JP2000099922A - 磁気トンネル素子及びその製造方法 - Google Patents

磁気トンネル素子及びその製造方法

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JP2000099922A JP10263695A JP26369598A JP2000099922A JP 2000099922 A JP2000099922 A JP 2000099922A JP 10263695 A JP10263695 A JP 10263695A JP 26369598 A JP26369598 A JP 26369598A JP 2000099922 A JP2000099922 A JP 2000099922A
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tunnel barrier
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Junichi Sugawara
淳一 菅原
Eiji Nakashio
栄治 中塩
Seiji Kumagai
静似 熊谷
Yoshito Ikeda
義人 池田
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 トンネル電流が確実に流れ、安定的な磁気ト
ンネリング効果を発現する。 【解決手段】 第１の磁性層と、上記第１の磁性層上に
形成され、高周波誘導結合方式により生成された酸素プ
ラズマにより金属膜を酸化させてなるトンネル障壁層
と、上記トンネル障壁層上に形成された第２の磁性層と
を備えるものである。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、トンネル障壁層を
介して一対の磁性層を積層し、一方の磁性層から他方の
磁性層にトンネル電流が流れ、このトンネル電流のコン
ダクタンスが一対の磁性層の磁化の相対角度に依存して
変化する磁気トンネル素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、一対の磁性金属層で薄い絶縁
層を挟持してなる層構造において、一対の磁性金属層を
電極として所定の電圧を印加すると、絶縁層に流れるト
ンネル電流のコンダクタンスが一対の磁性金属層の磁化
の相対角度に依存して変化するといった磁気トンネリン
グ効果が報告されている。すなわち、一対の磁性金属層
で薄い絶縁層を挟持してなる層構造では、絶縁層に流れ
るトンネル電流に対する磁気抵抗効果を示すのである。
【０００３】この磁気トンネリング効果では、一対の磁
性金属層の磁化の分極率により磁気抵抗比を理論的に算
出でき、特に、一対の磁性金属層にＦｅを用いた場合に
は、約４０％の磁気抵抗比を期待することができる。
【０００４】このため、少なくとも、一対の磁性金属層
で薄い絶縁層を挟持してなる層構造を有する磁気トンネ
ル素子が外部磁界検出用の素子として注目を集めてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うな磁気トンネル素子では、薄い絶縁層として金属酸化
物を用いるのが一般的である。しかしながら、絶縁層と
して金属酸化物を用いた場合、ピンホール等が形成され
てしまうことがあり一対の磁性金属層間に短絡が生じて
しまうことがある。また、絶縁層として金属酸化物を用
いた場合、金属の酸化度が不十分なことがあり、トンネ
ル障壁が不完全となってしまい磁気トンネリング効果が
発現しない場合もある。
【０００６】そこで、本発明は、このような実情に鑑み
て提案されたものであり、トンネル電流が絶縁層に確実
