(57)【要約】【課題】  信頼性の高い磁気抵抗効果素子をえることを可能にする。【解決手段】  磁化が固着された第１磁性膜８と、絶縁膜に設けられた狭窄穴１５を通して第１磁性膜と接触結合し信号磁界に対して磁化方向を変化させることが可能な第２磁性膜４ｂと、第１磁性膜と反対側の第２磁性膜の面に設けられ第２磁性膜よりも交換スティフネス定数の大きな磁性材料からなる第３磁性膜４ａと、磁性膜の膜面略垂直にセンス電流を供給する通電手段２、１２とを備えている。【選択図】  図１
2005086061.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化が固着された第１磁性膜と、
絶縁膜に設けられた狭窄穴を通して前記第１磁性膜と接触結合し信号磁界に対して磁化方向を変化させることが可能な第２磁性膜と、
前記第１磁性膜と反対側の前記第２磁性膜の面に設けられ前記第２磁性膜よりも交換スティフネス定数の大きな磁性材料からなる第３磁性膜と、
前記磁性膜の膜面略垂直にセンス電流を供給する通電手段と
を備えたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との接触結合面積が４００ｎｍ２以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記第２磁性膜はＮｉからなり、前記第３磁性膜はＮｉＦｅ合金からなることを特徴とする請求項１または２記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
磁化が固着された第１磁性膜と、
絶縁膜に設けられた狭窄穴を通して前記第１磁性膜と接触結合し信号磁界に対して磁化方向を変化させることが可能な第２磁性膜と、
前記磁性膜の膜面略垂直にセンス電流を供給する通電手段と
を備え、前記狭窄穴は異方的形状を有していることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記狭窄穴は複数個の略等方形状穴の集合体であり、前記略等方形状穴の配列が異方的であることを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記第２磁性膜と前記高導電層との間に前記第２磁性膜よりも交換スティフネス定数の高い磁性材料からなる第３磁性膜が設けられたことを特徴とする請求項５記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
磁化が固着された第１磁性膜と、
絶縁膜に設けられた狭窄穴を通して前記第１磁性膜と接触結合し信号磁界に対して磁化方向を変化させることが可能な第２磁性膜と、
前記第１磁性膜と反対側の前記第２磁性膜の面に設けられ前記第２磁性膜よりも電気伝導度の高い材料からなる高導電層と、
前記磁性膜の膜面略垂直にセンス電流を供給する通電手段と
を備えていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
前記第２磁性膜と前記高導電層との間に前記第２磁性膜よりも交換スティフネス定数の高い磁性材料からなる第３磁性膜が設けられたことを特徴とする請求項７記載の磁気抵抗効果素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子に関し、特に再生ヘッドに用いられるものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、ハードディスクドライブにおける磁気記録密度は急激に上昇し、それに伴い、再生ヘッドに要求される再生感度も年々上昇している。スピン依存散乱を動作原理に用いたＧＭＲヘッドの出現は飛躍的に出力を上げ高記録密度化に対応した。またさらなる高記録密度化に対応するため多くの構造が提案されている。その目的に対応した形で多層膜積層面に垂直に通電するタイプの再生素子が提案されている。たとえばＴＭＲ(Tunneling-junction Magneto-Resistance)ヘッドやＣＰＰＧＭＲ(Current Perpendicular to the Plane Giant Magneto-Resistance)ヘッドがそれらの再生素子に相当する。
