KR20040023524A - Ｃｐｐ 구조 자기 저항 효과 소자 - Google Patents

Ｃｐｐ 구조 자기 저항 효과 소자 Download PDF

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후지쯔 가부시끼가이샤
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Abstract

현저한 미세화를 수반하지 않고, 출력을 높일 수 있는 CPP 구조 자기 저항 효과 소자를 제공한다.
고정측 자성층(53)은 미세 입상 박막으로 구성된다. 이 미세 입상 박막은 도전성의 자성 결정립(57) 및 유전체(58)를 포함한다. 고정측 자성층(53)에서는 유전체(58)의 작용으로 감지 전류의 유통로는 좁혀진다. 또, 감지 전류는 자성 결정립(57)에 집중적으로 유통한다. 따라서, 감지 전류로부터 큰 전압 변화는 추출될 수 있다. CPP 구조 자기 저항 효과 소자의 출력을 높일 수 있다.

Description

ＣＰＰ 구조 자기 저항 효과 소자{CURRENT-PERPENDICULAR-TO-THE-PLANE STRUC TURE MAGNETORESISTIVE ELEMENT}
본 발명은 예컨대 스핀 밸브막이라고 하는 자기 저항 효과막을 이용하는 자기 저항 효과 소자에 관한 것으로, 특히, 임의의(基層)의 표면에 적층되는 자기 저항 효과막에, 기층의 표면에 직교하는 수직 방향 성분을 갖는 감지 전류를 유통시키는 CPP(Current Perpendicular-to-the-Plane) 구조 자기 저항 효과 소자에 관한 것이다.
소위 스핀 밸브막을 구비한 CPP 구조 자기 저항 효과 소자는 널리 알려져 있다. 이와같은 CPP 구조 자기 저항 효과 소자에는 소위 자유측 강자성층(free layer) 및 고정측 강자성층(pinned layer)이 내장된다. 자유측 강자성층과 고정측 강자성층 사이에는 비자성 중간층이 끼워진다. 이렇게 해서 자유측 강자성층의 자화는 고정측 강자성층의 자화로부터 분리된다. 외부에서 작용하는 자계의 방향에 따라서 자유측 강자성층에서 자화 방향은 회전한다. 이 자화 방향의 회전에 기인하여 스핀 밸브막의 전기 저항치는 변화한다. 그 결과, 스핀 밸브막에 유통하는 감지 전류의 전압 변화가 야기된다.
특허 문헌 1
특허공개 2001-84526호 공보
일반적으로 스핀 밸브막은 도전성의 재료로 구성된다. 스핀 밸브막에서는 거의 전역에 걸쳐 감지 전류가 유통한다. 그 결과, 또 스핀 밸브막이 미세화되지 않는 한, 감지 전류의 유통로는 좁혀질 수 없다. 감지 전류의 유통로가 좁혀지면, 감지 전류로부터 큰 전압 변화가 추출될 수 있다. CPP 구조 자기 저항 효과 소자의 출력을 높일 수 있다.
본 발명은, 상기 실상을 감안하여 이루어진 것으로, 현저한 미세화를 수반하지 않고, 출력을 높일 수 있는 CPP 구조 자기 저항 효과 소자를 제공하는 것을 목적으로 한다.
도 1은 하드디스크 구동 장치(HDD)의 내부구조를 개략적으로 도시하는 평면도.
도 2는 하나의 구체예에 관한 부상 헤드 슬라이더의 구조를 개략적으로 도시하는 확대 사시도.
도 3은 부상면에서 관찰되는 판독/기록 헤드의 모습을 개략적으로 도시하는 정면도.
도 4는 본 발명의 제1 실시예에 관한 CPP 구조 자기 저항 효과(MR) 판독 소자의 구조를 개략적으로 도시한 확대 정면도.
도 5는 미세 입상 박막의 구조를 개략적으로 도시한 스핀 밸브막의 확대 부분 단면도.
도 6은 본 발명의 제2 실시예에 관한 CPP 구조 자기 저항 효과(MR) 판독 소자의 구조를 개략적으로 도시한 확대 정면도.
