(57)【要約】【課題】  磁性層の形成に先立って絶縁障壁層となる絶縁層を形成することができる構成としつつ、トンネル電流の通過断面積の増大を図る。【解決手段】  基板１１上に形成された絶縁層１２が絶縁障壁層２０と同一体となっている。絶縁障壁層２０を挟み込む２つの磁性層１７、１８は、絶縁障壁層２０に対して基板１１の主面１１ａ方向に配置されている。磁性層１７、１８及び絶縁障壁層２０からなるトンネル接合部２１を流れるトンネル電流は、基板１１の主面１１ａと平行に流れる。【選択図】  図１
2006156504.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板と、
前記基板面に直交する方向に延在した第１側面を有する第１磁性層と、
前記第１側面に面しかつ前記第１側面と平行に延在する第２側面を有する第２磁性層と、
前記第１磁性層の前記第１側面と前記第２磁性層の前記第２側面との間に配置されており、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と共にトンネル接合部を形成する絶縁障壁層とを備えているトンネル磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
基板と、
絶縁障壁層と、前記絶縁障壁層を挟んで互いに対向する第１及び第２磁性層とを含むトンネル接合部とを備えており、
前記絶縁障壁層をトンネリングして前記第１磁性層と前記第２磁性層との間を流れるトンネル電流が前記基板面と平行に流れるようにトンネル接合部が配置されているトンネル磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
基板と、
絶縁障壁層と、前記絶縁障壁層に対して前記基板面方向に配置された第１磁性層と、前記絶縁障壁層に対して前記第１磁性層とは反対方向に配置された第２磁性層とを含むトンネル接合部とを備えたトンネル磁気抵抗効果素子であって、
前記トンネル接合部が、前記基板面から一端が露出するように前記基板に埋設されているトンネル磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記第１磁性層に接合された第１導電層と、前記第２磁性層に接合された第２導電層とをさらに備えている請求項１〜３のいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記トンネル接合部、前記第１導電層及び前記第２導電層の前記基板に臨む面とは反対側の面が、同一平面上にある請求項４に記載のトンネル磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記トンネル接合部、前記第１導電層及び前記第２導電層の前記基板に臨む面が、同一平面上にある請求項４記載のトンネル磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
基板と、
絶縁障壁層と、前記絶縁障壁層を挟んで互いに対向する第１及び第２磁性層とを含むトンネル接合部と、
前記トンネル接合部に電圧を印加するための第１及び第２導電層とを備えており、
前記絶縁障壁層、前記第１磁性層、前記第２磁性層、前記第１導電層及び前記第２導電層の前記基板に臨む面が、前記基板面と平行な同一平面上にあるトンネル磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記トンネル接合部と前記基板との間に配置されていると共に前記絶縁障壁層と同一体として形成された絶縁層をさらに備えている請求項１〜７のいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
絶縁層に第１窪みを形成する工程と、
前記第１窪み内に第１磁性層を形成する工程と、
前記絶縁層において前記絶縁層の絶縁障壁層となる部分に対して前記第１窪みとは反対側に第２窪みを形成する工程と、
前記第２窪み内に第２磁性層を形成する工程とを備えているトンネル磁気抵抗素子の製造方法。
【請求項１０】
前記絶縁層において前記第１磁性層に対して前記絶縁障壁層とは反対側に第３窪みを形成する工程と、
前記絶縁層において前記第２磁性層に対して前記絶縁障壁層とは反対側に第４窪みを形成する工程と、
前記第３窪み内に第１導電層を形成する工程と、
前記第４窪み内に第２導電層を形成する工程とをさらに備えている請求項９記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１１】
基板上に前記絶縁層を形成する工程をさらに備えている請求項９又は１０記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１２】
前記絶縁層が基板である請求項９又は１０記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項１３】
導電体又は半導体を熱酸化することによって前記絶縁層を形成する工程をさらに備えている請求項９〜１２のいずれか１項に記載のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスク装置、磁気テープ装置などの磁気記録再生装置や、その他の磁気検出装置、ＭＲＡＭ（Magnetoresistive Random Access Memory）等に用いられる磁気抵抗効果素子及びその製造方法に関し、特に絶縁障壁層を利用したトンネル磁気抵抗効果が生じるトンネル磁気抵抗効果素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子は、ハードディスク装置や磁気テープ装置に代表される磁気記録装置に搭載される再生用の磁気ヘッドとして盛んに用いられている。磁気抵抗効果素子は、外部磁界に応じて素子抵抗が変化し、磁界強度に応じた出力が得られるものである。例えば、ハードディスク装置では、磁気記録媒体に対向して磁気抵抗効果素子を配置し、媒体からの漏れ磁界を素子抵抗変化に変換して、媒体に記録された情報の再生を行う。このような磁気抵抗効果素子の代表的なものとしては、巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ：Giant Magnetoresistive）素子や、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ：Tunneling Magnetoresistive）素子が知られており、このうち、ＴＭＲ素子は、ＧＭＲ素子に比べて高い磁気抵抗効果（２０％から６０％程度）が得られることが知られている。
【０００３】
ＴＭＲ素子は、絶縁障壁層を２つの磁性層で挟んだ構造（以下、トンネル接合部と称する）を基本としている。絶縁障壁層は電子をトンネリングさせるために非常に薄く、その厚さは１ｎｍから２ｎｍ以下程度である。また、上記２つの磁性層はともに膜面に対して平行な方向に磁化容易軸を有し、互いに平行または反平行な磁化状態を実現するために、互いに保磁力差が付けられるか、或いは一方が磁気的に固定された固定層（ピン層）、他方が磁気的に自由な自由層（フリー層）として形成される。
【０００４】
ＴＭＲ素子のトンネル接合部に電圧を印加すると、薄い絶縁障壁層を伝導電子がトンネリングして、トンネル電流が流れる。ここで、外部磁界を印加して上記２つの磁性層の磁化状態を互いに平行または反平行な状態に変化させると、伝導電子が絶縁障壁層をトンネリングする確率が変化する。具体的には、２つの磁性層の磁化が平行な場合に、トンネル電流は最も流れやすくなり、２つの磁性層の磁化が反平行の場合には、トンネル電流は最も流れにくくなる。これにより、素子の抵抗が変化することになり、２つの磁性層の磁化が平行な場合には素子抵抗が最小に、２つの磁性層の磁化が反平行の場合には素子抵抗は最大になる（磁気抵抗効果）。
【０００５】
ＴＭＲ素子において、より高い磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を得るためには、絶縁障壁層を形成する材料として障壁高さの高い、すなわち、絶縁性の高い材料を用いることがよく、例えばＡｌやＭｇ等の金属材料を自然酸化法、熱酸化法、プラズマ酸化法、またはラジカル酸化法に代表される酸化処理方法を用いて酸化し、これを絶縁障壁層として用いる方法が一般的である。
【０００６】
ＴＭＲ素子の製造にあたっては、通常、まず基板上にスパッタや蒸着等の方法を用いて、下部導電層及び第１の磁性層を形成し、その後第１の磁性層の上にＡｌやＭｇ等の金属材料を成膜する。続いて、上記金属材料を、自然酸化法、熱酸化法、プラズマ酸化法、またはラジカル酸化法等の酸化処理方法を用いて酸化することで金属酸化膜とし、これを絶縁障壁層とする。その後、第２の磁性層及び上部導電層を形成する（非特許文献１参照）。このようにして作製されたＴＭＲ素子を、再生用磁気ヘッドとして用いる場合、下部導電層から上部導電層に至る多層膜を形成した後、基板を含めた多層膜を切削または研磨して、素子断面を切り出し、切り出した断面が記録媒体面と平行になるようにヘッドアームに取り付ける。このように素子断面を切り出す理由は、記録媒体からの漏洩磁界を高感度にセンシングするためであって、断面を切り出すことで磁性体（特に自由層）を表面に露出させ、媒体面近傍で媒体と対向させる必要があるからである。
