(57)【要約】本発明は、スピンバルブ（１）を具備した磁気抵抗デバイスに関するものであって、スピンバルブ（１）が、複数の層からなる積層体から形成され、積層体が、各磁化方向の相対的配向性を磁界の影響によって変更し得るような少なくとも２つの磁性層（２，３）を備え、磁気抵抗デバイスが、さらに、複数の層がなす面を横断する向きにスピンバルブ内を通して電流を流すための手段（６ａ，６ｂ）を具備している。スピンバルブ（１）は、積層体の中に、複数の導電性ブリッジ（５）が厚さ方向に貫通形成されている少なくとも１つの不連続な誘電体層または半導体層（４）と、を備え、ブリッジ（５）が、積層体を横断して流れる電流を局所的に集中させ得るものとして構成されている。本発明は、磁気読取ヘッドやランダムアクセスメモリに対して特に好適に応用される。
2005505932.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
スピンバルブ（１）を具備した磁気抵抗デバイスであって、
前記スピンバルブ（１）が、複数の層からなる積層体から形成され、
前記積層体が、各磁化方向の相対的配向性を磁界の影響によって変更し得るような少なくとも２つの磁性層（２，３）と、複数の導電性ブリッジ（５）が厚さ方向に貫通形成されている少なくとも１つの不連続な誘電体層または半導体層（４）と、を備え、
前記ブリッジ（５）が、前記積層体を横断して流れる電流を局所的に集中させ得るものとして構成され、
さらに、前記複数の層がなす面を横断する向きに前記スピンバルブ内を通して電流を流すための手段（６ａ，６ｂ）を具備し、
このような磁気抵抗デバイスにおいて、
前記導電性ブリッジ（５）付きの前記誘電体層または半導体層（４）が、前記少なくとも２つの磁性層のうちの一方の磁性層（３）内に設けられていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項２】
請求項１記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
連続的な非磁性かつ導電性の隔離層（９）が、前記導電性ブリッジ（５）付きの前記誘電体層または半導体層（４）と、前記少なくとも２つの磁性層（２，３）のうちの少なくとも一方の磁性層と、の間に介装されていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項３】
請求項１または２記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
前記ブリッジ（５）が、前記誘電体層または半導体層（４）が配置されている方の磁性層（３）をなす材料から形成されていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項４】
請求項１または２記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
前記導電性ブリッジ（５）が、金、銀、銅、金を含有した合金、銀を含有した合金、あるいは、銅を含有した合金、といったような貴金属の中から選択された非磁性材料から形成されていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項５】
請求項１〜３のいずれか１項に記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
前記導電性ブリッジ（５）が、コバルト、鉄、ニッケル、コバルトを含有した合金、鉄を含有した合金、あるいは、ニッケルを含有した合金、といったような磁性材料から形成されていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項６】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
前記不連続層（４）内の誘電体材料または半導体材料が、磁性材料であることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項７】
請求項１〜５のいずれか１項に記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
前記不連続層（４）内の誘電体材料または半導体材料が、非磁性材料であることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれか１項に記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
少なくとも一方の磁性層（２ａ）が、複数の媒体層（２ａ１，２ａ２，２ａ３）からなる積層体から形成されていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項９】
請求項１〜８のいずれか１項に記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
一方の磁性層（２）の磁化方向が、前記導電性ブリッジ（５）付きの前記誘電体層または半導体層（４）から見てこの磁性層（２）を超えて配置された反強磁性層（８）によって固定されていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項１０】
請求項９記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
磁化方向が固定された前記磁性層（２ａ）が、非磁性かつ導電性の媒体層（２ａ１）と、この層を挟んでいる媒体磁性層（２ａ２，２ａ３）と、から形成されていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項１１】
請求項１〜１０のいずれか１項に記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
前記不連続な誘電体層または半導体層（４）が、酸化物または窒化物または半導体をベースとして形成されていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項１２】
請求項１〜１１のいずれか１項に記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
電流を流すための前記手段が、前記スピンバルブ（１）を挟み込む２つの電極（６ａ，６ｂ）を備えていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項１３】
請求項１２記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
少なくとも１つのバッファ層（７）が、一方の電極（６ｂ）と、前記スピンバルブ（１）と、の間に介装されていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項１４】
請求項１〜１３のいずれか１項に記載の磁気抵抗デバイスにおいて、
前記スピンバルブ（１）が、デュアルとされていることを特徴とする磁気抵抗デバイス。
【請求項１５】
磁気読取ヘッドであって、
請求項１〜１４のいずれか１項に記載された磁気抵抗デバイスを具備していることを特徴とする磁気読取ヘッド。
【請求項１６】
メモリであって、
