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(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B2)
(11)【特許番号】6186879
(24)【登録日】2017年8月10日
(45)【発行日】2017年8月30日
(54)【発明の名称】薄膜磁性素子
(51)【国際特許分類】
H01L 43/08 20060101AFI20170821BHJP
H01L 29/82 20060101ALI20170821BHJP
【ＦＩ】
H01L43/08 Z
H01L29/82 Z
【請求項の数】4
【全頁数】16
(21)【出願番号】特願2013-106260(P2013-106260)
(22)【出願日】2013年5月20日
(65)【公開番号】特開2014-229660(P2014-229660A)
(43)【公開日】2014年12月8日
【審査請求日】2016年3月22日
(73)【特許権者】
【識別番号】000003067
【氏名又は名称】ＴＤＫ株式会社
(72)【発明者】
【氏名】中田 勝之
(72)【発明者】
【氏名】諏訪 孝裕
(72)【発明者】
【氏名】伊藤 邦恭
(72)【発明者】
【氏名】▲高▼橋 正人
【審査官】
加藤 俊哉
(56)【参考文献】
【文献】
特開２０１２−０３４２８３（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開２００２−１００００５（ＪＰ，Ａ）
【文献】
特開平０６−１３００８８（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）
Ｈ０１Ｌ ４３／０８
Ｈ０１Ｌ ２９／８２
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
非磁性スペーサー層を介して磁化固定層と磁化自由層を備えた磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の積層方向に前記磁気抵抗効果膜を介して配設された一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜とは離間し、且つ前記磁気抵抗効果膜を挟んで対向して配設された一対の第１軟磁性層と、前記磁気抵抗効果膜に対して前記第１軟磁性層よりも離間させ、且つ前記積層方向にその一部を前記第１軟磁性層と対向して配設された第２軟磁性層と、前記第２軟磁性層の周囲に巻回形成されたコイルとを有し、前記第１軟磁性層後端領域断面積をＳ１ｒ、前記第２軟磁性層先端領域断面積をＳ２ｆとしたときに、Ｓ２ｆ＞Ｓ１ｒの関係を満たし、且つ前記第１軟磁性層先端幅をＷ１ｆ、前記第１軟磁性層後端幅をＷ１ｒとしたときに、Ｗ１ｒ＞Ｗ１ｆの関係を満たし、前記第２軟磁性層先端幅をＷ２ｆとしたときに、Ｗ１ｒ＞Ｗ２ｆの関係を満たしていることを特徴とする薄膜磁性素子。
【請求項2】
第１軟磁性層中間幅をＷ１ｍとしたときに、前記第２軟磁性層先端幅Ｗ２ｆとの関係が、Ｗ１ｍ＞Ｗ２ｆの関係を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の薄膜磁性素子。
【請求項3】
非磁性スペーサー層を介して磁化固定層と磁化自由層を備えた磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の積層方向に前記磁気抵抗効果膜を介して配設された一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜とは離間し、且つ前記磁気抵抗効果膜を挟んで対向して配設された一対の第１軟磁性層と、前記磁気抵抗効果膜に対して前記第１軟磁性層よりも離間させ、且つ前記積層方向にその一部を前記第１軟磁性層と対向して配設された第２軟磁性層と、前記第２軟磁性層の周囲に巻回形成されたコイルとを有し、前記第１軟磁性層後端領域断面積をＳ１ｒ、前記第２軟磁性層先端領域断面積をＳ２ｆとしたときに、Ｓ２ｆ＞Ｓ１ｒの関係を満たし、且つ前記第１軟磁性層先端幅をＷ１ｆ、前記第１軟磁性層後端幅をＷ１ｒとしたときに、Ｗ１ｒ＞Ｗ１ｆの関係を満たし、第１軟磁性層中間幅をＷ１ｍとしたときに、前記第２軟磁性層先端幅Ｗ２ｆとの関係が、Ｗ１ｍ＞Ｗ２ｆの関係を満たしていることを特徴とする薄膜磁性素子。
【請求項4】
前記第１軟磁性層の飽和磁束密度は、前記第２軟磁性層の飽和磁束密度より大きいことを特徴とする請求項１から３いずれかに記載の薄膜磁性素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【0001】
本発明は、無配線信号伝達、通信用新機能素子などに応用される薄膜磁性素子に関する。
【背景技術】
【0002】
電子の電荷を応用したエレクトロニクスの分野に対して、電子の電荷とスピンを同時に利用するスピントロニクスの分野が、近年、注目されている（非特許文献１）。スピントロニクスは、巨大磁気抵抗（GMR）効果やトンネル磁気抵抗（TMR）効果に代表される磁気抵抗効果素子の急速な発達により、ハードディスクドライブ（HDD）や磁気抵抗メモリ（MRAM）といった形態で、産業に大きく貢献している。
【0003】
磁気抵抗効果素子では、スピンが伝送・輸送されることで、他の強磁性体のスピンを回転させるエネルギー（スピントランスファートルク）になることが知られている。このスピントランスファートルクを利用すると、ある一定のエネルギーにおいて、スピンの発振・共鳴現象が生じる。これらの現象を利用した、高周波の発振、検波、ミキサー、フィルターといったデバイスとしての産業利用が提案されてきている（特許文献１）。磁気抵抗効果素子の高周波特性は、印加磁界およびスピントランスファートルクによって制御されることが知られている（非特許文献２）。
【0004】
