專利名稱：：磁阻效應(yīng)元件的制造方法、磁頭、磁記錄再生裝置、及磁性存儲(chǔ)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：本發(fā)明涉及其結(jié)構(gòu)為對(duì)膜面沿垂直方向通電的磁阻效應(yīng)元件、以及采用該元件的磁頭、磁記錄再生裝置及磁性存儲(chǔ)器。
背景技術(shù)：
：由于磁性體的層疊結(jié)構(gòu)體的巨磁阻效應(yīng)(GiantMagnetoResistiveEffect:GMR)的發(fā)現(xiàn)，磁性器件的性能得以飛躍的提高。尤其是，自旋閥膜(Spin—Valve:SV膜)具有能方便地用于磁性器件的結(jié)構(gòu)，能充分有效地發(fā)揮GMR效果，所以對(duì)磁頭及MR細(xì)(磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器)等磁性器件帶來極大的技術(shù)進(jìn)步。所謂"自旋閥膜"是指一種層疊膜，這種層疊膜具有在兩層鐵磁性層之間夾著一層非磁性金屬隔層的結(jié)構(gòu)，用反鐵磁性層等將一方的鐵磁性層(稱為"銷釘層"或"磁化固定層")的磁化固定，并根據(jù)外部磁場(chǎng)(例如媒體磁場(chǎng))旋轉(zhuǎn)另一方的鐵磁性層(稱為"自由層"或"磁化自由層")的磁化。在自旋閥膜上通過改變銷釘層和自由層磁化方向的相對(duì)角度，從而可獲得巨大的磁阻變化?，F(xiàn)有的自旋閥膜為對(duì)膜面平行地供讀出電流的CIP(CurrentInPlane)—GMR元件。但近幾年中，由于發(fā)現(xiàn)比CIP~GMR元件更大的MR，所以人們關(guān)注幾乎沿垂直方向?qū)δっ婀┳x出電流的TMR(TunnelingMagnetoResistance)元件，或CPP(CurrentPerpendiculartoPlane)^GMR元件。TMR元件中，存在的問題是MR雖然大但元件電阻過高，S/N變差或HDD的傳輸速率不能提高，所以為了應(yīng)用于面記錄密度大于等于500Gbpsi的HDD,則需要使低電阻化與高M(jìn)R相協(xié)調(diào)。而另一方面，CPP—GMR元件與TMR元件相反，元件電阻大幅度減小，電阻變化量自身相當(dāng)小，所以存在的問題是難以獲得較大的再生輸出信號(hào)。曾提出以下結(jié)構(gòu)的CPP"GMR元件的技術(shù)方案，即采用在絕緣層中形成由貫穿其的非磁性金屬組成的微小的電流通路(電流收窄部)的隔層。這種CPP元件顯示出電流收窄[CCP(Current—confined—path)]效果，能比采用非磁性金屬隔層的單純的CPP—GMR元件獲得更大的再生輸出信號(hào)。但是，在考慮到與高記錄密度對(duì)應(yīng)的磁頭應(yīng)用時(shí)，CCP—CPP^GMR元件也存在MR變化率不足之可能。作為一種實(shí)現(xiàn)能與高記錄密度對(duì)應(yīng)的巨大的MR變化率的結(jié)構(gòu)，曾提出利用BMR(BallisticMagnetoResistance)效應(yīng)的元件(以后簡(jiǎn)稱為BMR元件)(例如參照專利文獻(xiàn)l)。專利文獻(xiàn)1:日本專利公開2003—204095號(hào)公報(bào)這是一種在連接現(xiàn)有稱為自旋閥的銷釘層和自由層的隔開部分是幾個(gè)原子量級(jí)的微小的鐵磁性金屬的系統(tǒng)上發(fā)現(xiàn)的現(xiàn)象。作為較大的MR的起因，主要根據(jù)(1)在微小接點(diǎn)上電導(dǎo)量子化、或(2)磁疇壁(磁化旋轉(zhuǎn)的部分)被關(guān)閉在微小接點(diǎn)里面，以此來進(jìn)行說明，但現(xiàn)狀是迄今還未能提出統(tǒng)一的解釋。另外，雖然報(bào)告了在各種各樣的系統(tǒng)中進(jìn)行的實(shí)驗(yàn)，但還不能提出這樣一種結(jié)構(gòu)，即能夠制作可復(fù)現(xiàn)性良好地顯示沖擊傳導(dǎo)的小的接點(diǎn)區(qū)域的結(jié)構(gòu)，在器件應(yīng)用上的路途仍遙遠(yuǎn)。
