(57)【要約】【課題】  スピン依存バルク散乱抵抗を高く維持したまま、保磁力を低減させた磁性膜を有する磁気抵抗効果素子を提供する。【解決手段】  磁化方向が固定された強磁性材料を含むピンド層(5A)、非磁性導電材料からなる非磁性中間層(10A)、及び外部磁場の影響を受けて磁化方向を変化させる強磁性材料からなるフリー層(20)がこの順番に積層されてスピンバルブ膜(30)が構成される。一対の電極(2A,2B)が、スピンバルブ膜に、その積層方向の電流を流す。ピンド層及びフリー層の少なくとも一方は、強磁性を示す元素の組成比が第２の層のそれより高い第１の層(8,21)と、非磁性を示す元素の組成比が第１の層のそれよりも高い第２の層(9,22)とが交互に配置され積層部分を含む。この積層部分に、第１の層は少なくとも２層含まれ、第２の層は少なくとも１層含まれる。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁化方向が固定された強磁性材料を含む第１のピンド層、非磁性導電材料からなる第１の非磁性中間層、及び外部磁場の影響を受けて磁化方向を変化させる強磁性材料からなるフリー層がこの順番に積層された積層構造を含むスピンバルブ膜と、
前記スピンバルブ膜に、その積層方向の電流を流す一対の電極と
を有し、
前記第１のピンド層及び前記フリー層の少なくとも一方は、強磁性を示す元素の組成比が第２の層のそれより高い第１の層と、非磁性を示す元素の組成比が第１の層のそれよりも高い第２の層とが交互に配置された積層部分を含み、該積層部分に、該第１の層は少なくとも２層含まれ、該第２の層は少なくとも１層含まれている磁気抵抗効果素子。
【請求項２】
前記第２の層に含まれる非磁性を示す元素が、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、及びＧｅからなる群より選択された少なくとも１つの元素である請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項３】
前記第１の層に含まれる強磁性を示す元素が、少なくともＣｏ及びＦｅである請求項１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項４】
前記第１の層のＦｅの含有量が２２原子％以上である請求項３に記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項５】
前記一対の電極が強磁性材料で形成され、前記スピンバルブ膜を挟むように配置されて磁気シールド膜を兼ねる請求項１〜４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項６】
前記スピンバルブ膜が、さらに、第２の非磁性中間層と第２のピンド層とを含み、前記第１の非磁性中間層と該第２の非磁性中間層とが前記フリー層を挟み、前記第２のピンド層と前記フリー層とが前記第２の非磁性中間層を挟んでいる請求項１〜５のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項７】
さらに、
基板上に配置され、第１の方向に延在する読出用ワード線と、
基板上に、前記読出用ワード線に対応して配置され、前記第１の方向に延在する書込用ワード線と、
基板上に配置され、該第１の方向と交差する第２の方向に延在するビット線と、
前記読出用ワード線とビット線との交差箇所に配置され、対応する読出用ワード線に与えられる電圧によって導通状態が制御されるトランジスタと
を有し、前記スピンバルブ膜が、前記書込用ワード線とビット線との交差箇所に配置されており、前記書込用ワード線を流れる電流による磁場の影響を受けて前記スピンバルブ膜のフリー層の磁化方向が変化し、前記一対の電極の一方が前記トランジスタに接続され、他方の電極が前記ビット線に接続されているかまたは該ビット線を兼ねる請求項１〜４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