【０００７】
以上に示したような、基板上の膜厚方向に素子を形成する従来のＴＭＲ素子の製造方法では、絶縁障壁層となるＡｌやＭｇ等の金属材料を形成するのに先立って下部導電層と第１の磁性層を形成しておく必要があるので、絶縁障壁層を形成するためにＡｌやＭｇ等の金属材料の酸化処理を行う際、最適な酸化処理を行うことが難しい。すなわち、酸化処理時に下部にある第１の磁性層まで酸化してしまう過酸化が生じたり、或いは金属材料を完全に酸化できない酸化不足の状態が生じたりする。このような、過酸化や酸化不足は、最適な酸化が行われた場合に比べて磁気抵抗効果を小さくしてしまう。また、酸化処理方法として、下部導電層や第１の磁性層を変質させてしまう従来できなかった高温熱処理を行うことができない。
【０００８】
特許文献１には、基板上に絶縁障壁層を先に形成しその後２つの磁性層と導電層とを形成することが可能な構成を有するＴＭＲ素子が開示されている。特許文献１のＴＭＲ素子は、絶縁障壁層と、この絶縁障壁層に直接的又は間接的に接続され、絶縁障壁層の膜面方向に並べられた２つの磁性層と、これら磁性層に接続された一対の導電層とを有している。そして、磁性層間には所定の間隔が開けられ、その間隔は、一方の導電層からこれに接続された磁性層に流れた電流が、絶縁障壁層を通って他の磁性層へ至るトンネル効果を発揮し得る大きさである。特許文献１に記載のＴＭＲ素子によると、先に絶縁障壁層を形成することができるので、上記した過酸化などの不利益が生じず、特性のよいＴＭＲ素子を得ることができるとされている。
【０００９】
【特許文献１】特開２００１−２１７４８３号公報
【非特許文献１】Xiu-Feng HAN, Tadaomi DAIBOU, Makoto KAJIMOTO, Kazuya YAOITA, Hitoshi KUBOTA, Yasuo ANDO and Terunobu MIYAZAKI "High-Magnetroresistance Tunnel Junctions Using Co75Fe25 Ferromagnetic Electrodes", Jpn. J. Appl. Phys. Vol. 39 (2000) pp.L439-L441
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
しかしながら、特許文献１のＴＭＲ素子では、絶縁障壁層上に２つの磁性層が並列に積層形成された構成となっているために、磁性層を発した伝導電子は、絶縁障壁層の極表層部のみを流れて（トンネリングして）反対側の磁性層に達することになる。このため、絶縁障壁層におけるトンネル電流の通過断面積が極めて小さく、素子抵抗が非常に大きい。
【００１１】
そこで、本発明の一つの目的は、磁性層の形成に先立って絶縁障壁層となる絶縁層を形成することができる構成を有しており、しかも、トンネル電流の通過断面積が大きいトンネル磁気抵抗効果素子を提供することである。
【００１２】
本発明の別の目的は、トンネル電流の通過断面積が大きくなるようにしつつ、磁性層の形成に先立って絶縁障壁層となる絶縁層を形成することができるトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段及び発明の効果】
【００１３】
上記の課題を解決するために、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子は、基板と、前記基板面に直交する方向に延在した第１側面を有する第１磁性層と、前記第１側面に面しかつ前記第１側面と平行に延在する第２側面を有する第２磁性層と、前記第１磁性層の前記第１側面と前記第２磁性層の前記第２側面との間に配置されており、前記第１磁性層及び前記第２磁性層と共にトンネル接合部を形成する絶縁障壁層とを備えている。
【００１４】
別の観点において、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子は、基板と、絶縁障壁層と、前記絶縁障壁層を挟んで互いに対向する第１及び第２磁性層とを含むトンネル接合部とを備えている。そして、前記絶縁障壁層をトンネリングして前記第１磁性層と前記第２磁性層との間を流れるトンネル電流が前記基板面と平行に流れるようにトンネル接合部が配置されている。
【００１５】
上記した本発明に係るトンネル磁気抵抗効果素子は、絶縁障壁層と第１及び第２磁性層との各界面に直交する方向にトンネル電流が流れる構造を有している。したがって、トンネル電流の通過断面積が大きくなって、素子抵抗を小さく抑えることができる。また、上記のトンネル磁気抵抗効果素子は、基板上に第１磁性層、絶縁障壁層及び第２磁性層を順次積層した構造ではなく、第１磁性層及び第２磁性層の形成に先立って絶縁障壁層となる絶縁層を形成できる構成であるので、酸化処理によって絶縁障壁層となる絶縁層を形成する場合であっても良好な特性を有するトンネル磁気抵抗効果素子を製造することができる。
【００１６】
さらに、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子は、特許文献１のＴＭＲ素子と比較して、以下のような利点を有している。すなわち、特許文献１のＴＭＲ素子では、絶縁障壁層表面の清浄度（付着物や付着ガスの量）や絶縁障壁層の表面形状によって素子特性が大きく変化し、再現性よい素子を得ることが困難であると共に絶縁障壁層を構成する材料が本来持つ絶縁特性が表面近傍では十分得られないため、期待通りの特性を発揮しないという問題が生じることがある。加えて、特許文献１のＴＭＲ素子では、絶縁障壁層表面に導電性の付着物が付いた場合には、絶縁破壊を起こし素子自体が破壊されてしまうことがある。これに対して、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子には、このような欠点がない。すなわち、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子は、特性に優れていると共に、素子ごとの特性のばらつきが小さく、しかも耐候性に優れているという利点を有している。
【００１７】
さらに別の観点において、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子は、基板と、絶縁障壁層と、前記絶縁障壁層に対して前記基板面方向に配置された第１磁性層と、前記絶縁障壁層に対して前記第１磁性層とは反対方向に配置された第２磁性層とを含むトンネル接合部とを備えたトンネル磁気抵抗効果素子である。そして、前記トンネル接合部が、前記基板面から一端が露出するように前記基板に埋設されている。
【００１８】
この構成によると、上述したのと同様の利点が得られると共に、基板面から一端が露出するようにトンネル接合部が基板に埋設されているために、リーク電流を抑えることができる。
【００１９】
本発明のトンネル磁気抵抗効果素子は、前記第１磁性層に接合された第１導電層と、前記第２磁性層に接合された第２導電層とをさらに備えていてよい。これにより、容易にトンネル接合部に電圧を印加することができる。
【００２０】
この場合、前記トンネル接合部、前記第１導電層及び前記第２導電層の前記基板に臨む面とは反対側の面が、同一平面上にあることが好ましい。上記構成により、トンネル接合部、第１導電層、及び第２導電層の基板に臨む面とは反対側の面を、そのまま再生用磁気ヘッドの作用面とすることができ、トンネル接合部断面を切り出すプロセスも必要としないので、再生用磁気ヘッドに用いる際の製造プロセスを簡略化することができる。さらに、切り出し屑が素子表面に残存するおそれがないことなら、切り出し屑を介した短絡を防止することができる。
【００２１】
また、この場合、前記トンネル接合部、前記第１導電層及び前記第２導電層の前記基板に臨む面が、同一平面上にあってもよい。これにより、トンネル電流がより効率よく流れるために、高い磁気抵抗効果を得ることができる。
【００２２】
別の観点において、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子は、基板と、絶縁障壁層と、前記絶縁障壁層を挟んで互いに対向する第１及び第２磁性層とを含むトンネル接合部と、前記トンネル接合部に電圧を印加するための第１及び第２導電層とを備えている。そして、前記絶縁障壁層、前記第１磁性層、前記第２磁性層、前記第１導電層及び前記第２導電層の前記基板に臨む面が、前記基板面と平行な同一平面上にある。
【００２３】
このトンネル磁気抵抗効果素子は、上記のトンネル磁気抵抗効果素子と同様の利点を有している。加えて、絶縁障壁層、第１磁性層、第２磁性層、第１磁性層及び第２磁性層の基板に臨む面が基板面と平行な同一平面上にあるために、トンネル電流がより効率よく流れ、その結果として高い磁気抵抗効果を得ることができる。
【００２４】
また、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子は、前記トンネル接合部と前記基板との間に配置されていると共に前記絶縁障壁層と同一体として形成された絶縁層をさらに備えていてよい。これにより、障壁高さの高い絶縁障壁層を形成することができるためにより高いＭＲ比を実現することが可能になると共に、電流のリークを抑制することができる。しかも、絶縁障壁層を絶縁層の一部として形成することができるので、製造工程が簡略なものとなる。