複数の列（１０３）と複数の行（１０５）とによってアドレッシング可能とされた複数のメモリドットからなるマトリクスを具備し、
各メモリドットが、請求項１〜１４のいずれか１項に記載された磁気抵抗デバイス（１０１）と、関連する電流スイッチング手段（１０２）と、を備えていることを特徴とするメモリ。
【請求項１７】
スピンバルブ（１）を具備した磁気抵抗デバイスを形成するための方法であって、
前記スピンバルブ（１）を形成し得るよう、各磁化方向の相対的配向性を磁界の影響によって変更し得るような少なくとも２つの磁性層（２，３）を備えた積層体を形成し；
前記各層がなす面を横断する向きに前記スピンバルブ内を通して電流を流すための手段（６ａ，６ｂ）を形成する；
という方法において、
前記少なくとも２つの磁性層（２，３）のうちの一方に、複数の導電性ブリッジ（５）が厚さ方向に貫通形成されている少なくとも１つの不連続な誘電体層または半導体層（４）を形成し、
この場合、前記ブリッジ（５）を、前記積層体を横断して流れる電流を局所的に集中させ得るものとして構成することを特徴とする方法。
【請求項１８】
請求項１７記載の方法において、
前記導電性ブリッジ（５）付きの前記誘電体層または半導体層（４）を、複数の金属粒子を含有した誘電体材料または半導体材料からなる薄層（４）の成膜によって形成し、
前記金属粒子を凝集させることによって前記ブリッジ（５）を形成することを特徴とする方法。
【請求項１９】
請求項１７記載の方法において、
前記導電性ブリッジ（５）付きの前記誘電体層または半導体層（４）を、前記積層体内に配置された導電性層（９）に対してその層を誘電体層または半導体層とする処理を局所的に施すことによって形成することを特徴とする方法。
【請求項２０】
請求項１９記載の方法において、
前記処理を、前記導電層（９）の成膜時に行うあるいは前記導電層（９）の成膜完了後に行うことを特徴とする方法。
【請求項２１】
請求項１７記載の方法において、
前記導電性ブリッジ（５）付きの前記誘電体層または半導体層（４）を、
前記積層体内の２つの導電性層（９−１，９−２）の間に、不連続物を有した絶縁層（４）を形成し；
前記絶縁層（４）内の前記不連続物を通して導電性材料を拡散させる；
ことによって形成することを特徴とする方法。
【請求項２２】
請求項２１記載の方法において、
前記不連続物を、前記絶縁層（４）内に自然的に存在しているものとすることを特徴とする方法。
【請求項２３】
請求項２１記載の方法において、
前記不連続物を、前記絶縁層（４）内において人工的に形成したものとすることを特徴とする方法。
【請求項２４】
請求項１７記載の方法において、
前記導電性ブリッジ（５）付きの前記誘電体層または半導体層（４）を、
小さな濡れ性を有した導電性材料を使用して成膜を行うことにより、複数の小滴（１１１）を形成し；
この上に、前記小滴に対して非混和性を有した導電性材料（１１２）を成膜することにより、前記小滴どうしの間のスペースを充填し；
前記小滴どうしの間に配置された前記導電性材料に対して、この材料を誘電性または半導性とする処理を施す；
ことによって形成することを特徴とする方法。
【請求項２５】
請求項２４記載の方法において、
前記導電性材料（１１２）の成膜厚さを、前記小滴（１１１）の厚さよりもわずかに小さなものとすることを特徴とする方法。
【請求項２６】
請求項１７記載の方法において、
前記不連続な誘電体層または半導体層を形成することとなる導電性材料（１１２）を、前記積層体の１つの層（１１０）上に成膜し、
この上に、小さな濡れ性を有した導電性材料（１１１）を成膜することにより、複数の小滴を形成し、
前記小滴どうしの間に位置した前記導電性材料（１１２）に対して、この材料を誘電性または半導性とする処理を施すことを特徴とする方法。
【請求項２７】
請求項１７記載の方法において、
前記積層体の１つの層（１１０）上に、小さな濡れ性を有した導電性材料（１１１）と、この材料に対して非混和性を有した導電性材料（１１２）と、を同時に成膜し、
前記導電性材料（１１２）を誘電性または半導性とする処理を施すことを特徴とする方法。
【請求項２８】
請求項１７記載の方法において、
前記積層体内の１つの層（１１０）上に、小さな濡れ性を有した導電性材料を成膜することにより、複数の小滴（１１１）を形成し、
前記層（１１０）に対して、この層の表面を誘電性または半導性とする処理を施し、前記複数の小滴（１１１）と協働可能なものとすることを特徴とする方法。
【請求項２９】
請求項２４〜２８のいずれか１項に記載の方法において、
前記処理を、酸化または窒化物化とすることを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、スピンバルブを有した磁気抵抗デバイスに関するものである。このデバイスは、超高密度磁気記録という分野において、磁気テープやコンピュータハードディスクに対する磁気抵抗読取ヘッドの感応部材として、応用することができる。このデバイスの他の応用は、メモリドットの製造や、ＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory,磁気的ランダムアクセスメモリ）タイプのメモリの製造、である。
【背景技術】
【０００２】
磁気読取ヘッドという分野や磁気的ランダムアクセスメモリという分野においては、２つの磁性層の間に個別の層が介装されてなる積層体として形成されたスピンバルブを有したような磁気抵抗スピンバルブデバイスは、現在までのところ、使用されていない。それら層の各磁化方向の相対的な向きは、磁界の影響によって変更することができる。いくつかのデバイスにおいては、２つの磁性層は、自由な磁化方向を有している。そのような場合、互いに平行とされたあるいは互いに逆平行とされた２つの極端な状況が使用される。また、すべての中間的な状況が使用される。他のデバイスにおいては、２つの磁性層の一方が、自由とされ、他方が、拘束される。磁化方向は、反強誘電性交換層によって固定される。米国特許第５，８９８，５４８号明細書には、そのような構成が開示されている。この文献においては、個別層は、薄い誘電性バリアとされていて、トンネル接合を形成する。
【０００３】
各層がなす面に対して直交する向きに電流を流すための手段が、スピンバルブに対して付加されている。そのような手段は、スピンバルブの頂点とベース部との各々に配置された電極の形態とされている。
【０００４】
また、米国特許第５，６６８，６８８号明細書の場合のように、複数の層がなす平面に対して垂直に電流が流れるとともに、２つの層（２０，３０）の間に連続的な金属層（１０）が介装されることによってスピンバルブが完全に金属性とされているような、デバイスが存在する。このタイプのデバイスは、図１に示されている。自由な磁性層（３０）と、拘束された磁性層（２０）とが、連続的な個別層（１０）によって隔離されている。連続的な個別層（１０）は、電気伝導性かつ非磁性であり、これにより、２つの磁性層（２０，３０）間の結合を分断することができる。磁性層（２０，３０）の各一面に、電流導入用の電極（６０ａ，６０ｂ）が設けられていることが図示されている。
【０００５】
この例においては、拘束された磁性層（２０）には、反強誘電性層（２１）が設けられている。この反強誘電性層（２１）は、磁性層（２０）の磁化を固定することに寄与する。反強誘電性層（２１）は、拘束された磁性層（２０）と、関連する電極（６０ａ）と、の間に配置されている。自由な磁性層（３０）には、バッファ層（３１）が設けられている。このバッファ層（３１）は、スピンバルブのすべての構成層の成長を助長することに寄与する。