【請求項８】
（ａ）基板上に、強磁性材料からなる第１の層と、非磁性導電材料からなる第２の層とを交互に、該第１の層を少なくとも２層、該第２の層を少なくとも１層堆積させる工程と、
（ｂ）前記第１の層と第２の層との界面で相互拡散が生じるが、該第１の層と第２の層とからなる周期構造は消滅しない条件で熱処理を行う工程と
を有し、
前記工程ａにおいて、前記第２の層を挟むことなく前記第１の層のみを成長させた単層構造に比べて、前記第２の層が該第１の層の結晶性を低下させる条件で前記第１の層及び第２の層を堆積させる強磁性構造の製造方法。
【請求項９】
前記第１の層は、Ｃｏ及びＦｅを含み、前記第２の層は、Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ、及びＧｅからなる群より選択された少なくとも１つの元素を含む請求項８に記載の強磁性構造の製造方法。
【請求項１０】
前記熱処理を、２８０℃〜３２５℃の範囲内で行う請求項９に記載の強磁性構造の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子及び強磁性構造の製造方法に関し、特にスピンバルブ膜を厚さ方向にセンス電流が流れる磁気抵抗効果素子、及びそのスピンバルブ膜のフリー層に適した強磁性構造の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
スピンバルブ膜を用いた磁気抵抗効果素子は、磁化方向が固定された強磁性ピンド層、外部磁場によって磁化方向が自由に変化する強磁性フリー層、及び両者の間に挟まれた非磁性中間層とを含む。従来の磁気抵抗効果素子においては、スピンバルブ膜の面内方向にセンス電流を流し、抵抗変化を検出していた。この素子構造を、ＣＩＰ（current in Plane）構造と呼ぶ。
【０００３】
一方、より高感度な磁気抵抗効果素子として、スピンバルブ膜の膜厚方向にセンス電流を流し、抵抗変化を検出するＣＰＰ（Current perpendicular to Plane）構造の磁気抵抗効果素子が注目されている。ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子は、寸法が小さくなるに従って出力が増大するという特徴を有しており、高密度磁気記録装置に用いられる高感度な再生ヘッドとして有望である。下記の特許文献１及び２に、ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子が開示されている。
【０００４】
ＣＩＰ構造の磁気抵抗効果素子においては、磁性層と非磁性層との界面でのスピン依存界面散乱抵抗が、抵抗変化の主要因であった。ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子においては、これに加え、スピン依存バルク散乱抵抗も、抵抗変化の主要因になる。このため、ピンド層及びフリー層に、スピン依存バルク散乱抵抗の大きな磁性材料を用い、かつ膜厚を厚くすることにより、大きな磁気抵抗変化を得ることが可能になる。
【０００５】
スピン依存バルク散乱抵抗の大きな磁性材料として、Ｆｅ組成比が２５原子％以上のＣｏＦｅが挙げられる。Ｆｅ組成比を２５原子％以上としたＣｏＦｅを用いることにより、ＣＰＰ構造における巨大磁気抵抗（ＧＭＲ）効果の特性の改善が確認されている。
【０００６】
【特許文献１】特開２００３−２１８４２８号公報
【特許文献２】特開２００３−１５２２３９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
Ｆｅ組成比が２２原子％以上のＣｏＦｅはｂｃｃ結晶構造になり、硬磁性を示す。このため、低保磁力が要求されるスピンバルブ膜のフリー層に、Ｆｅ組成比が２２原子％以上のＣｏＦｅを用いることは、素子の高感度化の観点から好ましくない。ＣＰＰ構造の磁気抵抗効果素子には、スピン依存バルク散乱抵抗を高く維持したまま、保磁力を低減させた磁性膜を用いることが好ましい。
【０００８】