【００２５】
本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法は、絶縁層に第１窪みを形成する工程と、前記第１窪み内に第１磁性層を形成する工程と、前記絶縁層において前記絶縁層の絶縁障壁層となる部分に対して前記第１窪みとは反対側に第２窪みを形成する工程と、前記第２窪み内に第２磁性層を形成する工程とを備えている。
【００２６】
上記構成により、トンネル電流の通過断面積が大きくなるようにしつつ、第１及び第２磁性層の形成に先立って絶縁障壁層となる絶縁層を形成することができる。したがって、酸化処理によって絶縁層を形成する場合であっても良好な特性を有するトンネル磁気抵抗効果素子を製造することができる。すなわち、上述したような過酸化や酸化不足を解消でき、また、第１及び第２磁性層を変質させてしまうおそれがなくなるので、高温での熱酸化処理によって絶縁層を形成することが可能となる。また、製造されたトンネル磁気抵抗効果素子を再生用磁気ヘッドとして用いる場合に、トンネル接合部（第１磁性層、絶縁障壁層、第２磁性層の順に積層された部位）の断面が露出するように切り出す工程を行う必要がないので、絶縁障壁層の表面清浄性が向上すると共に、再生用磁気ヘッドに用いる際の製造プロセスを簡略化することができる。
【００２７】
さらに、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法は、特許文献１に記載されたＴＭＲ素子の製造方法と比較して以下のような利点を有している。すなわち、特許文献１に記載のＴＭＲ素子の製造方法では、絶縁障壁層上の磁性層をエッチング加工することによって２つの磁性層に分離する場合、エッチング加工装置（または露光装置）の分解能で絶縁障壁層の幅が決定される。したがって、絶縁障壁層の幅をエッチング加工装置（または露光装置）の分解能以下とすることができない。このため、現在知られているエッチング加工装置（露光装置）を用いる限り、絶縁障壁層の幅が広くなり、トンネル電流がほとんど流れなくなると共に、流れた場合でも素子抵抗が極めて高くなってしまう。これに対して、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法には、このような欠点がない。すなわち、本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法を用いれば、エッチング加工装置の分解能以下の幅で絶縁障壁層を形成できるために、素子抵抗が低く抑えられ、高い出力が得られるトンネル磁気抵抗効果素子を製造することができる。
【００２８】
本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法は、前記絶縁層において前記第１磁性層に対して前記絶縁障壁層とは反対側に第３窪みを形成する工程と、前記絶縁層において前記第２磁性層に対して前記絶縁障壁層とは反対側に第４窪みを形成する工程と、前記第３窪み内に第１導電層を形成する工程と、前記第４窪み内に第２導電層を形成する工程とをさらに備えていてよい。これにより、第１及び第２導電層を電極として利用することができる。
【００２９】
本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法は、基板上に前記絶縁層を形成する工程をさらに備えていてよい。これにより、障壁高さの高い絶縁障壁層を形成することができるためにより高いＭＲ比を実現することが可能になると共に、電流のリークを抑制することができる。
【００３０】
本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法において、前記絶縁層が基板であってよい。これにより、従来の酸化処理によって形成された絶縁膜では得られない高い障壁高さを有する絶縁障壁層を形成することができるためにより高いＭＲ比を実現することが可能となる。
【００３１】
本発明のトンネル磁気抵抗効果素子の製造方法は、導電体又は半導体を熱酸化することによって前記絶縁層を形成する工程をさらに備えていてよい。これにより、絶縁層を容易に形成することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３２】
＜第１実施形態＞
以下、図を参照しながら、本発明の好適な実施形態に係るトンネル磁気抵抗効果素子について説明する。図１（ａ）及び図１（ｂ）は、本発明の第１実施形態に係るトンネル磁気抵抗効果素子を示す模式図であって、図１（ａ）は平面図、図１（ｂ）は図１（ａ）のＩ−Ｉ断面矢視図である。なお、以下の説明において、図１（ａ）の紙面上下方向の長さを「幅」、紙面左右方向の長さを「厚み」と称し、図１（ｂ）の紙面上下方向の長さを「深さ」と称する。他の図面においても特に断りがない限り、同様である。
【００３３】
図１に示すＴＭＲ素子１において、基板１１の主面１１ａ上には、絶縁層１２が形成されている。絶縁層１２の上面には、深さ方向に、直方体形状の４つの窪み１３、１４、１５、１６が形成されている。窪み１３と窪み１５とは互いに連通しており、同様に窪み１４と窪み１６とは互いに連通している。そして、窪み１３と窪み１４とは離隔している。これら４つの窪み１３〜１６は、一直線上をなすように設けられている。窪み１３には磁性層１７が埋め込まれており、窪み１４には磁性層１８が埋め込まれており、窪み１５及び窪み１６には導電層１９ａ及び導電層１９ｂがそれぞれ埋め込まれている。
【００３４】
磁性層１７及び磁性層１８は、同じ大きさの直方体形状であり、絶縁層１２の厚み方向及び幅方向のほぼ中央部に形成されている。磁性層１７及び磁性層１８は、幅方向に対し厚み方向が短い絶縁障壁層２０を介して厚み方向に隣接している。したがって、ＴＭＲ素子１は、磁性層１７、絶縁障壁層２０及び磁性層１８の三層が、この順に厚み方向に隣接配置されたトンネル接合部２１を有している。また、窪み１５は窪み１３の厚み方向外側の側面に接し、窪み１６は窪み１４の厚み方向外側の側面に接している。導電層１９ａ及び導電層１９ｂは、同じ大きさの直方体形状である。なお、磁性層１７及び磁性層１８は、必ずしも同じ大きさでなくともよく、例えば保磁力差をつけるために両者の形状及び／又は大きさが相違していてもよい。
【００３５】
トンネル接合部２１、導電層１９ａ及び導電層１９ｂの基板１１に臨む面（下面）１ａは、基板１１の主面１１ａに平行な同一平面上に形成されていて、絶縁層１２に接触している。また、トンネル接合部２１、導電層１９ａ及び導電層１９ｂの基板１１に臨む面とは反対側の面（上面）１ｂは、基板１１の主面１１ａに平行な同一平面上に形成されていて、外部に露出している。
【００３６】
基板１１の主面１１ａは平坦面となっている。基板１１としては、例えば、Ｓｉ基板や、酸化処理したＳｉ基板、Ａｌ2Ｏ3（アルミナ）基板、ＭｇＯ基板などを用いることができる。
【００３７】
絶縁層１２は、磁性層１７と磁性層１８との間に設けられた絶縁障壁層２０と同一体として形成されている。絶縁層１２は、絶縁障壁層２０を介して導電層１９ａと導電層１９ｂとの間を流れる電流がリークしないように、磁性層１７、磁性層１８、導電層１９ａ及び導電層１９ｂの側面を覆う部分を有している。これにより、絶縁層１２は、ＴＭＲ素子１を外部から電気的に絶縁しており、リーク電流の発生を抑制している。
【００３８】
絶縁層１２は、例えば、酸化Ａｌ膜、窒化Ａｌ膜、酸化Ｓｉ膜、窒化Ｓｉ膜等の酸化膜や窒化膜からなる絶縁材料を用いて形成することができる。また、絶縁層１２は、基板１１上にスパッタや蒸着等の成膜手段を用いて直接形成されてもよく、或いは、基板１１上に金属や半導体から成る導電材料を形成した後で、熱酸化／窒化、プラズマ酸化／窒化、ラジカル酸化／窒化することで形成されてもよい。この絶縁層１２の厚さは、窪み１３、窪み１４が形成可能な程度の厚さであり、かつ、窪み１３及び窪み１４を形成することで作られる絶縁障壁層２０がトンネル障壁として機能できる厚さとする。具体的には、５ｎｍ以上の厚さで絶縁層１２を形成することが望ましい。
【００３９】
窪み１３及び窪み１４は、絶縁障壁層２０を間に挟んで形成されている。ここで、窪み１３及び窪み１４の形状、すなわち、窪み１３及び窪み１４の厚み、幅及び深さは、磁性層１７及び磁性層１８の磁化がＴＭＲ素子１の幅方向または深さ方向（すなわち、トンネル電流が流れる方向と略直交する方向）に異方性を持ち、トンネル接合部２１においてトンネル磁気抵抗効果が得られる大きさに形成されている。具体的には、例えば窪み１３及び窪み１４の厚みは２ｎｍ以上、幅及び深さは５ｎｍ以上である。また、窪み１３、窪み１４共に厚みが、幅及び深さを上回らない大きさで形成されることが望ましい。
【００４０】