【０００３】
しかし、１平方インチあたり１テラビットを有するような超高記録密度ではそれらの素子でも感度不足もしくは抵抗値が高すぎて採用が困難と予想される。最近、１００％以上の磁気抵抗効果を示すものとして、２つの針状のニッケル（Ｎｉ）を付き合わせた「磁気微小接点」、あるいは２つの強磁性体を接触させた磁気微小接点が、それぞれ、非特許文献１および非特許文献２に開示されている。これらの文献に開示されている素子は、大きな磁気抵抗変化率を示しているものの、その磁気微小接点の作製方法は、いずれも２つの針状あるいは三角形状に加工した強磁性体を角付き合わせるというものである。
【非特許文献１】N. Garcia, M. Munoz, and Y. -W. Zhao, Physical Review Letters, vol.82, p2923 (1999)
【非特許文献２】J. J. Versluijs, M. A. Bari and J. M. D. Coey,  Physical Review Letters, vol.87, p26601 -1 (2001 )
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかし、上記文献に開示された素子においては、磁気抵抗効果の大きな磁気微小接点を得るために、２つの針状等に加工した強磁性体を角付き合わせることが必要であるなど、作製時の接点部の精密な制御が困難な構造であった。磁気ヘッドや固体磁気メモリなどへの応用を考慮すると、制御性よく作製でき、量産可能な微小接点の構造およびその作製方法の開発が必要である。また、磁気抵抗変化は、微小接合を挟んだ両側の磁性層における磁化方向の差異を検出するため、磁性層の磁区制御がポイントである。
【０００５】
そのため、従来のシールド型記録再生マージヘッドに採用されている再生ＧＭＲヘッド構造を垂直通電方式に変化させた構造が最も安価に提供しやすい構造である。この構造で「磁気微小接点」型の再生素子（以降、ナノホールＭＲ素子）を構成した場合、外部磁界に反応して磁化が回転する磁性層からなる磁化自由層と、磁化が固着された磁性層からなる磁化固着層との接合領域では、磁化自由層と磁化固着層が交換結合するため、接合領域に磁壁が入らず、接合領域を取り囲んで磁壁が入る傾向がある。この場合には、磁壁で取り囲まれた接合領域内の磁化自由層の磁化は磁化固着層の磁化と基本的には反平行にならず、抵抗変化を生じない。このため、信号磁界に対する感度を失い、再生素子として信頼性に問題があることになる。
【０００６】
接合領域に磁壁を導入するには、接合領域に導入される磁壁エネルギーが接合領域を取り囲むように形成された場合の磁壁エネルギーよりも小さくする必要がある。そのためには、２つの磁性体の接合領域は面積という観点から小さい程よい。しかしながら、接合領域をナノメートルサイズにするには製造プロセスが極めて困難となる。また、接合領域を小さくすると必然的に高抵抗となり高周波対応への課題が発生する。さらに素子を流れるセンス電流の接合領域における電流密度が上昇する。そのため、発熱、マイグレーションなど素子に対する信頼性の問題が発生したりする。
【０００７】
また、１０×１０７（Ａ／ｃｍ２）以上の電流密度では流入元の偏極電子によるスピントランスファーにより流入される側の磁性層の磁化状態が変化したりして、素子に対する信頼性の問題が発生する。したがって、ナノホールMR素子は微小接合領域のプロセス的な観点のみならず、高電流密度センス電流の影響も考慮して構造設計を行う必要がある。