磁気抵抗効果素子の高周波特性を利用する素子（以下、薄膜磁性素子）には次のような応用が考えられる。例えば、携帯端末の高機能化として検討されているマルチバンド化やアクティブチューニングには１ＧＨｚ以上の高周波領域で利用可能な低損失の可変型整合回路の実現が必須であるが、前記整合回路にバリキャップダイオードを用いた場合、１ＧＨｚ以上の高周波領域ではＱ値低下、動作電圧増大を引き起こしてしまう。これに対して、本発明者らは、前記整合回路に薄膜磁性素子を用いれば、Ｑ値、動作電圧の観点でバリキャップダイオードを凌ぐ可能性があることを見出し、開発を進めている。薄膜磁性素子の高周波特性は前述した通り印加磁界で制御可能だが、産業利用を考えた場合、印加磁界を広範囲且つ可変に制御可能な磁界印加機構を含んだ素子構造が必要である。
【0005】
印加磁界を可変制御する磁界印加機構を含んだ素子構造の一例として、電流制御によるコイル磁界とバイアス硬磁性層によるバイアス磁界との合成磁界を磁気抵抗効果膜に印加する構造が提案されている（特許文献２）。
【0006】
また、磁気抵抗効果膜を挟むように形成された一対の軟磁性層の形状を詳細に規定することで、磁気抵抗効果膜に印加する磁界を強くする構造が提案されている（特許文献３）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0007】
【特許文献1】特許第４５５１９７２号
【特許文献2】特開２００６−３０３０９７号公報
【特許文献3】特開２００４−３５４１８１号公報
【非特許文献】
【0008】
【非特許文献1】Nature、Ｖｏｌ.438、Ｎｏ.7066、 ｐｐ.339-342、17 November 2005
【非特許文献2】まぐね、Ｖｏｌ．2、Ｎｏ．6、2007、ｐｐ282−290
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0009】
しかしながら、従来技術では以下のような課題がある。
【0010】
特許文献２に記載の構造では、電流制御によるコイル磁界は、バイアス硬磁性層によるバイアス磁界が環境温度の履歴等でずれてしまった場合に、そのずれ量を補正するための目的として機能する。具体的には、コイルから発生した磁束を導磁路層により磁気抵抗効果膜近傍まで誘導して、導磁路層から磁気抵抗効果膜に磁界を印加する構造となっている。このように導磁路層を磁気抵抗効果膜近傍に配設する場合、導磁路層膜厚は磁気抵抗効果膜のパターンサイズに起因するという制約をうける。例えば、磁気抵抗効果膜のパターンサイズが１００ｎｍ×１００ｎｍの場合を考える。導磁路層を例えばリフトオフ法により形成する場合、まず、パターン化された磁気抵抗効果膜上にフォトレジストのピラーを立てる必要がある。この場合、磁気抵抗効果膜のパターンサイズが１００ｎｍなので、フォトレジストの幅も１００ｎｍ程度となる。この場合、アスペクト比の観点から、フォトレジストの膜厚は最大２００ｎｍ程度となる。この後、導磁路層を成膜してリフトオフするのだが、安定してリフトオフするための導磁路層膜厚は最大３０ｎｍ程度に制限される。導磁路層膜厚が３０ｎｍ程度に規定されると、コイルから発生した磁束が導磁路層内で伝搬する過程で磁束が大きく減衰してしまい、磁気抵抗効果膜近傍での導磁路層内の磁束は少なくなってしまう。その結果、導磁路層から磁気抵抗効果膜に印加される磁界は弱くなる。前記磁界は、バイアス磁界が環境温度の履歴等でずれてしまった場合に、そのずれ量を補正するための目的としては十分であるので、磁気抵抗効果膜に一定の磁界を印加することが可能となる。よって、特許文献２記載の構造は、磁気抵抗効果膜を一定周波数で制御するには適した構造であるが、磁気抵抗効果膜を幅広い周波数で制御するためには、コイル入力電流を大きくしなければならない、という課題がある。
【0011】
特許文献３に記載の構造では、磁気抵抗効果膜を挟むように形成された一対の軟磁性層の形状を詳細に規定することで、外部磁界の１００倍から１００００倍の磁界を磁気抵抗効果膜に印加している。しかしながら、磁界発生源は自動車の車軸、ロータリーエンコーダーなどの外部磁界であり、磁界発生源と一対の軟磁性層との位置、寸法についての具体的な関係性は明記されていない。
【0012】
本発明は、かかる課題を解決すべくなされたものであり、従来技術では困難であった、コイル入力電流を小さくしつつ、使用できる周波数帯域を広げることが可能な薄膜磁性素子を提案する。
【課題を解決するための手段】
【0013】
前記目的を達成すべく本発明に係る薄膜磁性素子は、非磁性スペーサー層を介して磁化固定層と磁化自由層を備えた磁気抵抗効果膜と、前記磁気抵抗効果膜の積層方向に前記磁気抵抗効果膜を介して配設された一対の電極と、前記磁気抵抗効果膜とは離間し、且つ前記磁気抵抗効果膜を挟んで対向して配設された一対の第１軟磁性層と、前記磁気抵抗効果膜に対して前記第１軟磁性層よりも離間させ、且つ前記積層方向にその一部を前記第１軟磁性層と対向して配設された第２軟磁性層と、前記第２軟磁性層の周囲に巻回形成されたコイルとを有し、前記第１軟磁性層後端領域断面積をＳ１ｒ、前記第２軟磁性層先端領域断面積をＳ２ｆとしたときに、Ｓ２ｆ＞Ｓ１ｒの関係を満たし、且つ前記第１軟磁性層先端幅をＷ１ｆ、前記第１軟磁性層後端幅をＷ１ｒとしたときに、Ｗ１ｒ＞Ｗ１ｆの関係を満たしていることを特徴とする。
【0014】
前記目的を達成する前記薄膜磁性素子において、前記第２軟磁性層先端幅をＷ２ｆとしたときに、Ｗ１ｒ＞Ｗ２ｆの関係を満たしていることを特徴とする。
【0015】
前記目的を達成する前記薄膜磁性素子において、第１軟磁性層中間幅をＷ１ｍとしたときに、前記第２軟磁性層先端幅Ｗ２ｆとの関係が、Ｗ１ｍ＞Ｗ２ｆの関係を満たしていることを特徴とする。
【0016】
前記目的を達成する前記薄膜磁性素子において、前記第１軟磁性層の飽和磁束密度は、前記第２軟磁性層の飽和磁束密度より大きいことを特徴とする。
