(57)【要約】【課題】  特に、絶縁障壁層にＭｇ−Ｏを用いたトンネル型磁気検出素子において、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を従来に比べて効果的に向上させることが可能なトンネル型磁気検出素子及びその製造方法を提供することを目的としている。  【解決手段】  フリー磁性層６は、Ｍｇ−Ｏの絶縁障壁層５上に、下からＣｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性層６ａ、及びＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性層６ｂの積層構造で形成される。これにより、従来に比べて、効果的に抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を向上させることが可能である。【選択図】  図１
2008227297.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下から固定磁性層、絶縁障壁層、及び、フリー磁性層の順に、あるいは、下からフリー磁性層、絶縁障壁層、及び、固定磁性層の順に形成され、
前記絶縁障壁層は、Ｍｇ−Ｏで形成され、
前記フリー磁性層は、前記絶縁障壁層に接するＣｏ−Ｆｅ、あるいはＦｅで形成された第１磁性領域と、前記第１磁性領域を挟んで前記絶縁障壁層から離れて位置し、前記第１磁性領域に接するＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性領域とを有して構成されることを特徴とするトンネル型磁気検出素子。
【請求項２】
前記第２磁性領域には、前記絶縁障壁層との界面方向に向けて、徐々にＢ濃度が減少する組成変調領域が存在する請求項１記載のトンネル型磁気検出素子。
【請求項３】
下から固定磁性層、絶縁障壁層、及び、フリー磁性層の順に、あるいは、下からフリー磁性層、絶縁障壁層、及び、固定磁性層の順に形成され、
前記絶縁障壁層は、Ｍｇ−Ｏで形成され、
前記フリー磁性層はＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された磁性領域を有し、前記磁性領域は前記絶縁障壁層と接しており、
前記磁性領域でのＢ濃度は、前記絶縁障壁層との界面側のほうが、前記界面と逆面側に比べて小さいことを特徴とするトンネル型磁気検出素子。
【請求項４】
前記磁性領域には、前記絶縁障壁層との界面方向に向けて、徐々にＢ濃度が減少する組成変調領域が存在する請求項３記載のトンネル型磁気検出素子。
【請求項５】
前記フリー磁性層の少なくとも一部は、前記絶縁障壁層に接するＣｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性層と、前記第１磁性層を挟んで前記絶縁障壁層から離れて位置し、前記第１磁性層に接するＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性層との積層構造の前記第１磁性層と前記第２磁性層の界面にて元素拡散が生じたものである請求項１ないし４のいずれかに記載のトンネル型磁気検出素子。
【請求項６】
下から固定磁性層、絶縁障壁層、及び、フリー磁性層の順に、あるいは、下からフリー磁性層、絶縁障壁層、及び、固定磁性層の順に形成され、
前記絶縁障壁層は、Ｍｇ−Ｏで形成され、
前記フリー磁性層は、前記絶縁障壁層に接するＣｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性層と、前記第１磁性層を挟んで前記絶縁障壁層から離れて位置し、前記第１磁性層に接するＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性層とを有して構成されることを特徴とするトンネル型磁気検出素子。
【請求項７】
前記第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚は、１５Å以上で８０Å以下の平均膜厚で形成され、前記第１磁性層は、５Å以上で３０Å以下の平均膜厚で形成され、前記第２磁性層は５Å以上の平均膜厚で形成される請求項５又は６に記載のトンネル型磁気検出素子。
【請求項８】
前記第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚は、２０Å以上で６０Å以下の平均膜厚で形成される請求項７記載のトンネル型磁気検出素子。
【請求項９】
前記第１磁性層は、１０Å以上２０Å以下の平均膜厚で形成される請求項７又は８に記載のトンネル型磁気検出素子。
【請求項１０】
前記第２磁性層は、１０Å以上の平均膜厚で形成される請求項７ないし９のいずれかに記載のトンネル型磁気検出素子。
【請求項１１】
前記フリー磁性層と前記絶縁障壁層との界面は、膜面と平行な面に、代表的に｛１００｝面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１ないし１０のいずれかに記載のトンネル型磁気検出素子。
【請求項１２】
前記固定磁性層と前記絶縁障壁層との界面は、膜面と平行な面に、代表的に｛１００｝面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１ないし１１のいずれかに記載のトンネル型磁気検出素子。
【請求項１３】
下から固定磁性層、絶縁障壁層、及び、フリー磁性層の順に形成され、前記固定磁性層は、少なくとも前記絶縁障壁層と接する部分がＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成される請求項１ないし１２のいずれかに記載のトンネル型磁気検出素子。
【請求項１４】
下から固定磁性層、絶縁障壁層、及び、フリー磁性層の順に積層した積層部分を有してなるトンネル型磁気検出素子の製造方法において、
（ａ）  前記固定磁性層上に、Ｍｇ−Ｏから成る前記絶縁障壁層を形成する工程、
（ｂ）  前記絶縁障壁層上に、前記フリー磁性層を、下から順に、Ｃｏ−ＦｅあるいはＦｅからなり、前記絶縁障壁層上に接する第１磁性層と、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂからなり、前記第１磁性層上に接する第２磁性層の積層部分を有して形成する工程、
（ｃ）  熱処理を行う工程、
を有することを特徴とするトンネル型磁気検出素子の製造方法。
【請求項１５】
前記（ａ）工程において、前記固定磁性層の少なくとも前記絶縁障壁層と接する部分を、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成する請求項１４記載のトンネル型磁気検出素子の製造方法。
【請求項１６】
下からフリー磁性層、絶縁障壁層、及び、固定磁性層の順に積層した積層部分を有してなるトンネル型磁気検出素子の製造方法において、
（ｄ）前記フリー磁性層を、下から順に、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性層と、Ｃｏ−ＦｅあるいはＦｅからなり、前記第２磁性層上に接する第１磁性層の積層部分を有して形成する工程、