【０００８】
本発明は、上記事情を考慮してなされたものであって、信頼性の高い磁気抵抗効果素子をえることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の第１の態様による磁気抵抗効果素子は、磁化が固着された第１磁性膜と、絶縁膜に設けられた狭窄穴を通して前記第１磁性膜と接触結合し信号磁界に対して磁化方向を変化させることが可能な第２磁性膜と、前記第１磁性膜と反対側の前記第２磁性膜の面に設けられ前記第２磁性膜よりも交換スティフネス定数の大きな磁性材料からなる第３磁性膜と、前記磁性膜の膜面略垂直にセンス電流を供給する通電手段とを備えたことを特徴とする。
【００１０】
なお、前記第１磁性膜と前記第２磁性膜との接触結合面積が４００ｎｍ２以下であることが好ましい。
【００１１】
なお、前記第２磁性膜はＮｉからなり、前記第３磁性膜はＮｉＦｅ合金からなるように構成してもよい。
【００１２】
また、本発明の第２の態様による磁気抵抗効果素子は、磁化が固着された第１磁性膜と、絶縁膜に設けられた狭窄穴を通して前記第１磁性膜と接触結合し信号磁界に対して磁化方向を変化させることが可能な第２磁性膜と、前記磁性膜の膜面略垂直にセンス電流を供給する通電手段とを備え、前記狭窄穴は異方的形状を有していることを特徴とする。
【００１３】
なお、前記狭窄穴は複数個の略等方形状穴の集合体であり、前記略等方形状穴の配列が異方的であってもよい。
【００１４】
なお、前記第２磁性膜と前記高導電層との間に前記第２磁性膜よりも交換スティフネス定数の高い磁性材料からなる第３磁性膜が設けられていてもよい。
【００１５】
また、本発明の第３の態様による磁気抵抗効果素子は、磁化が固着された第１磁性膜と、絶縁膜に設けられた狭窄穴を通して前記第１磁性膜と接触結合し信号磁界に対して磁化方向を変化させることが可能な第２磁性膜と、前記第１磁性膜と反対側の前記第２磁性膜の面に設けられ前記第２磁性膜よりも電気伝導度の高い材料からなる高導電層と、前記磁性膜の膜面略垂直にセンス電流を供給する通電手段とを備えていることを特徴とする。
【００１６】
なお、前記第２磁性膜と前記高導電層との間に前記第２磁性膜よりも交換スティフネス定数の高い磁性材料からなる第３磁性膜が設けられていてもよい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明は、信頼性の高い磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施形態を、図面を参照して説明する。
【００１９】
（第１実施形態）
本発明の第１実施形態による磁気抵抗効果素子の構成を図１に示す。この実施形態による磁気抵抗効果素子１は、下部電極２と、この下部電極２上に形成され少なくとも２層の磁性層を含む磁化自由層４と、磁化自由層４とナノサイズの領域１５で接合する磁化固着層８と、磁化固着層８上に形成されて交換結合によって磁化固着層８の磁化を固定する反強磁性層１０と、反強磁性層１０上に形成された上部電極１２とを備えている。磁化自由層４は、下部電極２上に形成された磁性層４ａと、磁性層４ａ上に形成された磁性層４ｂから構成される。また、磁性層４ｂ上の磁化固着層８との接合領域１５を除いた領域には絶縁膜６が形成されている。そして、磁化自由層４の磁化の向きは、信号磁化に対して変化し、磁化固着層８は、反強磁性層１０との交換結合によって磁化の向きが固定されている。上部電極１２と下部電極２はこれらの電極間を通電して接合領域１５の面に略垂直に電流を流すために使用される。
【００２０】
本実施形態においては、磁性層４ｂは、バリスティック伝導の大きな材料、例えばＮｉからなっている。また、磁性層４ａは、磁性層４ｂよりも交換スティフネス定数が大きな材料、例えばＮｉＦｅから構成され、磁壁形成防止層として機能する。なお、Ｎｉの交換スティフネス定数は０．７５×１０−１でＪ／ｍであるのに対して、ＮｉＦｅ合金（Ｎｉ７８Ｆｅ２２）膜の交換スティフネス定数は０．９５×１０−１１Ｊ／ｍと約１．３倍の値を有する。