發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明之目的在于提供一種能獲得高M(jìn)R變化率，并能期待與高密度化對(duì)應(yīng)的新型的磁阻效應(yīng)元件、以及采用該元件的磁頭、磁記錄再生裝置及磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。為達(dá)到上述目的，本申請(qǐng)的一個(gè)形態(tài)為一種磁阻效應(yīng)元件(第l種磁阻效應(yīng)元件)，其特點(diǎn)在于，具有固定磁化方向的第l磁性層；固定磁化方向的第2磁性層；設(shè)置于所述第1磁性層和所述第2磁性層之間的中間層；以及對(duì)包括所述第1磁性層、中間層、第2磁性層的層疊膜的膜面垂直地通電的電極，所述中間層具有絕緣體區(qū)域和包括Fe、Co、Ni、Cr中至少一種的金屬區(qū)域，所述金屬區(qū)域與所述第1及第2磁性層接觸。另外，本申請(qǐng)的一個(gè)形態(tài)為一種磁阻效應(yīng)元件(第2種磁阻效應(yīng)元件)，其特點(diǎn)在于，具有第l非磁性層；第2非磁性層；設(shè)置于所述第1非磁性層和所述第2非磁性層之間的中間層；以及對(duì)包括所述第1非磁性層、所述中間層、及所述第2非磁性層的層疊膜的膜面垂直地通電的電極，所述中間層具有絕緣體區(qū)域和包括Fe、Co、Ni、Cr中至少一種的金屬區(qū)域，所述金屬區(qū)域與所述第1及第2非磁性層接觸。再有，本申請(qǐng)的一個(gè)形態(tài)為一種磁阻效應(yīng)元件(第3種磁阻效應(yīng)元件)，其特點(diǎn)在于，具有固定磁化方向的磁性層；非磁性層；設(shè)置于所述磁性層和所述非磁性層之間的中間層；以及對(duì)包括所述磁性層、所述中間層、及所述非磁性層的層疊膜的膜面垂直地通電的電極，所述中間層具有絕緣體區(qū)域和包括Fe、Co、Ni、Cr中至少一種的金屬區(qū)域，所述金屬區(qū)域與所述磁性層及所述非磁性層接觸。本發(fā)明的發(fā)明者們，為了達(dá)到上述目的潛心進(jìn)行研究，最終發(fā)現(xiàn)具有規(guī)定的大小、且含有規(guī)定的金屬材料的金屬區(qū)域借助于規(guī)定大小的絕緣體區(qū)域，例如通過形成交替排列結(jié)構(gòu)的膜體，使得在所述金屬區(qū)域內(nèi)存在朝著隨機(jī)方向的磁化成分，此后，通過對(duì)所述膜體的膜面外加近似平行的磁場(chǎng)使所述磁化成分的磁化方向沿同一方向排列，從而產(chǎn)生較大的電阻變化，隨此發(fā)現(xiàn)較大的MR效果。因此，采用上述膜體(中間層)作為磁阻效應(yīng)膜，沿上下方向設(shè)置磁性層及/或非磁性層將其夾住，再在該磁性層及/或非磁性層的外表面上設(shè)置電極，對(duì)所述膜體使電流沿近似垂直的方向流動(dòng)，通過這樣，能提供一種構(gòu)成新型的、稱為CPP型的磁阻效應(yīng)元件。在上述磁阻效應(yīng)元件中所述金屬區(qū)域的構(gòu)成為至少含有Fe、Co、Ni、Cr中的一種。另外，所述絕緣體區(qū)域可由至少含有Fe、Co、Ni、Cr、Al、Si、Mg中的一種的氧化物或氮化物構(gòu)成，在這種情況下，能使上述膜體中發(fā)現(xiàn)的MR效果增大。還有，在上述第1及第3磁阻效應(yīng)元件中，夾住中間層的一方或雙方的層由固定磁化方向的磁性層構(gòu)成。因而在這些方式的磁阻效應(yīng)元件上，能作為與外加于所述中間層的信號(hào)磁場(chǎng)近似平行的偏置磁化而起作用。所以能夠降低從上述隨機(jī)磁化排列開始使磁化方向一致從而在所述中間層內(nèi)發(fā)現(xiàn)MR效應(yīng)時(shí)的信號(hào)磁場(chǎng)強(qiáng)度。另外，上述形式中，在所述中間層中，能將所述金屬區(qū)域的膜面方向的面積做成比所述絕緣體區(qū)域的膜面方向的面積大。在這種情況下，能使來自所述磁性層的上述磁化偏置效果增大。再有，在上述方式中，能將所述金屬區(qū)域與所述第l及第2磁性層間的接觸面積做成比所述金屬區(qū)域的大致中央部處沿膜面方向擴(kuò)展的斷面積大。在這種情況下，就能使來自所述磁性層的對(duì)所述金屬區(qū)域的磁化偏置效果在其厚度方向上均勻。因此，利用上述磁阻效應(yīng)元件的新型的MR效果，能獲得MR變化率較高的新型的磁阻效應(yīng)元件，能提供可以期待與高密度化對(duì)應(yīng)的磁阻效應(yīng)元件、以及采用該元件的磁頭、磁記錄再生裝置及磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。發(fā)明效果如上所述，根據(jù)本申請(qǐng)，能提供可獲得高M(jìn)R變化率，并可以期待與高密度化對(duì)應(yīng)的磁阻效應(yīng)元件、以及采用該元件的磁頭、磁記錄再生裝置及磁隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。圖1為表示本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件一示例的構(gòu)成圖。