(57)【要約】【課題】  磁気抵抗多層膜の構造において層間結合を効果的に低減させることができる実用的な技術を提供する。【解決手段】  巨大磁気抵抗効果を利用する再生用磁気ヘッドやＭＲＡＭに使用される磁気抵抗多層膜であり、反強磁性層３と、反強磁性層３との結合により磁化の向きが固定されている磁化固定層４と、非磁性スペーサ層５と、磁化の向きが自由である磁化自由層６とが順に積層された構造を有する。反強磁性層３の磁化固定層４とは反対側には、Ｃｒの原子数比が４１％以上で、好ましくは７０％以下であるＮｉＣｒ膜より成る下地層７が設けられている。各層の薄膜は、マグネトロンスパッタリングにより作製される。【選択図】  図３
2005101441.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性層と、反強磁性層との結合により磁化の向きが固定されている磁化固定層と、非磁性スペーサ層と、磁化の向きが自由である磁化自由層とが順に積層された磁気抵抗多層膜であって、
反強磁性層の磁化固定層とは反対側には、ニッケルとクロムとより成る層であって、クロムの原子数比が４１％以上である反対側層を有することを特徴とする磁気抵抗多層膜。
【請求項２】
前記反対側層におけるクロムの原子数比は７０％以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗多層膜。
【請求項３】
反強磁性層と、反強磁性層との結合により磁化の向きが固定されている磁化固定層と、非磁性スペーサ層と、磁化の向きが自由である磁化自由層とが順に積層された磁気抵抗多層膜であって、
反強磁性層の磁化固定層とは反対側には、ニッケルとクロムとより成る層であって、クロムの原子数比が４３％以上７０％以下である反対側層を有することを特徴とする磁気抵抗多層膜。
【請求項４】
前記非磁性スペーサ層は導電性の材料で形成されており、スピンバルブ型巨大磁気抵抗多層膜であることを特徴とする請求項１又は２に記載の磁気抵抗多層膜。
【請求項５】
前記非磁性スペーサ層は絶縁性の材料で形成されており、トンネル型巨大磁気抵抗多層膜であることを特徴とする請求項１乃至３いずれかに記載の磁気抵抗多層膜。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本願の発明は、巨大磁気抵抗効果素子等の磁気デバイスに用いられる磁気抵抗多層膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁性薄膜の重要な利用分野の一つに、磁気ヘッドや磁気メモリなどの磁気デバイスがある。例えば、コンピュータの外部記憶装置に用いられている磁気ディスク駆動装置には、情報の記録用や再生用に磁気ヘッドが搭載されている。また、記憶素子にトンネル型磁気抵抗膜を利用した不揮発性メモリであるＭＲＡＭ(Magnetic Random Access Memory)が開発されており、書き込みや読み取りの高速性から将来が有望視されている。
【０００３】
このような磁気デバイスでは、磁界を電気信号に変える手段として磁気抵抗効果が用いられることが多い。磁気抵抗効果とは、導体中の磁界の変化により電気抵抗が変化する現象である。特に、再生用の磁気ヘッドやＭＲＡＭには、異方性磁気抵抗膜に比べて磁界の変化に対する電気抵抗の変化率が非常に大きい巨大磁気抵抗膜(Giant MagnetroResistive,GMR)膜が使用されている。さらなる高密度記録により記憶容量の向上が求められている磁気記録の分野では、僅かな磁界の変化を捉えて信号を読みとることが必要で、このことからＧＭＲ膜は多くの磁気ヘッドに既に利用されており、主流の技術になりつつある。
【０００４】
図４は、ＧＭＲ膜であるスピンバルブ型ＧＭＲ膜（以下、ＳＶ−ＧＭＲ膜）構造の一例を示した概略図である。ＳＶ−ＧＭＲ膜は、図４に示すように、反強磁性層３、磁化固定層４、非磁性スペーサ層５、磁化自由層６が積層された基本構造を有する。ＳＶ−ＧＭＲ膜では、磁化固定層４は反強磁性層３に隣接しているため、磁化固定層４の磁気モーメントは、反強磁性層３との交換結合により一方向に固定されている。一方、磁化自由層６は、非磁性スペーサ層（伝導層）５によって磁化固定層４から隔てられているため、磁化自由層６の磁気モーメントは、外部磁界に応じて自由な方向を取り得るようになっている。
