気構造を模式的に示す。

【００６４】図４（ａ），（ｂ）からわかるように、第
１及び第２の強磁性層３，７の各中央領域の磁化方向は
略等しく、これは磁化自由層９の磁気軸と平行である。
他方、第１及び第２の強磁性層の端部領域の磁化方向
は、中央領域の磁化方向と異なり、非磁性結合層を介し
た近隣の端部領域の磁化は互いに所定角度（ゼロ度以
上、１８０度未満）をなしていることがわかる。

【００６５】このような磁気構造は、層間結合，静磁結
合，磁気異方性の競合の結果生じるものであり、安定し
た構造を構成している。これによりスイッチング磁場が
低減でき、記憶磁化の反転に必要な電流を少なくするこ
とができる。

【００６６】尚、図４（ａ），（ｂ）からわかるよう
に、第１及び第２の強磁性層の磁化は、アルファベット
の “Ｃ”に似た構造となるため、Ｃ型磁気構造と呼ぶ
ことができる。尚、Ｃ型配置の他に、強磁性層の両端部
の磁化が反平行に近い向きを備える場合は、アルファベ
ットの“Ｓ”に似た構造となるため、これはＳ型磁気構
造と呼ぶことができる。

【００６７】また、素子サイズは限定されるものではな
く、幅は１ミクロン程度より小さいものが好ましく、ア
スペクト比も約１：１．５〜１０が好ましい。また、強
磁性層の平均厚さは１０ナノメートル以下、さらには５
ナノメートル以下がより好ましい。 （実施例３）次に、第１の実施の形態に係る磁化自由層
９の他の例として、第１の強磁性層３の平均厚さを約
３．０ナノメートルとし、第２の強磁性層７の平均厚さ
を約２．０ナノメートルとしたときの層間結合磁界Ｊと
保磁力の関係を図５に示す。図５中の各線は、磁化自由
層９のアスペクト比を１：２、１：３、１：４とした例
を示す。

【００６８】尚、この実施例の第１及び第２の強磁性層
３，７、及び非磁性結合層５に用いる材料、組成、幅等
は実施例１と同様とした。

【００６９】図５からわかるように、磁化自由層９のア
スペクト比が１：２より大きい場合、強磁性的結合（Ｊ
＞０）において保磁力が最小となる。特にアスペクト比
が１：３より大きい場合には、層間結合の大きさが１０
０［Ｏｅ］近辺で急激に保磁力が小さくなることがわか
る。

【００７０】また、第１及び第２の強磁性層間の結合の
大きさは、−５００［Ｏｅ］以上３００［Ｏｅ］の範囲
にあることが好ましいことがわかる。

【００７１】上記のように層間結合磁界Ｊが約１００
［Ｏｅ］程度の第１及び第２の強磁性層３，７の磁気構
造は図６の平面図に示すようになる。図６（ａ）は第１
及び第２の強磁性層の一方における面内の磁気構造を示
し、図６（ｂ）は他方における面内の磁気構造を示す。

【００７２】図６（ａ），（ｂ）からわかるように、こ
の場合には、第１及び第２の強磁性層の中央領域の磁化
は平行で同じ向きを向いているが、端部領域の磁化の向
きは、第１及び第２の強磁性層３，７で同じ向きを向い
ている。この場合にも、各強磁性層における磁気的構造
はＣ型配置となっているが、上述のＳ型配置であっても
よい。 （実施例４）次に、第１の実施の形態において説明した
磁化自由層９中の第１及び第２の強磁性層３，７、非磁
性結合層５の層材料、平均厚さ等を中心に説明する。

【００７３】表１は、反強磁性層間結合が得られる非磁
性結合層５の平均厚さの範囲を示す。いずれの層も示す
材料をターゲットとして用いてスパッタ法により成膜し
た。

【００７４】

【表１】 尚、表１では、非磁性結合層５の平均厚さが極端に薄
く、例えば０．５ナノメートル以下になれば平均厚さの
測定が困難なため空欄とした。また、非磁性結合層５の
平均厚さが５ナノメートル以上であれば第１及び第２の
強磁性層間の結合が弱くなるため空欄とした。 （実施例５）次に、第１の実施の形態において説明した
磁化自由層９の形成方法について説明する。