圖2為表示本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件又一示例的構(gòu)成圖。圖3為表示包括本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的磁記錄再生裝置一示例的立體圖。圖4為表示本發(fā)明的磁頭組件一示例用的圖。圖5為表示包括本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的磁性存儲(chǔ)器矩陣的一示例用的圖。圖6為表示包括本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件的磁性存儲(chǔ)器矩陣的又一示例用的圖。圖7為表示本發(fā)明的實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器主要部分的斷面圖。圖8為沿圖7的A—A'線的斷面圖。圖9為表示本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件一示例中的R—H曲線用的圖。圖10同樣地為表示本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件一示例中的R—H曲線用的圖。圖11為表示本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件一示例中的I一V特性曲線用的圖。標(biāo)號(hào)說明IO磁阻效應(yīng)元件、ll中間層、IIA中間層中所含的金屬區(qū)域、IIB中間層中所含的絕緣體區(qū)域、12第1非磁性層、13第2非磁性層、22第1磁性層、23第2磁性層、150磁記錄再生裝置、152主軸、153磁頭滑塊、154懸臂機(jī)構(gòu)、155傳動(dòng)機(jī)構(gòu)臂、156音圈電機(jī)、157主軸、160磁頭組件、164引線、200磁記錄磁盤、311存儲(chǔ)元件部分、312地址選擇用晶體管部分、312選擇用晶體管部分、321磁阻效應(yīng)元件、322位線、322布線、323字線、323布線、324下部電極、326支柱、328布線、330開關(guān)晶體管、332柵極、332字線、334位線、334字線、350列解碼器、351行解碼器、352讀出放大器、360解碼器具體實(shí)施例方式以下，根據(jù)實(shí)施發(fā)明用的最佳方式對(duì)本發(fā)明的詳細(xì)內(nèi)容、以及其它的特征、優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行說明。磁阻效應(yīng)元件圖1為表示本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件一示例的構(gòu)成圖。圖1中記述著和實(shí)際的磁阻效應(yīng)元件的構(gòu)成若干不同之處以明確本發(fā)明的特征。圖1示出的磁阻效應(yīng)元件10包括具有金屬區(qū)域11A及絕緣體區(qū)域11B的中間層11、從其上下兩個(gè)方向夾持設(shè)置的第1非磁性層12及第2非磁性層13。金屬區(qū)域11A如上所述，構(gòu)成為至少具有Fe、Co、Ni、Cr中的一種。另外絕緣體區(qū)域11B由至少具有Fe、Co、Ni、Cr、Al、Si、Mg中的一種的氧化物或氮化物構(gòu)成。還有，其結(jié)構(gòu)做成為在第l非磁性層12及第2非磁性層13的外表面上設(shè)置一對(duì)未圖示的電極，使電流在具有第1非磁性層12、中間層11及第2非磁性層13的層疊膜的膜面上垂直地流動(dòng)。另外，作成為在中間層11上金屬區(qū)域11A的面內(nèi)斷面積Sl比絕緣體區(qū)域11B的面內(nèi)斷面積S2大。具體是，金屬區(qū)域11A在中間層11的面內(nèi)方向上其大小(寬)理想的為小于等于50nm，更理想的為小于等于30nm，特別理想的為小于等于20nrn。另外理想的為大于等于1個(gè)原子層，更理想的為大于等于lnm，特別理想的為大于等于5nm。絕緣體區(qū)域IIB在中間層11厚度方向上的大小(厚度)理想的為小于等于10nm，更理想的為小于等于4nm，特別理想的為小于等于3nm。另外，理想的為大于等于1個(gè)原子層，更理想的為大于等于0.5nm，特別理想的為大于等于2nm。因?yàn)榻饘賲^(qū)域11A及絕緣體區(qū)域11B具有上述大小，所以本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件10就能夠容易發(fā)現(xiàn)對(duì)中間層11的膜面外加近似平行的磁場(chǎng)使磁化成分的磁化方向沿同一方向排列而產(chǎn)生比較大的電阻變化所帶來的本發(fā)明獨(dú)有的較大的MR效果。