(57)【要約】【課題】高いＭＲ比を有する高出力、高感度の磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】磁気抵抗効果素子を構成するＧＭＲ膜（３０）は、固定磁化層（３６、４６）と、自由磁化層（３８）と、前記固定磁化層と自由磁化層の間に挿入される非磁性層（３７、４７）とを備えるＣＰＰ型の磁気抵抗効果素子であって、前記自由磁化層と、前記固定磁化層の少なくとも一方はＣｏＦｅＧｅで構成され、当該ＣｏＦｅＧｅは、三元系の組成図において、各組成の座標を（Ｃｏ含有量，Ｆｅ含有量，Ｇｅ含有量）として表すと（各含有量はat％）、点Ａ（42.5，30，27.5）、点Ｂ（35，52.5，12.5）、点Ｃ（57.5，30.0，12.5）、および点Ｄ（45.0，27.5，27.5）を結ぶ領域内の組成を有する。【選択図】図９
2008205110.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定磁化層と、自由磁化層と、前記固定磁化層と自由磁化層の間に挿入される非磁性層とを備えるＣＰＰ型の磁気抵抗効果素子であって、
前記自由磁化層と、前記固定磁化層の少なくとも一方はＣｏＦｅＧｅで構成され、当該ＣｏＦｅＧｅが、三元系の組成図において、各組成の座標を（Ｃｏ含有量，Ｆｅ含有量，Ｇｅ含有量）として表すと（各含有量はat％）、点Ａ（42.5，30，27.5）、点Ｂ（35，52.5，12.5）、点Ｃ（57.5，30.0，12.5）、および点Ｄ（45.0，27.5，27.5）を結ぶ領域内の組成を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記自由磁化層と固定磁化層のいずれか一方をＣｏＦｅＧｅ膜で構成する場合に、他方をＣｏＦｅＧｅまたはＣｏＦｅＡｌで構成することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記自由磁化層と固定磁化層の少なくとも一方を構成するＣｏＦｅＧｅ膜と、前記非磁性層との界面に挿入される界面磁性層、
をさらに有することを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記自由磁化層を挟んで、前記固定磁化層と反対側に配置される対称配置の固定磁化層と、
前記自由磁化層と、前記対称配置の固定磁化層との間に挿入される第２の非磁性層と
をさらに有し、
前記自由磁化層、前記固定磁化層、および前記対称配置の固定磁化層の少なくとも１の層が、前記領域内の組成を有するＣｏＦｅＧｅで構成される
ことを特徴とする請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記自由磁化層は、前記非磁性層と前記第２の非磁性層の間に位置し、
前記自由磁化層と前記非磁性層の間、および前記自由磁化層と前記第２の非磁性層の間にそれぞれ挿入される界面磁性層
をさらに有することを特徴とする請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記界面磁性層をＣｏXＦｅ(100-X)（ここで０≦Ｘ≦１００at%）、Ｎｉ80ＦｅまたはＣｏＦｅＡｌ、の磁性合金で構成することを特徴とする請求項３または５に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
前記領域内の組成の範囲において、ＭＲ比は５．６％以上であることを特徴とする請求項５に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
請求項１〜７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッド。
【請求項９】
請求項１〜７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッドと、
磁気記録媒体と
を備える磁気記憶装置。
【請求項１０】
固定磁化層と、自由磁化層と、前記固定磁化層と自由磁化層の間に挿入される非磁性層とを有するＣＰＰ型の磁気抵抗効果膜で構成される記憶素子と、
ビット線とワード線に電流を流して電流磁界によって磁場印加する方法、又は磁気抵抗効果膜にスピン偏極電流を流す方法で、前記自由磁化層の磁化を所定の方向に向ける書き込み手段と、
前記磁気抵抗効果膜にセンス電流を供給して抵抗値を検出する読み出し手段と、
を備え、前記自由磁化層と固定磁化層の少なくとも一方がＣｏＦｅＧｅで構成され、
当該ＣｏＦｅＧｅが、三元系の組成図において、各組成の座標を（Ｃｏ含有量，Ｆｅ含有量，Ｇｅ含有量）として表すと（各含有量はat％）、点Ａ（42.5，30，27.5）、点Ｂ（35，52.5，12.5）、点Ｃ（57.5，30.0，12.5）、および点Ｄ（45.0，27.5，27.5）を結ぶ領域内の組成を有することを特徴とする磁気メモリ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気記憶装置等において情報再生に用いられる磁気抵抗効果素子と、これを用いた磁気デバイスまたは装置に関し、特に、磁気抵抗効果素子を構成する積層膜の積層方向にセンス電流を流すＣＰＰ（Current-Perpendicular-to-Plane）型の構造を有する磁気抵抗効果素子と、その適用デバイス又は装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記憶装置の磁気ヘッドには、磁気記録媒体に記録された情報を再生するための再生用素子として、磁気抵抗効果素子が用いられている。磁気抵抗効果素子は、磁気記録媒体から漏洩する信号磁界の向きの変化を電気抵抗の変化に変換する磁気抵抗効果を利用して、磁気記録媒体に記録された情報を再生する。磁気記憶装置の高記録密度化に伴って、スピンバルブ膜を備えたものが主流となっている。スピンバルブ膜は、磁化が所定の方向に固定された固定磁化層と、非磁性層と、磁気記録媒体からの漏洩磁界の方向や強度に応じて磁化の方向が変わる自由磁化層が積層して構成されている。スピンバルブ膜は、固定磁化層の磁化と自由磁化層の磁化とがなす角に応じて電気抵抗値が変化する。この電気抵抗値の変化を、スピンバルブ膜に一定値のセンス電流を流して電圧変化として検出することで、磁気抵抗効果素子が磁気記録媒体に記録されたビットを再生する。
【０００３】
従来の磁気抵抗効果素子では、スピンバルブ膜の面内方向にセンス電流を流すＣＩＰ（Current-In-Plane）構造が採用されてきた。しかし、さらなる高記録密度化を図るためには、磁気記録媒体の線記録密度およびトラック密度を増加させる必要がある。磁気抵抗効果素子では、磁気記録媒体のトラック幅に対応する素子幅および素子高さ（素子の奥行き）、すなわち素子断面積を低減する必要がある。この場合、ＣＩＰ構造では、センス電流の電流密度が大きくなるため、過熱によりスピンバルブ膜を構成する材料のマイグレーション等による性能劣化が生じるおそれがある。そこで、スピンバルブ膜の積層方向、すなわち、固定磁化層、非磁性層、自由磁化層が積層された方向にセンス電流を流すＣＰＰ（Current-Perpendicular-to-Plane）型の構造が提案され、次世代の再生用素子として盛んに研究が行われている。ＣＰＰ型のスピンバルブ膜は、コア幅（磁気記録媒体のトラック幅に対応するスピンバルブ膜の幅）が縮小されても出力がほとんど変化しないという特長を有するため、高記録密度化に適している。
【０００４】
ＣＰＰ型のスピンバルブ膜の出力は、スピンバルブ膜に対して外部磁界を一方向から逆方向へと磁場掃引して印加した際の単位面積の磁気抵抗変化量で決まってくる。単位面積の磁気抵抗変化量は、スピンバルブ膜の磁気抵抗変化量と、スピンバルブ膜の膜面の面積を乗じたものである。単位面積の磁気抵抗変化量を増加させるためには、自由磁化層や固定磁化層に、スピン依存バルク散乱係数と比抵抗の積が大きな材料を用いる必要がある。スピン依存バルク散乱とは、伝導電子が持つスピンの向きに依存して、自由磁化層や固定磁化層の層内で伝導電子が散乱する度合いが異なる現象である。スピン依存バルク散乱係数が大きいほど、磁気抵抗変化量が大きくなる。スピン依存バルク散乱係数の大きな材料としては、（Ｃｏ2Ｆｅ）100-XＧｅX（０≦Ｘ≦３０at％）やＣｏ-Ｆｅ-Ａｌ材料を用いた磁気抵抗効果素子が提案されている（たとえば、特許文献１参照）。
【特許文献１】特開２００６−７３６８８