【０００６】
このようなスピンバルブは、多くの場合、ＧＭＲ（Giant MagnetoResistance,巨大磁気抵抗）デバイスと称される。
【０００７】
このようなトンネル接合型スピンバルブ磁気抵抗デバイス、すなわち、各層がなす平面に対して垂直に電流が流れるような完全に金属性のスピンバルブ磁気抵抗デバイスは、トラックに沿った磁気ヘッドの空間的解像度を増大させる。
【０００８】
しかしながら、このようなデバイスは、感度という点においては、全く満足のいくものではない。
【０００９】
トンネル接合デバイスにおいては、電気抵抗がかなり大きく、そのため、大量のショットノイズを導入してしまう。ショットノイズを許容範囲内に抑制するためには、トンネル接合の電気抵抗値（Ｒ）とその表面積（Ａ）との積（ＲＡ）を、５Ωμｍ２ 以下に維持しなければならない。
【００１０】
スピンバルブの電気抵抗値は、誘電性バリア層の厚さにつれて指数関数的に変化する。ＲＡ積が１０Ωμｍ２ に等しいようなスピンバルブを得ようとする場合には、そのスピンバルブのバリア層の厚さは、０．５ｎｍを超えてはいけない。これは、非常に薄い厚さである。さらに、誘電性バリア層を有したこのタイプのデバイスの磁気抵抗の大きさは、ＲＡ積を約１０Ωμｍ２ 以下に低減させようとすると、減少する。したがって、これは、望ましくない。
【００１１】
完全に金属性のスピンバルブを有した磁気抵抗デバイスは、１〜５ｍΩμｍ２ の程度といったような非常に小さなＲＡ積を有している。このタイプのスピンバルブの表面積は、１０００分の１μｍ２の数倍〜１００分の１μｍ２の数倍という程度であり、読取を行うべき情報の密度は、０．２３３〜０．４６５ Ｇｂｉｔ／ｍｍ２（１５０〜３００Ｇｂｉｔ／ｉｎｃｈ２ ）という程度であり、このため、電気抵抗値は、１０分の１Ωの数倍の程度となる。このような値は、電流導入用の電極に対しての接触抵抗と比較して、また、電流導入用の電極自体の電気抵抗値と比較して、小さすぎるものである。電極の電気抵抗値や接触抵抗値は、スピンバルブの電気抵抗と直列接続される。そのため、検出対象をなす信号を希釈するという影響をもたらす。
【００１２】
ランダムアクセスメモリの場合には、トンネル接合の電気抵抗値が大きいということが欠点となる。それは、メモリの時定数が大きくなってしまって、動作周波数を制限することになるからである。
【特許文献１】
米国特許第５，８９８，５４８号明細書
【特許文献２】
米国特許第５，６６８，６８８号明細書
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、上述した欠点を有していないスピンバルブ磁気抵抗デバイスを製造することを目的としている。より詳細には、大きな磁気抵抗効果を有しておりなおかつ従来技術による様々な製品と比較して中間的なＲＡ積を有しているような、スピンバルブ磁気抵抗デバイスを製造することである。
【００１４】
上記目的を達成するため、磁気抵抗デバイスは、スピンバルブを具備し、スピンバルブは、複数の層からなる積層体から形成され、積層体は、各磁化方向の相対的配向性を磁界の影響によって変更し得るような少なくとも２つの磁性層を備えている。デバイスは、さらに、複数の層がなす面を横断する向きにスピンバルブ内を通して電流を流すための手段を具備している。スピンバルブは、少なくとも２つの磁性層のうちの少なくとも一方の磁性層内に、複数の導電性ブリッジが厚さ方向に貫通形成されている少なくとも１つの不連続な誘電体層または半導体層と、を備え、ブリッジは、積層体を横断して流れる電流を局所的に集中させ得るものとして構成されている。
【００１５】
この実施形態においては、ブリッジは、誘電体層または半導体層を包含している磁性層をなす材料から形成することができる。
【００１６】
連続的な非磁性かつ導電性の隔離層を、導電性ブリッジ付きの誘電体層または半導体層と、少なくとも２つの磁性層のうちの少なくとも一方の磁性層と、の間に介装することができる。この隔離層は、２つの磁性層間の結合を分断することができる。
【００１７】
導電性ブリッジは、金、銀、銅、金を含有した合金、銀を含有した合金、あるいは、銅を含有した合金、といったような貴金属の中から選択された非磁性材料から形成することができる。
【００１８】
一変形例においては、導電性ブリッジは、コバルト、鉄、ニッケル、コバルトを含有した合金、鉄を含有した合金、あるいは、ニッケルを含有した合金、といったような磁性材料から形成することができる。
【００１９】
不連続層内の誘電体材料または半導体材料は、磁性材料とすることも、あるいは、非磁性材料とすることも、できる。不連続層は、トンネル接合を形成するものではない。不連続層の役割は、積層体を通して流れる電流の向きを偏向させることであって、複数のブリッジのところに電流を集中させることができる。
【００２０】
一方の磁性層の磁化方向は、導電性ブリッジ付きの誘電体層または半導体層から見てこの磁性層を超えて配置された反強磁性層によって固定することができる。
【００２１】
少なくとも一方の磁性層は、複数の媒体層からなる積層体から形成することができる。
【００２２】
特に、磁化方向が固定された磁性層は、非磁性かつ導電性の媒体層と、この層を挟んでいる媒体磁性層と、から形成することができる。
【００２３】
不連続な誘電体層または半導体層は、酸化物または窒化物または半導体をベースとして形成することができる。
【００２４】
電流を流すための手段は、スピンバルブを挟み込む２つの電極を備えることができる。
【００２５】
少なくとも１つのバッファ層を、一方の電極と、スピンバルブと、の間に介装することができる。
【００２６】
スピンバルブは、シングルとすることも、あるいは、デュアルとすることも、できる。
【００２７】
本発明は、また、磁気読取ヘッドに関するものであって、上述のようにして規定された磁気抵抗デバイスを具備している。
【００２８】
本発明は、また、メモリに関するものであって、複数のメモリドットからなるマトリクスを具備し、各メモリドットが、上述のようにして規定された磁気抵抗デバイスを備えている。
【００２９】
本発明は、さらに、スピンバルブを有した磁気抵抗デバイスを形成するための方法であって、
スピンバルブを形成し得るよう、各磁化方向の相対的配向性を磁界の影響によって変更し得るような少なくとも２つの磁性層を備えた積層体を形成し；
各層がなす面を横断する向きにスピンバルブ内を通して電流を流すための手段を形成し；
少なくとも２つの磁性層のうちの一方に、複数の導電性ブリッジが厚さ方向に貫通形成されている少なくとも１つの不連続な誘電体層または半導体層を形成し、この場合、ブリッジを、積層体を横断して流れる電流を局所的に集中させ得るものとして構成する。
【００３０】
導電性ブリッジ付きの誘電体層または半導体層は、複数の金属粒子を含有した誘電体材料または半導体材料からなる薄層の成膜によって形成することができる。金属粒子を凝集させることによって、ブリッジが形成される。
【００３１】
一変形例においては、導電性ブリッジ付きの誘電体層または半導体層は、積層体内に配置された導電性層に対してその層を誘電体層または半導体層とする処理を局所的に施すことによって形成することができる。この処理は、導電層の成膜時に行うことも、また、導電層の成膜完了後に行うことも、できる。
