JP2008159653A - 磁気検出素子 - Google Patents

Abstract

【課題】
表面が平坦なシード層を形成することにより、素子全体の平坦性が高い磁気検出素子を得る。
【解決手段】
シード層を、下部シールド層側の第１シード層と反強磁性層に接する第２シード層の少なくとも２層とし、前記第２シード層をＲｕで形成する。これにより、シード層は表面の平坦性が高く、その上に形成される素子を構成する各層の界面平坦性が向上し、素子が破壊するときの電圧（絶縁破壊電圧）が高く、信頼性の高い素子を得ることができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、例えばハードディスク装置などに搭載される磁気ヘッド、あるいは磁気センサやＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）に用いられる磁気検出素子に係り、特にシード効果を適切に維持しつつ、非磁性材料層の界面平担性を向上させることができ動作安定性を向上させることが可能な磁気検出素子に関する。

トンネル型磁気検出素子は、下から反強磁性層、固定磁性層、絶縁障壁層、フリー磁性層の順に積層された積層構造からなる。基板の上、あるいは基板の上に形成される下地層の上にはシード層が形成され、このシード層の上に、前記反強磁性層、固定磁性層、自由磁性層、非磁性材料層が形成される。

前記シード層は、その上に積層される反強磁性層、固定磁性層、絶縁障壁層及びフリー磁性層の各層に対して良好な結晶配向性を与え、結晶粒径を成長させることができる材料、すなわちシード効果を有する材料で形成される。例えば、前記シード層の結晶構造が面心立方（ｆｃｃ）構造で、膜面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向していると、その上に形成される各層を適切に面心立方（ｆｃｃ）構造の｛１１１｝配向させることができ、また結晶粒径の増大を図ることができる。これによって、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を向上させることが可能である。

下記特許文献１に示す磁気抵抗効果素子では、シード層をＮｉＦｅＣｒで形成している。
特開２００２−７６４７３号公報

前記シード層をＮｉＦｅＣｒで形成することで、前記シード層上に形成される各層の結晶配向性を適切に向上させることができ、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を適切に向上させることが出来ることがわかっている。

しかしながら、前記シード層をＮｉＦｅＣｒで形成すると絶縁障壁層と固定磁性層間、前記絶縁障壁層とフリー磁性層間の界面平坦性が悪化する。その結果、前記絶縁障壁層の膜厚が不均一になり、一部膜厚の薄い部分が生じる。そのため、素子に電圧をかけたときに低い電圧で前記絶縁障壁層が絶縁破壊を起こしてしまう。このように、絶縁破壊が起きる電圧（絶縁破壊電圧、以下ＢＤＶ（Break DownVoltage）という。）が低い素子は動作安定性が低く、高い信頼性を得ることができなかった。

また、上記のように界面平坦性が悪いと、再生ヘッドのノイズの原因となり、ますます動作安定性を低下させることとなった。
また、シード層をＮｉＣｒやＣｒ単層で形成した場合も、上記した問題が生じた。

そこで、本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特にシード効果を適切に維持しつつ、非磁性材料層の界面平担性を向上させることができ動作安定性を向上させることが可能な磁気検出素子を提供することを目的としている。

本発明における磁気検出素子は、下部シールド層上に、下から、シード層、反強磁性層、第１磁性層、非磁性材料層及び第２磁性層の順に積層され、前記第２磁性層が外部磁界に対して磁化変動する磁化変動層であり、
前記シード層は、下から第１シード層及び第２シード層の順に積層された２層構造であり、前記第１シード層は少なくともクロム（Ｃｒ）を含有して形成され、前記第２シード層はルテニウム（Ｒｕ）で形成されることを特徴とするものである。

本発明では、上記のようにシード層を２層構造で形成している。前記シード層の下層側に位置する第１シード層を、少なくともＣｒを含む材料で形成し、上層側に位置する第２シード層をＲｕで形成する。これにより、前記非磁性材料層の界面平坦性を向上させることができ、シード効果を良好に維持しつつ、ノイズ発生を低減できる等、動作安定性を向上させることが可能である。