磁性層１７及び磁性層１８は、互いに対向する側面同士が平行に延在しており、その延在方向は主面１１ａに直交している。磁性層１７及び磁性層１８の材料としては、例えば、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ又はこれらの合金が用いられる。磁性層１７及び磁性層１８には、互いに保磁力の異なる磁性体が用いられる。或いは、形状が互いに異なるように窪み１３及び窪み１４を形成し、その形状差によって磁性層１７と磁性層１８とに保磁力差をつけてもよい。別の態様として、磁性層１７及び磁性層１８のいずれか一方と導電層１９ａまたは導電層１９ｂとの間に、ＭｎＩｒやＭｎＰｔに代表される反強磁性体を磁性層１７及び磁性層１８のいずれか一方と接するように形成することで磁性層１７と磁性層１８とに保磁力差を付けてもよい。この場合、磁性層１７、１８のうち固定層とする方の磁性層に接するように反強磁性体を形成した場合には、保磁力差を確実につけることができるので、確実に高ＭＲ比のトンネル磁気抵抗効果素子を提供できる。なお、磁性層１７及び磁性層１８は、複数の磁性体を積層することにより形成された複合体であってもよい。
【００４１】
導電層１９ａ、１９ｂは、トンネル接合部２１から電極を取る（トンネル接合部２１に電圧を印加して電流を流す）ための導電層であり、例えば、Ｃｕ、Ａｌ、Ａｇ、Ａｕ等の導電性金属又はこれらの合金を用いて形成できる。このように、２つの導電層１９ａ、１９ｂがそれぞれ２つの磁性層１７、１８に電気的に接続されているので、外部から容易にトンネル接合部２１に電圧を印加することができる。
【００４２】
絶縁障壁層２０は、トンネル電流が絶縁障壁層２０を通過できる厚み、例えば、５ｎｍ以下の厚みとなっている。
【００４３】
次に、ＴＭＲ素子１の動作について説明する。このＴＭＲ素子１では、導電層１９ａ及び導電層１９ｂの間に電圧が印加されると、磁性層１７、絶縁障壁層２０、磁性層１８を結ぶ線上に基板１１の主面１１ａと平行に電流が流れる。つまり、トンネル接合部２１の厚み方向にトンネル電流が流れる。ここで、外部磁場をＴＭＲ素子１に印加すると、互いに保磁力の異なる磁性層１７の磁化方向と磁性層１８の磁化方向とを互いに平行または反平行の状態に変化させることができる。このとき、磁性層１７と磁性層１８との磁化方向が平行か反平行かによって絶縁障壁層２０を通過する電子の確率が変化し、素子抵抗が変化する。すなわち、トンネル磁気抵抗効果が生じることとなる。
【００４４】
本実施形態のＴＭＲ素子１は、基板１１の主面１１ａに沿って２つの磁性層１７、１８が絶縁障壁層２０を挟んで対向した構成となっているため、基板１１の主面１１ａと平行な方向であって、絶縁障壁層２０と磁性層１７、１８との各界面に直交する方向にトンネル電流を流すことができる。これにより、トンネル電流の通過断面積を大きくすることができるので、素子抵抗を小さく抑えることができる。また、磁性層１７、１８や導電層１９ａ、１９ｂの形成に先立って絶縁障壁層２０となる絶縁層１２を形成できる構成であるので、酸化処理によって絶縁障壁層２０となる絶縁層１２が形成されている場合であっても、磁性層１７、１８や導電層１９ａ、１９ｂが酸化処理時に酸化されてしまうことがなく、絶縁層１２及び絶縁障壁層２０だけが適切に酸化処理されている。したがって、このＴＭＲ素子１の特性は良好である。
【００４５】
さらに、ＴＭＲ素子１は、２つの磁性層１７、１８が絶縁障壁層２０を挟んで対向した構成であるので、絶縁障壁層２０表面の清浄度や絶縁障壁層２０の表面形状によって素子特性が大きく変化するということがなく、素子ごとの特性のばらつきが小さい。さらに、絶縁障壁層２０表面に導電性の付着物が付くことがないので、絶縁破壊を起こすことがなく信頼性も高い。
【００４６】
加えて、トンネル接合部２１及び２つの導電層１９ａ、１９ｂの基板１１に臨む面１ａが同一平面上にあるので、トンネル電流がより効率よく流れ、高い磁気抵抗効果を得ることができる。また、トンネル接合部２１及び２つの導電層１９ａ、１９ｂの基板１１に臨む面とは反対側の面１ｂが同一平面上に形成されているので、この面１ｂをそのまま再生用磁気ヘッドの作用面とすることができ、トンネル接合部断面を切り出すプロセスも必要としないので、ＴＭＲ素子１を再生用磁気ヘッドに用いる際の製造プロセスを簡略化することができる。
【００４７】
また、トンネル接合部２１と基板１１との間には絶縁障壁層２０と同一体として形成された絶縁層１２が配置されているので、絶縁障壁層２０の障壁高さを高くしてより高いＭＲ比を実現することが可能になると共に、電流のリークを抑制することができる。しかも、絶縁障壁層２０を絶縁層１２の一部として形成することができるので、製造工程が簡略なものとなる。
【００４８】
なお、本実施形態においては、窪み１３〜１６の深さが絶縁層１２の層厚よりも浅いが、窪み１３〜１６を、絶縁層１２を貫通して基板１１の途中にまで達するように形成してもよい。この際、磁性体１７、１８及び導電層１９ａ、１９ｂが絶縁層１２を越えて基板１１の途中まで埋め込まれることになる。ただし、この場合、導電層１９ａと導電層１９ｂの間に流した電流が基板１１を流れることを防ぐために、基板１１の抵抗を絶縁層１２の抵抗よりも大きくすることが好ましい。仮に基板１１の比抵抗（単位体積当たりの抵抗）が絶縁層１２の比抵抗よりも多少小さい場合であっても、例えば、窪み１５及び窪み１６だけが絶縁層１２を貫通して基板１１の途中にまで達するようにすることで、絶縁層１２よりも基板１１の抵抗を大きくすることができ、電流のリークを防ぐことができる。
【００４９】
また、トンネル接合部２１、導電層１９ａ及び導電層１９ｂの基板１１に臨む面１ｂ及びこれとは反対側の面１ａは、基板１１の主面１１ａに平行な同一平面上に形成されていなくてもよい。
【００５０】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態に係るトンネル磁気抵抗効果素子について説明する。図２は、本実施形態に係るトンネル磁気抵抗効果素子の模式断面図である。なお、第１実施形態と同様の部分については、説明を省略することがある。
【００５１】
図２に示すＴＭＲ素子２は、基板が絶縁障壁層と同一体として形成された絶縁体である点において、第１実施形態に係るＴＭＲ素子１と異なる。ＴＭＲ素子２において、基板３１の主面３１ａには、深さ方向に、直方体形状の４つの窪み３３〜３６が形成されている。窪み３３と窪み３５とは互いに連通しており、同様に窪み３４と窪み３６とは互いに連通している。そして、窪み３３と窪み３４とは離隔している。これら４つの窪み３３〜３６は、一直線上をなすように設けられている。窪み３３には磁性層３７が埋め込まれており、窪み３４には磁性層３８が埋め込まれており、窪み３５及び窪み３６には導電層３９ａ及び導電層３９ｂがそれぞれ埋め込まれている。
【００５２】
磁性層３７及び磁性層３８は、同じ大きさの直方体形状であり、基板３１の厚み方向及び幅方向のほぼ中央部に形成されている。磁性層３７及び磁性層３８は、幅方向に対し厚み方向の長さが小さい絶縁障壁層４０を介して厚み方向に隣接している。したがって、ＴＭＲ素子２は、磁性層３７、絶縁障壁層４０及び磁性層３８の三層が、この順に厚み方向に隣接配置されたトンネル接合部４１を有している。また、窪み３５は窪み３３の厚み方向外側の側面に接し、窪み３６は窪み３４の厚み方向外側の側面に接している。導電層３９ａ及び導電層３９ｂは、同じ大きさの直方体形状である。なお、磁性層３７及び磁性層３８は、必ずしも同じ大きさでなくともよく、例えば保磁力差をつけるために両者の形状及び／又は大きさが相違していてもよい。
【００５３】
トンネル接合部４１、導電層３９ａ及び導電層３９ｂの基板３１に臨む面とは反対側の面（上面）２ａは、基板１１の主面１１ａと同一平面上に形成されていて、外部に露出している。
【００５４】
基板３１の主面３１ａは平坦面となっている。基板３１としては、例えば、絶縁性の極めて高い高純度の結晶性Ａｌ2Ｏ3基板、ＭｇＯ基板、酸化処理されたＳｉ基板等が用いられる。
【００５５】
窪み３３及び窪み３４は、絶縁障壁層４０を間に挟んで形成されている。絶縁障壁層４０は、基板３１と同一体として形成されている。窪み３５及び窪み３６は、基板３１の主面３１ａから窪み３３及び窪み３４よりも深く掘り下げられている。したがって、導電層３９ａ及び導電層３９ｂも、磁性層３７及び磁性層３８よりも深さ方向に長く形成されている。
【００５６】
次に、ＴＭＲ素子２の動作について説明する。このＴＭＲ素子２では、導電層３９ａ及び導電層３９ｂの間に電圧が印加されると、磁性層３７、絶縁障壁層４０、磁性層３８を結ぶ線上に基板３１の主面３１ａと平行に電流が流れる。つまり、トンネル接合部４１の厚み方向にトンネル電流が流れる。ここで、外部磁場をＴＭＲ素子２に印加すると、互いに保磁力の異なる磁性層３７の磁化方向と磁性層３８の磁化方向とを互いに平行または反平行の状態に変化させることができる。このとき、磁性層３７と磁性層３８との磁化方向が平行か反平行かによって絶縁障壁層４０を通過する電子の確率が変化し、素子抵抗が変化する。すなわち、トンネル磁気抵抗効果が生じることとなる。
【００５７】
本実施形態のＴＭＲ素子２によれば、第１実施形態のＴＭＲ素子１と同様の効果を得ることができる上、基板３１が絶縁障壁層４０と同一体として形成された絶縁体であるため、電流のリークを抑制することができる。さらに、スパッタや蒸着等を用いて絶縁障壁層４０となる金属材料を成膜する必要がないため、膜中に不純物が混入することなどに起因した絶縁障壁層４０の破壊が生じにくくなる。さらに、従来の酸化処理によって形成された絶縁膜では得られない高い障壁高さを有する絶縁障壁層４０を形成することができるためにより高いＭＲ比を実現することが可能となる。