〈도면의 주요부분에 대한 부호의 설명〉
37: CPP 구조 자기 저항 효과 소자
55: 자유측 자성층
53: 고정측 자성층
54: 비자성 중간층
57: 자성체(자성 결정립)
58: 유전체
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 따르면, 자유측 자성층과, 고정측 자성층과, 자유측 자성층 및 고정측 자성층의 사이에 끼워지는 도전성의 비자성 중간층을 구비하며, 적어도 자유측 자성층 및 고정측 자성층의 한쪽은, 도전성 자성체 및 유전체를 포함하는 미세 입상 박막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 CPP 구조 자기 저항 효과 소자가 제공된다.
CPP 구조 자기 저항 효과 소자에 외부에서 자계가 작용하면, 자계의 방향을 따라서 자유측 자성층의 자화 방향은 회전한다. 자유측 자성층의 자화 방향이 회전하면, 자유측 자성층 및 고정측 자성층의 전기 저항은 크게 변화된다. 따라서, 소위 면직방향으로 자유측 자성층, 비자성 중간층 및 고정측 자성층에 전류가 공급되면, 자유측 자성층 및 고정측 자성층으로부터 추출되는 전압의 레벨은 전기 저항의 변화에 따라서 변화한다. 특히, 고정측 자성층에서는 유전체의 작용으로 감지 전류의 유통로는 좁혀진다. 또, 감지 전류는 자성체에 집중적으로 유통한다. 따라서, 감지 전류로부터 큰 전압 변화가 추출될 수 있다. CPP 구조 자기 저항 효과 소자의 출력을 높일 수 있다.
여기에서 자성체는 미세 입상 박막의 상측 접합면에서 하측 접합면으로 관통하는 결정립을 포함하는 것이 요구된다. 이와 같은 미세 입상 박막에 의하면, 상측 접합면 또는 하측 접합면에 접촉하는 도전 재료에 자성체는 확실하게 접촉할 수 있다. 자성체에 유통하는 전류의 유통이 방해받는 일은 없다. 따라서, 확실하게 큰 출력을 얻을 수 있다.
결정립은 적어도 Co 및 Fe 중 어느 한쪽을 포함하면 좋다. 결정립은 경자성을 나타내더라도 좋고, 연자성을 나타내더라도 좋다. 유전체는 적어도 산화물, 플루오르화물, 탄화물 및 질화물 중 어느 것인가를 포함하면 좋다.
이하, 첨부도면을 참조하여 본 발명의 일 실시예를 설명한다.
도 1은 자기 기록 매체 구동 장치의 하나의 구체예 즉, 하드디스크 구동 장치(HDD)(11)의 내부 구조를 개략적으로 도시한다. 이 HDD(11)는 예컨대, 평평한 직방체의 내부 공간을 구획하는 상자 형태의 케이스 본체(12)를 구비한다. 수용 공간에는 기록 매체로서의 1장 이상의 자기 디스크(13)가 수용된다. 자기 디스크(13)는 스핀들 모터(14)의 회전축에 장착된다. 스핀들 모터(14)는 예컨대, 7200 rpm 또는10000 rpm이라고 하는 빠른 속도로 자기 디스크(13)를 회전시킬 수 있다. 케이스 본체(12)에는 케이스 본체(12) 사이에서 수용 공간을 밀폐하는 덮개 즉, 커버(도시되지 않음)가 결합된다.
수용 공간에는 헤드 액츄에이터(15)가 또한 수용된다. 이 헤드 액츄에이터 (15)는 수직방향으로 연장되는 지지축(16)에 회전가능하게 지지되는 액츄에이터 블록(17)을 구비한다. 액츄에이터 블록(17)에는 지지축(16)으로부터 수평방향으로 연장되는 강체의 액츄에이터 아암(18)이 규정된다. 액츄에이터 아암(18)은 자기 디스크(13)의 표면 및 이면마다 배치된다. 액츄에이터 블록(17)는 예컨대, 주조에 의거하여 알루미늄으로 성형되면 좋다.
액츄에이터 아암(18)의 선단에는 헤드 서스펜션(l9)이 부착된다. 헤드 서스펜션(19)은 액츄에이터 아암(18)의 선단으로부터 전방을 향하여 연장된다. 주지하시는 바와 같이, 헤드 서스펜션(19)의 전단에는 부상 헤드 슬라이더(21)가 지지된다. 부상 헤드 슬라이더(21)는 자기 디스크(13)의 표면을 마주보게 된다.