【００７５】まず、第１及び第２の強磁性層３，７の成
膜用スパッタターゲットにＣｏ₉Ｆｅ₁を用いて、または
Ｃｏ₉Ｆｅ₁、ＮｉＦｅ、及びＣｏ₉Ｆｅ₁を順に用いて
第１の強磁性層３を形成し、この第１の強磁性層３上に
Ｒｕターゲットを用いて非磁性結合層５となるＲｕ層を
形成し、さらに、第１の強磁性と同じ材料・組成のター
ゲットを用いて第１の強磁性層３と同じ厚さの第３の強
磁性層７をスパッタ法により形成した。

【００７６】尚、非磁性結合層５の厚さを変えること
で、第１及び第２の強磁性層３，７間に働く層間結合の
種類(強磁性的か反強磁性的か)と大きさを制御すること
ができる。

【００７７】尚、非磁性結合層の材料にＣｕ，Ａｕ，Ａ
ｇ等を用いてもよい。非磁性結合層の平均厚さは、上述
の通り、層間結合の大きさが−３０００［Ｏｅ］以上１
０００［Ｏｅ］以下の範囲に入るように設定することが
好ましい。具体的な平均厚さとしては、例えば、０．１
ナノメートルから１０ナノメートルであることが好まし
い。

【００７８】この磁化自由層９の上に、非磁性スペーサ
層１１としてＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂等の非磁性誘電体層、
あるいはＣｕ、Ａｕ、Ａｇ等の非磁性導電体層を形成す
る。これは、スパッタ法等やＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ
Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）法、あるいはそ
の他の周知の方法により成膜できる。さらに、その後、
Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉのいずれかを含む強磁性体をターゲッ
トして用いたスパッタ法等により第３の強磁性層１３を
形成する。

【００７９】これらの層が形成された磁気抵抗効果素子
を、フォトリソグラフィーまたは電子ビーム描画により
微細加工し、その形状を幅約０．５マイクロメートル、
アスペクト比約１：４とした。

【００８０】このように作製した磁気抵抗効果素子の磁
化曲線を測定したところ、図７（ａ），（ｂ）に示すよ
うな結果が得られた。

【００８１】図７（ａ）は、第１及び第２の強磁性層の
厚さが夫々１．５ナノメートルで、弱く反強磁性結合し
ており、保磁力は約５［Ｏｅ］、スイッチング磁場は
３５［Ｏｅ］であることを示している。この磁性積層膜
は、反強磁性的結合を含んでいるにもかかわらず強磁性
的な振る舞いを示しており、角型比も1に近い値を示し
ている。これは、前述のように、第１及び第２の強磁性
層３，７の磁気的構造が制御されて図４（ａ），（ｂ）
に示されたものと同種のものになっているためである。

【００８２】また、図７（ｂ）は、二つの強磁性層の平
均厚さがそれぞれ約１．５ナノメートルで、弱く強磁性
結合し、保磁力が２６．５［Ｏｅ］、スイッチング磁場
が約３６．５［Ｏｅ］であることを示している。層間結
合が強磁性的であるので角型比は略１である。

【００８３】この場合は強磁性結合を含んでいるにもか
かわらず、スイッチング磁場は小さいままである。これ
は、第1及び第２の強磁性層の磁気的構造が制御され、
図６（ａ），（ｂ）に示す磁気構造をもつためである。

【００８４】一方、比較例として、二つの強磁性層が強
く反強磁性結合している場合の磁化曲線を測定したとこ
ろ、本実施例の弱い層間結合がある場合に比べて保磁力
は大変大きくなり、また飽和する磁場が３０００［Ｏ
ｅ］以上となり角型比が小さくなった。 （実施例６）第１の実施の形態において説明した磁気抵
抗効果素子のスイッチング磁場についてスケーリングし
た結果を図８に示す。これは、微細加工により強磁性層
の幅を ０．２ミクロン、０．５ミクロン、０．８ミク
ロン、１．２ミクロン として保磁力を測定した結果を
幅の逆数に対してプロットしたものである。

【００８５】図８は、第１及び第２の強磁性層３，７間
に膜厚差がなく、磁性層間に弱い反強磁性結合(約−３
０００［Ｏｅ］)がある磁化自由層(▽)、層間結合がな
く静磁結合だけがある磁化自由層(△)、弱い強磁性的結
合(約１００［Ｏｅ］)がある磁化自由層(○)、第１及び
第２の強磁性層間の膜厚差があり、弱く反強磁性結合し
た磁化自由層(□)、単層の強磁性層(材料はＣｏ9Ｆｅ、
厚さ３．０ナノメートルからなる)従来の磁化自由層
（◇）、さらに非磁性結合層によって第１及び第２の強
磁性層が強く反強磁性結合した従来の磁化自由層（＋）
について示す。

