(57)【要約】【課題】安定して非常に高い抵抗値変化を得られる磁気抵抗効果素子及びその製造方法を提供する。【解決手段】磁気抵抗効果素子１０は、反強磁性層１３と、この反強磁性層１３と交換結合されたピン層１２と、媒体の磁場により磁気が回転又は切換えられるフリー層１４と、前記フリー層１４とピン層１２との間の中間層２０とを有してなり、前記中間層２０は絶縁体１８に囲まれた磁性粒子１６を含んでなり、この磁性粒子１６は、前記フリー層１４とピン層１２とをナノコンタクトにより接続する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が実質的に固定されたピン層と、媒体の磁場により磁化方向が回転又は切換えられるフリー層と、前記フリー層とピン層との間の中間層とを有してなり、前記中間層は絶縁体に囲まれた磁性粒子を含んでなり、この磁性粒子は、前記フリー層とピン層とをナノコンタクトにより接続することを特徴とするナノコンタクトを備えた磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
請求項１において、
前記磁性粒子は、絶縁体によって相互に分離されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記絶縁体は酸化物及び窒化物の一方から形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記ピン層及びフリー層の少なくとも一方は、強磁性体単層であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記ピン層及びフリー層の少なくとも一方は、非磁性スペーサにより隔離された状態で、反強磁性的に結合された２つの層を有する合成構造により形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記ピン層及びフリー層は、２層以上の強磁性層を積層してなる複合構造から構成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記ナノコンタクトを構成する材料は、ピン層及びフリー層と同一又は異なる材料から構成されることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかにおいて、
前記ピン層とフリー層の間の中間層の厚みは１０ｎｍ以下であることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項９】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記磁性粒子の高さ及び幅は、１原子サイズから１０ｎｍの間のサイズとされたことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
【請求項１０】
磁化方向が実質的に固定されたピン層と、媒体の磁場により磁化方向が回転又は切換えられるフリー層と、前記フリー層とピン層との間の中間層とを有してなり、前記中間層は絶縁体に囲まれた磁性粒子を含んでなり、この磁性粒子は、前記フリー層とピン層とをナノコンタクトにより接続して、バリスティック磁気抵抗効果を発現するナノコンタクト構造を備えた磁気抵抗効果素子を有する装置。
【請求項１１】
請求項２乃至９のいずれかの磁気抵抗効果素子を有し、バリスティック磁気抵抗効果を利用するナノコンタクト構造を備えた装置。
【請求項１２】
真空成膜装置内で、磁性体／非磁性体合金の単一ターゲットから放出される磁性粒子と非磁性金属を、磁性粒子が非磁性金属により囲まれる状態でピン層及びフリー層の一方の上に堆積させて、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚さに中間層を形成する工程と、中間層における非磁性金属部分を酸化させる工程と、前記中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積させる工程とから構成されていることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記単一ターゲットは、磁性及び非磁性金属材料から構成され、前記非磁性金属材料は、磁性材料に比べて高酸化レートのカテゴリから選択されることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【請求項１４】
真空成膜装置内で、実質的に非磁性金属材料からなる単一のターゲットの表面に磁性体チップが配置されている複合ターゲットから放出される磁性粒子を、非磁性金属材料により囲まれる状態でピン層及びフリー層の一方の上に堆積して、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層を形成する工程と、中間層における非磁性金属部分を酸化して、絶縁体を形成する工程と、中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積する工程と、から構成されていることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【請求項１５】