本発明の目的は、スピン依存バルク散乱抵抗を高く維持したまま、保磁力を低減させた磁性膜を有する磁気抵抗効果素子を提供することである。本発明の他の目的は、この磁性膜の製造に適した強磁性構造の製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一観点によると、
磁化方向が固定された強磁性材料を含む第１のピンド層、非磁性導電材料からなる第１の非磁性中間層、及び外部磁場の影響を受けて磁化方向を変化させる強磁性材料からなるフリー層がこの順番に積層された積層構造を含むスピンバルブ膜と、
前記スピンバルブ膜に、その積層方向の電流を流す一対の電極と
を有し、
前記第１のピンド層及び前記フリー層の少なくとも一方は、強磁性を示す元素の組成比が第２の層のそれより高い第１の層と、非磁性を示す元素の組成比が第１の層のそれよりも高い第２の層とが交互に配置され積層部分を含み、該積層部分に、該第１の層は少なくとも２層含まれ、該第２の層は少なくとも１層含まれている磁気抵抗効果素子が提供される。
【００１０】
本発明の他の観点によると、
（ａ）基板上に、強磁性材料からなる第１の層と、非磁性導電材料からなる第２の層とを交互に、該第１の層を少なくとも２層、該第２の層を少なくとも１層堆積させる工程と、
（ｂ）前記第１の層と第２の層との界面で相互拡散が生じるが、該第１の層と第２の層とからなる周期構造は消滅しない条件で熱処理を行う工程と
を有し、
前記工程ａにおいて、前記第２の層を挟むことなく前記第１の層のみを成長させた単層構造に比べて、前記第２の層が該第１の層の結晶性を低下させる条件で前記第１の層及び第２の層を堆積させる強磁性構造の製造方法が提供される。
【発明の効果】
【００１１】
フリー層を、第１の層と第２の層との積層構造にすることにより、第１の層と同一組成の単層構造とする場合に比べて、保磁力を小さくすることができる。また、第１のピンド層またはフリー層を、第１の層と第２の層との積層構造にすることにより、スピンバルブ膜の抵抗変化量を大きくすることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１Ａに、第１の実施例による磁気抵抗効果素子の正面図を示す。磁気抵抗効果素子をハードディスクドライブの読出ヘッドに適用する場合には、紙面に対向するように磁気記録媒体が配置される。
【００１３】
ＡｌＴｉＣからなる基板１の上に、ＮｉＦｅ等の強磁性材料からなる第１の磁気シールド層２Ａが形成されている。第１の磁気シールド層２Ａの一部の領域上に、スピンバルブ膜３０が形成されている。
【００１４】
スピンバルブ膜３０は、下地層３、第１のピニング層４Ａ、第１のピンド層５Ａ、第１の非磁性中間層１０Ａ、フリー層２０、第２の非磁性中間層１０Ｂ、第２のピンド層５Ｂ、第２のピニング層４Ｂ、及びキャップ層２５がこの順番に積層された積層構造を有する。下地層３は、例えばＮｉＣｒで形成され、その厚さは４ｎｍである。第１及び第２のピニング層４Ａ、４Ｂは、ＩｒＭｎ等の反強磁性材料で形成され、その各々の厚さは５ｎｍである。第１の非磁性中間層１０Ａ及び第２の非磁性中間層１０Ｂは、Ｃｕ等の非磁性導電材料で形成され、その各々の厚さは３．５ｎｍである。キャップ層２５は、例えばＲｕで形成され、その厚さは５ｎｍである。
【００１５】
図１Ｂに、第１のピンド層５Ａの正面図を示す。第１のピニング層４Ａ側から順番に、強磁性ピンド層６、非磁性中間層７、及びリファレンス層１０が積層されている。強磁性ピンド層６は、ＣｏＦｅで形成され、その厚さは２．５ｎｍである。非磁性中間層７は、例えばＲｕで形成され、その厚さは０．７ｎｍである。リファレンス層１０は、Ｃｏ７０Ｆｅ３０からなる第１の層８と、Ａｌからなる第２の層９とが交互に積層された積層構造を有し、第１の層８を３層、第２の層９を２層含む。両端の第１の層８の各々の厚さは０．６ｎｍであり、中央の第１の層８の厚さは１．２ｎｍである。第２の層９の各々の厚さは０．８ｎｍである。
【００１６】