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、自由磁化層や固定磁化層に上記の材料を使用しても、将来の高記録密度に向けてリードギャップが狭くなった場合、磁気抵抗変化量が不足してしまう。そこで、本発明は、磁気抵抗変化量を十分に確保して、高いＭＲ比を有する高出力、高感度の磁気抵抗効果素子を提供することを課題とする。
【０００６】
また、このような磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド、磁気記憶装置、および磁気メモリ装置を提供することを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記課題を解決するために、自由磁化層と固定磁化層の少なくとも一方をＣｏＦｅＧｅで構成し、ＣｏＦｅＧｅの組成を、特定の組成範囲に設定する。
【０００８】
具体的には、本発明の第１の側面では、固定磁化層と、自由磁化層と、前記固定磁化層と自由磁化層の間に挿入される非磁性層とを備えるＣＰＰ型の磁気抵抗効果素子において、前記自由磁化層と、前記固定磁化層の少なくとも一方はＣｏＦｅＧｅで構成され、当該ＣｏＦｅＧｅが、三元系の組成図において、各組成の座標を（Ｃｏ含有量，Ｆｅ含有量，Ｇｅ含有量）として表すと、点Ａ（42.5，30，27.5）、点Ｂ（35，52.5，12.5）、点Ｃ（57.5，30.0，12.5）、および点Ｄ（45.0，27.5，27.5）を結ぶ領域内の組成を有する。ただし、各含有量は原子％（at％）で表す。
【０００９】
好ましい構成例では、自由磁化層と固定磁化層のいずれか一方をＣｏＦｅＧｅ膜で構成する場合に、他方をＣｏＦｅＧｅまたはＣｏＦｅＡｌで構成する。
【００１０】
別の好ましい構成例では、自由磁化層と固定磁化層の少なくとも一方を構成するＣｏＦｅＧｅ膜と、前記非磁性層との界面に挿入される界面磁性層、をさらに有する。
【００１１】
自由磁化層と固定磁化層の少なくとも一方に、ＣｏＦｅＧｅを用い、かつ上述の組成範囲内に設定することで、単位面積の磁気抵抗変化量ΔＲＡを大きくすることができる。ΔＲＡを大きくすると、情報の読出しの際に、保持された"０"および "１"に対応する磁気抵抗値の差が大きいので、高出力、高感度で正確な読出しができる。
【発明の効果】
【００１２】
高出力でかつ磁界検知感度が良好な磁気抵抗効果素子や、これを用いた磁気ヘッド、磁気記憶装置、および磁気メモリ装置が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下図面を参照しつつ実施の形態を説明する。なお、説明の便宜のため、特に断らない限り、「単位面積の磁気抵抗変化量ΔＲＡ」を「磁気抵抗変化量ΔＲＡ」あるいは単に「ΔＲＡ」と略称する。
【実施例１】
【００１４】
図１は、本発明の第１実施形態に係る複合型磁気ヘッド１０の概略構成図である。複合型磁気ヘッド１０は、磁気抵抗効果素子２０と、誘導型記録素子１３を備える。図１において、矢印Ｘの方向は、磁気抵抗効果素子２０に対向する磁気記録媒体（不図示）の移動方向を示す。磁気抵抗効果素子２０は、ヘッドスライダ（不図示）の基体となるＡｌ2Ｏ3−ＴｉＣ等の平坦なセラミック基板１１の上に形成され、さらにその上に誘導型記録素子１３が形成されている。
【００１５】
誘導型記録素子１３は、媒体対向面に磁気記録媒体のトラック幅に相当する幅を有する上部磁極１４と、上部磁極１４に対向する下部磁極１６と、これら２つの磁極の間に位置し非磁性材料からなる記録ギャップ層１５を含む。誘導型記録素子１３はまた、上部磁極１４と下部磁極１６を磁気的に接続するヨーク（不図示）と、ヨークを巻回し、記録電流により記録磁界をする誘起するコイル（不図示）を含む。上部磁極１４、下部磁極１６、およびヨークは軟磁性材料より構成される。軟磁性材料としては、記録磁界を確保するために飽和磁束密度の大なる材料、例えば、Ｎｉ80Ｆｅ20、ＣｏＺｒＮｂ、ＦｅＮ、ＦｅＳｉＮ、ＦｅＣｏ、ＣｏＮｉＦｅ等が挙げられる。なお、誘導型記録素子１３は図１の構成に限定されるものではなく、任意の公知の構造を採用することができる。
【００１６】
磁気抵抗効果素子２０は、セラミック基板１１の表面に形成されたアルミナ膜１２上に、下部電極２１、磁気抵抗効果膜３０（以下、「ＧＭＲ膜３０」と称する。）、アルミナ膜２５、上部電極２２が積層された構成となっている。ＧＭＲ膜３０は、下部電極２１および上部電極２２とそれぞれ電気的に接続されている。
【００１７】
ＧＭＲ膜３０の両側には、絶縁膜２３を介して磁区制御膜２４が設けられている。磁区制御膜２４は、例えば、Ｃｒ膜と強磁性のＣｏＣｒＰｔ膜との積層体からなる。磁区制御膜２４は、ＧＭＲ膜３０を構成する自由磁化層（図２参照）の単磁区化を図り、バルクハウゼンノイズの発生を防止する。下部電極２１と上部電極２２は、センス電流Ｉｓの流路としての機能に加え、磁気シールドとしての機能も兼ねる。そのため、下部電極２１および上部電極２２は、軟磁性合金、例えばＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ等から構成される。さらに下部電極２１とＧＭＲ膜３０との界面に導電膜、例えば、Ｃｕ膜、Ｔａ膜、Ｔｉ膜等を設けてもよい。また、磁気抵抗効果素子２０および誘導型記録素子１３は、腐食等を防止するためアルミナ膜や水素化カーボン膜等により覆われる。
【００１８】
センス電流Ｉｓは、例えば上部電極２２から、ＧＭＲ膜３０をその膜面に対して垂直方向に流れ、下部電極２１に達する。ＧＭＲ膜３０は、磁気記録媒体からの漏洩する信号磁界の強度および方向に対応して電気抵抗値、いわゆる磁気抵抗値が変化する。磁気抵抗効果素子２０は、ＧＭＲ膜３０の磁気抵抗値の変化を、所定の電流量のセンス電流Ｉｓを流して、電圧変化として検出する。このようにして、磁気抵抗効果素子２０は磁気記録媒体に記録された情報を再生する。なお、センス電流Ｉｓの流れる方向は図１に示す方向に限定されず、逆向きでもよい。また、磁気記録媒体の移動方向も逆向きでもよい。
【００１９】
図２は、第１実施形態に係る磁気抵抗効果素子を構成するＧＭＲ膜の構成例１を示す。構成例１のＧＭＲ膜３０は、下地層３１、反強磁性層３２、固定磁化積層体３３、非磁性金属層３７、自由磁化層３８、保護層３９が順次積層された構成であり、いわゆるシングルスピンバルブ構造を有する。下地層３１は、図１に示す下部電極２１の表面にスパッタ法等により形成され、例えば、ＮｉＣｒ膜や、Ｔａ膜とＲｕ膜の積層体、又はＴａ膜（例えば膜厚５ｎｍ）とＮｉＦｅ膜（例えば膜厚５ｎｍ）との積層体等から構成される。このＮｉＦｅ膜は、Ｆｅの含有量が１７at％〜２５at％の範囲内であることが好ましい。このような組成のＮｉＦｅ膜やＲｕ膜を用いることにより、ＮｉＦｅ膜やＲｕ膜の結晶成長方向である（１１１）結晶面およびこれに結晶学的に等価な結晶面の表面に、反強磁性層３２がエピタキシャル成長する。これにより、反強磁性層３２の結晶性を向上させることができる。
【００２０】
反強磁性層３２は、例えば膜厚４ｎｍ〜３０ｎｍ（好ましくは４ｎｍ〜１０ｎｍ）のＭｎ−ＴＭ合金（ＴＭは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｎｉ、ＩｒおよびＲｈのうち少なくとも１種を含む）から構成される。Ｍｎ−ＴＭ合金としては、例えば、ＰｔＭｎ、ＰｄＭｎ、ＮｉＭｎ、ＩｒＭｎ、ＰｔＰｄＭｎが挙げられる。反強磁性層３２は、固定磁化積層体３３の第１固定磁化層３４に交換相互作用を及ぼして、第１固定磁化層３４の磁化を所定の向きに固定する。固定磁化積層体３３は、反強磁性層３２側から第１固定磁化層３４、非磁性結合層３５、第２固定磁化層３６がこの順に積層され、いわゆる積層フェリ構造を有する。固定磁化積層体３３は、第１固定磁化層３４の磁化と第２固定磁化層３６の磁化とが反強磁性的に交換結合し、磁化の向きが互いに反平行になる。
【００２１】
第１および第２固定磁化層３４，３６は、それぞれ膜厚１〜３０ｎｍのＣｏ、Ｎｉ、およびＦｅのうち、少なくともいずれかを含む強磁性材料から構成される。第１および第２固定磁化層３４，３６に好適な強磁性材料としては、例えば、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＡｌ、ＣｏＦｅＧｅ、ＮｉＦｅ、ＦｅＣｏＣｕ、ＣｏＮｉＦｅ等が挙げられる。なお、第１および第２固定磁化層３４、３６の各々は、１層のみならず、２層以上の積層体としてもよい。その場合、積層体は各層が同一の元素の組み合わせでかつ互いに異なる組成比の材料を用いてもよく、あるいは、互いに異なる元素を組み合わせた材料を用いてもよい。
【００２２】