【００８６】図８から、どの幅においても第１及び第２
の磁性層３，７間に弱い反強磁性結合がある場合にスイ
ッチング磁場が最も小さいことがわかる。さらにこの結
果を幅 ０．１ミクロン に外挿すると、弱い反強磁性結
合がある場合に最小のスイッチング磁場である約５１
［Ｏｅ］が得られることがわかる。

【００８７】ここで、ＭＲＡＭを構成する場合に，ビッ
ト線４９またはワード線４１による磁場の大きさを計算
機シミュレーションにより求めた結果を説明する。ビッ
ト線４９及びワード線４１には、断面が長方形で幅
０．１ミクロン、アスペクト比を１：２とし、Ｃｕまた
はＷを材料に用いる。電極の周囲の全部または一部にＮ
ｉＦｅ合金等の高透磁率材料によりシールド層を配置す
る。

【００８８】この電極に、５×１０⁶Ａ／ｃｍ²の電流を
流した場合、電極から約５０ナノメートル離れた位置に
おける磁場の大きさは約７６［Ｏｅ］となる。

【００８９】従って、幅が０．１ミクロンの場合には、
磁性層間に弱い反強磁性結合がある場合、または層間結
合がなく静磁結合のみがある場合、磁化反転が可能とな
ることがわかる。

【００９０】尚、第１及び第２の強磁性層の間に層間結
合がない場合 (Ｊ＝０)には、磁性層からの洩れ磁場に
よる静磁結合による相互作用が存在するが、この場合に
ついては、上記の結合がある場合と同様にスイッチング
磁場が低減することが知られている(第24回日本応用磁
気学会学術講演会12aB-3、12aB-7、第24回日本応用磁気
学会学術講演概要集p．26、27)。

【００９１】しかし、磁性層間の層間結合がなく静磁結
合のみが存在する場合には、磁気構造が不安定であり、
また、ヒステリシス曲線または磁気抵抗曲線における角
型比が小さく、大きな磁気抵抗比を得ることが困難とな
る。

【００９２】（第２の実施の形態）次に、本発明の第２
の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子について説明す
る。

【００９３】本実施の形態では、第１の実施の形態で説
明した層構造において、第１または第２の強磁性層３，
７と非磁性結合層５との界面の表面粗さを中心に説明す
る。

【００９４】尚、本実施の形態以降の説明では、第１の
実施の形態について説明した構成と同等の構成について
は符号を同じくし、その詳細な説明は第１の実施の形態
を参照することにより、以降、詳細な説明は省略する。

【００９５】まず、本実施例の磁気抵抗効果素子の製造
方法について説明する。

【００９６】スパッタ装置によりＳｉ（１００）基板上
にＣｕ等からなるバッファ層を形成し、アニールするこ
とにより表面を平坦化する。その上にＣｏ，Ｆｅ，Ｎｉ
Ｆｅ，ＣｏＦｅ等の強磁性層、Ｃｕ，Ａｕ，Ｒｕ等の非
磁性金属、Ｃｏ，Ｆｅ，ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅ等の強磁性
層を順に積層する。この際に、１０^-7〜１０^-8Ｔｏｒｒ
程度の真空チャンバー内にＡｒ等の不活性ガスを導入す
る。導入ガス圧は、マグネトロンスパッタ装置で例えば
１０^-3〜１０^-2 Torrとした。

【００９７】この際に、第1及び第２の強磁性層３，７
と非磁性結合層５の界面のいずれかの表面粗さを２オン
グストローム以上とするには、例えば次の方法を採用す
ることができる。

【００９８】即ち、バッファ層の厚さを例えば約５ナノ
メートル以上にする。あるいは、バッファ層の材料Ｃｕ
を例えばＴａ，Ａｌ，Ｃｏ等に変更する。あるいはバッ
ファ層を用いずにＡｒガス圧をあげる、基板にバイアス
電圧をかける等の方法がある。

【００９９】上記の界面の表面粗さは、Ｘ線反射率法に
より測定することができる。あるいは、透過型電子顕微
鏡により断面を直接見ることで評価することができる。
さらに、試料を破壊してオージェ電子分光法、２次イオ
ン質量分析法等も用いて測定することがきる。

