(57)【要約】【課題】電気抵抗率を低下させつつ磁気抵抗変化率を増大させることができる電磁変換素子およびその製造方法を提供する。【解決手段】磁気抵抗効果素子４２は、所定の方向に磁化を固定する固定磁化層５５と、固定磁化層５５上に積層されて、Ｂ（ボロン）を含む絶縁材料から形成される絶縁層５９と、絶縁層５９上に積層されて強磁性材料から形成され、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する自由磁化層６１とを備える。こうした磁気抵抗効果素子４２では絶縁層５９にＢが含まれる。Ｂの働きで絶縁層５９では伝導パスが増大する。その結果、従来の磁気抵抗効果素子に比べて電気抵抗率（ＲＡ）は低下する。同時に、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）は増大する。その結果、磁気抵抗効果素子の感度は高められる。こういった磁気抵抗効果素子は記録密度の向上に大いに貢献することができる。【選択図】図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
所定の方向に磁化を固定する固定磁化層と、
前記固定磁化層上に積層されて、Ｂ（ボロン）を含む絶縁材料から形成される絶縁層と、
前記絶縁層上に積層されて強磁性材料から形成され、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する自由磁化層とを備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
請求項１に記載の磁気抵抗効果素子において、前記絶縁層には前記絶縁層の総量に対する前記ボロンの含有量は０．４原子％より大きく２．０原子％以下の範囲に設定されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
請求項１または２に記載の磁気抵抗効果素子において、前記絶縁材料はＭｇＯ（酸化マグネシウム）であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
請求項１〜３のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子において、前記固定磁化層は、非磁性層と、前記非磁性層を挟み込み、相互の交換結合に基づき反平行に磁化を固定する第１強磁性層および第２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。
【請求項５】
所定の方向に磁化を固定する固定磁化層、前記固定磁化層上に積層されて、Ｂ（ボロン）を含む絶縁材料から形成される絶縁層、および、前記絶縁層上に積層されて強磁性材料から形成され、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する自由磁化層の積層体を形成する工程と、
前記積層体に磁界を作用させつつ真空中で前記積層体に加熱処理を施す工程とを備えることを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項６】
所定の方向に磁化を固定する固定磁化層と、前記固定磁化層上に積層されて、Ｂ（ボロン）を含む絶縁材料から形成される絶縁層と、前記絶縁層上に積層されて強磁性材料から形成され、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する自由磁化層とを有する磁気抵抗効果素子と、
書き込み磁界を生成する書き込み素子とを備えることを特徴とする磁気ヘッド。
【請求項７】
記憶媒体と、前記記憶媒体に向き合わせられて、前記記憶媒体に対して磁気情報の書き込みおよび読み出しを実行する磁気ヘッドとを備え、
前記磁気ヘッドは、所定の方向に磁化を固定する固定磁化層、前記固定磁化層上に積層されて、Ｂ（ボロン）を含む絶縁材料から形成される絶縁層、および、前記絶縁層上に積層されて強磁性材料から形成され、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する自由磁化層を有する磁気抵抗効果素子と、書き込み磁界を生成する書き込み素子とを備えることを特徴とする記憶装置。