本発明では、前記第１シード層は、ニッケル−鉄−クロム（ＮｉＦｅＣｒ）で形成されることが好ましい。すなわちシード層をＮｉＦｅＣｒ／Ｒｕの構造で形成すると、シード効果を良好に維持しつつ、動作安定性を効果的に向上させることが可能である。

また本発明では、前記第１シード層は、ニッケル−クロム（ＮｉＣｒ）、あるいは、クロム（Ｃｒ）で形成されてもよい。

本発明では、前記第２シード層の膜厚は、前記第１シード層の膜厚より小さいことが好ましい。前記第２シード層の膜厚を前記第１シード層の膜厚より厚くすると、特に積層体を所定形状に削り込む製造過程で、Ｒｕが前記積層体の側面に付着し、ショートしやすくなるので好ましくない。また、第１シード層の膜厚が薄いと、良好なシード効果を得られず抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が低下するので好ましくない。よって、上記のように、前記第２シード層の膜厚を、前記第１シード層の膜厚より小さくすることが好適である。

また本発明では、前記第１磁性層は磁化方向が固定された固定磁性層であり、前記第２磁性層は外部磁界に対して磁化変動するフリー磁性層であり、前記非磁性材料層は、絶縁材料で形成されることが好ましい。これにより磁気検出素子はトンネル型磁気検出素子となる。本発明では前記非磁性材料層（絶縁障壁層）の界面平坦性を向上できるので、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を高くでき動作安定性を適切に向上できる。

本発明の磁気検出素子によれば、非磁性材料層の界面平坦性を向上させることができ、シード効果を良好に維持しつつ、ノイズ発生を低減できる等、動作安定性を向上させることが可能である。

図１は本実施形態のトンネル型磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果素子）を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した断面図である。

トンネル型磁気検出素子は、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。なお、図中においてＸ方向は、トラック幅方向、Ｙ方向は、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向（ハイト方向）、Ｚ方向は、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向及び前記トンネル型磁気検出素子の各層の積層方向、である。

図１の最も下に形成されているのは、例えばＮｉＦｅ合金で形成された下部シールド層２１である。前記下部シールド層２１上に積層体Ｔ１が形成されている。前記積層体Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面１１，１１は、下側から上側に向けて徐々に前記トラック幅方向の幅寸法が小さくなるように傾斜面で形成されており、前記積層体Ｔ１は略台形形状を有している。

前記トンネル型磁気検出素子は、前記積層体Ｔ１と、前記積層体Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成された下側絶縁層２２、ハードバイアス層２３、および上側絶縁層２４とで構成される。

前記積層体Ｔ１の最下層は、Ｔａ（タンタル），Ｈｆ（ハフニウム），Ｎｂ（ニオブ），Ｚｒ（ジルコニウム），Ｔｉ（チタン），Ｍｏ（モリブデン），Ｗ（タングステン）のうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層１である。特に、下地層１をＴａで形成すると、下地層１表面の平坦性が高いため、その上に形成されるシード層など各層の平坦性を高くすることができる。なお、前記下地層１は形成されなくてもよい。

前記下地層１の上に、シード層２が設けられる。前記シード層２は、下地層１側の第１シード層２ａと、その上の第２シード層２ｂの２層構造からなる。なお、前記第２シード層２ｂは、シード層２の上に積層される反強磁性層３に接している。

前記第１シード層２ａは、ＮｉＦｅＣｒ、ＮｉＣｒまたはＣｒによって形成される。このうち、前記第１シード層２ａをＮｉＦｅＣｒによって形成することが好ましい。前記第１シード層２ａをＮｉＦｅＣｒで形成すると、前記第１シード層２ａは、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向しているものになる。これにより、第１シード層２ａ上に積層される各層は、膜面と平行な方向に｛１１１｝面を有する等価な結晶面が優先配向されやすく、面心立方（ｆｃｃ）構造を有するようになる。