【００２１】
このように、本実施形態においては、磁化自由層４が、高い磁気抵抗変化（ＭＲ）が期待できるバリスティック伝導の大きな材料からなる磁性層４ｂと、交換スティフネス定数が大きな材料からなる磁性層４ａとを積層した構成となっているので、磁化自由層４の実効的な交換スティフネス定数は上昇して、接合領域１５を取り囲むように導入される膜厚方向に伸びた磁壁（ＭＲ変化率がほぼ０％を招く）のエネルギーは上昇する。一方、接合領域１５に限定して入る膜厚方向に平行な磁壁のエネルギーは、界面材料は変わらないため変化しない。すなわち、接合領域１５の面に導入される磁壁エネルギーに比較して接合領域１５の面を取り囲むように導入される磁壁エネルギーが大きくなるように構成されている。これにより、接合領域１５の面に磁壁が導入され、信号磁界に対する磁気抵抗変化が生じ、信頼性の高い磁気抵抗効果素子を得ることができる。更に、バリスティック伝導の大きな磁性層４ｂが設けられていることにより、高い磁気抵抗変化を得ることができる。その結果、接合領域１５を大きくすることが可能となり、製造プロセスマージンを拡大することができるとともに、素子抵抗の低下により高周波対応ができることになる。
【００２２】
次に、本実施形態による磁気抵抗効果素子１の製造方法を、図１を参照して説明する。まず、膜厚０．３μｍのＡｕからなる膜を形成し、この膜をパターニングすることにより下部電極２を形成する。続いて、下部電極２上に磁壁形成防止層となる膜厚１０ｎｍのＮｉＦｅ合金層４ａを形成する。その後、ＮｉＦｅ合金層４ａ上にバリスティック伝導層となる膜厚１０ｎｍのＮｉ層４ｂを形成する。Ｎｉ層４ｂを覆うようにＳｉＯ２からなる膜厚５ｎｍの絶縁膜６を形成する。
【００２３】
絶縁膜６上に接合領域となるナノホールを形成するためのＥＢ(Electron Beam)レジスト（図示せず）を２０ｎｍの厚さで形成する。電子ビーム直描装置を用いて直径１０ｎｍの穴をＥＢレジストに形成する。その穴に対して、約４５度の角度でＣＨＦ３ガスとＯ２ガスの混合ガスを使用し、リアクティブイオンビームエッチング装置を用いて、絶縁膜６のエッチングを行い、Ｎｉ層４ｂの表面を露出させる。このとき、絶縁膜６には円錐台が形成される。この円錐台の底面、すなわちＮｉ層４ｂの露出した部分の直径は７ｎｍであった。その後、ＥＢレジストを除去する。
【００２４】
次に、Ｎｉ層４ｂの露出した部分を埋め込むようにバリスティック伝導層となる膜厚８ｎｍのＮｉ膜８を形成し、さらにＮｉ膜８上にＰｔＭｎからなる膜厚１５ｎｍの反強磁性層１０を形成してＮｉ層８の磁化を固着させる。次に、この積層膜を約５０ｎｍ角の矩形形状に、ＥＢレジストおよびＡｒによるイオンミリングを用いてパターニングを行い、その後、周りをＳｉＯ２からなる絶縁膜で埋める。最後に上部電極として膜厚０．３μｍのＡｕからなる膜を形成して、このＡｕ膜をパターニングすることにより上部電極１２を形成する。
【００２５】
このように形成された磁気抵抗効果素子に対して、信号磁界を印加したところ良好なＭＲ特性を示した。一方、比較例として、磁化自由層４として、膜厚２０ｎｍのＮｉ層からなる単層構造膜で形成したところ、ほぼ０％のＭＲ値しか発生しなかった。
【００２６】
なお、所望の磁気抵抗効果を得るためには、接合領域１５での磁化自由層４と磁化固着層との接触面積は４００ｎｍ２以下であることが望ましい。
【００２７】