【請求項８】
所定の方向に磁化を固定する固定磁化層と、前記固定磁化層上に積層されて、Ｂ（ボロン）を含む絶縁材料から形成される絶縁層と、前記絶縁層上に積層されて強磁性材料から形成され、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する自由磁化層とを有する磁気抵抗効果素子と、
前記磁気抵抗効果素子に外部磁化を作用させて、前記自由磁化層の磁化方向を変化させる書き込み素子とを備えることを特徴とする磁気メモリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子に関し、特に、トンネル接合磁気抵抗効果（ＴｕＭＲ）素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＴｕＭＲ素子は広く知られる。ＴｕＭＲ素子は、外部磁化の作用に拘わらず磁化方向を固定する固定磁化層と、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する自由磁化層とを備える。固定磁化層と自由磁化層との間には非磁性材料から形成される非磁性層が挟み込まれる。固定磁化層の磁化方向と自由磁化層の磁化方向との相対角度に応じてＴｕＭＲ素子の磁気抵抗は変化する。磁気抵抗の変化に基づき例えば磁気ディスクから２値情報が読み出される。
【特許文献１】特開２００７−１４２４２４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
２値情報の読み出し感度の向上にあたって、磁気抵抗変化率が大きいことが求められる。同時に、電気抵抗率が低いことが求められる。電気抵抗率が高いと、例えばヘッドスライダの抵抗値が増大し、ハードディスク駆動装置（ＨＤＤ）に組み込まれるヘッドＩＣとの整合性が確保されない。電気抵抗率の低下にあたって、非磁性層の膜厚の減少が求められる。しかしながら、膜厚の減少は抵抗変化率を低下させてしまう。抵抗変化率の低下を抑制する方策が模索される。
【０００４】
本発明は、上記実状に鑑みてなされたもので、電気抵抗率を低下させつつ磁気抵抗変化率を増大させることができる磁気抵抗効果素子およびその製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
上記目的を達成するために、磁気抵抗効果素子は、所定の方向に磁化を固定する固定磁化層と、前記固定磁化層上に積層されて、Ｂ（ボロン）を含む絶縁材料から形成される絶縁層と、前記絶縁層上に積層されて強磁性材料から形成され、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する自由磁化層とを備えることを特徴とする。
【０００６】
こうした磁気抵抗効果素子では絶縁層にＢが含まれる。Ｂの働きで絶縁層では伝導パスが増大する。従来の磁気抵抗効果素子に比べて電気抵抗率（ＲＡ）は低下する。同時に、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）は増大する。その結果、磁気抵抗効果素子の感度は高められる。こういった磁気抵抗効果素子は記録密度の向上に大いに貢献することができる。
【０００７】
以上のような磁気抵抗効果素子の製造方法は、所定の方向に磁化を固定する固定磁化層、前記固定磁化層上に積層されて、Ｂ（ボロン）を含む絶縁材料から形成される絶縁層、および、前記絶縁層上に積層されて強磁性材料から形成され、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する自由磁化層の積層体を形成する工程と、前記積層体に磁界を作用させつつ真空中で前記積層体に加熱処理を施す工程とを備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【０００８】
以上のように、磁気抵抗効果素子は電気抵抗率を低下させつつ磁気抵抗変化率を増大させることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