【００５８】
なお、本実施形態においては、窪み３５及び窪み３６はいずれも磁性層３７及び磁性層３８の層厚よりも深く形成されているが、窪み３５及び窪み３６の深さを磁性層３７、３８と同じ深さとしてもよい。また、トンネル接合部４１、導電層３９ａ及び導電層３９ｂの基板３１に臨む面とは反対側の面（上面）２ａは、基板１１の主面１１ａと同一平面上に形成されていなくてもよい。
【００５９】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態に係るトンネル磁気抵抗効果素子について説明する。図３は、本実施形態に係るトンネル磁気抵抗効果素子の模式断面図である。なお、第１実施形態と同様の部分については、説明を省略することがある。
【００６０】
図３に示すＴＭＲ素子３は、導電層が形成された位置において第１実施形態に係るＴＭＲ素子１と異なる。ＴＭＲ素子３において、基板５１の主面５１ａ上には、絶縁層５２が形成されている。絶縁層５２の上面には、深さ方向に、直方体形状の２つの窪み５３、５４が形成されている。窪み５３と窪み５４とは離隔している。窪み５３には磁性層１７が埋め込まれており、窪み５４には磁性層５８が埋め込まれている。
【００６１】
磁性層５７及び磁性層５８は、同じ大きさの直方体形状であり、絶縁層５２の厚み方向及び幅方向のほぼ中央部に形成されている。磁性層５７及び磁性層５８は、幅方向に対し厚み方向が短い絶縁障壁層６０を介して隣接している。したがって、ＴＭＲ素子３は、磁性層５７、絶縁障壁層６０及び磁性層５８の三層が、この順に厚み方向に隣接配置されたトンネル接合部６１を有している。
【００６２】
トンネル接合部６１の基板５１に臨む面（下面）３ａは、基板５１の主面５１ａに平行な同一平面上に形成されていて、絶縁層５２に接触している。また、トンネル接合部６１の基板５１に臨む面とは反対側の面（上面）３ｂは、基板５１の主面５１ａに平行な同一平面上に形成されていて、外部に露出している。
【００６３】
絶縁層５２の上面５２ａ上には、同じ大きさの直方体形状である導電層５９ａ及び導電層５９ｂが形成されている。導電層５９ａ及び導電層５９ｂは、対向する端部がそれぞれ窪み５３及び５４上に位置しつつ離隔している。そして、導電層５９ａ及び導電層５９ｂは、それぞれ、磁性層５７及び磁性層５８と電気的に接合されている。
【００６４】
次に、ＴＭＲ素子３の動作について説明する。このＴＭＲ素子３では、導電層５９ａ及び導電層５９ｂの間に電圧が印加されると、磁性層５７、絶縁障壁層６０、磁性層５８を結ぶ線上に基板５１の主面５１ａと平行に電流が流れる。つまり、トンネル接合部６１の厚み方向にトンネル電流が流れる。ここで、外部磁場をＴＭＲ素子３に印加すると、互いに保磁力の異なる磁性層５７の磁化方向と磁性層５８の磁化方向とを互いに平行または反平行の状態に変化させることができる。このとき、磁性層５７と磁性層５８との磁化方向が平行か反平行かによって絶縁障壁層６０を通過する電子の確率が変化し、素子抵抗が変化する。すなわち、トンネル磁気抵抗効果が生じることとなる。
【００６５】
本実施形態のＴＭＲ素子３によれば、第１実施形態のＴＭＲ素子１と同様の効果を得ることができる。
【００６６】
なお、上記各実施形態に示したすべての窪みの形状は、トンネル接合部でトンネル磁気抵抗効果が得られる形状であればよく、必ずしも上記各実施形態の説明で示したような直方体形状である必要はない。例えば、窪みの側壁や底面が円弧状の形状をしたものであっても構わない。この窪みに形成される磁性層や導電層の形状も同様である。また、磁性層の酸化や窒化による変質や、ＴＭＲ素子を磁気ヘッドとして用いた際に媒体との摩擦によるＴＭＲ素子の磨耗を防ぐために、トンネル接合部の上面に表面保護膜を形成しても構わない。また、上記第１及び第３実施形態に係るＴＭＲ素子において絶縁障壁層と絶縁層とは同一体でなくてもよく、上記第２実施形態に係るＴＭＲ素子において絶縁障壁層と基板とは同一体でなくてもよい。
【実施例】
【００６７】
（実施例１）
本発明に係るＴＭＲ素子の特性を評価するために、以下の製造方法に従って第１実施形態のＴＭＲ素子１を作製した。図４（ａ）〜図４（ｎ）は、本発明の実施例１に係るＴＭＲ素子の製造工程を順に描いた断面図である。
【００６８】
本実施例のＴＭＲ素子を作製するには、まず、図４（ａ）に示すように、基板１１として表面を５００ｎｍの厚さで熱酸化したシリコン基板を用い、基板１１の主面１１ａ上に絶縁層１２の母体となるＡｌ膜２２をマグネトロンスパッタ装置で成膜した。具体的には、スパッタチャンバを１×１０-6Ｐａまで真空引きした後、Ａｒガスを導入し、２×１０-1ＰａのＡｒガス雰囲気下でＤＣマグネトロンスパッタ法を用いて基板１１上にＡｌ膜２２を成膜した。ここで、Ａｌ膜２２の膜厚は４０ｎｍとした。
【００６９】
次に、マグネトロンスパッタ装置を再度１×１０-5Ｐａまで真空引きした後、Ｏ2ガスを導入し、１×１０-1ＰａのＯ2ガス雰囲気下で基板１１を６００℃、１時間の加熱条件で加熱し、Ａｌ膜２２を熱酸化した。これにより、成膜されたＡｌ膜はすべて酸化され、Ａｌ2Ｏ3（酸化アルミニウム）からなる絶縁層１２となった（図４（ｂ））。変形例として、絶縁層１２は半導体を熱酸化することによって形成してもよい。
【００７０】
続いて、図４（ｃ）に示すように、絶縁層１２上に、上記マグネトロンスパッタ装置を用いてＣｕからなる導電性接地層２３を形成した。具体的には、スパッタチャンバを１×１０-6Ｐａまで真空引きした後、Ａｒガスを導入し、２×１０-1ＰａのＡｒガス雰囲気下で行った。ここで、Ｃｕ膜の膜厚は１０ｎｍとした。ここで成膜される導電性接地層２３は、後に集束イオンビーム（ＦＩＢ：Focused Ion Beam）加工装置を用いて絶縁層１２に窪み１３、窪み１４、及び、後に説明する位置決め用の窪み２５を形成する際に、絶縁層１２がチャージアップすることによるフォーカス等のビーム調整不具合を防ぐために利用されるものである。したがって、導電性接地層２３は導電性を持つ金属層であればよく、Ｃｕに限るものではない。なお、窪み１３などは、ＦＩＢ加工装置に代えて、電子ビーム（ＥＢ：Electron Beam ）リソグラフィと選択異方性エッチングとの組み合わせによって形成されてもよい。
【００７１】
導電性接地層２３を形成後、基板１１をマグネトロンスパッタ装置から取り出し、ＦＩＢ加工装置に取り付け、図５に示すように位置決め用窪み２５を加工形成した。上記位置決め用窪み２５は、それぞれが長さ５０ｎｍ、幅５０ｎｍ、深さ１００ｎｍの直方体型の窪みであり、これら窪み２５は５０ｎｍの間隔で基板の外周に沿って形成した。以後に形成する窪み１３、窪み１４、窪み１５及び窪み１６の加工には、この位置決め用窪み２５を利用して、加工箇所の高精度な位置決めを行った。なお、ここで用いられるＦＩＢ加工装置は、例えば、スポット径が１０ｎｍ以下のものが適している。ただし、これに限るものではなく、窪みを形成できるものであればよく、より大きなスポット径のものを用いても構わない。以下の説明中でも同様である。
【００７２】
次に、上記ＦＩＢ加工装置を用いて、磁性体を埋め込むための窪み１３を加工形成した（図４（ｄ））。具体的な窪み１３の形状は、厚み１０ｎｍ、幅１００ｎｍ、深さが絶縁層１２の上面から３０ｎｍの略直方体形状である。なお、加工時のＸ−Ｙ位置決めは、上記位置決め用窪み２５を基準に行った。
【００７３】
窪み１３を加工した後、基板１１を再度マグネトロンスパッタ装置内に入れ、磁性体としてＣｏＰｔをスパッタし、膜厚３０ｎｍで磁性層１７を形成した。具体的には、スパッタチャンバを１×１０-6Ｐａまで真空引きした後、Ａｒガスを導入し、２×１０-1ＰａのＡｒガス雰囲気下でＤＣマグネトロンスパッタにより層形成を行った。ここで、磁性層１７の一部は窪み１３内に埋め込まれ、窪み１３以外の場所では導電性接地層２３上に積層された状態となった（図４（ｅ））。
【００７４】
続いて、磁性層１７が形成された基板１１をマグネトロンスパッタ装置から取り出し、上記ＦＩＢ加工装置に再度取り付けて、磁性体を埋めこむための窪み１４を加工形成した（図４（ｆ））。窪み１４の形状は、厚み１０ｎｍ、幅１００ｎｍ、深さが絶縁層１２上面から３０ｎｍの略直方体形状である。ここで、窪み１４を形成する位置は、位置決め用窪み２５を基準に決定され、窪み１３から２ｎｍ離れた位置に窪み１３と平行になるように窪み１４を形成した。すなわち、これらの工程により、Ａｌ2Ｏ3からなる絶縁障壁層２０が約２ｎｍの厚みで形成された。
【００７５】
窪み１４を加工した後、基板１１を再度マグネトロンスパッタ装置内に入れ、磁性体としてＮｉＦｅをスパッタし、厚さ３０ｎｍの磁性層１８を形成した。具体的には、スパッタチャンバを１×１０-6Ｐａまで真空引きした後、Ａｒガスを導入し、２×１０-1ＰａのＡｒガス雰囲気下でＤＣマグネトロンスパッタにより磁性層１８を成膜した。ここで、磁性層１８の一部は窪み１４内に埋め込まれ、窪み１４以外の場所では磁性層１７上に積層された状態となった（図４（ｇ））。
【００７６】