本実施形態ではバリスティック伝導層としてＮｉ、高交換スティフネス材料としてＮｉＦｅ合金を用いた。これ以外にも、高交換スティフネス材料として、Ｃｏ系アモルファス合金、ＣｏＦｅ合金（例えばＣｏ０．９Ｆｅ０．１またはＣｏ０．５Ｆｅ０．５）、ＦｅＮｉ合金（例えばＦｅ０．５Ｎｉ０．５）も可能である。更に、バリスティック伝導層として軟磁性を考慮してＮｉＦｅ合金（いわゆるパーマロイ）に組み合わせる高交換スティフネス材料として、Ｃｏ系アモルファス合金、ＣｏＦｅ合金（例えばＣｏ０．９Ｆｅ０．１またはＣｏ０．５Ｆｅ０．５）、ＦｅＮｉ合金（例えばＦｅ０．５Ｎｉ０．５）も可能である。
【００２８】
（第２実施形態）  
次に、本発明の第２実施形態による磁気抵抗効果素子の構成を図２に示す。この実施形態の磁気抵抗効果素子１Ａは、図１に示す第１実施形態の磁気抵抗効果素子１と、各層配置が逆となっている。すなわち、この実施形態の磁気抵抗効果素子１Ａは、下部電極２と、この下部電極２上に形成された反強磁性層１０と、この反強磁性層１０上に形成され、この反強磁性層１０と交換結合によって磁化が固着される磁化固着層８と、磁化固着層８とナノサイズの領域１５で接合する少なくとも２層の磁性層を含む磁化自由層４と、磁化自由層４上に形成された上部電極１２とを備えている。磁化自由層４は、磁化固着層８とナノサイズの領域１５で接合する磁性層４ｂと、磁性層４ｂ上に形成された磁性層４ａから構成される。また、磁化固着層８上の磁性層４ｂとの接合領域１５を除いた領域には絶縁膜６が形成されている。
【００２９】
この実施形態の磁気抵抗効果素子においても、第１実施形態と同様に、接合領域１５の面に導入される磁壁エネルギーに比較して接合領域１５の面を取り囲むように導入される磁壁エネルギーが大きくなるように構成されている。これにより、接合領域１５の面に磁壁が導入され、磁気抵抗変化が生じ、信頼性の高いものとすることができる。更に、バリスティック伝導の大きな磁性層４ｂが設けられていることにより、高い磁気抵抗変化は保持される。その結果、接合領域１５を大きくすることが可能となり、製造プロセスマージンを拡大することができるとともに、素子抵抗の低下により高周波対応ができることになる。
【００３０】
（第３実施形態）
次に、本発明の第３実施形態による磁気抵抗効果素子を、図３乃至図４を参照して説明する。図３は、本実施形態による磁気抵抗効果素子１Ｂを構成する各層をずらして配置した場合の平面図である。本実施形態による磁気抵抗効果素子１Ｂは、第１実施形態の磁気抵抗効果素子１と同じ層構成を有している。すなわち、下部電極２と、この下部電極２上に形成され少なくとも２層の磁性層を含む磁化自由層４と、磁化自由層４とナノサイズの領域１５で接合する磁化固着層８と、磁化固着層８上に形成されて交換結合によって磁化固着層８の磁化を固定する反強磁性層１０と、反強磁性層１０上に形成された上部電極１２とを備えている。磁化自由層４は、第１実施形態と同様に、下部電極２上に形成された磁性層（図示せず）と、この磁性層上に形成された磁性層（図示せず）から構成される。また、磁化自由層４上の磁化固着層８との接合領域１５を除いた領域には絶縁膜６が形成されている。第１実施形態においては、接合領域１５は、円形の等方的形状であったが、本実施形態においては、図３に示すように、接合領域１５は、略矩形、すなわち異方的形状となっている。なお、本実施形態においては、磁化自由層４の両側に縦バイアス層３ａ、３ｂが設けられている。これは、磁化自由層４の磁化の向きを磁化固着層８の磁化の向きと略直交するようにするためである。
【００３１】
次に、本実施形態による磁気抵抗効果素子１Ｂの製造方法を、図３を参照して説明する。まず、下部シールド（図示せず）上に、Ｔａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（２０ｎｍ）からなる下部電極２を形成する。下部電極２上に膜厚１０ｎｍのＮｉＦｅ膜を形成し、このＮｉＦｅ膜上に膜厚１０ｎｍのＮｉ膜を形成する。次に、Ｎｉ膜上にＳｉＯ２からなる膜厚５ｎｍの絶縁膜６を成膜した。この絶縁膜６上に、接合領域１５となるナノホールを形成するためのＥＢレジストを２０ｎｍ厚さで形成する。ＥＢ直描装置を用いて幅５ｎｍ長さ１０ｎｍの穴をＥＢレジストに形成する。その穴に対して、約４５度の角度でＣＨＦ３ガスとＯ２ガスとの混合ガスを使用してリアクティブイオンビームエッチング装置を用いて絶縁膜６のエッチングを行い、Ｎｉ膜の表面を露出させる。Ｎｉ膜の露出した領域、すなわち、接合領域のサイズは幅３ｎｍ長さ８ｎｍの略矩形形状となった。