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。
【００１０】
図１は本発明に係る記憶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は筐体すなわちハウジング１２を備える。ハウジング１２は箱形のベース１３およびカバー（図示されず）から構成される。ベース１３は例えば平たい直方体の内部空間すなわち収容空間を区画する。ベース１３は例えばＡｌ（アルミニウム）といった金属材料から鋳造に基づき成形されればよい。カバーはベース１３の開口に結合される。カバーとベース１３との間で収容空間は密閉される。カバーは例えばプレス加工に基づき１枚の板材から成形されればよい。
【００１１】
収容空間には、記憶媒体としての１枚以上の磁気ディスク１４が収容される。磁気ディスク１４はスピンドルモータ１５の駆動軸に装着される。スピンドルモータ１５は例えば３６００ｒｐｍや４２００ｒｐｍ、５４００ｒｐｍ、７２００ｒｐｍ、１００００ｒｐｍ、１５０００ｒｐｍといった高速度で磁気ディスク１４を回転させることができる。ここでは、例えば磁気ディスク１４は垂直磁気記録ディスクに構成される。すなわち、磁気ディスク１４上の記録用磁性膜では磁化容易軸は磁気ディスク１４の表面に直交する垂直方向に設定される。
【００１２】
収容空間にはキャリッジ１６がさらに収容される。キャリッジ１６はキャリッジブロック１７を備える。キャリッジブロック１７は、垂直方向に延びる支軸１８に回転自在に連結される。キャリッジブロック１７には支軸１８から水平方向に延びる複数のキャリッジアーム１９が区画される。キャリッジブロック１７は例えば押し出し成型に基づきＡｌ（アルミニウム）から成型されればよい。
【００１３】
個々のキャリッジアーム１９の先端にはヘッドサスペンション２１が取り付けられる。ヘッドサスペンション２１はキャリッジアーム１９の先端から前方に延びる。ヘッドサスペンション２１にはフレキシャが貼り付けられる。ヘッドサスペンション２１の先端でフレキシャにはジンバルが区画される。ジンバルに磁気ヘッドスライダすなわち浮上ヘッドスライダ２２が搭載される。ジンバルの働きで浮上ヘッドスライダ２２はヘッドサスペンション２１に対して姿勢を変化させることができる。浮上ヘッドスライダ２２には磁気ヘッドすなわち電磁変換素子が搭載される。
【００１４】
磁気ディスク１４の回転に基づき磁気ディスク１４の表面で気流が生成されると、気流の働きで浮上ヘッドスライダ２２には正圧すなわち浮力および負圧が作用する。浮力および負圧とヘッドサスペンション２１の押し付け力とが釣り合うことで磁気ディスク１４の回転中に比較的に高い剛性で浮上ヘッドスライダ２２は浮上し続けることができる。
【００１５】
キャリッジブロック１７には例えばボイスコイルモータ（ＶＣＭ）２３といった動力源が接続される。このボイスコイルモータ２３の働きでキャリッジブロック１７は支軸１８回りで回転することができる。こうしたキャリッジブロック１７の回転に基づきキャリッジアーム１９およびヘッドサスペンション２１の揺動は実現される。浮上ヘッドスライダ２２の浮上中にキャリッジアーム１９が支軸１８回りで揺動すると、浮上ヘッドスライダ２２は磁気ディスク１４の半径線に沿って移動することができる。その結果、浮上ヘッドスライダ２２上の電磁変換素子は最内周記録トラックと最外周記録トラックとの間でデータゾーンを横切ることができる。こうして浮上ヘッドスライダ２２上の電磁変換素子は目標の記録トラック上に位置決めされる。
【００１６】
図２は一具体例に係る浮上ヘッドスライダ２２を示す。この浮上ヘッドスライダ２２は、例えば平たい直方体に形成される基材すなわちスライダ本体２５を備える。スライダ本体２５の空気流出側端面には絶縁性の非磁性膜すなわち素子内蔵膜２６が積層される。この素子内蔵膜２６に電磁変換素子２７が組み込まれる。電磁変換素子２７の詳細は後述される。
【００１７】
スライダ本体２５は例えばＡｌ２Ｏ３−ＴｉＣ（アルチック）といった硬質の非磁性材料から形成される。素子内蔵膜２６は例えばＡｌ２Ｏ３（アルミナ）といった比較的に軟質の絶縁非磁性材料から形成される。スライダ本体２５は媒体対向面２８で磁気ディスク１４に向き合う。媒体対向面２８には平坦なベース面２９すなわち基準面が規定される。磁気ディスク１４が回転すると、スライダ本体２５の前端から後端に向かって媒体対向面２８には気流３１が作用する。