【０００５】
ＳＶ−ＧＭＲ膜における巨大磁気抵抗効果は、界面における電子のスピン依存散乱に因っている。二つの磁化層の磁化の向きが揃っているとき、スピン電子（伝導電子）は磁化層の界面で散乱されにくい。しかし、二つの磁化層の磁化の向きが揃っていないと、スピン電子は散乱され易くなる。従って、図４に示すように、磁化自由層６の磁化の向きが、磁化固定層４における磁化の向きに近くなってくると電気抵抗は低くなり、磁化固定層４における磁化の向きとは反対の向きに近くなってくると電気抵抗は高くなる。水道の蛇口をひねるように、磁化固定層４に対して磁化自由層６の磁化の向きを回転させるので、“スピンバルブ”と呼ばれる。
【０００６】
また、ＭＲＡＭ等に使用されているトンネル型磁気抵抗膜（ＴＭＲ膜）は、ＧＭＲ膜に比べても数倍のＭＲ比を持つことから、次世代の磁気ヘッド用として期待が高まっている。ＴＭＲ膜は、ＳＶ−ＧＭＲ膜と同様、反強磁性層、磁化固定層、非磁性スペーサ層、磁化自由層が積層された構造となっている。但し、ＴＭＲ膜では、非磁性スペーサ層は、極薄の絶縁層となっている。この絶縁層を通してトンネル電流が流れるが、その際の抵抗値が、磁化固定層に対する磁化自由層の磁気モーメントの向きによって変わるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】特開２００３−８６８６６号公報
【非特許文献１】J. Appl. Phys., Vol. 85, No.8, 4466-4468, 15 April 1999
【非特許文献２】J. Appl. Phys., 77(7), 2993-2998, 1 April 1995
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
上記のような磁気抵抗多層膜は、スパッタリング等の方法により各層の薄膜を順次作製していくことで製造される。ここで、上記ＳＶ−ＧＭＲ膜やＴＭＲ膜における巨大磁気抵抗効果は、上述したように、積層界面における電子のスピン依存散乱に起因する。従って、高ＭＲ比を得るためには、各層の界面の清浄性が重要である。ある層の薄膜を作製する際、界面に異物が混入したり汚損層が形成されたりすると、ＭＲ比の悪化等の障害がもたらされることがある。このようなことから、チャンバー内を一旦高真空に排気して清浄な雰囲気とした後に各層を形成するとともに、ある層を形成してから次の層を形成するまでの時間を短くし、かつ、高真空の清浄な雰囲気を維持することが重要である。
【０００９】
また、デバイスの性能を高めるには、多層膜の界面の平坦性も重要なファクターである。界面の平坦性が悪いと、磁化固定層と磁化自由層との間に層間結合が生じて、デバイスの性能低下につながる問題がある。以下、この点について図５を使用して説明する。
図５は、界面の平坦性の悪化に起因した層間結合の発生メカニズムについて示した図である。例えば磁化固定層４が表面に大きな凹凸を持ったものとして形成され、その結果、図５に示すように、非磁性スペーサ層５及び磁化自由層６も大きな凹凸を持ったものとして形成された場合を想定する。
各層４，５，６の界面が完全な平坦面であれば、理論的には界面には磁極が現れることはない。しかしながら、凹凸があると、磁極が現れ易い。例えば磁化固定層４の表面の凹凸のうち、山の部分にある磁力線４０は、山の稜線の所で途切れるので、その両端に磁極を発生させる。磁化自由層６についても同様で、谷の部分にある磁力線６０の両端に磁極が発生する。
【００１０】
このように、非磁性スペーサ層５の両側の界面に磁極が現れると、非磁性スペーサ層５で隔絶されているにもかかわらず、磁化固定層４と磁化自由層６が層間結合してしまう。この結果、磁化自由層６の磁気モーメントが磁化固定層４に引っ張られ、自由に回転できなくなってしまう。これが生ずると、例えば再生用磁気ヘッドの場合には、外部磁界（記録媒体の磁界）の変化に対して読み取り信号が非対称になったりレスポンスの遅れを引き起こしたりして、読み取りエラーにつながる可能性もある。また、ＭＲＡＭでは、情報の書き込みエラーや読み取りエラーとなる可能性がある。尚、磁化自由層６の磁気モーメントが自由に回転できなくなると、磁化固定層の磁化の向きに対する磁化自由層６の磁化の向きが、外部磁界が変化しても変わらないことがあり得る。従って、界面の凹凸が大きくなると、ＭＲ比も悪化し易い。
