JP4359021B2

JP4359021B2 - トンネル接合磁気抵抗効果素子および磁気記録媒体駆動装置

Info

Publication number: JP4359021B2
Application number: JP2002092498A
Authority: JP
Inventors: 英幸菊地; 雅重佐藤; 和雄小林
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2002-03-28
Filing date: 2002-03-28
Publication date: 2009-11-04
Anticipated expiration: 2022-03-28
Also published as: JP2003289164A

Description

【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駆動装置（ＨＤＤ）や磁気テープ駆動装置といった磁気記録媒体駆動装置で磁気情報の読み出しにあたって利用されるトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ＴＭＲ素子は、１対の電極端子と、これら電極端子に挟み込まれるトンネル接合膜とを備える。トンネル接合膜では、自由側強磁性層および固定側強磁性層の間に挟まれる絶縁層の働きで磁気抵抗効果は確立される。磁気記録媒体から作用する磁界の向きに応じて自由側強磁性層の磁化方向が回転すると、トンネル接合膜の電気抵抗は大きく変化する。
【０００３】
ＴＭＲ素子には電流源からセンス電流が供給される。トンネル接合膜の抵抗変化はセンス電流の電圧値に反映される。電圧値の変化に基づき磁気情報の転送信号は作り出される。転送信号の周波数が高められるほど、単位時間当たりに読み出される磁気情報の情報量は増大する。すなわち、磁気情報の読み取りは高速化される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
広く知られるように、ＴＭＲ素子を含む電流回路では、いわゆる浮遊容量に基づきローパスフィルタが確立される。転送信号はローパスフィルタでフィルタリングされる。高い周波数帯域の転送信号は取り除かれてしまう。ローパスフィルタのカットオフ周波数が高められない限り、磁気情報の読み取りの高速化は実現されることはできない。高いカットオフ周波数の実現にあたってＴＭＲ素子の電気抵抗値は十分に低減されなければならない。電気抵抗値の低減にあたってトンネル接合膜で絶縁層の膜厚が過度に縮小されると、トンネル接合膜の磁気抵抗効果は失われてしまう。
【０００５】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、磁気情報の読み取りにあたって十分に転送速度の高速化に対応することができるトンネル接合磁気抵抗効果素子を提供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、第１発明によれば、第１磁性層と、第１磁性層との間に絶縁層を挟み込み、第１トンネル接合膜を構成する第２磁性層と、第２磁性層との間に絶縁層を挟み込み、第２トンネル接合膜を構成する第３磁性層と、第２磁性層に接続される第１電極端子と、第１および第３磁性層に共通に接続される第２電極端子とを備えることを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子が提供される。
【０００７】
第１および第２電極端子からトンネル接合磁気抵抗効果素子に電流が供給されると、第１および第２トンネル接合膜に並列に電流は流れる。第１抵抗値ｒ₁を示す第１トンネル接合膜と、第２抵抗値ｒ₂を示す第２トンネル接合膜とに基づき、次式から明らかなように、トンネル接合磁気抵抗効果素子全体の電気抵抗値Ｒは低減される。
【０００８】
【数１】

【０００９】
