(57)【要約】【課題】  より大きな磁気抵抗比を得ることができる巨大磁気抵抗素子およびその作製方法を提供する。【解決手段】  第１の電極および第２の電極の間に、１ｎｍ以上、１μｍ以下の絶縁膜を形成する段階と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に所定の電圧を印加する段階とを備え、前記第１の電極および前記第２の電極の少なくとも一方が、磁性体材料で形成されている。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の電極および第２の電極の間に、１ｎｍ以上、１μｍ以下の絶縁膜を形成する段階と、
前記第１の電極および前記第２の電極の間に所定の電圧を印加する段階と
を備え、
前記第１の電極および前記第２の電極の少なくとも一方が、磁性体材料で形成されていることを特徴とする巨大磁気抵抗素子の作製方法。
【請求項２】
前記第１の電極および前記第２の電極は、一方が磁性体材料で形成され、他方が半導体材料で形成されていることを特徴とする請求項１に記載の巨大磁気抵抗素子の作製方法。
【請求項３】
第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に挟まれる絶縁膜とを備え、
前記第１の電極および前記第２の電極の少なくとも一方が磁性体材料で形成され、
前記絶縁膜の膜厚が１ｎｍ以上、１μｍ以下であり、素子抵抗が１Ω以上、１ＧΩ以下であることを特徴とする巨大磁気抵抗素子。
【請求項４】
前記第１の電極および前記第２の電極は、一方が磁性体材料で形成され、他方が半導体材料で形成されることを特徴とする請求項３に記載の巨大磁気抵抗素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、巨大磁気抵抗素子およびその作製方法に関し、特に、高密度磁気記録、電流センサ、磁気センサ、バイオセンサに利用される巨大磁気抵抗素子およびその作製方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗素子として、トンネル磁気抵抗素子が知られている。トンネル磁気抵抗素子は、２つの強磁性金属層の間に、膜厚１〜２ｎｍの絶縁膜をはさみこんだ構造をしている。この膜面に対して垂直に電圧をかけるとトンネル効果により絶縁膜に電流が流れる（例えば、特許文献１）。
【０００３】
昨今では、トンネル磁気抵抗素子の絶縁膜に酸化マグネシウムを利用することにより、磁気抵抗比の増大が報告されている。例えば、２００９年に、東北大学安藤康夫教授グループにより、１０５６％の磁気抵抗比を有するトンネル磁気抵抗素子が報告されている（例えば、非特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００３−１２３４６３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Lixian Jiang, Hiroshi Naganuma, Mikihiko Oogane, and Yasuo Ando, Large Tunnel Magnetoresistance of 1056% at Room Temperature in MgO Based Double Barrier Magnetic Tunnel Junction, Applied Physics express vol2, 社団法人  応用物理学会, ２００９年７月１７日, ８３００２−１〜３頁
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、トンネル現象の基礎的な原理を勘案すると、これ以上の磁気抵抗比を実現することは困難である。すなわち、特許文献１および非特許文献１に記載されているトンネル磁気抵抗素子の原理を利用して、より大きい磁気抵抗比を実現することは困難である。
【０００７】
本発明は、斯かる事情に鑑み、より大きな磁気抵抗比を得ることができる巨大磁気抵抗素子およびその作製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】
【０００８】
本発明に係る巨大磁気抵抗素子の作製方法は、第１の電極および第２の電極の間に、１ｎｍ以上、１μｍ以下の絶縁膜を形成する段階と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に所定の電圧を印加する段階とを備え、前記第１の電極および前記第２の電極の少なくとも一方が、磁性体材料で形成されている。
【０００９】
斯かる構成によれば、少なくとも一方が磁性体材料で形成されている第１の電極および第２の電極が、絶縁膜を挟んで形成される。そして、所定の電圧が第１の電極および第２の電極に印加されることで、絶縁膜が絶縁破壊された状態の巨大磁気抵抗素子を得ることができる。ここで、磁性体材料の原子が、絶縁膜の絶縁破壊により形成されるナノ導通経路に拡散されると推測される。これにより、磁性体材料の原子およびナノ導通経路に拡散するそれぞれの原子間の関係から、磁気抵抗値が変化すると推測される。結果として、より大きな磁気抵抗比を得ることができる巨大磁気抵抗素子を作製できる。
【００１０】
また、本発明に係る巨大磁気抵抗素子の作製方法において、前記第１の電極および前記第２の電極は、一方が磁性体材料で形成され、他方が半導体材料で形成されていてもよい。
【００１１】
本発明に係る巨大磁気抵抗素子は、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極および前記第２の電極の間に挟まれる絶縁膜とを備え、前記第１の電極および前記第２の電極の少なくとも一方が磁性体材料で形成され、前記絶縁膜の膜厚が１ｎｍ以上、１μｍ以下であり、素子抵抗が１Ω以上、１ＧΩ以下である。
【００１２】
斯かる構成によれば、少なくとも一方が磁性体材料で形成されている第１の電極および第２の電極が、絶縁膜を挟んで形成されている。ここで、絶縁膜に絶縁破壊が起きている場合、磁性体材料の原子がナノ導通経路に拡散されていると推測される。これにより、磁性体材料の原子およびナノ導通経路に拡散されているそれぞれの原子間の関係から、磁気抵抗値が変化すると推測される。結果として、１Ω以上、１ＧΩ以下の素子抵抗を有する巨大磁気抵抗素子を得ることができる。すなわち、より大きな磁気抵抗比を得ることができる巨大磁気抵抗素子を具現化できる。
【００１３】
また、本発明に係る巨大磁気抵抗素子において、前記第１の電極および前記第２の電極は、一方が磁性体材料で形成され、他方が半導体材料で形成されてもよい。
【発明の効果】
【００１４】
以上の如く、本発明に係る巨大磁気抵抗素子およびその作製方法によれば、より大きな磁気抵抗比を得ることができるというすぐれた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の側面図を示す。
【図２】同実施形態に係る印加される磁場を変化させることにより得られる巨大磁気抵抗素子の抵抗値の変化を示すグラフである。
【図３】本発明の第２の実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の側面図を示す。
【図４】本発明の第３の実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の側面図を示す。
【図５】本発明の第４の実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の側面図を示す。
【図６】本発明の第５の実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の側面図を示す。
【図７】本発明の第６の実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の概略図を示し、図７（ａ)は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の側面図を示し、図７（ｂ）は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の平面図を示す。
【図８】本発明の第７の実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の概略図を示し、図８（ａ)は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の側面図を示し、図８（ｂ）は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の平面図を示す。
【図９】本発明の第８の実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の概略図を示し、図９（ａ)は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の側面図を示し、図９（ｂ）は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子の平面図を示す。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明に係る巨大磁気抵抗素子およびその作製方法における第１の実施形態について、図１および図２を参酌して説明する。
【００１７】
（構成）
図１は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成を示す側面図である。巨大磁気抵抗素子１００は、板状に形成される第１の電極１１０と、第１の電極１１０に隣接して設けられる絶縁膜１２０と、絶縁膜１２０に隣接して設けられる第２の電極１３０とを備える。より詳しくは、巨大磁気抵抗素子１００は、第１の電極１１０、絶縁膜１２０、および第２の電極１３０の積層構造となっている。
【００１８】
第１の電極１１０は、半導体材料で形成されている。第１の電極１１０は、たとえば、ｐ型半導体またはｎ型半導体で形成されている。より詳しくは、第１の電極１１０は、ｐ型Ｓｉ半導体またはｎ型Ｓｉ半導体で形成されている。なお、本実施形態において、第１の電極１１０を、ｎ型Ｓｉ半導体として説明する。
【００１９】
第１の電極１１０は、図１に示す絶縁膜１２０および第２の電極１３０の積層方向１４０において、所定の厚さを有する。また、第１の電極１１０は、積層方向１４０の一方の面で絶縁膜１２０と隣接する。第１の電極１１０は、絶縁膜１２０と隣接する面で平面となるように形成されている。
【００２０】
絶縁膜１２０は、たとえば、二酸化ケイ素、酸化マグネシウム、酸化アルミニウム、酸化タンタル、酸化チタン、酸化ニッケル、酸化コバルト、または酸化ハフニウムであるのが好ましい。本実施形態においては、絶縁膜１２０を二酸化ケイ素として説明する。
【００２１】
絶縁膜１２０は、巨大磁気抵抗素子１００の積層構造において、第１の電極１１０および第２の電極１３０の間に挟まれている。絶縁膜１２０は、図１に示す積層方向１４０において、２ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。また、絶縁膜１２０は、積層方向１４０における一方の面で第１の電極１１０と隣接する。そして、絶縁膜１２０は、積層方向１４０における他方の面で第２の電極１３０と隣接する。絶縁膜１２０は、第１の電極１１０と隣接する面および第２の電極１３０と隣接する面のそれぞれで、平面となるように形成されている。