【００１１】
尚、J. Appl. Phys., Vol. 85, No.8, 4466-4468, 15 April 1999は、界面の凹凸と層間結合の問題について議論している。この論文では、凹凸は、結晶が成長する際の構造によって生じるとしている。また、J. Appl. Phys., 77(7), 2993-2998, 1 April 1995では、成膜の際の圧力が高いと、表面の凹凸が大きくなるとしている。従って、界面凹凸を小さくして層間結合を低減させるには、成膜時の圧力を低くすれば良いことになる。しかしながら、同論文には、成膜時の圧力が低くなると、界面でミキシング（材料の混じり合い）が生じることも指摘されている。
【００１２】
界面の凹凸に起因した層間結合の問題を解決する別の方法として、非磁性スペーサ層５を厚くすることが考えられる。しかしながら、非磁性スペーサ層５を厚くすると、ＳＶ−ＧＭＲ膜の場合には、巨大磁気抵抗効果に寄与しない伝導電子の流れ（シャント効果）が大きくなり、これが原因でＭＲ比が低下してしまうという問題がある。また、ＴＭＲ膜の場合には、絶縁性の非磁性スペーサ層５が厚くなるため、全体の抵抗が増し、最適なトンネル電流が得られなくなり、素子性能が低下する問題がある。
【００１３】
さらに、界面の凹凸を低減させる別の方法として、特開２００３−８６８６６号公報に開示されているように、ある層の成膜を行った後、次の層の成膜を行う前に、表面をプラズマ処理する方法がある。しかしながら、この技術によると、製造装置上の問題として、プラズマ処理のための設備が必要になるため、装置が大がかりとなり、コストが上昇する問題がある。また、プラズマ処理という工程が加わるため、生産性が低下する問題もある。
【００１４】
本願の発明は、このような課題を解決するためになされたものであり、磁気抵抗多層膜の構造において層間結合を効果的に低減させることができる実用的な技術を提供する意義を有するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１５】
上記課題を解決するため、本願の請求項１記載の発明は、反強磁性層と、反強磁性層との結合により磁化の向きが固定されている磁化固定層と、非磁性スペーサ層と、磁化の向きが自由である磁化自由層とが順に積層された磁気抵抗多層膜であって、
反強磁性層の磁化固定層とは反対側には、ニッケルとクロムとより成る層であって、クロムの原子数比が４１％以上である反対側層を有するという構成である。
また、上記課題を解決するため、請求項２記載の発明は、前記請求項１の構成において、前記反対側層におけるクロムの原子数比は７０％以下であるという構成である。
また、上記課題を解決するため、請求項３記載の発明は、反強磁性層と、反強磁性層との結合により磁化の向きが固定されている磁化固定層と、非磁性スペーサ層と、磁化の向きが自由である磁化自由層とが順に積層された磁気抵抗多層膜であって、
反強磁性層の磁化固定層とは反対側には、ニッケルとクロムとより成る層であって、クロムの原子数比が４３％以上７０％以下である反対側層を有するという構成である。
また、上記課題を解決するため、請求項４記載の発明は、前記請求項１乃至３いずれかの構成において、前記非磁性スペーサ層は導電性の材料で形成されており、スピンバルブ型巨大磁気抵抗多層膜であるという構成である。
また、上記課題を解決するため、請求項５記載の発明は、前記請求項１乃至３いずれかの構成において、前記非磁性スペーサ層は絶縁性の材料で形成されており、トンネル型巨大磁気抵抗多層膜であるという構成である。
【発明の効果】
【００１６】