前記第１シード層２ａの膜厚は３０（Å）より大きいことが好ましい。膜厚が３０（Å）以下で薄いと、第１シード層２ａ上に積層される各層の結晶配向性を適切に向上できない。すなわち、第１シード層２ａが、その上に積層される各層の結晶面を第１シード層２ａと同じ結晶面に優先的に配向させ、かつ結晶粒径を増大させるシード効果を適切に発揮できず、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が低下する。よって、第１シード層２ａの膜厚は３０（Å）より大きいことが好ましい。しかし、トンネル型磁気検出素子はできるだけ素子の厚みが薄いことが好ましいので、前記第１シード層２ａの膜厚は、４０〜６０（Å）が適当である。本実施の形態では、前記第１シード層２ａの膜厚は例えば、５０（Å）である。

前記第１シード層２ａの上に、第２シード層２ｂがＲｕ（ルテニウム）によって形成される。Ｒｕは、それ自体の結晶構造は六方最密充填（ｈｃｐ）構造であるが、Ｒｕを第１シード層２ａ上に重ねて形成するとＲｕの結晶構造も変態しているものと思われる。そして、Ｃｒを含有する第１シード層２ａ上にＲｕで形成された第２シード層２ｂを重ねて形成しても、前記第１シード層２ａのみで形成した従来と同様のシード効果が得られ、従来と同様、高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能である。

Ｒｕで形成される前記第２シード層２ｂの膜厚は、第１シード層２ａの膜厚より小さいことが好ましく、具体的には３０（Å）以下であることが好ましい。トンネル型磁気検出素子は、図２のように、各層を積層して積層体Ｔ１を形成した後、図３に示すように、両側端面１１，１１が下側から上側に向けて徐々に前記トラック幅方向の幅寸法が小さくなる傾斜面となるように、側面をエッチングで削り、略台形形状の積層体Ｔ１として素子を形成する。エッチングで削られたＲｕは積層体Ｔ１の側面に再付着し、Ｒｕの膜厚が厚いほど、積層体Ｔ１側面のＲｕ再付着量も多くなる。そして、Ｒｕで形成される前記第２シード層２ｂの膜厚が３０（Å）より厚いと、絶縁障壁層の側面に再付着したＲｕによって、ショートが起こりやすくなり、動作安定性が低下し、最悪の場合、再生不能となるので、Ｒｕで形成された第２シード層２ｂを薄い膜厚で形成する。本実施形態では上記のように、第２シード層２ｂの膜厚は３０（Å）以下で薄いことが好ましい。本実施の形態では、１０（Å）としている。

前記シード層２の上に形成された反強磁性層３は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。

これら白金族元素を用いたＸ−Ｍｎ合金は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さらに交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性材料として優れた特性を有している。これら白金族元素の中でも、ＩｒあるいはＰｔは、高い反強磁性を示すので特に好ましい。本実施の形態ではＩｒＭｎを用いている。

また前記反強磁性層３は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。

前記反強磁性層３の膜厚が薄いと反強磁性を示さないので、膜厚は４０（Å）以上であることが好ましい。

前記反強磁性層３上には固定磁性層４が形成されている。前記固定磁性層４は、下から第１固定磁性層４ａ、非磁性中間層４ｂ、第２固定磁性層４ｃの順で積層された積層フェリ構造である。前記反強磁性層３との界面での交換結合磁界及び非磁性中間層４ｂを介した反強磁性的交換結合磁界（ＲＫＫＹ的相互作用）により前記第１固定磁性層４ａと第２固定磁性層４ｃの磁化方向は互いに反平行状態にされる。これは、いわゆる積層フェリ構造と呼ばれ、この構成により前記固定磁性層４の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層４と反強磁性層３との界面で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができる。なお前記第１固定磁性層４ａ及び第２固定磁性層４ｃは例えば１２〜２４Å程度で形成され、非磁性中間層４ｂは８Å〜１０Å程度で形成される。

前記第１固定磁性層４ａ及び第２固定磁性層４ｃはＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉなどの強磁性材料で形成されている。また非磁性中間層４ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。