強磁性ピンド層６は、第１のピニング層４Ａと交換結合することにより、その磁化方向が固定される。リファレンス層１０を構成する第１の層８は、非磁性中間層７を介して強磁性ピンド層６と反強磁性結合することにより、その磁化方向が、強磁性ピンド層６の磁化方向に対して反平行に固定される。
【００１７】
第２のピンド層５Ｂは、第１のピンド層５Ａと同一の積層構造を有し、フリー層２０に関して、第１のピンド層５Ａと面対称の関係になる。
【００１８】
図１Ｃに、フリー層２０の正面図示す。フリー層２０は、Ｃｏ７０Ｆｅ３０からなる第１の層２１と、Ａｌからなる第２の層２２とが交互に積層された積層構造を有し、第１の層２１を４層、第２の層２２を３層含む。両端の第１の層２１の各々の厚さは０．６ｎｍであり、他の第１の層２１の各々の厚さは１．２ｎｍである。第２の層２２の各々の厚さは０．８ｎｍである。第１の層２１の磁化方向は、外部磁場の影響を受けて自由に変化する。
【００１９】
図１Ａに戻って説明を続ける。スピンバルブ膜３０の両側の第１の磁気シールド層２Ａの上に、絶縁層３５が配置されている。絶縁層３５の上面は、スピンバルブ膜３０の上面とほぼ同じ高さである。スピンバルブ膜３０及び絶縁層３５の上に、ＮｉＦｅ等の強磁性材料からなる第２の磁気シールド層２Ｂが形成されている。
【００２０】
第１及び第２の磁気シールド層２Ａ及び２Ｂは、磁気記録媒体の表面のうちスピンバルブ膜３０が対向する領域以外からの磁場がスピンバルブ膜３０内に侵入することを抑制する。また、第１及び第２の磁気シールド膜２Ａ及び２Ｂは電極を兼ねており、スピンバルブ膜３０に、その厚さ方向のセンス電流を流す。
【００２１】
次に、第１の実施例による磁気抵抗効果素子の製造方法について説明する。第１及び第２の磁気シールド層２Ａ、２Ｂ、及びスピンバルブ膜３０の各層は、ＤＣマグネトロンスパッタリングにより成膜する。スピンバルブ膜３０は、各層の成膜後、フォトリソグラフィ技術、及びイオンミリング技術を用いてパターニングすることにより形成される。スピンバルブ膜３０の接合面積は、例えば０．１μｍ２〜１μｍ２に設定される。
【００２２】
スピンバルブ膜３０を成膜した後に、磁場を印加した真空中において、３００℃の温度で熱処理を行い、第１及び第２のピニング層４Ａ、４Ｂによる第１及び第２のピンド層５Ａ、５Ｂの磁化固定力を増強する。このとき、リファレンス層１０を構成する第１の層８と第２の層９との界面、及びフリー層２０を構成する第１の層２１と第２の層２２との界面で相互拡散が生じ、両者の界面に、ＣｏＦｅＡｌ合金が形成される。ただし、第１の層８と第２の層９とからなるリファレンス層１０の周期構造、及び第１の層２１と第２の層２２とからなるフリー層２０の周期構造は消滅しない。このため、熱処理後にも、第１の層８及び２１のＣｏ及びＦｅの組成比が、第２の層９及び２２のそれよりも高く、第２の層９及び２２のＡｌの組成比が、第１の層８及び２１のそれよりも高い状態が維持される。
【００２３】
比較のために、第１の実施例による磁気抵抗効果素子の第１及び第２のピンド層５Ａ、５Ｂ、及びフリー層２０を、Ｃｏ７０Ｆｅ３０からなる単層で形成した試料を準備した。比較例の第１及び第２のピンド層の厚さは、第１の実施例による磁気抵抗効果素子の第１及び第２のピンド層５Ａ、５Ｂを構成する第１の層８の合計の厚さに等しい。比較例のフリー層の厚さは、第２の実施例によるフリー層２０を構成する第１の層２１の合計の厚さに等しい。
【００２４】
図２に、比較例による試料と、第１の実施例による磁気抵抗効果素子とのフリー層の保磁力及び抵抗変化量の四探針法による測定結果を示す。左縦軸は抵抗変化量を単位「ｍΩμｍ２」で表し、右縦軸は保磁力を単位「Ｏｅ」で表す。この測定は、室温で±１０００Ｏｅの磁場を印加して行った。
【００２５】
第１の実施例による磁気抵抗効果素子のフリー層２０の保磁力が、比較例のフリー層の保磁力の１／５以下まで低下していることが分かる。また、第１の実施例による磁気抵抗効果素子の抵抗変化量が、比較例のそれの２倍以上になっていることがわかる。このように、フリー層２０を、ＣｏＦｅからなる第１の層２１とＡｌからなる第２の層２２との交互積層構造とし、リファレンス層１０を、ＣｏＦｅからなる第１の層８とＡｌからなる第２の層９との交互積層構造とすることにより、磁気抵抗効果素子の特性が改善されることがわかる。