【００２２】
第２の電極１３０は、磁性体材料、特に強磁性体材料で形成されている。第２の電極１３０は、たとえば、ニッケル、コバルト、鉄、またはこれらのうち少なくとも１種類を含む合金で形成されているのが好ましい。本実施形態では、第２の電極１３０をニッケルとして説明する。
【００２３】
第２の電極１３０は、図１に示す積層方向１４０において、所定の厚さを有する。また、第２の電極１３０は、積層方向１４０における一方の面で絶縁膜１２０と隣接する。第２の電極１３０は、絶縁膜１２０と隣接する面で平面となるように形成されている。
【００２４】
（作用）
本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成については以上の通りであり、次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作用について説明する。
【００２５】
まず、巨大磁気抵抗素子１００は、直流電源１６０と接続される。より詳しくは、第１の電極１１０は、直流電源１６０の正極と接続される。そして、第２の電極１３０は、直流電源１６０の負極と接続される。
【００２６】
巨大磁気抵抗素子１００が直流電源１６０と接続された後、直流電源１６０は、第１の電極１１０および第２の電極１３０の間に所定の電圧を印加する。所定の電圧として、直流電源１６０は、絶縁膜１２０の厚さに応じて、１ＭＶ〜１０００ＭＶ／ｃｍの電圧を印加するのが好ましい。所定の電圧の印加により、巨大磁気抵抗素子１００は、絶縁破壊されている状態になる。すなわち、直流電源１６０が所定の電圧を印加することで、絶縁膜１２０は、ハードブレイクダウンに起因するナノ導通経路を有することになる。ここで、ナノ導通経路について、ハードブレイクダウンに起因して発生する二酸化ケイ素の格子欠陥により形成される、絶縁膜１２０の電子透過を可能にするナノサイズの径を有する導通経路と定義する。
【００２７】
その後、巨大磁気抵抗素子１００は、所定の方向から磁場印加を受ける環境に置かれる。より詳しくは、巨大磁気抵抗素子１００は、積層方向１４０に直交する方向１９０、すなわち、図１に示す磁場方向１５０から可変の磁場印加を受ける環境に置かれる。そして、磁場を変化させると、巨大磁気抵抗素子１００は、図２に示すグラフのような抵抗値を示す。なお、巨大磁気抵抗素子１００の抵抗値の計測方法は、定電流電源１６２から巨大磁気抵抗素子１００へ所定の電流を流し、電圧計１６４において電圧値の変化を計測するものである。
【００２８】
図２は、印加される磁場を変化させることにより得られる巨大磁気抵抗素子１００の抵抗値の変化を示すグラフである。ここで、簡便のために、磁場の磁場方向１５０への印加について、一方から他方への印加を負方向への印加とし、逆方向への印加を正方向への印加とする。
【００２９】
印加される磁場が負方向から正方向へ順次変化する場合、巨大磁気抵抗素子１００は、−１．６ｋＯｅ（−１．６×７９．５７７ｋＡ／ｍ）の磁場になるまで低い抵抗値を示す。ここで、巨大磁気抵抗素子１００は、素子抵抗として、たとえば、１Ω以上、２５ｋΩ以下の抵抗値を示す。
【００３０】
印加される磁場が−１．６ｋＯｅ（−１．６×７９．５７７ｋＡ／ｍ）からさらに正方向に変化すると、巨大磁気抵抗素子１００は、急激に高い抵抗値を示す。ここで、巨大磁気抵抗素子１００は、素子抵抗として、たとえば、８２０ｋΩ以上、１ＧΩ以下の抵抗値を示す。
【００３１】
そして、印加される磁場が３．１ｋＯｅ（３．１×７９．５７７ｋＡ／ｍ）からさらに正方向に変化すると、巨大磁気抵抗素子１００は、急激に低い抵抗値を示す。ここで、巨大磁気抵抗素子１００は、素子抵抗として、たとえば、１Ω以上、２５ｋΩ以下の抵抗値を示す。
【００３２】
印加される磁場が正方向から負方向へ順次変化する場合、巨大磁気抵抗素子１００は、１．６ｋＯｅ（１．６×７９．５７７ｋＡ／ｍ）の磁場になるまで低い抵抗値を示す。ここで、巨大磁気抵抗素子１００は、素子抵抗として、たとえば、１Ω以上、２５ｋΩ以下の抵抗値を示す。
【００３３】
印加される磁場が１．６ｋＯｅ（１．６×７９．５７７ｋＡ／ｍ）からさらに負方向に変化すると、巨大磁気抵抗素子１００は、急激に高い抵抗値を示す。ここで、巨大磁気抵抗素子１００は、素子抵抗として、たとえば、８２０ｋΩ以上、１ＧΩ以下の抵抗値を示す。
【００３４】
そして、印加される磁場が−３．１ｋＯｅ（−３．１×７９．５７７ｋＡ／ｍ）からさらに負方向に変化すると、巨大磁気抵抗素子１００は、急激に低い抵抗値を示す。ここで、巨大磁気抵抗素子１００は、素子抵抗として、たとえば、１Ω以上、２５ｋΩ以下の抵抗値を示す。
【００３５】
ここで、発明者は、巨大磁気抵抗素子１００について、図２のような磁気抵抗値の計測される理由を推測した。
【００３６】
直流電源１６０は、巨大磁気抵抗素子１００に、絶縁膜１２０の厚さに応じて１Ｍ〜１０００ＭＶ／ｃｍの電圧を印加することで、絶縁膜１２０の絶縁破壊を引き起こす。絶縁膜１２０は、絶縁破壊に起因するハードブレイクダウンにより、ナノ導通経路を有する構造となる。ここで、絶縁膜１２０に絶縁破壊が引き起こされる場合に、第２の電極１３０は、直流電源１６０の負極と接続されていることで、直流電源１６０から電子の供給を受ける。
【００３７】
第２の電極１３０は、直流電源１６０から１Ｍ〜１０００ＭＶ／ｃｍという高い電圧を受けることで、高い電流密度を有する状態となる。第２の電極１３０は、ニッケルで構成されており、高い電流密度での電子流に起因するニッケル原子の移動により、ニッケル原子間にボイドを有する構造に変化すると推測される。すなわち、第２の電極１３０は、高い電流密度によるエレクトロマイグレーションの影響で、ニッケル原子間にボイドを有する構造に変化すると推測される。
【００３８】
ここで、絶縁膜１２０のナノ導通経路は、ハードブレイクダウンによる格子欠陥を有する構造となっている。第２の電極１３０がニッケル原子間にボイドを有する構造に変化する場合、移動するニッケル原子は、ナノ導通経路に存在する格子欠陥に拡散すると推測される。すなわち、ナノ導通経路は、格子欠陥を有する二酸化ケイ素と格子欠陥に入り込むニッケル原子とを有する構造となっていると推測される。
【００３９】
このようなナノ導通経路を有する巨大磁気抵抗素子１００は、磁場方向１５０に変化する磁場の中に置かれる。印加される磁場の変化による巨大磁気抵抗素子１００の磁気抵抗値の変化は、ナノ導通経路に拡散されているニッケル原子の影響により、次の３つの要因で発生すると推測される。
【００４０】
１つ目の要因として、第２の電極１３０と、ナノ導通経路に拡散されているニッケル原子のそれぞれとの間における磁壁散乱が考えられる。この場合、第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子、またはナノ導通経路に拡散されているニッケル原子のそれぞれは、反強磁性体交換結合の状態にあると推測される。
【００４１】
このような状態において、印加される磁場が磁場方向１５０の正負いずれの方向においても強い場合、第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子とは、平行に磁化されると推測される。これにより、磁場が強い場合に、第２の電極１３０から第１の電極１１０へと向かう電子は、磁壁で散乱されないと推測される。したがって、巨大磁気抵抗素子１００は、低い磁気抵抗値を示すと推測される。
【００４２】
逆に、印加される磁場が磁場方向１５０の正負いずれの方向においても弱い場合、第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子とは、反平行に磁化されると推測される。または、ナノ導通経路に拡散されているニッケル原子のそれぞれは、反平行に磁化されると推測される。これにより、磁場が弱い場合に、第２の電極１３０から第１の電極１１０へと向かう電子は、ナノ導通経路に拡散されているニッケル原子間、または第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子間で磁壁散乱されないと推測される。したがって、巨大磁気抵抗素子１００は、高い磁気抵抗値を示すと推測される。
【００４３】
２つ目の要因として、第２の電極１３０のニッケル原子およびナノ導通経路に拡散されているニッケル原子のそれぞれの磁歪が考えられる。絶縁膜１２０が絶縁破壊された直後において、ナノ導通経路は、巨大磁気抵抗素子１００に印加された電圧に起因して、断線している状態にあると推測される。
【００４４】
印加される磁場が磁場方向１５０の正負いずれの方向においても強い場合、第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子とは、磁歪を原因とする形状変化を起こすと推測される。第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子とは、形状変化を原因として導通すると推測される。したがって、巨大磁気抵抗素子１００は、低い磁気抵抗値を示すと推測される。
【００４５】
逆に、印加される磁場が磁場方向１５０の正負いずれの方向においても弱い場合、第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子とは、磁歪を原因とする形状変化を起こしていないと推測される。第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子とは、形状変化をしていないことによりナノギャップを形成して、断線すると推測される。したがって、巨大磁気抵抗素子１００は、高い磁気抵抗値を示すと推測される。
【００４６】
３つ目の要因として、第２の電極１３０のニッケル原子およびナノ導通経路に拡散されているニッケル原子のそれぞれの静磁気力が考えられる。絶縁膜１２０が絶縁破壊された直後において、ナノ導通経路は、巨大磁気抵抗素子１００に印加された電圧に起因して、断線している状態にあると推測される。
【００４７】
印加される磁場が磁場方向１５０の正負いずれの方向においても強い場合、第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子とは、静磁気力を原因とする現在の位置からの移動を起こすと推測される。第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子とは、現在の位置からの移動を原因として導通すると推測される。したがって、巨大磁気抵抗素子１００は、低い磁気抵抗値を示すと推測される。
【００４８】
逆に、印加される磁場が磁場方向１５０の正負いずれの方向においても弱い場合、第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子とは、静磁気力を原因とする現在の位置からの移動を起こしていないと推測される。第２の電極１３０のニッケル原子とナノ導通経路に拡散されているニッケル原子とは、位置の移動をしていないことにより、断線すると推測される。したがって、巨大磁気抵抗素子１００は、高い磁気抵抗値を示すと推測される。
【００４９】
以上より、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００は、磁場方向を変化させることで、より大きな磁気抵抗比を具現化することができる。具体的には、巨大磁気抵抗素子１００は、約３４００％以上の磁気抵抗比を具現化することができる。
【００５０】
（作製方法）