【発明の効果】
【0017】
本発明に係る薄膜磁性素子によれば、第２軟磁性層を磁気抵抗効果膜から十分離間した位置に配設可能となるので、第２軟磁性層の断面積を第１軟磁性層の断面積と比較して十分大きくすることが可能となる。よって、コイル入力電流を低く設定しても第２軟磁性層に磁束を多く誘導することができる。さらに、第１軟磁性層後端領域幅を第２軟磁性層先端領域幅より大きくすることで、第２軟磁性層先端領域から放出された磁束を漏れなく第１軟磁性層後端領域へ伝達させることが可能となる。伝達された磁束は第１軟磁性層先端領域にて集中させることが可能なので、第１軟磁性層先端領域から磁気抵抗効果膜に強い磁界を印加することが可能となる。よって、本発明に係る薄膜磁性素子は、コイル入力電流を低く設定しても、幅広い周波数帯域で使用することができる。これにより、例えばＧＰＳ信号（１．５ＧＨｚ帯）とＷＬＡＮ信号（２．４ＧＨｚ帯）を一つの素子で受信可能な新規デバイスを創出することができる。
【図面の簡単な説明】
【0018】
【図1】本発明の実施の形態の一例に係る薄膜磁性素子の平面図である。
【図7】第１軟磁性層の平面図である。
【図8】第２軟磁性層先端領域の平面図である。
【図10】Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒと、コイル入力電流を３ｍＡにしたときの周波数シフト量との関係を示す図である。
【図11】Ｗ１ｒ／Ｗ２ｆと、コイル入力電流を３ｍＡにしたときの周波数シフト量との関係を示す図である。
【図12】Ｗ１ｍ／Ｗ２ｆと、コイル入力電流を３ｍＡにしたときの周波数シフト量との関係を示す図である。
【図13】Ｗ１ｍ／Ｗ２ｆが１より小さい場合の第１軟磁性層と第２軟磁性層先端領域を示す平面図である。
【図14】Ｗ１ｍ／Ｗ２ｆが１より大きい場合の第１軟磁性層と第２軟磁性層先端領域を示す平面図である。
【図15】第１軟磁性層に種々の材料を適用したときのコイル入力電流と周波数シフト量との関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【0019】
以下、本発明の実施形態の一例について図面を参照して詳細に説明する。
【0020】
まず、図１〜図６を参照して、本発明の実施の形態に係る薄膜磁性素子の構成について説明する。図１は前記薄膜磁性素子の平面図である。図２は図１のＡ−Ａ線に沿った断面図である。図３は図２記載の絶縁層の各部位を詳細に示した図である。図４は図１のＢ−Ｂ線に沿った断面図である。図５は図１のＣ−Ｃ線に沿った断面図である。図６は図１に記載の磁気抵抗効果膜３の詳細積層構成を示す図である。尚、図１では、本発明を理解するうえで重要ではない部分は一部省略している。
【0021】
図１では、磁気抵抗効果膜３、磁気抵抗効果膜３を挟んで対向して配設された一対の第１軟磁性層４、磁気抵抗効果膜３に対して第１軟磁性層４よりも離間させ、且つ磁気抵抗効果膜３の積層面に対して積層方向にその一部を第１軟磁性層４と対向して配設された第２軟磁性層６と、第２軟磁性層６の周囲に巻回形成されたコイル７が配設されている。
【0022】
図２では、基板１上に、下部電極層２、磁気抵抗効果膜３、上部電極層５がこの順に配設されている。前記磁気抵抗効果膜３のＸ方向両側には、第１軟磁性層４が配設されている。前記上部電極５のＸ方向両側には、第２軟磁性層６が配設されている。また、各層の層間には絶縁層８が配設されている。
【0024】
図４では、基板１上に、絶縁層８１、絶縁層８２、コイル７１および絶縁層８５、第２軟磁性層６、絶縁層８６、コイル７３がこの順に配設されている。
【0025】
図５では、基板１上に、絶縁層８１、絶縁層８２、コイル７１、絶縁層８５、コイル７２、第２軟磁性層６、絶縁層８６、コイル７３が配設されている。
【0026】
図６には、磁気抵抗効果膜３の詳細積層構成を示す。バッファー層３１、反強磁性層３２、磁化固定層３３、非磁性スペーサー層３４、磁化自由層３５、キャップ層３６がこの順に配設されている。
【0027】
次に、各層の説明を行う。
【0028】
基板１として平滑面を有するシリコン基板を準備する。このシリコン基板は、外径１５０ｍｍで、厚みが２ｍｍ程度であり、市販品として購入することができる。基板１は、例えばアルティック（Ａｌ２Ｏ３・ＴｉＣ）、ガラス（ＳｉＯｘ）、又はカーボン（Ｃ）などの材料により構成されてもよい。また、基板１として基板表面があらかじめ熱酸化されたシリコン基板またはガラス基板を用いることもできる。また、図示しないが、基板１表面に絶縁層を形成してもよい。前記絶縁層は、後述する下部電極層２から電流が基板１に流れ込むことにより、基板１と下部電極層２との間にキャパシタ成分が発生し、高周波の伝送損失が生じることを防ぐように機能する。前記絶縁層としては、例えばスパッタ法、ＩＢＤ（イオンビームデポジション）法等により酸化アルミニウム（Ａｌ２Ｏ３）又は酸化ケイ素（ＳｉＯ２）などの非磁性絶縁材料により構成される。その厚さは、０．０５〜１０μｍ程度とすることが好ましい。
【0029】
下部電極層２は、後述する上部電極層５と一対の電極として役目を備えている。つまり、電流を素子に対して、素子を構成する各層の面と交差する方向、例えば、素子を構成する各層の面に対して垂直な方向（積層方向）に流すための一対の電極としての機能を有している。
【0030】
このような下部電極層２、上部電極層５としては、例えばスパッタ法、ＩＢＤ法等によりＴａ、Ｃｕ、Ａｕ、ＡｕＣｕ、Ｒｕ、もしくは前記材料のいずれか２つ以上の膜で構成される。下部電極層２および上部電極層５の膜厚は、０．０５μｍ〜５μｍ程度とすることが好ましい。薄膜磁性素子では、伝送損失の低減のため、電極層の形状が重要となる。この実施形態では、下部電極層２および上部電極層５を、周知のフォトレジストパターニング、イオンビームエッチング等により、前記素子の上から見た形状を、コプレーナーウェブガイド（ＣＰＷ）型の形状に規定する。