真空装置内で実質的に磁性材料からなる単一のターゲットの表面に非磁性金属チップが配置されている複合ターゲットから放出される磁性粒子を、非磁性金属材料により囲まれる状態でピン層及びフリー層の一方の上に堆積して、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層を形成する工程と、中間層における非磁性金属部分を酸化して、絶縁体を形成する工程と、中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積する工程と、から構成されていることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【請求項１６】
請求項１４又は１５において、
前記中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積する工程の前に、中間層における非磁性金属部分を酸化するための工程を有することを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【請求項１７】
請求項１６において、
前記中間層の酸化工程は、磁性粒子のサイズ及び磁性粒子と絶縁体との割合を調整するものであることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【請求項１８】
真空装置内で実質的に磁性材料からなる単一のターゲットの表面に、絶縁体チップが配置されている複合ターゲットから放出される磁性粒子を、絶縁体により囲まれる状態でピン層及びフリー層の一方の上に堆積して、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層を形成する工程と、中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積する工程と、から構成されていることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【請求項１９】
真空装置内で実質的に絶縁体からなる単一のターゲットの表面に、磁性体チップが配置されている複合ターゲットから放出される磁性粒子を、絶縁体により囲まれる状態でピン層及びフリー層の一方の上に堆積して、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層を形成する工程と、中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積する工程と、から構成されていることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【請求項２０】
請求項１４乃至１９のいずれかにおいて、
前記中間層における絶縁体と磁性粒子の占める割合を、絶縁体の量を増加することによって１０−８０体積％まで調整することを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【請求項２１】
真空装置内で、ピン層及びフリー層の一方の上に、各々磁性体及び非磁性金属からなる２つのターゲットから放出された粒子を、絶縁体により囲まれる状態で堆積し、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層を形成する工程と、前記中間層の非磁性金属部分を酸化する工程と、前記中間層上に、ピン層及びフリー層の他方を堆積する工程と、から構成され、真空成膜装置により前記中間層を形成する工程における成膜条件である堆積レートを含む堆積パラメータ、パワー、圧力、ターゲットとの距離、ターゲットと基板の間の角度により、前記中間層内で磁性粒子のサイズ及び磁性粒子と非磁性金属との割合を調整することを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【請求項２２】
請求項２１において、
前記中間層上に、ピン層及びフリー層の他方を堆積する工程の前に、前記中間層の非磁性金属部分を酸化する工程を有することを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば磁気抵抗ヘッドに用いられる、磁気ナノコンタクトを備えた磁気抵抗効果素子、磁気抵抗効果素子を有する装置、ナノコンタクト構造を備えた装置及びナノコンタクト構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、磁気記録密度が急速に増大し、この進歩に追従するため、サイズの小さい高感度ヘッドが必要となっている。弾道効果を用いて、非常に高い抵抗値変化が得られることが、非特許文献１に報告されている。
【０００３】
これは、少なくとも２層の強磁性層がナノコンタクトを介して相互に接続されているときに可能である。このバリスティック磁気抵抗（以下ＢＭＲという）効果の起源は、非特許文献２に記載されるように、２つの強磁性層の間に形成される非常に薄い磁壁に由来している。
【０００４】
【非特許文献１】Ｓ．Ｚ．Ｈua  et．al．，Ｐhya．Ｒeview  Ｂ67，060401（Ｒ）(2003)