に流れ、安定的な磁気トンネリング効果を発現する磁気
トンネル素子及びその製造方法を提供することを目的と
する。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上述した目的を達成した
本発明に係る磁気トンネル素子は、第１の磁性層と、上
記第１の磁性層上に形成され、高周波誘導結合方式によ
り生成された酸素プラズマにより金属膜を酸化させてな
るトンネル障壁層と、上記トンネル障壁層上に形成され
た第２の磁性層とを備えるものである。
【０００８】以上のように構成された本発明に係る磁気
トンネル素子は、高周波誘導結合方式により生成された
酸素プラズマにより金属膜を酸化させてなるトンネル障
壁層を有している。このため、このトンネル障壁層は、
欠陥がなく、第１の磁性層と第２の磁性層との間を確実
に絶縁することができる。
【０００９】また、上述した目的を達成した本発明に係
る磁気トンネル素子の製造方法は、第１の磁性層を形成
し、上記第１の磁性層上に、高周波誘導結合方式により
生成された酸素プラズマで金属膜を酸化させることによ
りトンネル障壁層を形成し、このトンネル障壁層を介し
て、上記第１の磁性層上に第２の磁性層を形成するもの
である。
【００１０】以上のように構成された本発明に係る磁気
トンネル素子の製造方法は、トンネル障壁層を形成する
に際して、高周波誘導結合方式により生成された酸素プ
ラズマで金属膜を酸化させている。このため、この手法
では、金属膜をスパッタリングすることなく酸化させる
ことができる。したがって、この手法では、金属膜を損
傷することなく、第１の磁性層と第２の磁性層との間を
確実に絶縁することができるトンネル障壁層を形成する
ことができる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る磁気トンネル
素子及びその製造方法の好適な実施の形態を、図面を参
照して詳細に説明する。
【００１２】本実施の形態に示す磁気トンネル素子は、
図１に示すように、第１の磁性金属層１と、この第１の
磁性金属層１を覆うように形成されたトンネル障壁層２
と、このトンネル障壁層２上に上記第１の磁性金属層１
と対向するように形成された第２の磁性金属層３とから
なり、これら第１の磁性金属層１及び第２の磁性金属層
３に対して第１の電極４ａ及び第２の電極４ｂがそれぞ
れ接続されている。
【００１３】また、この磁気トンネル素子は、Ｓｉ等か
らなる平滑な平面を有する基板５上に、ＳｉＯ2等から
なる絶縁層６を積層したものを基材として用いている。
したがって、この基材の絶縁層６上には、第１の電極４
ａが形成されることとなる。
【００１４】また、この磁気トンネル素子において、第
１の磁性金属層１は、外部磁界に対して磁化方向を変化
させる磁化自由膜を有しており、第２の磁性金属層は、
外部磁界に対しても磁化方向を変化させない磁化固定膜
を有している。
【００１５】ここで、第１の磁性金属層１は、図２に示
すように、第１の電極４ａ側からＮｉＦｅ層７とＣｏ層
８とを順次積層してなる２層構造とした。また、第２の
磁性電極層３は、トンネル障壁層２側からＣｏ層９とＩ
ｒＭｎ層１０とを順次積層してなる２層構造とした。
【００１６】具体的に、第１の磁性金属層１において、
ＮｉＦｅ層７は、保磁力が低く、外部磁界に対してその
磁化方向を変化させる磁化自由膜である。この第１の磁
性金属層１において、Ｃｏ層８は、後述するＣｏ層９と
ともに接合界面において高いスピン分極率を実現させる
ために配された層である。すなわち、ＮｉＦｅ層７及び
トンネル障壁層２の界面とＩｒＭｎ層１０及びトンネル
障壁層２の界面とに、Ｃｏ層８及びＣｏ層９を配するこ
とによって、この磁気トンネル素子の磁気抵抗比を大き