次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法を説明する。
【００５１】
第１の電極１１０を形成することを目的として、半導体材料であるＳｉ（１００）が用意される。Ｓｉ（１００）は、リン、ヒ素等のドープにより、ｎ型Ｓｉ半導体となる。ｎ型Ｓｉ半導体が形成されることにより、第１の電極１１０が形成される。そして、第１の電極１１０は、その積層方向１４０に、所定の厚さを有する。ここで、第１の電極１１０は、絶縁膜１２０を形成することを目的とする基板として利用される。
【００５２】
絶縁膜１２０は、二酸化ケイ素であり、第１の電極１１０に隣接して形成される。絶縁膜１２０は、形成方法として、酸素を利用する反応性スパッタ、ケイ素の熱酸化、またはレーザーアブレーションを利用して形成される。そして、絶縁膜１２０は、その積層方向１４０に、２ｎｍ〜１μｍの厚さを有するまで形成される。
【００５３】
第２の電極１３０は、ニッケルであり、絶縁膜１２０に隣接して形成される。また、第２の電極１３０は、絶縁膜１２０を介して第１の電極１１０と対向する面を有するように形成される。第２の電極１３０は、形成方法として、たとえば、蒸着法、スパッタ、化学気相成長法（ＣＶＤ）を利用して形成される。そして、第２の電極１３０は、その積層方向１４０に、所定の厚さを有するまで形成される。
【００５４】
そして、直流電源１６０は、第１の電極１１０と第２の電極１３０とに接続される。直流電源１６０は、その正極と第１の電極１１０とで接続され、その負極と第２の電極１３０とで接続される。直流電源１６０が第１の電極１１０と第２の電極１３０とに接続された後、直流電源１６０は、絶縁膜１２０の厚さに応じて、１Ｍ〜１０００ＭＶ／ｃｍの電圧を第１の電極１１０と第２の電極１３０との間に印加する。このような方法で、本実施例に係る巨大磁気抵抗素子１００を作製することができる。
【００５５】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法は、磁場方向を変化させることで、より大きな磁気抵抗比を具現化する巨大磁気抵抗素子１００を作製することができる。具体的には、巨大磁気抵抗素子１００の作製方法は、約３４００％以上の磁気抵抗比を具現化する巨大磁気抵抗素子１００を作製することができる。
【００５６】
次に、本発明に係る巨大磁気抵抗素子およびその作製方法における第２の実施形態について、図３を参酌して実施例を説明する。
【００５７】
（構成）
図３は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成を示す側面図である。巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様に、板状に形成される第１の電極１１０と、第１の電極１１０に隣接して設けられる絶縁膜１２０と、絶縁膜１２０に隣接して設けられる第２の電極１３０とを備える。
【００５８】
第１の電極１１０は、半導体材料で形成されている基板１１４と、金属材料で形成されている第１の金属層１１８とを有する。第１の電極１１０は、図３に示す絶縁膜１２０および第２の電極１３０の積層方向１４０において、基板１１４に第１の金属層１１８を積層して形成されている。
【００５９】
基板１１４は、たとえば、ｐ型半導体またはｎ型半導体で形成されている。より詳しくは、基板１１４は、ｐ型Ｓｉ半導体またはｎ型Ｓｉ半導体で形成されている。なお、本実施形態において、基板１１４を、ｎ型Ｓｉ半導体として説明する。基板１１４は、積層方向１４０において、所定の厚さを有する。また、基板１１４は、積層方向１４０の一方の面で第１の金属層１１８と隣接する。基板１１４は、第１の金属層１１８と隣接する面で平面となるように形成されている。
【００６０】
第１の金属層１１８は、たとえば、タンタルで形成されている。または、第１の金属層１１８は、磁性体材料であるニッケル、コバルト、鉄、またはこれらのうち少なくとも１つを含む合金で形成されている。なお、本実施形態において、第１の金属層１１８を、タンタルとして説明する。第１の金属層１１８は、積層方向１４０において、所定の厚さを有する。また、第１の金属層１１８は、積層方向１４０の一方の面で基板１１４と隣接する。そして、第１の金属層１１８は、積層方向１４０の他方の面で絶縁膜１２０と隣接する。第１の金属層１１８は、基板１１４と隣接する面および第１の金属層１１８と隣接する面のそれぞれで、平面となるように形成されている。
【００６１】
ここで、第１の金属層１１８は、第１の実施形態のようなナノ導通経路へのニッケル原子の拡散に起因する、ニッケル原子とｎ型Ｓｉ半導体とのショットキーバリアを防止することを目的として設けられる。また、第１の金属層１１８は、第２の金属層１３８のｎ型Ｓｉ半導体への拡散を防止する拡散バリア層となることを目的として設けられる。
【００６２】
絶縁膜１２０は、積層方向１４０の他方の面で磁性体層１３４と隣接する。絶縁膜１２０は、第１の金属層１１８と隣接する面および磁性体層１３４と隣接する面のそれぞれで、平面となるように形成されている。その他の絶縁膜１２０の構成は、第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００６３】
第２の電極１３０は、磁性体材料で形成されている磁性体層１３４と、金属材料で形成されている第２の金属層１３８を有する。第２の電極１３０は、積層方向１４０において、磁性体層１３４に第２の金属層１３８を積層して形成されている。
【００６４】
磁性体層１３４は、たとえば、ニッケル、コバルト、鉄、またはこれらのうち少なくとも１つを含む合金で形成されている。なお、本実施形態において、磁性体層１３４を、ニッケルとして説明する。磁性体層１３４は、積層方向１４０において、所定の厚さを有する。また、磁性体層１３４は、積層方向１４０の一方の面で絶縁膜１２０と隣接する。そして、磁性体層１３４は、積層方向１４０の他方の面で第２の金属層１３８と隣接する。磁性体層１３４は、絶縁膜１２０と隣接する面および第２の金属層１３８と隣接する面のそれぞれで、平面となるように形成されている。
【００６５】
第２の金属層１３８は、たとえば、金で形成されている。第２の金属層１３８は、積層方向１４０において、所定の厚さを有する。また、第２の金属層１３８は、積層方向１４０の一方の面で磁性体層１３４と隣接する。第２の金属層１３８は、磁性体層１３４と隣接する面で平面となるように形成されている。
【００６６】
（作用）
本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成については以上の通りであり、次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作用について説明する。
【００６７】
まず、巨大磁気抵抗素子１００は、直流電源１６０と接続される。より詳しくは、基板１１４は、直流電源１６０の正極と接続される。そして、第２の金属層１３８は、直流電源１６０の負極と接続される。
【００６８】
巨大磁気抵抗素子１００が直流電源１６０と接続された後、直流電源１６０は、基板１１４および第２の金属層１３８の間に所定の電圧を印加する。所定の電圧として、直流電源１６０は、絶縁膜１２０の厚さに応じて、１ＭＶ〜１０００ＭＶ／ｃｍの電圧を印加するのが好ましい。所定の電圧の印加により、巨大磁気抵抗素子１００は、絶縁破壊されている状態になる。すなわち、直流電源１６０が所定の電圧を印加することで、絶縁膜１２０は、ハードブレイクダウンに起因するナノ導通経路を有することになる。ここで、ナノ導通経路について、ハードブレイクダウンに起因して発生する二酸化ケイ素の格子欠陥により形成される、絶縁膜１２０の電子透過を可能にするナノサイズの径を有する導通経路と定義する。
【００６９】
その後、巨大磁気抵抗素子１００は、所定の方向から磁場印加を受ける環境に置かれる。より詳しくは、巨大磁気抵抗素子１００は、積層方向１４０に直交する方向１９０、すなわち、図３に示す磁場方向１５０から可変の磁場印加を受ける環境に置かれる。そして、磁場を変化させると、巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の抵抗値を示す。なお、巨大磁気抵抗素子１００の抵抗値の計測方法は、第１の実施形態と同様に、定電流電源１６２から巨大磁気抵抗素子１００へ所定の電流を流し、電圧計１６４において電圧値の変化を計測するものである。
【００７０】
ここで、発明者は、巨大磁気抵抗素子１００について、第１の実施形態と同様の推測をした。その内容は、第１の実施形態において説明した内容と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００７１】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００７２】
（作製方法）
次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法を説明する。
【００７３】
基板１１４を形成することを目的として、半導体材料であるＳｉ（１００）が用意される。Ｓｉ（１００）は、リン、ヒ素等のドープにより、ｎ型Ｓｉ半導体となる。ｎ型Ｓｉ半導体が形成されることにより、基板１１４が形成される。そして、基板１１４は、その積層方向１４０に、所定の厚さを有する。ここで、基板１１４は、第１の金属層１１８を形成することを目的として利用される。
【００７４】
第１の金属層１１８は、タンタルであり、基板１１４に隣接して形成される。第１の金属層１１８は、形成方法として、たとえば、蒸着法、スパッタ、化学気相成長法（ＣＶＤ）を利用して形成される。そして、第１の金属層１１８は、その積層方向１４０に、所定の厚さを有するまで形成される。
【００７５】
絶縁膜１２０は、二酸化ケイ素であり、第１の金属層１１８に隣接して形成される。その形成方法および厚さは、第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００７６】
磁性体層１３４は、磁性体材料であるニッケルであり、絶縁膜１２０に隣接して形成される。また、磁性体層１３４は、絶縁膜１２０を介して第１の金属層１１８と対向する面を有するように形成される。磁性体層１３４は、形成方法として、たとえば、蒸着法、スパッタ、化学気相成長法（ＣＶＤ）を利用して形成される。そして、磁性体層１３４は、その積層方向１４０に、所定の厚さを有するまで形成される。
【００７７】
第２の金属層１３８は、金であり、磁性体層１３４に隣接して形成される。第２の金属層１３８は、形成方法として、たとえば、蒸着法、スパッタ、化学気相成長法（ＣＶＤ）を利用して形成される。そして、第２の金属層１３８は、その積層方向１４０に、所定の厚さを有するまで形成される。
【００７８】
そして、直流電源１６０は、基板１１４と第２の金属層１３８とに接続される。直流電源１６０は、その正極と基板１１４とで接続され、その負極と第２の金属層１３８とで接続される。直流電源１６０が基板１１４と第２の金属層１３８とに接続された後、直流電源１６０は、絶縁膜１２０の厚さに応じて、１Ｍ〜１０００ＭＶ／ｃｍの電圧を基板１１４と第２の金属層１３８との間に印加する。このような方法で、本実施例に係る巨大磁気抵抗素子１００を作製することができる。
【００７９】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００８０】