一般に、トンネル接合膜の電気抵抗は絶縁層の膜厚や絶縁物質の分布に依存すると考えられる。このとき、例えば単独のトンネル接合膜で電気抵抗ｒが実現されると、トンネル接合磁気抵抗効果素子では電気抵抗値Ｒ（＝ｒ／２）は半減する。したがって、トンネル接合磁気抵抗効果素子を含む電流回路でローパスフィルタが確立されても、カットオフ周波数は高められることができる。こういった電流回路では高い周波数帯域の電圧変化が確実に検出されることができる。周波数の増大に伴い、単位時間当たりに読み出される磁気情報の情報量は増大する。こうして磁気情報の読み取りの高速化は実現される。
【００１０】
こういったトンネル接合磁気抵抗効果素子では、第２磁性層は第１および第２トンネル接合膜の自由側磁性層であればよい。こうして自由側磁性層が共通化されると、トンネル接合磁気抵抗効果素子の構造は簡素化されることができる。しかも、自由側磁性層で磁化方向が回転すると、確実に第１および第２トンネル接合膜で電気抵抗値の変化は同期することができる。
【００１１】
なお、１対の磁性層同士の間に挟まれる絶縁層は金属酸化物で構成されればよい。こういった金属酸化物は、磁性層上に形成される金属薄膜の酸化反応に基づき容易に確立されることができる。例えばアルミニウムの金属薄膜が利用される場合には、Ａｌ₂Ｏ₃の酸化金属薄膜は形成される。
【００１２】
第２発明によれば、第１および第２電極端子と、第１および第２電極端子に接続される第１トンネル接合膜と、第１および第２電極端子の間で第１トンネル接合膜に並列に接続される第２トンネル接合膜とを備えることを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子が提供される。
【００１３】
第１および第２電極端子からトンネル接合磁気抵抗効果素子に電流が供給されると、第１および第２トンネル接合膜に並列に電流は流れる。その結果、前述と同様に、トンネル接合磁気抵抗効果素子全体の電気抵抗値Ｒは低減される。したがって、トンネル接合磁気抵抗効果素子を含む電流回路でローパスフィルタが確立されても、カットオフ周波数は高められることができる。こういった電流回路では高い周波数帯域の電圧変化が確実に検出されることができる。周波数の増大に伴い、単位時間当たりに読み出される磁気情報の情報量は増大する。こうして磁気情報の読み取りの高速化は実現される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、添付図面を参照しつつ本発明の一実施形態を説明する。
【００１５】
図１は磁気記録媒体駆動装置の一具体例すなわちハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）１１の内部構造を概略的に示す。このＨＤＤ１１は、例えば平たい直方体の内部空間を区画する箱形の筐体本体１２を備える。収容空間には、記録媒体としての１枚以上の磁気ディスク１３が収容される。磁気ディスク１３はスピンドルモータ１４の回転軸に装着される。スピンドルモータ１４は、例えば７２００ｒｐｍや１００００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１３を回転させることができる。筐体本体１２には、筐体本体１２との間で収容空間を密閉する蓋体すなわちカバー（図示されず）が結合される。
【００１６】
収容空間には、垂直方向に延びる支軸１５回りで揺動するキャリッジ１６がさらに収容される。このキャリッジ１６は、支軸１５から水平方向に延びる剛体の揺動アーム１７と、この揺動アーム１７の先端に取り付けられて揺動アーム１７から前方に延びる弾性サスペンション１８とを備える。周知の通り、弾性サスペンション１８の先端では、いわゆるジンバルばね（図示されず）の働きで浮上ヘッドスライダ１９は片持ち支持される。浮上ヘッドスライダ１９には、磁気ディスク１３の表面に向かって弾性サスペンション１８から押し付け力が作用する。磁気ディスク１３の回転に基づき磁気ディスク１３の表面で生成される気流の働きで浮上ヘッドスライダ１９には浮力が作用する。弾性サスペンション１８の押し付け力と浮力とのバランスで磁気ディスク１３の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ１９は浮上し続けることができる。
【００１７】