【0031】
磁気抵抗効果膜３は、バッファー層３１、反強磁性層３２、磁化固定層３３、非磁性スペーサー層３４、磁化自由層３５、キャップ層３６で形成される。各層は、例えばスパッタ成膜装置を用いて成膜する。スパッタ成膜装置としては、各々８つのターゲットを有する２つの物理蒸着（PVD：Physical Vapor Deposition）チャンバと、酸化チャンバとを有する装置が好ましく、例えばアネルバ社製のC-７１００等が利用可能である。複数のPVDチャンバのうちの少なくとも一つは同時スパッタリングが可能であることが好ましい。スパッタ成膜は、例えば、アルゴンスパッタガスを用いて金属または合金からなるターゲットをスパッタして、超高真空下で基板上に成膜することにより行う。このとき、ガスの流量は３０〜３００ｓｃｃｍ、基板とターゲット間の印加電力は５０〜５００W、真空度は５．０×１０−６Pa以下であることが好ましい。
【0032】
バッファー層３１は、下部電極層２の結晶性を遮断することと、反強磁性層３２の配向・粒径を制御するための層であり、特に、反強磁性層３２と磁化固定層３３との交換結合を良好にするために設けられている。
【0033】
バッファー層３１は、例えばＴａとＮｉＣｒとの膜や、ＴａとＲｕとの膜が好ましい。バッファー層３１の膜厚は、例えば２〜６ｎｍ程度とすることが好ましい。
【0034】
反強磁性層３２は、磁化固定層３３との交換結合により、磁化固定層３３に一方向磁気異方性を付与することを目的とした層である。
【0035】
反強磁性層３２は、例えば、Ｐｔ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｉｒ、ＣｒおよびＦｅのグループの中から選ばれた少なくとも１種からなる元素と、Ｍｎとを含む反強磁性材料から構成される。Ｍｎの含有量は３５〜９５ａｔ％とすることが好ましい。反強磁性材料の中には、熱処理しなくても反強磁性を示して強磁性材料との間で交換結合を誘起する非熱処理系反強磁性材料と、熱処理により反強磁性を示すようになる熱処理系反強磁性材料とがある。本発明においては、前記いずれのタイプを用いても良い。非熱処理系反強磁性材料としては、ＲｕＲｈＭｎ、ＦｅＭｎ、ＩｒＭｎ等が例示できる。熱処理系反強磁性材料としては、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｔＲｈＭｎ等が例示できる。尚、非熱処理系反強磁性材料においても交換結合の方向をそろえるために、通常、熱処理を行っている。反強磁性層３２の膜厚は、４〜３０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【0036】
尚、磁化固定層３３の磁化方向を固定するための層として、前記反強磁性層に代えてＣｏＰｔ等の硬磁性材料からなる硬磁性層を設けるようにしても良い。
【0037】
さらに、図６には、反強磁性層３２をボトム側（下部電極層２側）に形成した実施の形態が示されているが、反強磁性層３２をトップ側（キャップ層３６側）に形成して、磁化自由層３５と磁化固定層３３の位置を入れ替えた実施の形態とすることもできる。
【0038】
磁化固定層３３は、ピンニング作用を果たす反強磁性層３２の上に形成されている。好適な形態として磁化固定層３３は、反強磁性層３２側から、図示しないアウター層、非磁性中間層、およびインナー層が順次積層された構成、すなわちシンセティックピンド層を構成している。
【0039】
アウター層およびインナー層は、例えば、ＣｏやＦｅを含む強磁性材料からなる強磁性層を有して構成される。アウター層とインナー層は、反強磁性的に結合し、互いの磁化の方向が逆方向になるように固定されている。
【0040】
アウター層およびインナー層は、例えば、ＣｏＦｅ合金、組成の異なるＣｏＦｅ合金の積層構造、およびＣｏＦｅＢ合金とＣｏＦｅ合金との積層構造とすることが好ましい。アウター層の膜厚は１〜７ｎｍ、インナー層の膜厚は２〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。インナー層には、ホイスラー合金を含んでいても良い。
【0041】
非磁性中間層は、例えば、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｃｕのグループから選ばれた少なくとも１種を含む非磁性材料から構成される。非磁性中間層の膜厚は、例えば０．３５ｎｍ〜１．０ｎｍ程度とされる。非磁性中間層は、インナー層の磁化とアウター層の磁化とを互いに逆方向に固定するために設けられている。「磁化が互いに逆方向」というのは、これらの２つの磁化が互いに１８０°異なる場合のみに狭く限定解釈されることなく、１８０°±２０°異なる場合をも含む広い概念である。
【0042】
非磁性スペーサー層３４は、磁化固定層３３の磁化と磁化自由層３５の磁化を相互作用させて磁気抵抗効果を得るための層である。
【0043】
非磁性スペーサー層３４としては、絶縁体、半導体、導体が挙げられる。
【0044】
非磁性スペーサー層３４として絶縁体を適用する場合、Ａｌ２Ｏ３や酸化マグネシウム（MｇＯ）が挙げられる。ＭｇＯは、単結晶ＭｇＯｘ（００１）が好ましく、非磁性スペーサー層３４と磁化自由層３５との間にはコヒーレントトンネル効果が期待できるように調整することで高い磁気抵抗変化率が得られることでより好ましい。絶縁体の膜厚は、０．５〜２．０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【0045】