【００３２】
他の変形例においては、導電性ブリッジ付きの誘電体層または半導体層は、積層体内の２つの導電性層の間に、不連続物を有した絶縁層を形成し；絶縁層内の不連続物を通して導電性材料を拡散させる；ことによって形成することができる。不連続物は、絶縁層内に自然的に（あるいは、天然的に）存在しているものとすることも、あるいは、絶縁層内において人工的に形成したものとすることも、できる。
【００３３】
他の変形例においては、導電性ブリッジ付きの誘電体層または半導体層は、例えば銀といったような小さな濡れ性を有した導電性材料を使用して成膜を行うことにより、複数のブリッジを形成することとなる複数の小滴を形成し；この上に、例えばアルミニウムといったような、小滴に対して非混和性を有した導電性材料を成膜することにより、小滴どうしの間のスペースを充填し；小滴どうしの間に配置された導電性材料に対して、この材料を誘電性または半導性とする処理を施す；ことによって形成することができる。
【００３４】
導電性材料の成膜厚さは、横断方向ブリッジを形成する小滴の厚さよりもわずかに小さなものとされる。
【００３５】
不連続な誘電体層または半導体層を形成することとなる導電性材料を、積層体の１つの層上に成膜し；この上に、小さな濡れ性を有した導電性材料を成膜することにより、複数の小滴を形成し；小滴どうしの間に位置した導電性材料に対して、この材料を誘電性または半導性とする処理を施す；ことができる。
【００３６】
小さな濡れ性を有した導電性材料と、この材料に対して非混和性を有した導電性材料とは、積層体の１つの層上に、同時に成膜することができ；導電性材料を誘電性または半導性とする処理を施すことができる。
【００３７】
積層体内の１つの層上に、小さな濡れ性を有した導電性材料を成膜することにより、複数の小滴を形成することができ、その層に対して、この層の表面を誘電性または半導性とする処理を施し、複数の小滴と協働可能なものとすることができる。
【００３８】
処理は、酸化または窒化物化とすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３９】
本発明は、添付図面を参照しつつ、本発明を何ら限定するものではなく単なる例示としての好ましい実施形態に関する以下の詳細な説明を読むことにより、明瞭に理解されるであろう。
【００４０】
理解を明瞭なものとし得るよう、各部材は、添付図面どうしの間にわたって、同じスケールで図示されているわけではない。
【００４１】
図２は、本発明による磁気抵抗スピンバルブデバイスの基本構成の一例を示している。上述したように、直交方向の電流を有したスピンバルブは、少なくとも２つの磁性層を備えている。それら磁性層の各磁化方向の相対的配向性は、磁界の影響によって変化し得る。それら磁性層の少なくとも１つは、自由な磁化方向を有している。図示と説明とを単純化するために、以下の説明における例示は、複数の磁性層のうちの１つの層が自由な磁化方向を有しかつ他の層が固定磁化方向を有しているような構造に対して、適用されている。２つの磁性層に関する各磁化方向は、自由に設定することができ、それら構造の１つを他方に対して採用することは、容易である。
【００４２】
図２のデバイスは、複数の層からなる積層体とされたスピンバルブ（１）を具備している。積層体は、少なくとも１つがいわゆる拘束された磁性層（２）とされかつ少なくとも１つがいわゆる自由な磁性層（３）とされた複数の磁性層（２，３）と、少なくとも１つの誘電体層または半導体層（４）と、を備えている。複数の磁性層（２，３）がなす各平面を横切る方向において、誘電体層または半導体層（４）を貫通して、複数の電気伝導性ブリッジ（５）が、配置されている。好ましくは、複数のブリッジ（５）の存在のために不連続なものとされている誘電体層または半導体層（４）は、２つの磁性層（２，３）の間の境界部分に配置されている。
【００４３】
いわゆる拘束された磁性層（２）（単一の矢印）は、固定された向きに磁化されている。いわゆる自由な磁性層（３）（２つの逆向き矢印）は、磁気読取ヘッド応用においては検出対象をなすような周囲磁界内において自由に決定することができる。２つの磁性層（２，３）の各磁化方向の相対的配向性の変化は、スピンバルブの電気抵抗値の変化を引き起こす。磁気抵抗デバイスは、さらに、積層体（１）を貫通してスピンバルブ内に電流を流すための手段（６ａ，６ｂ）を具備している。このような手段は、可能であれば、スピンバルブ（１）に対して拘束された２つの電極（６ａ，６ｂ）を備えている。また、電極（６ａ，６ｂ）を使用することによって、電圧を測定することができ、電気抵抗値の変化を測定することができる。その場合、磁性層（２，３）は、電気を導通する。
【００４４】
誘電体層または半導体層（４）に関連した複数の導電性ブリッジ（５）は、積層体（１）内を流れる電流を集中させるという機能を果たす。複数の導電性ブリッジ（５）は、２つの磁性層（２，３）を電気的に接続する。交差の持続のために、導電性ブリッジ（５）は、これら導電性ブリッジ（５）を貫通する電子のスピンを維持する。スピンの分布長さは、２つの磁性層を隔離している長さよりも長い。
【００４５】
不連続な誘電体層または半導体層（４）の主目的は、２つの電気伝導性磁性層（２，３）の間において、局所的な電気絶縁をもたらすことである。不連続な誘電体層または半導体層（４）は、また、２つの磁性層（２，３）の磁気的絶縁体としても機能することができ、この場合には、誘電体層または半導体層（４）は、非磁性体とされる。誘電体層または半導体層（４）の厚さは、０．２〜５ｎｍという程度とすることができる。
【００４６】
従来技術によるデバイスと比較して磁気抵抗効果を大きなものに維持しつつ大きな電気抵抗値を得るための原理が、図３に示されている。この図３は、図２に示すデバイスの中のスピンバルブの一部を拡大して示している。
【００４７】
合わせて参照されることとなる図４は、本発明によるデバイスの一例を示しており、図１に示す従来デバイスとの比較を行うために使用される。図１の場合と同様に、図４においては、バッファ層（７）と反強誘電体層（８）とが追加されている。バッファ層（７）は、例えば、タンタルまたはＮｉＦｅＣｒ合金から形成することができる。反強誘電体層（８）は、例えばＰｔＭｎやＰｄＰｔＭｎやＰｔＭｎＣｒやＩｒＭｎやＦｅＭｎやＮｉＭｎやＲｕＲｈＭｎをベースとしたようなマンガンに基づいて形成することができる。
【００４８】
磁性層（２，３）に直交して流れる電流は、導電性ブリッジ（５）のところに集中する。これら導電性ブリッジ（５）は、小さいものであり、そのため、電流井戸およびポイントソースと比較することができる。これらブリッジ（５）は、スピンバルブの表面積が１００分の１μｍ２ の数倍である場合には、数ｎｍという直径を有することができる。磁性層（２，３）の内部を起源としさらに導電性ブリッジ（５）を貫通する電流ラインは、実線で図示されている。
【００４９】
磁性層（２，３）内において破線で示されている等電位線は、互いに同中心的とされた複数の半球面の形態とされている。それら半球面の赤道は、導電性ブリッジ（５）が貫通している誘電体層または半導体層（４）のところに、位置している。
【００５０】
スピンバルブ内を流れる電流が、Ｉに等しい場合、複数のブリッジ（５）の中の１つのブリッジの第１端部（５−１）から距離（ｒ）のところにおける電流密度は、