【００１８】
媒体対向面２８には、前述の気流３１の上流側すなわち空気流入側でベース面２９から立ち上がる１筋のフロントレール３２が形成される。フロントレール３２はベース面２９の空気流入端に沿ってスライダ幅方向に延びる。同様に、媒体対向面２８には、気流３１の下流側すなわち空気流出側でベース面２９から立ち上がるリアセンターレール３３が形成される。リアセンターレール３３はスライダ幅方向の中央位置に配置される。リアセンターレール３３は素子内蔵膜２６に至る。媒体対向面２８には左右１対のリアサイドレール３４、３４がさらに形成される。リアサイドレール３４は空気流出側でスライダ本体２５の側端に沿ってベース面２９から立ち上がる。リアサイドレール３４、３４同士の間にリアセンターレール３３は配置される。
【００１９】
フロントレール３２、リアセンターレール３３およびリアサイドレール３４、３４の頂上面にはいわゆる空気軸受け面（ＡＢＳ）３５、３６、３７、３７が規定される。空気軸受け面３５、３６、３７の空気流入端は段差でフロントレール３２、リアセンターレール３３およびリアサイドレール３４の頂上面にそれぞれ接続される。気流３１が媒体対向面２８に受け止められると、段差の働きで空気軸受け面３５、３６、３７には比較的に大きな正圧すなわち浮力が生成される。しかも、フロントレール３２の後方すなわち背後には大きな負圧が生成される。これら浮力および負圧のバランスに基づき浮上ヘッドスライダ２２の浮上姿勢は確立される。なお、浮上ヘッドスライダ２２の形態はこういった形態に限られるものではない。
【００２０】
空気軸受け面３６の空気流出側でリアセンターレール３３には電磁変換素子２７が埋め込まれる。電磁変換素子２７は例えば読み出し素子と書き込み素子とを備える。読み出し素子にはトンネル接合磁気抵抗効果（ＴｕＭＲ）素子が用いられる。ＴｕＭＲ素子では磁気ディスク１４から作用する磁界の向きに応じてトンネル接合膜の抵抗変化が引き起こされる。こういった抵抗変化に基づき磁気ディスク１４から情報は読み出される。書き込み素子にはいわゆる単磁極ヘッドが用いられる。単磁極ヘッドは薄膜コイルパターンの働きで磁界を生成する。この磁界の働きで磁気ディスク１４に情報は書き込まれる。電磁変換素子２７は素子内蔵膜２６の表面に読み出し素子の読み出しギャップや書き込み素子の書き込みギャップを臨ませる。ただし、空気軸受け面３６の空気流出側で素子内蔵膜２６の表面には硬質の保護膜が形成されてもよい。こういった硬質の保護膜は素子内蔵膜２６の表面で露出する読み出しギャップや書き込みギャップを覆う。保護膜には例えばＤＬＣ（ダイヤモンドライクカーボン）膜が用いられればよい。
【００２１】
図３に示されるように、読み出し素子４２では、上下１対の導電層すなわち下側電極層４３および上側電極層４４にトンネル接合磁気抵抗効果（ＴｕＭＲ）膜４５が挟み込まれる。下側電極層４３および上側電極層４４は例えばＦｅＮ（窒化鉄）やＮｉＦｅ（ニッケル鉄）といった高透磁率材料から構成されればよい。下側電極層４３や上側電極層４４の膜厚は例えば２．０μｍ〜３．０μｍに設定される。こうして下側電極層４３および上側電極層４４は下部シールド層および上部シールド層として機能することができる。その結果、下側電極層４３および上側電極層４４の間隔は磁気ディスク１４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。
【００２２】
書き込み素子４６すなわち単磁極ヘッドは、リアセンターレール３３の表面で露出する主磁極４７および補助磁極４８を備える。主磁極４７および補助磁極４８は例えばＦｅＮ（窒化鉄）やＮｉＦｅ（ニッケル鉄）といった磁性材料から構成されればよい。図４を併せて参照し、補助磁極４８の後端は主磁極４７に磁性連結片４９で接続される。磁性連結片４９周りで磁気コイルすなわち薄膜コイルパターン５０が形成される。こうして主磁極４７、補助磁極４８および磁性連結片４９は、薄膜コイルパターン５０の中心位置を貫通する磁性コアを形成する。