次に、本発明に係る巨大磁気抵抗素子およびその作製方法における第３の実施形態について、図４を参酌して実施例を説明する。
【００８１】
（構成）
図４は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成を示す側面図である。巨大磁気抵抗素子１００は、第１および第２の実施形態と同様に、板状に形成される第１の電極１１０と、第１の電極１１０に隣接して設けられる絶縁膜１２０と、絶縁膜１２０に隣接して設けられる第２の電極１３０とを備える。
【００８２】
第１の電極１１０は、第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００８３】
絶縁膜１２０は、磁性体層１３４と隣接する面に１つの凹部１２８を有する。絶縁膜１２０のその他の構成は、第２の実施形態における絶縁膜１２０と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００８４】
凹部１２８は、絶縁膜１２０の磁性体層１３４と隣接する面１２１から、積層方向１４０に対して傾斜する斜面１２２および斜面１２４と、斜面１２２および斜面１２４の交差する位置に設けられる底部１２６とを含む。
【００８５】
斜面１２２および斜面１２４は、絶縁膜１２０の磁性体層１３４と隣接する面１２１から、絶縁膜１２０の第１の金属層１１８と隣接する面に向けて傾斜している。斜面１２２および斜面１２４は、共に、絶縁膜１２０内で交差する程度に、絶縁膜１２０の磁性体層１３４と隣接する面１２１から傾斜している。
【００８６】
底部１２６は、絶縁膜１２０内に設けられる。底部１２６は、斜面１２２および斜面１２４の交差する点に位置する。底部１２６は、斜面１２２および斜面１２４の交差により、鋭角に形成されている。なお、底部１２６は、絶縁膜１２０内に設けられるのであれば、鈍角に形成されていてもよい。
【００８７】
第２の電極１３０は、磁性体材料で形成されている磁性体層１３４と、金属材料で形成されている第２の金属層１３８を有する。第２の電極１３０は、積層方向１４０において、磁性体層１３４に第２の金属層１３８を積層して形成されている。
【００８８】
磁性体層１３４は、絶縁膜１２０と隣接する面において、凹部１２８の形状に合わせて突出する１つの凸部１３６を含む。凸部１３６は、磁性体層１３４の絶縁膜１２０と隣接する面１７１から、積層方向１４０に対して傾斜する斜面１７２および斜面１７４と、斜面１７２および斜面１７４の交差する位置に設けられる先突部１７６とを含む。凸部１３６は、磁性体層１３４を形成する場合に、凹部１２８に入り込むことで形成される。磁性体層１３４のその他の構成は、第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００８９】
斜面１７２および斜面１７４は、磁性体層１３４の絶縁膜１２０と隣接する面１７１から、絶縁膜１２０の第１の金属層１１８と隣接する面に向けて傾斜している。斜面１７２および斜面１７４は、共に、絶縁膜１２０内で交差する程度に、磁性体層１３４の絶縁膜１２０と隣接する面１７１から傾斜している。斜面１７２は、斜面１２２と隣接して形成され、斜面１７４は、斜面１２４と隣接して形成される。
【００９０】
先突部１７６は、磁性体層１３４から突出して設けられる。先突部１７６は、斜面１７２および斜面１７４の交差する点に位置する。先突部１７６は、斜面１７２および斜面１７４の交差により、鋭角に形成されている。なお、先突部１７６は、絶縁膜１２０内に設けられるのであれば、鈍角に形成されていてもよい。先突部１７６は、底部１２６と隣接して形成される。
【００９１】
第２の金属層１３８の構成は、第２の実施形態の構成と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００９２】
（作用）
本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成については以上の通りであり、次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作用について説明する。
【００９３】
巨大磁気抵抗素子１００は、第２の実施形態と同様にして、絶縁破壊されている状態になる。絶縁破壊は、第１の金属層１１８と、第１の金属層１１８により近い底部１２６との間で積極的に起こると推測される。
【００９４】
その後、巨大磁気抵抗素子１００は、所定の方向から磁場印加を受ける環境に置かれる。より詳しくは、巨大磁気抵抗素子１００は、積層方向１４０に直交する方向１９０、すなわち、図１に示す磁場方向１５０から可変の磁場印加を受ける環境に置かれる。そして、磁場を変化させると、巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の抵抗値を示す。なお、巨大磁気抵抗素子１００の抵抗値の計測方法は、第１の実施形態と同様に、定電流電源１６２から巨大磁気抵抗素子１００へ所定の電流を流し、電圧計１６４において電圧値の変化を計測するものである。
【００９５】
ここで、発明者は、巨大磁気抵抗素子１００について、第１の実施形態と同様の推測をした。その内容は、第１の実施形態において説明した内容と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【００９６】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【００９７】
（作製方法）
次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法を説明する。
【００９８】
基板１１４、第１の金属層１１８、および絶縁膜１２０の形成段階は、第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【００９９】
絶縁膜１２０は、磁性体層１３４に隣接する面から、絶縁膜１２０の[１１１]面に対して異方性エッチングされる。絶縁膜１２０が[１１１]面に対して異方性エッチングされることで、凹部１２８は、絶縁膜１２０の磁性体層１３４と隣接する面１２１に形成される。凹部１２８は、絶縁膜１２０の磁性体層１３４と隣接する面１２１から、積層方向１４０に対して傾斜して形成される斜面１２２および斜面１２４と、斜面１２２および斜面１２４の交差する位置に形成される底部１２６とで形成される。斜面１２２および斜面１２４は、共に、絶縁膜１２０内で交差する程度に、絶縁膜１２０の磁性体層１３４と隣接する面１２１から傾斜して形成される。
【０１００】
底部１２６は、斜面１２２および斜面１２２の交差する点に位置されることで、絶縁膜１２０内に形成される。底部１２６は、斜面１２２および斜面１２４の交差により、鋭角に形成される。なお、底部１２６は、絶縁膜１２０内に形成されるのであれば、鈍角に形成されていてもよい。
【０１０１】
磁性体層１３４は、絶縁膜１２０と隣接して形成される。これにより、磁性体層１３４の凸部１３６は、凹部１２８に入りこんで形成される。すなわち、斜面１２２に隣接する斜面１７２と、斜面１２４と隣接する斜面１７４と、底部１２６に隣接する先突部１７６とが形成されることで、凸部１３６は形成される。そして、凸部１３６は、磁性体層１３４の絶縁膜１２０と隣接する面１７１から、突出する形状で形成される。磁性体層１３４の形成方法および厚さについては第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１０２】
磁性体層１３４の形成方法、第２の金属層１３８の形成段階、および直流電源１６０による電圧の印加段階は、第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１０３】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１０４】
次に、本発明に係る巨大磁気抵抗素子およびその作製方法における第４の実施形態について、図５を参酌して実施例を説明する。
【０１０５】
（構成）
図５は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成を示す側面図である。巨大磁気抵抗素子１００は、第３の実施形態に対して、複数の凹部１２８および複数の凸部１３６を有している。その他の点は、第３の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１０６】
（作用）
本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成については以上の通りであり、次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作用について説明する。
【０１０７】
巨大磁気抵抗素子１００は、第３の実施形態と同様に、絶縁破壊されている状態になる。絶縁破壊は、第１の金属層１１８と、第１の金属層１１８により近い複数の底部１２６との間で積極的に起こると推測される。
【０１０８】
その後、巨大磁気抵抗素子１００は、所定の方向から磁場印加を受ける環境に置かれる。より詳しくは、巨大磁気抵抗素子１００は、積層方向１４０に直交する方向１９０、すなわち、図５に示す磁場方向１５０から可変の磁場印加を受ける環境に置かれる。そして、磁場を変化させると、巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の抵抗値を示す。なお、巨大磁気抵抗素子１００の抵抗値の計測方法は、第１の実施形態と同様に、定電流電源１６２から巨大磁気抵抗素子１００へ所定の電流を流し、電圧計１６４において電圧値の変化を計測するものである。
【０１０９】
ここで、発明者は、巨大磁気抵抗素子１００について、第１の実施形態と同様の推測をした。その内容は、第１の実施形態において説明した内容と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【０１１０】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１１１】
（作製方法）
次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法を説明する。
【０１１２】
基板１１４、第１の金属層１１８、および絶縁膜１２０の形成段階は、第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１１３】
絶縁膜１２０は、磁性体層１３４に隣接する面から、絶縁膜１２０の[１１１]面に対して異方性エッチングされる。絶縁膜１２０が[１１１]面に対して異方性エッチングされることで、複数の凹部１２８は、絶縁膜１２０の磁性体層１３４と隣接する面１２１に形成される。凹部１２８については、第３の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１１４】
磁性体層１３４は、絶縁膜１２０と隣接して形成される。これにより、磁性体層１３４の複数の凸部１３６は、凹部１２８に入りこんで形成される。それぞれの凸部１３６の形成方法は、第３の実施形態と同様であるのでここでの説明を省略する。また、磁性体層１３４の形成方法および厚さについては第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１１５】
