[发明专利]磁阻效应元件及磁阻效应器件

说明书

在依次层叠有铁磁性固定层、铁磁性自由层以及保护层的磁阻效应元件中，能够不损害作为磁传感器的功能而更高效地进行磁阻效应元件上的磁场的检测。作为方法，形成GMR层叠膜，该GMR层叠膜具备铁磁性自由层以及形成在铁磁性自由层上、保护铁磁性自由层不受氧化等影响的保护层。在此，由氧化物反铁磁性体构成保护层，且以10nm以下的膜厚形成保护层。

技术领域

本发明涉及磁阻效应元件及磁阻效应器件，特别是能够利用于在低磁场区域引起巨大的磁阻变化的磁阻效应元件及磁阻效应器件。

背景技术

近年来，使用磁阻效应元件的磁传感器能够检测微小的磁场的变化，用于以硬盘驱动器的读取头为代表的各种用途。作为基本结构，一般的巨磁阻效应元件具有由从下侧依次层叠的铁磁性固定层、非磁性中间层以及铁磁性自由层构成的GMR(Giant MagnetoResistance，磁阻)层叠膜。固定层自身的材料或固定层的基底的层叠结构被设计成：自由层的磁化方向相对于外部磁场的变化敏感地变化，与此相对，固定层的磁化方向不会因外部磁场而变化。在这样的基本结构中，自由层与固定层的磁化方向的相对角随外部磁场的变化而变化从而电阻大幅变化的现象被称为巨磁阻效应(GMR效应)。

特别是在检测从GMR层叠膜的上部侧侵入的磁场的情况下，使用在GMR层叠膜的下部设置固定层、在上部设置自由层的所谓底部固定型的自旋阀GMR层叠膜。此时，为了保护GMR层叠膜免受基于外部环境的劣化(氧化等化学反应)，在自由层上形成保护层作为表面层。作为保护层的特性，要求良好地通过磁场。

在专利文献1(日本特开2000-276710号公报)中，记载了通过在保护层中使用非磁性高电阻层，从而极力降低向保护层的分流，在表现GMR效应的铁磁性固定层、非磁性中间层和铁磁性自由层中高效地流过电流。此外，记载了该保护层也作为不改变传导电子的电子自旋的方向而反射电子的镜面反射层来发挥功能，由此促进GMR效应。在专利文献2(美国专利申请公开第2002/0012207号说明书)中，记载了在自旋阀型GMR元件中，通过在与自由层相接的最上部层形成镜面反射层，从而利用镜面反射效果来促进GMR效果。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2000-276710号公报

专利文献2：美国专利申请公开第2002/0012207号说明书

发明内容

发明所要解决的课题

在专利文献1中，由非磁性体高阻层构成与自由层的上表面接触的上部层，但由于该上部层为非磁性体，因此不能说是使磁场充分通过的材料。另外，在专利文献2中，记载了作为构成与自由层的上表面接触的上部层的镜面反射层的材料，不仅可以使用非磁性体，还可以使用反铁磁性体。但是，通常反铁磁性体与自由层磁耦合，因此自由层的磁化方向被固定，不能作为自由层来发挥功能。

因此，要求实现在维持自由层的功能的同时使用良好地通过磁场的保护层的GMR元件。

根据本说明书的描述和附图，其他问题和新颖特征将变得清楚。

用于解决课题的方法

如果简单地说明在本申请中公开的实施方式中的代表性的实施方式的概要，则如下所述。

代表性的实施方式的半导体装置是由从下依次形成的反铁磁性层、铁磁性固定层、非磁性层、铁磁性自由层以及保护层构成的磁阻效应元件，由具有10nm以下的膜厚的氧化物反铁磁性体层构成所述保护层。

发明效果

根据代表性的实施方式，能够提高磁阻效应元件的性能。特别是，能够高效地检测磁阻效应元件的上方的磁场。

附图说明

图1是构成本发明的实施方式1的磁阻效应元件的磁阻效应层叠膜的截面图。