前記固定磁性層４上に形成された絶縁障壁層５は、酸化チタン（Ｔｉ−Ｏ）、酸化アルミニウム（Ａｌ−Ｏ）、あるいは酸化マグネシウム（Ｍｇ−Ｏ）で形成されることが好ましい。前記絶縁障壁層５はＴｉ−Ｏ、Ａｌ−ＯあるいはＭｇ−Ｏからなるターゲットを用いて、スパッタ成膜することができる。また、Ｔｉ−ＯあるいはＡｌ−Ｏの場合、ＴｉあるいはＡｌを１〜１０Åの膜厚で形成した後、酸化させてＴｉ−ＯあるいはＡｌ−Ｏとしたものでもよい。この場合、酸化されるので膜厚が厚くなるが、絶縁障壁層５の最終的な膜厚は１〜２０Å程度が好ましい。絶縁障壁層５の膜厚があまり大きいと、トンネル電流が流れにくくなり、好ましくない。

前記絶縁障壁層５上には、フリー磁性層６が形成されている。前記フリー磁性層６は、ＮｉＦｅ合金等の磁性材料で形成される軟磁性層６ｂと、前記軟磁性層６ｂと前記絶縁障壁層５との間に例えばＣｏＦｅ合金からなるエンハンス層６ａとで構成される。前記軟磁性層６ｂは、軟磁気特性に優れた磁性材料で形成されることが好ましく、前記エンハンス層６ａは、前記軟磁性層６ｂよりもスピン分極率の大きい磁性材料で形成されることが好ましい。軟磁性層６ｂをＮｉＦｅ合金で形成する場合、磁気特性の点から、Ｎｉの含有量は８０〜１００（ａｔ％）であることが好ましい。

前記絶縁障壁層５と接する前記エンハンス層６ａをスピン分極率の大きいＣｏＦｅ合金で形成することで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を向上させることができる。特にＦｅ含有量が高いＣｏＦｅ合金は、スピン分極率が高いため、素子の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を向上させる効果が高い。抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の高い素子は、検出感度が高いため、再生ヘッドの特性を向上させることができる。ＣｏＦｅ合金のＦｅ含有量には特に制限はないが、１０〜９０ａｔ％の範囲とすることができる。

また、前記エンハンス層６ａは、形成される膜厚があまり厚いと、前記軟磁性層６ｂの磁気検出感度に影響を与え、検出感度の低下につながるので、前記軟磁性層６ｂより薄い膜厚で形成される。前記軟磁性層６ｂは例えば３０〜７０Å程度で形成され、前記エンハンス層６ａは１０Å程度で形成される。なお、前記エンハンス層６ａの膜厚は６〜２０Åが好ましい。

なお前記フリー磁性層６は、複数の磁性層が非磁性中間層を介して積層された積層フェリ構造であってもよい。また前記フリー磁性層６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法でトラック幅Ｔｗが決められる。
前記フリー磁性層６上にはＴａ等で形成された保護層７が形成されている。

以上のようにして積層体Ｔ１が前記下部シールド層２１上に形成されている。前記積層体Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面１１，１１は、エッチングなどにより削られて、下側から上側に向けて徐々に前記トラック幅方向の幅寸法が小さくなるように傾斜面で形成されている。

図１に示すように、前記積層体Ｔ１の両側に広がる下部シールド層２１上から前記積層体Ｔ１の両側端面１１上にかけて下側絶縁層２２が形成され、前記下側絶縁層２２上にハードバイアス層２３が形成され、さらに前記ハードバイアス層２３上に上側絶縁層２４が形成されている。

前記下側絶縁層２２と前記ハードバイアス層２３間にバイアス下地層（図示しない）が形成されていてもよい。前記バイアス下地層は例えばＣｒ、Ｗ、Ｔｉで形成される。

前記絶縁層２２，２４はＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２等の絶縁材料で形成されたものであり、前記積層体Ｔ１内を各層の界面と垂直方向に流れる電流が、前記積層体Ｔ１のトラック幅方向の両側に分流するのを抑制すべく前記ハードバイアス層２３の上下を絶縁するものである。前記ハードバイアス層２３は例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成される。