Ｊ＝Ｉ／（２π×ｒ２）
に等しく、局所的な電界は、
Ｅ＝ρＦ×Ｊ＝ρＦ×Ｉ／（２π×ｒ２）
に等しい。ここで、ρＦ は、ブリッジ（５）の第１端部（５−１）に隣接している磁性層（２）をなす磁性材料の電気抵抗率である。
【００５１】
ブリッジ（５）のその第１端部（５−１）から非常に離間した部分との間の電位差は、例えばブリッジ（５）の第１端部（５−１）に隣接している磁性層（２）を超えて位置している電極（６ａ）との間の電位差は、
Ｖ(無限遠)−Ｖ５−１＝ρＦ×Ｉ／（２π×Ｒ）
に等しい。ここで、Ｒは、一例においてブリッジ（５）が円柱状とされていると仮定した場合に、ブリッジ（５）の半径である。
【００５２】
ブリッジ（５）の内部における電流ラインは、ブリッジがなす円柱形状の軸に対して平行である。ブリッジ（５）の２つの端部（５−１，５−２）の間における電位差は、
Ｖ５−１−Ｖ５−２＝ρＰ×ｈ×Ｉ／（π×Ｒ２）
によって与えられる。ここで、ρＰ は、ブリッジ（５）の電気抵抗率であり、ｈは、ブリッジ（５）の高さである。
【００５３】
同様にして、ブリッジ（５）の第２端部（５−２）と、この第２端部から非常に離間した部分との間の電位差は、例えば、第２端部（５−２）と、ブリッジ（５）の第２端部（５−２）に隣接している磁性層（３）を超えて位置している電極（６ｂ）との間の電位差は、
Ｖ５−２−Ｖ(マイナス無限遠)＝ρＦ’×Ｉ／（２π×Ｒ）
によって与えられる。ここで、ρＦ’ は、ブリッジ（５）の第２端部（５−２）に隣接している磁性層（３）をなす磁性材料の電気抵抗率である。
【００５４】
スピンバルブを囲んでいる２つの電極（６ａ，６ｂ）の間の電位差は、
Ｖ(無限遠)−Ｖ(マイナス無限遠)＝（ρＦ×Ｉ／（２π×Ｒ））＋（ρＰ×ｈ×Ｉ／（π×Ｒ２））＋（ρＦ’×Ｉ／（２π×Ｒ））
によって与えられる。
【００５５】
２つの電極（６ａ，６ｂ）の間の電気抵抗値は、
ＲＣＰＰ＝（Ｖ(無限遠)−Ｖ(マイナス無限遠)）／Ｉ
＝（ρＦ／（２π×Ｒ））＋（ρＰ×ｈ／（π×Ｒ２））＋（ρＦ’／（２π×Ｒ））
によって与えられる。
【００５６】
比較すれば、２つの磁性層を隔離している層が非磁性かつ導電性の層とされているような図１に示すのと同様の完全に金属的な従来的スピンバルブの電気抵抗値は、その非磁性かつ導電性の層が、ブリッジの電気抵抗率（ρＰ ）と同じ電気抵抗率を有している場合には、
ＲＣＰＰ’＝（ρＦ×ｅ／（π×Ｌ２））＋（ρＰ×ｌ／（π×Ｌ２））＋（ρＦ’×ｅ’／（２π×Ｌ２））
によって与えられる。ここで、ｅは、磁性層（２０）の厚さであり、ｅ’は、磁性層（３０）の厚さであり、ｌは、隔離層（１０）の厚さであり、Ｌは、スピンバルブを円柱状と仮定した場合の、スピンバルブの半径である。
【００５７】
隔離層（１０）を、複数の電気伝導性ブリッジ（５）を有した不連続な誘電体層または半導体層（４）によって置換したことに基づく、電気抵抗値の増大化は、ｅ，ｌ，ｅ’をほぼ同じと仮定すれば、
ＲＣＰＰ／ＲＣＰＰ’〜Ｌ２／（ｅ×Ｒ）
の程度である。
【００５８】
例えば、磁性層の厚さ（ｅ）が１０ｎｍの程度であり、スピンバルブの半径（Ｌ）が１００ｎｍの程度であり、ブリッジ（５）の半径（Ｒ）が２ｎｍの程度である、という場合には、５００倍という程度の電気抵抗値の増大化を、得ることができる。このことは、積ＲＡを、１Ωμｍ２ という程度にまで到達させ得ることを意味している。これは、極めて満足のいくレベルである。
【００５９】
上述した寸法を有したブリッジ（５）の電気抵抗値は、３０Ωの程度である。
【００６０】
磁気抵抗の大きさは、図４の例における方が、図１の例におけるよりも、大きい。電流密度は、したがって、電圧変化は、磁性層どうしの隔離のうちの、導電性ブリッジ（５）が位置している場所において、最大である。しかしながら、これは、磁気抵抗効果が開始される領域である。積層体が、さらに、例えばバッファ層（７）および反強誘電体層（８）といったようなさらなる複数の層を備えている場合でも、これらの層を直列に付加することは、磁気抵抗効果を、ごくわずかしか低減させるものでしかない。それは、これら層の境界における電圧が、小さいからであり、また、小さな電流密度が、それら層を通して流れるからである。これとは逆に、図１の例においては、電流ラインは、境界に対して垂直なままであって、磁気抵抗効果が、それら層の付加によって著しく低減される。それら層の電気抵抗値は、複数の磁性層の電気抵抗値に対して追加される。このことは、磁気抵抗効果を希釈するように作用し、そのため、磁気抵抗効果の大きさを低減させる。以下の各表は、複数の導電性ブリッジの存在に基づく電流ラインの狭窄化によりそのような希釈作用を除去することによって、実効的磁気抵抗効果において得られるゲインに関しての、評価結果を示している。
【００６１】
【表１】
2005505932.tif 000003
【００６２】
【表２】
2005505932.tif 000004
【００６３】
【表３】
2005505932.tif 000005
【００６４】
このゲインは、少なくとも１０以上とすることができる。得られる電気抵抗値は、導電性ブリッジのサイズおよび密度を変更することによって、調節することができ、例えば、０．１Ωμｍ２〜１Ωμｍ２という範囲内とすることができる。
【００６５】
ブリッジ（５）は、非磁性金属から形成することができ、可能であれば、金、銀、銅、および、これらの合金、からなるグループの中から選択された貴金属から形成することができる。
【００６６】
図４の例においては、不連続な誘電体層または半導体層（４）は、非磁性とされている。
【００６７】
層（４）は、酸化物をベースとして形成することができる。例えば、アルミナや、ジルコニアや、チタン酸ストロンチウム（ＳｒＴｉＯ３ ）や、酸化マグネシウムや、酸化コバルトや、酸化ニッケルや、酸化鉄（Ｆｅ２Ｏ３）、をベースとして形成することができる。および／または、例えばアルミニウムナイトライドといったようなナイトライドや、あるいは、例えばゲルマニウムやシリコンやガリウムヒ素といったような半導体、をベースとして形成することができる。酸化物やナイトライドは、半導体材料よりも良好な磁気抵抗特性を有している。
【００６８】
一変形例においては、ブリッジ（５）は、例えばコバルトといったような、磁性材料かつ導電性材料から形成することができる。この材料は、磁性層（２，３）内において使用されている材料とは異なる材料とすることができる。ブリッジを非磁性材料から形成しているような先の実施態様との相違点は、２つの磁性層（２，３）の間に磁気的結合が存在することである。２つの磁性層（２，３）の磁化方向どうしが逆平行である場合、それら磁性層がなす平面に対して平行な壁が、形成されて、磁性ブリッジ（５）内に閉じ込められることとなり、互いに逆向きの磁化方向を有した領域どうしを隔離する。
【００６９】
少なくとも１つの連続的な非磁性かつ導電性の隔離層（９−１，９−２）を、導電性ブリッジ（５）を含有した誘電体層または半導体層（４）と、磁性層（２，３）と、の間に介装することができ、これにより、磁気的結合の分断を行うことができる。図５Ａは、このような構成を示しており、導電性ブリッジ（５）を含有した誘電体層または半導体層（４）と、この層（４）を囲んで配置された２つの電気伝導性隔離層（９−１，９−２）と、からなる積層体を、２つの磁性層（２，３）が挟んでいる。
【００７０】