非磁性スペーサー層３４として半導体を適用する場合、磁化固定層３３側から第１の非磁性金属層、半導体酸化物層、第２の非磁性金属層が順次積層された構成が好ましい。第１の非磁性金属層としては、例えばＣｕ、Ｚｎが挙げられる。第１の非磁性金属層の膜厚は０．１〜１．２ｎｍ程度とすることが好ましい。半導体酸化物層としては、例えば酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化インジウム（Ｉｎ２Ｏ３）、酸化錫（ＳｎＯ２）、酸化インジウム錫（ＩＴＯ：Ｉｎｄｉｕｍ Ｔｉｎ Ｏｘｉｄｅ）、酸化ガリウム（ＧａＯｘもしくはＧａ２Ｏｘ）が挙げられる。半導体酸化物層の膜厚は１．０ｎｍ〜４．０ｎｍ程度とすることが好ましい。第２の非磁性金属層としては、Ｚｎ、ＺｎとＧａとの合金、ＺｎとＧａＯとの膜、Ｃｕ、ＣｕとＧａと合金が挙げられる。第２の非磁性金属層の膜厚は０．１ｎｍ〜１．２ｎｍ程度とすることが好ましい。
【0046】
非磁性スペーサー層３４として導体を適用する場合、Ｃｕ、Ａｇが挙げられる。導体の膜厚は１〜４ｎｍ程度とすることが好ましい。
【0047】
磁化自由層３５は、外部磁界もしくはスピン偏極電子によって磁化の向きが変化する層である。
【0048】
磁化自由層３５は、膜面内方向に磁化容易軸を有する材料を選定する場合、例えば、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＢ、ＣｏＦｅＳｉ、ＣｏＭｎＧｅ、ＣｏＭｎＳｉ、ＣｏＭｎＡｌ等からなる厚さ１〜１０ｎｍ程度の膜により構成される。前記膜に、磁歪調整層として例えばＮｉＦｅ等からなる厚さ１〜９ｎｍ程度の軟磁性膜を付加してもよい。
【0049】
磁化自由層３５は、膜面法線方向に磁化容易軸を有する材料を選定する場合、例えば、Ｃｏ、Ｃｏ／非磁性層積層膜、ＣｏＣｒ系合金、Ｃｏ多層膜、ＣｏＣｒＰｔ系合金、ＦｅＰｔ系合金、希土類を含むＳｍＣｏ系合金、ＴｂＦｅＣｏ合金、ホイスラー合金により構成される。
【0050】
また、磁化自由層３５の積層構造と非磁性スペーサー層３４との間に、高スピン分極材料を挿入しても良い。これによって、高い磁気抵抗変化率を得ることが可能となる。
【0051】
高スピン分極材料としては、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＢ合金が挙げられる。ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＢ合金、いずれの膜厚も０．２ｎｍ以上１ｎｍ以下とすることが好ましい。
【0052】
また、磁化自由層３５の成膜時に膜面垂直方向に一定磁界を印加することにより誘導磁気異方性を導入しても良い。
【0053】
キャップ層３６は、酸化・エッチングなどから磁化自由層３５を保護する目的の層である。例えば、Ｒｕ、Ｔａ、ＲｕとＴａの積層膜とすることが好ましく、膜厚は２〜１０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【0054】
キャップ層３６成膜後、磁化固定層３３の磁化固着のためのアニールを行う。アニールは、真空度１．０×１０−３Pa以下のもと、温度は２５０〜３００℃、時間は１〜５時間、印加磁界は３〜１０ｋＯｅで行うことが好ましい。
【0055】
アニール後、周知のフォトレジストパターニング、イオンビームエッチング等を行い、磁気抵抗効果膜３の上から見た形状を、円形、楕円形、長方形などにパターニングする。寸法は、１００ｎｍ以下とすることが好ましい。
【0056】
第１軟磁性層４は、後述する第２軟磁性層６から放出される磁束を取り込み、磁束を集中させて所望の磁界に設定して、前記磁界を磁気抵抗効果膜に印加するための層である。第１軟磁性層４は、磁気抵抗効果膜３にできるだけ近づけるように配設することが好ましい。
【0057】
第１軟磁性層４の材料としては、例えばスパッタ法、ＩＢＤ法等により軟磁気特性に優れた軟磁性材料を用いることが好ましい。このような軟磁性材料としては、ＮｉＦｅ、ＣｏＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＸ（Ｘ＝Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｏ）等のＮｉＦｅ合金や、ＦｅＣｏ合金、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＡｌ−Ｏ、Ｆｅ−ＳｉＯ２、ＣｏＦｅＢ等がある。より好ましくは、第１軟磁性層４の材料の飽和磁束密度は、後述する第２軟磁性層６の材料の飽和磁束密度より大きくすることが好ましい。さらに、第１軟磁性層４の膜厚は、５ｎｍ〜３０ｎｍ程度とすることが好ましい。
【0058】
第２軟磁性層６は、後述するコイル７から発生した磁束を第１軟磁性層４に誘導するための層である。第２軟磁性層６は、磁気抵抗効果膜３に対して第１軟磁性層４よりも離間させ、且つ磁気抵抗効果膜３の積層面に対して積層方向にその一部を第１軟磁性層４と対向して配設させることが好ましい。第２軟磁性層６をこのように配設することで、製法上の制約が緩和され、第２軟磁性層６の断面積を第１軟磁性層４の断面積より大きくすることができる。
【0059】
第２軟磁性層６の材料としては、例えばスパッタ法、ＩＢＤ法、フレームめっき法等により軟磁気特性に優れた軟磁性材料で構成されることが好ましい。このような軟磁性材料としては、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｏ、ＮｉＦｅＸ（Ｘ＝Ｔａ，Ｎｂ，Ｍｏ）等のＮｉＦｅ合金や、ＦｅＣｏ合金、ＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＡｌ−Ｏ、Ｆｅ−ＳｉＯ２、ＣｏＦｅＢ等がある。第２軟磁性層６の膜厚は、０．１μｍ〜１０μｍ程度とすることが好ましい。
【0060】
コイル７は、コイル７１、コイル７２、コイル７３から構成され、電流を印加することで磁束が発生する磁束発生源としての層である。
【0061】