以下に説明する通り、本願の請求項１記載の発明によれば、磁化固定層と磁化自由層との間の層間結合が減少するため、磁化自由層の磁気モーメントが磁化固定層の磁気モーメントに捉えられて規制されることが少なくなる。このため、再生用磁気ヘッドの場合には読み取りエラーとレスポンス遅延の低減が、ＭＲＡＭの場合には書き込みエラー及び読み込みエラーの低減の効果が得られる。
また、請求項２記載の発明によれば、上記請求項１の発明の効果に加え、ニッケルを充分に含ませることができるため、反対側層を微結晶のものにしたり、あるいはアモルファス状にしたりすることができるという効果も併せて得られる。
また、請求項３記載の発明によれば、上記請求項１の発明の効果に加え、磁化固定層と磁化自由層との間の層間結合がさらに減少するため、上記効果がさらに高く得られる。また、ニッケルを充分に含ませることができるため、反対側層を微結晶のものにしたり、あるいはアモルファス状にしたりすることができるという効果も併せて得られる。
また、請求項４記載の発明によれば、上記効果を有するＳＶ−ＧＭＲ膜を得ることができる。
また、請求項５記載の発明によれば、上記効果を有するＴＭＲ膜を得ることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１７】
以下、本願発明を実施するための最良の形態（以下、実施形態）について説明する。
図１は、本願発明の実施形態に係る磁気抵抗多層膜の構造を示した断面概略図である。図１に示す磁気抵抗多層膜は、前述したものと同様、再生用磁気ヘッドやＭＲＡＭなどに用いられるものであり、ＳＶ−ＧＭＲ膜又はＴＭＲ膜として機能するようになっている。この磁気抵抗多層膜は、シード層２で被われた基板１上に設けられている。
【００１８】
基板１としては、シリコン、ガラス又はアルチック（ＡｌＴｉＣ）等で形成されたものが使用される。シリコンの場合、表面が熱酸化されることもある。シード層２は、タンタル、銅又は金等から成る。
本実施形態の磁気抵抗多層膜は、反強磁性層３と、反強磁性層３との結合により磁化の向きが固定されている磁化固定層４と、非磁性スペーサ層５と、磁化の向きが自由である磁化自由層６とが順に積層された構造を有し、反強磁性層３の磁化固定層４とは反対側には、反対側層としての下地層７を有している。
【００１９】
尚、本明細書で説明される磁気抵抗多層膜における「上下」の概念は、製品が実際に使用される状態における上下を意味するものではなく、各層を形成する際の順序に関連して使用された用語である。つまり、先に形成されるものを「下」、後に形成されるもの「上」としている。従って、基板１が磁気抵抗多層膜を形成する側を下側に向けた状態で保持されて順次薄膜が積層される場合、下地層７が反強磁性層３の上側に位置することになる。
【００２０】
反強磁性層３は、ＰｔＭｎ又はＩｒＭｎ等から形成されている。尚、ＰｔＭｎと表記した場合、プラチナとマンガンから成る材料であることを意味し、合金化されている場合が多いが、かならずしも合金に限定される訳ではない。他の元素による表記も同様である。
【００２１】
磁化固定層４には、例えばＣｏＦｅ系の材料が使用される。ＣｏＦｅ系とは、コバルトと鉄の合金、又は、これに他の材料が添加されたものを意味する。ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅのように、異種の材料を積層して一つの磁化固定層４とする場合もある。非磁性スペーサ層５は、ＳＶ−ＧＭＲ膜の場合には銅、ＴＭＲの場合にはアルミナで形成される。磁化自由層６は、ＮｉＦｅ等で形成される。ＣｏＦｅの上にＮｉＦｅが積層されたものが磁化自由層６として採用されることもある。
【００２２】
尚、図１に示すように、磁化自由層６の上には、本実施形態では、磁気抵抗多層膜の保護等のため、キャップ層９が形成されている。キャップ層９は、例えばタンタルで形成される。
【００２３】
本実施形態の磁気抵抗多層膜の大きな特徴点を成す下地層７は、ニッケルとクロムとより成る層であって、クロムの原子数比が４１％以上の層である。尚、原子数比とは、原子量で換算した重量比であり、含まれる原子の数の比である。原子数比は、「ａｔ％」と略記することがある。
【００２４】
下地層７として、クロムの原子数比が４１％以上であるＮｉＣｒ膜を採用する点は、前述した層間結合の問題を解決すべく行った発明者の研究の成果に基づいている。