不連続な層（４）を形成する誘電体材料または半導体材料は、磁性体とすることができる。層（４）は、例えば、酸化コバルト、あるいは、コバルト鉄酸化物、あるいは、強磁性スピネルＦｅ３Ｏ４、から形成することができる。また、層（４）は、例えば、Ａｌ２Ｏ３や、ＳｉＯ２や、ＨｆＯ２や、Ｔａ２Ｏ５、といったような非磁性材料から形成することができる。
【００７１】
図５Ａの構造においては、ブリッジ（５）をなす導電性材料を、隔離層（９−１，９−２）をなす材料と同じ材料とすることができる。この材料は、誘電体材料から形成された層（４）内における不連続物を通して拡散することができる。
【００７２】
また、ブリッジ（５）を、磁性層（２，３）のうちの一方をなす材料と同じ材料とすることができる。図５Ｂは、この特殊な例を示している。この場合、誘電体層または半導体層は、導電性ブリッジを有しつつ、２つの磁性層のうちの一方の磁性層の内部に配置することができる。図５Ｂにおいては、誘電体層または半導体層は、自由な磁性層（３）内にごくわずかに配置されている。他方の磁性層（２）の側に関しては、先と同じ構成とされている。
【００７３】
２つの磁性層（２，３）は、例えば銅といったような非磁性かつ導電性の材料から形成された少なくとも１つの連続的な隔離層（９）によって、互いに隔離される。これは、導電性ブリッジ（５）を有した誘電体層または半導体層（４）が、この誘電体層または半導体層（４）を保持している磁性層（３）と、隔離層（９）と、の間の境界のところに位置していることを意味している。
【００７４】
一方の磁性層を、複数の媒体層からなる積層体によって形成することができる。図５Ｃにおいては、この構成が、自由な磁性層（３）において実施されている。互いに異なる材料からなる媒体層（３−１，３−２）は、スピンに依存した拡散コントラストを増大させることにより、および、雰囲気温度における境界上での磁気的擾乱を低減することにより、巨大磁気抵抗効果の大きさを増大させる。いわゆる感応媒体層をなす一方の層（３−２）は、例えば、Ｎｉ８０Ｆｅ２０から形成することができ、拘束磁性層（２）に対して最も近くに配置された中間介在磁性インターフェースドーピング層と称される他方の層（３−１）は、例えば、Ｃｏ９０Ｆｅ１０から形成することができる。導電性ブリッジ（５）付きの不連続な誘電体層（４）は、インターフェースドーピング層（３−１）と、他方の磁性層（２）と、の間の境界のところに位置している。しかしながら、層（４）を、インターフェースドーピング層（３−１）内に含有することもできる。一般に、不連続な誘電体層または半導体層（４）は、有利には、他方の磁性層（２）に対してできる限り近いところに配置されている。
【００７５】
この例においても、また、磁性隔離層（９）が、導電性ブリッジを有した誘電体層または半導体層（４）と、他方の磁性層（２）と、の間に介装されている。層（４）が磁性的であることが仮定されている。
【００７６】
図８においては、本発明によるデバイスの変形例が示されており、この変形例は、一対をなす２つのスピンバルブを直列に備えており、導電性ブリッジ付きの誘電体層または半導体層は、自由な磁性層（３）の中に配置されており、表面上に配置されているわけではない。
【００７７】
しかしながら、導電性ブリッジ（５）付きの誘電体層または半導体層（４）を、拘束された磁性層（２）と同じ側に配置することが好ましく、これは、自由な磁性層（３）に関して必要な大きな透磁率を低減させないためである。この構成は、図６および図７に示されている。これら図６および図７も、また、互いに直列とされた一対のスピンバルブを備えているような、本発明によるデバイスを示している。
【００７８】
誘電体層または半導体層（４）は、導電性ブリッジ（５）と一緒に、磁性層（２，３）の間の境界に対してできる限り近くに配置される。そういう構成にしないと、磁気抵抗源のところにおける電流集中効果が小さくなって磁気抵抗効果が小さくなるからである。
【００７９】
拘束された磁性層（２ａ，２ｂ）は、３つの媒体層からなる積層体として形成することができる。これは、図７に示すようにして実施することができ、図７においては、２つの拘束された媒体磁性層（２ａ２，２ａ３）が、非磁性かつ導電性の媒体層（２ａ１）を挟んでおり、２つの拘束された媒体磁性層（２ｂ２，２ｂ３）が、非磁性かつ導電性の媒体層（２ｂ１）を挟んでいる。例えば、ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ積層体を、使用することができる。例えばＩｒやＲｈやＲｅといった材料のような、ルテニウム以外の材料を使用することができる。
【００８０】
中央に位置する媒体層（２ａ１，２ｂ２）の厚さは、０．３〜１ｎｍとすることができる。この結果、いわゆる合成的拘束層が得られる。このタイプの合成的拘束層は、拘束磁界を増大させ、拘束層の磁気的安定性を補強する。
【００８１】
次に、デュアルスピンバルブとして知られている互いに直列とされた一対をなす２つのスピンバルブを備えているような、磁気抵抗デバイスのいくつかの例について説明する。このタイプのデュアルスピンバルブは、中央に配置された自由な磁性層（３）と、この自由な磁性層（３）の各サイドに配置された２つの拘束された磁性層（２ａ，２ｂ）と、を具備している。図６のデュアルスピンバルブに対応した積層体は、ベース電極（６ｂ）と称される電極（６ｂ）上に配置されたバッファ層（７）と、第１反強誘電性拘束層（８ａ）と、第１拘束磁性層（２ａ）と、複数の導電性ブリッジ（５ａ）付きの第１の不連続な誘電体層または半導体層（４ａ）と、自由な磁性層（３）と、複数の導電性ブリッジ（５ｂ）付きの第２の不連続な誘電体層または半導体層（４ｂ）と、第２拘束磁性層（２ｂ）と、第２反強誘電性拘束層（８ｂ）と、いわゆる頂部電極をなす第２電極（６ａ）と、を具備している。この構成においては、導電性ブリッジ（５ａ，５ｂ）付きの２つの誘電体層または半導体層（４ａ，４ｂ）は、図４の場合と同じ構造を有している。自由な磁性層（３）は、複数の媒体層からなる積層体から形成されている。この積層体は、２つの媒体磁性インターフェースドーピング層（３−２，３−３）と、これら層によって挟まれている実際に自由な磁性媒体層（３−１）と、から構成されている。
【００８２】
次に、図７について説明する。図７のデュアルスピンバルブに対応した積層体は、ベース電極（６ｂ）と称される電極（６ｂ）上に配置されたバッファ層（７）と、第１反強誘電性拘束層（８ａ）と、第１合成拘束磁性層（２ａ）と、複数の導電性ブリッジ（５ａ）付きの第１の不連続な誘電体層または半導体層（４ａ）と、第１の非磁性かつ導電性の隔離層（９ａ）と、自由な磁性層（３）と、第２の非磁性かつ導電性の隔離層（９ｂ）と、複数の導電性ブリッジ（５ｂ）付きの第２の不連続な誘電体層または半導体層（４ｂ）と、第２合成拘束磁性層（２ｂ）と、第２反強誘電性拘束層（８ｂ）と、いわゆる頂部電極をなす第２電極（６ａ）と、を具備している。
【００８３】
この構成においては、拘束層（２ａ，２ｂ）の各々が、合成タイプのものとされていて、複数の媒体層からなる積層体から形成されている。この積層体は、非磁性かつ導電性の媒体層（２ａ１，２ａ２）と、この層を挟み込んでいる２つの磁性拘束層（２ａ２，２ａ３）（２ｂ２，２ｂ３）と、から構成されている。
【００８４】