コイル７１、コイル７２、コイル７３は、例えば、スパッタ法、ＩＢＤ法、フレームめっき法等によりＡｕ、Ｃｕ、ＡｕＣｕなどの高導電性材料で形成される。また、コイル７１、コイル７２、コイル７３は導電性が確保できれば必ずしも同じ材料である必要はない。さらに、コイル７２については、第２軟磁性層６と同じ材料で構成してもよい。この場合、コイル７２を第２軟磁性層６と同時に作製することができるので、作製プロセスの簡略化が可能である。コイル７１、コイル７２、コイル７３の膜厚は０．1〜１０μｍ程度とすることが好ましい。また、コイル７は、第２軟磁性層６を中心として巻回する構造（スパイラル構造）を有している。なお、コイル７の巻回数（ターン数）は任意に設定可能である。
【0062】
絶縁層８は、絶縁層８１、絶縁層８２、絶縁層８３、絶縁層８４、絶縁層８５、絶縁層８６から構成され、上述した任意の層間同士の電気的絶縁をとるための層である。
【0063】
絶縁層８としては、例えばスパッタ法、ＩＢＤ法、塗布法等により、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、加熱時に流動性を示すフォトレジストやスピンオングラス（ＳＯＧ；Spin On Glass ）などの非磁性絶縁材料で構成される。また、絶縁層８としては、前述した非磁性絶縁材料を複数使用してもよい。絶縁層８の膜厚は０．００５〜１０μｍ程度とすることが好ましい。さらに、絶縁層８成膜後に、膜の平坦性を上げるために化学機械研磨（ＣＭＰ）法等による平坦化処理を行ってもよい。
【0064】
各層のパターニングは、周知のフォトレジストパターニング、イオンビームエッチング、リフトオフ法等により行われる。
【0066】
図７には、第１軟磁性層４の平面図を示す。第１軟磁性層後端領域断面積Ｓ１ｒとは、図７のＤ−Ｄ線に沿った断面部の面積のことである。また、第１軟磁性層後端幅Ｗ１ｒとは、Ｄ−Ｄ線に沿ったＹ方向長さのことである。
【0067】
図８には、第２軟磁性層６の先端領域近傍の平面図を示す。第２軟磁性層先端領域６１とは、第２軟磁性層先端部６２からＸ方向５μｍ第２軟磁性層側に入った領域内のことである。第２軟磁性層先端領域断面積Ｓ２ｆとは、第２軟磁性層先端領域６１の断面部の面積の中で最大を示す面積のことである。また、第２軟磁性層先端幅Ｗ２ｆとはＥ−Ｅ線に沿ったＹ方向長さのことである。
【0068】
図９には、図１の破線囲み部の平面図を示す。第１軟磁性層４は第１軟磁性層先端領域４１と第１軟磁性層後端領域４２に分かれる。第１軟磁性層中間幅Ｗ１ｍとは、Ｅ−Ｅ線に沿った第１軟磁性層後端領域４２のＹ方向長さのことである。Ｗ１ｍはＷ１ｒと等しい場合も有り得る。第１軟磁性層後端領域４２には、そのＹ方向長さが第１軟磁性層先端領域４１に向かっていくに伴い狭くなる領域を設け、この領域のＸ方向長さをＬ１ｍ、Ｘ方向に対する角度をθとする。角度θは１０°〜８０°程度とすることが好ましい。また、第１軟磁性層後端領域４２のＸ方向長さからＬ１ｍを減した長さをＬ１ｒとする。Ｌ１ｒは０の場合も有り得る。また、第１軟磁性層先端幅Ｗ１ｆとは第１軟磁性層先端領域４１のＹ方向長さのことである。
【0069】
本発明では、Ｓ２ｆをＳ１ｒより大きくすることが好ましい。これにより、第２軟磁性層先端領域６１から放出される磁束を多くすることができる。さらに、Ｓ２ｆがＳ１ｒより大きいことで、第２軟磁性層先端領域６１から放出される磁束を第１軟磁性層後端領域４２で集中させることができるので、第１軟磁性層後端領域４２での磁束密度を上げることができる。尚且つ、Ｗ１ｒをＷ１ｆより大きくすることが好ましい。これにより、第１軟磁性層先端領域４１での磁束密度を上げることができる。
【0070】
さらに、Ｗ１ｒをＷ２ｆより大きくすることが好ましい。これにより、第２軟磁性層先端領域６１から放出された磁束が第１軟磁性層後端領域４２に伝搬する際の磁束伝搬損失を抑制することができる。
【0071】
さらに、Ｗ１ｍをＷ２ｆより大きくすることが好ましい。これにより、第２軟磁性層先端領域６１から放出された磁束が第１軟磁性層後端領域４２に伝搬する際の磁束伝搬損失を抑制することができる。
【0072】
以上の手法で作製した薄膜磁性素子に対して、コイル７に任意の電流を流しながらスピントルクダイオード出力の測定を実施した。以下に、スピントルクダイオード出力について説明する。
【0073】
磁気抵抗効果膜３に対して高い周波数の交流電流を流した場合に、磁化自由層３５に流れる交流電流の周波数と磁化の向きに戻ろうとするスピン歳差運動の振動数とが一致したときに、強い共振が発生する（スピントルク強磁性共鳴）。また、磁気抵抗効果膜３に静磁界を印加し、かつこの静磁界の方向を磁化固定層３３の磁化の方向に対して層内で所定角度傾けた状態では、磁気抵抗効果膜３は、ＲＦ電流（スピン歳差運動の振動数（共振周波数）と一致する周波数のＲＦ電流）が注入されたときに、注入されたＲＦ電流の振幅の２乗に比例する直流電圧をその両端に発生させる２乗検波出力をスピントルクダイオード出力と呼称する。
【0074】
スピントルクダイオード出力の測定は次の手順で行う。まず、コイル７に任意の電流を流す。すると、コイルからは電流量に応じた磁束が発生する。コイル７から発生した磁束は、第２軟磁性層６中を伝搬して、第２軟磁性層先端領域６１から放出される。第２軟磁性層先端領域６１から放出された磁束は、絶縁層８５、絶縁層８４を介して第１軟磁性層４に伝搬される。第１軟磁性層４に伝搬された磁束は、第１軟磁性層後端領域４２から第１軟磁性層先端領域４１へ向かって密度が集中する。その結果、第１軟磁性層先端領域４１では所望の磁束密度となり、第１軟磁性層先端領域４１から所望の磁界が磁気抵抗効果膜３に印加される。ここで、図１の＋Ｘ方向に磁界を印加するようにコイル７に電流を流したときの電流量を正の値とした。前記磁界を印加した状態で、下部電極層２と上部電極層５間に０．１ｍＷの電力を印加して、スピントルクダイオード出力を測定する。すると、スピントルクダイオード出力の最大値を示した際の周波数（以降、ピーク周波数と呼ぶ）を求めることができる。磁界印加状態でのピーク周波数と無磁場状態でのピーク周波数の差を周波数シフト量とする。本発明では、コイル７に入力する電流（以降、コイル入力電流と呼ぶ）を小さくしつつ、周波数シフト量を大きくするための最適な構造を提案する。