부상 헤드 슬라이더(21)에는 자기 디스크(13)의 표면을 향하여 헤드 서스펜션(19)으로부터 누르는 힘이 작용한다. 자기 디스크(13)의 회전에 의거하여 자기 디스크(13)의 표면에서 생성되는 기류의 작용으로 부상 헤드 슬라이더(21)에는 부력이 작용한다. 헤드 서스펜션(19)의 누르는 힘과 부력의 밸런스로 자기 디스크 (13)의 회전 중에 비교적 높은 강성으로 부상 헤드 슬라이더(21)는 부상을 계속할 수 있다.
액츄에이터 블록(17)에는 예컨대 보이스 코일 모터(VCM)라고 하는 동력원(22)이 접속된다. 이 동력원(22)의 작용으로 액츄에이터 블록(17)은 지지축 (16) 주위에서 회전할 수 있다. 이러한 액츄에이터 블록(17)의 회전에 의거하여 액츄에이터 아암(18) 및 헤드 서스펜션(19)의 요동은 실현된다. 부상 헤드 슬라이더(21)의 부상중에 지지축(16) 주위에서 액츄에이터 아암(18)이 요동하면, 부상 헤드 슬라이더(21)는 반경 방향으로 자기 디스크(13)의 표면을 가로지를 수 있다. 이러한 이동에 의거하여 부상 헤드 슬라이더(21)는 원하는 기록 트랙에 위치 결정된다. 주지하시는 바와 같이, 복수매의 자기 디스크(13)가 케이스 본체(12)내에 내장되는 경우에는 인접하는 자기 디스크(13) 끼리의 사이에서 2개의 액츄에이터 아암(18) 즉, 2개의 헤드 서스펜션(19)이 배치된다.
도 2는 부상 헤드 슬라이더(21)의 하나의 구체예를 도시한다. 이 부상 헤드 슬라이더(21)는 평평한 직방체에 형성되는 Ａl2O3-TiC(알틱)제조의 슬라이더　본체 (23)를 구비한다. 슬라이더 본체(23)의 공기 유출단에는 Ａl2O3(알루미나) 제조의 헤드 소자 내장막(24)이 접합된다. 헤드 소자 내장막(24)에는 전자 변환 소자 즉, 판독/기록 헤드(25)가 매립된다. 슬라이더 본체(23) 및 헤드 소자 내장막(24)에는 자기 디스크(13)에 대향하는 매체 대향면 즉, 부상면(26)이 규정된다.
부상면(26)에는, 슬라이더 본체(23)의 공기 유입단을 따라서 연장되는 전방 레일(28)과, 슬라이더 본체(23)의 공기 유출단에 인접하여 넓어지는 후방 레일(29)이 형성된다. 전방 레일(28) 및 후방 레일(29)의 정상면에는 소위 ABS(공기 베어링면)(31, 32)가 규정된다. ABS(31, 32)의 공기 유입단은 단차(33, 34)에서 레일(28,29)의 정상면에 접속된다. 판독 기록 헤드(25)는 ABS(32)에서 전단을 노출시킨다. 다만, ABS(32)의 표면에는, 판독 기록 헤드(25)의 전단에 덮여 씌워지는 DLC(다이아몬드형 카본) 보호막이 형성되더라도 좋다.
자기 디스크(13)의 회전에 의거하여 생성되는 기류(35)는 부상면(26)에 받아내진다. 이 때, 단차(33, 34)의 작용으로 ABS(31, 32)에는 비교적 큰 정압 즉, 부력이 생성된다. 또, 전방 레일(28)의 후방 즉, 배후에는 큰 부압이 생성된다. 이들 부력 및 부압의 밸런스에 의거하여 부상 헤드 슬라이더(21)의 부상 자세는 확립된다. 또, 부상 헤드 슬라이더(21)의 형태는 이와 같은 형태로 한정되는 것은 아니다.