第２固定磁化層３６は、ＣｏＦｅＡｌ又はＣｏＦｅＧｅで構成されることが特に好ましい。これは、以下の理由によるものである。ＣｏＦｅＡｌとＣｏＦｅＧｅのスピン依存バルク散乱係数βは、軟磁性材料であるＣｏＦｅのスピン依存バルク散乱係数と同程度であり、その他の軟磁性材料に比較して、きわめて大きなスピン依存バルク散乱度を示す。例えば、Ｃｏ90Ｆｅ10のスピン依存バルク散乱係数βは０．５５であり、Ｃｏ50Ｆｅ20Ａｌ30のスピン依存バルク散乱係数βは０．５０である。また、ＣｏＦｅＡｌやＣｏＦｅＧｅの比抵抗ρはＣｏＦｅよりも極めて大きく、例えばＣｏ90Ｆｅ10が２０μΩｃｍであるのに対して、Ｃｏ50Ｆｅ20Ａｌ30はＣｏ90Ｆｅ10の６倍程度の１３０μΩｃｍ、Ｃｏ50Ｆｅ20Ｇｅ30は１１倍以上の２３６μΩｃｍである。磁気抵抗変化量ΔＲＡは、スピン依存バルク散乱係数βと比抵抗ρの積に依存するので、ＣｏＦｅＡｌやＣｏＦｅＧｅの方がＣｏＦｅよりも磁気抵抗変化量ΔＲＡが極めて大きい。したがって、第２固定磁化層３６にＣｏＦｅＡｌ又はＣｏＦｅＧｅを用いることで、磁気抵抗変化量ΔＲＡを大幅に増加することができる。この場合、ＣｏＦｅＧｅ膜およびＣｏＦｅＡｌ膜のスピン依存バルク散乱係数βは、β≧０．４であることが望ましい。
【００２３】
さらに、ＣｏＦｅＡｌやＣｏＦｅＧｅの比抵抗ρは、ＣｏＦｅＡｌ及びＣｏＦｅＧｅの組成比にそれほど依存しないため、製造の際のＣｏＦｅＡｌの組成管理が容易になるという利点もある。なお、ＣｏＦｅＧｅはこれらの利点から、次に説明する自由磁化層３８にも好適に用いられる。
【００２４】
第２固定磁化層３６をＣｏＦｅＧｅで構成する場合は、その磁気抵抗変化量ΔＲＡを特に大きく維持するという観点から、図９に示す三元系の組成図の各組成の座標を（Ｃｏ含有量，Ｆｅ含有量，Ｇｅ含有量）として表すと、点Ａ（42.5，30，27.5）、点Ｂ（35，52.5，12.5）、点Ｃ（57.5，30.0，12.5）点Ｄ（45.0，27.5，27.5）をこの順に結んだ領域ＡＢＣＤの範囲内の組成を有することが好ましい。ここで、Ｃｏ、Ｆｅ、およびＧｅの各含有量は原子％（at％）で表す。
【００２５】
第１固定磁化層３４として好適な軟材料としては、比抵抗が低い点で、Ｃｏ60Ｆｅ40、ＮｉＦｅが挙げられる。これは、第１固定磁化層３４の磁化は、第２固定磁化層３６の磁化の向きに対して逆向きとなるので、第１固定磁化層３４が磁気抵抗変化量ΔＲＡを低下させる方向に働く。このような場合、比抵抗の低い強磁性材料を用いることで、磁気抵抗変化量ΔＲＡの低下を抑制することができる。
【００２６】
非磁性結合層３５は、その膜厚が第１固定磁化層３４と第２固定磁化層３６とが反強磁性的に交換結合する範囲に設定される。その範囲は、０．４ｎｍ〜１．５ｎｍ（好ましくは０．４ｎｍ〜０．９ｎｍ）である。非磁性結合層３５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ系合金、Ｒｈ系合金、Ｉｒ系合金等の非磁性材料から構成される。Ｒｕ系合金としてはＲｕに、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉ、およびＭｎのうちいずれか一つ、あるいはこれらの合金との非磁性材料が好適である。
【００２７】
さらに、図示を省略するが、第１固定磁化層３４と反強磁性層３２との間に第１固定磁化層３４よりも飽和磁束密度が高い強磁性材料からなる強磁性接合層を設けてもよい。これにより、第１固定磁化層３４と反強磁性層３２との交換相互作用を増加でき、第１固定磁化層３４の磁化の向きが所定の向きから変位したり反転したりする問題を回避できる。
【００２８】
非磁性金属層３７は、例えば、膜厚１．５ｎｍ〜１０ｎｍの非磁性の導電性材料より構成される。非磁性金属層３７に好適な導電性材料としてはＣｕ、Ａｌ等が挙げられる。
【００２９】
自由磁化層３８は、非磁性金属層３７の表面に設けられ、例えば膜厚が２ｎｍ〜１２ｎｍのＣｏＦｅＧｅで構成される。ＣｏＦｅＧｅは、上述のように、スピン依存バルク散乱係数がＣｏＦｅのスピン依存バルク散乱係数と同程度で、比抵抗がＣｏＦｅの比抵抗よりも極めて大きい。そのため、自由磁化層３８は、ＣｏＦｅを用いた場合よりも磁気抵抗変化量ΔＲＡが極めて大きくなる。さらに、ＣｏＦｅＧｅの組成を、三元系の組成図（図９参照）において、各組成の座標を（Ｃｏ含有量，Ｆｅ含有量，Ｇｅ含有量）として表すと、点Ａ（42.5，30，27.5）、点Ｂ（35，52.5，12.5）、点Ｃ（57.5，30.0，12.5）、点Ｄ（45.0，27.5，27.5）をこの順に結ぶ領域の範囲内にあるように構成すると、公知例でホイスラー合金としている（Ｃｏ2Ｆｅ）100-XＧｅX（０≦Ｘ≦３０at％）の組成よりも高い磁気抵抗変化量ΔＲＡを示す。したがって、磁気抵抗効果素子は高出力が得られる。
【００３０】
ここで、固定磁化（強磁性）層と自由磁化層のいずれか一方に用いられる上記組成範囲内のＣｏＦｅＧｅをスパッタ法で形成する場合、所定の組成のＣｏＦｅＧｅ合金ターゲットを用いて成膜する方法や、Ｃｏ，Ｆｅ，Ｇｅの単体ターゲットを３つ同時にスパッタする方法、これら３種類の単体ターゲットで積層して成膜する方法等がある。或いは、例えばＣｏ単体ターゲットとＦｅＧｅ合金ターゲットのように、２種類の元素の合金ターゲットと単体ターゲットを組み合わせて同時放電させる方法や、このような単体ターゲットと２種類の元素の合金ターゲットを積層させて成膜する方法などが適用できる。
【００３１】
保護層３９は非磁性の導電性材料からなり、例えばＲｕ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｕ、Ａｌ、およびＷのいずれかを含む金属膜から構成され、さらに、これらの金属膜の積層体から構成してもよい。保護層３９は、以下に説明する反強磁性層３２の反強磁性を出現させるための熱処理の際に自由磁化層３８の酸化を防止できる。
【００３２】
次に、構成例１のＧＭＲ膜３０の形成方法を、図２を参照して説明する。まず、スパッタ法、蒸着法、ＣＶＤ法等により、下地層３１から保護層３９までの各々の層を上述した材料を用いて形成する。
【００３３】
次いで、このようにして得られた積層体を磁界中で熱処理する。熱処理は、真空雰囲気で、例えば加熱温度２５０℃〜３２０℃、加熱時間約２〜４時間、印加磁界１５９２ｋＡ／ｍの条件で行う。この熱処理により、上述したＭｎ−ＴＭ合金のうちの一部は、規則合金化して反強磁性が出現する。また、熱処理の際に所定の方向に磁界を印加することで、反強磁性層３２の磁化の方向を所定の方向に設定して、反強磁性層３２と固定磁化層３３との交換相互作用により固定磁化層３３の磁化を所定の向きに固定することができる。
【００３４】
次いで、下地層３１から保護層３９までの積層体を、図１に示すように所定の形状にパターニングしてＧＭＲ膜３０を得る。なお、下記に説明する構成例２〜構成例６のＧＭＲ膜３０も、構成例１のＧＭＲ膜３０と同様にして形成する。いずれの例においても、構成例１のＧＭＲ膜３０と同様に、自由磁化層３８がＣｏＦｅＧｅからなるので、磁気抵抗変化量ΔＲＡが大きい。したがって、高出力な磁気抵抗効果素子を実現できる。
【００３５】
図３は、第１実施形態の磁気抵抗効果素子２０を構成するＧＭＲ膜の構成例２として、ＧＭＲ膜４０の構成を示す。図２と同一の構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００３６】
第２の構成例であるＧＭＲ膜４０は、下地層３１、下部反強磁性層３２、下部固定磁化積層体３３、下部非磁性金属層３７、自由磁化層３８、上部非磁性金属層４７、上部固定磁化積層体４３、上部反強磁性層４２、保護層３９が、この順に積層されている。すなわち、ＧＭＲ膜４０は、図２に示す構成例１のＧＭＲ膜３０の自由磁化層３８と保護層３９との間に、上部非磁性金属層４７、上部固定磁化積層体４３、上部反強磁性層４２を設けた構成を有し、いわゆるデュアルスピンバルブ構造を有する。なお、下部反強磁性層３２、下部固定磁化積層体３３、および下部非磁性金属層３４は、図２に示す構成例１のＧＭＲ膜３０の反強磁性層３２、固定磁化層３３、および非磁性金属層３４と同様の材料および膜厚を有するので、同一の符号を用いている。上部非磁性金属層４７、上部反強磁性層４２は、それぞれ下部非磁性金属層３７、下部反強磁性層３２と同様の材料を用いることができ、膜厚も同様の範囲に設定される。また、上部固定磁化積層体４３は、上部反強磁性層４２側から上部第１固定磁化層４４、上部非磁性結合層４５、上部第２固定磁化層４６がこの順に積層され、いわゆる積層フェリ構造を有する。上部第１固定磁化層４４、上部非磁性結合層４５、上部第２固定磁化層４６は、各々、下部第１固定磁化層３４、下部非磁性結合層３５、下部第２固定磁化層３６と同様の材料を用いることができ、膜厚も同様の範囲に設定される。