自由な磁性層（３）は、図６の場合と同様の層とされていて、２つの媒体磁性インターフェースドーピング層（３−２，３−３）と、これら層によって挟まれている実際に自由な磁性媒体層（３−１）と、から構成されている。
【００８５】
次に、図８について説明する。図８のデュアルスピンバルブに対応した積層体は、ベース電極（６ｂ）と称される電極（６ｂ）上に配置されたバッファ層（７）と、第１反強誘電性拘束層（８ａ）と、第１拘束磁性層（２ａ）と、非磁性かつ導電性の材料から形成された第１隔離層（９ａ）と、複数の導電性ブリッジ（５）付きの不連続な誘電体層または半導体層（４）を内包している自由な磁性層（３）と、第２の非磁性かつ導電性の隔離層（９ｂ）と、第２拘束磁性層（２ｂ）と、第２反強誘電性拘束層（８ｂ）と、いわゆる頂部電極をなす第２電極（６ａ）と、を具備している。
【００８６】
図９は、スピンバルブを有した上述の磁気抵抗デバイスを備えているような、本発明による磁気ヘッドの一例を示している。電流（Ｉ）の導出入と電圧（Ｖ）の測定とを行うための電極（６ａ，６ｂ）が、磁気スクリーンとして使用されている。スピンバルブ（１）は、磁気的可動支持体（９０）の近くに配置されている。読取対象をなすビット形態のデータは、この支持体上に記録される。磁気スクリーンは、スピンバルブが、隣接した遷移に干渉することなく、２つの連続したビット間にわたっての磁気的遷移を個別的に検出することを可能とする。拘束磁性層（２）および反強磁性拘束層（８）の表面積は、導電性ブリッジ（５）付きの誘電体層（４）の表面積よりも小さく、かつ、対向している。拘束磁性層（２）および反強磁性拘束層（８）は、誘電体材料（９１）によってコーティングされている。誘電体材料（９１）は、導電性ブリッジ（５）付きの不連続層（４）に沿って延在している。この構造は、磁気支持体（９０）の表面から遠ざかる向きに電流が流れる領域を確保している。
【００８７】
図１０は、本発明によるメモリを示している。このメモリは、行列配置によってアドレッシング可能とされた多数のメモリドットからなるマトリクスを備えている。各メモリドットは、本発明によるデバイス（１０１）を備えている。デバイス（１０１）は、トランジスタの形態とされたスイッチング手段（１０２）に対して直列接続された抵抗素子として示されている。本発明による各デバイスは、アドレッシングライン（１０３）に対して接続され、スイッチング手段は、アドレッシング行（１０５）に対して接続されている。アドレッシング列（１０３）は、列アドレッシング回路（１０４）からの各出力に対して接続されている。アドレッシング行（１０５）は、行アドレッシング回路（１０６）からの各出力に対して接続されている。
【００８８】
次に、層がなす平面を横断する向きでもって複数の導電性ブリッジが形成されている誘電体層または半導体層を製造するための方法について、説明する。このタイプの層は、図２〜図８において符号（４，５）によって示されている。
【００８９】
図１１Ａを参照して説明する。支持体（１１０）から開始して、支持体（１１０）の表面に対して小さな濡れ性を有した導電性材料からなる複数のブリッジを、薄層として、形成する。支持体は、例えばＮｉＦｅやＣｏやＣｏＦｅといったような磁性材料から形成することができる。特に、磁気抵抗デバイスを形成する場合には、そのような磁性材料から形成することができる。先の導電性材料を支持体の表面上に成膜した際には、その導電性材料は、一群をなす多数の小滴（１１１）を形成する。濡れ性を有した薄層であれば、最大限に可能な表面積を占めるようにして、固体上にわたって広がることに注意されたい。これに対して、濡れ性が小さな材料の場合には、薄層は、固体表面上において小さな表面積を占める。これが、複数のブリッジを形成するために使用される特性である。
【００９０】
必要なことは、その導電性材料に、不連続層を形成することとなる誘電体材料または半導体材料（１１２）に対しての小さな濡れ性を、付与するだけである。
【００９１】
ブリッジを形成するために使用される材料は、例えば物理的気相蒸着法（ＰＶＤ）といったような成膜法によって、薄層の形態で成膜された銀とすることができる。銀は、雰囲気温度においては、濡れ性が小さく、高温においては、さらに濡れ性が小さい。約１〜２ｎｍという直径の銀滴（１１１）は、支持体（１１０）の表面上に０．２ｎｍ厚さという程度の厚さでもって銀の極薄層を成膜することにより、形成することができる。銀以外の材料を使用することもでき、例えば、銅や金を使用することもできる。しかしながら、濡れ性が小さいという特性は、弱くなる。
【００９２】
銀滴（１１１）に対して非混和性の導電性材料を、成膜することができ、不連続な誘電体層または半導体層（１１２）を形成し得るよう、成膜したものを誘電体または半導体とするための処理を施すことができる。この処理は、銀滴に対して実質的に影響を及ぼすものではない。
【００９３】
この場合、ＰＶＤによって、例えば液滴（１１１）の厚さよりも薄い厚さでもって、アルミニウムを成膜することができる。アルミニウムは、銀滴（１１１）の周辺のスペース内に充填されることとなる。酸化や窒化物化（あるいは窒素化）といったような処理を施した後には、アルミニウムは、アルミナや窒化アルミニウムへと変換され、誘電的なものとなる。酸化は、自然酸化や、酸素プラズマによる酸化や、原子状酸素源による酸化、等とすることができる。アルミニウムが容易に酸化され得るものであり、かつ、銀が貴金属であるために容易には酸化され得ないものであることにより、アルミニウムだけが酸化されて、アルミナとなる。この結果、複数のブリッジ（１１１）を有した約２ｎｍ厚さのアルミナ層（１１２）が得られる。
【００９４】
本発明による磁気抵抗デバイスを形成することが要望されている場合には、その後に、得られた層上に、さらなる磁性層を成膜することができる。
【００９５】
支持体（１１０）上に銀滴（１１１）を成膜することによって開始することに代えて、不連続な誘電体層または半導体層（１１２）を形成することとなる材料薄層を成膜することによって開始することができる。例えば、アルミニウム層を先に成膜し、その後、このアルミニウム薄層上に銀滴（１１１）を形成することができる。表面酸化を行うことにより、銀滴の周囲に位置したアルミニウムは、アルミナ（１１２）へと変換される。一方、銀滴（１１１）の直下に位置したアルミニウム（１１３）は、保護されていることのために、酸化されないあるいはわずかしか酸化されない。これにより、銀滴（１１１）とこれら銀滴（１１１）の直下に位置したアルミニウム（１１３）とから構成されたブリッジ（５）が、形成される。アルミナ表面（１１２）は、先の形成方法の場合よりも凹凸の大きなものとなる。
【００９６】
他の変形例は、誘電体層または半導体層を形成することとなる材料と、小滴を形成する導電性材料と、を同時に成膜することである。これにより、不均質合金が得られる。これら材料が支持体（１１０）の表面上に成膜された場合には、支持体の表面上には小滴が形成され、同時成膜された２つの材料は、混和することがない。例えば、表面酸化処理または表面窒化物化処理を行うことができ、これにより、銀から形成された小滴（１１１）の周囲に、誘電体層または半導体層（１１２）を形成することができる。
【００９７】