【非特許文献２】Ｇ．Ｔatara  et．al．，Ｐhys．Ｒeview  Ｌetters，Ｖol．83，2030（1999）
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
この発明は、磁気抵抗効果素子、及び、Ａl2Ｏ3，ＳiＯ2，ＴaＯ2，Ｓi3Ｎ4等の絶縁母材中に埋設した磁性粒子を用いたナノコンタクトの製造方法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】
【０００６】
即ち、以下の本発明により上記課題を解決するものである。
【０００７】
（１）磁化方向が実質的に固定されたピン層と、媒体の磁場により磁化方向が回転又は切換えられるフリー層と、前記フリー層とピン層との間の中間層とを有してなり、前記中間層は絶縁体に囲まれた磁性粒子を含んでなり、この磁性粒子は、前記フリー層とピン層とをナノコンタクトにより接続することを特徴とするナノコンタクトを備えた磁気抵抗効果素子。
【０００８】
（２）前記磁性粒子は、絶縁体によって相互に分離されていることを特徴とする（１）に記載の磁気抵抗効果素子。
【０００９】
（３）前記絶縁体は酸化物及び窒化物の一方から形成されていることを特徴とする（１）又は（２）に記載の磁気抵抗効果素子。
【００１０】
（４）前記ピン層及びフリー層は、強磁性体単層であることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【００１１】
（５）前記ピン層及びフリー層の少なくとも一方は、非磁性スペーサにより隔離された状態で、反強磁性的に結合された２つの層を有する合成構造により形成されていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【００１２】
（６）前記ピン層及びフリー層の少なくとも一方は、２層以上の強磁性層を積層してなる複合構造から構成されていることを特徴とする（１）乃至（３）のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【００１３】
（７）前記ナノコンタクトを構成する材料は、ピン層及びフリー層と同一又は異なる材料から構成されることを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【００１４】
（８）前記ピン層とフリー層の間の中間層の厚みは１０ｎｍ以下であることを特徴とする（１）乃至（７）のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【００１５】
（９）前記磁性粒子の高さ及び幅は、１原子サイズから１０ｎｍの間のサイズとされたことを特徴とする（１）乃至（６）のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【００１６】
（１０）磁化方向が実質的に固定されたピン層と、媒体の磁場により磁化方向が回転又は切換えられるフリー層と、前記フリー層とピン層との間の中間層とを有してなり、前記中間層は絶縁体に囲まれた磁性粒子を含んでなり、この磁性粒子は、前記フリー層とピン層とをナノコンタクトにより接続して、バリスティック磁気抵抗効果を発現するナノコンタクト構造を備えた磁気抵抗効果素子を有する装置。
【００１７】
（１１）（２）乃至（９）のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子を有し、バリスティック磁気抵抗効果を利用するナノコンタクト構造を備えた装置。
【００１８】
（１２）真空成膜装置内で、磁性体／非磁性体合金の単一ターゲットから放出された磁性粒子と非磁性金属を、磁性粒子が非磁性金属により囲まれる状態でピン層及びフリー層の一方の上に堆積させて、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚さに中間層を形成する工程と、中間層における非磁性金属部分を酸化させる工程と、前記中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積させる工程とから構成されていることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【００１９】
（１３）前記単一ターゲットは、磁性及び非磁性金属材料から構成され、前記非磁性金属材料は、磁性材料に比べて高酸化レートのカテゴリから選択されることを特徴とする（１２）に記載のナノコンタクト構造の製造方法。
【００２０】
（１４）真空成膜装置内で、実質的に非磁性金属材料からなる単一のターゲットの表面に磁性体チップが配置されている複合ターゲットから放出される磁性粒子を、非磁性金属材料により囲まれる状態でピン層及びフリー層の一方の上に堆積して、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層を形成する工程と、中間層における非磁性金属部分を酸化して、絶縁体を形成する工程と、中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積する工程と、から構成されていることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【００２１】