還有，在中間層11上，和金屬區(qū)域11A的第1非磁性層12及第2非磁性層13的接觸面積S3其結(jié)構(gòu)做成比金屬區(qū)域11A的面內(nèi)斷面積Sl大。由于中間層11的金屬區(qū)域11A與第1非磁性層12及第2非磁性層13接觸,所以對(duì)于第1非磁性層12及第2非磁性層13近似垂直地通電的讀出電流通過中間層11的金屬區(qū)域IIA而通電。在不存在外部磁場(chǎng)(來自磁記錄媒體的信號(hào)磁場(chǎng))的情況下，如圖l(a)所示，在中間層11的金屬區(qū)域11A內(nèi)磁化成分呈歪扭狀或如圖中所示傾斜存在。其后，如近似平行地將外部磁場(chǎng)外加于中間層11的膜面，則在金屬區(qū)域11A內(nèi)呈歪扭狀或傾斜存在的磁化就變得與所述外部磁場(chǎng)的方向一致。因此，其間中間層11的電阻有相當(dāng)大的變化，通過這樣，在中間層ll內(nèi)能發(fā)現(xiàn)較大的MR效果。圖2為表示本發(fā)明的磁阻效應(yīng)元件又一示例的構(gòu)成圖。在圖2中，也記述著并和實(shí)際的磁阻效應(yīng)元件的構(gòu)成若干不同之處以明確本發(fā)明的特征。另外，對(duì)于和圖l示出的磁阻效應(yīng)元件相同或類似的構(gòu)成要素用相同的參照數(shù)字表示，圖2(a)(c)為表示本例中的磁阻效應(yīng)元件構(gòu)成用的斷面圖，圖2(d)為將本例中的磁阻效應(yīng)元件的表示MR效果的膜體局部放大表示的俯視圖。在圖2示出的磁阻效應(yīng)元件10中，在具有第1磁性層22及第2磁性層23代替第1及第2非磁性層12、13這一點(diǎn)上不同于上述圖1示出的磁阻效應(yīng)元件外，其它的部分呈同樣的構(gòu)成。另外，本例中，在第1磁性層22及第2磁性層23內(nèi)為互相相同方向，所以和中間層11的膜面方向近似平行地形成磁化M1。在這種情況下，若對(duì)中間層ll也在膜面上近似平行地外加外部磁場(chǎng)，則金屬區(qū)域11A內(nèi)呈歪扭狀或傾斜存在的磁化就變得與所述外部磁場(chǎng)的方向一致。因此，其間中間層11的電阻有相當(dāng)大的變化，通過這樣，在中間層ll內(nèi)能發(fā)現(xiàn)較大的MR效果。還有，通過沿與第1磁性層22及第2磁性層23內(nèi)形成的磁化方向相同方向外加所述外部磁場(chǎng)，就能減小上述磁化排列所要求的外部磁場(chǎng)的大小。因此通過預(yù)先將第l磁性層22及第2磁性層23內(nèi)的磁化Ml設(shè)定成和所述外部磁場(chǎng)的方向近似相同，從而第1磁性層22及第2磁性層23也能作為磁化偏置層發(fā)揮作用。還有，在將第1磁性層22及第2磁性層23作為磁化偏置層使用時(shí)，為了最大限度地利用該偏置磁場(chǎng)的效果，可將與上下鐵磁性層連接的金屬區(qū)域11A的面積取得大些。具體如圖2(d)所示，在呈現(xiàn)MR效果的中間層11內(nèi)與絕緣體區(qū)域11B比較，加大金屬區(qū)域IIA，與絕緣體區(qū)域11B比較加大金屬區(qū)域11A的與第1磁性層22及第2磁性層23的接觸面積。另外，中間層11的對(duì)金屬區(qū)域11A的磁化偏置效果與中間層11的與第1磁性層22及第2磁性層23接觸的一側(cè)相比，在中央附近處變小。因而，為了在中間層ll厚度方向上均勻地利用所述磁化偏置效果，如圖2(c)所示，將金屬區(qū)域11A的與第1磁性層22及第2磁性層23接觸的部分的面積做得比其中央附近的面內(nèi)方向部分的面積要大，即將金屬區(qū)域11A中央附近的面內(nèi)方向部分的面積做得比和第1磁性層22及第2磁性層23接觸的部分的面積要小。還有，在圖2示出的例子中，雖然將第1非磁性層12及第2非磁性層13這兩層改成磁性層，但也能只將其中某一層改變成磁性層。在這種情況下，當(dāng)然隨著磁性層的減少，磁化偏置作用多少有些降低。但由于能使用通用的電極材料作為非磁性層，所以能降低磁阻效應(yīng)元件整體的電阻值，從而能用更小的讀出電流檢測(cè)MR效果。還有，在上述磁阻效應(yīng)元件中，中間層ll內(nèi)的金屬區(qū)域11A及絕緣體區(qū)域:11B可如以下所述地形成。即在第1非磁性層12或第1磁性層22上同樣地形成至少具有Fe、Co、Ni、Cr中的一種的金屬層。接著，對(duì)所述金屬層邊照射Ar離子束邊導(dǎo)入氧氣，有選擇地氧化。通過這樣，能在所述金屬層內(nèi)形成由氧化物組成的絕緣體區(qū)域IIB。