こうした浮上ヘッドスライダ１９の浮上中に、キャリッジ１６が支軸１５回りで揺動すると、浮上ヘッドスライダ１９は半径方向に磁気ディスク１３の表面を横切ることができる。こうした移動に基づき浮上ヘッドスライダ１９は磁気ディスク１３上の所望の記録トラックに位置決めされる。このとき、キャリッジ１６の揺動は例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）といったアクチュエータ２１の働きを通じて実現されればよい。周知の通り、複数枚の磁気ディスク１３が筐体本体１２内に組み込まれる場合には、隣接する磁気ディスク１３同士の間で１本の揺動アーム１７に対して２つの弾性サスペンション１８が搭載される。
【００１８】
図２は浮上ヘッドスライダ１９の一具体例を示す。この浮上ヘッドスライダ１９は、平たい直方体に形成されるＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ（アルチック）製のスライダ本体２２と、このスライダ本体２２の空気流出端に接合されて、読み出し書き込みヘッド２３を内蔵するＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）製のヘッド素子内蔵膜２４とを備える。スライダ本体２２およびヘッド素子内蔵膜２４には、磁気ディスク１３に対向する媒体対向面すなわち浮上面２５が規定される。磁気ディスク１３の回転に基づき生成される気流２６は浮上面２５に受け止められる。
【００１９】
浮上面２５には、空気流入端から空気流出端に向かって延びる２筋のレール２７が形成される。各レール２７の頂上面にはいわゆるＡＢＳ（空気軸受け面）２８が規定される。ＡＢＳ２８では気流２６の働きに応じて前述の浮力が生成される。ヘッド素子内蔵膜２４に埋め込まれた読み出し書き込みヘッド２３は、後述されるように、ＡＢＳ２８で前端を露出させる。ただし、ＡＢＳ２８の表面には、読み出し書き込みヘッド２３の前端に覆い被さるＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）保護膜が形成されてもよい。なお、浮上ヘッドスライダ１９の形態はこういった形態に限られるものではない。
【００２０】
図３は浮上面２５の様子を詳細に示す。読み出し書き込みヘッド２３は、薄膜磁気ヘッドすなわち誘導書き込みヘッド素子３１と電磁変換素子すなわちトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）読み取り素子３２とを備える。誘導書き込みヘッド素子３１は、周知の通り、例えば導電コイルパターン（図示されず）で生起される磁界を利用して磁気ディスク１３に２値情報を書き込むことができる。ＴＭＲ読み取り素子３２は、周知の通り、磁気ディスク１３から作用する磁界に応じて変化する抵抗に基づき２値情報を検出することができる。誘導書き込みヘッド素子３１およびＴＭＲ読み取り素子３２は、前述のヘッド素子内蔵膜２４の上側半層すなわちオーバーコート膜を構成するＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）膜３３と、下側半層すなわちアンダーコート膜を構成するＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）膜３４との間に挟み込まれる。
【００２１】
誘導書き込みヘッド素子３１は、ＡＢＳ２８で前端を露出させる上部磁極層３５と、同様にＡＢＳ２８で前端を露出させる下部磁極層３６とを備える。上部および下部磁極層３５、３６は例えばＦｅＮやＮｉＦｅから形成されればよい。上部および下部磁極層３５、３６は協働して誘導書き込みヘッド素子３１の磁性コアを構成する。
【００２２】
上部および下部磁極層３５、３６の間には例えばＡｌ₂Ｏ₃（アルミナ）製の非磁性ギャップ層３７が挟み込まれる。周知の通り、導電コイルパターンで磁界が生起されると、非磁性ギャップ層３７の働きで、上部磁極層３５と下部磁極層３６とを行き交う磁束は浮上面２５から漏れ出る。こうして漏れ出る磁束が記録磁界（ギャップ磁界）を形成する。
【００２３】