くすることができる。
【００１７】この磁気トンネル素子において、ＮｉＦｅ
層７は、約１８．８ｎｍの膜厚で形成され、Ｃｏ層８
は、約３．９ｎｍの膜厚で形成される。なお、これらＮ
ｉＦｅ層７及びＣｏ層８は、メタルマスクを用いたスパ
ッタリングにより帯状に成膜された。
【００１８】また、トンネル障壁層２は、高周波誘導結
合方式により生成された酸素プラズマにより金属膜を酸
化させてなる層である。この金属膜としては、例えば、
Ａｌ，Ｇｄ，Ｈｆ，Ｆｅ，Ｃｏ、Ｎｉ，Ｓｅ，Ｍｇ等の
金属が用いられる。しかしながら、トンネル障壁層２と
しては、これらの金属元素を酸化したものに限定され
ず、酸化されることによりトンネル電流に対する障壁と
なり得れば、如何なる金属を用いても良い。
【００１９】この手法では、図３に模式的に示すよう
に、チャンバ１０内に酸素ガスを導入し、コイル１１に
高周波電力を印加することにって、高周波誘導結合方式
で酸素プラズマ１２を発生させている。そして、この発
生した酸素プラズマ１２により、コイル１１と対向した
位置に配設された金属膜１３が酸化されることとなる。
このため、この手法では、チャンバ１０内に配設された
金属膜１３自体に電圧を印加するようなことがないた
め、金属膜１３を酸化する際に当該金属膜１３をエッチ
ングしてしまうようなことが防止される。したがって、
この手法によれば、金属膜１３を損傷してしまうことが
なく、トンネル障壁層２を確実に形成することができ
る。
【００２０】さらに、第２の磁性金属層３において、Ｉ
ｒＭｎ層１０は、反強磁性材料であり、Ｃｏ層９との間
で交換結合を形成し、Ｃｏ層９の磁化を所定の方向に固
定している。すなわち、この磁気トンネル素子におい
て、Ｃｏ層９は、所定の方向に固定磁化を有する固定磁
化層となるとともに、上述したように、磁気抵抗比を向
上させるために配された層となる。なお、この第２の磁
性金属層３において、ＩｒＭｎ層１０の腐食を防止する
ためにＴａ等からなる腐食防止層を形成してもよい。
【００２１】具体的に、第２の磁性金属層３において、
Ｃｏ層９は、約５ｎｍの膜厚で形成され、ＩｒＭｎ層１
０は、約１５ｎｍの膜厚で形成される。そして、これら
Ｃｏ層９及びＩｒＭｎ層１０は、メタルマスクを用いた
スパッタリングにより順次成膜される。
【００２２】以上のように構成された本発明に係る磁気
トンネル素子は、第１の磁性金属層１と第２の磁性金属
層３との間に所定の電圧が印加される。これにより、こ
の磁気トンネル素子では、図１中矢印Ａで示すように、
第１の磁性金属層１から第２の磁性金属層３に向かって
電子が供給されることとなり、トンネル電流が流れるこ
ととなる。
【００２３】このとき、上述した磁気トンネル素子で
は、第１の磁性金属層１のＮｉＦｅ膜７が外部磁界に対
して自由に磁化方向を変化させる磁化自由膜であり、第
２の磁性金属層２のＣｏ層９が外部磁界に対して磁化方
向を変化させない磁化固定膜となっている。具体的に、
ＮｉＦｅ膜７（磁化自由膜）は、図２中矢印Ｂで示す方
向に一軸異方性を有するように形成されるとともに、Ｃ
ｏ膜９（磁化固定層）は、反強磁性材料であるＩｒＭｎ
層１０との間に交換結合し、図２中矢印Ｃで示す方向に
固定磁化を有している。したがって、外部磁界が印加さ
れない状態では、ＮｉＦｅ膜７の磁化方向とＣｏ膜９の
磁化方向とは、略直交することとなる。
【００２４】そして、この状態で、図２中矢印Ｃで示す
方向に外部磁界が印加されると、ＮｉＦｅ膜７の磁化方
向が変化してＣｏ膜９の磁化方向と所定の角度を形成す
ることとなる。この磁気トンネル素子では、ＮｉＦｅ膜
７の磁化方向とＣｏ膜９の磁化方向との相対角度に従っ
てトンネル電流に対する抵抗値が決定される。このた
め、上述したように外部磁界が印加されると、トンネル