第２の金属層１３８の形成段階、および直流電源１６０による電圧の印加段階は、第３の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１１６】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１１７】
次に、本発明に係る巨大磁気抵抗素子およびその作製方法における第５の実施形態について、図６を参酌して実施例を説明する。
【０１１８】
（構成）
図６は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成を示す側面図である。巨大磁気抵抗素子１００は、第３の実施形態における凸部１３６に変わり、第１の金属層１１８から絶縁膜１２０の積層方向１４０に突出する凸部１１９を有する点で、第３の実施形態における巨大磁気抵抗素子１００と異なっている。また、巨大磁気抵抗素子１００は、第３の実施形態における凹部１２８に変わり、絶縁膜１２０の第１の金属層１１８と隣接する方向に傾斜する凹部１８０を有する点で、第３の実施形態における巨大磁気抵抗素子１００と異なっている。その他の巨大磁気抵抗素子１００の構成は、第３の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１１９】
凸部１１９は、第１の金属層１１８の絶縁膜１２０と隣接する面１１２から、積層方向１４０に対して傾斜する斜面１１５および斜面１１６と、斜面１１５および斜面１１６の交差する位置に設けられる先端部１１７とを含む。斜面１１５および斜面１１６は、共に、絶縁膜１２０内で交差する程度に、第１の金属層１１８の絶縁膜１２０と隣接する面から傾斜している。
【０１２０】
先端部１１７は、絶縁膜１２０内に設けられる。先端部１１７は、斜面１１５および斜面１１６の交差する点に位置する。先端部１１７は、斜面１１５および斜面１１６の交差により、鋭角に形成されている。なお、先端部１１７は、絶縁膜１２０内に設けられるのであれば、鈍角に形成されていてもよい。
【０１２１】
凹部１８０は、絶縁膜１２０の第１の金属層１１８と隣接する面１２３から、積層方向１４０に対して傾斜する斜面１８２および斜面１８４と、斜面１８２および斜面１８４の交差する位置に設けられる底部１８６とを含む。
【０１２２】
斜面１８２および斜面１８４は、絶縁膜１２０の第１の金属層１１８と隣接する面１２３から、絶縁膜１２０の磁性体層１３４と隣接する面に向けて傾斜している。斜面１８２および斜面１８４は、共に、絶縁膜１２０内で交差する程度に、絶縁膜１２０の第１の金属層１１８と隣接する面１２３から傾斜している。
【０１２３】
底部１８６は、絶縁膜１２０内に設けられる。底部１８６は、斜面１８２および斜面１８４の交差する点に位置する。底部１８６は、斜面１８２および斜面１８４の交差により、鋭角に形成されている。なお、底部１８６は、絶縁膜１２０内に設けられるのであれば、鈍角に形成されていてもよい。
【０１２４】
絶縁膜１２０は、第１の金属層１１８と隣接して形成される。これにより、第１の金属層１１８の凸部１１９は、絶縁膜１２０の凹部１８０に入るように形成される。
【０１２５】
（作用）
本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成については以上の通りであり、次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作用について説明する。
【０１２６】
巨大磁気抵抗素子１００において、絶縁膜１２０は、第３の実施形態と同様に、絶縁破壊されている状態になる。絶縁破壊は、磁性体層１３４と、磁性体層１３４により近い先端部１１７との間で積極的に起こると推測される。
【０１２７】
その後、巨大磁気抵抗素子１００は、所定の方向から磁場印加を受ける環境に置かれる。より詳しくは、巨大磁気抵抗素子１００は、積層方向１４０に直交する方向１９０、すなわち、図６に示す磁場方向１５０から可変の磁場印加を受ける環境に置かれる。そして、磁場を変化させると、巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の抵抗値を示す。なお、巨大磁気抵抗素子１００の抵抗値の計測方法は、第１の実施形態と同様に、定電流電源１６２から巨大磁気抵抗素子１００へ所定の電流を流し、電圧計１６４において電圧値の変化を計測するものである。
【０１２８】
ここで、発明者は、巨大磁気抵抗素子１００について、第１の実施形態と同様の推測をした。その内容は、第１の実施形態において説明した内容と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【０１２９】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１３０】
（作製方法）
次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法を説明する。
【０１３１】
基板１１４の形成段階は、第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１３２】
第１の金属層１１８は、凸部１１９を形成可能な程度の厚さで形成される。その形成方法は第４の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。第１の金属層１１８は、基板１１４に隣接して形成された後に、フォトマスクを利用してエッチングされる。第１の金属層１１８がエッチングされることで、凸部１１９が形成される。凸部１１９は、第１の金属層１１８の絶縁膜１２０と隣接する面１１２から、積層方向１４０に対して傾斜して形成される斜面１１５および斜面１１６と、斜面１１５および斜面１１６の交差する位置に形成される先端部１１７とで形成される。斜面１１５および斜面１１６は、共に、絶縁膜１２０内で交差する程度に、第１の金属層１１８の絶縁膜１２０と隣接する面１１２から傾斜して形成される。
【０１３３】
先端部１１７は、斜面１１５および斜面１１６の交差により、鋭角に形成される。なお、先端部１１７は、鈍角に形成されていてもよい。
【０１３４】
絶縁膜１２０は、第１の金属層１１８に隣接して形成される。これにより、絶縁膜１２０は、凹部１８０に入る凸部１１９を有する形状に形成される。すなわち、斜面１８２は、斜面１１５と隣接して形成される。斜面１８４は、斜面１１６と隣接して形成される。底部１８６は、先端部１１７と隣接して形成される。
【０１３５】
絶縁膜１２０の形成方法、磁性体層１３４の形成段階、第２の金属層１３８の形成段階、および直流電源１６０による電圧の印加段階は、第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１３６】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１３７】
次に、本発明に係る巨大磁気抵抗素子およびその作製方法における第６の実施形態について、図７を参酌して実施例を説明する。
【０１３８】
（構成）
図７は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成を示す概略図であり、図７（ａ)は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の側面図であり、図７（ｂ）は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の平面図である。
【０１３９】
巨大磁気抵抗素子１００は、板状に形成される基板２１０と、基板２１０に隣接して設けられる絶縁層２２０と、絶縁層２２０に隣接して設けられる第１の電極１１０と、絶縁層２２０および第１の電極１１０に隣接して設けられる絶縁膜１２０と、絶縁層２２０および絶縁膜１２０に隣接して設けられる第２の電極１３０とを備える。
【０１４０】
基板２１０は、半導体材料で形成されている。基板２１０は、たとえば、Ｓｉ（１００）で形成されている。基板２１０は、図７（ａ）に示す基板２１０および絶縁層２２０の積層方向１４０において、所定の厚さを有する。また、基板２１０は、積層方向１４０の一方の面で絶縁層２２０と隣接する。基板２１０は、絶縁層２２０と隣接する面で平面となるように形成されている。
【０１４１】
絶縁層２２０は、たとえば、第１の実施形態における絶縁膜１２０と同様の材料で形成されていてよい。本実施形態においては、絶縁層２２０を二酸化ケイ素として説明する。
【０１４２】
絶縁層２２０は、積層方向１４０において、所定の厚さを有する。また、絶縁層２２０は、積層方向１４０における一方の面で基板２１０と隣接する。そして、絶縁層２２０は、積層方向１４０における他方の面で第１の電極１１０、絶縁膜１２０、および第２の電極１３０と隣接する。絶縁層２２０は、基板２１０と隣接する面と、第１の電極１１０、絶縁膜１２０、および第２の電極１３０と隣接する面のそれぞれで、平面となるように形成されている。
【０１４３】
第１の電極１１０は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面に隣接する第１の金属層１１８である。第１の電極１１０は、たとえば、金で形成されており、積層方向１４０において所定の厚さを有する。第１の電極１１０は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面内の一部に隣接して形成されている。第１の電極１１０は、絶縁層２２０と隣接する面で、平面となるように形成されている。
【０１４４】
第１の金属層１１８は、積層方向１４０に直交する方向１９０において第１の金属層１１８から突出する凸部１１３を有する。第１の金属層１１８は、積層方向１４０において、所定の厚さを有する。第１の金属層１１８は、積層方向１４０において、絶縁層２２０の端縁の一部に隣接して形成される。第１の金属層１１８は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面の面積に対して、より狭い面積で絶縁層２２０と隣接する。すなわち、第１の金属層１１８は、積層方向１４０において、絶縁層２２０の他方の面と対向する面で、絶縁層２２０の他方の面よりも狭い面積を有している。
【０１４５】
凸部１１３は、積層方向１４０において、第１の金属層１１８と同様の厚さを有する。凸部１１３は、積層方向１４０に直交する方向１９０において、第１の金属層１１８よりも狭い所定の幅で突出している。凸部１１３は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面の一部に隣接して形成される。また、凸部１１３は、積層方向１４０に直交する方向１９０において、第１の金属層１１８から延伸される先で、絶縁膜１２０と隣接する。凸部１１３は、絶縁膜１２０と隣接する面で平面となるように形成されている。
【０１４６】
凸部１１３は、積層方向１４０に直交する方向１９０において、第２の電極１３０に向かって突出する。本実施形態では、凸部１１３は、第１の金属層１１８から、面内中央２２５に向けて突出している。
【０１４７】
絶縁膜１２０は、第１の実施形態と同様の材料であってよい。絶縁膜１２０は、積層方向１４０において、第１の電極１１０と同様の厚さを有する。絶縁膜１２０は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面内の一部に隣接している。また、絶縁膜１２０は、積層方向１４０に直交する方向１９０において、凸部１１３と隣接している。より詳しくは、絶縁膜１２０は、第１の金属層１１８から突出する凸部１１３の延伸方向と隣接する。そして、絶縁膜１２０は、凸部１１３と同様の幅を有している。このようにして、絶縁膜１２０は、第１の電極１１０および第２の電極１３０の間に形成されている。絶縁膜１２０は、第１の電極１１０および第２の電極１３０の間で、積層方向１４０と直交する方向１９０において、２ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。