続いて、磁性層１８が形成された基板１１をマグネトロンスパッタ装置から取り出し、絶縁層１２上に積層されている余分な、導電性接地層２３、磁性層１７及び磁性層１８を機械研磨により除去した。すなわち、約７０ｎｍの膜厚分研磨を行い、絶縁層１２上に成膜した導電性接地層２３が無くなったことを目視で確認できるまで削った。上記機械研磨後、絶縁層１２表面に付着した研磨クズ等の不要物を除去するために、ドライエッチングを行った。具体的にはマグネトロンスパッタ装置内でＡｒ雰囲気下において逆スパッタを施した。これらの工程により、絶縁層１２に加工形成した窪み１３内及び窪み１４内には、ＣｏＰｔからなる磁性層１７及びＮｉＦｅからなる磁性層１８が埋め込まれた状態となった。ここまでの工程によって、絶縁障壁層２０、磁性層１７及び磁性層１８の各上面が同一平面上にある平坦面となったトンネル接合部２１が形成された（図４（ｈ））。このときの磁性層１７及び磁性層１８は、いずれも、厚み（１０ｎｍ）及び深さ（３０ｎｍ）方向に比べて幅方向（１００ｎｍ）が長い形状となり、素子の幅方向に磁化容易軸を有する磁性層となった。
【００７７】
次に、図４（ｉ）に示すように、絶縁層１２、ＣｏＰｔ及びＮｉＦｅからなる磁性層１７及び磁性層１８上に、上記マグネトロンスパッタ装置を用いてＣｕからなる導電性接地層２４を再度形成した。具体的には、スパッタチャンバを１×１０-6Ｐａまで真空引きした後、Ａｒガスを導入し、２×１０-1ＰａのＡｒガス雰囲気下で導電性接地層２４を形成した。ここで、Ｃｕからなる導電性接地層２４の厚さは１０ｎｍとした。ここで形成される導電性接地層２４も、上述の導電性接地層２３と同様、後にＦＩＢ加工装置で導電層を埋め込むための窪み１５、窪み１６を形成する際、チャージアップによるビーム調整不具合を防ぐために利用されるものである。
【００７８】
続いて、トンネル接合部２１及び導電性接地層２４が形成された基板１１をマグネトロンスパッタ装置から取り出し、上記ＦＩＢ装置にて、導電層を埋め込むための窪み１５、及び窪み１６を加工形成した（図４（ｊ））。窪み１５及び窪み１６の形状は、いずれも厚み１μｍ、幅５００ｎｍ、深さが絶縁層１２上部から３００ｎｍの略直方体形状である。窪み１５及び窪み１６は、それぞれ磁性層１７及び磁性層１８の絶縁障壁層２０側の面と反対側の面が露出にするように形成した。加工時のＸ−Ｙ位置決めは、上記位置決め用窪み２５を基準に行った。
【００７９】
窪み１５及び窪み１６を加工した後、基板１１を再度マグネトロンスパッタ装置内に入れ、窪み１５及び窪み１６に埋め込む導電層としてＣｕ膜を膜厚３００ｎｍで成膜して、導電層１９を形成した。具体的には、スパッタチャンバを１×１０-6Ｐａまで真空引きした後、Ａｒガスを導入し、２×１０-1ＰａのＡｒガス雰囲気下でＤＣマグネトロンスパッタにより導電層１９の成膜を行った。ここで、導電層１９の一部は、窪み１５内及び窪み１６内に埋め込まれ、これらの窪み以外の場所では導電性接地層２４上に積層された状態となった（図４（ｋ））。
【００８０】
続いて、基板１１をマグネトロンスパッタ装置から取り出し、絶縁層１２、磁性層１７及び磁性層１８上に積層されている余分な導電性接地層２４及び導電層１９を機械研磨により除去した。研磨量は約３１０ｎｍを目安とし、絶縁層１２に形成した導電性接地層２４が無くなったことを目視で確認できるまで削った。これにより、窪み１５内及び窪み１６内にそれぞれ、トンネル接合部２１に隣接して、Ｃｕからなる導電層１９ａ、１９ｂが形成された。上記研磨後、絶縁層１２、磁性層１７、磁性層１８、導電層１９ａ、１９ｂ上部に付着した研磨クズ等の不要物を除去するために、ドライエッチングを行った。具体的にはマグネトロンスパッタ装置内でＡｒ雰囲気下において逆スパッタを施した。これらの工程により、絶縁障壁層２０、磁性層１７、磁性層１８、導電層１９ａ、１９ｂの各上面が同一平面上にある平坦面となった（図４（ｌ））。
【００８１】
この後、トンネル接合部２１及び導電層１９ａ、１９ｂの側面を絶縁層１２で覆った状態のまま、基板１１及び絶縁層１２の厚さ方向及び幅方向の一端と他端とを途中まで除去して、電流がリークしない程度に小型化した。そして、従来の磁気ヘッドを製造する際に用いられる方法と同様の方法、すなわち、レジスト塗布、露光、現像、エッチング及び電極膜の成膜からなるプロセスで導電層１９ａ、１９ｂのそれぞれから電極線を引き出し、素子を切り出すことによって、ＴＭＲ素子が完成した（図４（ｍ））。
【００８２】
さらにこの後、基板１１及び絶縁層１２の厚さ方向の一端と他端とを除去して、導電層１９ａ、１９ｂの厚さ方向の一側面をそれぞれ露出させ、そこから電極線を引き出してもよい（図４（ｎ））。
【００８３】
ここでは、図４（ｍ）に示すトンネル磁気抵抗効果素子を実施例１の試料とした。
【００８４】
上述した実施例１に係るＴＭＲ素子の製造方法によると、トンネル電流の通過断面積が大きくなるようにしつつ、２つの磁性層１７、１８の形成に先立って絶縁障壁層２０となる絶縁層１２を形成することができる。したがって、酸化処理によって絶縁層１２を形成する場合であっても良好な特性を有するＴＭＲ素子を製造することができる。すなわち、磁性層１７、１８の過酸化や絶縁障壁層２０の酸化不足を解消でき、また、磁性層１７、１８を変質させてしまうような高温での熱酸化処理によって絶縁層１２を形成することも可能となる。また、製造されたＴＭＲ素子１を再生用磁気ヘッドとして用いる場合に、トンネル接合部２１の断面が露出するように切り出す工程を行う必要がないので、絶縁障壁層２０の表面清浄性が向上すると共に、再生用磁気ヘッドに用いる際の製造プロセスを簡略化することができる。
【００８５】
さらに、上記の製造方法によると、絶縁障壁層２０の厚みをエッチング加工の加工分解能以下とすることができるので、極めて薄い厚みの絶縁障壁層２０を形成することができる。したがって、素子抵抗が低く抑えられ、高い出力が得られるＴＭＲ素子１を製造することができる。
【００８６】
また、実施例１に係る製造方法では、基板１１上に酸化処理によって絶縁層１２を形成し、その絶縁層１２にトンネル接合部２１を形成しているので、障壁高さの高い絶縁障壁層２０を形成することができる。よって、極めて高いＭＲ比を実現することが可能になると共に、電流のリークを抑制することができる。
【００８７】
加えて、実施例１に係る製造方法では、導電体であるＡｌ膜２２を高温熱酸化することによってＡｌ2Ｏ3の絶縁層１２を形成しているので、従来の製造方法では得られない比較的高い障壁を持つ絶縁障壁層を形成することができる。
【００８８】
（実施例２）
次に、実施例２について説明する。以下の製造方法に従って第２実施形態のＴＭＲ素子２を作製した。図６（ａ）〜図６（ｌ）は、本発明の実施例２に係るＴＭＲ素子の製造工程を順に描いた断面図である。
【００８９】
本実施例のＴＭＲ素子を作製するには、まず、図６（ａ）に示すように、基板３１として高純度の結晶性アルミナ基板を用い、基板３１の主面３１ａ上にマグネトロンスパッタ装置を用いてＣｕからなる導電性接地層３２を１０ｎｍで成膜した。導電性接地層３２は実施例１と同様に、ＦＩＢ加工におけるビーム調整不具合を防ぐために利用されるものである。
【００９０】
導電性接地層３２を形成後、基板３１をマグネトロンスパッタ装置から取り出し、ＦＩＢ加工装置に取り付け、実施例１と同様の位置決め用窪み（図示せず）を加工形成した。ここで形成される位置決め用窪みについても実施例１と同様に、以後形成する窪み３３、窪み３４、窪み３５及び窪み３６の加工の際に、加工箇所の高精度な位置決めを行うためのものである。
【００９１】
次に、上記ＦＩＢ加工装置を用いて、磁性体を埋め込むための窪み３３を加工形成した（図６（ｂ））。具体的な窪み３３の形状は、厚み１０ｎｍ、幅１００ｎｍ、深さが３０ｎｍの略直方体形状である。なお、加工時のＸ−Ｙ位置決めは上記位置決め用窪みを基準に行った。
【００９２】
窪み３３を加工した後、基板３１を再度マグネトロンスパッタ装置内に入れ、磁性層３７としてＣｏＰｔを厚さ３０ｎｍで形成した。ここで、磁性層３７の一部は窪み３３内に埋め込まれ、窪み３３以外の場所では導電性接地層３２上に積層された状態となった（図６（ｃ））。
【００９３】
続いて、磁性層３７が形成された基板３１をマグネトロンスパッタ装置から取り出し、上記ＦＩＢ加工装置に再度取り付けて、磁性体を埋めこむための窪み３４を形成した（図６（ｄ））。具体的な窪み３４の形状は、厚み１０ｎｍ、幅１００ｎｍ、深さが基板３１の主面３１ａから３０ｎｍの略直方体形状である。ここで、窪み３４を形成する位置は、上記位置決め用窪みを基準に決定され、窪み３３から２ｎｍ離れた位置に窪み３３と平行になるように窪み３４を形成した。すなわち、これらの工程により、Ａｌ2Ｏ3からなる絶縁障壁層４０が約２ｎｍの厚みで形成された。
【００９４】
窪み３４を加工した後、基板３１を再度マグネトロンスパッタ装置内に入れ、磁性体としてＮｉＦｅをスパッタし、厚さ３０ｎｍの磁性層３８を形成した。具体的には、スパッタチャンバを１×１０-6Ｐａまで真空引きした後、Ａｒガスを導入し、２×１０-1ＰａのＡｒガス雰囲気下でＤＣマグネトロンスパッタにより磁性層３８を成膜した。ここで、磁性層３８の一部は窪み３４内に埋め込まれ、窪み３４以外の場所では磁性層３７上に積層された状態となった（図６（ｅ））。