電流に対する抵抗値が変化することとなる。したがっ
て、この磁気トンネル素子では、トンネル電流の抵抗値
を測定することにより外部磁界を検出することができ
る。
【００２５】ところで、この磁気トンネル素子では、上
述したように、高周波誘導結合方式で発生させた酸素プ
ラズマを用いて金属膜を酸化してトンネル障壁層２を形
成している。このため、この磁気トンネル素子では、図
４に示すように、第１の磁性金属層１と第２の磁性金属
層３との間にトンネル電流が確実に流れることとなる。
言い換えると、上述した手法によれば、トンネル障壁層
２を確実に形成することができ、第１の磁性金属層１と
第２の磁性金属層３との間が通電してしまうといった不
良を防止し、歩留まりを大幅に向上させることができ
る。
【００２６】このことを検証するため、上述した手法
と、大気中自然酸化により金属膜を酸化する手法と、プ
ラズマ酸化により金属膜を酸化する手法とによりそれぞ
れ磁気トンネル素子を作製し、それぞれの歩留まりを測
定した。
【００２７】このとき、上述した手法においては、チャ
ンバ内に供給されるガスの組成及び流量がＡｒ／Ｏ2＝
３０／１０［ｓｃｃｍ］であり、このガス圧が１［Ｐ
ａ］であり、コイルに印加される電力が２００［Ｗ］で
あり、反応時間が１２０［ｓｅｃ］であるように設定し
て、トンネル障壁層を形成した。なお、この手法では、
磁気トンネル素子として、ＮｉＦｅ層（１８．８ｎｍ）
及びＣｏ層（３．９ｎｍ）からなる第１の磁性金属層
と、Ａｌ膜（１．３ｎｍ）を酸化してなるトンネル障壁
層と、Ｃｏ層（５ｎｍ）及びＩｒＭｎ層（１５ｎｍ）か
らなる第２の磁性金属層とを有するものを作製した。
【００２８】また、大気中自然酸化により金属膜を酸化
する手法は、金属膜を大気中に２００時間放置すること
によりトンネル障壁層を形成した。なお、この手法で
は、磁気トンネル素子として、ＮｉＦｅ層（１８．８ｎ
ｍ）及びＣｏ層（３．９ｎｍ）からなる第１の磁性金属
層と、Ａｌ膜（１．３ｎｍ）を酸化してなるトンネル障
壁層と、Ｃｏ層（２．６ｎｍ）、ＮｉＦｅ層（１８．８
ｎｍ）、ＦｅＭｎ層（４５ｎｍ）及びＴａ層（２０ｎ
ｍ）からなる第２の磁性金属層とを有するものを作製し
た。
【００２９】さらに、プラズマ酸化により金属膜を酸化
する手法は、チャンバ内に供給されるガスの組成及び流
量がＡｒ／Ｏ2＝４０／４［ｓｃｃｍ］であり、このガ
ス圧が０．３［Ｐａ］であり、コイル及び金属膜に印加
される電力が２０［Ｗ］であり、反応時間が１０００
［ｓｅｃ］であるように設定して、トンネル障壁層を形
成した。なお、この手法では、磁気トンネル素子とし
て、ＮｉＦｅ層（１８．８ｎｍ）及びＣｏ層（３．９ｎ
ｍ）からなる第１の磁性金属層と、Ａｌ膜（１．３ｎ
ｍ）を酸化してなるトンネル障壁層と、Ｃｏ層（２．６
ｎｍ）、ＮｉＦｅ層（１８．８ｎｍ）、ＦｅＭｎ層（４
５ｎｍ）及びＴａ層（２０ｎｍ）からなる第２の磁性金
属層とを有するものを作製した。
【００３０】上述したように異なる手法で作製した磁気
トンネル素子それぞれに対して、図５に示すように、ト
ンネル障壁層の抵抗値測定実験を行った。この実験で
は、第１の磁性金属層に接続された第１電極１５び第２
の磁性金属層に接続された第２電極１６に対して定電流
源１７から所定の電流を供給したとき、これら第１電極
１５及び第２ン電極１６に挟持されたサンプル１８の電
圧値を電圧計１９により測定することによって、トンネ
ル障壁層の抵抗値を測定した。このとき、実験の結果と
して、トンネル障壁層の抵抗値が１Ω以下である場合に
はショートしたものとし、不良とした。この実験の結果
を表１に示す。
【００３１】
【表１】
【００３２】この表１から明らかなように、高周波誘導