도 3는 부상면(26)의 모습을 상세히 도시한다. 판독/기록 헤드(25)는 박막 자기 헤드 즉, 유도 기록 헤드 소자(36)와 CPP 구조 전자 변환 소자 즉, CPP 구조 자기 저항 효과(MR) 판독 소자(37)를 구비한다. 유도 기록 헤드 소자(36)는, 주지하시는 바와 같이, 예컨대, 도전 코일 패턴(도시되지 않음)에서 발생되는 자계를 이용하여 자기 디스크(13)에 2진 정보를 기록할 수 있다. CPP 구조 MR 판독 소자 (37)는, 주지하시는 바와 같이, 자기 디스크(13)로부터 작용하는 자계에 따라서 변화되는 저항에 의거하여 2진 정보를 검출할 수 있다. 유도 기록 헤드 소자(36) 및 CPP 구조 MR 판독 소자(37)는, 전술한 헤드 소자 내장막(24)의 상측 반층 즉, 오버코팅막을 구성하는 Ａl2O3(알루미나)막(38)과, 하측 반층 즉, 언더코팅막을 구성하는 Ａl2O3(알루미나)막(39) 사이에 끼워진다.
유도 기록 헤드 소자(36)는, ABS(32)에서 전단을 노출시키는 상부 자극층 (41)과, 마찬가지로 ABS(32)에서 전단을 노출시키는 하부 자극층(42)을 구비한다. 상부 및 하부 자극층(41, 42)은 예컨대, FeN 또는 NiFe로 형성되면 좋다. 상부 및 하부 자극층(41, 42)은 협동하여 유도 기록 헤드 소자(36)의 자성 코어를 구성한다.
상부 자극층(41)과 하부 자극층(42) 사이에는 예컨대, Ａl2O3(알루미나) 제조의 비자성 갭층(43)이 끼워진다. 주지하시는 바와 같이, 도전 코일 패턴에서 자계가 발생되면, 비자성 갭층(43)의 작용으로, 상부 자극층(41)과 하부 자극층(42)을 오가는 자속은 ABS(32)로부터 누설된다. 이렇게 해서 누설되는 자속이 기록 자계(갭자계)를 형성한다.
CPP 구조 MR 판독 소자(37)는, 알루미나막(39) 즉, 하지 절연층의 표면을 따라서 넓어지는 하측 전극(44)을 구비한다. 하측 전극(44)은 도전성을 구비하였을 뿐만 아니라, 동시에 연자성을 구비하더라도 좋다. 하측 전극(44)이 예컨대, NiFe라고 하는 도전성의 연자성체로 구성되면, 이 하측 전극(44)은 동시에 CPP 구조 MR 판독 소자(37)의 하부 실드층으로서 기능할 수 있다.
하측 전극(44) 즉, 기층의 표면에는 하나의 평탄 화면(45) 즉, 기준면이 규정된다. 평탄 화면(45)상에는 소정의 윤곽으로 자기 저항 효과(MR)막 즉, 스핀 밸브막(46)이 적층된다. 스핀 밸브막(46)은 ABS(32)에서 노출하는 전단으로부터 평탄 화면(45)을 따라서 후방으로 넓어진다. 마찬가지로, 평탄 화면(45)상에는 ABS(32)를 따라서 연장하는 한 쌍의 경자성 자구 제어막(47)이 적층된다. 자구 제어막(47)은 평탄 화면(45)상에서 ABS(32)를 따라서 스핀 밸브막(46)을 끼운다. 자구 제어막 (47)은 예컨대, CoPt 또는 CoCrPt라고 하는 금속 재료로 형성되면 좋다. 이들의 자구 제어막(47)에서는 주지하시는 바와 같이, 스핀 밸브막(46)을 가로지르는 1방향을 따라서 자화는 확립될 수 있다. 이러한 자구 제어막(47)의 자화에 의거하여 바이어스 자계가 형성되면, 스핀 밸브막(46)내에서 예컨대, 자유측 강자성층(free layer)의 단자구화는 실현될 수 있다. 여기에서, 스핀 밸브막(46)의 구조의 세부 사항은 후술한다.