【００３７】
ＧＭＲ膜４０の自由磁化層３８は、図２の構成例１のＧＭＲ膜３０の自由磁化層３８と同様に、適切な組成範囲のＣｏＦｅＧｅで構成される。したがって、磁気抵抗効果素子２０は、構成例１のＧＭＲ膜３０の場合と同様の理由により、大きな磁気抵抗変化量ΔＲＡを有する。さらに、ＧＭＲ膜４０は、下部固定磁化積層体３３、下部非磁性金属層３７、自由磁化層３８からなるスピンバルブ構造と、自由磁化層３８、上部非磁性金属層４７、上部固定磁化積層体からなるスピンバルブ構造を合わせ持つので、トータルの磁気抵抗変化量ΔＲＡが増加し、構成例１のＧＭＲ膜３０の磁気抵抗変化量ΔＲＡに対して、ほぼ２倍となる。つまり、構成例２のＧＭＲ膜４０を磁気抵抗効果素子２０に用いることで、構成例１のＧＭＲ膜３０を用いた場合よりも、いっそう高出力の磁気抵抗効果素子２０が実現できる。なお、ＧＭＲ膜４０の形成方法は構成例１のＧＭＲ膜３０の形成方法と同様なので、その説明を省略する。
【００３８】
図４は、第１実施形態の磁気抵抗効果素子２０を構成するＧＭＲ膜の構成例３を示す図である。構成例３のＧＭＲ膜５０は、構成例２のＧＭＲ膜４０の変形例であり、自由磁化層３８の上下を、第１および第２の界面磁性層５２，５３で挟み込む。これらの界面磁性層５２，５３は、自由磁化層３８から非磁性層３７，４７へのＧｅの拡散を防止する。
【００３９】
換言すると、ＧＭＲ膜５０は、図３の構成例２のＧＭＲ膜４０の自由磁化層３８に代わって、自由磁化積層体５１を有し、下地層３１、下部反強磁性層３２、下部固定磁化積層体３３、下部非磁性金属層３７、自由磁化積層体５１、上部非磁性金属層４７、上部固定磁化積層体４３、上部反強磁性層４２、保護層３９がこの順に積層されている。同一の構成要素については同一の参照符号を付してあり、説明を省略する。
【００４０】
自由磁化積層体５１は、下部非磁性金属層３７側から、第１界面磁性層５２、自由磁化層３８、第２界面磁性層５３がこの順に積層されてなる。自由磁化層３８は、図２の構成例１のＧＭＲ膜３０と同様の組成範囲のＣｏＦｅＧｅで構成される。第１界面磁性層５２および第２界面磁性層５３は、それぞれ、例えば厚さが０．２ｎｍ〜２．５ｎｍの軟磁性膜である。第１界面磁性層５２および第２界面磁性層５３は、それぞれスピン依存界面散乱係数がＣｏＦｅＧｅよりも大きな材料、例えばＣｏＦｅ、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ合金から選択されることが好ましい。ＣｏＦｅ合金としては、例えば、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅＣｕ、ＣｏＦｅＣｒ、ＣｏＦｅＡｌ等がある。また、ＮｉＦｅ合金としては、例えば、ＮｉＦｅＣｕ、ＮｉＦｅＣｒ等が挙げられる。自由磁化積層体５１は、自由磁化層３８をこのようなスピン依存界面散乱係数が大きな軟磁性材料膜で挟むことで、磁気抵抗変化量ΔＲＡを増加させることができる。
【００４１】
なお、第１界面磁性層５２および第２界面磁性層５３には、同じ組成の材料を用いてもよいし、同じ元素を含むが組成比の異なる材料を用いてもよい。また、互いに異なる元素からなる材料を用いてもよい。また、第１界面磁性層５２と第２界面磁性層５３には、自由磁化層３８と異なる組成比のＣｏＦｅＧｅ、たとえば自由磁化層３８よりも保磁力の高い材料を用いてもよい。
【００４２】
構成例３のＧＭＲ膜５０は、構成例２のＧＭＲ膜４０と同様の効果を有し、さらに自由磁化層３８の両面に第１界面磁性層５２および第２界面磁性層５３を設けることにより、磁気抵抗変化量ΔＲＡを構成例２のＧＭＲ膜４０よりもさらに増加することができる。
【００４３】
図５は、第１実施形態の磁気抵抗効果素子２０を構成するＧＭＲ膜の構成例４を示す。構成例４のＧＭＲ膜６０は、構成例２のＧＭＲ膜４０の変形例である。図中、同じ構成要素には同一の参照符号を付して、説明を省略する。
【００４４】
構成例４のＧＭＲ膜６０は、下部第２固定磁化層３６と下部非磁性金属層３７の間に、第３界面磁性層６３を挿入し、上部第２固定磁化層４６と上部非磁性金属層４７の間に、第４界面磁性層６４を挿入する。すなわち、ＧＭＲ膜６０は、図３に示す構成例２のＧＭＲ膜４０の下部固定磁化積層体３３と上部固定磁化積層体４３に代えて、下部固定磁化積層体６１と上部固定磁化積層体６２を設けた構成を有し、下地層３１、下部反強磁性層３２、下部固定磁化積層体６１、下部非磁性金属層３７、自由磁化層３８、上部非磁性金属層４７、上部固定磁化積層体６２、上部反強磁性層４２、保護層３９が順次積層されている。
【００４５】
下部固定磁化積層体６１は、下部第２固定磁化層３６の下部非磁性金属層３７側に第３界面磁性層６３を有し、上部固定磁化積層体６２は、上部第２固定磁化層４６の上部非磁性金属層４７側に第４界面磁性層６４を有する。第３界面磁性層６３および第４界面磁性層６４は、それぞれ、例えば厚さが０．２ｎｍ〜２．５ｎｍの範囲に設定され、強磁性材料から構成される。第３界面磁性層６３および第４界面磁性層６４は、それぞれ、スピン依存界面散乱がＣｏＦｅＧｅよりも大きな材料、例えばＣｏＦｅ、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅ合金から選択されることが好ましい。ＣｏＦｅ合金としては、例えば、ＣｏＦｅＮｉ、ＣｏＦｅＣｕ、ＣｏＦｅＣｒ、ＣｏＦｅＡｌ等が挙げられる。また、ＮｉＦｅ合金としては、例えば、ＮｉＦｅＣｕ、ＮｉＦｅＣｒ等が挙げられる。これにより、磁気抵抗変化量ΔＲＡを増加させることができる。
【００４６】
第３界面磁性層６３と第４界面磁性層６４には、同じ組成の材料を用いてもよいし、同じ元素を含むが組成比の異なる材料を用いてもよい。また、互いに異なる元素からなる材料を用いてもよい。
【００４７】
構成例４のＧＭＲ膜６０は、構成例２のＧＭＲ膜４０と同様の効果を有し、さらに第３界面磁性層６３および第４界面磁性層６４を設けることにより、構成例２のＧＭＲ膜２０よりも磁気抵抗変化量ΔＲＡをさらに増加することができる。
【００４８】
図６は、第１実施形態の磁気抵抗効果素子２０を構成するＧＭＲ膜の構成例５を示す。構成例５のＧＭＲ膜６５Ａは、構成例４のＧＭＲ膜６０の変形例であり、下部第２固定磁化層３６を、第３界面磁性層６３と第１強磁性接合層６８で挟み込み、上部第２固定磁化層４６を、第４界面磁性層６４と第２強磁性接合層６９で挟み込む。
【００４９】
すなわち、構成例５のＧＭＲ膜６５Ａは、下地層３１、下部反強磁性層３２、下部固定磁化積層体６６、下部非磁性金属層３７、自由磁化層３８、上部非磁性金属層４７、上部固定磁化積層体６７、上部反強磁性層４２、保護層３９がこの順で積層されている。下部固定磁化積層体６６は、下部第２固定磁化層３６の下部非磁性結合層３５側に第１強磁性接合層６８を有し、上部固定磁化積層体６７は、上部第２固定磁化層４６の上部非磁性結合層４５側に第２強磁性接合層６９を有する。
【００５０】
第１強磁性接合層６８および第２強磁性接合層６９は、その厚さが、例えば０．２ｎｍ〜２．５ｎｍの範囲に設定され、Ｃｏ、Ｎｉ、およびＦｅのいずれかを少なくとも含む強磁性材料、例えば、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＮｉＦｅからなる。第１強磁性接合層６８および第２強磁性接合層６９は、その飽和磁化が、それぞれ下部第２固定磁化層３６および上部第２固定磁化層４６の飽和磁化よりも大きな強磁性材料を用いることで、それぞれ下部第１固定磁化層３４、上部第１固定磁化層４４との交換結合を高め、下部第２固定磁化層３６および上部第２固定磁化層４６の磁化の向きをより安定化できる。その結果、磁気抵抗変化量ΔＲＡを安定化できる。
【００５１】
構成例５のＧＭＲ膜６５Ａは、構成例４のＧＭＲ膜６０と同様の効果を有し、さらに第１強磁性接合層６８および第２強磁性接合層６９を設けることにより、磁気抵抗変化量ΔＲＡを安定化できる。
【００５２】
図７は、第１実施形態の磁気抵抗効果素子２０を構成するＧＭＲ膜の構成例６を示す。構成例６のＧＭＲ膜６５Ｂは、構成例３のＧＭＲ膜５０と、構成例５のＧＭＲ膜６５Ａの組み合わせである。ＧＭＲ膜６５Ｂは、下地層３１、下部反強磁性層３２、下部固定磁化積層体６６、下部非磁性金属層３７、自由磁化積層体５１、上部非磁性金属層４７、上部固定磁化積層体６７、上部反強磁性層４２、保護層３９がこの順で積層され、自由磁化積層体５１は、下部非磁性金属相３７上に、第１界面磁性層５２，自由磁化層３８、および第２界面磁性層５３がこの順で配置されている。