【０１００】ここでは、非破壊で界面の表面粗さを測定
できるＸ線反射率法を述べる。Ｘ線反射率法は、低角入
射Ｘ線の反射プロファイルを解析することにより膜厚や
表面粗さを測定する。Ｘ線源にはＣｕターゲットを用
い、Ｇｅ（１１１）結晶分光器によりＣｕ−Ｋ線を取り
出すようにし、Ｘ線は全反射するように試料表面すれす
れに入射するように設定し、検出器としてＮａＩのシン
チレーションカウンタを使用する。

【０１０１】いくつかの試料に対し低角でＸ線を入射し
たときの反射率の一例を図９に示す。このデータに対
し、各層厚と界面の表面粗さをパラメータとして最小二
乗法により最適パラメータを決定することができる。

【０１０２】（第３の実施の形態）次に、本発明の第３
の実施の形態に係る２重トンネル接合を用いた磁気抵抗
効果素子について、図１０の断面図を用いて説明する。

【０１０３】本実施の形態の磁気抵抗効果素子は、下部
電極１上に磁化が略固着された第４の強磁性層１９とこ
の第４の強磁性層１９に積層された第２の非磁性誘電体
層２１を備える。第４の強磁性層１９の材料組成や膜厚
等は、第３の強磁性層１３を参考に適宜決定できる。ま
た、第２の非磁性誘電体層２１の材料組成や膜厚等は、
第１の非磁性誘電体層１１を参考に適宜決定できる。

【０１０４】本実施の形態の磁気抵抗効果素子は、第１
の実施の形態で説明した構造・特性を備える磁化自由層
９を用いることでスイッチング磁場の低い良好な磁気２
重トンネル接合素子が得られる。

【０１０５】以上説明した第１乃至第３の実施の形態に
係る磁気抵抗効果素子を、周知の半導体配線技術等と融
合することで磁気記憶装置の記憶セルに用いることがで
きる。この磁気記憶装置は不揮発性でランダムアクセス
機能を備え、かつ書き換え可能な集積化メモリである。

【０１０６】また、第１乃至第３の実施の形態に係る磁
気抵抗効果素子は、シールド型構造、ヨーク型構造、フ
ラックスガイド型構造等の周知のヘッド構造に適用する
ことで再生用の磁気抵抗効果ヘッドとできる。また、こ
の磁気抵抗効果ヘッドは、磁気ディスク装置（ハードデ
ィスクドライブ）等の磁気再生装置に搭載できる。この
様に、本発明の磁気抵抗効果素子を用いた磁気抵抗効果
ヘッドや磁気ディスク装置は、信号応答速度が速く、優
れた特性を備える。

【０１０７】（第４の実施の形態）第１乃至第３の実施
の形態に係る磁気抵抗効果素子を用いた磁気記憶装置に
ついて、図１１のセル断面図を用いて説明する。

【０１０８】第１乃至第３の実施形態において説明した
様に、本発明の磁気抵抗効果素子はスイッチング磁場が
十分小さくなっているために、磁気記憶装置の記憶セル
として好適である。各記憶セルは、図１１に示すよう
に、この磁気抵抗効果素子４７とスイッチングトランジ
スタを備える。スイッチングトランジスタには、例え
ば、半導体技術で周知のＭＩＳトランジスタ等を用いる
ことができる。

【０１０９】ＭＩＳトランジスタは、図１１に示すよう
に、第１導電型の単結晶シリコン基板表面に形成された
第２導電型の不純物領域からなるソース電極３３、ドレ
イン電極３５と、これらの挟まれたチャネル領域上にゲ
ート絶縁膜を介して形成されたポリシリコン等からなる
ゲート電極３７を備える。

【０１１０】このＭＩＳトランジスタのドレイン電極３
５と磁気抵抗効果素子４７は、図１１に示すように、コ
ンタクト配線４３，４５等により接続されている。ま
た、磁気抵抗効果素子４７は、コンタクト配線４５と接
する下面と反対側の上面でビット線４９と接続されてい
る。このビット線４９は紙面左右方向に伸びており、磁
気抵抗効果素子４７が形成された位置で紙面垂直方向に
伸びる書き込み用ワード線４１と互いに交差している。

【０１１１】この磁気抵抗効果素子４７の磁化自由層
（記憶層）の書き込み動作は、書き込み用ワード線４１
とビット線４９に電流を流すことで発生する電流磁界に
よって実現可能である。つまり、複数の記憶セルが平面
にアレイ状に配置された集積化記憶装置では、選択され
たワード線とビット線の交差位置にある記憶セルへ選択
的に磁気情報の書き込みを行うことができる。