ＴＭＲ読み取り素子３２は、アルミナ膜３４すなわち下地絶縁層の表面に沿って広がる下側電極３８を備える。この下側電極３８には、引き出し導電層３８ａと、引き出し導電層３８ａの表面から立ち上がる導電端子片３８ｂとが形成される。下側電極３８は導電性を備えるだけでなく同時に軟磁性を備えてもよい。下側電極３８が例えばＮｉＦｅといった導電性の軟磁性体で構成されると、この下側電極３８は同時にＴＭＲ読み取り素子３２の下部シールド層として機能することができる。
【００２４】
下側電極３８は、アルミナ膜３４の表面で広がる絶縁層４１に埋め込まれる。この絶縁層４１は、導電端子片３８ｂの壁面に接しつつ引き出し導電層３８ａの表面に沿って広がる。導電端子片３８ｂの頂上面および絶縁層４１の表面は、基礎層上で切れ目なく連続する１平坦化面４２を規定する。
【００２５】
平坦化面４２上では、ＡＢＳ２８に沿って延びる電磁変換膜すなわちトンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）膜４３が形成される。このＴＭＲ膜４３は少なくとも導電端子片３８ｂの頂上面に横たわる。こうしてＴＭＲ膜４３と下側電極３８との間には電気的接続が確立される。ＴＭＲ膜４３の構造の詳細は後述される。
【００２６】
平坦化面４２上には所定の厚みで中間絶縁層４４が広がる。中間絶縁層４４は平坦化面４２上でＴＭＲ膜４３を囲む。中間絶縁層４４上には、ＡＢＳ２８に沿って延びる１対の磁区制御ハード膜４５が形成される。磁区制御ハード膜４５は平坦化面４２上でＡＢＳ２８に沿ってＴＭＲ膜４３を挟み込む。磁区制御ハード膜４５は例えばＣｏＰｔやＣｏＣｒＰｔといった金属材料から形成されればよい。これらの磁区制御ハード膜４５では、周知の通り、ＴＭＲ膜４３を横切る１方向に沿って磁化は確立されることができる。こうした磁区制御ハード膜４５の磁化に基づきバイアス磁界が形成されると、ＴＭＲ膜４３内で例えば自由側強磁性層（ｆｒｅｅｌａｙｅｒ）の単磁区化は実現されることができる。
【００２７】
中間絶縁層４４上にはさらに被覆絶縁膜４６が覆い被さる。この被覆絶縁膜４６は、ＴＭＲ膜４３に覆い被さると同時に、中間絶縁層４４との間に磁区制御ハード膜４５を挟み込む。被覆絶縁層４６の表面には上側電極４７が広がる。前述の下側電極３８と同様に、上側電極４７は導電性を備えるだけでなく同時に軟磁性を備えてもよい。上側電極４７が例えばＮｉＦｅといった導電性の軟磁性体で構成されると、この上側電極４７は同時にＴＭＲ読み取り素子３２の上部シールド層として機能することができる。前述の下部シールド層すなわち下側電極３８と上側電極４７との間隔は記録ディスク１３上で記録トラックの線方向に磁気記録の分解能を決定する。上側電極４７には、被覆絶縁膜４６を貫通してＴＭＲ膜４３の頂上面に接触する端子瘤４８が一体に形成される。こうしてＴＭＲ膜４３と上側電極４７との間には電気的接続が確立される。
【００２８】
図４はＴＭＲ膜４３の一具体例を示す。このＴＭＲ膜４３は、平坦化面４２に沿って広がる下地層５１を備える。この下地層５１は、例えば平坦化面４２上で広がるＴａ層と、このＴａ層の表面に広がるＮｉＦｅ層とで構成されればよい。下地層５１の表面には第１磁化方向拘束層（ｐｉｎｎｉｎｇｌａｙｅｒ）５２が重ね合わせられる。この第１磁化方向拘束層５２は例えばＰｄＰｔＭｎといった反強磁性材料から構成されればよい。
【００２９】
第１磁化方向拘束層５２の表面には第１固定側強磁性層（ｐｉｎｎｅｄｌａｙｅｒ）５３が重ね合わせられる。第１固定側強磁性層５３は例えばＣｏＦｅ層やＣｏＦｅＢ層といった軟磁性合金層から構成されればよい。第１磁化方向拘束層５２の働きで第１固定側強磁性層５３の磁化方向は固定される。ただし、第１固定側強磁性層５３にはいわゆる積層フェリ構造が用いられてもよい。
【００３０】
第１固定側強磁性層５３の表面には第１絶縁層５４が重ね合わせられる。この第１絶縁層５４は例えばＡｌ₂Ｏ₃といった金属酸化物から構成されればよい。第１絶縁層５４の膜厚は例えば０．６ｎｍ〜０．７ｎｍ程度に設定されればよい。ただし、第１絶縁層５４は必ずしも完全な膜に構成される必要はなく、絶縁物質は第１固定側強磁性層５３の表面にいわゆる島状に分布してもよい。
【００３１】