【００２３】
図５は本発明の一実施形態に係るトンネル接合磁気抵抗効果膜４５の構造を概略的に示す。このトンネル接合磁気抵抗効果膜４５は、図５に示されるように、下側電極層４３上に広がる下地層５１を備える。下地層５１は、下側電極層４３上に順番に積層されるＴａ（タンタル）層５２およびＲｕ（ルテニウム）層５３を備える。Ｔａ層５２ではアモルファス構造が確立される。Ｔａ層５２の膜厚は例えば５．０ｎｍに設定される。Ｒｕ層５３の膜厚は例えば２．０ｎｍに設定される。
【００２４】
下地層５１の表面にはピニング層５４が重ね合わせられる。ピニング層５４は反強磁性層から形成される。ここでは、ピニング層５４は例えばＩｒ２１Ｍｎ７９（イリジウムマンガン）合金から形成される。ピニング層５４の膜厚は例えば７．０ｎｍに設定される。
【００２５】
ピニング層５４の表面には磁化固定層すなわちピンド層５５が重ね合わせられる。ピンド層５５は、ピニング層５４上に順番に積層される第１強磁性層５６、非磁性中間層５７および第２強磁性層５８を備える。第１強磁性層５６はＣｏ７４Ｆｅ２６（コバルト鉄）合金から形成される。第１強磁性層５６の膜厚は例えば２．０ｎｍに設定される。第１強磁性層５６とピニング層５４との間には交換結合が確立される。この交換結合の働きで第１強磁性層５６の磁化は所定の方向に固定される。
【００２６】
非磁性中間層５７は非磁性材料から形成される。非磁性中間層５７は例えばＲｕ（ルテニウム）から形成される。非磁性中間層５７の膜厚は０．８ｎｍに設定される。第２強磁性層５８はＣｏ６０Ｆｅ２０Ｂ２０（コバルト鉄ボロン）合金から形成される。第２強磁性層５８の膜厚は例えば２．０ｎｍに設定される。第２強磁性層５８は第１強磁性層５６および非磁性中間層５７と協働で積層フェリ構造を確立する。したがって、第１強磁性層５６と第２強磁性層５８との間には交換結合が確立される。この交換結合の働きで第２強磁性層５８の磁化方向と第１強磁性層５６の磁化方向との間には反平行の関係が確立される。ただし、第２強磁性層５８は直接にピニング層５４の表面に重ね合わせられてもよい。この場合には、第２強磁性層５８とピニング層５４との間に交換結合が確立される。
【００２７】
第２強磁性層５８の表面には絶縁層すなわちトンネルバリア層５９が重ね合わせられる。トンネルバリア層５９はＢ（ボロン）を含む絶縁材料から形成される。絶縁材料にはＭｇＯ（酸化マグネシウム）が用いられる。絶縁材料中のＢの含有量は、絶縁材料の総量に対して０．４原子％より大きく２．０原子％以下の範囲に設定される。トンネルバリア層５９の膜厚は例えば０．９ｎｍ〜１．１ｎｍの範囲で設定される。ここでは、トンネルバリア層５９の膜厚は例えば１．０ｎｍに設定される。
【００２８】
トンネルバリア層５９の表面には自由磁化層すなわちフリー層６１が重ね合わせられる。フリー層６１は強磁性層から形成される。フリー層６１は、トンネルバリア層５９上に順番に積層されるＣｏ６０Ｆｅ４０（コバルト鉄）合金層６２およびＮｉ９０Ｆｅ１０（ニッケル鉄）合金層６３を備える。Ｃｏ６０Ｆｅ４０合金層６２の膜厚は例えば２．０ｎｍに設定される。Ｎｉ９０Ｆｅ１０合金層６３の膜厚は例えば４．０ｎｍに設定される。フリー層６１は、外部磁化の作用に応じて磁化方向の変化を許容する。
【００２９】
フリー層６１の表面にはキャップ層６４が重ね合わせられる。キャップ層６４は例えば非磁性金属から形成される。キャップ層６４は、フリー層６１上に順番に積層されるＴａ（タンタル）層６５およびＲｕ（ルテニウム）層６６を備える。Ｔａ層６５の膜厚は例えば５．０ｎｍに設定される。Ｒｕ層６６の膜厚は例えば１０．０ｎｍに設定される。
【００３０】
キャップ層６４には前述の上側電極層４４が重ね合わせられる。上側電極層４４および下側電極層４３の間には１対の磁区制御膜６７が配置される。磁区制御膜６７は媒体対向面２８に沿ってトンネル接合磁気抵抗効果膜４５を挟み込む。磁区制御膜６７は例えば硬磁性材料から形成される。ここでは、磁区制御膜６７は例えばＣｏＣｒＰｔ（コバルトクロム白金）合金から形成される。磁区制御膜６７には所定の方向に磁化が確立される。磁化の働きで媒体対向面２８に沿ってフリー層６１を横切る磁界は確立される。フリー層６１では磁化の向きは揃えられる。