問題となる層間結合を生じさせる界面の凹凸は、それより下側の層の界面にできた凹凸に原因することが多い。つまり、ある層の薄膜の表面に凹凸ができると、その層の上に薄膜を積層した場合、下層表面の凹凸をなぞるよう薄膜は堆積するため、やはり表面に凹凸ができる。従って、ある界面における凹凸の発生を防止するには、それより下側の層の薄膜の作製の際に凹凸ができないようにすることが重要である。
【００２５】
発明者は、磁化固定層４よりも下側の層において材料の選択と組成を最適化することによりその層を平坦化させ、それにより上側の磁化固定層４と磁化自由層６との界面を平坦化させて層間結合を低減できるのではないかと考えた。この考えに基づき、鋭意研究を重ねたところ、反強磁性層３の下側に設けられる下地層７に、クロムの原子数比が４１％以上であるＮｉＣｒ膜を採用すると、磁化固定層４と磁化自由層６との間の層間結合が減少することが判明した。この点について、以下に詳しく説明する。
【００２６】
図２は、ＮｉＣｒ下地層におけるクロム組成比率が層間結合に与える影響を調べた実験の結果について示した図である。図２の横軸はクロム組成比率、縦軸は磁化固定層４と磁化自由層６との間の層間結合の大きさ(層間結合磁界Hin)(Oe)である。また、グラフの右横には、実際のデータ（数値）が示されている。図２に結果を示す実験では、ＮｉＣｒ膜を下地層７として有するＴＭＲ膜を製造し、磁化固定層４と磁化自由層６との間の層間結合の大きさを測定した。
【００２７】
図３は、図２に結果を示す実験で製造されたＴＭＲ膜の構造について示した図である。図３中の（  ）内の数字は膜厚を意味する。図３に示すように、この実験では、表面が熱酸化されたシリコン基板１の上にシード層２としてＴａ膜を２００Åの厚さで作製し、その上に下地層７としてＮｉＣｒ膜を４０Å作製した。そして、下地層７の上に反強磁性層３としてＰｔＭｎ膜（Ｐｔ５０Ｍｎ５０ａｔ％）を１５０Å作製した。その上に、磁化固定層４として、９ÅのＲｕ膜を挟んで上下に３０ÅのＣｏＦｅ膜（Ｃｏ９０Ｆｅ１０ａｔ％）を配した多層膜を製作した。さらに、その上に非磁性スペーサ層５としてアルミナを９Å作製し、その上に磁化自由層６としてＮｉＦｅ膜（Ｎｉ８３Ｆｅ１７ａｔ％）を４０Åの厚さで作製した。また、磁化自由層６の上に、キャップ層９としてＴａ膜を５０Åの厚さで作製した。それぞれの薄膜の作製は、ＤＣマグネトロンスパッタリングによった。
上記構成において、下地層７におけるクロム組成比率を変えたＴＭＲ膜をそれぞれ製造し、それぞれのＴＭＲ膜における磁化固定層４と磁化自由層６との間の層間結合の大きさを測定した。
【００２８】
図２に示すように、クロム組成比率が４０ａｔ％程度までは、層間結合(Hin)は１０Oe前後の高い値を示している。しかし、クロム組成比率が４０ａｔ％を越え、４１ａｔ％以上になると、８Oe以下の低い値を示すようになる。さらに、クロム組成比率が４３ａｔ％以上になると５Oe以下のさらに小さい値になる。そして、クロム組成比率が６８ａｔ％を越え、１００ａｔ％までの範囲では、層間結合(Hin)は、再び上昇に転ずるものの、４．６〜６．４Oe程度の比較的低い範囲にとどまっている。図２に示す結果から、クロム組成比率が４３ａｔ％以上７０ａｔ％以下の場合、層間結合(Hin)が５Oe以下となり、極めて好ましいことが解る。
【００２９】
尚、ニッケルを配合することは、膜を微結晶化させる目的があり、クロム組成比率があまりにも高くてニッケルが少ないと、結晶が大きくなる問題がある。体心立方（ｂｃｃ）構造であるクロムに、面心立方（ｆｃｃ）構造のニッケルを添加していくと、結晶サイズが小さくなり、ある範囲（例えばＣｒ６０ａｔ％）ではアモルファス化する。微結晶あるいはアモルファスの膜は平坦性が高く、ＭＲ比等の磁気特性を向上させる点から好適である。しかし、クロム組成比率が高くてニッケルの比率が低いと、ｂｃｃ構造が支配的となり、結晶は大きくなり易い。従って、クロム組成比率は７０ａｔ％以下とすることが好ましい。
【００３０】