第１絶縁層５４の表面には自由側強磁性層（ｆｒｅｅｌａｙｅｒ）５５が重ね合わせられる。自由側強磁性層５５は第１固定側強磁性層５３との間に第１絶縁層５４を挟み込む。こうして第１固定側強磁性層５３および自由側強磁性層５５の間には強磁性トンネル接合が確立される。すなわち、第１固定側強磁性層５３、第１絶縁層５４および自由側強磁性層５５は第１トンネル接合膜を構成する。自由側強磁性層５５は例えばＣｏＦｅ層やＣｏＦｅＢ層といった軟磁性合金層から構成されればよい。
【００３２】
自由側強磁性層５５の表面には第２絶縁層５６が重ね合わせられる。この第２絶縁層５６は前述と同様に例えばＡｌ₂Ｏ₃といった金属酸化物から構成されればよい。第２絶縁層５６の膜厚は例えば０．６ｎｍ〜０．７ｎｍ程度に設定されればよい。ただし、第２絶縁層５６は必ずしも完全な膜に構成される必要はなく、絶縁物質は自由側強磁性層５５の表面にいわゆる島状に分布してもよい。
【００３３】
第２絶縁層５６の表面には第２固定側強磁性層５７および第２磁化方向拘束層５８が順番に重ね合わせられる。第２固定側強磁性層５７や第２磁化方向拘束層５８は前述の第１固定側強磁性層５３や第１磁化方向拘束層５２と同様に構成されればよい。第２磁化方向拘束層５８の働きで第２固定側強磁性層５７の磁化方向は固定される。第２固定側強磁性層５７は自由側強磁性層５５との間に第２絶縁層５６を挟み込む。こうして自由側強磁性層５５および第２固定側強磁性層５７の間には強磁性トンネル接合が確立される。すなわち、自由側強磁性層５５、第２絶縁層５６および第２固定側強磁性層５７は第２トンネル接合膜を構成する。
【００３４】
第２磁化方向拘束層５８の表面にはいわゆるキャップ層５９が重ね合わせられる。このキャップ層５９は、例えば第２磁化方向拘束層５８の表面に広がるＣｕ層と、このＣｕ層の表面に広がるＲｕ層とを備えればよい。
【００３５】
以上のようなＴＭＲ読み取り素子３２では、図４から明らかなように、上側電極４７および下側電極３８は電気的に短絡させられる。共通の導電経路６１で電流源６２に接続される。その一方で、自由側強磁性層５５は、共通の導電経路６１から分離される導電経路６３で電流源６２に接続される。すなわち、単一の電流源６２に第１および第２トンネル接合膜は並列に接続される。
【００３６】
磁気情報の読み出しにあたってＴＭＲ読み取り素子３２が磁気ディスク１３の表面に向き合わせられると、ＴＭＲ膜４３では、周知の通り、磁気ディスク１３から作用する磁界の向きに応じて自由側強磁性層５５の磁化方向は回転する。こうして自由側強磁性層５５の磁化方向が回転すると、ＴＭＲ膜４３の電気抵抗は大きく変化する。したがって、上側および下側電極４７、３８からＴＭＲ膜４３にセンス電流が供給されると、電極４７、３８から取り出される電圧のレベルは電気抵抗の変化に応じて変化する。このレベルの変化に応じて２値情報は読み取られることができる。
【００３７】
特に、前述のＴＭＲ読み取り素子３２では、第１抵抗値ｒ₁を示す第１トンネル接合膜と、第２抵抗値ｒ₂を示す第２トンネル接合膜とは単一の電流源６２に並列に接続される。その結果、次式から明らかなように、ＴＭＲ読み取り素子３２全体の電気抵抗値Ｒは低減される。
【００３８】
【数２】

【００３９】
一般に、トンネル接合膜の電気抵抗は絶縁層５４、５６の膜厚や絶縁物質の分布に依存すると考えられる。このとき、例えば単独のトンネル接合膜で電気抵抗ｒが実現されると、前述のＴＭＲ読み取り素子３２では電気抵抗値Ｒ（＝ｒ／２）は半減する。したがって、ＴＭＲ読み取り素子３２を含む電流回路でローパスフィルタが確立されても、カットオフ周波数は高められることができる。こういった電流回路では高い周波数帯域の電圧変化が確実に検出されることができる。周波数の増大に伴い、単位時間当たりに読み出される磁気情報の情報量は増大する。こうして磁気情報の読み取りの高速化は実現される。
【００４０】
次にＴＭＲ読み取り素子３２の製造方法を説明する。製造にあたって例えばＡｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ（アルチック）製ウェハー６５は用意される。ウェハー６５の表面には一面にアルミナ膜３４が成膜される。図５から明らかなように、アルミナ膜３４の表面には下側電極３８が形成される。下側電極３８は、アルミナ膜３４の表面で広がる絶縁層４１に埋め込まれる。絶縁層４１に例えば平坦化研磨処理が施されると、下側電極３８の導電端子片３８ｂは平坦化面４２で露出する。こうして少なくとも部分的に下側電極３８を露出させる基礎層は形成される。