在這種情況下，所述金屬層的未氧化區(qū)域就構(gòu)成金屬區(qū)域IIA。還可以用RF等離子體代替Ar離子束來制作。另外，在由氮化物構(gòu)成絕緣體區(qū)域11B的情況下，也能通過利用氮等離子體或氮離子束等有選擇地氮化來形成。在這種情況下，所述金屬層的未氮化區(qū)域就構(gòu)成金屬區(qū)域11A。還有在形成上述氮等離子體等時(shí)也能直接用氮?dú)獾?，但也可以利用使用氨氣等將其分解而得到的激活的氮?dú)獾?。磁頭及磁記錄再生裝置上述磁阻效應(yīng)元件能以裝在記錄再生一體型的磁頭組件上的形式安裝在磁記錄再生裝置上。圖3為舉例表示這種磁記錄再生裝置概要構(gòu)成的主要部分的立體圖。圖3示出的磁記錄再生裝置150為采用旋轉(zhuǎn)式傳動(dòng)機(jī)構(gòu)形式的裝置。圖3中，磁盤200裝在主軸152上，由對(duì)來自未圖示的驅(qū)動(dòng)控制部的控制信息作出響應(yīng)的未圖示的電動(dòng)機(jī)沿箭頭A方向旋轉(zhuǎn)。還有，在圖中示出的磁記錄再生裝置150上雖然只用單張的磁盤200，但可以具有多張磁盤200。對(duì)存儲(chǔ)于磁盤200的信息進(jìn)行記錄再生的磁頭滑塊153安裝于薄膜狀的懸臂機(jī)構(gòu)154的頂端。磁頭滑塊153將包括上述任一種實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)元件的磁頭安裝在其頂端附近。當(dāng)磁盤200旋轉(zhuǎn)時(shí)，磁頭滑塊153的與媒體對(duì)向的面(ABS)從磁盤200表面向上浮起規(guī)定量并保持著。但也可以為滑塊和磁盤200接觸的所謂"接觸滑行型"，來代替這種上浮型。懸臂機(jī)構(gòu)154與具有保持未圖示的驅(qū)動(dòng)線圈的繞線管部等的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)臂155的一端連接。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)臂155的另一端上設(shè)置直線電動(dòng)機(jī)的一種即音圈電機(jī)156。音圈電機(jī)156具有纏繞于傳動(dòng)機(jī)構(gòu)臂155的繞線管部上的未圖示的驅(qū)動(dòng)線圈；以及以夾住該線圈的形態(tài)對(duì)向配置的永久磁鐵及對(duì)向磁軛組成的磁路。傳動(dòng)機(jī)構(gòu)臂155由設(shè)置于主軸157的上下兩處的未圖示的滾珠軸承保持著，通過音圈電機(jī)156能自由地旋轉(zhuǎn)滑動(dòng)。圖4為從磁盤一側(cè)看傳動(dòng)機(jī)構(gòu)臂155前的磁頭組件的放大立體圖。磁頭組件160例如包括具有保持著驅(qū)動(dòng)線圈的繞線管部等的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)臂155,在傳動(dòng)機(jī)構(gòu)臂155的一端連接有懸臂機(jī)構(gòu)154。懸臂機(jī)構(gòu)154的頂端安裝著具有包括上述任何一種實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)元件的磁頭的磁頭滑塊153。懸臂機(jī)構(gòu)154具有信號(hào)寫入及讀取用的引線164，該引線164與裝在磁頭滑塊153上的磁頭的各電極電氣連接，圖中165為磁頭組件160的電極襯墊。圖3及4所示的磁記錄再生裝置中，由于具有包括上述本發(fā)明實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)元件的磁頭，所以能可靠地讀取以比現(xiàn)有高的記錄密度磁記錄于磁盤200的信息。磁性存儲(chǔ)器上述磁阻效應(yīng)元件能構(gòu)成例如存儲(chǔ)器單元配置成矩陣形狀的隨機(jī)存取磁性存儲(chǔ)器(magneticrandomaccessmemory、M畫)等的磁性存儲(chǔ)器。圖5為表示磁性存儲(chǔ)器的矩陣構(gòu)成一示例用的圖。該圖表示將存儲(chǔ)單元配置成陣列狀時(shí)的電路構(gòu)成。為了選擇陣列中的l位，具有列解碼器350、行解碼器351，利用位線334及字線332在開關(guān)晶體管330導(dǎo)通時(shí)能單一地選擇，通過用讀出放大器352進(jìn)行檢測(cè)從而能讀出記錄于磁阻效應(yīng)元件10中磁記錄層(自由層)的位信息。在寫入位信息時(shí)在特定的寫入字線323和位線322上流過寫入電流外加產(chǎn)生的磁場(chǎng)。