【０１４８】
第２の電極１３０は、絶縁層２２０の他方の面に積層される第２の金属層１３８と、第２の金属層１３８に隣接する磁性体層１３４とを有する。第２の電極１３０は、積層方向１４０において、第１の電極１１０および絶縁膜１２０と同様の厚さを有する。第２の電極１３０は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面内の一部に隣接して形成されている。第２の電極１３０は、絶縁層２２０と隣接する面で、平面となるように形成されている。
【０１４９】
第２の金属層１３８は、たとえば、金で形成されている。第２の金属層１３８は、積層方向１４０に直交する方向１９０において第２の金属層１３８から突出する凸部１３９を有する。第２の金属層１３８は、積層方向１４０において、絶縁層２２０の端縁の一部に隣接して形成される。第２の金属層１３８は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面の面積に対して、より狭い面積で絶縁層２２０と隣接する。すなわち、第２の金属層１３８は、積層方向１４０において、絶縁層２２０の他方の面と対向する面で、絶縁層２２０の他方の面よりも狭い面積を有している。
【０１５０】
凸部１３９は、積層方向１４０に直交する方向１９０において、第２の金属層１３８よりも狭い所定の幅で突出している。より詳しくは、凸部１３９は、凸部１１３と同様の幅を有する。凸部１３９は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面の一部に隣接して形成される。また、凸部１３９は、積層方向１４０に直交する方向１９０において、第２の金属層１３８から延伸される先で、磁性体層１３４と隣接する。凸部１３９は、磁性体層１３４と隣接する面で平面となるように形成されている。
【０１５１】
凸部１３９は、積層方向１４０に直交する方向１９０において、第１の電極１１０に向かって突出する。より詳しくは、凸部１３９は、積層方向１４０に直交する方向１９０において、凸部１１３に向かって突出する。本実施形態では、凸部１３９は、第２の金属層１３８から、面内中央２２５に向けて突出している。
【０１５２】
磁性体層１３４は、第１の実施形態と同様の材料で形成されていてよい。本実施形態において、磁性体層１３４を、ニッケルとして説明する。磁性体層１３４は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面内の一部に隣接する。そして、磁性体層１３４は、積層方向１４０と直交する方向１９０で、絶縁膜１２０および凸部１３９と隣接する。磁性体層１３４は、凸部１１３、絶縁膜１２０、および凸部１３９と同様の幅を有する。磁性体層１３４は、絶縁膜１２０および凸部１３９と隣接する面のそれぞれで平面となるように形成されている。
【０１５３】
（作用）
本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成については以上の通りであり、次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作用について説明する。
【０１５４】
まず、巨大磁気抵抗素子１００は、直流電源１６０と接続される。より詳しくは、第１の金属層１１８は、直流電源１６０の正極と接続される。そして、第２の金属層１３８は、直流電源１６０の負極と接続される。
【０１５５】
巨大磁気抵抗素子１００が直流電源１６０と接続された後、直流電源１６０は、第１の金属層１１８および第２の金属層１３８の間に所定の電圧を印加する。第１の金属層１１８および第２の金属層１３８の間への電圧の印加、および絶縁膜１２０の絶縁破壊については、第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１５６】
その後、巨大磁気抵抗素子１００は、所定の方向から磁場印加を受ける環境に置かれる。より詳しくは、巨大磁気抵抗素子１００は、積層方向１４０に直交する方向１９０、すなわち、図７（ａ）に示す磁場方向１５０から可変の磁場印加を受ける環境に置かれる。ここで、磁場方向１５０は、積層方向１４０と同一の方向である。そして、磁場を変化させると、巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の抵抗値を示す。なお、巨大磁気抵抗素子１００の抵抗値の計測方法は、第１の実施形態と同様に、定電流電源１６２から巨大磁気抵抗素子１００へ所定の電流を流し、電圧計１６４において電圧値の変化を計測するものである。
【０１５７】
ここで、発明者は、巨大磁気抵抗素子１００について、第１の実施形態と同様の推測をした。その内容は、第１の実施形態において説明した内容と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【０１５８】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１５９】
（作製方法）
次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法を説明する。
【０１６０】
まず、基板２１０として、半導体材料であるＳｉ（１００）が用意される。ここで、基板２１０は、絶縁層２２０を形成することを目的として利用される。
【０１６１】
絶縁層２２０の形成段階は、第１の実施形態における絶縁膜１２０の形成段階と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１６２】
第１の金属層１１８は、金であり、絶縁層２２０の積層方向１４０に隣接して形成される。まず、金層が、絶縁層２２０の積層方向１４０における他方の面に隣接して形成される。金層の絶縁層２２０への形成方法は、第２の実施形態における第１の金属層１１８の形成方法と同様であるので、ここでの説明を省略する。金層が所定の厚さを有するまで形成された後、第１の金属層１１８は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面の端縁に隣接する位置に、エッチングにより形成される。また、同時に、凸部１１３は、第１の金属層１１８から、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面の中央方向２２５に向かって突出する位置に、エッチングにより形成される。
【０１６３】
絶縁膜１２０は、二酸化ケイ素であり、積層方向１４０において、絶縁層２２０に隣接して形成される。まず、二酸化ケイ素層が、絶縁層２２０の積層方向１４０における他方の面に隣接して形成される。二酸化ケイ素層の絶縁層２２０への形成は、第１の実施形態における絶縁膜１２０と同様の形成方法で形成されるので、ここでの説明を省略する。そして、二酸化ケイ素層が所定の厚さを有するまで形成された後、絶縁膜１２０は、凸部１１３の第１の金属層１１８から延伸される方向に隣接する位置に、エッチングにより形成される。絶縁膜１２０は、凸部１１３の第１の金属層１１８から延伸される方向に２ｎｍ〜１μｍの長さを有するように形成される。
【０１６４】
磁性体層１３４は、ニッケルであり、絶縁膜１２０に隣接して形成される。また、磁性体層１３４は、絶縁膜１２０を介して凸部１１３と対向する面を有するように形成される。まず、ニッケル層が、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面に隣接して形成される。ニッケル層の絶縁層２２０への形成方法は、第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。ニッケル層が絶縁層２２０の積層方向１４０に所定の厚さを有するまで形成された後、磁性体層１３４は、絶縁膜１２０に隣接する位置で、絶縁膜１２０と同じ幅となるまでエッチングされて形成される。
【０１６５】
第２の金属層１３８は、金であり、磁性体層１３４に隣接して形成される。まず、金層が、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面に隣接して形成される。金層の絶縁層２２０への形成方法は、第２の実施形態における第２の金属層１３８の形成方法と同様であるので、ここでの説明を省略する。金層が所定の厚さを有するまで形成された後、第２の金属層１３８は、積層方向１４０における絶縁層２２０の他方の面内において、第１の金属層１１８の隣接する端縁に対して、対向する方向にある端縁と隣接する位置に、エッチングにより形成される。また、同時に、凸部１３９は、磁性体層１３４と隣接する位置に、エッチングにより形成される。
【０１６６】
なお、第１の金属層１１８、凸部１１３、第２の金属層１３８、および凸部１３９は、第１の金属層１１８を形成する段階で同時に形成しても良い。また、第１の金属層１１８を形成する段階、絶縁膜１２０を形成する段階、磁性体層１３４を形成する段階、および第２の金属層１３８を形成する段階のそれぞれは、いずれの順序で形成してもよい。
【０１６７】
そして、直流電源１６０は、第１の金属層１１８と第２の金属層１３８とに接続される。直流電源１６０は、その正極と第１の金属層１１８とで接続され、その負極と第２の金属層１３８とで接続される。直流電源１６０が第１の金属層１１８と第２の金属層１３８とに接続された後、直流電源１６０は、絶縁膜１２０の厚さに応じて、１Ｍ〜１０００ＭＶ／ｃｍの電圧を第１の金属層１１８と第２の金属層１３８との間に印加する。このような方法で、本実施例に係る巨大磁気抵抗素子１００を作製することができる。
【０１６８】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１６９】
次に、本発明に係る巨大磁気抵抗素子およびその作製方法における第７の実施形態について、図８を参酌して実施例を説明する。
【０１７０】
（構成）
図８は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成を示す概略図であり、図８（ａ)は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の側面図であり、図８（ｂ）は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の平面図である。
【０１７１】
巨大磁気抵抗素子１００は、板状に形成される基板２１０と、基板２１０に隣接して設けられる絶縁層２２０と、絶縁層２２０に隣接して設けられる第１の電極１１０および第２の電極１３０と、第１の電極１１０および第２の電極１３０に隣接して設けられる絶縁膜１２０とを備える。
【０１７２】
基板２１０および絶縁層２２０の構成は、第６の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１７３】
第１の電極１１０は、絶縁層２２０に隣接して設けられる第１の金属層１１８と、図８に示す基板２１０および絶縁層２２０の積層方向１４０において、第１の金属層１１８と隣接して設けられる第１のワイヤ部３１０とを有する。
【０１７４】