【００９５】
続いて、磁性層３８が形成された基板３１をマグネトロンスパッタ装置から取り出し、基板３１の主面３１ａ上に積層されている余分な、導電性接地層３２、磁性層３７及び磁性層３８を機械研磨により除去した。すなわち、約７０ｎｍの膜厚分研磨を行い、基板３１の主面３１ａ上に形成された導電性接地層３２が無くなったことを目視で確認できるまで削った。上記機械研磨後、基板３１の主面３１ａに付着した研磨クズ等の不要物を除去するために、ドライエッチングを行った。具体的にはマグネトロンスパッタ装置内でＡｒ雰囲気下において逆スパッタを施した。これらの工程により、基板３１に加工形成した窪み３３及び窪み３４には、ＣｏＰｔからなる磁性層３７及びＮｉＦｅからなる磁性層３８が埋め込まれた状態となった。ここまでの工程によって、絶縁障壁層４０、磁性層３７、磁性層３８の各上面が同一平面上にある平坦面となったトンネル接合部４１が形成された（図６（ｆ））。このときの磁性層３７及び磁性層３８は、いずれも、厚み（１０ｎｍ）及び深さ（３０ｎｍ）方向に比べて幅方向（１００ｎｍ）が長い形状となり、素子の幅方向に磁化容易軸を有する磁性層となった。
【００９６】
次に、図６（ｇ）に示すように、基板３１の主面３１ａ、ＣｏＰｔ及びＮｉＦｅからなる磁性層１７及び磁性層１８上に、上記マグネトロンスパッタ装置を用いてＣｕからなる導電性接地層４２を再度形成した。具体的には、スパッタチャンバを１×１０-6Ｐａまで真空引きした後、Ａｒガスを導入し、２×１０-1ＰａのＡｒガス雰囲気下で導電性接地層４２を形成した。ここで、Ｃｕからなる導電性接地層４２の厚さは１０ｎｍとした。ここで形成される導電性接地層４２も、上述の導電性接地層３２と同様、後にＦＩＢ加工装置で導電層を埋め込むための窪み３５、窪み３６を形成する際、チャージアップによるビーム調整不具合を防ぐために利用されるものである。
【００９７】
続いて、トンネル接合部４１及び導電性接地層４２が形成された基板３１をマグネトロンスパッタ装置から取り出し、上記ＦＩＢ装置にて、導電層を埋め込むための窪み３５及び窪み３６を加工形成した（図６（ｈ））。窪み３５及び窪み３６の形状は、いずれも厚み１μｍ、幅５００ｎｍ、深さが基板３１の主面３１ａから３００ｎｍの略直方体形状である。窪み３５及び窪み３６は、それぞれ磁性層３７及び磁性層３８の絶縁障壁層４０側の面と反対側の面が露出するように形成した。なお、加工時のＸ−Ｙ位置決めは上記位置決め用窪みを基準に行った。
【００９８】
窪み３５及び窪み３６を加工した後、基板３１を再度マグネトロンスパッタ装置内に入れ、窪み３５及び窪み３６に埋め込む導電層としてＣｕ膜を膜厚３００ｎｍで成膜して、導電層３９を形成した。具体的には、スパッタチャンバを１×１０-6Ｐａまで真空引きした後、Ａｒガスを導入し、２×１０-1ＰａのＡｒガス雰囲気下でＤＣマグネトロンスパッタにより導電層３９の成膜を行った。ここで、導電層３９の一部は、窪み３５内及び窪み３６内に埋め込まれ、これらの窪み以外の場所では導電性接地層４２上に積層された状態となった（図６（ｉ））。
【００９９】
続いて、基板３１をマグネトロンスパッタ装置から取り出し、基板３１の主面３１ａ、磁性層３７及び磁性層３８上に積層されている余分な導電性接地層４２及び導電層３９を機械研磨により除去した。研磨量は約３１０ｎｍを目安とし、基板３１の主面３１ａ上に形成した導電性接地層４２が無くなったことを目視で確認できるまで削った。これにより、窪み３５内及び窪み３６内にそれぞれ、トンネル接合部４１に隣接して、Ｃｕからなる導電層３９ａ、３９ｂが形成された。上記研磨後、絶縁層１２、磁性層１７、磁性層１８、導電層３９ａ、３９ｂ上部に付着した研磨クズ等の不要物を除去するために、ドライエッチングを行った。具体的にはマグネトロンスパッタ装置内でＡｒ雰囲気下において逆スパッタを施した。これらの工程により、絶縁障壁層４０、磁性層３７、磁性層３８、導電層３９ａ、３９ｂの各上面が同一平面上にある平坦面となった（図６（ｊ））。
【０１００】
この後、トンネル接合部４１及び導電層３９ａ、３９ｂが基板３１に埋め込まれた状態のまま、基板３１の厚さ方向及び幅方向の一端と他端とを途中まで除去して、電流がリークしない程度に小型化する。そして、従来の磁気ヘッドを製造する際に用いられる方法と同様の方法、すなわち、レジスト塗布、露光、現像、エッチング及び電極膜の成膜からなるプロセスで導電層３９ａ、３９ｂのそれぞれから電極線を引き出し、素子を切り出すことによって、ＴＭＲ素子が完成した（図６（ｋ））。
【０１０１】
さらにこの後、基板３１の厚さ方向の一端と他端とを除去して、導電層３９ａ、３９ｂの厚さ方向の一側面をそれぞれ露出させ、そこから電極線を引き出してもよい（図６（ｌ））。
【０１０２】
ここでは、図６（ｋ）に示すトンネル磁気抵抗効果素子を実施例２の試料とした。
【０１０３】
上述した実施例２に係るＴＭＲ素子の製造方法によると、トンネル電流の通過断面積が大きくなるようにしつつ、一部が絶縁障壁層４０となる基板３１に２つの磁性層３７、３８を形成するので、良好な特性を有するＴＭＲ素子を製造することができる。すなわち、磁性層３７、３８の過酸化や絶縁障壁層４０の酸化不足を解消でき、さらには、基板３１として絶縁性の高いものを用いることができるので、高い障壁の絶縁障壁層４０を形成することができる。また、製造されたＴＭＲ素子２を再生用磁気ヘッドとして用いる場合に、トンネル接合部４１の断面が露出するように切り出す工程を行う必要がないので、絶縁障壁層４０の表面清浄性が向上すると共に、再生用磁気ヘッドに用いる際の製造プロセスを簡略化することができる。
【０１０４】
さらに、上記の製造方法によると、絶縁障壁層４０の厚みをエッチング加工の加工分解能以下とすることができるので、極めて薄い厚みの絶縁障壁層４０を形成することができる。したがって、素子抵抗が低く抑えられ、高い出力が得られるＴＭＲ素子２を製造することができる。
【０１０５】
（比較例１）
次に、特許文献１に記載されたＴＭＲ素子と同様の構造を有する比較例１について説明する。図７（ａ）及び図７（ｂ）は、本発明の比較例１に係るトンネル磁気抵抗効果素子を示す模式図であって、図７（ａ）は平面図、図７（ｂ）は図７（ａ）のII−II断面矢視図である。
【０１０６】
図７（ａ）及び図７（ｂ）に描かれたＴＭＲ素子１００において、表面を熱酸化したＳｉ基板１０１の主面１０１ａ上には、Ａｌ2Ｏ3からなる絶縁層１０２が形成されている。この絶縁層１０２の上には、直方体形状のＣｏＰｔからなる磁性層１０３ａ及び磁性層１０３ｂが幅方向に互いに平行に延在しつつ厚み方向に離隔して形成されている。磁性層１０３ａ上及び磁性層１０３ｂ上には、それぞれ、Ｃｕからなる導電層１０４ａ及び導電層１０４ｂが積層形成されている。磁性層１０３ｂは、磁性層１０３ａよりも厚く（図７（ｂ）中において左右方向に長く）形成されている。
【０１０７】
比較例１のＴＭＲ素子１００の作製方法は、以下のとおりである。まず、表面を熱酸化したＳｉ基板１０１の主面１０１ａ上にＡｌ層を４０ｎｍの層厚で形成した後、６００℃１時間の熱酸化処理を行い、Ａｌ2Ｏ3からなる絶縁層１０２を作製した。続いて上記絶縁障壁層１０２上にＣｏＰｔからなる１つの磁性層を層厚３０ｎｍで形成し、さらにこの磁性層上に後に導電層となるＣｕ層を１００ｎｍ形成した。これをＦＩＢ装置で加工し、部分的にＣｏＰｔ層とＣｕ層とが除去されて絶縁層１０２が露出した個所を作製する。この露出した個所における絶縁層１０２の表面部分が絶縁障壁層１０５として機能する。また、絶縁層１０２を露出させることによって、ＣｏＰｔ層が２つに分断されて磁性層１０３ａ及び磁性層１０３ｂが形成されると共に、Ｃｕ層が２つに分断されて導電層１０４ａ及び導電層１０４ｂが形成された。磁性層１０３ａ及び導電層１０４ａと磁性層１０３ｂ及び導電層１０４ｂとの間は、絶縁障壁層１０５の厚み（図７（ｂ）中において左右方向の長さ）と同じ長さだけ離隔している。磁性層１０３ａが幅１μｍ、厚み１００ｎｍ、磁性層１０３ｂが幅１μｍ、厚み５００ｎｍの形状になっているために、磁性層１０３ｂは磁性層１０３ａよりも保磁力が大きい。磁性層１０３ａと磁性層１０３ｂとの離隔距離、つまり絶縁障壁層１０５の厚さは、使用したＦＩＢ装置の加工分解能で決定され、１０ｎｍの幅となった。このようにして作製されたＴＭＲ素子１００を比較例１の試料とした。
【０１０８】
（比較例２）
次に、比較例２について説明する。比較例２のＴＭＲ素子は、比較例１のＴＭＲ素子１００において絶縁層１０２としてＡｌ2Ｏ3の代わりに抵抗値の低いＳｉＯ2を用いたものである。したがって、比較例２のＴＭＲ素子の作製方法は、絶縁層を作製する部分以外は比較例１とほぼ同様である。ＳｉＯ2からなる絶縁層を形成するに当たっては、表面を熱酸化したＳｉ基板面上にＳｉ層を４０ｎｍの層厚で形成した後、６００℃１時間の熱酸化処理を行った。このようにして作製されたＴＭＲ素子を比較例２の試料とした。
【０１０９】
上記の実施例１、実施例２、比較例１、比較例２のＴＭＲ素子の各導電層間に電圧を印加してトンネル電流を流し、素子の特性評価試験を行った。その結果を［表１］に示す。
【０１１０】
【表１】
2006156504.tif 000003
【０１１１】