【0075】
次に、実施例を挙げて本発明の実施の形態を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【実施例】
【0076】
［実施例１］はじめに、基板１として、基板外径が６インチ、基板厚みが２ｍｍ、基板表面に熱酸化膜（１μm）が予め配設されたシリコン基板を用意した。
【0077】
次に、下部電極層２としてスパッタ法にてＣｕ（９０ｎｍ）を成膜した。その後、フォトレジストパターニング、イオンビームエッチングにより下部電極層２をＣＰＷ形状にパターニングした。続いて、スパッタ成膜、リフトオフ法により、絶縁層８１としてＡｌ２Ｏ３（９０ｎｍ）を形成した。
【0078】
次に、磁気抵抗効果膜３をスパッタ法により成膜した。磁気抵抗効果膜３は、バッファー層３１をＴａ(１ｎｍ) ／Ｒｕ(１ｎｍ)、反強磁性層３２をＩｒＭｎ(７ｎｍ)、磁化固定層３３をＣｏ７０Ｆｅ３０(３ｎｍ) ／Ｒｕ(０．８ｎｍ) ／Ｃｏ６５Ｆｅ３５(３．５ｎｍ)、非磁性スペーサー層３４をＭｇＯ(１ｎｍ)、磁化自由層３５をＣｏ３０Ｆｅ７０(２ｎｍ) ／Ｎｉ８１Ｆｅ１９(４ｎｍ)、キャップ層３６をＲｕ(１ｎｍ) ／Ｔａ(２ｎｍ) ／Ｒｕ(２ｎｍ)とした。成膜後、磁化固定層の磁化固着のための真空磁場中での熱処理を実施した。本熱処理の条件は、真空度を５×１０−４Ｐａ、印加磁界を膜面平行方向に10ｋＯｅ、温度を２５０度、処理時間を３時間とした。アニール後、フォトレジストパターニング、イオンビームエッチングを行い、前記素子の上から見た形状を、９５ｎｍ×９５ｎｍの正方形にパターニングした。続いて、ＩＢＤ法、リフトオフ法により絶縁層８２を形成した。絶縁層８２はＡｌ２Ｏ３（２８ｎｍ）とした。
【0079】
次に、フォトレジストパターニング、イオンビームエッチング、ＩＢＤ法、リフトオフ法により絶縁層８３、第１軟磁性層４、絶縁層８４をこの順に形成した。絶縁層８３および絶縁層８４はいずれもＡｌ２Ｏ３（５．５ｎｍ）として、第１軟磁性層４は飽和磁束密度０．９ＴのＮｉ８２Ｆｅ１８（１７ｎｍ）とした。これにより、第１軟磁性層４を、下部電極層２、磁気抵抗効果膜３、上部電極層５および第２軟磁性層６から電気的に絶縁させるようにした。さらに、第１軟磁性層４については寸法を規定し、Ｗ１ｆを０．１μｍ、Ｗ１ｒを１２．０μｍ、Ｌ１ｍを５．５μｍ、Ｌ１ｒを４．０μｍ、θ＝４７°とした。
【0080】
次に、フォトレジストパターニング、スパッタ法およびリフトオフ法により上部電極層５およびコイル７１を形成した。上部電極層５およびコイル７１はＡｕＣｕ（２００ｎｍ）とした。
【0081】
次に、スパッタ法、ＣＭＰ法により絶縁層８５を形成した。絶縁層８５はＡｌ２Ｏ３として、ＣＭＰ後にコイル７１の上層に２００ｎｍ残るように形成した。
【0082】
次に、フォトレジストパターニング、フレームめっき法により第２軟磁性層６およびコイル７２を形成した。第２軟磁性層６およびコイル７２は飽和磁束密度０．９ＴのＮｉ８２Ｆｅ１８（１μｍ）とした。
【0083】
次に、スパッタ法、ＣＭＰ法により絶縁層８６を形成した。絶縁層８６はＡｌ２Ｏ３として、ＣＭＰ後に第２軟磁性層６の上層に２００ｎｍ残るように形成した。
【0084】
次に、フォトレジストパターニング、スパッタ法、リフトオフ法によりコイル７３を形成した。コイル７３はＡｕＣｕ（２００ｎｍ）とした。この段階で、コイル７１、コイル７２およびコイル７３は電気的に接続され、コイル７が完成することになる。
【0085】
最後に、周知の技術により下部電極層２および上部電極層５に外部機器を配線するためのパターニングを行った。
【0086】
この構造で、コイル７に電流量３ｍＡの電流を流して磁気抵抗効果膜３に磁界を印加しながら、Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒを変化させたときの周波数シフト量を測定した。その結果を図１０に示す。
【0087】
図１０に示す通り、本実施例では、Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒが１以下では、周波数シフト量が０．０１ＧＨｚ以下となり周波数シフトはほとんど見られなかった。これは、Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒが１以下では、第２軟磁性層先端領域６１での磁束密度より、第１軟磁性層後端領域４２の磁束密度が小さくなるので、磁気抵抗効果膜３に印加される磁界が弱くなるためであると考えられる。一方、Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒを１より大きくすることで、周波数シフト量が大きくなることが確認された。これは、Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒが１より大きい場合、第２軟磁性層先端領域６１での磁束密度より、第１軟磁性層後端領域４２の磁束密度が大きくなるので、磁気抵抗効果膜３に印加される磁界が強くなるためであると考えられる。例えば、Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒが２以上の場合、周波数シフト量が０．１ＧＨｚ以上になることが確認された。また、Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒが１１以上の場合、周波数シフト量が１ＧＨｚ以上になることが確認された。
【0088】