【００４１】
基礎層の表面すなわち平坦化面４２上にはＴＭＲ膜４３が形成される。ＴＭＲ膜４３の形成にあって平坦化面４２上には例えば一面に積層素材膜が形成される。この積層素材膜はＴＭＲ膜４３と同一の層構造を備える。積層素材膜の形成工程の詳細は後述される。ＴＭＲ膜４３は積層素材膜から削り出される。こういった削り出しにあたっては例えばイオンミリングが用いられればよい。イオンミリングにあたって、積層素材膜上には、ＴＭＲ膜４３の形状を象ったフォトレジスト膜６６が形成されればよい。
【００４２】
続いて、図６に示されるように、平坦化面４２上では中間絶縁層４４が積層される。中間絶縁層４４は、少なくともＴＭＲ膜４３の下地層５１、第１磁化方向拘束層５２、第１固定側強磁性層５３および第１絶縁層５４を囲めばよい。すなわち、中間絶縁層４４の上面は第１絶縁層５４または自由側強磁性層５５に隣接する。
【００４３】
その後、中間絶縁層４４の表面に磁区制御ハード膜４５が形成される。形成には例えばスパッタリングが用いられればよい。スパッタリングにあたって中間絶縁層４４の表面には予めフォトレジスト膜（図示されず）が形成される。このフォトレジスト膜には、ＴＭＲ膜４３に隣接して磁区制御ハード膜４５の輪郭を象った空間が規定される。この空間で磁区制御ハード膜４５は積層される。磁区制御ハード膜４５は少なくともＴＭＲ膜４３中の自由側強磁性層５５を挟み込めばよい。このとき、磁区制御ハード膜４５の上面は自由側強磁性層５５または第２絶縁層５６に隣接する。その他、中間絶縁層４４の表面には、自由側強磁性層５５や磁区制御ハード膜４５から電極端子パッド（図示されず）に延びる配線パターン（図示されず）が形成される。この配線パターンに基づき前述の導電経路６３は確立される。
【００４４】
前述のように中間絶縁層４４の膜厚が設定されると、磁区制御ハード膜４５と第１固定側強磁性層５３とは確実に電気的に隔絶されることができる。同様に、前述のように磁区制御ハード膜４５の膜厚が設定されると、磁区制御ハード膜４５と第２固定側強磁性層５６とは確実に電気的に隔絶されることができる。したがって、磁区制御ハード膜４５が導電性を備えても、第１固定側強磁性層５３および自由側強磁性層５５間の電気的短絡や、自由側強磁性層５５および第２固定側強磁性層５７間の電気的短絡は確実に回避されることができる。こうして第１および第２トンネル接合膜では確実に磁気抵抗効果は実現される。
【００４５】
その後、図７に示されるように、平坦化面４２上には一面に被覆絶縁膜４６が形成される。被覆絶縁膜４６の積層に先立ってＴＭＲ膜４３上ではいわゆるリフトオフが実施されればよい。ＴＭＲ膜４３上のフォトレジスト膜６６が取り除かれる結果、ＴＭＲ膜４３のキャップ層５９は露出する。被覆絶縁膜４６が積層されると、ＴＭＲ膜４３や磁区制御ハード膜４５は被覆絶縁膜４６に覆われる。被覆絶縁膜４６の形成にあたって例えばスパッタリングは用いられる。スパッタリングのターゲットには例えばＳｉＯ₂やＡｌ₂Ｏ₃といった絶縁材料が用いられればよい。その後、図８に示されるように、被覆絶縁膜４６上にはフォトレジスト膜６７が形成される。このフォトレジスト膜６７には、端子瘤４８の輪郭を象った空間６８が規定される。
【００４６】
こうしてフォトレジスト膜６７に覆われた被覆絶縁膜４６には反応性イオンエッチング処理（ＲＩＥ）が施される。このエッチング処理では例えばＳＦ₆がエッチングガスに用いられればよい。図８に示されるように、エッチングガスは空間６８内で被覆絶縁層４６を除去していく。こうして被覆絶縁層４６にはいわゆるコンタクトホール６９が形成される。コンタクトホール６９の完成後、フォトレジスト膜６７は除去されればよい。
【００４７】