（ｅ）  前記第１磁性層上に、Ｍｇ−Ｏから成る前記絶縁障壁層を接して形成し、前記絶縁障壁層上に前記固定磁性層を形成する工程、
（ｆ）  熱処理を行う工程、
を有することを特徴とするトンネル型磁気検出素子の製造方法。
【請求項１７】
前記第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚を、１５Å以上で８０Å以下の平均膜厚で形成し、このとき、前記第１磁性層を、５Å以上で３０Å以下の平均膜厚で形成し、前記第２磁性層を５Å以上の平均膜厚で形成する請求項１４ないし１６のいずれかに記載のトンネル型磁気検出素子の製造方法。
【請求項１８】
前記第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚を、２０Å以上で６０Å以下の平均膜厚で形成する請求項１７記載のトンネル型磁気検出素子の製造方法。
【請求項１９】
前記第１磁性層を、１０Å以上２０Å以下の平均膜厚で形成する請求項１７又は１８に記載のトンネル型磁気検出素子の製造方法。
【請求項２０】
前記第２磁性層を、１０Å以上の平均膜厚で形成する請求項１７ないし１９のいずれかに記載のトンネル型磁気検出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、特に、絶縁障壁層にＭｇ−Ｏを用いたトンネル型磁気検出素子において、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を従来に比べて効果的に向上させることが可能なトンネル型磁気検出素子及びその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
トンネル型磁気検出素子（ＴＭＲ素子）は、トンネル効果を利用して抵抗変化するものであり、固定磁性層の磁化と、フリー磁性層の磁化とが反平行のとき、前記固定磁性層とフリー磁性層との間に設けられた絶縁障壁層（トンネル障壁層）を介してトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、前記固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化が平行のとき、最も前記トンネル電流は流れ易くなり抵抗値は最小になる。
【０００３】
この原理を利用して、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層の磁化が変動することにより変化する電気抵抗を電圧変化としてとらえ、記録媒体からの漏れ磁界が検出されるようになっている。
【特許文献１】特開２００４−１７９６６７号公報
【特許文献２】特開２００２−１４１５８３号公報
【特許文献３】特開２００５−１９７７６４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
ところで、前記絶縁障壁層の材質を変えると、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に代表される特性が変わってしまうため、前記絶縁障壁層の材質ごとに研究を行うことが必要であった。
【０００５】
例えば、前記絶縁障壁層をＭｇ−Ｏで形成した場合、従来では、フリー磁性層を、ＮｉＦｅ層と、前記ＮｉＦｅ層と絶縁障壁層との間に介在するＣｏＦｅ層との積層構造で形成していた。
【０００６】
しかし上記の構成では、十分な抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることができなかった。高記録密度化に適切に対応するには、更に抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を向上させることが必要であった。
【０００７】
そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、絶縁障壁層にＭｇ−Ｏを用いたトンネル型磁気検出素子において、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を従来に比べて効果的に向上させることが可能なトンネル型磁気検出素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明におけるトンネル型磁気検出素子は、
下から固定磁性層、絶縁障壁層、及び、フリー磁性層の順に、あるいは、下からフリー磁性層、絶縁障壁層、及び、固定磁性層の順に形成され、
前記絶縁障壁層は、Ｍｇ−Ｏで形成され、
前記フリー磁性層は、前記絶縁障壁層に接するＣｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性領域と、前記第１磁性領域を挟んで前記絶縁障壁層から離れて位置し、前記第１磁性領域に接するＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性領域とを有して構成されることを特徴とするものである。
【０００９】
本発明では、前記第２磁性領域には、前記絶縁障壁層との界面方向に向けて、徐々にＢ濃度が減少する組成変調領域が存在することが好ましい。
【００１０】
あるいは本発明におけるトンネル型磁気検出素子は、
下から固定磁性層、絶縁障壁層、及び、フリー磁性層の順に、あるいは、下からフリー磁性層、絶縁障壁層、及び、固定磁性層の順に形成され、
前記絶縁障壁層は、Ｍｇ−Ｏで形成され、
前記フリー磁性層はＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された磁性領域を有し、前記磁性領域は前記絶縁障壁層と接しており、
前記磁性領域でのＢ濃度は、前記絶縁障壁層との界面側のほうが、前記界面と逆面側に比べて小さいことを特徴とするものである。
【００１１】
本発明では、前記磁性領域には、前記絶縁障壁層との界面方向に向けて、徐々にＢ濃度が減少する組成変調領域が存在することが好ましい。
【００１２】
また本発明では、前記フリー磁性層の少なくとも一部は、前記絶縁障壁層に接するＣｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性層と、前記第１磁性層を挟んで前記絶縁障壁層から離れて位置し、前記第１磁性層に接するＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性層との積層構造の前記第１磁性層と前記第２磁性層の界面にて元素拡散が生じたものであることが好ましい。
【００１３】
または本発明におけるトンネル型磁気検出素子は、
下から固定磁性層、絶縁障壁層、及び、フリー磁性層の順に、あるいは、下からフリー磁性層、絶縁障壁層、及び、固定磁性層の順に形成され、
前記絶縁障壁層は、Ｍｇ−Ｏで形成され、