【０１１２】また、磁気情報の読出しは、ＭＩＳトラン
ジスタのチャネル領域を導通状態にして、ビット線４９
の端部においてセンス電流値、あるいは電圧値の変動を
検知して、磁気抵抗効果素子４７の抵抗変化を測定する
ことにより行うことができる。

【０１１３】尚、ＭＩＳトランジスタのかわりに、ダイ
オードをスイッチング素子として用いてもよい。即ち、
ワード線上にダイオードと磁気抵抗効果素子４７、ビッ
ト線４９を積層形成することができる。この際に、ワー
ド線とビット線４９は互いに交差し、この交差領域に磁
気抵抗効果素子４７を形成することができる。

【０１１４】尚、以上述べた、記憶セルの回路構成や装
置構造は一例であり、その他の様々な回路構成や装置構
造を採用可能である。

【０１１５】また、本発明は上述の各実施の形態に関ら
ず、特許請求の範囲に含まれる限りにおいて適宜変更可
能である。

【０１１６】

【発明の効果】本発明によれば、保磁力が小さく、また
スイッチング磁場が小さい磁気抵抗効果素子を提供する
ことができる。また、本発明の磁気抵抗効果素子を用い
た磁気記憶装置は、高集積化と低消費電力、及び高速化
を実現可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１の実施の形態に係る磁気抵抗効
果素子を示す断面図。

【図２】 第１の実施の形態の実施例１に係る磁気抵抗
効果素子の特性を示す断面図。

【図３】 第１の実施の形態の実施例２に係る磁気抵抗
効果素子の特性図。

【図４】 実施例２に係る第１及び第２の強磁性層の磁
気構造を示す平面図。

【図５】 第１の実施の形態の実施例３に係る磁気抵抗
効果素子の特性図。

【図６】 実施例３に係る第１及び第２の強磁性層の磁
気構造を示す平面図。

【図７】 第１の実施の形態の実施例５に係る磁気抵抗
効果素子の磁化曲線を示す図。

【図８】 第１の実施の形態の実施例６に係る磁気抵抗
効果素子の特性図。

【図９】 本発明の第２の実施の形態に係る磁気抵抗効
果素子のＸ線反射率の角度依存性を示す図。

【図１０】 本発明の第３の実施の形態に係る磁気抵抗
効果素子の断面図。

【図１１】 本発明の第４の実施の形態に係る磁気記憶
装置の記憶セル断面図。

【符号の説明】

１…下部電極 ３…第１の強磁性層 ５…非磁性結合層 ７…第２の強磁性層 ９…磁化自由層 １１…第１の非磁性誘電体スペーサ層 １３…第３の強磁性層 １５…上部電極 １７…層間絶縁膜

───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｆ 10/30 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ Ｈ０１Ｌ 27/105 Ｈ０１Ｌ 27/10 ４４７ (72)発明者 天野 実 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 砂井 正之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 中島 健太郎 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 (72)発明者 高橋 茂樹 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株 式会社東芝研究開発センター内 Ｆターム(参考） 2G017 AA10 AD55 5D034 BA03 BA05 CA00 CA08 5E049 AC00 AC05 BA12 CB02 5F083 FZ10