【００３２】
次に、バリスティック伝導層となる膜厚８ｎｍのＮｉ膜８を形成し、更にＰｔＭｎからなる膜厚１５ｎｍの反強磁性層１０を形成してＮｉ層８の磁化を固着する。次に、この積層膜を約５０ｎｍ角の矩形形状にＥＢレジストおよびＡｒによるイオンミリングを用いてパターニングを行う。その後、周りをＳｉＯ２からなる絶縁膜で埋める。最後に上部電極膜としてＴａ（５ｎｍ）／Ｃｕ（１０ｎｍ）の積層膜を形成してパターニングし、上部電極１２を形成する。
【００３３】
本実施形態においては、異方形状の接合領域１５を通してセンス電流を通電した場合、接合領域１５の長さ方向（横方向）と幅方向（縦方向）では反磁界が異なるため、図４に示すように、長さ方向に向くほうが安定となる。一方、磁化固着層８からはスピン偏極された電子がセンス電流として流入する。したがって、このスピン偏極した電子からなるセンス電流により発生するトルクの向きを幅方向（磁化固着方向）に設定することで、スピン偏極された電子が流入することによる磁化反転が生じにくく、信号磁界（＋／−）に対する感度差を和らげることができる。これにより、スピントランスファーが生じない安定した電流密度値を上昇させることができると共に、信頼性の高い磁気抵抗効果素子を得ることができる。なお、図４において、符号４Ａは、反転トルクを受ける磁化自由層４の領域を示しており、この領域４Ａは、接合領域１５と重なる。
【００３４】
なお、下部電極２上に形成されたＮｉＦｅ膜は、第１実施形態の場合と同様に、磁壁形成防止層として機能する。
【００３５】
また、本実施形態では、接合領域１５は略矩形であったが、図５に示すように、等方的な穴１８を異方的に配列することで同じような効果が得られる。例えば、２ｎｍ径の穴１８を４ｎｍピッチで４つ形成した場合でも同じように長く配列した方向に磁化は向きやすくなる。また、図６に示すように、穴１８がオーバーラップしても同じような効果が得られる。また、図７に示すように、長軸と短軸の長さが等しくなくかつ短軸が磁化固着層８の磁化方向である形状の接合領域１５であってもよい。
【００３６】
（第４実施形態）
次に、本発明の第４実施形態による磁気抵抗効果素子を図８および図９を参照して説明する。図８は、本実施形態による磁気抵抗効果素子１Ｃの構成を示す断面図である。この実施形態により磁気抵抗効果素子１Ｃは、シールド膜３０上に形成された下部電極２と、この下部電極２上に形成された磁化自由層４と、磁化自由層４とナノサイズの領域１５で接合する磁化固着層８と、磁化固着層８上に形成されて交換結合によって磁化固着層８の磁化を固定する反強磁性層１０と、反強磁性層１０上に形成された上部電極１２とを備えている。磁化自由層４は、下部電極２上に形成された磁性層４ａと、磁性層４ａ上に形成された磁性層４ｂから構成される。また、磁性層４ｂ上の磁化固着層８との接合領域１５を除いた領域には絶縁膜６が形成されている。下部電極２は、Ｔａからなる層２ａと、Ｃｕからなる高導電層２ｂの積層膜である。また上部電極１２は、反強磁性層１０上に形成されたＣｕからなる高導電層１２ａと、高導電層１２ａ上に形成されたＴａからなる層１２ｂの積層膜である。この磁気抵抗効果素子の両側にはハードバイアス膜３５ａ、３５ｂが形成されている。また、Ｔａからなる層１２ｂおよびハードバイアス膜３５ａ、３５ｂを覆うように上シールド４０が形成されている。
【００３７】