その後、図９に示されるように、被覆絶縁層４６上には上側電極４７が積層される。上側電極４７はコンタクトホール６９に入り込む。こうして上側電極４７はＴＭＲ膜４３の上面すなわちキャップ層５９に接触する。ＴＭＲ読み取り素子３２は完成する。こうして構築されたＴＭＲ読み取り素子３２上には、既知の通りに、誘導書き込みヘッド素子３１は構築されていく。
【００４８】
積層素材膜の形成にあたって、平坦化面４２には、例えば図１０に示されるように、下地層５１に削り出されるＴａ層７１およびＮｉＦｅ層７２や、磁化方向拘束層５２に削り出されるＰｄＰｔＭｎ層７３、第１固定側強磁性層５３に削り出されるＣｏＦｅ層７４が順番に積層形成される。こういった積層にあたっては真空チャンバ内で例えばスパッタリングが実施されればよい。
【００４９】
ＣｏＦｅ層７４の形成後、真空チャンバ内ではＣｏＦｅ層７４の表面で例えばアルミニウムといった金属物質の成膜工程が実施される。この成膜工程には例えばスパッタリングが用いられる。このスパッタリングでは成膜後の膜厚は０．６ｎｍ〜０．７ｎｍ程度に設定される。ＣｏＦｅ層７４の表面にはいわゆる島状の金属薄膜７５が形成される。
【００５０】
その後、図１０から明らかなように、チャンバ内には例えば酸素ガスが導入される。その結果、ＣｏＦｅ層７４の表面では金属薄膜７５すなわちアルミニウムの酸化反応が引き起こされる。この酸化反応でアルミニウムから金属酸化物すなわちＡｌ₂Ｏ₃は生成される。こうして第１絶縁層５４は形成される。ただし、こういった自然酸化法に代えて、プラズマ酸化法やラジカル酸化法が用いられてもよい。その他、酸化反応に代えて窒化反応が用いられてもよい。窒化反応の実現にあたって例えばチャンバ内には窒素ガスが導入されればよい。こうした窒化反応によれば、金属薄膜７５から金属窒化物すなわち絶縁物質は生成されることができる。
【００５１】
第１絶縁層５４の表面には、図１１に示されるように、自由側強磁性層５５に削り出されるＣｏＦｅ層７６が積層される。真空チャンバ内でスパッタリングが施される。ＣｏＦｅ層７６の形成後、前述と同様に、真空チャンバ内ではＣｏＦｅ層７６の表面で例えばアルミニウムといった金属物質の成膜工程が実施される。この成膜工程の完了後、前述と同様に、チャンバ内には例えば酸素ガスが導入される。その結果、ＣｏＦｅ層７６の表面では金属薄膜の酸化反応が引き起こされる。こうして第２絶縁層５６は形成される。その後、第２絶縁層５６上には、第２固定側強磁性層５７に削り出されるＣｏＦｅ層７７や、第２磁化方向拘束層５８に削り出されるＰｄＰｔＭｎ層７８、キャップ層５９に削り出されるＣｕ層７９およびＲｕ層８１が相次いで積層形成される。
【００５２】
（付記１）第１磁性層と、第１磁性層との間に絶縁層を挟み込み、第１トンネル接合膜を構成する第２磁性層と、第２磁性層との間に絶縁層を挟み込み、第２トンネル接合膜を構成する第３磁性層と、第２磁性層に接続される第１電極端子と、第１および第３磁性層に共通に接続される第２電極端子とを備えることを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子。
【００５３】
（付記２）付記１に記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子において、前記第２磁性層は第１および第２トンネル接合膜の自由側磁性層であることを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子。
【００５４】
（付記３）付記１または２に記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子において、前記絶縁層は金属酸化物で構成されることを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子。
【００５５】
（付記４）付記３に記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子において、前記金属酸化物はＡｌ₂Ｏ₃であることを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子。
【００５６】