（１５）真空装置内で実質的に磁性材料からなる単一のターゲットの表面に非磁性金属チップが配置されている複合ターゲットから放出される磁性粒子を、非磁性金属材料により囲まれる状態でピン層及びフリー層の一方の上に堆積して、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層を形成する工程と、中間層における非磁性金属部分を酸化して、絶縁体を形成する工程と、中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積する工程と、から構成されていることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【００２２】
（１６）前記中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積する工程の前に、中間層における非磁性金属部分を酸化するための工程を有することを特徴とする（１４）又（１５）に記載のナノコンタクト構造の製造方法。
【００２３】
（１７）前記中間層の酸化工程は、磁性粒子のサイズ及び磁性粒子と絶縁体との割合を調整するものであることを特徴とする（１６）に記載のナノコンタクト構造の製造方法。
【００２４】
（１８）真空装置内で実質的に磁性材料からなる単一のターゲットの表面に、絶縁体チップが配置されている複合ターゲットから放出される磁性粒子を、絶縁体により囲まれる状態でピン層及びフリー層の一方の上に堆積して、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層を形成する工程と、中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積する工程と、から構成されていることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【００２５】
（１９）真空装置内で実質的に絶縁体からなる単一のターゲットの表面に、磁性体チップが配置されている複合ターゲットから放出される磁性粒子を、絶縁体により囲まれる状態でピン層及びフリー層の一方の上に堆積して、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層を形成する工程と、中間層上にピン層及びフリー層の他方を堆積する工程と、から構成されていることを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【００２６】
（２０）前記中間層における絶縁体と磁性粒子の占める割合を、絶縁体の量を増加することによって１０−８０体積％まで調整することを特徴とする（１４）乃至（１９）のいずれかに記載のナノコンタクト構造の製造方法。
【００２７】
（２１）真空装置内で、ピン層及びフリー層の一方の上に、各々磁性体及び非磁性金属からなる２つのターゲットから放出された粒子を、絶縁体により囲まれる状態で堆積し、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層を形成する工程と、前記中間層の非磁性金属部分を酸化する工程と、前記中間層上に、ピン層及びフリー層の他方を堆積する工程と、から構成され、真空成膜装置により前記中間層を形成する工程における成膜条件である堆積レートを含む堆積パラメータ、パワー、圧力、ターゲットとの距離、ターゲットと基板の間の角度により、前記中間層内で磁性粒子のサイズ及び磁性粒子と非磁性金属との割合を調整することを特徴とするナノコンタクト構造の製造方法。
【００２８】
（２２）前記中間層上に、ピン層及びフリー層の他方を堆積する工程の前に、前記中間層の非磁性金属部分を酸化する工程を有することを特徴とする（２１）に記載のナノコンタクト構造の製造方法。
【発明の効果】
【００２９】
この発明の磁気抵抗効果素子は、ピン層とフリー層とがナノサイズの磁性粒子を介して接続されているので、安定して、非常に高い抵抗値変化を得ることができる。この発明の製造方法の効果は、ナノコンタクト製造に用いることのできるリソフグラフィ技術を無用とすることにある。この方法は、標準的なスピンバルブプロセスのような連続プロセスにおいてスパッタリングによりナノコンタクトの堆積を可能とする。ナノコンタクトの高さは、堆積レート（deposition  rate）と時間の制御により非常に精密にすることができる。幅は、絶縁材料と磁性材料の相対的量により制御することができる。媒体技術の経験から、高い温度安定性をもって、６ｎｍ以下の粒径サイズを得ることができる。
【００３０】
この発明では、適正サイズの絶縁体によって囲まれた磁性粒子を形成する他の方法が開示される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３１】
最良の形態の磁気抵抗効果素子は、反強磁性層と、この反強磁性層と交換結合されたピン層と、媒体の磁場により磁化方向が回転又は切換えられるフリー層と、絶縁体に囲まれ、且つ、前記フリー層とピン層とを接続する磁性粒子とから構成されている。