圖6為表示上述磁性存儲(chǔ)器矩陣構(gòu)成的其它例子用的圖。在這種情況下，配置成矩陣狀的位線322和字線334分別由解碼器360、361選擇，選擇陣列中特定的存儲(chǔ)單元。各存儲(chǔ)單元具有磁阻效應(yīng)元件10和二極管D串聯(lián)連接的結(jié)構(gòu)。這里，二極管D在所選擇的磁阻效應(yīng)元件10以外的存儲(chǔ)單元上具有防止讀出電流迂回繞開的作用。通過使寫入電流分別在特定的位線322和寫入字線323流過產(chǎn)生的磁場(chǎng)來進(jìn)行寫入。圖7為表示本發(fā)明的實(shí)施方式的磁性存儲(chǔ)器主要部分的斷面圖。圖8為沿圖7的A—A'線的斷面圖。這些圖中示出的結(jié)構(gòu)與圖4或圖5示出的磁性存儲(chǔ)器中的1位的存儲(chǔ)單元相對(duì)應(yīng)。該存儲(chǔ)單元具有存儲(chǔ)元件部分311和地址選擇用晶體管部分312。存儲(chǔ)元件部分311具有磁阻效應(yīng)元件10以及與其連接的一對(duì)布線322、324。磁阻效應(yīng)元件10為上述實(shí)施方式的磁阻效應(yīng)元件。另一方面，在選擇用晶體管部分312中設(shè)置通過支柱326及埋入布線328連接的晶體管330。該晶體管330根據(jù)外加于柵極332的電壓相應(yīng)作開關(guān)動(dòng)作，控制磁阻效應(yīng)元件10和布線334間電流路徑的通斷。另外，在磁阻效應(yīng)元件10的下方，沿與布線322大致正交的方向設(shè)置有寫入布線323。這些寫入布線322、323例如可用含有鋁(Al)、銅(Cu)、鉤(w)、鉭(Ta)或含有它們中任一個(gè)的合金來形成。在這種構(gòu)成的存儲(chǔ)單元中，將位信息寫入磁阻效應(yīng)元件10時(shí)，在布線322、323上流過寫入脈沖電流，通過外加由這些電流感應(yīng)產(chǎn)生的合成磁場(chǎng)從而能適當(dāng)?shù)厥勾抛栊?yīng)元件記錄層的磁化反轉(zhuǎn)。另外，在讀出位信息時(shí)，通過布線322、含磁記錄層的磁阻效應(yīng)元件10和下部電極324流過讀出電流，測(cè)量磁阻效應(yīng)元件10的電阻值或電阻值的變化。上述磁性存儲(chǔ)器通過利用上述磁阻效應(yīng)元件，即便將單元尺寸做得很微小，仍能可靠地控制記錄層的磁疇確?？煽康膶懭耄乙材芸煽康刈x出。實(shí)施例為了實(shí)際驗(yàn)證本發(fā)明，使用光刻制作本發(fā)明構(gòu)成的磁阻效應(yīng)元件。最初，制作下部電極，在其上依次形成膜體制作層疊體后，在0.5"mX0.5um3nmX3ym的尺寸上制作布線圖案，形成上部電極。另外，以下所示的中間層相當(dāng)于本發(fā)明的磁阻效應(yīng)膜，采用表1示出的IA0技術(shù)以在其內(nèi)部形成金屬區(qū)域及絕緣體區(qū)域。還有，上述層疊體的具體構(gòu)成如下所示。層疊例l底層Ta5nm/Ru2咖反鐵磁性層PtMnl5nm鐵磁性層3:CoFe3nm反鐵磁性結(jié)合層Ru0.8nm鐵磁性層l:CoFe3nm中間層記載于表l鐵磁性層2:CoFe3nm保護(hù)層Culnm/Ta2nm/Ru5nm在上述層疊體上，因?yàn)槔肞tMn的單向磁各向異性的特性固定鐵磁性層3的磁化，在10k0e的磁場(chǎng)中270。C下進(jìn)行10小時(shí)的退火。Ru其上下層的磁化為反平行結(jié)合、膜厚0.8nm。還有"PtMn/鐵磁性層3/Ru/鐵磁性層l"構(gòu)成銷釘層，但這種銷釘層稱為合成銷釘結(jié)構(gòu)。<table>tableseeoriginaldocumentpage11</column></row><table>通過使用上下電極垂直地通電，掃描外部磁場(chǎng)測(cè)量磁阻變化來進(jìn)行評(píng)定。設(shè)利用PtMn和Ru磁化固定的鐵磁性層1的磁化方向?yàn)?度，將逆時(shí)針方向作為正方向使角度旋轉(zhuǎn)而進(jìn)行測(cè)量。首先，對(duì)ID:3的試樣掌握其電阻特性。圖9示出電阻與外部磁場(chǎng)間的對(duì)應(yīng)關(guān)系(R一H)曲線。還有，在本例中，沿O度掃描磁場(chǎng)。可以確認(rèn)利用約土10kOe的外部磁場(chǎng)，本試樣的電阻較大地變化，呈現(xiàn)MR效果。另外，在士lkOe以內(nèi)的低磁場(chǎng)區(qū)域，對(duì)于磁場(chǎng)呈非對(duì)稱的R—H曲線。這是由于鐵磁性層1和鐵磁性層2的磁化排列變化所致。另外，圖中示出R—H曲線的各部分中所預(yù)測(cè)的磁化排列。