前記フリー磁性層は、前記絶縁障壁層に接するＣｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性層と、前記第１磁性層を挟んで前記絶縁障壁層から離れて位置し、前記第１磁性層に接するＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性層とを有して構成されることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明では、上記により、絶縁障壁層がＭｇ−Ｏで形成されたトンネル型磁気検出素子において、フリー磁性層を、ＣｏＦｅ層とＮｉＦｅ層との積層構造（ＣｏＦｅ層は絶縁障壁層と接する側に形成）で形成した従来例に比べて十分に高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得られることがわかった。また、フリー磁性層をＣｏ−Ｆｅの単層で形成したものや、前記フリー磁性層をＣｏ−Ｆｅ−Ｂの単層で形成した参考例に比べて、大きい抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来ることがわかった。
【００１５】
本発明では、前記第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚は、１５Å以上で８０Å以下の平均膜厚で形成され、前記第１磁性層は、５Å以上で３０Å以下の平均膜厚で形成され、前記第２磁性層は５Å以上の平均膜厚で形成されることが好ましい。これにより、安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。
【００１６】
また本発明では、前記第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚は、２０Å以上で６０Å以下の平均膜厚で形成されることがより好ましい。
【００１７】
また前記第１磁性層は、１０Å以上２０Å以下の平均膜厚で形成されることがより好ましい。
【００１８】
また前記第２磁性層は、１０Å以上の平均膜厚で形成されることがより好ましい。
これにより、より安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。
【００１９】
また本発明では、前記フリー磁性層と前記絶縁障壁層との界面は、膜面と平行な面に、代表的に｛１００｝面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。また本発明では、前記固定磁性層と前記絶縁障壁層との界面は、膜面と平行な面に、代表的に｛１００｝面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。これにより高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることができ好適である。
【００２０】
また本発明では、下から固定磁性層、絶縁障壁層、及び、フリー磁性層の順に形成され、前記固定磁性層は、少なくとも前記絶縁障壁層と接する部分がＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成されることが、高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得る上で好適である。
【００２１】
本発明は、下から固定磁性層、絶縁障壁層、及び、フリー磁性層の順に積層した積層部分を有してなるトンネル型磁気検出素子の製造方法において、
（ａ）  前記固定磁性層上に、Ｍｇ−Ｏから成る前記絶縁障壁層を形成する工程、
（ｂ）  前記絶縁障壁層上に、前記フリー磁性層を、下から順に、Ｃｏ−ＦｅあるいはＦｅからなり、前記絶縁障壁層上に接する第１磁性層と、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂからなり、前記第１磁性層上に接する第２磁性層の積層部分を有して形成する工程、
（ｃ）  熱処理を行う工程、
を有することを特徴とするものである。
【００２２】
本発明では、前記（ａ）工程において、前記固定磁性層の少なくとも前記絶縁障壁層と接する部分を、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成することが好ましい。
【００２３】
あるいは本発明は、下からフリー磁性層、絶縁障壁層、及び、固定磁性層の順に積層した積層部分を有してなるトンネル型磁気検出素子の製造方法において、
（ｄ）前記フリー磁性層を、下から順に、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性層と、Ｃｏ−ＦｅあるいはＦｅからなり、前記第２磁性層上に接する第１磁性層の積層部分を有して形成する工程、
（ｅ）  前記第１磁性層上に、Ｍｇ−Ｏから成る前記絶縁障壁層を接して形成し、前記絶縁障壁層上に前記固定磁性層を形成する工程、
（ｆ）  熱処理を行う工程、
を有することを特徴とするものである。
【００２４】
本発明では上記製造方法により、絶縁障壁層をＭｇ−Ｏで形成したトンネル型磁気検出素子において、従来に比べて、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が高いトンネル型磁気検出素子を簡単且つ適切に製造できる。
【００２５】
また本発明では、前記第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚を、１５Å以上で８０Å以下の平均膜厚で形成し、このとき、前記第１磁性層を、５Å以上で３０Å以下の平均膜厚で形成し、前記第２磁性層を５Å以上の平均膜厚で形成することが好ましい。
【００２６】
また本発明では、前記第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚を、２０Å以上で６０Å以下の平均膜厚で形成することがより好ましい。
【００２７】
また本発明では、前記第１磁性層を、１０Å以上２０Å以下の平均膜厚で形成することがより好ましい。
【００２８】
また本発明では、前記第２磁性層を、１０Å以上の平均膜厚で形成することがより好ましい。
【００２９】
これにより、安定して抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が高いトンネル型磁気検出素子を、簡単且つ適切に製造することが出来る。
【発明の効果】
【００３０】
本発明によれば、絶縁障壁層がＭｇ−Ｏで形成されたトンネル型磁気検出素子において、従来に比べて、高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能になる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
図１は本実施形態のトンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図である。
【００３２】
トンネル型磁気検出素子は、例えば、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部に設けられて、磁気記録媒体からの漏れ磁界（記録磁界）を検出するものである。なお、図中においてＸ方向は、トラック幅方向、Ｙ方向は、磁気記録媒体からの漏れ磁界の方向（ハイト方向）、Ｚ方向は、磁気記録媒体の移動方向及び前記トンネル型磁気検出素子の各層の積層方向、である。
【００３３】