【００３１】
磁区制御膜６７とトンネル接合磁気抵抗効果膜４５との間には絶縁膜６８が形成される。絶縁膜６８は例えばＡｌ２Ｏ３から形成される。絶縁膜６８の膜厚は例えば３．０ｎｍ〜１０．０ｎｍの範囲で設定される。絶縁膜６８は磁区制御膜６７とトンネル接合磁気抵抗効果膜４５とを絶縁する。同様に、磁区制御膜６７と下側電極層４３との間には絶縁膜６８が形成される。絶縁膜６８は例えばＡｌ２Ｏ３から形成される。絶縁膜６８の膜厚は例えば３．０ｎｍ〜１０．０ｎｍの範囲で設定される。絶縁膜６８は磁区制御膜６７と下側電極層４３とを絶縁する。したがって、たとえ磁区制御膜６７が導電性を有していても、上側電極層４４と下側電極層４３との間ではトンネル接合磁気抵抗効果膜４５のみで導通が確立される。
【００３２】
以上のようなトンネル接合磁気抵抗効果膜４５によれば、トンネルバリア層５９にＢが含まれる。Ｂの働きでトンネルバリア層５９では伝導パスが増大する。その結果、従来のＴｕＭＲ素子に比べて電気抵抗率（ＲＡ）は低下する。同時に、磁気抵抗変化率（ＭＲ比）は増大する。その結果、読み出し素子４２の感度は高められる。こういった読み出し素子４２は記録密度の向上に大いに貢献することができる。
【００３３】
次に読み出し素子４２および書き込み素子４６の製造方法を簡単に説明する。まず、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ基板は用意される。Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ基板の表面には第１Ａｌ２Ｏ３膜が形成される。第１Ａｌ２Ｏ３膜上では個々の浮上ヘッドスライダ２２ごとに読み出し素子４２や書き込み素子４６が形成される。書き込み素子４６は周知のとおりに形成されればよい。読み出し素子４２や書き込み素子４６の形成後、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ基板の表面には第２Ａｌ２Ｏ３膜が形成される。第１および第２Ａｌ２Ｏ３膜は素子内臓膜２６となる。Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ基板から個々の浮上ヘッドスライダ２２は切り出される。
【００３４】
第１Ａｌ２Ｏ３膜上には規定の位置で下側電極層４３が形成される。形成にあたって例えばスパッタリングは用いられる。下側電極層４３は所定の形状に象られる。下側電極層４３上には、下地層５１の材料の膜、ピニング層５４の材料の膜、ピンド層５５の材料の膜、トンネルバリア層５９の材料の膜、フリー層６１の材料の膜およびキャップ層６４の材料の膜が順次形成される。
【００３５】
図６に示されるように、膜厚５．０ｎｍのＴａ膜７１、膜厚２．０ｎｍのＲｕ膜７２、膜厚７．０ｎｍのＩｒ２１Ｍｎ７９合金膜７３、膜厚２．０ｎｍのＣｏＦｅ合金膜７４、膜厚０．８ｎｍのＲｕ膜７５、膜厚２．０ｎｍのＣｏ６０Ｆｅ２０Ｂ２０合金膜７６、１．０ｎｍのＭｇＯ＋Ｂ膜７７、膜厚２．０ｎｍのＣｏ６０Ｆｅ４０合金膜７８、膜厚４．０ｎｍのＮｉＦｅ合金膜７９、膜厚５．０ｎｍのＴａ膜８１および膜厚１０．０ｎｍのＲｕ膜８２が形成される。各膜７１〜８２の形成にあたって例えばスパッタリングは用いられる。特に、ＭｇＯ＋Ｂ膜７７の形成にあたって、ＲＦスパッタリング装置のチャンバ内にはＭｇＯ焼結ターゲットとＭｇＯにＢを混入したＭｇＯ＋Ｂ焼結ターゲットとが同時に設置される。ＭｇＯ焼結ターゲットではＭｇＯの純度は９９．９９％に設定される。ＭｇＯ＋Ｂ焼結ターゲットではＢの含有量はＭｇＯおよびＢの総量に対して３原子％に設定される。このとき、ＭｇＯ焼結ターゲットおよびＭｇＯ＋Ｂ焼結ターゲットに供給されるＲＦパワーの比率が調整される。その結果、ＭｇＯ＋Ｂ膜７７中のＢの含有量が調整されることができる。
【００３６】