【００５３】
構成例６では、自由磁化層３８と、下部第２固定磁化層３６および上部第２固定磁化層４７のすべてがＣｏＦｅＧｅで構成される場合に、これらの層と非磁性金属層３７，４７とのすべての境界面に、界面磁性層５２，５３，６３，６４を挿入し、かつ、下部第２固定磁化層３６と下部非磁性結合層３５の間、および上部第２固定磁化層４６と上非磁性結合層４５の間に、それぞれ第１および第２の強磁性接合層６８，６９を挿入する。この構成により、ＧＭＲ膜６５Ｂの磁気抵抗変化量ΔＲＡを最も効果的に向上するとともに、安定化することができる。
【００５４】
なお、第１実施形態では、構成例３〜構成例６のＧＭＲ膜は、構成例２のデュアルスピンバルブ構造のＧＭＲ膜４０の変形例であるが、構成例３〜構成例６のＧＭＲ膜と同様の構成を、図２の構成例２のシングルスピンバルブ構造のＧＭＲ膜３０の自由磁化層３８や第２固定磁化層３６に適用してもよい。
【００５５】
図８は、図３に示す構成例２のＧＭＲ膜４０において、自由磁化層３８を構成するＣｏＦｅＧｅ膜の組成を種々変化させたサンプル（Ｎｏ．１〜Ｎｏ．２０）でＭＲ比（％）を測定した測定結果の表である。
【００５６】
各サンプルは、熱酸化膜が形成されたシリコン基板１１上に（図１参照）、下部電極２１として、シリコン基板側からＣｕ（２５０ｎｍ）とＮｉＦｅ（５０ｎｍ）の積層膜を形成し、下地層３１から保護層３９に至る積層体の各層を、超高真空（真空度：２×１０-6Ｐａ以下）雰囲気でスパッタ装置を用いて、基板の加熱を行わないで形成した。これらの層の組成および膜厚は、下記に示すとおりである。次いで、反強磁性層の反強磁性を出現させるための熱処理を行った。熱処理の条件は、加熱温度３００℃、処理時間３時間、印加磁界１９５２ｋＡ／ｍとした。次いで、このようにして得られた積層体をイオンミリングにより研削し、０．１μｍ2〜０．６μｍ2の範囲の６種類の接合面積を有する積層体を作製した。なお、接合面積毎に４０個の積層体を作製した。次いで、このようにして得られた積層体をシリコン酸化膜で覆い、次いでドライエッチングにより保護層を露出させ、保護層に接触するようにＡｕ膜からなる上部電極２２を形成した。以下に、サンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．２０のＧＭＲ膜４０の具体的構成を示す。なお、括弧内の数値は膜厚を表し、以下の実施例において同様である。
【００５７】
下地層３１：Ｒｕ（４ｎｍ）
下部反強磁性層３２：ＩｒＭｎ（７ｎｍ）
下部第１固定磁化層３４：Ｃｏ60Ｆｅ40（２ｎｍ）
下部非磁性結合層３５：Ｒｕ（０．７ｎｍ）
下部第２固定磁化層３６：ＣｏＦｅＡｌ（３ｎｍ）
下部非磁性金属層３７：Ｃｕ（３．５ｎｍ）
自由磁化層３８：ＣｏＦｅＧｅ（４．５ｎｍ）
上部非磁性金属層４７：Ｃｕ（３．５ｎｍ）
上部第２固定磁化層４６：ＣｏＦｅＡｌ（３．０ｎｍ）
上部非磁性結合層４５：Ｒｕ（０．７ｎｍ）
上部第１固定磁化層４４：Ｃｏ60Ｆｅ40（３．５ｎｍ）
上部反強磁性層４２：ＩｒＭｎ（７ｎｍ）
保護層３９：Ｒｕ（５ｎｍ）
このようにして得られたサンプルＮｏ．１〜Ｎｏ．２０のそれぞれについて、磁気抵抗変化量ΔＲ値を測定し、同程度の接合面積を有する磁気抵抗効果素子毎に磁気抵抗変化率ＭＲ比（ΔＲＡ/ＲＡ）の平均値を求めた。なお、磁気抵抗変化量ΔＲの測定は、センス電流の電流値を２ｍＡに設定し、外部磁界を下部および上部第２固定磁化層３６，４６の磁化方向と平行に、−７９ｋＡ／ｍ〜７９ｋＡ／ｍの範囲で掃引し、下部電極と上部電極との間の電圧をデジタルボルトメータにより測定し、磁気抵抗曲線を得た。そして、磁気抵抗曲線の最大値と最小値との差から磁気抵抗変化量ΔＲを求めた。また、自由磁化層３８の保磁力は、外部磁界を上記と同じ方向に−７．９ｋＡ／ｍ〜７．９ｋＡ／ｍの範囲で掃引し、得られた磁気抵抗曲線のヒステリシスから求めた。
【００５８】
図８を参照するに、サンプルＮｏ．１〜２０では、ＭＲ比はおおよそ５ｍΩμｍ2以上（あるいは５％以上）であることが分かる。発明者等の検討によれば、サンプルＮｏ．１〜２０の磁気抵抗変化率は、自由磁化層にＣｏＦｅを用いた場合よりも大きいことが分かっている。
【００５９】
このような良好な値は、ＣｏＦｅＧｅ膜を上部および／又は下部第２固定磁化層３６，４６に適用した場合にも達成される。
【００６０】
図９は、Ｃｏ，Ｆｅ、およびＧｅの３元系組成ダイアグラムであり、自由磁化層３８の組成範囲を示す図である。図８に示したサンプルＮｏ．１〜２０のＣｏＦｅＧｅ自由磁化層３８のＭＲ比を、その組成の座標上に示している。比較例として、公知のホイスラー合金の組成とＭＲ比を点線で示す。
【００６１】
公知のホイスラー合金の組成であるＣｏ50Ｆｅ25Ｇｅ25のＭＲ比が５．５９％であるのに対して、座標点ＡＢＣＤで囲まれる範囲の組成を有する実施形態のＣｏＦｅＧｅ自由磁化層３８では、５．６％以上を達成する。特にＦｅ含有が多く、Ｇｅが少ない側の組成でＭＲ比が高くなっていることが分かる。点線で示される従来の組成範囲（Ｃｏ2Ｆe）100-XＧｅX（０≦Ｘ≦３０at％）のＭＲ比と比較して、構成例２のＧＭＲ膜４０の組成範囲の方がＭＲ比が高いのは明らかである。
【００６２】
この結果から、自由磁化層３８のＣｏＦｅＧｅの組成範囲は、各組成の座標を（Ｃｏ含有量，Ｆｅ含有量，Ge含有量）として表すと、点Ａ（42.5，30，27.5）、点Ｂ（35，52.5，12.5）、点Ｃ（57.5，30.0，12.5）、点Ｄ（45.0，27.5，27.5）を結んだ領域内の組成に設定されることが好ましい。この組成範囲は、ＭＲ比がホイスラー合金の組成であるＣｏ50Ｆｅ25Ｇｅ25の場合よりも高く、信号磁界に対する出力が良好になる。
【００６３】
さらに、図７の構成例６の構造を採用し、自由磁化層３８と下部および上部の第２固定磁化層３６、４６にＣｏ45Ｆｅ35Ｇｅ20を用い、すべてのＣｏＦｅＧｅ界面にＣｏＦｅ界面磁性層を挿入した場合に、ＭＲ比は最大８．３９％を示すことが、実験により確認されている。ＣｏＦｅＧｅと非磁性層３７，４７との間に界面磁性層（たとえばＣｏＦｅ膜）を挿入した方が、Ｇｅの拡散を抑制して、高いＭＲ比を達成できることがわかる。
【００６４】
ＣｏＦｅＧｅは、軟磁性材料であるＣｏＦｅと同程度のスピン依存バルク散乱係数を有し、その値はその他の軟磁性材料と比較して比較的大きいことに加え、ＣｏＦｅＧｅの比抵抗は、ＣｏＦｅの比抵抗の８倍以上ある。したがって、ＣｏＦｅＧｅを自由磁化層３８や、非磁性金属層３７，４７と接する側の固定磁化層（第２固定磁化層）３６，４６に用いることで、スピン依存バルク散乱係数と比抵抗の積から求まる磁気抵抗変化量が、ＣｏＦｅと比較して極めて大きくなる。その結果、磁気抵抗効果素子２０の出力を増大できるのである。
【００６５】
このように、磁気抵抗効果素子２０は、自由磁化層３８と、非磁性金属層３７，４７に接する側の固定磁化層（３６，４６）の少なくとも一方に、領域ＡＢＣＤ内の組成のＣｏＦｅＧｅを用いることで、単位面積の磁気抵抗変化量ΔＲＡを大きくして、高出力を実現できる。Ｇｅの組成を増やすことで比抵抗値を上げることは可能だが、Ｇｅが２７．５％を超えると磁気モーメントが急減するため、ＭＲ比が低下する。逆に、Ｇｅが１２．５％より低い場合は、比抵抗値がＣｏＦｅと比較して上がらず、ＭＲ比も増加しない。したがって、Ｇｅ組成の最適な範囲は、１２．５％〜２７．５％となる。
（第２実施形態）
図１０は、本発明の第２実施形態に係る磁気ヘッドで用いられる磁気抵抗効果膜の概略構成図である。第２実施形態では、磁気抵抗効果素子２０はトンネル磁気抵抗効果膜（以下「ＴＭＲ膜」と称する）を有する。第１実施形態で用いたＧＭＲ膜の代わりにＴＭＲ膜を用いること以外は、同様の構成をとるので、磁気ヘッドの説明は省略する。
【００６６】
図１０〜図１５は、第２実施形態の磁気抵抗効果素子２０を構成するＴＭＲ膜の構成例１〜構成例６を示す。構成例１〜６のＴＭＲ膜７０〜７４Ｂは、図２〜図７のＧＭＲ膜３０，４０，５０，６０，６５Ａ，６５Ｂで用いた非磁性金属層３７、４７に代えて、絶縁材料からなる非磁性絶縁層３７ａ、４７ａを用いること以外は、同じ積層構造を有する。
【００６７】