【００３２】
前記磁性粒子と絶縁体は、ピン層とフリー層とにより挟まれる中間層を構成していて、この中間層の厚みは１０ｎｍ以下、好ましくは約１ｎｍである。
【実施例１】
【００３３】
図１に示されるように、本発明の実施例１に係る磁気抵抗効果素子１０は、反強磁性層１３と、この反強磁性層１３と交換結合されたピン層１２と、媒体の磁場（図示省略）により磁化方向が回転又は切換えられるフリー層１４と、絶縁体１８に囲まれ、且つ、前記フリー層１４とピン層１２とを接続する磁性粒子１６とから構成されている。
【００３４】
前記磁性粒子１６と絶縁材１８は、ピン層１２とフリー層１４とにより挟まれる中間層２０を構成している。前記磁性粒子１６は、絶縁体１８から形成される領域（粒子境界領域）の増大によって相互に分離され、又前記絶縁体は酸化物又は窒化物から形成される。
【００３５】
前記ピン層１２及びフリー層１４は、磁性体単層構造、合成構造（Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｕ等の非磁性スペーサにより隔離された状態で、反強磁性的に結合された２つの層から構成される）又はＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ等の２層以上の強磁性層からなる複合構造から構成されている。ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅで表わされる強磁性層は、実質的にＣoとＦeからなるＣoＦe層、実質的にＮiとＦeからなるＮiＦe層、の２層を積層した複合構造を意味する。他に、ＣoＦe／ＮiＦe、あるいはＣo／ＮiＦe等の２層構造を用いることができる。
【００３６】
ナノコンタクトを構成する磁性粒子は、Ｃo、Ｆe及びNｉの少なくとも１つを含む材料から構成される。
【００３７】
ピン層１２とフリー層１４の間の中間層２０の厚みは１０ｎｍ以下である。これは、好ましくは約１ｎｍである。ＢＭＲ値は、ナノコンタクトのサイズ（高さ及び幅）が小さくなればなるほど非常に大きくなる。
【００３８】
ＢＭＲでは、多くのナノドット又はナノ粒子がフリー層１４とピン層１２との間に形成される場合、ナノドット同士が相互作用を持たないようにすべきであり、これはナノドットを囲む絶縁層を設けることで達成できる。ナノコンタクト（粒子内）に形成される磁壁が高い抵抗変化に寄与する。仮に、粒子間で相互作用があるとするとこれは磁壁に影響を与え、結果としてＭＲレシオに影響を与えることになる。
【００３９】
ＵＳＰ２００３／００９１８４６Ａ１の図１は、１０ｎｍの粒子がＳiＯ2絶縁体を用いることによって規則正しく形成できることを示している。ここで、この図における粒子の領域は約１ｎｍである。
【００４０】
酸化させる工程は、自然酸化（例えば酸素流入又は大気による酸化）も可能であるが、酸化の程度（粒子領域の大きさ）を制御する低酸素圧とイオンビームを用い、バキュームチャンバ内で酸化補助がなされ得る。酸化補助は中間層２０の非磁性体の酸化を加速するように作用する。
【実施例２】
【００４１】
ここで、図２を参照して、実施例２に係るナノコンタクト構造を含むＢＭＲ素子を製造する第１の方法について説明する。
【００４２】
このナノコンタクト構造の第１の製造方法は、図２（ａ）及び（ｂ）に示されるように、真空成膜装置におけるバキュームチャンバ２４（図３参照）内で、磁性体／非磁性体合金の単一ターゲット２２から放出された磁性粒子１６と非磁性金属１８Ａを、磁性粒子１６が非磁性金属１８Ａにより囲まれる状態でピン層１２上に堆積させて、図２（ｃ）に示されるように、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚さに中間層２０を形成する工程と、中間層２０における非磁性金属１８Ａを酸化させて、絶縁体１８とする工程と、図２（ｄ）に示されるように、前記中間層２０上にフリー層１４を堆積させる工程とから構成されている。図３の符号３０はフリー層１４又はピン層１２が成膜された基板を示す。
【００４３】
前記単一ターゲット２２は、Ａl、Ｔa、その他の磁性及び非磁性金属材料から構成され、前記非磁性金属材料は、磁性粒子１６の材料と比較して高酸化レート（酸化抵抗性能）を有するカテゴリから選択される。なお、前記単一ターゲット２２は、磁性金属材料のブロックと非磁性金属材料のブロックとを組合わせてもよい。
【００４４】
前記中間層２０の酸化工程は、磁性粒子１６のサイズと及び磁性粒子と絶縁体との割合の調整によってなされる。
【００４５】
この第１の方法は、２つの強磁性層１２、１４の間に磁性粒子又はナノドットを形成する簡単な方法である。前記ピン層１２及びフリー層１４は、これらの磁性粒子１６を介して接続されている。小さなサイズの磁性粒子１６のみがＢＭＲ効果に寄与する。
【実施例３】
【００４６】
次に、実施例３にかかる、ＢＭＲ素子製造のための第２の方法を図４及び図５を参照して説明する。
【００４７】
ナノコンタクト構造を製造する第２の方法は、図４に示されるように、バキュームチャンバ２４内で複合ターゲット２６から放出されるナノ磁性粒子１６を堆積して、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層２０を形成する工程と、中間層２０における非磁性金属部分を酸化するための工程と、中間層２０上にフリー層１４を堆積する工程と、から構成されている。