【００２６】
以下、その理由について考察する。比較例の第１及び第２のピンド層、及びフリー層を形成するＣｏＦｅは、ｂｃｃ結晶構造になっていると考えられる。このため、第１の実施例のこれらの層に比べて大きな保磁力を示す。第１の実施例では、Ａｌからなる第２の層９及び２２を挿入することにより、ＣｏＦｅからなる第１の層８及び２１の成長が分断される。このため、高品質のｂｃｃ結晶構造を持つ大きな結晶粒が形成されにくくなり、全体として第１の層８及び２１の結晶性が低下していると考えられる。結晶性の低下により、保磁力が低下したと考えられる。
【００２７】
また、第１の実施例では、第１及び第２のピンド層５Ａ、５Ｂを構成する第１の層８と第２の層９との界面、及びフリー層２０を構成する第１の層２１と第２の層２２との界面における比抵抗が、スピンバルブ膜３０全体の比抵抗を増大させる。スピンバルブ膜３０の比抵抗が増大したため、その抵抗変化量も大きくなったと考えられる。
【００２８】
第１の実施例では、第１及び第２のピンド層５Ａ、５Ｂと、フリー層２０との両方を、第１の層と第２の層との交互積層構造としたが、一方のみを交互積層構造とし、他方をＣｏＦｅの単層としてもよい。なお、フリー層２０を交互積層構造とすると、抵抗変化量の増大の効果に加え、フリー層２０の保磁力を低下させる効果も得られる。
【００２９】
上記第１の実施例では、第１の層８及び２１をＣｏ７０Ｆｅ３０で形成し、第２の層９及び２１をＡｌで形成したが、第１の層８及び２１を、他の強磁性材料で形成し、第２の層９及び２２を、他の非磁性導電材料で形成してもよい。第１の層８及び２１をＣｏＦｅで形成する場合には、Ｆｅの組成比を２２原子％以上にすることが好ましい。Ｆｅの組成比を２２原子％以上にすると、ＣｏＦｅがｂｃｃ結晶構造になるが、第１の実施例のように、ＣｏＦｅからなる第１の層８及び２１が高品質なｂｃｃ結晶構造を示すことを抑制でき、保磁力増大を抑制する顕著な効果が得られる。
【００３０】
次に、第１の層８、２１と、第２の層９、２２との好適な厚さについて説明する。第１の層８の成長初期段階は、微細な結晶粒が多数形成され、成長が進むに従って、優勢な結晶粒が大きく成長すると共に、結晶品質が高くなる。結晶品質は、Ｘ線ロッキングカーブ、ラマン散乱等の種々の評価法により評価することができる。第１の層８、２１がある厚さを超えると、結晶品質はほぼ一定になる。結晶品質が一定になった高品質の膜が成長し始めると、第２の層９、２２で第１の層８、２１の成長を分断した効果が薄れてしまう。第１の層８、２１の各々厚さは、この結晶品質が一定になる厚さ以下とすることが好ましい。例えば、第１の層８、２１の各々の厚さを２ｎｍ以下とすることが好ましい。また、第１の層８、２１は、十分な強磁性を示すようにするために、０．１ｎｍ以上の厚さにすることが好ましい。第２の層９、２２は、第１の層８、２１の成長を分断するのに十分な厚さであればよい。第２の層９、２２の各々の厚さの好適な範囲は、０．２〜２ｎｍである。また、第２の層９、２２は、表面全体を覆う必要はなく、小領域が離散的に点在するような構造でも良いし、部分的に開口が残っているような穴あきの構造でもよい。
【００３１】
第２の層９及び２２を形成する非磁性材料として、第１の層８及び２１を形成する強磁性材料と合金を形成したとしても、その合金の保磁力が元の強磁性材料の保磁力よりも小さいような材料を選択することが好ましい。このような材料として、Ａｌ以外に、Ｃｒ、Ｓｉ、及びＧｅ等が挙げられる。
【００３２】
また、第１の層８、２１は、少なくとも２層以上配置する必要がある。第２の層９、２２は、１層でもよい。すなわち、フリー層２０及びリファレンス層１０の各々の最小構成は、第１の層／第２の層／第１の層がこの順番に積層された３層構造である。
【００３３】