非磁性絶縁層３７ａ，４７ａは、例えば厚さが０．２ｎｍ〜２．０ｎｍであり、Ｍｇ、Ａｌ、Ｔｉ、およびＺｒからなる群のうちいずれか１種の酸化物からなる。このような酸化物としては、ＭｇＯ、ＡｌＯx、ＴｉＯx、ＺｒＯxが挙げられる。ここで、ｘは各々材料の化合物の組成からずれた組成でもよいことを示す。特に、非磁性絶縁層３７ａ，４７ａは、結晶質のＭｇＯであることが好ましく、特にトンネル抵抗変化率が増加する点で、ＭｇＯの（００１）面は、膜面に平行であることが好ましい。また、非磁性絶縁層３７ａ，４７ａはＡｌ、Ｔｉ、およびＺｒからなる群のうちいずれか１種の窒化物、あるいは酸窒化物から構成されてもよい。このような窒化物としては、ＡｌＮ、ＴｉＮ、ＺｒＮが挙げられる。非磁性絶縁層３７ａ，４７ａの形成方法は、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法を用いて上記の材料を直接形成してもよく、スパッタ法、ＣＶＤ法、蒸着法を用いて金属膜を形成後、酸化処理や窒化処理を行って酸化膜や窒化膜に変換してもよい。
【００６８】
単位面積のトンネル抵抗変化量は、第１の実施の形態の単位面積の磁気抵抗変化量ΔＲＡの測定と同様して得られる。単位面積のトンネル抵抗変化量は、自由磁化層３８および第２固定磁化層３６，４６の分極率が大きいほど増加する。分極率は、絶縁層（非磁性絶縁層３７ａ，４７ａ）を介した強磁性層（自由磁化層３８および第２固定磁化層３６，４６）の分極率である。ＣｏＦｅＧｅのスピン依存バルク散乱係数は、従来用いられてきたＮｉＦｅやＣｏＦｅよりも大きいため、第１実施形態と同様に、自由磁化層３８と第２固定磁化層３６，４６の少なくとも一方にＣｏＦｅＧｅを用いることで、単位面積のトンネル抵抗変化量の増加が見込まれる。自由磁化層３８にＣｏＦｅＧｅを用いる場合に、第２固定磁化層３６，４６にＣｏＦｅＧｅまたはＣｏＦｅＡｌを用いることで、単位面積のトンネル抵抗変化量の増加が見込まれる。
【００６９】
自由磁化層３８のＣｏＦｅＧｅの組成範囲は、第１実施形態で説明した自由磁化層３８のＣｏＦｅＧｅの組成範囲と同様の範囲であり、図８の領域ＡＢＣＤ内の組成範囲に設定される。これにより、高出力なＴＭＲ膜を有する磁気抵抗効果素子を実現できる。
【００７０】
なお、第２実施形態では、構成例３〜構成例５のＴＭＲ膜７２〜７４Ａは、構成例２のＴＭＲ膜７１の変形例であるが、このようなデュアル型のＴＭＲ膜の構成を、図１０のＴＭＲ膜７０の自由磁化層３８や第２固定磁化層３６に適用してもよい。また、構成例３のＴＭＲ膜７２と、構成例第５のＴＭＲ膜７４Ａを組み合わせて、図１５に示す構成例６のＴＭＲ膜７４Ｂとしてもよい。この場合は最適な出力を得られる。
（第３実施形態）
図１６は、第３実施形態に係る磁気記憶装置９０の要部を示す平面図である。磁気記憶装置９０は、ハウジング９１内に収容され、スピンドル（不図示）により駆動されるハブ９２、ハブ９２に固定されスピンドルにより回転される磁気記録媒体９３、アクチュエータユニット９４、アクチュエータユニット９４に支持され磁気記録媒体９３の径方向に駆動されるアーム９５およびサスペンション９６、サスペンション９６に支持される磁気ヘッド９８を有する。磁気記録媒体９３は面内磁気記録方式あるいは垂直磁気記録方式のいずれの磁気記録媒体でもよく、斜め異方性を有する記録媒体でもよい。磁気記録媒体９３は磁気ディスクに限定されず、磁気テープであってもよい。
【００７１】
磁気ヘッド９８は、図１に示したように、セラミック基板１１の上に形成された磁気抵抗効果素子２０と、その上に形成された誘導型記録素子１３から構成される。誘導型記録素子１３は面内記録用のリング型の記録素子でもよく、垂直磁気記録用の単磁極型の記録
素子でもよく、他の公知の記録素子でもよい。磁気抵抗効果素子２０は、第１実施形態の構成例１〜構成例６のいずれかのＧＭＲ膜、あるいは第２実施形態の構成例１〜構成例６のいずれかのＴＭＲ膜を備える。したがって、磁気抵抗効果素子２０は単位面積の磁気抵抗変化量ΔＲＡ、あるいは単位面積のトンネル抵抗変化量が大きく、高出力である。よって、磁気記憶装置９０は、高記録密度記録に好適である。なお、第３実施形態に係る磁気記憶装置９０の基本構成は、図１６に示す構成に限定されるものではない。
（第４実施形態）
図１７は、第４実施形態に係る磁気メモリ装置の構成例１を示す。図１７（Ａ）は概略断面図、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）で用いられるＧＭＲ膜３０の構成図である。図１８は、構成例１の磁気メモリ装置の１のメモリセルの等価回路図である。図１７（Ａ）では方向を示すために直交座標軸を示している。このうち、Ｙ１およびＹ２方向は、紙面に垂直な方向であり、Ｙ１方向は紙面の奥に向かう方向、Ｙ２方向は紙面の手前に向かう方向である。以下の説明において、単にＸ方向という場合は、Ｘ１方向およびＸ２方向のいずれでもよいことを示し、Ｙ方向およびＺ方向についても同様とする。図中、先に説明した構成要素に対応部分には同一の参照符号を付し、説明を省略する。
【００７２】
磁気メモリ装置１００は、例えばマトリクス状に配列された複数のメモリセル１０１からなる。メモリセル１０１は、大略して磁気抵抗効果（ＧＭＲ）膜３０とＭＯＳ型電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）１０２を有する。ＭＯＳ型ＦＥＴは、ｐチャネルＭＯＳ型ＦＥＴあるいはｎチャネルＭＯＳ型ＦＥＴを用いることができるが、ここでは、電子がキャリアとなるｎチャネルＭＯＳ型ＦＥＴを例として説明する。ＭＯＳ型ＦＥＴ１０２は、シリコン基板１０３中に形成されたｐ型不純物を含むｐウェル領域１０４と、ｐウェル領域１０４中のシリコン基板１０３の表面の近傍に互いに離隔してｎ型不純物が導入された不純物拡散領域１０５ａ、１０５ｂを有する。ここで、一方の不純物拡散領域１０５ａをソースＳ、他方の不純物拡散領域１０５ｂをドレインＤとする。ＭＯＳ型ＦＥＴ１０２は、２つの不純物拡散領域１０５ａ、１０５ｂの間のシリコン基板１０３の表面にゲート絶縁膜１０６を介してゲート電極Ｇが設けられている。
【００７３】
ＭＯＳ型ＦＥＴ１０２のソースＳは、垂直配線１１４および層内配線１１５を介してＧＭＲ膜３０の一方の側、例えば下地層３１に電気的に接続される。また、ドレインＤには垂直配線１１４を介してプレート線１０８が電気的に接続される。ゲート電極Ｇには読出用ワード線１０９に電気的に接続される。なお、ゲート電極Ｇが読出用ワード線１０９を兼ねてもよい。また、ビット線１０１は、ＧＭＲ膜３０の他方の側、例えば保護膜３９に電気的に接続される。ＧＭＲ膜３０の下側には離隔して書込用ワード線１１１が設けられている。ＧＭＲ膜３０は、先に図２に示したＧＭＲ膜３０と同様の構成を有するＧＭＲ膜３０は、自由磁化層３８の磁化容易軸の方向を図１７（Ａ）に示すＸ軸方向に沿って設定し、磁化困難軸の方向をＹ方向に沿って設定する。磁化容易軸の方向は、熱処理により形成してもよく、形状異方性により形成してもよい。形状異方性によりＸ軸方向に磁化容易軸を形成する場合は、ＧＭＲ膜３０の膜面に平行な断面形状（Ｘ−Ｙ平面に平行な断面形状）をＹ方向の辺よりもＸ方向の辺が長い矩形とする。
【００７４】
なお、磁気メモリ装置１００は、シリコン基板１０３の表面やゲート電極Ｇがシリコン窒化膜やシリコン酸化膜等の層間絶縁膜１１３に覆われている。また、ＧＭＲ膜３０、プレート線１０８、読出用ワード線１０９、ビット線１１０、書込用ワード線１１１、垂直配線１１４、および層内配線１１５は、上記で説明した電気的な接続以外は層間絶縁膜１１３により互いに電気的に絶縁されている。
【００７５】
磁気メモリ装置１００は、ＧＭＲ膜３０に情報を保持する。情報は、第２固定磁化層３６の磁化の方向に対して、自由磁化層３８の磁化の方向が平行あるいは反平行の状態であるかにより保持される。
【００７６】
次に、磁気メモリ装置１００の書込みおよび読出し動作を説明する。
磁気メモリ装置１００のＧＭＲ膜３０への情報の書込み動作は、ＧＭＲ膜３０の上下に配置されたビット線１１０と書込用ワード線１１１により行われる。ビット線１１０はＧＭＲ膜３０の上方をＸ方向に延在しており、ビット線１１０に電流を流すことにより、ＧＭＲ膜３０にＹ方向に印加される。また、書込用ワード線１１１はＧＭＲ膜３０の下方をＹ方向に延在しており、書込用ワード線１１１に電流を流すことにより、ＧＭＲ膜３０にＸ方向に磁界が印加される。ＧＭＲ膜３０の自由磁化層３８の磁化は、実質的に磁界が印加されない場合はＸ方向（例えばＸ2方向とする。）を向いており、その磁化方向は安定である。
【００７７】
情報をＧＭＲ膜３０に書込む際はビット線１１０と書込用ワード線１１１に同時に電流を流す。例えば、自由磁化層３８の磁化をＸ1方向に向ける場合は、書込用ワード線１１１に流す電流をＹ1方向に流す。これにより、ＧＭＲ膜３０において磁界がＸ1方向となる。この際、ビット線１１０に流す電流の方向は、Ｘ1方向およびＸ2方向のいずれでもよい。ビット線１１０に流す電流による生じる磁界は、ＧＭＲ膜３０においてＹ1方向またはＹ2方向になり、自由磁化層３８の磁化が磁化困難軸の障壁を越えるための磁界の一部として機能する。すなわち、自由磁化層３８の磁化にＸ1方向の磁界と、Ｙ1方向またはＹ2方向とが同時に印加されることで、Ｘ2方向を向いていた自由磁化層３８の磁化は、Ｘ1方向に反転する。そして磁界を取り去った後も自由磁化層３８の磁化はＸ1方向を向いており、次の書込み動作の磁界あるいは消去用の磁界が印加されない限りは安定である。