Claims (15)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 外部磁場によって磁化方向が変化する第
   一の強磁性層と、 前記第一の強磁性層に積層された第一の非磁性結合層
   と、 前記第一の非磁性結合層を介して前記第一の強磁性層と
   積層され、前記外部磁場によって磁化方向が変化する第
   二の強磁性層と、 前記第二の強磁性層と積層された第一の非磁性スペーサ
   層と、 前記第一の非磁性スペーサ層を介して前記第二の強磁性
   層と積層され、前記外部磁場下において所定方向の磁化
   を実質的に保持する第三の強磁性層とを備え、 前記第一の強磁性層と前記第二の強磁性層とが反強磁性
   磁気結合してなり、前記磁気結合の大きさＪが−３００
   ０［Ｏｅ］≦J＜０を満たすことを特徴とする磁気抵抗
   効果素子。
2. 【請求項２】 外部磁場によって磁化方向が変化する第
   一の強磁性層と、 前記第一の強磁性層に積層された第一の非磁性結合層
   と、 前記第一の非磁性結合層を介して前記第一の強磁性層と
   積層され、前記第一の強磁性層と強磁性磁気結合してな
   り、前記外部磁場によって磁化方向が変化する第二の強
   磁性層と、 前記第二の強磁性層と積層された第一の非磁性スペーサ
   層と、 前記第一の非磁性スペーサ層を介して前記第二の強磁性
   層と積層され、前記外部磁場下において所定方向の磁化
   を実質的に保持する第三の強磁性層とを備えることを特
   徴とする磁気抵抗効果素子。
3. 【請求項３】 前記第一及び第二の強磁性層の磁気結合
   の大きさＪが、０［Ｏｅ］＜Ｊ≦１０００［Ｏｅ］以上
   であることを特徴とする請求項２に記載の磁気抵抗効果
   素子。
4. 【請求項４】 第一磁化を備える中央領域と、前記第一
   磁化と異なる方向の第二磁化を備える端部領域とを備
   え、外部磁場によって前記第一及び第二磁化の方向が変
   化する第一の強磁性層と、 前記第一の強磁性層に積層された第一の非磁性結合層
   と、 前記第一の非磁性結合層を介して前記第一の強磁性層と
   積層され、前記第一磁化と平行な第三磁化を備える中央
   領域と、前記第三磁化と異なる方向の第四磁化を備える
   端部領域を備え、前記外部磁場によって第三及び第四磁
   化の方向が変化する第二の強磁性層と、 前記第二の強磁性層と積層された第一の非磁性スペーサ
   層と、 前記第一の非磁性スペーサ層を介して前記第二の強磁性
   層と積層され、前記外部磁場下において所定方向の磁化
   を実質的に保持する第三の強磁性層とを備えることを特
   徴とする磁気抵抗効果素子。
5. 【請求項５】 前記第一及び第二の強磁性層が磁気結合
   しており、前記磁気結合の大きさＪは−３０００［Ｏ
   ｅ］≦Ｊ≦１０００［Ｏｅ］を満たすことを特徴とする
   請求項４記載の磁気抵抗効果素子。
6. 【請求項６】 外部磁場によって磁化方向が変化する第
   一の強磁性層と、 前記第一の強磁性層に積層された第一の非磁性結合層
   と、 前記第一の非磁性結合層を介して前記第一の強磁性層と
   積層され、前記外部磁場によって磁化方向が変化する第
   二の強磁性層と、 前記第二の強磁性層と積層された第一の非磁性スペーサ
   層と、 前記第一の非磁性スペーサ層を介して前記第二の強磁性
   層と積層され、前記外部磁場下において所定方向の磁化
   を実質的に保持する第三の強磁性層とを備え、 前記第一の強磁性層または前記第二の強磁性層と前記非
   磁性結合層との界面の表面粗さが２オングストローム以
   上であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
7. 【請求項７】 前記第一の強磁性層の前記第一の非磁性
   結合層と接する面と反対の面に形成された第二の非磁性
   スペーサ層と、 前記第二の非磁性スペーサ層を介して前記第一の強磁性
   層と積層され、前記外部磁場下において所定方向の磁化
   を実質的に保持する第四の強磁性層とを備えることを特
   徴とする請求項１乃至６のいずれか一項に記載の磁気抵
   抗効果素子。
8. 【請求項８】 前記第一及び第二の非磁性スペーサ層が
   誘電体層であることを特徴とする請求項１乃至７のいず
   れか一項に記載の磁気抵抗効果素子。
9. 【請求項９】 前記第一乃至第四の強磁性層のいずれか
   の平均厚さが０．１ナノメートル以上１００ナノメート
   ル以下であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれ
   か一項に記載の磁気抵抗効果素子。
10. 【請求項１０】 前記第一及び第二の強磁性層のいずれ
    かに第ニの非磁性結合層を介して積層された第五の強磁
    性層を備えることを特徴とする請求項１乃至９のいずれ
    か一項に記載の磁気抵抗効果素子。
11. 【請求項１１】 前記第一または第二の非磁性結合層の
    平均厚さが０．１ナノメートル以上１００ナノメートル
    以下であることを特徴とする請求項１乃至１０のいずれ
    か一項に記載の磁気抵抗効果素子。
12. 【請求項１２】 請求項１乃至１１のいずれか一項に記
    載の磁気抵抗効果素子を複数備えることを特徴とする磁
    気記憶装置。
13. 【請求項１３】 請求項１２に記載の磁気記憶装置を搭
    載したことを特徴とする携帯端末装置。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至請求項１１のいずれか一
    項に記載の磁気抵抗効果素子を備えることを特徴とする
    磁気抵抗効果ヘッド。
15. 【請求項１５】 請求項１４に記載の磁気ヘッドを搭載
    したことを特徴とする磁気再生装置。