その後、Ｔａ膜７１、Ｒｕ膜７２、Ｉｒ２１Ｍｎ７９合金膜７３、ＣｏＦｅ合金膜７４、Ｒｕ膜７５、Ｃｏ６０Ｆｅ２０Ｂ２０合金膜７６、ＭｇＯ＋Ｂ膜７７、Ｃｏ６０Ｆｅ４０合金膜７８、ＮｉＦｅ合金膜７９、Ｔａ膜８１およびＲｕ膜８２の積層体には２７０℃の温度で４時間にわたって加熱処理が施される。加熱処理の温度は例えば２０５℃〜３５０℃の範囲に設定される。加熱処理は真空雰囲気中で実施される。積層体には磁界が作用する。その後、フォトリソグラフィ技術に基づき積層体からトンネル接合磁気抵抗効果膜４５は削り出される。削り出しにあたって、図６に示されるように、上層のＲｕ膜８２上にはフォトレジスト膜８３が形成される。イオンミリングが実施される。フォトレジスト膜８３の周囲で積層体は除去される。フォトレジスト膜８３の周囲で下側電極層４３の表面は露出する。
【００３７】
その後、Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ基板上では膜厚３．０ｎｍ〜１０．０ｎｍで絶縁膜６８が形成される。ここでは、例えばＡｌ２Ｏ３膜が形成される。形成にあたってスパッタリングは用いられる。Ａｌ２Ｏ３はフォトレジスト膜８３上および下側電極層４３上に堆積する。続いて絶縁膜６８上にはスパッタリングに基づき磁区制御膜６７の材料の膜が形成される。ここでは、ＣｏＣｒＰ合金膜が形成される。トンネル接合磁気抵抗効果膜４５はＣｏＣｒＰ合金膜で囲まれる。その後、トンネル接合磁気抵抗効果膜４５上から絶縁膜６８やＣｏＣｒＰ合金膜がリフトオフされる。すなわち、トンネル接合磁気抵抗効果膜４５上からフォトレジスト膜８３は除去される。
【００３８】
ＣｏＣｒＰ膜の表面は平坦化研磨処理される。化学機械研磨（ＣＭＰ）が用いられる。キャップ層６４および磁区制御膜６７の表面は連続面に平坦化される。こうした連続面上で上側電極層４４が積層形成される。形成にあたって例えばスパッタリングは用いられる。上側電極層４４は所定の形状に象られる。磁区制御膜６７は磁場中で加熱処理される。磁区制御膜６７には所定の方向に磁化が確立される。こうして読み出し素子４２は形成される。
【００３９】
発明者は、トンネルバリア層５９に含まれるＢの含有量と電気抵抗率（ＲＡ）との関係を検証した。検証にあたって発明者は複数のサンプルを製造した。支持基板上で前述のトンネル接合磁気抵抗効果膜４５が形成された。支持基板にはＳｉ（シリコン）基板やＳｉＯ２（酸化珪素）基板が用いられた。支持基板の表面にはＮｉＦｅめっき膜が形成された。ＮｉＦｅめっき膜の表面は化学機械研磨に基づき平坦化された。発明者はサンプルごとに０〜３原子％の範囲でＢの含有率を変化させた。フォトリソグラフィ技術に基づきトンネル接合磁気抵抗効果膜４５は円柱状にパターニングされた。円柱の直径は０．６μｍに設定された。トンネル接合磁気抵抗効果膜４５上には上側電極が形成された。直流４端子法に基づき電気抵抗の磁場依存性が測定された。ピニング層５４およびフリー層６１で相互に平行な磁化が確立された。このとき、ＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）で観察されるトンネル磁気抵抗効果膜４５のサイズに基づき電気抵抗率が算出された。
【００４０】
図７に示されるように、Ｂが含まれない場合に比べてＢが含まれる場合には所定の含有率の範囲で電気抵抗率は低下した。例えばＢの含有量が０．４原子％より大きく２．０原子％以下の範囲に設定されると、特に電気抵抗率は低下した。Ｂの含有に基づきトンネルバリア層５９には新たな伝導パスが形成されることが要因と考えられる。ただし、Ｂの含有量が２．０原子％を超えると、電気抵抗率は急激に増加する。Ｂの含有量の増大に基づきＭｇＯの格子間にＢが侵入し、ＭｇＯの結晶質が急激に悪化することが要因と考えられる。その結果、ＭｇＯが良好な結晶質を有する場合に比べて伝導特性が確立されなかったことが要因と考えられる。
【００４１】
発明者は、トンネルバリア層５９に含まれるＢの含有量と磁気抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を検証した。検証にあたって前述のサンプルが用いられた。その結果、図８に示されるように、Ｂが含まれない場合に比べてＢが含まれる場合には磁気抵抗変化率は低下した。Ｂの含有量が増大するにつれて磁気抵抗変化率は低下することが確認された。特に、Ｂの含有量が２．０原子％を超えると、磁気抵抗変化率は著しく低下することが確認された。
【００４２】