結合方式で発生させた酸素プラズマにより金属膜を酸化
してトンネル障壁層を形成した場合には、第１の磁性金
属層と第２の磁性金属層との間にショートが発生すると
いった不良が防止され、非常に高い歩留まりを示した。
これに対して、大気中自然酸化やプラズマ酸化法により
金属膜を酸化した場合には、トンネル障壁層に膜欠陥が
形成される結果、第１の磁性金属層と第２の磁性金属層
との間にショートが発生してしまい、歩留まりが低下し
ている。このことから、高周波誘導結合方式で発生させ
た酸素プラズマにより金属膜を酸化することにより、従
来と比較して歩留まりを飛躍的に向上させることができ
ることが明らかになった。
【００３３】次に、上記実施の形態に示した磁気トンネ
ル素子及びその製造方法を実際の磁気デバイスに適用し
た例を説明する。ここでは、磁気デバイスとして、磁気
ヘッドを例示する。
【００３４】この磁気ヘッドは、図６に示すように、下
層シールド２０と、この下層シールド２０上に形成され
た下部ギャップ２１と、この下部ギャップ２１上に形成
された磁気トンネル素子２２と、この磁気トンネル素子
２２上に形成された上部ギャップ２３と、この上部ギャ
ップ２３上に形成された上層シールド２４とから構成さ
れている。また、この磁気ヘッドは、一側面２５が磁気
記録媒体との対向面とされ、下層シールド２０、下部ギ
ャップ２１、磁気トンネル素子２２、上部ギャップ２３
及び上層シールド２４がこの一側面２５に露出するよう
な構成とされる。
【００３５】この磁気ヘッドにおいて、磁気トンネル素
子２は、上述したように、第１の磁性金属層２６と第２
の磁性金属層２７とがトンネル障壁層２８を介して積層
されることにより形成されている。また、上述したよう
に、第１の磁性金属層２６は、ＮｉＦｅ膜２９及びＣｏ
膜３０からなり、第２の磁性金属層２７は、Ｃｏ膜３１
及びＩｒＭｎ膜３２からなる。さらに、トンネル障壁層
２８は、高周波誘導結合方式で発生した酸素プラズマで
Ａｌ膜を酸化させることにより形成されている。
【００３６】さらに、この磁気ヘッドでは、下部ギャッ
プ２１及び磁気トンネル素子２２が絶縁材料からなる絶
縁層３３中に埋め込まれるように形成されている。
【００３７】このように構成された磁気ヘッドにおい
て、下層シールド２０及び上層シールド２４は、導電性
を有する磁性材料から形成される。これにより、これら
下層シールド２０及び上層シールド２４は、一側面２５
に印加される磁界の中で再生対象の信号磁界以外の磁界
を引き込むことができる。これによって、この磁気ヘッ
ドでは、再生対象の信号磁界のみを磁気トンネル素子２
２に印加させることができる。
【００３８】また、下部ギャップ２１及び上部ギャップ
２３は、導電性の非磁性材料から形成される。これによ
り、第１の磁性金属層２６及び下層シールド２０の間と
第２の磁性金属層２７及び上層シールド２４の間を磁気
的に隔離することができる。すなわち、この下部ギャッ
プ２１によれば、磁気トンネル素子２２に対して、磁性
材料からなる下層シールド２０の磁気的な影響を防止す
ることができ、また、上部ギャップ２３によれば、磁気
トンネル素子２２に対して、磁性材料からなる上層シー
ルド２４の磁気的な影響を防止することができる。
【００３９】さらに、この磁気ヘッドでは、下層シール
ド２０、下部ギャップ２１、上部ギャップ２３及び上層
シールド２４が導電材料から形成されているため、下層
シールド２０及び下部ギャップ２１が第１の磁性金属層
２６に対する電極となり、上部ギャップ２３及び上層シ
ールド２４が第２の磁性金属層２７に対する電極となっ
ている。
【００４０】このように構成された磁気ヘッドでは、第
１の磁性金属層２６が磁気記録媒体から印加される信号