［表１］に示すように、比較例１では、素子抵抗Ｒの値が１０12Ω以上と大きく、ＭＲ比も観察できなかった。これは、ＦＩＢ装置の加工分解能により、絶縁障壁の幅が１０ｎｍと広く、１ｎｍから２ｎｍ程度の細い絶縁障壁層を形成できないためで、このように絶縁障壁の幅が広い素子では伝導電子が絶縁障壁層をトンネリングできず磁気抵抗効果が得られなかった。比較例２では、素子抵抗Ｒの値が１０10オーダーであり、わずかにＭＲ比が検出されたが、その値は０．１％と極めて小さな値であった。
【０１１２】
これら比較例に対し、実施例１及び実施例２は、ＦＩＢ装置の加工分解能以下の薄さの絶縁障壁層が形成されている素子であるため、素子抵抗はそれぞれ１０6オーダーであって比較的低く、ＭＲ比もそれぞれ１４％、１６％となっており比較例１及び比較例２に比べ高いものとなっていることがわかる。実施例２では、絶縁障壁高さの高い結晶性絶縁材料である結晶性アルミナ基板を用いているので、実施例１よりも高いＭＲ比を実現できている。なお、本実施例にあるＦＩＢ装置などの加工装置やエッチング処理に用いる露光装置の分解能が向上すると、より平滑で薄い絶縁障壁層を形成することが可能となり、実施例１及び実施例２のＴＭＲ素子は、より低抵抗でＭＲ比の高いものとなる。
【０１１３】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上述の実施形態に限られるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいて様々な設計変更を上述の実施形態に施すことが可能である。例えば、上述した各実施形態に係るＴＭＲ素子では、２つの磁性層が絶縁障壁層と接触しているが、これらの間に別の層が形成されていてもよい。また、上述した各実施形態中の各部材の材質は適宜変更することが可能である。
【０１１４】
また、上述したＴＭＲ素子の製造方法では窪みの形成後にこの窪み内に磁性層を形成し、さらにその後に別の窪みを形成してからこの窪み内に磁性層を形成しているが、２つの窪みを形成してから、各窪みに磁性層を別々に又は同時に形成してもよい。これとは逆に、導電層が形成される窪みについては、窪みの形成と導電層の形成とを行ってから、別の窪みの形成とそこへの導電層の形成とを行ってもよい。さらなる変形例として、導電層を形成してから磁性層を形成してもよい。
【図面の簡単な説明】
【０１１５】
【図１】本発明の第１実施形態に係るトンネル磁気抵抗効果素子を示す模式図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のＩ−Ｉ断面矢視図である。
【図２】本発明の第２実施形態に係るトンネル磁気抵抗効果素子を示す模式断面図である。
【図３】本発明の第３実施形態に係るトンネル磁気抵抗効果素子を示す模式断面図である。
【図４（ａ）】本発明の実施例１に係るトンネル磁気抵抗効果素子の製造工程の第１工程を描いた断面図であって、基板にＡｌ膜を成膜した状態を示す断面図である。
【図４（ｂ）】図４（ａ）の基板を熱酸化してＡｌ膜を絶縁層に変質させた状態を示す断面図である。
【図４（ｃ）】図４（ｂ）の絶縁層上に導電性接地層を形成した状態を示す断面図である。
【図４（ｄ）】図４（ｃ）に示す導電性接地層及び絶縁層の一部に磁性体を埋め込むための窪みを加工形成した状態を示す断面図である。
【図４（ｅ）】磁性体をスパッタし、図４（ｄ）の導電性接地層側に磁性層を形成した状態を示す断面図である。
【図４（ｆ）】図４（ｅ）の磁性層、導電性接地層及び絶縁層の一部に磁性体を埋め込むための窪みを加工形成した状態を示す断面図である。
【図４（ｇ）】磁性体をスパッタし、図４（ｆ）の先に形成された磁性層側にさらに別の磁性層を形成した状態を示す断面図である。
【図４（ｈ）】図４（ｇ）の余分な導電性接地層及び磁性層を除去した状態を示す断面図である。
【図４（ｉ）】図４（ｈ）の導電性接地層及び磁性層が除去された側に導電性接地層を再度形成した状態を示す断面図である。
【図４（ｊ）】図４（i）の磁性層に隣接する、導電層を埋め込むための窪みを加工形成した状態を示す断面図である。
【図４（ｋ）】Ｃｕをスパッタし、図４（ｊ）の導電性接地層側に導電層を形成した状態を示す断面図である。
【図４（ｌ）】図４（ｋ）の余分な導電性接地層及び導電層を除去した状態を示す断面図である。
【図４（ｍ）】図４（ｌ）の基板及び絶縁層の厚さ方向及び幅方向の一端と他端とを途中まで除去した状態を示す断面図である。
【図４（ｎ）】図４（ｍ）の基板及び絶縁層の厚さ方向の一端と他端とをさらに除去して、導電層の厚さ方向の一側面をそれぞれ露出させた状態を示す断面図である。
【図５】本発明の実施例１に係るトンネル磁気抵抗効果素子の製造に用いる位置決め用窪みの配置を表す平面模式図である。
【図６（ａ）】本発明の実施例２に係るトンネル磁気抵抗効果素子の製造工程の第１工程を描いた断面図であって、結晶性アルミナ基板に導電性接地層成膜した状態を示す断面図である。
【図６（ｂ）】図６（ａ）に示す導電性接地層及び基板の一部に磁性体を埋め込むための窪みを加工形成した状態を示す断面図である。
【図６（ｃ）】磁性体をスパッタし、図６（ｂ）の導電性接地層側に磁性層を形成した状態を示す断面図である。
【図６（ｄ）】図６（ｃ）の磁性層、導電性接地層及び基板の一部に磁性体を埋め込むための窪みを加工形成した状態を示す断面図である。
【図６（ｅ）】磁性体をスパッタし、図６（ｄ）の先に形成された磁性層側にさらに別の磁性層を形成した状態を示す断面図である。
【図６（ｆ）】図６（ｅ）の余分な導電性接地層及び磁性層を除去した状態を示す断面図である。
【図６（ｇ）】図６（ｆ）の導電性接地層及び磁性層が除去された側に導電性接地層を再度形成した状態を示す断面図である。
【図６（ｈ）】図６（ｇ）の磁性層に隣接する、導電層を埋め込むための窪みを加工形成した状態を示す断面図である。
【図６（ｉ）】Ｃｕをスパッタし、図６（ｈ）の導電性接地層側に導電層を形成した状態を示す断面図である。
【図６（ｊ）】図６（i）の余分な導電性接地層及び導電層を除去した状態を示す断面図である。
【図６（ｋ）】図６（ｊ）の基板及び絶縁層の厚さ方向及び幅方向の一端と他端とを途中まで除去した状態を示す断面図である。
【図６（ｌ）】図６（ｋ）の基板及び絶縁層の厚さ方向の一端と他端とをさらに除去して、導電層の厚さ方向の一側面をそれぞれ露出させた状態を示す断面図である。
【図７】比較例１に係るトンネル磁気抵抗効果素子を示す模式図であって、（ａ）は平面図、（ｂ）は（ａ）のII−II断面矢視図である。
【符号の説明】
【０１１６】
１、２、３  トンネル磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）
１１、３１、５１  基板
１１ａ、３１ａ、５１ａ  （基板の）主面
１２、５２  絶縁層
１３、１４、１５、１６  窪み
１７、１８、３７、３８、５７、５８  磁性層
１９、１９ａ、１９ｂ、３９ａ、３９ｂ、５９ａ、５９ｂ  導電層
２０、４０、６０  絶縁障壁層
２１、４１、６１  トンネル接合部
２２  アルミニウム膜
２３、２４、３２、４２  導電性接地層
【図１】
2006156504.tif 000004
【図２】
2006156504.tif 000005
【図３】
2006156504.tif 000006
【図４（ａ）】
2006156504.tif 000007
【図４（ｂ）】
2006156504.tif 000008
【図４（ｃ）】
2006156504.tif 000009
【図４（ｄ）】
2006156504.tif 000010
【図４（ｅ）】
2006156504.tif 000011
【図４（ｆ）】
2006156504.tif 000012
【図４（ｇ）】
2006156504.tif 000013
【図４（ｈ）】
2006156504.tif 000014
【図４（ｉ）】
2006156504.tif 000015
【図４（ｊ）】
2006156504.tif 000016
【図４（ｋ）】
2006156504.tif 000017
【図４（ｌ）】
2006156504.tif 000018
【図４（ｍ）】
2006156504.tif 000019
【図４（ｎ）】
2006156504.tif 000020
【図５】
2006156504.tif 000021
【図６（ａ）】
2006156504.tif 000022
【図６（ｂ）】
2006156504.tif 000023
【図６（ｃ）】
2006156504.tif 000024
【図６（ｄ）】
2006156504.tif 000025
【図６（ｅ）】
2006156504.tif 000026
【図６（ｆ）】
2006156504.tif 000027
【図６（ｇ）】
2006156504.tif 000028
【図６（ｈ）】
2006156504.tif 000029
【図６（ｉ）】
2006156504.tif 000030
【図６（ｊ）】
2006156504.tif 000031
【図６（ｋ）】
2006156504.tif 000032
【図６（ｌ）】
2006156504.tif 000033
【図７】
2006156504.tif 000034