図１の最も下に形成されているのは、例えばＮｉ−Ｆｅで形成された下部シールド層２１である。前記下部シールド層２１上に積層体Ｔ１が形成されている。なお前記トンネル型磁気検出素子は、前記積層体Ｔ１と、前記積層体Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成された下側絶縁層２２、ハードバイアス層２３、上側絶縁層２４とで構成される。
【００３４】
前記積層体Ｔ１の最下層は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素の非磁性元素で形成された下地層１である。この下地層１の上に、シード層２が設けられる。前記シード層２は、例えば、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｃｒ、Ｃｒ、あるいはＲｕによって形成される。前記シード層２は単層構造でなく材質の異なる積層構造で形成されてもよい。なお、前記下地層１は形成されなくともよい。
【００３５】
前記シード層２の上に形成された反強磁性層３は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。
【００３６】
また前記反強磁性層３は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。
【００３７】
前記反強磁性層３は例えばＩｒ−Ｍｎで形成される。
前記反強磁性層３上には固定磁性層４が形成されている。前記固定磁性層４は、下から第１固定磁性層４ａ、非磁性中間層４ｂ、第２固定磁性層４ｃの順で積層された積層フェリ構造である。前記反強磁性層３との界面での交換結合磁界及び非磁性中間層４ｂを介した反強磁性的交換結合磁界（ＲＫＫＹ的相互作用）により前記第１固定磁性層４ａと第２固定磁性層４ｃの磁化方向は互いに反平行状態にされる。前記固定磁性層４を積層フェリ構造で形成することにより前記固定磁性層４の磁化を安定した状態にできる。また前記固定磁性層４と反強磁性層３との界面で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができる。なお前記第１固定磁性層４ａ及び第２固定磁性層４ｃは例えば１２〜４０Å程度で形成され、非磁性中間層４ｂは８Å〜１０Å程度で形成される。
【００３８】
前記第１固定磁性層４ａは、例えばＣｏ−Ｆｅで形成される。第２固定磁性層４ｃは、例えばＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成される。前記第２固定磁性層４ｃは、{Ｃｏ１００−αＦｅα}１００−βＢβの組成式からなり、原子比率αは、２５〜１００、Ｂ濃度βは１０〜３０ａｔ％で形成される。また非磁性中間層４ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。
【００３９】
前記固定磁性層４上に形成された絶縁障壁層５は、Ｍｇ−Ｏ（酸化マグネシウム）で形成されている。Ｍｇ−Ｏは、Ｍｇ組成比が４０〜６０ａｔ％の範囲内であることが好ましく、最も好ましくはＭｇ５０ａｔ％Ｏ５０ａｔ％である。
【００４０】
なお前記絶縁障壁層５と前記第２固定磁性層４ｃ間に、非常に薄い膜厚（例えば１〜６Å）のＭｇ層が設けられてもよい。
【００４１】
前記絶縁障壁層５上には、フリー磁性層６が形成されている。前記フリー磁性層６は、下からＣｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性層６ａと、前記ＣｏＦｅ層上に形成されたＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂから成る第２磁性層６ｂの積層構造で形成される。
【００４２】
前記フリー磁性層６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法でトラック幅Ｔｗが決められる。
前記フリー磁性層６上にはＴａ等で形成された保護層７が形成されている。
【００４３】
前記積層体Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面１２，１２は、下側から上側に向けて徐々に前記トラック幅方向の幅寸法が小さくなるように傾斜面で形成されている。
【００４４】
図１に示すように、前記積層体Ｔ１の両側に広がる下部シールド層２１上から前記積層体Ｔ１の両側端面１２上にかけて下側絶縁層２２が形成され、前記下側絶縁層２２上にハードバイアス層２３が形成され、さらに前記ハードバイアス層２３上に上側絶縁層２４が形成されている。
【００４５】
前記下側絶縁層２２と前記ハードバイアス層２３間にバイアス下地層（図示しない）が形成されていてもよい。前記バイアス下地層は例えばＣｒ、Ｗ、Ｔｉで形成される。
【００４６】
前記絶縁層２２，２４はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成されている。前記絶縁層２２，２４は、前記積層体Ｔ１内を各層の界面と垂直方向に流れる電流が、前記積層体Ｔ１のトラック幅方向の両側に分流するのを抑制すべく前記ハードバイアス層２３の上下を絶縁するものである。前記ハードバイアス層２３は例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成される。
【００４７】
前記積層体Ｔ１上及び上側絶縁層２４上にはＮｉ−Ｆｅ等で形成された上部シールド層２６が形成されている。
【００４８】
図１に示す実施形態では、前記下部シールド層２１及び上部シールド層２６が前記積層体Ｔ１に対する電極層として機能し、前記積層体Ｔ１の各層の膜面に対し垂直方向（図示Ｚ方向と平行な方向）に電流が流される。
【００４９】
前記フリー磁性層６は、前記ハードバイアス層２３からのバイアス磁界を受けてトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に磁化されている。一方、固定磁性層４を構成する第１固定磁性層４ａ及び第２固定磁性層４ｃはハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化されている。前記固定磁性層４は積層フェリ構造であるため、第１固定磁性層４ａと第２固定磁性層４ｃはそれぞれ反平行に磁化されている。前記固定磁性層４の磁化は固定されている（外部磁界によって磁化変動しない）が、前記フリー磁性層６の磁化は外部磁界により変動する。
【００５０】
前記フリー磁性層６が、外部磁界により磁化変動すると、第２固定磁性層４ｃとフリー磁性層６との磁化が反平行のとき、前記第２固定磁性層４ｃとフリー磁性層６との間に設けられた絶縁障壁層５を介してトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になる。一方、前記第２固定磁性層４ｃとフリー磁性層６との磁化が平行のとき、最も前記トンネル電流は流れ易くなり抵抗値は最小になる。
【００５１】
この原理を利用して、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層６の磁化が変動することにより変化する電気抵抗を電圧変化としてとらえ、磁気記録媒体からの漏れ磁界が検出されるようになっている。
【００５２】
本実施形態におけるトンネル型磁気検出素子の特徴的部分について以下に説明する。