磁界に対して略垂直方向に一軸異方性を有する磁化自由
膜を有し、第２の磁性金属層２７が磁気記録媒体から印
加される信号磁界に対して略平行な方向に固定磁化を有
する磁化固定膜を有している。そして、この磁気ヘッド
に対して所定の信号磁界が印加されると、磁化自由膜の
磁化方向が変化することになる。具体的に、この磁気ヘ
ッドでは、ＮｉＦｅ膜２９が磁化自由膜であり、Ｃｏ膜
３１が磁化固定膜である。
【００４１】このとき、磁気ヘッドでは、第２の磁性金
属層２７から第１の磁性金属層２６に向かって一定の電
流が供給されている。これにより、第２の磁性金属層２
７と第１の磁性金属層２６との間には、いわゆる、トン
ネル電流が流れることとなる。そして、この磁気ヘッド
では、第１の磁性金属層２６の磁化自由膜（ＮｉＦｅ膜
２９）の磁化方向が変化して磁化固定膜（Ｃｏ膜３１）
の磁化方向との相対的な角度が変化すると、トンネル電
流に対する抵抗値が変化する。
【００４２】このため、この磁気ヘッドでは、第２の磁
性金属層２７と第１の磁性金属層２６との間に流れる一
定電流の電圧を検出することによって、トンネル電流に
対する抵抗値を測定することができる。そして、この磁
気ヘッドは、トンネル電流に対する抵抗値の変化を測定
することによって、磁気記録媒体からの信号磁界を検出
することができる。
【００４３】以上のように構成された磁気ヘッドを製造
する際には、先ず、図７に示すように、ＡｌＴｉＣ系、
ＴｉＯ−ＣａＯ系等の一般に薄膜ヘッドに使用されてい
る基板３４の一主面上に、センダスト等の磁性材料から
なる下層シールド２０とＴａ等の非磁性金属材料からな
る下部ギャップ２１を成膜する。このとき、下部ギャッ
プ２１は、磁気トンネル素子２２の下地となるため、高
度に平坦化されることが好ましい。
【００４４】次に、図８に示すように、下部ギャップ２
１上に、ＮｉＦｅ膜２９（厚み１８．８ｎｍ）、Ｃｏ膜
３０（厚み３．９ｎｍ）及びＡｌ膜３５（厚み１．３ｎ
ｍ）をこの順で成膜する。このとき、ＮｉＦｅ膜２９及
びＣｏ膜３０は、磁気記録媒体から印加される磁界に対
して略垂直方向に一軸異方性を有するように、配向処理
が施される。
【００４５】次に、図３に示したようなチャンバ内にお
いて、高周波誘導結合方式で発生させた酸素プラズマに
よりＡｌ膜３５を酸化する。このとき、Ａｌ膜３５は、
例えば、酸化時間、酸素分圧、高周波投入電力及びガス
圧力等を適宜調節することにより酸化を制御される。こ
のとき、上述した各層の成膜プロセスや、Ａｌ膜３５の
酸化プロセス、後述する成膜プロセスは、同一チャンバ
内で行われることが好ましい。
【００４６】次に、図９に示すように、酸化されたＡｌ
膜３５上にＣｏ膜３１及びＩｒＭｎ膜３２をこの順で成
膜する。このとき、ＩｒＭｎ膜３２は、Ｃｏ膜３１との
間に、磁気記録媒体から印加される磁界に対して略平行
な方向に交換結合磁界を発生するように配向処理され
る。
【００４７】次に、図１０に示すように、ＩｒＭｎ膜３
２上にレジスト材料を塗布してレジスト膜を形成し、フ
ォトリソグラフィ法によりこのレジスト膜を所定の形状
にパターニングされたレジストパターン３６を形成す
る。具体的には、レジストパターン３６は、磁気トンネ
ル素子２２となる領域に残存するようにパターニングさ
れる。
【００４８】次に、図１１に示すように、Ａｒのイオン
ミリング等の手法により、レジストパターン３６が形成
されていない領域の膜を、下層シールド２０が露出する
までエッチングする。これにより、下層シールド２０上
に、下部ギャップ２１、ＮｉＦｅ膜２９、Ｃｏ膜３０、
酸化されたＡｌ膜３５、Ｃｏ膜３１、ＩｒＭｎ膜３２及
びレジストパターン３６が残存した状態となる。すなわ
ち、レジストパターン３６下に所定の形状の磁気トンネ
