[发明专利]磁阻效应型元件及用它制作的磁存储元件和磁头

说明书

本发明是关于形成在低磁场下也能获得具有高磁场感度磁装置的单元零件，具有隧道效应的磁阻效应型元件，及用该元件制作的磁存储元件和磁头。

作为使用MR膜的固体装置，已提出有磁传感器、存储元件、磁头等。从到目前的研究知道，在GMR(巨大磁阻效应)膜中，垂直膜面通入电流时的MR效应(CPPMR)比在膜面内通入电流时的MR效应(CIPMR)大。能够从阻抗高的TMR(隧道型GMR)膜获得更大的输出。

最近，作为磁极化率高的材料，报导有具有钙钛矿结构的Mn氧化物(Y.Luet al.：Phys.Rev.Lett 54(1996)R8357.)。

在使用这种氧化物形成TMR时，最重要的是叠层的材料之间的相性。这是因为在阻挡层界面处的骤然变化性极大地控制着TMR特性。特别是在使用这种钙钛矿型Mn氧化物的复杂氧化物时，很难确保阻挡层界面处的骤然变化性。

本发明的目的是鉴于这种事实，使用钙钛矿型氧化物，实现良好的隧道接合，提供一种在低磁场中能实现大磁阻效应的可实用的磁阻效应型元件。本发明的再一目的是提供一种使用这种元件的装置。

本发明磁阻效应型元件的特征是包括具有由式L₂(A_1-zR_z)₂A_n-1MnO_3n+3+x表示组成，在结晶结构内具有(L-O)₂层的层状钙钛矿型氧化物，和夹持着层状钙钛矿型氧化物地与该氧化物连接形成的一对强磁性体。在该元件中，通过上述(L-O)₂层进行施加偏磁，实现磁阻隧道效应。

其中，A表示从Ca(钙)、Sr(锶)、和Ba(钡)中至少选出的一种碱土类元素、L表示从Bi(铋)、Tl(铊)和Pb(铅)中至少选出的一种元素、M表示从Ti(钛)、V(钒)、Cu(铜)、Ru(钌)、Ni(镍)、Mn(锰)、Co(钴)、Fe(铁)和Cr(铬)中至少选出的一种元素、R表示稀土类元素(最好从La(镧)、Pr(镨)、Nd(钕)、和Sn(钐)中至少选出一种)。n为1，2或3，X，Z分别为-1≤x≤1，0≤z≤1范围内的数值。

上述层状钙钛矿型氧化物，含有(L-O)₂阻挡层，其自身内包有与磁阻隧道接合的阵列。在本发是中，与这种氧化连接，进一步配置强磁性体，制作成认为能应用于各种装置的实用元件。

如下面所述，本发明的一种形态中，将强磁性体中至少一个作为钙钛矿型氧化物，通过将氧化物电极体接合在这种复合氧化物强磁性体上，作为整体可实现良好的接触。在本发明的另一种形态中，将强磁性体的一个作为钙钛矿型氧化物，另一个作为金属磁性体。进而，在本发明的又一种形态中，与强磁性体中的一个连接，配置反强磁性体。

这样，本发明利用上述层状钙钛矿型氧化物实现了阻挡层界面中的骤然变化性，同时，根据需要配置与该氧化物相适应的强磁性、反强磁性体、氧化物电极体等，从而提供适用于各种装置(例如磁头、磁存储元件)的高感度磁阻效应型元件。

图1(a)～图1(c)分别是制作本发明磁阻效应型元件工序一例的说明断面图。

图2是表示本发明磁阻效应型元件的一种实例的部分剖切的斜视图。

图3(a)和图3(b)分别是表示本发明一种实例中制作的磁阻效应型元件的MR特性的曲线图。

图4是本发明磁阻效应型元件的一种实例中，接合部附近结晶结构的示意图。

图5是本发明磁阻效应型元件的另一种实例中，接合部附近结晶结构的示意图。

图6(a)是本发明磁阻效应型元件的一种实例断面图，图6(b)是同一元件的部分平面图、图6(c)是同一元件的另一种实例断面图。

图7(a)是使用本发明元件制作的磁头构成简要示意斜视图、图7(b)是同一磁头的断面图。

图8(a)是使用图7(a)和(b)所示磁头制作的一种磁装置实例的示意平面图，图8(b)是同一装置的断面图。

图9是使用本发明磁阻效应型元件制作的磁存储元件的断面图。

图10(a)和(b)分别是使用本发明磁阻效应型元件制作的磁存储元件配线示意平面图。

图11(a)是本发明磁存储元件中的配线示意图，图11(b)是使用同一元件构成磁存储装置的一例示意图。

以下对本发明最佳实施例进行说明。