他の方法は、濡れ性の小さな導電性材料を、誘電体または半導体へと変換する処理を受けることによって表面部分が不連続な層を形成するものとされた支持体（１１０）上に、直接的に成膜することである。本発明による磁気抵抗デバイスの例においては、支持体（１１０）は、磁性体とすることができ、ＣｏまたはＣｏＦｅから形成することができる。支持体（１１０）は、図５Ｂの例における媒体磁性インターフェースドーピング層とすることができる。この媒体層を直接的に酸化することにより、小滴（１１１）と協働するＣｏＯやＣｏＦｅＯといったような酸化物成分を得ることができる。支持体（１１０）の表面が酸化される場合には、その表面部分は、銀滴どうしの間において、わずかに厚さが増加する。
【００９８】
少なくとも１つのスピンバルブを有した本発明によるデバイスを形成する場合には、積層体をなす各層が、次々と成膜される。当業者に公知であるような任意の成膜手法を使用することによって、複数の媒体層からなる積層体から形成された磁性層を形成することができる。あるいは、積層体は、複数の媒体層を有しないこともでき、場合によっては、隔離層や、バッファ層や、１つまたは複数の反強誘電体層を設けることもできる。特に、陰極スパッタリングやイオンビーム成膜や分子ジェットエピタキシーを使用することができ、さらには電気メッキ技術といったようなものさえをも使用することができる。最も重要な部分は、複数の導電性ブリッジを有した不連続な誘電体層または半導体層を形成することである。
【００９９】
明瞭なように、上述した様々な手法を使用することによって、導電性ブリッジ付きの不連続な誘電体層または半導体層を形成することができる。しかしながら、他の方法によっても、可能である。
【０１００】
例えば、固体の非磁性金属粒子（例えば銀や金や銅やこれらの合金といったような貴金属）を含有しているような、アルミナやシリカといったような誘電体材料または半導体材料からなる薄層を使用することができる。あるいは、例えばコバルトやコバルト合金といったような磁性材料からなる薄層を使用することができる。薄層が既に上面上に形成されている支持体を加熱することにより、金属粒子の原子的移動度が優先的となり、導電性ブリッジを形成するように金属粒子が再構成される。また、１つまたは複数のアニールを行うことにより、必要とされたブリッジを形成することができる。この場合、薄層が上面上に配置される支持体は、磁性材料層または隔離層のいずれかとされる。
【０１０１】
薄い誘電体層は、誘電体材料ターゲットを使用したＰＶＤによって、あるいは、酸化雰囲気下での金属材料製ターゲットの反応性スパッタリングによって、成膜することができる。
【０１０２】
また、固体粒子は、貴金属凝集体の供給源から、凝集体や金属クラスターという形態でもって直接的に成膜することができる。
【０１０３】
他の方法においては、導電性材料層を局所的に酸化することによって、導電性材料層を局所的に誘電的なものとすることができる。非酸化領域が、導電性ブリッジを形成する。この層は、磁性層とすることができる。あるいは、その層は、隔離層とすることができる。あるいは、その層は、この目的のために成膜された層とすることができる。酸化は、層を成膜した後に行うことができる。あるいは、成膜中に酸化を行うこともできる。これは、成膜を中断することによって得られる。成膜を中断して酸化を行った後に、成膜を再開することができる。
【０１０４】
他の方法においては、２つの金属層間に、不連続物を有した酸化物層が介装されている場合には、金属が、不連続物を通して拡散するという現象を使用する。このような不連続物は、欠陥や粒界とされる。酸化物層は、本来的に不連続物を有することができ、これは、特に、例えば酸化マグネシウム（ＭｇＯ）や酸化ハフニウム（ＨｆＯ２ ）や酸化タンタル（Ｔａ２Ｏ５）や酸化コバルト（ＣｏＯ）や酸化ニッケル（ＮｉＯ）や酸化銅（ＣｕＯ）といったような、ナノ結晶化酸化物からなる極薄層の場合である。必要なことは、金属性支持体上に酸化物層を成膜することだけである。支持体は、磁性層（２，３）のいずれか、あるいは、媒体磁性層（３−１，３−２）のいずれか、あるいは、非磁性かつ導電性の隔離層（９）、とすることができる。成膜は、酸化物ターゲットを使用して行うことができる、あるいは、反応性スパッタリングによって行うことができる、あるいは、金属層を成膜した後に酸化を行うことによって行うことができる。酸化物層は、金属層によって被覆される。この金属層は、磁性層（２，３）のいずれか、あるいは、媒体磁性層（３−１，３−２）のいずれか、あるいは、非磁性かつ導電性の隔離層（９）、とすることができる。その後、導電性ブリッジが、自然的に形成される。
【０１０５】
酸化物層内の不連続物は、自然的なものに代えて、マトリクスエレクトロニクス的技術を使用して形成することができる。例えば、焦点合わせイオンビームを使用して形成することができる。
【０１０６】
本発明のいくつかの実施形態について例示し詳細に説明したけれども、本発明の範囲を逸脱することなく、様々な変更や修正を行い得ることは、理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】従来技術による磁気抵抗デバイスを示す断面図である。
【図２】本発明に基づく、単一のスピンバルブを有しているような、磁気抵抗デバイスを示す断面図である。
【図３】図２の磁気抵抗デバイスの一部を示す図であって、動作を示している。
【図４】本発明による磁気抵抗デバイスの他の例を示す断面図である。
【図５Ａ】本発明による磁気抵抗デバイスのさらに他の例を示す断面図である。
【図５Ｂ】本発明による磁気抵抗デバイスのさらに他の例を示す断面図である。
【図５Ｃ】本発明による磁気抵抗デバイスのさらに他の例を示す断面図である。
【図６】本発明による磁気抵抗デバイスの変形例を示す断面図である。
【図７】本発明による磁気抵抗デバイスのさらなる変形例を示す断面図である。
【図８】本発明による磁気抵抗デバイスのさらなる変形例を示す断面図である。
【図９】本発明による磁気抵抗デバイスを備えた磁気読取ヘッドを示す断面図である。
【図１０】各メモリドットが本発明による磁気抵抗デバイスを備えているようなメモリを示す図である。
【図１１Ａ】貫通状態で形成された複数の導電性ブリッジを備えている不連続な誘電体層に関する様々な実施形態を示す断面図である。
【図１１Ｂ】貫通状態で形成された複数の導電性ブリッジを備えている不連続な誘電体層に関する様々な実施形態を示す断面図である。
【図１１Ｃ】貫通状態で形成された複数の導電性ブリッジを備えている不連続な誘電体層に関する様々な実施形態を示す断面図である。
【符号の説明】
【０１０８】
１      スピンバルブ
２      磁性層
２ａ    磁性層
２ａ１  媒体層
２ａ２  媒体層
２ａ３  媒体層
３      磁性層
４      不連続な誘電体層または半導体層
５      導電性ブリッジ
６ａ    電極（電流を流すための手段）
６ｂ    電極（電流を流すための手段）
７      バッファ層
８      反強磁性層
９      隔離層
１０１      磁気抵抗デバイス
１０２      電流スイッチング手段
１０３      アドレッシング列（列）
１０５      アドレッシング行（行）
１１０      支持体（１つの層）
１１１      小滴
１１２      導電性材料
【国際公開パンフレット】
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【国際調査報告】
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