（付記５）第１および第２電極端子と、第１および第２電極端子に接続される第１トンネル接合膜と、第１および第２電極端子の間で第１トンネル接合膜に並列に接続される第２トンネル接合膜とを備えることを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子。
【００５７】
（付記６）付記５に記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子において、前記第１および第２トンネル接合膜は共通の自由側強磁性層を備えることを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子。
【００５８】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、磁気情報の読み取りにあたって十分に転送速度の高速化に対応することができるトンネル接合磁気抵抗効果素子は提供される。
【図面の簡単な説明】
【図１】ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）の内部構造を概略的に示す平面図である。
【図２】一具体例に係る浮上ヘッドスライダの構造を概略的に示す拡大斜視図である。
【図３】浮上面で観察される読み出し書き込みヘッドの様子を概略的に示す正面図である。
【図４】トンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）膜の構造を概略的に示す拡大正面図である。
【図５】ウェハー上に形成されたＴＭＲ膜を概略的に示すウェハーの拡大部分垂直断面図である。
【図６】磁区制御ハード膜の形成工程を概略的に示すウェハーの拡大部分垂直断面図である。
【図７】被覆絶縁膜の形成工程を概略的に示すウェハーの拡大部分垂直断面図である。
【図８】コンタクトホールの形成工程を概略的に示すウェハーの拡大部分垂直断面図である。
【図９】上部電極の形成工程を概略的に示すウェハーの拡大部分垂直断面図である。
【図１０】ＴＭＲ膜に削り出される積層素材膜の形成工程を概略的に示すウェハーの拡大部分垂直断面図である。
【図１１】ＴＭＲ膜に削り出される積層素材膜の形成工程を概略的に示すウェハーの拡大部分垂直断面図である。
【符号の説明】
３２トンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）素子、３８第２電極端子としての下側電極、４３トンネル接合磁気抵抗効果（ＴＭＲ）膜、４５第１電極端子としての磁区制御ハード膜、４７第２電極端子としての上側電極、５３第１磁性層としての第１固定側強磁性層（第１トンネル接合膜）、５４絶縁層（第１トンネル接合膜）、５５第２磁性層としての自由側強磁性層（第１および第２トンネル接合膜共通）、５６絶縁層（第２トンネル接合膜）、５７第３磁性層としての第２固定側強磁性層（第２トンネル接合膜）。

Claims

第１磁性層と、第１磁性層との間に第１絶縁層を挟み込み、第１トンネル接合膜を構成する第２磁性層と、第２磁性層との間に第２絶縁層を挟み込み、第２トンネル接合膜を構成する第３磁性層と、第２磁性層に接続される第１電極端子と、第１および第３磁性層に共通に接続される第２電極端子とを備え、前記第２磁性層は第１および第２トンネル接合膜の自由側磁性層であることを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子。
請求項１に記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子において、前記第２磁性層は前記第１絶縁層および前記第２絶縁層の間の空間内に配置されることを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子。
請求項２に記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子において、前記第１磁性層、前記第１絶縁層、前記第２磁性層、前記第２絶縁層、前記第３磁性層の順で積層構造を構成することを特徴とするトンネル接合磁気抵抗効果素子。
請求項１〜３のいずれか１項に記載のトンネル接合磁気抵抗効果素子を備えることを特徴とする磁気記録媒体駆動装置。