【００７８】
このようにして、ＧＭＲ膜３０には自由磁化層３８の磁化の方向に応じて、"１"あるいは"０"を記録できる。例えば、第２固定磁化層３６の磁化の方向がＸ1方向の場合に、自由磁化層３８の磁化方向がＸ1方向（トンネル抵抗値が低い状態）のときは"１"、Ｘ2方向（トンネル抵抗値が高い状態）のときは"０"に設定する。なお、書込み動作の際にビット線１１０および書込用ワード線１１１に供給される電流の大きさは、ビット線１１０あるいは書込用ワード線１１１のいずれか一方のみに電流が流れても自由磁化層３８の磁化の反転が生じない程度に設定される。これにより、電流を供給したビット線１１０と電流を供給した書込用ワード線１１１との交点にあるＧＭＲ膜３０の自由磁化層３８の磁化のみに記録が行われる。なお、書込み動作の際にビット線１１０に電流を流した際に、ＧＭＲ膜３０には電流が流れないように、ソースＳ側がハイピーダンスに設定される。
【００７９】
次に、磁気メモリ装置１００のＧＭＲ膜３０への情報の読出し動作は、ビット線１１０にソースＳに対して負電圧を印加し、読出用ワード線１０９、すなわちゲート電極ＧにＭＯＳ型ＦＥＴ１０２の閾値電圧よりも大きな電圧（正電圧）を印加して行う。これによりＭＯＳ型ＦＥＴ１０２はオンとなり、電子がビット線１１０から、ＧＭＲ膜３０、ソースＳ、およびドレインＤを介してプレート線１０８に流れる。プレート線１０８に電流計等の電流値検出器１１８を電気的に接続することで、第２固定磁化層３６の磁化の方向に対する自由磁化層３８の磁化の方向を表わす磁気抵抗値を検出する。これにより、ＧＭＲ膜３０が保持する"１"あるいは"０"の情報を読出すことができる。
【００８０】
第４実施形態の構成例１の磁気メモリ装置１００は、ＧＭＲ膜３０の自由磁化層３８がＣｏＦｅＧｅで構成され、磁気抵抗変化量ΔＲＡが大きい。つまり、磁気メモリ装置１００では、情報の読出しの際に、保持された"０"および "１"に対応する磁気抵抗値の差が大きいので、正確な読出しができる。さらに、ＧＭＲ膜３０は、自由磁化層３８のＣｏＦｅＧｅが図９に示す領域ＡＢＣＤの範囲内の組成に設定されているので、そのＭＲ比は公知のホイスラー合金組成であるＣｏ50Ｆｅ25Ｇｅ2５よりも高い。なお、磁気メモリ装置１００を構成するＧＭＲ膜３０を、図３〜図７に示す構成例２〜構成例６のＧＭＲ膜４０，５０，６０，６５Ａ，６５Ｂのいずれかに置換してもよい。
【００８１】
自由磁化層３８とともに、或いは自由磁化層３８に代えて、第２固定磁化層３６，４７を所定範囲内の組成を有する（図９参照）ＣｏＦｅＧｅで構成することによっても、同等以上の効果が得られる。
【００８２】
図１９は、構成例１の磁気メモリ装置１００の変形例で用いられるＴＭＲ膜７０の構成図である。このＴＭＲ膜７０は、図１７で用いられたＧＭＲ膜３０に代えて用いられている。ＴＭＲ膜７０は、第２実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＴＭＲ膜の構成例１と同様である。ＴＭＲ膜７０は、例えば、下地層３１が層内配線１１５に接触し、保護膜３９がビット線１１０に接触している。また、自由磁化層３８の磁化容易軸は上述したＧＭＲ膜３０と同様に配置される。ＴＭＲ膜７０を用いた場合の磁気メモリ装置１００の書込み動作および読出し動作はＧＭＲ膜と同様であるのでその説明を省略する。
【００８３】
ＴＭＲ膜７０は、第２実施形態において説明したように、トンネル抵抗効果を示す。ＴＭＲ膜７０の自由磁化層３８はＣｏＦｅＧｅで構成され、トンネル抵抗変化量が大きい。したがって、磁気メモリ装置１００は、情報の読出しの際に、保持された"０"および "１"に対応するトンネル抵抗変化量が大きく、正確な読出しができる。磁気メモリ装置を構成するＴＭＲ膜には、図１３〜図１５に示す構成例２〜構成例６を採用してもよい。
【００８４】
自由磁化層３８とともに、或いは自由磁化層３８に代えて第２固定磁化層３６，４６を所定の組成範囲内のＣｏＦｅＧｅで構成することによって、同等以上の効果が得られる。
【００８５】
図２０は、第４実施形態の磁気メモリ装置の構成例２を示す。同一の構成要素には同一の参照符号を付し、説明を省略する。磁気メモリ装置１２０は、ＧＭＲ膜３０に情報を書込むための機構および動作が、構成例１の磁気メモリ装置１００と異なる。
【００８６】
磁気メモリ装置１２０のメモリセルは、書込用ワード線１１１が設けられていない点を除いて、図１７（Ａ）および図１７（Ｂ）に示すメモリセル１０１と同様の構成である。以下、図１７（Ｂ）と図２０を参照しつつ説明する。
【００８７】
磁気メモリ装置１２０は、偏極スピン電流ＩｗをＧＭＲ膜３０に注入し、その電流の向きによって、自由磁化層３８の磁化の向きを第２固定磁化層３６の磁化の向きに対して平行の状態から反平行の状態に、あるいは反平行の状態から平行の状態に反転させる。偏極スピン電流Ｉｗは、電子が取り得る２つのスピンの向きのうち、一方の向きの電子からなる電子流である。偏極スピン電流Ｉｗの向きを、ＧＭＲ膜３０のＺ1方向あるいはＺ2方向に流すことで、自由磁化層３８の磁化にトルクを発生させ、いわゆるスピン注入磁化反転を起こさせる。偏極スピン電流Ｉｗの電流量は、自由磁化層３８の膜厚に応じて適宜選択されるが数ｍＡ〜２０ｍＡ程度である。偏極スピン電流Ｉｗの電流量は、図１７の構成例１の書き込み動作でビット線１１０および書込用ワード線１１１に流れる電流量よりも少なく、消費電力を低減できる。
【００８８】
なお、偏極スピン電流は、ＧＭＲ膜３０と略同様の構成を有するＣｕ膜を２つの強磁性層で挟んだ積層体に垂直に電流を流すことで生成することができる。電子のスピンの向きは２つの強磁性層の磁化の向きを平行あるいは反平行に設定することで制御できる。磁気メモリ装置１２０の読み取り動作は、図１７の構成例１の磁気メモリ装置１００と同様である。
【００８９】
構成例２の磁気メモリ装置１２０は、構成例１の磁気メモリ装置１００の持つ効果に加えて、低消費電力化が可能であるという効果も有する。なお、磁気メモリ装置１２０において、ＧＭＲ膜３０の代わりに、図３〜図７に示す構成例２〜構成例６のＧＭＲ膜４０，５０，６０，６５Ａ、６５Ｂのいずれかに置換してもよく、あるいは、図１０〜図１５に示す構成例１〜構成例６のＴＭＲ膜に置換してもよい。また、第４実施形態の構成例１および２の磁気メモリ装置１００、１２０では、ＭＯＳ型ＦＥＴにより書込み動作および読出し動作の際の電流方向を制御していたが、他の公知の手段により電流方向の制御を行ってもよい。
【００９０】
以上本発明の好ましい実施の形態について詳述したが、本発明は係る特定の実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内において、種々の変形・変更が可能である。例えば、第３実施形態では、磁気記録媒体がディスク状の場合を例に説明したが、本発明は、磁気記録媒体がテープ状である磁気テープ装置でも適用できることはいうまでもない。また、磁気抵抗効果素子と記録素子とを備える磁気ヘッドを一例として説明したが、磁気抵抗効果素子のみを備える磁気ヘッドでもよい。さらに、複数の磁気抵抗効果素子が配置された磁気ヘッドでもよい。
【００９１】
最後に、以上の説明に関して、以下の付記を開示する。
（付記１）
固定磁化層と、自由磁化層と、前記固定磁化層と自由磁化層の間に挿入される非磁性層とを備えるＣＰＰ型の磁気抵抗効果素子であって、
前記自由磁化層と、前記固定磁化層の少なくとも一方はＣｏＦｅＧｅで構成され、当該ＣｏＦｅＧｅが、三元系の組成図において、各組成の座標を（Ｃｏ含有量，Ｆｅ含有量，Ｇｅ含有量）として表すと（各含有量はat％）、点Ａ（42.5，30，27.5）、点Ｂ（35，52.5，12.5）、点Ｃ（57.5，30.0，12.5）、および点Ｄ（45.0，27.5，27.5）を結ぶ領域内の組成を有することを特徴とする磁気抵抗効果素子。
（付記２）
前記自由磁化層と固定磁化層のいずれか一方をＣｏＦｅＧｅ膜で構成する場合に、他方をＣｏＦｅＧｅまたはＣｏＦｅＡｌで構成することを特徴とする付記１に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記３）