평탄 화면(45)상에는 피복 절연막(48)이 덮여 씌워진다. 피복 절연막(48)은 예컨대, Ａl2O3또는 SiO2라고 하는 절연 재료로 구성되면 좋다. 피복 절연막(48)상에는 상측 전극(49)이 배치된다. 상측 전극(49)은 도전성을 구비하였을 뿐만 아니라, 동시에 연자성을 구비하더라도 좋다. 상측 전극(49)이 예컨대, NiFe라고 하는 도전성 연자성체로 구성되면, 이 상측 전극(49)은 동시에 CPP 구조 MR 판독소자 (37)의 상부 실드층으로서 기능할 수 있다. 전술한 하부 실드층, 즉 하측 전극(44)과 상측 전극(49)의 간격은 자기 디스크(13)상에서 기록 트랙의 선방향으로 자기 기록의 분해능을 결정한다.
도 4는 CPP 구조 MR 판독소자(37)의 확대도를 도시한다. 도 4로부터 명확한 바와 같이, 피복 절연막(48)는 스핀 밸브막(46) 및 자구 제어막(47)의 표면에 덮여씌워진다. 다만, 피복 절연막(48)에는, 스핀 밸브막(46)의 정상면에서 상승하는 콘택 홀(51)이 구획된다. 콘택 홀(51)은 적어도 ABS(32)를 따라서 피복 절연막(48)을 관통한다. 상측 전극(49)은 콘택 홀(51)내에서 스핀 밸브막(46)의 정상면에 접촉한다. 이렇게 해서 상측 전극(49)과 스핀 밸브막(46) 사이에서 전기적 접속은 확립된다. 동시에, 상측 전극(49)과 자구 제어막(47) 사이에서는 전기적 접속은 충분히 회피된다.
도 4로부터 명확한 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 관한 스핀 밸브막 (46)에서는, 하지층(52), 고정측 강자성층(pinned layer)(53), 도전성의 비자성 중간층(54), 자유측 강자성층(55) 및 보호 캡층(56)이 순서대로 겹쳐진다. 고정측 강자성층(53)에서는 경자성이라고 하는 고유의 성질에 기초하여 일 방향으로 자화는 고정된다. 여기서, 기초층(52)은 예컨대, 평탄화면(45)에 적층되는 Ta층과 이 Ta층의 표면에 적층되는 NiFe층으로 구성되면 좋다. 비자성 중간층(54)은 예컨대, Cu층으로 구성되면 좋다. 자유측 강자성층(55)은 예컨대, CoFeB층으로 구성되면 좋다. 보호 캡층(56)은 예컨대, Cu층이나 Au층으로 구성되면 좋다.
고정측 강자성층(53)은 도전성 강자성체 및 유전체를 포함하는 미세 입상 박막으로 구성된다. 이 미세 입상 박막에서는 도 5에 도시된 바와 같이, 하지 층(52)의 표면으로부터 상승하는 복수개의 자성 결정립(57)이 확립된다. 자성 결정립(57) 끼리의 사이에는 유전체(58)가 매립된다. 동시에, 자성 결정립(57)의 선단은 비자성 중간층(53)에 접촉하는 접합면에서 노출된다. 이렇게 해서 개개의 자성 결정립(57)은 미세 입상 박막의 상측 접합면에서 하측 접합면까지 관통한다. 비자성 중간층(54)과 하지층(52) 사이에서는 자성 결정립(57)으로 전기적 접속이 확립된다.
여기에서, 자성 결정립(57)은 예컨대, CoPt 합금 또는 FePt 합금이라고 하는 경자성 재료로 구성되면 좋다. 기타, 경자성 재료에는 천이 금속을 포함하는 희토류 합금을 들 수 있다. 한편, 유전체(58)에는 예컨대, Ａl2O3, SiO2, MgO, Bi2O3라고 하는 산화물, MgF2, CaF2라고 하는 플루오르화물, AlN이라고 하는 질화물, 탄화물 그 밖의 절연 재료가 이용되면 좋다.