次に、スピンバルブ膜３０を形成した後の熱処理工程の温度の好適な範囲について説明する。
【００３４】
図３に、熱処理温度と抵抗変化量との関係を示す。横軸は熱処理温度を単位「℃」で表し、縦軸は抵抗変化量を単位「ｍΩμｍ２」で表す。熱処理温度を３００℃とした場合に、最も大きな抵抗変化量が得られている。この場合に、第１の層８と第２の層９との界面、及び第１の層２１と第２の層２２との界面における相互拡散の度合いが好適であったものと考えられる。熱処理温度を３００℃よりも高い範囲で上昇させると、抵抗変化量が急激に低下する。大きな抵抗変化量を確保するために、熱処理温度を３２５℃以下とすることが好ましい。また、熱処理温度を２８０℃とした場合に、熱処理温度３００℃の場合とほぼ同等の抵抗変化量が得られていることがわかる。
【００３５】
図４に、第２の実施例による磁気抵抗効果素子の正面図を示す。第１の実施例のスピンバルブ膜３０は、フリー層２０を中心として、第１の非磁性中間層１０Ａから第１のピニング層４Ａまでの積層構造と、第２の非磁性中間層１０Ｂから第２のピニング層４Ａまでの積層構造とが、面対称になっているいわゆるデュアル型であった。第２の実施例のスピンバルブ膜３０は、シングル型である。以下、第１の実施例による磁気抵抗効果素子との相違点に着目して説明し、同一構造の部分については説明を省略する。
【００３６】
図４に示した下地層３からフリー層２０までの積層構造は、図１Ａに示した第１の実施例による磁気抵抗効果素子の下地層３からフリー層２０までの積層構造と同一である。第２の実施例では、図１Ａに示した第２の非磁性中間層１０Ｂから第２のピニング層４Ｂまでの積層構造が配置されておらず、フリー層２０の上に、キャップ層２５が直接配置されている。
【００３７】
第２の実施例においても、第１の実施例の場合と同様に、フリー層２０の保磁力を低下させ、かつ抵抗変化量を大きくすることができる。
【００３８】
図５Ａに、第１及び第２の磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッドの斜視図を示す。ＡｌＴｉＣ等の基板１の上に、第１の磁気シールド層２Ａが形成され、その一部の領域上に、スピンバルブ膜３０が形成されている。スピンバルブ膜３０は、上述の第１または第２の実施例による磁気抵抗効果素子に用いられていたスピンバルブ膜３０と同一の構造を有する。スピンバルブ膜３０の両側に、絶縁層３５が配置されている。絶縁層３５の各々の上層部に、硬質強磁性層３６が埋め込まれている。硬質磁性層３６は、スピンバルブ膜３０内のフリー層２０に、第１及び第２のピンド層５Ａ、５Ｂの磁化方向と直交する向きの初期の磁化を与える。これにより、抵抗変化量の線形応答性を高めることができる。
【００３９】
スピンバルブ膜３０、絶縁層３５、及び硬質強磁性層３６の上に、第２の磁気シールド層２Ｂが形成されている。第２の磁気シールド層２Ｂの上に、書き込み用の磁気ヘッド部４５が配置されている。
【００４０】
図５Ｂに、上記第１または第２の実施例による磁気抵抗効果素子を用いた磁気記録装置の平面図を示す。筐体５０が、平たい直方体状の内部空間を画定する。この内部空間に、１枚以上の磁気ディスク５１が収容される。磁気ディスク５１は、スピンドルモータ５２の回転軸に装着される。スピンドルモータ５２は、例えば回転数７２００ｒｐｍまたは１００００ｒｐｍ等で磁気ディスク５１を高速回転させる。
【００４１】
スピンドルモータ５２の回転軸と平行な方向に延在する支軸５３に、ヘッドアクチュエータ５５が装着されている。ヘッドアクチュエータ５５は、アーム５６とサスペンション５７とを備える。アーム５６は、支軸５３により、磁気ディスク５１の面に平行な方向に揺動可能に支持されている。サスペンション５７は、アーム５６の先端に取り付けられ、アーム５６から前方に延びる。サスペンション５８の先端に、浮上ヘッドスライダ５８が取り付けられている。この浮上ヘッドスライダ５８に、図５Ａに示した磁気ヘッドが取り付けられている。
【００４２】