圖中的各數(shù)字分別與R—H曲線中的數(shù)字相當(dāng)，表示所述R—H曲線部分中所預(yù)想的磁化排列。上下鐵磁性層磁化排列不同產(chǎn)生的電阻變化為數(shù)字2及4和數(shù)字3之間的電阻變化。數(shù)字3為上下的磁化為反平行時(shí)的電阻，而數(shù)字2及4為磁化平行地一致時(shí)的電阻。相對(duì)于此，數(shù)字2及4和數(shù)字1及5的電阻變化量為因本發(fā)明所述的金屬區(qū)域的磁化排列不同引起的電阻變化。數(shù)字2及4為中間層中的金屬區(qū)域的磁化歪扭等不一致的情況，或金屬區(qū)域的磁化分別雜亂地向各個(gè)方向的情況，數(shù)字1及5為利用外部磁場(chǎng)金屬區(qū)域的磁化一致朝向同一方向的情況。本例中，若將數(shù)字2及4和數(shù)字3間的電阻變化，與數(shù)字2及4和數(shù)字1及5間的電阻變化作一比較，可知后者的電阻變化大。因而，雖然對(duì)磁場(chǎng)的靈敏度尚有提高的余地，但是可以確認(rèn)由于形成于上述中間層內(nèi)的金屬區(qū)域的磁化排列變化，電阻較大地變化，由于上述磁化排列的變化從而能發(fā)現(xiàn)MR效果。圖IO為相對(duì)相同膜構(gòu)成的元件(ID:3)沿90度方向掃描磁場(chǎng)時(shí)的R—H曲線。因上下鐵磁性層磁化排列不同引起的電阻變化為數(shù)字2及4和數(shù)字3之間的電阻變化。數(shù)字3為上下磁化反平行時(shí)的電阻，而數(shù)字2及4為磁化平行地一致時(shí)的電阻。相對(duì)于此，數(shù)字2及4和數(shù)字1及5之間的電阻變化量為因本發(fā)明所述的金屬區(qū)域的磁化排列不同引起的電阻變化。數(shù)字2及4為中間層中的金屬區(qū)域的磁化歪扭等不一致的情況，或金屬區(qū)域的磁化分別雜亂地向各個(gè)方向的情況，數(shù)字1及5為利用外部磁場(chǎng)金屬區(qū)域的磁化一致朝向同一方向的情況。本例中，若將數(shù)字2及4和數(shù)字3間的電阻變化，與數(shù)字2及4和數(shù)字1及5之間的電阻變化作一比較，也可知后者的電阻變化大。因而，雖然對(duì)磁場(chǎng)的靈敏度尚有提高的余地，但是可以確認(rèn)由于形成于上述中間層內(nèi)的金屬區(qū)域的磁化排列變化，電阻較大地變化，由于上述磁化排列的變化從而能發(fā)現(xiàn)MR效果。這樣，可以確認(rèn)即使在只固定了一側(cè)的鐵磁性層的層疊膜上，兩層的磁化一致后使磁場(chǎng)增加吋的電阻變化量和預(yù)先將兩層的磁化固定并使相互的磁化一致時(shí)的電阻變化量大致相同。接著，形成下述層疊體代替上述層疊體，和上述同樣地檢査電阻變化，在這種情況下，雖然圖中未專門示出檢査結(jié)果，但可以確認(rèn)能獲得和圖9及10所示的情況同樣的結(jié)果，在這些層疊體構(gòu)成上也可發(fā)現(xiàn)MR效果。在層疊例2中，使鐵磁性層1和2的磁化沿相同方向固定，在層疊例3中，作為一種鐵磁性層的固定方法不使用Ru的合成結(jié)構(gòu)，用反鐵磁性體直接磁化固定。另外，層疊例4中，用頑磁力強(qiáng)的硬磁材料固定。層疊例2底層Ta5訓(xùn)/Ru2咖反鐵磁性層PtMnl5nm鐵磁性層3:CoFe3nm反鐵磁性結(jié)合層Ru0.8nm鐵磁性層hCoFe3nm中間層記載于表l鐵磁性層2:CoFe3nm反鐵磁性結(jié)合層Ru0.8nm鐵磁性層4:CoFe3nm反鐵磁性層PtMnl5nm保護(hù)層Culnm/Ta2nm/Ru5nm層疊例3底層Ta5nm/Ru2咖反鐵磁性層PtMn、IrMn、FeMn鐵磁性層l:CoFe3nm中間層記載于表l鐵磁性層2:CoFe3nm保護(hù)層Cul咖/Ta2咖/Ru5nm層疊例4底層sTa5nm/Ru2nm反鐵磁性層CoPt鐵磁性層l:CoFe3nm中間層記載于表l鐵磁性層2:CoFe3nm保護(hù)層Culnm/Ta2nm/Ru5rmi接著，在本例的磁阻效應(yīng)元件上，為了檢査具有上述中間層(磁阻效應(yīng)膜)的層疊體的導(dǎo)電是隧道導(dǎo)電還是金屬導(dǎo)電，對(duì)上述層疊例1中的ID:1、2、3、4、5檢查其I一V特性。圖ll為表示上述ID中的代表性的I一V特性圖。從圖11可知，在上述ID中，I一V特性保持線性，可以確認(rèn)上述導(dǎo)電是電阻性的，不是隧道導(dǎo)電是金屬導(dǎo)電。因此，可知和上述中間層的上下鐵磁性層保持接觸的金屬區(qū)域承擔(dān)上述導(dǎo)電作用。以上，根據(jù)上述具體示例對(duì)本發(fā)明作詳細(xì)說明，但本發(fā)明不限于上述具體示例，只要在不背離本發(fā)明的范疇可以作各種變形或變更。