前記積層体Ｔ１上及び上側絶縁層２４上にはＮｉＦｅ合金等で形成された上部シールド層２６が形成されている。

図１に示す実施形態では、前記下部シールド層２１及び上部シールド層２６が前記積層体Ｔ１に対する電極層として機能し、前記積層体Ｔ１の各層の膜面に対し垂直方向（図示Ｚ方向と平行な方向）に電流が流される。

前記フリー磁性層６は、前記ハードバイアス層２３からのバイアス磁界を受けてトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に磁化されている。一方、固定磁性層４を構成する第１固定磁性層４ａ及び第２固定磁性層４ｃはハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化されている。前記固定磁性層４は積層フェリ構造であるため、第１固定磁性層４ａと第２固定磁性層４ｃはそれぞれ反平行に磁化されている。前記固定磁性層４は磁化が固定されている（外部磁界によって磁化変動しない）が、前記フリー磁性層６の磁化は外部磁界により変動する。

前記フリー磁性層６が、外部磁界により磁化変動すると、第２固定磁性層４ｃとフリー磁性層との磁化が反平行のとき、前記第２固定磁性層４ｃとフリー磁性層６との間に設けられた絶縁障壁層５を介してトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、前記第２固定磁性層４ｃとフリー磁性層６との磁化が平行のとき、最も前記トンネル電流は流れ易くなり抵抗値は最小になる。

この原理を利用し、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層６の磁化が変動することにより、変化する電気抵抗を電圧変化としてとらえ、記録媒体からの洩れ磁界が検出されるようになっている。

本実施形態のトンネル型磁気検出素子は、前記シード層２が、前記下地層１側の第１シード層２ａと、その上に設けられてＲｕで形成される第２シード層２ｂの２層構造からなる。前記第２シード層２ｂは前記反強磁性層３の下側に接して形成されている。

本実施形態のトンネル型磁気検出素子は、少なくともＣｒを含有する第１シード層２ａの上にＲｕからなる第２シード層２ｂを形成している。これにより、シード効果を良好に維持しつつ、絶縁障壁層５の固定磁性層４及びフリー磁性層６との界面での平坦性を向上させることが出来る。よって、前記絶縁障壁層５を一定の膜厚で形成でき、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を従来よりも高く、且つＢＤＶのばらつきを小さくできる。また、各層の界面平坦性を向上できることで例えば、ノイズの発生を抑制できる。よって動作安定性に優れる信頼性が高い磁気検出素子を製造できる。

また本実施形態における第１シード層２ａと第２シード層２ｂを逆積層すると、前記第１シード層２ａのシード効果を適切に発揮させることができなくなるので、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が低下してしまう。よって、本実施形態のように下から、少なくともＣｒを含有する第１シード層２ａ及びＲｕから成る第２シード層２ｂの順に積層する。

また第１シード層２ａはＮｉＦｅＣｒで形成されることが好適である。これにより、シード層をＮｉＦｅＣｒのみで形成していた従来構造に比べて、効果的に、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を高く、且つＢＤＶのばらつきを小さくできる。

本実施形態はトンネル型磁気検出素子であるが、磁気抵抗効果を利用したＡＭＲ、ＧＭＲなどの磁気検出素子に本発明を適用することができる。かかる場合でも、良好なシード効果を維持しつつ、例えばＣｕで形成された非磁性材料層の界面平坦性を向上でき、ノイズ発生を従来よりも低減できる等、動作安定性に優れた磁気検出素子を製造できる。

本実施形態のトンネル型磁気検出素子の製造方法について説明する。図２ないし図４は、製造工程中におけるトンネル型磁気検出素子を図１と同じ方向から切断した部分断面図である。

図２に示す工程では、下部シールド層２１上に、下地層１を成膜し、その上に第１シード層２ａ、Ｒｕにより第２シード層２ｂを連続成膜する。さらに、シード層２上に、反強磁性層３、第１固定磁性層４ａ、非磁性中間層４ｂ、及び第２固定磁性層４ｃを連続成膜する。

そして、前記第２固定磁性層４ｃ上に、ＴｉまたはＡｌの金属層をスパッタ法等で成膜する。金属層は後の工程で酸化されるので、酸化後の膜厚が絶縁障壁層５の膜厚となるように、金属層を形成する。