前述した図３の構成は、ＴＭＲ膜の場合の実施例に該当しているが、ＳＶ−ＧＭＲ膜の場合の実施例としては、図３のＴＭＲ膜の構成において、非磁性スペーサ層５を銅で形成し、２．０ｎｍの厚さとした構成が挙げられる。その他は、同様でよい。
このＳＶ−ＧＭＲ膜においても、同様に下地層７のクロム組成比率を４１％以上とすると、磁化固定層４と磁化自由層６との層間結合の低減に顕著な効果が見られた。例えば、クロム組成比率が４０ａｔ％の場合、層間結合は２．１Oeであったが、クロム組成比率を４１ａｔ％とすると、１．２Oeに減少した。また、クロム組成比率が４０ａｔ％の場合、ＭＲ比は１５．１％であったが、クロム組成比率を４１ａｔ％とすると、１６．３％に上昇し、ＭＲ比の点でも顕著な改善が確認された。
【００３１】
このように、実施形態又は実施例の磁気抵抗多層膜によれば、磁化固定層４と磁化自由層６との間の層間結合が減少するため、磁化自由層６の磁気モーメントが磁化固定層４の磁気モーメントに捉えられて規制されることが少なくなる。このため、再生用磁気ヘッドの場合には読み取りエラーとレスポンス遅延の低減の効果が、ＭＲＡＭの場合には書き込みエラー及び読み込みエラーの低減の効果が得られる。これらの効果は、クロム組成比率を４３ａｔ％以上７０ａｔ％以下とした場合に特に顕著であり、クロム組成比率を７０ａｔ％以下とすると、ニッケルを充分な量で含ませることができるので、結晶の微小化の効果も併せて得られる。
【００３２】
また、実施形態又は実施例の磁気抵抗多層膜は、下地層７におけるクロム組成比率の最適化という方法で層間結合を低減させるものであって、プラズマ処理のような特別の工程を追加するものではない。従って、生産性の低下や、製造装置に要するコストの高額化といった問題もない。但し、本願発明は、プラズマ処理のような処理を別途追加することを排除するものではない。上記のようにクロム組成比率を最適化した構成において、何らかの処理を追加しても良い。
【００３３】
次に、上記実施形態の磁気抵抗多層膜の製造について説明する。
上記のような磁気抵抗多層膜は、各層の薄膜をスパッタリングにより作製される。従って、装置は、各層の薄膜を作製する複数の成膜チャンバーよりなる構成とされる。複数の成膜チャンバーのレイアウトは、大きく分けて、クラスターツール型とインライン型に分類される。クラスターツール型の場合、搬送ロボットを内部に備えた搬送チャンバーが中央に設けられ、その周囲に成膜チャンバーが気密に接続される。基板は、搬送ロボットにより各成膜チャンバーに順次搬送される。また、インライン型の場合、直線移動するキャリア上に基板が搭載され、キャリアの搬送ラインに沿って各成膜チャンバーが気密に縦設される。いずれのタイプにおいても、基板は大気に取り出されることなく、真空中で連続的に各層の薄膜が作製される。
【００３４】
上述した磁気抵抗多層膜は、シード層２で被覆された基板１の上に、各成膜チャンバーにおいて、下地層７、反強磁性層３、磁化固定層４、非磁性スペーサ層５、磁化自由層６、キャップ層９の薄膜を順次スパッタリングにより作製していくことで製造される。
上述した実施形態の磁気抵抗薄膜を製造する場合の一つの実用的な構成として、下地層７を作製するための成膜チャンバーにおいて、複数カソードの構成を採用することが挙げられる。ニッケル製のターゲットをスパッタするカソードと、クロム製のターゲットをスパッタするカソードとが一つの成膜チャンバー内に設けられる。各々のターゲットに対する投入電力を独立して制御しながら、上記範囲のクロム組成比率のＮｉＣｒ膜が作製される。
【００３５】
尚、上述した実施形態又は実施例の構成においては、下地層７は、ニッケルとクロムのみから成るものであったが、鉄、タンタル、ニオブ等のように他の材料を含んでいても良い。それらを含んだ全体に対して、クロム組成比率が前述した範囲に入るようになっていれば良い。また、本願発明の磁気抵抗多層膜は、前述したＳＶ−ＧＭＲ膜やＴＭＲ膜に限定されるものではないことは、勿論である。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本願発明の実施形態に係る磁気抵抗多層膜の構造を示した断面概略図である。
【図２】ＮｉＣｒ下地層におけるクロム組成比率が層間結合に与える影響を調べた実験の結果について示した図である。