第１の金属層１１８の構成は、凸部１１３を含まないこと以外は、第６の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１７５】
第１のワイヤ部３１０は、たとえば、金で形成されている。第１のワイヤ部３１０は、円柱状に形成され、図８（ａ）に示す基板２１０および絶縁層２２０の積層方向１４０における第１の金属層１１８の面に、径方向を隣接して配置される。第１のワイヤ部３１０は、１０ｎｍ〜１００ｎｍの径を有する。第１のワイヤ部３１０の長手方向は、積層方向１４０に直交する方向１９０であり、第１の金属層１１８から第２の電極１３０に向かう方向に配置される。第１のワイヤ部３１０は、積層方向１４０に直交する方向１９０における一方の面で絶縁膜１２０と隣接している。第１のワイヤ部３１０は、絶縁膜１２０と隣接する面で、平面に形成されている。
【０１７６】
第２の電極１３０は、絶縁層２２０に隣接して設けられる第２の金属層１３８と、積層方向１４０において、第２の金属層１３８と隣接して設けられる第２のワイヤ部３２０と、第２のワイヤ部３２０に隣接して設けられる磁性体層１３４とを有する。
【０１７７】
第２の金属層１３８の構成は、凸部１３９を含まないこと以外は、第６の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１７８】
第２のワイヤ部３２０は、たとえば、金で形成されている。第２のワイヤ部３２０は、円柱状に形成され、第２の金属層１３８の積層方向１４０における面に、径方向を隣接して配置される。第２のワイヤ３２０部は、第１のワイヤ部３１０と同様の径を有する。第２のワイヤ部３２０の長手方向は、積層方向１４０に直交する方向１９０であり、第２の金属層１３８から第１の金属層１１８に向かう方向に配置される。第２のワイヤ部３２０は、積層方向１４０に直交する方向１９０における一方の面で磁性体層１３４と隣接している。第２のワイヤ部３２０は、絶縁膜１２０と隣接する面で、平面に形成されている。
【０１７９】
磁性体層１３４は、第１の実施形態と同様の材料で形成されていてよい。本実施形態では、磁性体層１３４をニッケルで説明する。磁性体層１３４は、円柱状であり、積層方向１４０と直交する方向１９０において、一方の面で絶縁膜１２０と隣接している。また、磁性体層１３４は、積層方向１４０と直交する方向１９０において、他方の面で第２のワイヤ部３２０と隣接している。磁性体層１３４は、第１のワイヤ部３１０および第２のワイヤ部３２０と同様の径を有する。磁性体層１３４は、第１のワイヤ部３１０および第２のワイヤ部３２０の間で、積層方向１４０に直交する方向１９０において、所定の厚さを有する。
【０１８０】
絶縁膜１２０は、第１の実施形態と同様の材料であってよい。本実施形態では、絶縁膜１２０を、二酸化ケイ素で説明する。絶縁膜１２０は、筒状であり、積層方向１４０と直交する方向１９０において、一方の面で第１のワイヤ部３１０と隣接しており、他方の面で磁性体層１３４と隣接している。絶縁膜１２０は、第１の電極１１０および第２の電極１３０の間で、積層方向１４０に直交する方向１９０に、２ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。絶縁膜１２０は、第１のワイヤ部３１０および磁性体層１３４と隣接する面のそれぞれで、平面に形成されている。
【０１８１】
（作用）
本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成については以上の通りであり、次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作用について説明する。
【０１８２】
まず、巨大磁気抵抗素子１００は、直流電源１６０と接続される。より詳しくは、第１の電極１１０は、直流電源１６０の正極と接続される。そして、第２の電極１３０は、直流電源１６０の負極と接続される。
【０１８３】
巨大磁気抵抗素子１００が直流電源１６０と接続された後、直流電源１６０は、第１の電極１１０および第２の電極１３０の間に所定の電圧を印加する。第１の電極１１０および第２の電極１３０の間への電圧の印加、および絶縁膜１２０の絶縁破壊については、第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１８４】
その後、巨大磁気抵抗素子１００は、所定の方向から磁場印加を受ける環境に置かれる。より詳しくは、巨大磁気抵抗素子１００は、積層方向１４０に直交する方向１９０、すなわち、図８（ａ）に示す磁場方向１５０から可変の磁場印加を受ける環境に置かれる。そして、磁場を変化させると、巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の抵抗値を示す。なお、巨大磁気抵抗素子１００の抵抗値の計測方法は、第１の実施形態と同様に、定電流電源１６２から巨大磁気抵抗素子１００へ所定の電流を流し、電圧計１６４において電圧値の変化を計測するものである。
【０１８５】
ここで、発明者は、巨大磁気抵抗素子１００について、第１の実施形態と同様の推測をした。その内容は、第１の実施形態において説明した内容と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【０１８６】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１８７】
（作製方法）
次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法を説明する。
【０１８８】
まず、基板２１０として、半導体材料であるＳｉ（１００）が用意される。ここで、基板２１０は、絶縁層２２０を形成することを目的として利用される。
【０１８９】
絶縁層２２０の形成段階は、第１の実施形態における絶縁膜１２０の形成段階と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１９０】
第１の電極１１０および第２の電極１３０の形成は、凸部１１３および凸部１３９の形成を除いて第６の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０１９１】
第１のワイヤ部３１０、絶縁膜１２０、磁性体層１３４、および第２のワイヤ部３２０は、別途形成された後、積層方向１４０において、第１の金属層１１８および第２の金属層１３８の露出している面に配置される。第１のワイヤ部３１０、絶縁膜１２０、磁性体層１３４、および第２のワイヤ部３２０は、多孔質の皮膜をテンプレートにして形成される。多孔質の皮膜は、陽極酸化アルミナ、メゾポーラスシリカ、またはプロコポリマなどでよい。第１のワイヤ部３１０、絶縁膜１２０、磁性体層１３４、および第２のワイヤ部３２０は、多孔質の皮膜の孔中に、それぞれを形成する材料を電気メッキすることで形成される。
【０１９２】
まず、第１のワイヤ部３１０の材料となる金が、多孔質の皮膜の孔中にメッキされる。次に、絶縁膜１２０の材料となる二酸化ケイ素が、多孔質の皮膜の孔中にメッキされる。次に、磁性体層１３４の材料となるニッケルが、多孔質の皮膜の孔中にメッキされる。そして、第２のワイヤ部３２０の材料となる金が、多孔質の皮膜の孔中にメッキされる。
【０１９３】
第１のワイヤ部３１０、絶縁膜１２０、磁性体層１３４、および第２のワイヤ部３２０が多孔質の皮膜の中に形成された後、第１のワイヤ部３１０、絶縁膜１２０、磁性体層１３４、および第２のワイヤ部３２０は、多孔質の皮膜を除去することで得られる。その後、第１のワイヤ部３１０、絶縁膜１２０、磁性体層１３４、および第２のワイヤ部３２０は、エタノール、またはイオン交換水などの絶縁性のある溶液に分散される。そして、絶縁性のある溶液が第１の金属層１１８および第２の金属層１３８の間に滴下される。第１の金属層１１８および第２の金属層１３８間に高周波の電場（数ｋ〜１ｋＨｚ）が印加されることで、第１のワイヤ部３１０、絶縁膜１２０、磁性体層１３４、および第２のワイヤ部３２０は、第１の金属層１１８および第２の金属層１３８の間に捕らえられて、捕らえられた位置に配置される。すなわち、第１のワイヤ部３１０、絶縁膜１２０、磁性体層１３４、および第２のワイヤ部３２０は、積層方向１４０において、第１のワイヤ部３１０の径方向と第１の金属層１１８とを隣接して配置される。また、第２のワイヤ部３２０は、積層方向１４０において、第２のワイヤ部３２０の径方向と第２の金属層１３８とを隣接して配置される。
【０１９４】
そして、直流電源１６０は、第１の電極１１０と第２の電極１３０とに接続される。直流電源１６０は、その正極と第１の電極１１０とで接続され、その負極と第２の電極１３０とで接続される。直流電源１６０が第１の電極１１０と第２の電極１３０とに接続された後、直流電源１６０は、絶縁膜１２０の厚さに応じて、１Ｍ〜１０００ＭＶ／ｃｍの電圧を第１の電極１１０と第２の電極１３０との間に印加する。このような方法で、本実施例に係る巨大磁気抵抗素子１００を作製することができる。
【０１９５】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０１９６】
次に、本発明に係る巨大磁気抵抗素子およびその作製方法における第８の実施形態について、図９を参酌して実施例を説明する。
【０１９７】
（構成）
図９は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成を示す概略図であり、図９（ａ)は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の側面図であり、図９（ｂ）は、本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の平面図である。
【０１９８】
巨大磁気抵抗素子１００は、板状に形成される基板２１０と、基板２１０に隣接して設けられる絶縁層２２０と、絶縁層２２０に隣接して設けられる第１の電極１１０と、絶縁層２２０および第１の電極１１０に隣接して設けられる絶縁膜１２０と、絶縁膜１２０に隣接して設けられる第２の電極１３０とを備える。
【０１９９】
基板２１０、絶縁層２２０、および第１の電極１１０の構成は、第６の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０２００】
絶縁膜１２０は、第１の実施形態と同様の材料であってよい。本実施形態において、絶縁膜１２０を、二酸化ケイ素として説明する。絶縁膜１２０は、積層方向１４０における一方の面で、絶縁層２２０の他方の面内の一部に隣接している。また、絶縁膜１２０は、積層方向１４０における一方の面で、凸部１１３の一部と隣接している。そして、絶縁膜１２０は、積層方向１４０における他方の面で、第２の電極１３０と隣接している。すなわち、絶縁膜１２０は、積層方向１４０において、第１の電極１１０および第２の電極１３０の間に形成されている。絶縁膜１２０は、第１の電極１１０および第２の電極１３０の間で、２ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。絶縁膜１２０は、絶縁層２２０と隣接する面、凸部１１３と隣接する面、および第２の電極１３０と隣接する面のそれぞれで、平面となるように形成されている。
【０２０１】
第２の電極１３０は、磁性体材料で形成されている磁性体層１３４と、金属材料で形成されている第２の金属層１３８とを有する。第２の電極１３０は、積層方向１４０において、磁性体層１３４に第２の金属層１３８の一部を積層して形成されている。