次に、真空チャンバー内に酸素を流入する。これにより前記金属層は酸化されて、絶縁障壁層５が形成される。酸化の方法としては、ラジカル酸化、イオン酸化、プラズマ酸化あるいは自然酸化等を挙げることができる。

前記金属層に代えて半導体層を形成し、前記半導体層を酸化して絶縁障壁層５を形成してもよい。また、前記金属層の代わりにＴｉ−Ｏ、Ａｌ−ＯまたはＭｇ−Ｏの酸化金属層をスパッタ法により成膜してもよい。この場合、後の酸化工程は不要である。

次に、前記絶縁障壁層５上に、エンハンス層６ａ及び軟磁性層６ｂから成るフリー磁性層６を成膜する。さらに、前記フリー磁性層６上に、保護層７を成膜する。以上により下地層１から保護層７までが積層された積層体Ｔ１を形成する。

次に、前記積層体Ｔ１上に、リフトオフ用レジスト層３０を形成し、前記リフトオフ用レジスト層３０に覆われていない前記積層体Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部をエッチング等で除去する（図３を参照）。

次に、前記積層体Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側であって前記下部シールド層２１上に、下から下側絶縁層２２、ハードバイアス層２３、及び上側絶縁層２４の順に積層する（図４を参照）。

そして前記リフトオフ用レジスト層３０を除去し、前記積層体Ｔ１及び前記上側絶縁層２４上に上部シールド層２６を形成する。

上記したトンネル型磁気検出素子の製造方法では、その形成過程でアニール処理を含む。代表的なアニール処理は、前記反強磁性層３と第１固定磁性層４ａ間に交換結合磁界（Ｈｅｘ）を生じさせるためのアニール処理である。

本実施形態では、第１シード層２ａを少なくともＣｒを含む例えばＮｉＦｅＣｒで形成し、第２シード層２ｂをＲｕで形成する。

上記により、良好なシード効果を維持しつつ、前記絶縁障壁層５の界面平坦性を向上させることが出来る。よって、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を高く、且つ、絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を従来よりも高くでき信頼性に優れたトンネル型磁気検出素子を簡単且つ適切に製造できる。

本実施形態の磁気検出素子は、ハードディスク装置などに搭載される磁気ヘッドに用いられるほか、磁気センサやＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）にも用いられる。

（実施例１）
図１に示すトンネル型磁気検出素子を形成した。

積層体Ｔ１を、下から、下地層１；Ｔａ（３０）／第１シード層２ａ；ＮｉＦｅＣｒ（５０）／第２シード層２ｂ；Ｒｕ（１０）／反強磁性層３；ＩｒＭｎ（７０）／固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；ＣｏＦｅ（１４）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（９）／第２固定磁性層４ｃ；ＣｏＦｅ（１８）］／金属層；Ａｌ（４．３）の順に積層した。なお括弧内の数値は平均膜厚を示し単位はÅである。次いで、酸化を行い、金属層を酸化してＡｌ−Ｏからなる絶縁障壁層５を形成した。形成した絶縁障壁層５上に、フリー磁性層６[ＣｏＦｅ（１０）／ＮｉＦｅ（５０）]／保護層７；[Ｒｕ（２０）／Ｔａ（２７０）]の順に積層した。

前記積層体Ｔ１を形成した後、２７０℃で３時間４０分間、アニール処理を行った後、下側絶縁層２２、ハードバイアス層２３、及び上側絶縁層２４を積層して、トンネル型磁気検出素子を作成した。

（比較例１）
第２シード層２ｂを形成せず、シード層２を第１シード層２ａ；ＮｉＦｅＣｒ（５０）のみとした以外は実施例１と同じとして、図１に示すトンネル型磁気検出素子を形成した。