本実施形態では、前記絶縁障壁層５はＭｇ−Ｏ（酸化マグネシウム）で形成されている。前記絶縁障壁層５上に形成されるフリー磁性層６は、第１磁性層６ａと第２磁性層６ｂとの積層構造で形成され、前記第１磁性層６ａは前記絶縁障壁層５に接して形成されている。
【００５３】
上記構成とすることで、後述する実験によれば、前記フリー磁性層を、ＣｏＦｅ層とＮｉＦｅ層との積層構造（ＣｏＦｅ層を絶縁障壁層に接する位置に形成）で形成した従来例や、前記フリー磁性層を、Ｃｏ−Ｆｅの単層構造、あるいはＣｏ−Ｆｅ−Ｂの単層構造で形成した参考例に比べて、効果的に高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得られることがわかっている。
【００５４】
また、ＲＡ（素子抵抗Ｒ×素子面積Ａ）は、高速データ転送の適正化、高記録密度化等に極めて重要な値であるが、本実施形態では、前記ＲＡを３〜４（Ω・μｍ２）程度に小さくしても、大きな抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能である。
【００５５】
上記の従来例のようにフリー磁性層を、ＣｏＦｅ層とＮｉＦｅ層との積層構造（ＣｏＦｅ層を絶縁障壁層に接する位置に形成）で形成した場合、前記ＮｉＦｅ層は、非熱処理（ａｓ  ｄｅｐｏ）状態では、膜面（Ｘ−Ｙ面）と平行な面に、代表的に{１１１}面として表される等価な面心立方構造の結晶面が優先配向しやすい。そして熱処理を施しても、前記ＣｏＦｅ層の原子再配列を前記ＮｉＦｅ層が妨げ、前記ＣｏＦｅ層と絶縁障壁層５との界面では、膜面（Ｘ−Ｙ面）と平行な面に、代表的に{１００}面として表される等価な結晶面が優先配向し難くなると考えられる。このため、従来例のフリー磁性層の構造では、十分に高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来ない。
【００５６】
また上記の参考例のように、フリー磁性層を、Ｃｏ−Ｆｅの単層構造で形成した場合、絶縁障壁層５との界面付近では、スピン分極率を大きく出来るので、従来例に比べて高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来るが、ＣｏＦｅ層は、非熱処理（ａｓ  ｄｅｐｏ）状態であっても、結晶化しやすい。このとき、前記ＣｏＦｅ層が体心立方構造であるとき、膜面（Ｘ−Ｙ面）と平行な面に、代表的に{１１０}面として表される等価な結晶面が優先配向しやすい。よって、熱処理を行っても、ＣｏＦｅ層と絶縁障壁層との界面では、膜面（Ｘ−Ｙ面）と平行な面に、代表的に{１００}面として表される等価な結晶面が優先配向しにくく、この結果、フリー磁性層の膜厚を同じにして本実施形態と対比したとき、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は本実施形態よりも小さくなる。また、フリー磁性層全体をＣｏ−Ｆｅで形成すると、フリー磁性層の保磁力Ｈｃや磁歪が増大するといった問題がある。
【００５７】
また上記の参考例のように、フリー磁性層を、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂの単層構造で形成した場合、ＣｏＦｅＢ層は、Ｂ濃度を２０〜３０ａｔ％程度に調整すると、非熱処理（ａｓ  ｄｅｐｏ）状態では、アモルファスが支配的となる。理想的には、熱処理を施したあとに原子再配列によってＣｏＦｅＢ層と絶縁障壁層との界面で、膜面（Ｘ−Ｙ面）と平行な面に、代表的に{１００}面として表される等価な結晶面が優先配向することが好ましい。しかし、Ｍｇ−Ｏの絶縁障壁層５上にＣｏＦｅＢ層を設けた形態では、結晶化温度が高くなり、具体的には３００℃以上の熱処理温度が必要となる。
【００５８】
このように熱処理温度が高くなると、固定磁性層４の磁化固定力の低下（例えば交換結合磁界（Ｈｅｘ）の低下）や、フリー磁性層６と固定磁性層４間に作用する層間結合磁界Ｈｉｎの増大を招き、ヘッド信頼性が低下するといった問題が生じる。一方、熱処理温度を、従来と同様の温度、例えば２７０℃とした場合、後述する実験結果に示すように、ＣｏＦｅＢ層の結晶化が不十分なためか、十分な抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来ない。
【００５９】
一方、本実施形態では、前記フリー磁性層６と絶縁障壁層５との界面が、膜面（Ｘ−Ｙ面）と平行な面に、代表的に{１００}面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好適である。ここで、「代表的に｛１００｝面として表される結晶面」とは、ミラー指数を用いて表した結晶格子面を示し、前記｛１００｝面として表される等価な結晶面としては、（１００）面、（−１００）面、（０１０）面（０−１０）面、（００１）面、（００−１）面が存在する。
【００６０】
Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された前記第２磁性層６ｂは、非熱処理（ａｓ  ｄｅｐｏ）では、アモルファスが支配的であるため、熱処理を行ったとき、前記絶縁障壁層５上では、Ｃｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された前記第１磁性層６ａは、原子再配列しやすい。よって、熱処理により、Ｍｇ−Ｏで形成された前記絶縁障壁層５上では、前記第１磁性層６ａは、膜面（Ｘ−Ｙ面）と平行な面に、代表的に{１００}面として表される等価な結晶面が優先配向するように原子再配列しやすい。
【００６１】
また前記第２磁性層６ｂと第１磁性層６ａとの界面での格子ミスマッチは小さいため、熱処理によって、前記第２磁性層６ｂも、膜面（Ｘ−Ｙ面）と平行な面に、代表的に{１００}面として表される等価な結晶面が優先配向していると考えられる。また、Ｍｇ−Ｏで形成される絶縁障壁層５上にＣｏＦｅＢ層を設けるよりも、Ｃｏ−ＦｅあるいはＦｅから成る第１磁性層６ａ上に、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂから成る第２磁性層６ｂを設けることで、前記第２磁性層６ｂの結晶化温度を低減でき、従来と同様の熱処理温度でも適切に第２磁性層の結晶化を促進できる。
【００６２】
さらに、Ｒｕ等の非磁性中間層４ｂ上の第２固定磁性層４ｃは、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成され、熱処理後、少なくとも、前記第２固定磁性層４ｃと絶縁障壁層５との界面は、膜面（Ｘ−Ｙ面）と平行な面に、代表的に{１００}面として表される等価な結晶面が優先配向している。
【００６３】
本実施形態では、第２固定磁性層４ｃ、絶縁障壁層５、第１磁性層６ａ及び第２磁性層６ｂが全体として、膜面と平行な面（図示Ｘ−Ｙ面）に、代表的に｛１００｝面として表される等価な結晶面が優先配向していることがより好適である。
【００６４】
前記第２固定磁性層４ｃ、第１磁性層６ａ及び第２磁性層６ｂは、熱処理後において、体心立方構造（ｂｃｃ構造）であることが好適である。
【００６５】
また、絶縁障壁層５は、塩化ナトリウム型構造であることが好適である。