【０２０２】
磁性体層１３４は、第１の実施形態と同様の材料で形成されていてよい。本実施形態において、磁性体層１３４を、ニッケルとして説明する。磁性体層１３４は、積層方向１４０において、所定の厚さを有する。より詳しくは、磁性体層１３４は、積層方向１４０において磁性体層１３４よりも薄い厚さを有する。磁性体層１３４は、積層方向１４０における一方の面で、絶縁層１２０の他方の面内の一部に隣接している。そして、磁性体層１３４は、積層方向１４０における他方の面で、第２の金属層１３８の一部に隣接する。磁性体層１３４は、絶縁膜１２０と隣接する一方の面および第２の電極１３０と隣接する他方の面のそれぞれで、平面となるように形成されている。磁性体層１３４は、積層方向１４０において、凸部１１３と重なる位置に形成されている。
【０２０３】
第２の金属層１３８は、積層方向１４０に直交する方向１９０において、絶縁層２２０の中心方向２２５に突出する凸部１３９を含む。第２の金属層１３８は、第１の実施形態と同様の材料で形成されていてよい。本実施形態において、第２の金属層１３８を、金として説明する。第２の金属層１３８は、積層方向１４０における一方の面で絶縁膜１２０に隣接している。そして、第２の金属層１３８は、積層方向１４０において、凸部１３９で磁性体層１３４の他方の面と隣接している。
【０２０４】
第２の金属層１３８は、積層方向１４０において、絶縁膜１２０と隣接する面内で、絶縁膜１２０の端縁の位置に形成されている。より詳しくは、第２の金属層１３８は、積層方向１４０において、磁性体層１３４と重なる位置のみで第１の金属層１１８と立体的に交差可能な位置であって、絶縁膜１２０の他方の面における端縁の位置に形成されている。第２の金属層１３８は、絶縁膜１２０と隣接する面で平面となるように形成されている。第２の金属層１３８の絶縁膜１２０と隣接する一方の面は、絶縁膜１２０の第２の金属層１３８と隣接する他方の面よりも狭い面積を有するように形成されている。
【０２０５】
凸部１３９は、積層方向１４０において、第２の金属層１３８よりも薄い厚さを有する。凸部１３９は、積層方向１４０において、磁性体層１３４の厚さと合わせて、第２の金属層１３８と同様の厚さを有するように形成される。凸部１３９は、積層方向１４０に直交する方向１９０において、第１の金属層１１８よりも狭い所定の幅で突出している。凸部１３９は、積層方向１４０における一方の面で、磁性体層１３４の他方の面に隣接している。また、凸部１３９は、積層方向１４０において、凸部１１３、絶縁膜１２０、および磁性体層１３４と立体的に交差するように形成されている。より詳しくは、凸部１３９は、積層方向１４０において、面内中央２２５で、凸部１１３、絶縁膜１２０、および磁性体層１３４と立体的に交差するように形成されている。凸部１３９は、磁性体層１３４と隣接する面で、平面となるように形成されている。
【０２０６】
（作用）
本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の構成については以上の通りであり、次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作用について説明する。
【０２０７】
まず、巨大磁気抵抗素子１００は、直流電源１６０と接続される。より詳しくは、第１の金属層１１８は、直流電源１６０の正極と接続される。そして、第２の金属層１３８は、直流電源１６０の負極と接続される。
【０２０８】
巨大磁気抵抗素子１００が直流電源１６０と接続された後、直流電源１６０は、第１の金属層１１８および第２の金属層１３８の間に所定の電圧を印加する。第１の金属層１１８および第２の金属層１３８の間への電圧の印加、および絶縁膜１２０の絶縁破壊については、第１の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０２０９】
その後、巨大磁気抵抗素子１００は、所定の方向から磁場印加を受ける環境に置かれる。より詳しくは、巨大磁気抵抗素子１００は、積層方向１４０に直交する方向１９０、すなわち、図９（ａ）に示す磁場方向１５０から可変の磁場印加を受ける環境に置かれる。そして、磁場を変化させると、巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の抵抗値を示す。なお、巨大磁気抵抗素子１００の抵抗値の計測方法は、第１の実施形態と同様に、定電流電源１６２から巨大磁気抵抗素子１００へ所定の電流を流し、電圧計１６４において電圧値の変化を計測するものである。
【０２１０】
ここで、発明者は、巨大磁気抵抗素子１００について、第１の実施形態と同様の推測をした。その内容は、第１の実施形態において説明した内容と同一であるので、ここでは説明を省略する。
【０２１１】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０２１２】
（作製方法）
次に本実施形態に係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法を説明する。
【０２１３】
まず、基板２１０として、半導体材料であるＳｉ（１００）が用意される。ここで、基板２１０は、絶縁層２２０を形成することを目的として利用される。
【０２１４】
絶縁層２２０の形成段階は、第１の実施形態における絶縁膜１２０の形成段階と同様であるので、ここでの説明を省略する。
【０２１５】
第１の金属層１１８は、金であり、積層方向１４０において、絶縁層２２０に隣接して形成される。まず、金層が、絶縁層２２０の積層方向１４０における他方の面に隣接して形成される。金層の絶縁層２２０への形成方法は、第２の実施形態における第１の金属層１１８の形成方法と同様であるので、ここでの説明を省略する。金層が所定の厚さを有するまで形成された後、第１の金属層１１８は、積層方向１４０における、絶縁層２２０の他方の面の端縁に隣接する位置に、エッチングにより形成される。また、同時に、凸部１１３は、第１の金属層１１８から、絶縁層２２０の積層方向１４０における他方の面の面内中央２２５に向かって突出する位置に、エッチングにより形成される。
【０２１６】
絶縁膜１２０は、二酸化ケイ素であり、積層方向１４０において、凸部１１３および絶縁層２２０に隣接して形成される。まず、二酸化ケイ素層が、積層方向１４０における、第１の電極１１０および絶縁層２２０の他方の面に隣接して形成される。二酸化ケイ素層の絶縁層２２０への形成は、第１の実施形態における絶縁膜１２０と同様の形成方法で形成されるので、ここでの説明を省略する。そして、二酸化ケイ素層が所定の厚さを有するまで形成された後、絶縁膜１２０は、積層方向１４０において、凸部１１３の一部および絶縁膜１２０の一部に隣接する位置に、エッチングにより形成される。絶縁膜１２０は、積層方向１４０において凸部１１３と隣接する面から２ｎｍ〜１μｍの厚さを有するように形成される。
【０２１７】
磁性体層１３４は、ニッケルであり、絶縁膜１２０に隣接して形成される。また、磁性体層１３４は、積層方向１４０において、凸部１１３と立体的に重なる位置に形成される。まず、ニッケル層が、積層方向１４０において、絶縁層２２０の他方の面に隣接して形成される。ニッケル層の絶縁層２２０への形成方法は、第２の実施形態と同様であるので、ここでの説明を省略する。ニッケル層が絶縁層２２０の積層方向１４０に所定の厚さを有するまで形成された後、磁性体層１３４は、積層方向１４０において、絶縁膜１２０と隣接しており、かつ凸部１１３と重なる位置に、エッチングにより形成される。
【０２１８】
第２の金属層１３８は、金であり、積層方向１４０において、絶縁膜１２０および磁性体層１３４に隣接して形成される。まず、金層が、絶縁層２２０の積層方向１４０における他方の面に隣接して形成される。金層の絶縁層２２０への形成方法は、第２の実施形態における第２の金属層１３８の形成方法と同様であるので、ここでの説明を省略する。金層が所定の厚さを有するまで形成された後、第２の金属層１３８は、積層方向１４０において、絶縁膜１２０と隣接する面内で、絶縁膜１２０の端縁の位置に、エッチングにより形成される。より詳しくは、第２の金属層１３８は、積層方向１４０における、絶縁層２２０の他方の面内において、磁性体層１３４と重なる位置のみで第１の金属層１１８と立体的に交差可能な位置であって、絶縁膜１２０の他方の面における端縁の位置に、エッチングにより形成される。また、同時に、凸部１３９は、磁性体層１３４と隣接する位置に、エッチングにより形成される。
【０２１９】
そして、直流電源１６０は、第１の金属層１１８と第２の金属層１３８とに接続される。直流電源１６０は、その正極と第１の金属層１１８とで接続され、その負極と第２の金属層１３８とで接続される。直流電源１６０が第１の金属層１１８と第２の金属層１３８とに接続された後、直流電源１６０は、絶縁膜１２０の厚さに応じて、１Ｍ〜１０００ＭＶ／ｃｍの電圧を第１の金属層１１８と第２の金属層１３８との間に印加する。このような方法で、本実施例に係る巨大磁気抵抗素子１００を作製することができる。
【０２２０】
以上より、本実施形態係る巨大磁気抵抗素子１００の作製方法は、第１の実施形態と同様の効果を奏する。
【０２２１】
なお、本発明に係る巨大磁気抵抗素子およびその作製方法は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内において種々変更を加え得ることは勿論である。また、上記した複数の実施形態の構成や方法等を任意に採用して組み合わせてもよく（１つの実施形態に係る構成や方法等を他の実施形態に係る構成や方法等に適用してもよく）、さらに、下記する各種の変更例に係る構成や方法等を任意に選択して、上記した実施形態に係る構成や方法等に採用してもよいことは勿論である。
【０２２２】
例えば、本発明に係る絶縁膜１２０おいて酸化マグネシウムを利用する場合、酸化マグネシウムは、２ｎｍ以上、１μｍ以下の厚さを有していてよい。また、本発明に係る絶縁膜１２０において酸化アルミニウムを利用する場合、酸化アルミニウムは、１ｎｍ以上、０．５μｍ以下の厚さを有していてよい。そして、本発明に係る絶縁膜１２０は、１０6Ωｃｍ以上の抵抗率を有することが好ましい。
【０２２３】
また、本発明に係る第１の電極１１０および第２の電極１３０は、いずれも磁性体材料で形成されていてもよい。
【０２２４】
また、第１の電極１１０、絶縁膜１２０、および第２の電極１３０は、その作製順序はどのような順序であってもよい。たとえば、第２の電極を形成した後に絶縁膜１２０を形成し、その後、第１の電極１１０を形成してもよい。
【符号の説明】
【０２２５】
１００  巨大磁気抵抗素子
１１０  第１の電極
１１３、１１９、１３６、１３９  凸部
１１４、２１０  基板
１１５、１１６、１２２、１２４、１７２、１７４、１８２、１８４  斜面
１１７、１７６  先端部
１１８  第１の金属層
１２０  絶縁膜
１２６、１８６  底部
１２８、１８０  凹部
１３０  第２の電極
１３４  磁性体層
１３８  第２の金属層
１６０  直流電源
１６２  定電流電源
１６４  電圧計
２２０  絶縁層
３００  ナノワイヤ
３１０  第１のワイヤ部
３２０  第２のワイヤ部
【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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