자기 정보의 판독에 있어서, CPP 구조 MR 판독 소자(37)가 자기 디스크(13)의 표면을 마주보게 되면, 스핀 밸브막(46)에서는, 주지하시는 바와 같이, 자기 디스크(13)로부터 작용하는 자계의 방향을 따라서 자유측 강자성층(55)의 자화 방향은 회전한다. 이렇게 해서 자유측 강자성층(55)의 자화 방향이 회전하면, 스핀 밸브막 (46)의 전기 저항은 크게 변화된다. 따라서, 상측 전극(49) 및 하측 전극(44)으로부터 스핀 밸브막(46)에 감지 전류가 공급되면, 상측 전극(49) 및 하측 전극(44)으로부터 추출되는 전압의 레벨은 전기 저항의 변화에 따라서 변화한다. 이 레벨의 변화에 따라서 2진 정보를 판독할 수 있다.
특히, 고정측 강자성층(53)에서는, 상술한 바와 같이 유전체(58)의 작용으로 감지 전류의 유통로는 좁혀진다. 또, 감지 전류는 자성 결정립(57)에 집중적으로 유통한다. 따라서, 감지 전류로부터 큰 전압 변화는 추출될 수 있다. CPP 구조 MR 판독 소자(37)의 출력을 높일 수 있다.
다음에 CPP 구조 MR 판독 소자(37)의 제조 방법을 간단히 설명한다. 주지하시는 바와 같이, 웨이퍼 상에는 하측 전극(44)이 형성된다. 하측 전극(44)은 예컨대, 도금 성막법에 의거하여 형성되면 좋다. 하측 전극(44)의 표면에는, 예컨대 Ta 층이나 NiFe 층으로 구성되는 하지층(52)이 적층 형성된다. 하지층(52)은 예컨대 스퍼터링에 의거하여 적층되면 좋다.
계속해서 하지층(52)의 표면에는 CoPt 합금이나 FePt 합금이라고 하는 경자성 재료가 적층된다. 적층에 있어서, 예컨대, 스퍼터링이 이용된다. 이 때, 스퍼터링 장치에서는 경자성 재료의 적층량은 막두께 환산으로 2.8 nm 정도로 설정된다. 그 결과, 하지층(52)의 표면에서는 경자성 재료의 불연속막 즉, 섬 형상 구조가 확립된다. 이 섬 형상 구조에서는 하지층(52)의 표면에 직경 5.0 nm 정도의 자성 결정립(57)이 산재한다.
이어서 하지층(52)의 표면에는 SiO2라고 하는 절연 재료가 적층된다. 적층에 있어서, 예컨대, 스퍼터링이 이용된다. 이 때, 스퍼터링 장치에서는 절연 재료의 적층량은 막두께 환산으로 2.0 nm 정도로 설정된다. 그 적층된 절연 재료는 자성 결정립(57) 끼리의 사이에 맨 먼저 적층된다. 이렇게 해서 자성 결정립(57) 끼리의 합 사이에서 절연 재료는 하지층(52)의 표면을 덮어 간다. 다만, 절연 재료가 적층되더라도 자성 결정립(57)의 노출은 유지된다. 이렇게 해서 미세 입상 박막이 형성된다.
그 후, 미세 입상 박막의 표면에는, Cu라고 하는 비자성의 도전성 재료, CoFe 합금이라고 하는 연자성의 강자성 재료, Cu나 Au 라고 하는 도전성 재료가 연달아서 적층된다. 이렇게 해서 형성되는 적층체로부터 스핀 밸브막(46)은 깎아내진다. 이 깎아내짐에 있어서 예컨대, 이온 밀링이 이용된다. 이 때, 적층체의 표면에는, 예컨대, 스핀 밸브막(46)의 형상을 본뜬 포토레지스트막이 형성된다.
스핀 밸브막(46)의 형성 후, 스핀 밸브막(46)의 주위에는 CoCrPt라고 하는 경자성 재료가 적층된다. 스핀 밸브막(46) 및 경자성 재료의 표면에는 피복 절연막 (48)이 형성된다. 피복 절연막(48)에는 콘택 홀(51)이 형성된다. 그 후, 피복 절연막(48)상에는 상측 전극이 형성된다. 이렇게 해서 CPP 구조 MR 판독 소자(37)가 형성되어 간다.