また、上記した結晶配向性の向上に加え、前記絶縁障壁層５と接する側にスピン分極率が高いＣｏ−Ｆｅで形成された第１磁性層６ａを配置したことも抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が増大した要因と考えられる。
【００６６】
本実施形態では、前記第１磁性層６ａの平均膜厚と第２磁性層６ｂの平均膜厚を足した総合膜厚（図１ではフリー磁性層６の全膜厚）は、１５Å以上で８０Å以下の平均膜厚で形成され、前記第１磁性層６ａは、５Å以上で３０Å以下の平均膜厚で形成され、前記第２磁性層６ｂは５Å以上の平均膜厚で形成されることが好ましい。これにより、安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能である。
【００６７】
また本実施形態では、前記第１磁性層６ａの平均膜厚と第２磁性層６ｂの平均膜厚を足した総合膜厚は、２０Å以上で６０Å以下の平均膜厚で形成されることがより好ましい。
【００６８】
また本実施形態では、前記第１磁性層６ａは、１０Å以上２０Å以下の平均膜厚で形成されることがより好ましい。
【００６９】
また本実施形態では、前記第２磁性層６ｂは、１０Å以上の平均膜厚で形成されることがより好ましい。
これにより、より確実に安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来る。
【００７０】
本実施形態では、前記第１磁性層６ａは、Ｃｏ１００−ｖＦｅｖの組成式で形成され、Ｆｅ濃度ｖは、２５ａｔ％〜１００ａｔ％であることが好適である。なおＦｅ濃度ｖは２５ａｔ％以上で９０ａｔ％以下であることがより好適である。
【００７１】
本実施形態では、前記第２磁性層６ｂは、{Ｃｏ１００−ｙＦｅｙ}１００−ｚＢｚの組成式で形成され、原子比率ｙは、２５〜１００で、Ｂ濃度ｚは、１０ａｔ％〜３０ａｔ％の範囲内であることが好ましい。なお原子比率ｙは、２５〜９０であることがより好適である。
【００７２】
トンネル型磁気検出素子は、後述するように製造工程において熱処理（アニール処理）が施される。熱処理は例えば、２００〜２９０℃程度の温度で行われる。この熱処理は、固定磁性層４を構成する第１固定磁性層４ａと前記反強磁性層３との間で交換結合磁界（Ｈｅｘ）を生じさせるための磁場中アニール処理等である。
【００７３】
例えば、前記熱処理処理の温度が２００℃より低い温度であると、前記第１磁性層６ａと第２磁性層６ｂとの界面での構成元素の相互拡散は生じず、あるいは相互拡散が生じても小規模（例えば界面の全域で拡散が生じず、間欠的に生じている等）であり、ほぼ界面の状態を保っていると考えられる。
【００７４】
一方、例えば、前記熱処理温度が２００℃〜２９０℃の範囲内で且つ熱処理時間が１時間以上であると、図２あるいは図３に示すように、第１磁性層６ａと第２磁性層６ｂとの界面で、構成元素の相互拡散が生じて、前記界面の存在が無くなり、Ｂ濃度の組成変調領域が形成されると考えられる。
【００７５】
図２に示す実施形態では、第１磁性層６ａと第２磁性層６ｂとの界面にて元素拡散が生じ、前記フリー磁性層６は、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性領域１０と前記第２磁性領域１０と前記絶縁障壁層５との間に位置するＣｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性領域１１とで構成される。
【００７６】
図２に示すように、前記第１磁性領域１１には、Ｂは含まれていない。図２の右図に示すように、前記第２磁性領域１０には、前記絶縁障壁層５との界面方向（図示下方向）に向って徐々にＢ濃度が減少する組成変調領域が存在している。また、前記第２磁性領域１０の上面付近では、Ｂ濃度が、その内部側よりも低下しているが、これは、保護層７との間での元素拡散により低下したものである。
【００７７】
一方、図３に示す実施形態では、前記フリー磁性層６全体がＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成されるが、Ｂ濃度は、前記絶縁障壁層５と接する下面側のほうが、前記保護層７と接する上面側よりも小さくなっている。また図３に示すように、前記フリー磁性層６には、前記保護層７と接する上面側から前記絶縁障壁層５と接する下面側に向けて徐々にＢ濃度が低下する組成変調領域が存在する。また図３に示すように、前記フリー磁性層６の上面付近では、Ｂ濃度が、その内部側よりも低下しているが、これは、保護層７との間での元素拡散により低下したものである。
【００７８】
上記した組成変調領域の存在も結晶構造等に影響を与えて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上等に寄与しているとも推測される。
【００７９】
また本実施形態では、前記フリー磁性層６は、Ｃｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性層６ａと、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性層６ｂとの２層構造、あるいはその２層構造が元素拡散した構造であったが、前記フリー磁性層６は３層以上で形成されてもよい。例えば、前記フリー磁性層６は、前記第２磁性層６ｂ上に、さらにＮｉ−Ｆｅで形成された第３磁性層が設けられた３層構造、あるいはその３層構造が元素拡散した構造であってもよい。
【００８０】
図１に示す実施形態では、下から反強磁性層３、固定磁性層４、絶縁障壁層５及びフリー磁性層６の順で積層されているが、下からフリー磁性層６、絶縁障壁層５、固定磁性層４及び反強磁性層３の順で積層されていてもよい。このとき、前記フリー磁性層６は下から第２磁性層６ｂ、第１磁性層６ａの順で形成され、前記第１磁性層６ａ上に前記絶縁障壁層５が接して形成される。
【００８１】
あるいは、下から、下側反強磁性層、下側固定磁性層、下側絶縁障壁層、フリー磁性層、上側絶縁障壁層、上側固定磁性層、及び上側反強磁性層が順に積層されてなるデュアル型のトンネル型磁気検出素子であってもよい。このとき、前記フリー磁性層は、下からＣｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性層、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂで形成された第２磁性層、Ｃｏ−ＦｅあるいはＦｅで形成された第１磁性層の順で積層されることが好適である。
【００８２】
ただし、図１ないし図３に示すように、下から反強磁性層３、固定磁性層４、絶縁障壁層５及びフリー磁性層６の順に積層された構成に本実施形態を適用することが後述する実験結果にも示すように、従来に比べて効果的に高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることができて好適である。
【００８３】
本実施形態のトンネル型磁気検出素子の製造方法について説明する。図４ないし図７は、製造工程中におけるトンネル型磁気検出素子の部分断面図である。図４〜図７は、いずれも図１に示すトンネル型磁気抵抗効果素子と同じ位置での断面を示している。
【００８４】
図４に示す工程では、下部シールド層２１上に、下から順に、下地層１、シード層２、反強磁性層３、第１固定磁性層４ａ、非磁性中間層４ｂ、及び第２固定磁性層４ｃ、絶縁障壁層５を連続成膜する。