実施例１および比較例１において、形成された積層体Ｔ１の断面のＴＥＭ写真を図５および６に示す。実施例１および比較例１のシード層表面の平坦性はさほど違わないように見えるが、中央部に白く見える絶縁障壁層５についてみると、図５に示す実施例１ではほぼ直線状が延びて膜厚がほぼ均一であるのに対し、図６に示す比較例１では、絶縁障壁層５が上下に蛇行し、膜厚が実施例１に比べて不均一となっている。このことから、実施例１においては、Ｒｕで形成された第２シード層２ｂをＮｉＦｅＣｒで形成された第１シード層２ａ上に形成することにより、前記シード層上に形成される各層を平坦に形成することができることがわかる。

次に、実施例１および比較例１において作成された素子、７サンプルについて、印加する電圧を徐々に高くしたとき素子が破壊した絶縁破壊電圧（ＢＤＶ）を測定した。結果を表１に示す。ＢＤＶが５００（ｍＶ）より大きければ、信頼性が高く、ＢＤＶが５００（ｍＶ）より小さければ信頼性が低いとした。なお、前記７サンプルは、同一基板上に同一工程で実施例１および比較例１の素子を複数形成した後、それぞれの素子に切り出したものから無作為に抽出したものである。

表１から、実施例１の素子は、ＢＤＶが６８０〜７００（ｍＶ）と信頼性が高く（７素子の平均が６８９（ｍＶ））、素子にばらつきがほとんどみられない（７素子の標準偏差は９（ｍＶ））。一方、比較例１の素子は、ＢＤＶが６００〜６５０（ｍＶ）と高く信頼性のある素子もあるが、ＢＤＶのばらつきが大きく、７サンプル中３サンプルが３５０〜４００（ｍＶ）の印加電圧で絶縁破壊を起こしてしまった。７素子のＢＤＶを平均すると５２１（ｍＶ）、また標準偏差は１３１．３（ｍＶ）である。このことから、実施例１の素子は、ＢＤＶが高く、ばらつきが小さく、素子としての信頼性の高いものであることがわかった。なお、実施例１の素子および比較例１の素子は、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の値は約３０（％）でほぼ同じ値を示し、実施例１も比較例１と同様に高いシード効果が得られていることがわかった。

本実施形態のトンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した断面図、 本実施形態のトンネル型磁気検出素子の製造方法を示す一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した断面図）、 図２の次に行われる一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した断面図）、 図３の次に行われる一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した断面図）、 実施例１において、形成された積層体Ｔ１の断面のＴＥＭ写真、 比較例１において、形成された積層体Ｔ１の断面のＴＥＭ写真、

符号の説明

１ 下地層
２ シード層
２ａ 第１シード層
２ｂ 第２シード層
３ 反強磁性層
４ 固定磁性層
４ａ 第１固定磁性層
４ｂ 非磁性中間層
４ｃ 第２固定磁性層
５ 絶縁障壁層
６ａ エンハンス層
６ｂ 軟磁性層
６ フリー磁性層
７ 保護層
２１ 下部シールド層
２２，２４ 絶縁層
２３ ハードバイアス層
２６ 上部シールド層

Claims (5)

1. 下部シールド層上に、下から、シード層、反強磁性層、第１磁性層、非磁性材料層及び第２磁性層の順に積層され、前記第２磁性層が外部磁界に対して磁化変動する磁化変動層であり、
   前記シード層は、下から第１シード層及び第２シード層の順に積層された２層構造であり、前記第１シード層は少なくともクロム（Ｃｒ）を含有して形成され、前記第２シード層はルテニウム（Ｒｕ）で形成されることを特徴とする磁気検出素子。
2. 前記第１シード層は、ニッケル−鉄−クロム（ＮｉＦｅＣｒ）で形成される請求項１記載の磁気検出素子。
3. 前記第１シード層は、ニッケル−クロム（ＮｉＣｒ）、あるいはクロム（Ｃｒ）で形成される請求項１記載の磁気検出素子。
4. 前記第２シード層の膜厚は、前記第１シード層の膜厚より小さい請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
5. 前記第１磁性層は磁化方向が固定された固定磁性層であり、前記第２磁性層は外部磁界に対して磁化変動するフリー磁性層であり、前記非磁性材料層は、絶縁材料で形成される請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。

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