図９は電気抵抗率（ＲＡ）と磁気抵抗変化率（ＭＲ比）との相関関係を示す。従来例に係るトンネル接合磁気抵抗効果膜ではトンネルバリア層にＢは含まれなかった。従来例では、電気抵抗率の低下の実現にあたってトンネルバリア層の膜厚が減らされた。従来例では、電気抵抗率が減少するにつれて磁気抵抗変化率は低下した。その一方で、本発明では、例えばＢが０．４原子％より大きく２．０原子％以下の含有量でトンネルバリア層５９に含まれると、従来例と同じ電気抵抗率で磁気抵抗変化率は従来例を上回ることが確認された。Ｂの含有に基づき一定の電気抵抗率のときに磁気抵抗変化率は高められることが確認された。
【００４３】
図１０は本発明に係る磁気メモリの一具体例すなわち磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）９１の構造を概略的に示す。ＭＲＡＭ９１は複数行に平行に交互に延びる書き込みワード線９２および読み出しワード線９３を備える。複数列のビット線９４は書き込みワード線９２および読み出しワード線９３に交差する。ビット線９４および書き込みワード線９２の交差位置でビット線９４には前述のトンネル接合磁気抵抗効果膜４５が接続される。トンネル接合磁気抵抗効果膜４５は例えばＭＯＳトランジスタ９５のソースに接続される。ＭＯＳトランジスタ９５のドレインは接地される。ＭＯＳトランジスタ９５のゲートには読み出しワード線９３が接続される。書き込みワード線９２およびビット線９４は本発明の書き込み素子を構成する。
【００４４】
トンネル接合磁気抵抗効果膜４５では書き込みワード線９２およびビット線９４の合成磁界に基づきフリー層６１の磁化方向が反転する。合成磁界は書き込みワード線９２およびビット線９４にそれぞれ流通する電流に基づき生成される。書き込みワード線９２およびビット線９４の組み合わせに基づき個々のトンネル接合磁気抵抗効果膜４５は選択される。こうしてトンネル接合磁気抵抗効果膜４５に２値情報は記録される。読み出しにあたって読み出しワード線９３に電流は流通する。電流の流通に応じてＭＯＳトランジスタ９５のゲートに電圧は印加される。選択されたビット線９４に電流が流通すると、トンネル接合磁気抵抗効果膜４５の働きでビット線９４の電圧は変化する。電圧変化は検出回路（図示されず）で検出される。こうして２値情報は検知される。
【図面の簡単な説明】
【００４５】
【図１】本発明に係る記憶装置の一具体例すなわち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ーを概略的に示す拡大斜視図である。
【図３】媒体対向面から観察される電磁変換素子を概略的に示す電磁変換素子の正面図である。
【図４】図３の４−４線に沿った断面図である。
【図５】トンネル接合磁気抵抗効果膜の構造を概略的に示す拡大正面図である。
【図６】トンネル接合磁気抵抗効果膜の製造工程を概略的に示す図である。
【図７】Ｂ（ボロン）の含有量と電気抵抗率（ＲＡ）との関係を示すグラフである。
【図８】Ｂ（ボロン）の含有量と磁気抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフである。
【図９】電気抵抗率（ＲＡ）と磁気抵抗変化率（ＭＲ比）との関係を示すグラフである。
【図１０】本発明に係る磁気メモリの一具体例すなわち磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）の構造を概略的に示す回路図である。
【符号の説明】
【００４６】
１１  記憶装置（ハードディスク駆動装置）、１４  記憶媒体（磁気ディスク）、２７  磁気ヘッド（電磁変換素子）、４２  磁気抵抗効果素子（読み出し素子）、４６  書き込み素子、５５  固定磁化層（ピンド層）、５６  第１強磁性層、５７  非磁性層（非磁性中間層）、５８  第２強磁性層、５９  絶縁層（トンネルバリア層）、６１  自由磁化層（フリー層）、９１  磁気メモリ（磁気ランダムアクセスメモリ）。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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