【００８５】
図４に示すように、第２固定磁性層４ｃ上にＭｇ−Ｏ（酸化マグネシウム）から成る絶縁障壁層５を形成する。例えば、所定の組成比で形成されたＭｇ−Ｏから成るターゲットを用意して、Ｍｇ−Ｏからなる絶縁障壁層５を前記第２固定磁性層４ｃ上にスパッタ成膜する。
【００８６】
次に、図５に示すように、前記絶縁障壁層５上に、Ｃｏ−ＦｅあるいはＦｅから成る第１磁性層６ａをスパッタ成膜し、さらに前記第１磁性層６ａ上に、Ｃｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂから成る第２磁性層６ｂをスパッタ成膜する。本実施形態では、前記第１磁性層６ａと第２磁性層６ｂとでフリー磁性層６を構成する。
【００８７】
また本実施形態では、前記第１磁性層６ａの平均膜厚と第２磁性層６ｂの平均膜厚を足した総合膜厚を、１５Å以上で８０Å以下の平均膜厚で形成し、このとき、前記第１磁性層６ａを、５Å以上で３０Å以下の平均膜厚で形成し、前記第２磁性層６ｂを５Å以上の平均膜厚で形成することが好ましい。
【００８８】
また本実施形態では、前記第１磁性層６ａの平均膜厚と第２磁性層６ｂの平均膜厚を足した総合膜厚を、２０Å以上で６０Å以下の平均膜厚で形成することがより好ましい。
【００８９】
また本実施形態では、前記第１磁性層６ａを、１０Å以上２０Å以下の平均膜厚で形成することがより好ましい。
【００９０】
また本実施形態では、前記第２磁性層６ｂを、１０Å以上の平均膜厚で形成することがより好ましい。
【００９１】
上記に示すように膜厚調整を行うことで、安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を有するトンネル型磁気検出素子を簡単且つ適切に製造できる。
【００９２】
図５に示すように前記フリー磁性層６上に、保護層７をスパッタ成膜する。以上により下地層１から保護層７までが積層された積層体Ｔ１を形成する。
【００９３】
次に、前記積層体Ｔ１上に、リフトオフ用レジスト層３０を形成し、前記リフトオフ用レジスト層３０に覆われていない前記積層体Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部をエッチング等で除去する（図６を参照）。
【００９４】
次に、前記積層体Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側であって前記下部シールド層２１上に、下から下側絶縁層２２、ハードバイアス層２３、及び上側絶縁層２４の順に積層する（図７を参照）。
【００９５】
そして前記リフトオフ用レジスト層３０を除去し、前記積層体Ｔ１及び前記上側絶縁層２４上に上部シールド層２６を形成する。
【００９６】
上記したトンネル型磁気検出素子の製造方法では、前記積層体Ｔ１の形成後に熱処理を含む。代表的な熱処理は、前記反強磁性層３と第１固定磁性層４ａ間に交換結合磁界（Ｈｅｘ）を生じさせるための熱処理である。
【００９７】
例えば、前記熱処理の温度が２００℃より低い温度であると、各層の界面での構成元素の相互拡散は生じず、あるいは相互拡散が生じても小規模（例えば界面の全域で拡散が生じず、間欠的に生じている等）であり、ほぼ界面の状態を保っていると考えられる。
【００９８】
一方、前記熱処理の温度が、例えば、２００℃〜２９０℃の範囲内で且つ熱処理時間が１時間以上であると、各層の界面で構成元素の相互拡散が生じると考えられる。このような相互拡散により、前記フリー磁性層６の内部では、図２や図３に示すように、第１磁性層６ａと第２磁性層６ｂとの界面が無くなり、Ｂ濃度の組成変調領域が生じているものと考えられる。
【００９９】
本実施形態では上記製造方法により、絶縁障壁層５をＭｇ−Ｏで形成したトンネル型磁気検出素子において、従来に比べて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が高いトンネル型磁気検出素子を簡単且つ適切に製造できる。
【０１００】
なお、図２、図３に示すＢ濃度の組成変調領域を有するフリー磁性層６を形成するには上記した製造方法以外に、Ｂ濃度が異なるＣｏ−Ｆｅ−ＢあるいはＦｅ−Ｂのターゲットを複数用意し、前記フリー磁性層６の下面側から上面側に向かうにしたがって徐々にＢ濃度が大きくなっていくように、前記ターゲットを変更しながら前記フリー磁性層６をスパッタ成膜してもよい。
【０１０１】
本実施形態のトンネル型磁気検出素子は、ハードディスク装置に内蔵される磁気ヘッドとしての用途以外に、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）や磁気センサとして用いることも出来る。
【実施例１】
【０１０２】
図１に示すトンネル型磁気検出素子を形成した。
積層体Ｔ１を、下から、下地層１；Ｔａ（３０）／シード層２；Ｒｕ（４０）／反強磁性層３；Ｉｒ２６ａｔ％Ｍｎ７４ａｔ％（８０）／固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；Ｃｏ７０ａｔ％Ｆｅ３０ａｔ％（２２）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（９．１）／第２固定磁性層４ｃ；｛Ｃｏ５０Ｆｅ５０｝８０ａｔ％Ｂ２０ａｔ％（２６）］／絶縁障壁層５；Ｍｇ−Ｏ（１１）／フリー磁性層６／Ｒｕ（２０）／保護層７；Ｔａ（１８０）の順に積層した。
【０１０３】
実験では、フリー磁性層６を下から第１磁性層；Ｃｏ５０ａｔ％Ｆｅ５０ａｔ％（１０）／第２磁性層；｛Ｃｏ５０Ｆｅ５０｝７０ａｔ％Ｂ３０ａｔ％（ｔ１）の順に積層した。
【０１０４】
なお上記の積層体における各層の括弧内の数値は平均膜厚を示し単位はÅである。実施例１におけるフリー磁性層６の全膜厚は（１０＋ｔ１）Åである。
前記積層体を形成した後、２７０℃で３時間４０分間、アニール処理を行った。
【０１０５】
［従来例］
上記の実施例１欄に記載した積層体Ｔ１のうち、フリー磁性層を、Ｃｏ５０ａｔ％Ｆｅ５０ａｔ％（１０）／Ｎｉ８７ａｔ％Ｆｅ１３ａｔ％（ｔ２）の積層で形成した。よって従来例におけるフリー磁性層の全膜厚は（１０＋ｔ２）Åである。
【０１０６】
［参考例１］
上記の実施例１欄に記載した積層体Ｔ１のうち、フリー磁性層を、Ｃｏ５０ａｔ％Ｆｅ５０ａｔ％（ｔ３）の単層で形成した。よって参考例１におけるフリー磁性層の膜厚はｔ３である。
【０１０７】
［参考例２］
上記の実施例１欄に記載した積層体Ｔ１のうち、フリー磁性層を、｛Ｃｏ５０Ｆｅ５０｝８０ａｔ％Ｂ２０ａｔ％（ｔ４）の単層で形成した。よって参考例２におけるフリー磁性層の膜厚はｔ４である。
【０１０８】
実験では、各平均膜厚ｔ１〜ｔ４を夫々変化させて、各トンネル型磁気抵抗効果素子のフリー磁性層の全膜厚と、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を調べた。その実験結果を図８に示す。
【０１０９】
図８に示すように、実施例１でのトンネル型磁気検出素子の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は、従来例、参考例１及び参考例２のトンネル型磁気検出素子の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に比べて大きくなることがわかった。