ル素子２２が形成されることとなる。
【００４９】次に、図１２に示すように、レジストパタ
ーン３６が残存している状態で、外方に露出した下層シ
ールド２０及びレジストパターン３６上にＡｌ2Ｏ3等の
絶縁材料からなる絶縁膜３３を成膜する。この絶縁膜３
３は、下層シールド２０上において、レジストパターン
３６とＩｒＭｎ膜３２との界面と略々同じ高さとなるよ
うに成膜される。これにより、磁気トンネル素子２２
は、絶縁膜３３中に埋め込まれたようなかたちになる。
【００５０】次に、図１３に示すように、有機溶剤等に
よりレジストパターン３６とともにレジストパターン３
６上に成膜された絶縁膜３３を剥離し、主面３７を平坦
化する。
【００５１】次に、主面３７上にＴａ等の非磁性金属か
らなる上部ギャップ２３を形成し、所定の形状に上層シ
ールド２４を形成することにより図６に示したような磁
気ヘッドが形成される。このとき、上層シールド２４
は、所定の形状とされたレジストパターンを用いたメッ
キ法により形成されてもよいし、スパッタ法等により上
部ギャップ２３全面に形成された後に所定の形状にエッ
チングすることにより形成されてもよい。
【００５２】次に、フォトリソグラフィ及びエッチング
によって、絶縁膜３３、下部ギャップ２１及び下層シー
ルド２０を所定の形状に形成するとともに、絶縁膜３３
に下層シールド２０との電気的な接続を可能とするため
の開口部３８を穿設する。すなわち、絶縁膜３３に開口
部３８を形成し、この開口部３８から下層シールド２０
を露出させる。そして、図示しないが、この開口部３８
内に導電材料を充填することによって、下層シールド２
０を電気的に接続可能とする。
【００５３】このように作製された磁気ヘッドでは、上
述したように、高周波誘導結合方式で発生させた酸素プ
ラズマを用いてＡｌ膜３５を酸化してトンネル障壁層２
８を形成している。このため、この磁気ヘッドでは、第
１の磁性金属層２６と第２の磁性金属層２７との間にト
ンネル電流が確実に流れることとなる。言い換えると、
上述した手法によれば、トンネル障壁層２８を確実に形
成することができ、第１の磁性金属層２６と第２の磁性
金属層２７との間が通電してしまうといった不良を防止
し、磁気ヘッドを製造する際の歩留まりを大幅に向上さ
せることができる。
【００５４】
【発明の効果】以上、詳細に説明したように、本発明に
係る磁気トンネル素子では、高周波誘導結合方式で発生
させた酸素プラズマを用いて金属膜を酸化して形成され
たトンネル障壁層を有している。このため、この磁気ト
ンネル素子では、トンネル障壁層により第１の磁性層と
第２の磁性層との間に短絡を発生することなく確実に絶
縁することができる。したがって、この磁気トンネル素
子は、これら第１の磁性層及び第２の磁性層の間に確実
にトンネル電流を流すことができる。
【００５５】また、本発明に係る磁気トンネル素子の製
造方法は、金属膜を高周波誘導結合方式で発生させた酸
素プラズマを用いて酸化することによりトンネル障壁層
を形成している。このため、この手法では、金属膜を損
傷することなく、第１の磁性層と第２の磁性層との間を
確実に絶縁するトンネル障壁層を形成することができ
る。したがって、この手法によれば、第１の磁性層及び
第２の磁性層の間に短絡が発生してしまうといった不良
の発生を確実に防止することができ、その結果、生産性
が大幅に向上する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る磁気トンネル素子を模式的に示す
要部斜視図である。
【図２】本発明に係る磁気トンネル素子の要部断面斜視
図である。
【図３】トンネル障壁層を形成するに際して、高周波誘
導結合方式で発生した酸素プラズマにより金属膜を酸化