도 6는 본 발명의 제2 실시예에 관한 CPP 구조 MR 판독 소자(37a)를 개략적으로 도시한다. 이 CPP 구조 MR 판독 소자(37a)에서는, 고정측 강자성층(53) 중의 자성 결정립(57)에 CoFe 합금이라고 하는 연자성 재료가 이용된다. 고정측 강자성층(53)과 하지층(52) 사이에는 자화 방향 구속층(pinning layer) 즉, 반강자성층 (61)이 끼워진다. 반강자성층(61)의 작용에 따라서 고정측 강자성층(53)의 자화는 일 방향으로 고정된다. 반강자성층(61)은 예컨대 IrMn 또는 PdPtMn이라고 하는 반강자성 합금 재료로 형성되면 좋다. 이 스핀 밸브막(46a)에서는 전술한 스핀 밸브막(46)과 마찬가지로, 고정측 강자성층(53)중의 유전체(58)의 작용으로 감지 전류의 유통로가 좁혀지므로, 감지 전류로부터 큰 전압 변화가 추출될 수 있다. 기타, 전술한 CPP 구조 MR 판독 소자(37)와 균등한 구조 또는 구성에는 동일한 참조부호를 사용한다.
특히, 이 스핀 밸브막(46a)의 윤곽은, 하측 전극(44) 즉, 기층의 표면에 임의의 경사각α으로 경사진 경사면(62)으로 구획된다. 자구 제어막(47)은 경사면 (62)에서 스핀 밸브막(46a)에 접합된다. 이들 경사면(62)의 작용으로 상측 전극 (49)으로부터 하측 전극(44)을 향하여 스핀 밸브막(46a)은 서서히 넓어져 간다. 따라서, 비교적 전기 저항이 높은 반강자성층(61)에서 감지 전류의 유통로는 크게 확보될 수 있다. 반강자성층(61)의 전기 저항은 실질적으로 저감될 수 있다.
기타, 이상과 같은 스핀 밸브막(46, 46a)에서는, 자유측 강자성층(55)에 고정측 강자성(53)과 마찬가지로 전술한 미세 입상 박막이 이용되더라도 좋다. 이 경우, 자유측 강자성층(55)에 포함되는 자성 결정립(57)은 예컨대 CoFe 합금이라고 하는 연자성 재료로 구성되면 좋다. 미세 입상 박막은 적어도 자유측 강자성층(55) 및 고정측 강자성층(53) 중 어느 것인가에 적용되면 좋다. 또, CPP 구조 MR 판독소자(37)에서는, 이상과 같은 소위 역적층 구조의 스핀 밸브막(46, 46a) 대신에 순적층 구조의 스핀 밸브막이 내장되더라도 좋다. 순적층 구조에서는 주지하시는 바와 같이 하지층(52)상에 자유측 강자성층, 비자성 중간층, 고정측 강자성층 및 반강자성층 또는 보호 캡층이 순서대로 적층되면 좋다. 어느 경우라도, 적어도 고정측 강자성층 및 자유측 강자성층 중 어느 것인가에 전술한 미세 입상 박막이 이용되면 좋다.
이상과 같이 본 발명에 따르면, 현저한 미세화를 수반하지 않고, CPP 구조 자기 저항 효과 소자의 출력을 높일 수 있다.

Claims (4)

  1. 자유측 자성층과,
    고정측 자성층과,
    상기 자유측 자성층과 고정측 자성층 사이에 끼워지는 도전성의 비자성 중간층을 구비하고,
    적어도 상기 자유측 자성층 및 고정측 자성층의 한쪽은 도전성 자성체 및 유전체를 포함하는 미세 입상 박막으로 구성되는 것을 특징으로 하는 CPP 구조 자기 저항 효과 소자.
  2. 제1항에 있어서, 상기 자성체는, 미세 입상 박막의 상측 접합면에서 하측 접합면으로 관통하는 결정립을 포함하는 것을 특징으로 하는 CPP 구조 자기 저항 효과 소자.
  3. 제2항에 있어서, 상기 결정립은 적어도 Co 및 Fe 중 어느 한쪽을 포함하는 것을 특징으로 하는 CPP 구조 자기 저항 효과 소자.
  4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 유전체는 적어도 산화물, 플루오르화물, 탄화물 및 질화물 중 어느 것인가를 포함하는 것을 특징으로 하는 CPP 구조 자기 저항 효과 소자.
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