次に、本実施形態による磁気抵抗効果素子１Ｃの製造方法を、図８を参照して説明する。まず、シールド膜３０上に、下部電極２として、膜厚が５ｎｍのＴａ膜２ａと膜厚が５ｎｍのＣｕからなる高導電層２ｂの積層膜を形成する。下部電極２上に膜厚２．５ｎｍのＮｉＦｅ膜４ａ、続いて膜厚２．５ｎｍのＮｉ膜４ｂを成膜し、磁化自由層４とする。
【００３８】
次に、ＳｉＯ２からなる膜厚５ｎｍの絶縁膜６を成膜する。絶縁膜６上に、接合領域となるナノホールを形成するためのＥＢレジストを２０ｎｍ厚さで形成する。電子ビーム直描装置を用いてＥＢレジストに直径５ｎｍの穴を形成した。その穴に対して、約４５度の角度でＣＨＦ３ガスとＯ２ガスの混合ガスを使用したリアクティブイオンビームエッチング装置を用いて絶縁膜６のエッチングを行い、Ｎｉ層４ｂの表面を露出させる。
【００３９】
次に、バリスティック伝導層となる膜厚５ｎｍのＮｉ膜８を形成する。さらにＩｒＭｎからなる反強磁性層１０を１０ｎｍ形成して、Ｎｉ層８の磁化を固着させる。さらにＣｕからなる膜厚５ｎｍの高導電層１２ａ、膜厚３ｎｍのＴａ膜１２ｂを成膜し、上部電極１２とする。なお、ＮｉＦｅ膜４ａは、第１実施形態の場合と同様に、磁壁形成防止層として機能する。
【００４０】
次に、この積層膜を、トラック幅方向に５０ｎｍの幅でパターニングを行い、両脇にＣｏＰｔからなるハードバイアス膜３５ａ、３５ｂを形成した。次にデプス方向に幅１μｍでパターニングを行い、両脇をアルミナ膜で埋めた。接合領域はトラック幅方向の約中央に形成し、デプス方向にはデプス追い込み加工（約３０ｎｍ）の媒体走行面側から約１０ｎｍのところに形成されている。さらに、上シールド４０を形成してシールド型磁気ヘッドを形成した。
【００４１】
このように高導電率を有する層２ｂを磁性体層４の下に設置することによって、図９に示すように、磁性体層に流れるセンス電流が分散してその結果センス電流の集中を和らげることが可能となり、発熱やマイグレーションによる素子信頼性の低下を低減することができる。
【００４２】
比較例として、本実施形態の高導電層２ｂ、１２ａの代わりにＴａからなる膜を同じ膜厚で挿入した磁気抵抗効果素子を製作し、本実施形態の磁気抵抗効果素子と比較例の磁気抵抗効果素子にセンス電流１ｍＡをそれぞれ通電した。本実施形態の磁気抵抗効果素子は、比較例の磁気抵抗効果素子に比べて、約２倍の電流値まで抵抗上昇が発生しなかった。これにより、信頼性に優れた磁気抵抗効果素子を得ることができることがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００４３】
【図１】本発明の第１実施形態による磁気抵抗効果素子の構成を示す断面図。
【図２】本発明の第２実施形態による磁気抵抗効果素子の構成を示す断面図。
【図３】本発明の第３実施形態による磁気抵抗効果素子の構成を示す模式図。
【図４】第３実施形態による磁気抵抗効果素子の効果を説明する図。
【図５】第３実施形態の第１変形例の構成を説明する図。
【図６】第３実施形態の第２変形例の構成を説明する図。
【図７】第３実施形態の第３変形例の構成を説明する図。
【図８】本発明の第４実施形態による磁気抵抗効果素子の構成を示す模式図。
【図９】第４実施形態による磁気抵抗効果素子の効果を説明する図。
【符号の説明】
【００４４】
１  磁気抵抗効果素子
１Ａ  磁気抵抗効果素子
１Ｂ  磁気抵抗効果素子
１Ｃ  磁気抵抗効果素子
２  下部電極
４  磁化自由層
４ａ  磁壁形成防止層
４ｂ  バリスティック伝導層
６  絶縁膜
８  磁化固着層
１０  反強磁性層
１２  上部電極
１５  接合領域
【図１】
2005086061.tif 000003
【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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