する手法を説明するための概略構成図である。
【図４】本発明に係る磁気トンネル素子における外部磁
界と抵抗値及び磁気抵抗比との関係を示す特性図であ
る。
【図５】本発明に係る手法及び従来の手法の効果を検証
する実験の構成を示す構成図である。
【図６】本発明に係る磁気トンネル素子を適用した磁気
ヘッドの概略構成図である。
【図７】磁気トンネル素子を有する磁気ヘッドの製造工
程を示し、基板上に下層シールド及び下部ギャップを形
成した状態を示す要部断面図である。
【図８】磁気トンネル素子を有する磁気ヘッドの製造工
程を示し、下部ギャップ上にＮｉＦｅ膜、Ｃｏ膜及びＡ
ｌ膜を形成した状態を示す要部断面図である。
【図９】磁気トンネル素子を有する磁気ヘッドの製造工
程を示し、Ａｌ膜を酸化した後に、Ａｌ膜上にＣｏ膜及
びＩｒＭｎ膜を形成した状態を示す要部断面図である。
【図１０】磁気トンネル素子を有する磁気ヘッドの製造
工程を示し、レジストパターンを形成した状態を示す要
部断面図である。
【図１１】磁気トンネル素子を有する磁気ヘッドの製造
工程を示し、エッチングにより磁気トンネル素子を形成
した状態を示す要部断面図である。
【図１２】磁気トンネル素子を有する磁気ヘッドの製造
工程を示し、絶縁膜を形成した状態を示す要部断面図で
ある。
【図１３】磁気トンネル素子を有する磁気ヘッドの製造
工程を示し、レジストパターンを除去した後に平坦化し
た状態を示す要部断面図である。
【符号の説明】
１ 非磁性基板、２ 第１の磁性金属層、３ 絶縁層、
４ 第２の磁性金属層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 熊谷 静似 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 池田 義人 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5D034 BA03 BA15 DA07

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 第１の磁性層と、 上記第１の磁性層上に形成され、高周波誘導結合方式に
    より生成された酸素プラズマにより金属膜を酸化させて
    なるトンネル障壁層と、 上記トンネル障壁層上に形成された第２の磁性層とを備
    えることを特徴とする磁気トンネル素子。
  2. 【請求項２】 上記第１の磁性層が少なくとも外部磁界
    に応じて磁化方向を変化させる磁化自由膜を備えるとと
    もに、上記第２の磁性層が少なくとも所定の方向の固定
    磁化とされた磁化固定層を備えることを特徴とする請求
    項１記載の磁気トンネル素子。
  3. 【請求項３】 上記第１の磁性層が少なくとも所定の方
    向の固定磁化とされた磁化固定層を備えるとともに、上
    記第２の磁性層が少なくとも外部磁界に応じて磁化方向
    を変化させる磁化自由膜を備えることを特徴とする請求
    項１記載の磁気トンネル素子。
  4. 【請求項４】 上記トンネル障壁層は、少なくともＣｏ
    を含有するＣｏ層により挟持されたことを特徴とする請
    求項１記載の磁気トンネル素子。
  5. 【請求項５】 第１の磁性層を形成し、 上記第１の磁性層上に、高周波誘導結合方式により生成
    された酸素プラズマで金属膜を酸化させることによりト
    ンネル障壁層を形成し、 このトンネル障壁層を介して、上記第１の磁性層上に第
    ２の磁性層を形成することを特徴とする磁気トンネル素
    子の製造方法。
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