前記自由磁化層と固定磁化層の少なくとも一方を構成するＣｏＦｅＧｅ膜と、前記非磁性層との界面に挿入される界面磁性層、
をさらに有することを特徴とする付記１に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記４）
前記自由磁化層を挟んで、前記固定磁化層と反対側に配置される対称配置の固定磁化層と、
前記自由磁化層と、前記対称配置の固定磁化層との間に挿入される第２の非磁性層と
をさらに有し、
前記自由磁化層、前記固定磁化層、および前記対称配置の固定磁化層の少なくとも１の層が、前記領域内の組成を有するＣｏＦｅＧｅで構成される
ことを特徴とする付記１に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記５）
前記自由磁化層は、前記非磁性層と前記第２の非磁性層の間に位置し、
前記自由磁化層と前記非磁性層の間、および前記自由磁化層と前記第２の非磁性層の間にそれぞれ挿入される界面磁性層
をさらに有することを特徴とする付記５に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記６）
前記界面磁性層をＣｏXＦｅ(100-X)（ここで０≦Ｘ≦１００at%）、Ｎｉ80ＦｅまたはＣｏＦｅＡｌ、の磁性合金で構成することを特徴とする請求項３または５に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記７）
前記領域内の組成の範囲において、ＭＲ比は５．６％以上であることを特徴とする付記５に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記８）
前記ＣｏＦｅＧｅは、比抵抗ρが５０μΩｃｍ以上、３００μΩｃｍ以下であり、スピン依存バルク散乱係数βがβ≧０．４を満たすことを特徴とする付記１に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記９）
前記固定磁化層は、第１固定磁化膜と、第２固定磁化膜と、前記第１および第２固定磁化膜の間に位置する非磁性結合層とで構成されることを特徴とする付記１に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記１０）
前記第２固定磁化膜は、前記非磁性層側に位置し、
前記第２固定磁化膜と、前記非磁性層との間に挿入される界面磁性層
をさらに有することを特徴とする付記９に記載の磁気抵抗効果素子。
（付記１１）
付記１〜１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子を備える磁気ヘッド。
（付記１２）
付記１〜１０のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子を有する磁気ヘッドと、
磁気記録媒体と
を備える磁気記憶装置。
（付記１３）
固定磁化層と、自由磁化層と、前記固定磁化層と自由磁化層の間に挿入される非磁性層とを有するＣＰＰ型の磁気抵抗効果膜で構成される記憶素子と、
ビット線とワード線に電流を流して電流磁界によって磁場印加する方法、又は磁気抵抗効果膜にスピン偏極電流を流す方法で前記自由磁化層の磁化を所定の方向に向ける書き込み手段と、
前記磁気抵抗効果膜にセンス電流を供給して抵抗値を検出する読み出し手段と、
を備え、前記自由磁化層と固定磁化層の少なくとも一方がＦｅＣｏＧｅで構成され、
前記自由磁化層と、前記固定磁化層の少なくとも一方はＣｏＦｅＧｅで構成され、
当該ＣｏＦｅＧｅが、三元系の組成図において、各組成の座標を（Ｃｏ含有量，Ｆｅ含有量，Ｇｅ含有量）として表すと（各含有量はat％）、点Ａ（42.5，30，27.5）、点Ｂ（35，52.5，12.5）、点Ｃ（57.5，30.0，12.5）、および点Ｄ（45.0，27.5，27.5）を結ぶ領域内の組成を有することを特徴とする磁気メモリ装置。
（付記１４）
前記ビット線は、前記記憶素子の一端側に接続され、
前記記憶素子の他端側に接続されるスイッチング素子、
をさらに備えることを特徴とする付記１３に記載の磁気メモリ装置。
【図面の簡単な説明】
【００９２】
【図１】本発明の第１実施形態に係る磁気ヘッドの媒体対向面の要部を示す図である。
【図２】第１実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＧＭＲ膜の構成例１である。
【図３】第１実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＧＭＲ膜の構成例２である。
【図４】第１実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＧＭＲ膜の構成例３である。
【図５】第１実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＧＭＲ膜の構成例４である。
【図６】第１実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＧＭＲ膜の構成例５である。
【図７】第１実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＧＭＲ膜の構成例６である。
【図８】構成例２のＣＭＲ膜の自由磁化層の組成とＭＲ比を示す表である。
【図９】自由磁化層に適用するＣｏＦｅＧｅ膜の組成範囲を示す３元系組成ダイアグラムである。
【図１０】本発明の第２実施形態に係る磁気抵抗効果素子を構成するＴＭＲ膜の構成例１である。
【図１１】第２実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＴＭＲ膜の構成例２である。
【図１２】第２実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＴＭＲ膜の構成例３である。
【図１３】第２実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＴＭＲ膜の構成例４である。
【図１４】第２実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＴＭＲ膜の構成例５である。
【図１５】第２実施形態の磁気抵抗効果素子を構成するＴＭＲ膜の構成例６である。
【図１６】第３実施形態に係る磁気記憶装置の要部を示す平面図である。
【図１７】第４実施形態に係る磁気メモリ装置の構成例１であり、図１７（Ａ）は概略断面図、図１７（Ｂ）は図１７（Ａ）で用いるＧＭＲ膜の構成図である。
【図１８】図１７の構成例１の一つのメモリセルの等価回路図である。
【図１９】図１７の構成例１の変形例で用いるＴＭＲ膜の構成図である。
【図２０】第４実施形態に係る磁気メモリ装置の構成例２である。
【符号の説明】
【００９３】
１０，９８    磁気ヘッド
１３    誘導型記録素子
２０    磁気抵抗効果素子
３０，４０，５０，６０，６５Ａ、６５Ｂ  磁気抵抗効果（ＧＭＲ）膜
３１    下地層
３２    反強磁性層（下部反強磁性層）
３３    固定磁化積層体（下部固定磁化積層体）
３４    第１固定磁化層（下部第１固定磁化層）
３５    非磁性結合層（下部非磁性結合層）
３６    第２固定磁化層（下部第２固定磁化層）
３７    非磁性金属層（下部非磁性金属層）
３７ａ  非磁性絶縁層（下部非磁性絶縁層）
３８    自由磁化層
３９    保護層
４２    上部反強磁性層
４３，６２，６７    上部固定磁化積層体
４４    上部第１固定磁化層
４５    上部非磁性結合層
４６    上部第２固定磁化層
４７    上部非磁性金属層
４７ａ  上部非磁性絶縁層
５１    自由磁化積層体
５２、５３，６３，６４  界面磁性層
６１，６６    下部固定磁化積層体
６８、６９  強磁性接合層
７０、７１，７２，７３，７４Ａ，７４Ｂ  トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ）膜
９０    磁気記憶装置
１００，１２０    磁気メモリ装置
【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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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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