【００４８】
図５に示されるように、前記複合ターゲット２６は、その表面に非磁性金属チップ２６Ａを有している磁性体材料２６Ｂにより構成されている。好ましくは磁性体材料２６Ｂ上に均一に配置されている非磁性金属チップ２６Ａの、複合ターゲット２６上の占有表面の比率を、所望の粒子サイズの形成のために変化させることができる。
【００４９】
米国特許出願２００３／０１５７３７５Ａ１において、ターゲットにおける絶縁材の量を増加することによって、中間層における粒子境界領域と磁性粒子との割合を１０体積％から８０体積％まで調整することができたと論証されている。この絶縁材はＳiＯ2、Ａl2Ｏ3又はＳi3Ｎ4から形成されている。
【００５０】
前記複合ターゲット２６は、上記の他に、（１）絶縁体の表面に磁性体チップを配置したもの、（２）磁性体の表面に絶縁体チップを配置したもの、（３）非磁性金属材料の表面に磁性体チップを配置して、非磁性金属材料を酸化して絶縁体としたものの３タイプがある。
【実施例４】
【００５１】
実施例４にかかる、ＢＭＲ素子を製造するための第３の方法を図６及び図７を参照して説明する。
【００５２】
この、ナノコンタクト構造を製造するための第３の方法は、バキュームチャンバ２４内で、基板３０（ピン層１２は図示省略）に、磁性体からなるターゲット２８Ａ及び非磁性金属材料からなるターゲット２８Ｂから放出された粒子を堆積し、１原子サイズから１０ｎｍの間の厚みで中間層２０を形成する工程と、前記中間層２０の非磁性金属部分を酸化する工程と、前記中間層２０上に、フリー層１４を堆積する工程と、から構成されている。前記バキュームチャンバ２４内での工程における堆積レート及び他の堆積パラメータ、パワー、圧力、ターゲットと基板３０との距離、ターゲットと基板３０の間の角度により、前記中間層２０内の磁性粒子のサイズ及び磁性粒子と絶縁体との割合が調整される。
【００５３】
従来技術の欄で記載されたＧ．Ｔatara  et．al．に記載されるように、ＢＭＲ効果は、磁性を持つナノコンタクトのサイズに強く依存している。これは、小さなサイズのナノドット又は粒子のみがＢＭＲに寄与することを意味する。大きなサイズの他の粒子の効果は無視できるほど小さい。
【００５４】
図７に示されるように、形成された磁性粒子１６は絶縁材１８中に埋設されている。これらの粒子１６はバリスティック磁気抵抗デバイス内のピン層１２とフリー層１４との間のナノコンタクトとして寄与する。この磁気ナノコンタクトは、磁性体成分と絶縁体成分との間の比率を調整することにより小さく製造することができる。
【００５５】
上記各実施例において、中間層２０はピン層１２上に形成され、その上にフリー層１４が形成されているが、中間層２０をフリー層１４上に形成し、その上にピン層１２を形成してもよい。
【００５６】
なお、ピン層１２は、磁化方向が実質的に固定されていればよい。従って、反強磁性層に代えて、高い保磁力を有する硬質磁層を設けたり、ピン層として硬質磁層を設けてもよい。後者の場合、反強磁性層は不要である。
【００５７】
上記実施例は、例えば、ハードディスク等の磁気記録装置における、再生（Ｒｅａｄ）ヘッド用の磁気抵抗効果素子に関するものであるが、本発明はこれに限定されるものでなく、バリスティック磁気抵抗効果を用いた、磁気ランダムアクセスメモリのような他の装置（ナノコンタクト構造を備えた磁気記憶装置）にも適用されるものである。
【図面の簡単な説明】
【００５８】
【図１】本発明の実施例による磁気抵抗効果素子を拡大して模式的に示す断面図
【図２】本発明の実施例に係る磁気抵抗効果素子を製造する過程を、拡大して模式的に示す断面図
【図３】磁性体／非磁性体合金の単一ターゲットを用いて、絶縁基材に没入されるナノ粒子を製造する方法を模式的に示す側面図
【図４】複合ターゲットを用い、絶縁基材に埋設されるナノ粒子を製造する方法を模式的に示す側面図
【図５】前記プロセスに用いられたターゲット表面を模式的に示す拡大上面図
【図６】２つの異なるターゲットを用い、絶縁基材中に埋設される磁気ナノ粒子の製造方法を模式的に示す側面図
【図７】絶縁材に埋設して形成された磁性粒子を拡大して模式的に示す上面図
【符号の説明】
【００５９】
１０…磁気抵抗効果素子
１２…ピン層
１３…反強磁性層
１４…フリー層
１６…磁性粒子
１８…絶縁体
１８Ａ…非磁性金属
２０…中間層
２２…単独ターゲット
２４…バキュームチャンバ
２６…複合ターゲット
２６Ａ…非磁性金属チップ
２６Ｂ…磁性体チップ
２８Ａ、２８Ｂ…ターゲット
３０…基板
【図１】
2005109499.tif 000003
【図２】
2005109499.tif 000004
【図３】
2005109499.tif 000005
【図４】
2005109499.tif 000006
【図５】
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【図６】
2005109499.tif 000008
【図７】
2005109499.tif 000009