【図３】図２に結果を示す実験で製造されたＴＭＲ膜の構造について示した図である。
【図４】ＧＭＲ膜であるスピンバルブ型ＧＭＲ膜構造の一例を示した概略図である。
【図５】界面の平坦性の悪化に起因した層間結合の発生メカニズムについて示した図である。
【符号の説明】
【００３７】
１  基板
２  シード層
３  反強磁性層
４  磁化固定層
５  非磁性スペーサ層
６  磁化自由層
７  下地層
９  キャップ層
【図１】
2005101441.tif 000003
【図２】
2005101441.tif 000004
【図３】
2005101441.tif 000005
【図４】
2005101441.tif 000006
【図５】
2005101441.tif 000007
【手続補正書】
【提出日】平成15年10月2日(2003.10.2)
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００３】
このような磁気デバイスでは、磁界を電気信号に変える手段として磁気抵抗効果が用いられることが多い。磁気抵抗効果とは、導体中の磁界の変化により電気抵抗が変化する現象である。特に、再生用の磁気ヘッドやＭＲＡＭには、異方性磁気抵抗膜に比べて磁界の変化に対する電気抵抗の変化率が非常に大きい巨大磁気抵抗(Giant MagnetroResistive,GMR)膜が使用されている。さらなる高密度記録により記憶容量の向上が求められている磁気記録の分野では、僅かな磁界の変化を捉えて信号を読みとることが必要で、このことからＧＭＲ膜は多くの磁気ヘッドに既に利用されており、主流の技術になりつつある。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正の内容】
【０００９】
また、デバイスの性能を高めるには、多層膜の界面の平坦性も重要なファクターである。界面の平坦性が悪いと、磁化固定層と磁化自由層との間に層間結合が生じて、デバイスの性能低下につながる問題がある。以下、この点について図５を使用して説明する。
図５は、界面の平坦性の悪化に起因した層間結合の発生メカニズムについて示した図である。例えば磁化固定層４が表面に大きな凹凸を持ったものとして形成され、その結果、図５に示すように、非磁性スペーサ層５及び磁化自由層６も大きな凹凸を持ったものとして形成された場合を想定する。
各層４，５，６の界面が完全な平坦面であれば、理論的には界面には磁極が現れることはない。しかしながら、凹凸があると、磁極が現れ易い。例えば磁化固定層４の表面の凹凸のうち、山の部分にある磁力線は、山の稜線の所で途切れるので、その両端に磁極を発生させる。磁化自由層６についても同様で、谷の部分にある磁力線の両端に磁極が発生する。
【手続補正３】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図１】
2005101441.tif 000008
【手続補正４】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図２
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図２】
2005101441.tif 000009
【手続補正５】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図３
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図３】
2005101441.tif 000010
【手続補正６】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図４
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図４】
2005101441.tif 000011
【手続補正７】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【図５】
2005101441.tif 000012