図６に、第３の実施例による磁気ランダムアクセスメモリ（ＭＲＡＭ）の断面図を示す。シリコン基板６０の上に、読出用ワード線６２、ＭＯＳトランジスタ６３、書込用ワード線６８、ビット線６９、及びスピンバルブ膜３０が配置されている。読出用ワード線６２と書込用ワード線６８とは、１対１に対応し、第１の方向（図６において紙面に垂直な方向）に延在する。ビット線６９は、第１の方向と交差する第２の方向（図６において横方向）に延在する。
【００４３】
ＭＯＳトランジスタ６３は、読出用ワード線６２とビット線６９との交差箇所に配置されている。読出用ワード線６２が、ＭＯＳトランジスタ６３のゲート電極を兼ねる。すなわち、読出用ワード線６２に与えられる電圧によって、ＭＯＳトランジスタ６３の導通状態が制御される。
【００４４】
スピンバルブ膜３０は、書込用ワード線６８とビット線６９との交差箇所に配置されており、上記第１または第２の実施例による磁気抵抗効果素子のスピンバルブ膜３０と同一の構造を有する。書込用ワード線６８を流れる電流により磁場の影響を受けて、スピンバルブ膜３０のフリー層の磁化方向が変化する。スピンバルブ膜３０の下地層３（図１Ａ、図４参照）が、配線６７、多層配線層を貫通する複数のプラグ６４及び孤立配線６５を介して、ＭＯＳトランジスタ６３の一方の不純物拡散領域６１に接続されている。スピンバルブ膜３０のキャップ層２５（図１Ａ、図４参照）が、ビット線６９に接続されている。すなわち、配線６７及びビット線６９が、スピンバルブ膜３０に、その厚さ方向のセンス電流を流す電極となる。
【００４５】
ＭＯＳトランジスタ６３のもう一方の不純物拡散領域６１が、プラグ６４を介して配線６６に接続されている。
【００４６】
スピンバルブ膜３０を、上述の第１または第２の実施例によるスピンバルブ膜３０と同一の構造とすることにより、そのフリー層の保磁力を低下させ、かつ電流変化量を大きくすることができる。これにより、書き込みのために書込用ワード線６８に流す電流を小さくすることができる。さらに、記憶されたデータの読出し時に、大きなマージンを確保することができる。
【００４７】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【図面の簡単な説明】
【００４８】
【図１】（１Ａ）は、第１の実施例による磁気抵抗効果素子の正面図であり、（１Ｂ）は、その第１のピンド層の正面図であり、（１Ｃ）は、そのフリー層の正面図である。
【図２】第１の実施例による磁気抵抗効果素子と、比較例による磁気抵抗効果素子の、フリー層の保磁力と抵抗変化量とを示すグラフである。
【図３】第１の実施例による磁気抵抗効果素子のスピンバルブ膜の熱処理温度と抵抗変化量との関係を示すグラフである。
【図４】第１の実施例による磁気抵抗効果素子の正面図である。
【図５】（５Ａ）は、第１または第２の実施例の磁気抵抗効果素子を適用した磁気ヘッドの斜視図であり、（５Ｂ）は、磁気記録装置の平面図である。
【図６】第３の実施例によるＭＲＡＭの断面図である。
【符号の説明】
【００４９】
１  基板
２Ａ、２Ｂ  磁気シールド層（電極）
３  下地層
４Ａ、４Ｂ  ピニング層
５Ａ、５Ｂ  ピンド層
６  強磁性ピンド層
７  非磁性中間層
８、２１  第１の層
９、２２  第２の層
１０  リファレンス層
２０  フリー層
２５  キャップ層
３０  スピンバルブ膜
３５  絶縁層
３６  硬質強磁性層
４５  書込用ヘッド部分
５０  筐体
５１  磁気ディスク
５２  スピンドルモータ
５３  支軸
５５  ヘッドアクチュエータ
５６  アーム
５７  サスペンション
５８  浮上ヘッドスライダ
６０  半導体基板
６１  不純物拡散層
６２  読出用ワード線
６３  ＭＯＳトランジスタ
６４  プラグ
６５  孤立配線
６６、６７  配線
６８  書込用ワード線
６９  ビット線
【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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