例如，在將磁阻效應(yīng)元件應(yīng)用于再生用磁頭時(shí)，通過在元件的上下加以磁屏蔽，從而能規(guī)定磁頭的檢測(cè)分辨能力。再有，上述磁阻效應(yīng)元件不僅適用于縱向磁記錄方式，而且對(duì)于垂直記錄方式的磁頭或磁記錄再生裝置也同樣地適用并可獲得同樣的效果。另外，本發(fā)明的磁記錄再生裝置可以是通常時(shí)具有指定記錄媒體的所謂固定式的磁記錄再生裝置，而另一方面也可以是能調(diào)換記錄媒體的所謂"可移動(dòng)"式的磁記錄再生裝置。權(quán)利要求1.一種磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，所述元件具有固定磁化方向的第1磁性層；固定磁化方向的第2磁性層；設(shè)置于所述第1磁性層和所述第2磁性層之間的中間層；以及對(duì)包括所述第1磁性層、所述中間層、所述第2磁性層的層疊膜的膜面垂直地通電的電極，所述中間層具有絕緣體區(qū)域和包括Fe、Co、Ni、Cr中至少一種的金屬區(qū)域，所述金屬區(qū)域與所述第1及第2磁性層接觸。2，一種磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，所述元件具有第l非磁性層；第2非磁性層；設(shè)置于所述第1非磁性層和所述第2非磁性層之間的中間層；以及對(duì)包括所述第1非磁性層、所述中間層、及所述第2非磁性層的層疊膜的膜面垂直地通電的電極，所述中間層具有絕緣體區(qū)域和包括Fe、Co、Ni、Cr中至少一種的金屬區(qū)域，所述金屬區(qū)域與所述第1及第2非磁性層接觸。3.—種磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，所述元件具有固定磁化方向的磁性層；非磁性層；設(shè)置于所述磁性層和所述非磁性層之間的中間層；以及對(duì)包括所述磁性層、所述中間層、及所述非磁性層的層疊膜的膜面垂直地通電的電極，所述中間層具有絕緣體區(qū)域和包括Fe、Co、Ni、Cr中至少一種的金屬區(qū)域，所述金屬區(qū)域與所述磁性層及所述非磁性層接觸。4.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，在所述中間層上，所述絕緣體區(qū)域?yàn)榘‵e、Co、Ni、Cr、Al、Si、Mg中至少一種的氧化物或氮化物。5.如權(quán)利要求1所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，在所述中間層上，所述金屬區(qū)域的膜面方向的面積比所述絕緣體區(qū)域的膜面方向的面積大。6.如權(quán)利要求1所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，在所述中間層上，所述金屬區(qū)域與所述第1及第2磁性層的接觸面積比所述金屬區(qū)域近似中央部處沿膜面方向擴(kuò)展的斷面積大。7.如權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的磁阻效應(yīng)元件，其特征在于，所述金屬區(qū)域在所述中間層的面內(nèi)方向上的大小(寬)小于等于50nm。8.—種磁頭，其特征在于，具有權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的磁阻效應(yīng)元件。9.一種磁記錄再生裝置，其特征在于，具有磁記錄媒體、和權(quán)利要求8所述的磁頭。10.—種磁性存儲(chǔ)器，其特征在于，具有權(quán)利要求13中任一項(xiàng)所述的磁阻效應(yīng)元件。全文摘要本發(fā)明提供一種能獲得MR變化率高、并能期待與高記錄密度對(duì)應(yīng)的磁阻效應(yīng)元件以及利用該元件的磁頭、磁記錄再生裝置及磁性隨機(jī)存取存儲(chǔ)器。所述元件具有固定磁化方向的第1磁性層；固定磁化方向的第2磁性層；設(shè)置于所述第1磁性層和所述第2磁性層之間的中間層；以及對(duì)包括所述第1磁性層、所述中間層、所述第2磁性層的層疊膜的膜面垂直地通電的電極，所述中間層具有絕緣體區(qū)域和包括Fe、Co、Ni、Cr中至少一種的金屬區(qū)域，使所述金屬區(qū)域與所述第1及第2磁性層接觸由此制成磁阻效應(yīng)元件。文檔編號(hào)H01L43/08GK101174669SQ20071014740公開日2008年5月7日申請(qǐng)日期2007年9月7日優(yōu)先權(quán)日2006年9月8日發(fā)明者湯淺裕美,福澤英明,藤慶彥申請(qǐng)人:株式會(huì)社東芝