【０１１０】
図８に示すように、実施例１においてフリー磁性層の全膜厚（第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚）を、１５Å以上にすると抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を安定して大きく出来ることがわかった。また前記フリー磁性層の全膜厚が厚くなりすぎると単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）が大きくなり、フリー磁性層の磁気感度が低下するので、前記フリー磁性層の全膜厚の最大値は８０Åであることが好適である。
【０１１１】
また上記のようにフリー磁性層の全膜厚を１５Å以上で８０Å以下に設定したとき、図８の実験結果から第２磁性層の平均膜厚（ｔ１）を、５Å以上に設定することが好適であることがわかった。
【０１１２】
また、図８に示すように、実施例１においてフリー磁性層の全膜厚（第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚）を、２０Å以上で６０Å以下に設定すると抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）をより安定して大きく出来ることがわかった。
【０１１３】
また図８の実験結果から第２磁性層の平均膜厚（ｔ１）を、１０Å以上に設定することがより好適であることがわかった。
【実施例２】
【０１１４】
図１に示すトンネル型磁気検出素子を形成した。
積層体Ｔ１を、下から、下地層１；Ｔａ（３０）／シード層２；Ｒｕ（４０）／反強磁性層３；Ｉｒ２６ａｔ％Ｍｎ７４ａｔ％（８０）／固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；Ｃｏ７０ａｔ％Ｆｅ３０ａｔ％（２２）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（９．１）／第２固定磁性層４ｃ；｛Ｃｏ５０Ｆｅ５０｝８０ａｔ％Ｂ２０ａｔ％（２６）］／絶縁障壁層５；Ｍｇ−Ｏ（１１）／フリー磁性層６／Ｒｕ（２０）／保護層７；Ｔａ（１８０）の順に積層した。
【０１１５】
実験では、フリー磁性層６を下から第１磁性層；Ｃｏ５０ａｔ％Ｆｅ５０ａｔ％（ｔ５）／第２磁性層；｛Ｃｏ５０Ｆｅ５０｝７０ａｔ％Ｂ３０ａｔ％（２０）の順に積層した。
【０１１６】
なお上記の積層体における各層の括弧内の数値は平均膜厚を示し単位はÅである。
前記積層体を形成した後、２７０℃で３時間４０分間、アニール処理を行った。
【０１１７】
実験では、第１磁性層の平均膜厚ｔ５を変化させて、第１磁性層（Ｃｏ−Ｆｅ）の平均膜厚ｔ５と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を調べた。またＲＡも測定した。以下の表１に、フリー磁性層を構成する第１磁性層と第２磁性層の各層の平均膜厚、ＲＡ及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が示されている。
【０１１８】
【表１】
2008227297.tif 000003
【０１１９】
また、第１磁性層（Ｃｏ−Ｆｅ）の平均膜厚（ｔ５）と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を図９に示した。
【０１２０】
図９に示すように、第１磁性層の平均膜厚を５Å以上で３０Å以下に設定すると、安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来るとわかった。
【０１２１】
また、図９に示すように、第１磁性層の平均膜厚を１０Å以上で２０Å以下に設定すると、より安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが出来るとわかった。
表１に示すように、ＲＡは３〜４Ω・μｍ２の範囲に収まることがわかった。
【０１２２】
図８、図９に示す実験結果から、第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚（実験ではフリー磁性層の平均膜厚）を１５Å以上で８０Å以下に設定し、このとき、第１磁性層の平均膜厚（ｔ５）を５以上で３０以下に設定し、第２磁性層の平均膜厚（ｔ１）を、５Å以上に設定することが好ましいとした。
【０１２３】
また、第１磁性層の平均膜厚と第２磁性層の平均膜厚を足した総合膜厚（実験ではフリー磁性層の平均膜厚）を２０Å以上で６０Å以下に設定することがより好ましいとした。また、第１磁性層の平均膜厚（ｔ５）を、１０Å以上で２０Å以下に設定することがより好ましいとした。また、第２磁性層の平均膜厚（ｔ１）を、１０Å以上に設定することがより好ましいとした。
【図面の簡単な説明】
【０１２４】
【図１】トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図、
【図２】図１に示すフリー磁性層付近を拡大したものであり、特に第１磁性層と第２磁性層との界面で元素拡散が生じていることを示す部分拡大断面図と、Ｂ濃度の組成変調を示すグラフ、
【図３】図２とは異なる形態の図１に示すフリー磁性層付近を拡大した部分拡大断面図と、Ｂ濃度の組成変調を示すグラフ、
【図４】本実施形態のトンネル型磁気検出素子の製造方法を示す一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図）、
【図５】図４の次に行われる一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図）、
【図６】図５の次に行われる一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図）、
【図７】図６の次に行われる一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図）、
【図８】実施例、従来例、参考例１及び参考例２のフリー磁性層の全膜厚と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、
【図９】フリー磁性層を構成する第１磁性層（Ｃｏ−Ｆｅ）の平均膜厚と抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、
【符号の説明】
【０１２５】
３  反強磁性層
４、  固定磁性層
４ａ  第１固定磁性層
４ｂ  非磁性中間層
４ｃ  第２固定磁性層
５  絶縁障壁層
６  フリー磁性層
６ａ  第１磁性層
６ｂ  第２磁性層
１０  第２磁性領域
１１  第１磁性領域
７  保護層
２２、２４  絶縁層
２３  ハードバイアス層
【図１】
2008227297.tif 000004
【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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