［比較例１］実施例１において、Ｗ１ｆをＷ１ｒと同じ１２．０μｍとして、Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒを変化させたときの周波数シフト量を測定した。その結果、図示しないがＳ２ｆ／Ｓ１ｒの値によらず、周波数シフト量は０．０１ＧＨｚ以下となった。これは、Ｗ１ｆ＝Ｗ１ｒとしたことで、第１軟磁性層先端領域４１での磁束の集中効果が弱くなり、磁気抵抗効果膜３に印加される磁界が弱くなったためと考えられる。
【0089】
［実施例２］実施例１において、Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒを５０および１２として、Ｗ１ｒ／Ｗ２ｆを変化させたときの周波数シフト量を測定した。その結果を図１１に示す。
【0090】
図１１に示す通り、本実施例では、Ｗ１ｒ／Ｗ２ｆを１より大きくすることで、周波数シフト量が最大となることが確認された。これは、Ｗ１ｒ／Ｗ２ｆを１より大きくすることで、第２軟磁性層先端領域６１から放出された磁束が第１軟磁性層後端領域４２に伝搬する際の磁束伝搬損失を抑制することができるからである。
【0091】
［実施例３］実施例１において、Ｓ２ｆ／Ｓ１ｒを５０および１２、Ｗ１ｒ／Ｗ２ｆを１．２として、Ｗ１ｍ／Ｗ２ｆを変化させたときの周波数シフト量を測定した。その結果を図１２に示す。
【0092】
図１２に示す通り、本実施例では、Ｗ１ｍ／Ｗ２ｆを１より大きくすることで、周波数シフト量が最大となることが確認された。これについて詳細に説明する。
【0093】
Ｗ１ｍ／Ｗ２ｆが１より小さい場合、第１軟磁性層４と第２軟磁性層先端部領域６１との位置関係は図１３の通りとなる。この場合、第２軟磁性層先端領域６１から放出される磁束が第１軟磁性層後端領域４２に伝搬する際の磁束伝搬損失が大きくなる。そのため、第１軟磁性層先端領域４１から磁気抵抗効果膜３に印加される磁界が弱くなり、周波数シフト量が小さくなる。
【0094】
一方、Ｗ１ｍ／Ｗ２ｆが１より大きい場合、第１軟磁性層４と第２軟磁性層先端領域６１との位置関係は図１４の通りとなる。この場合、第２軟磁性層先端領域６１から放出される磁束が第１軟磁性層後端領域４２に伝搬する際の磁束伝搬損失は抑制される。よって、Ｗ１ｍ／Ｗ２ｆが１より小さい場合と比較すると、周波数シフト量を大きくすることができる。
【0095】
［実施例４］実施例１において、Ｓ２ｆ／Ｓ１を５０として、第１軟磁性層４を第２軟磁性層６と同じ飽和磁束密度０．９ＴのＮｉ８２Ｆｅ１８としたときと、第１軟磁性層４を第２軟磁性層６より飽和磁束密度が高い１．２ＴのＮｉ７５Ｆｅ２５、１．８ＴのＣｏ６５Ｎｉ２０Ｆｅ１５、２．０ＴのＦｅ７０Ｃｏ３０にしたときのコイル入力電流と周波数シフト量との関係を図１５に示す。
【0096】
図１５に示した通り、本実施例では、第１軟磁性層４がＮｉ８２Ｆｅ１８の場合、コイル入力電流が５ｍＡまでは周波数シフト量はコイル入力電流に比例して大きくなるが、コイル入力電流が５ｍＡ以上になると、周波数シフト量が３．３ＧＨｚ程度で飽和する。また、第１軟磁性層４がＮｉ７５Ｆｅ２５の場合、コイル入力電流が８ｍＡまでは周波数シフト量はコイル入力電流に比例して大きくなるが、コイル入力電流が８ｍＡ以上になると、周波数シフト量が４．５ＧＨｚ程度で飽和してしまう。一方、第１軟磁性層４がＣｏ６５Ｎｉ２０Ｆｅ１５およびＦｅ７０Ｃｏ３０の場合、コイル入力電流が１０ｍＡまでは周波数シフト量はコイル入力電流に比例して大きくなる。これらの現象は次のように考えられる。
【0097】
第１軟磁性層４がＮｉ８２Ｆｅ１８の場合、コイル入力電流が５ｍＡ以上になると、第１軟磁性層先端領域４１での磁束密度は飽和に達するため、コイル入力電流を上げて磁束を増やしたとしても、軟磁性層先端領域４１での磁束密度は上がらなくなる。そのため、第１軟磁性層先端領域４１から発生する磁界はコイル入力電流を上げても変化しなくなり、周波数シフト量も変化しなくなる。同様に、第１軟磁性層４がＮｉ７５Ｆｅ２５の場合、コイル入力電流が８ｍＡ以上になると、第１軟磁性層先端領域４１での磁束密度は飽和に達するため、コイル入力電流を上げて磁束を増やしたとしても、軟磁性層先端領域４１での磁束密度は上がらなくなる。そのため、第１軟磁性層先端領域４１から発生する磁界はコイル入力電流を上げても変化しなくなり、周波数シフト量も変化しなくなる。一方、第１軟磁性層４をＣｏ６５Ｎｉ２０Ｆｅ１５およびＦｅ７０Ｃｏ３０にした場合、少なくともコイル入力電流が１０ｍＡまでは第１軟磁性層先端領域４１での磁束密度は飽和に達しないため、コイル入力電流に比例して周波数シフト量が大きくなる。
【0098】
以上、本発明をその好適な実施の形態を参照して具体的に示し説明してきたが、本発明はそれらの実施の形態に限定されず、特許請求の範囲に記載の発明の要旨の範疇において様々に変更可能である。
【0099】
例えば、本実施例では磁化固定層３３が下部電極層２側、磁化自由層３５が上部電極層５側に配設されるボトム型スピンバルブ積層構造を用いたが、磁化固定層３３が上部電極層５側、磁化自由層３５が下部電極層２側に配設されるトップ型スピンバルブ構造でも良い。
【0100】
例えば、本実施例では第２軟磁性層６を第１軟磁性層４に対して積層方向上方に配設したが、積層方向下方でもよい。
【0101】
また、本発明の産業上の利用可能性として、局部発振器、無線通信用送受信器、高周波アシスト記録用素子（ＭＡＭＲ）、整合回路、周波数可変型アンテナ装置などが挙げられる。
【符号の説明】
【0102】
１ 基板２ 下部電極層
３ 磁気抵抗効果膜
３１ バッファー層
３２ 反強磁性層
３３ 磁化固定層
３４ 非磁性スペーサー層
３５ 磁化自由層
３６ キャップ層
４ 第１軟磁性層
４１ 第１軟磁性層先端領域
４２ 第１軟磁性層後端領域
５ 上部電極層
６ 第２軟磁性層
６１ 第２軟磁性層先端領域
６２ 第２軟磁性層先端部
７、７１、７２、７３ コイル
８、８１、８２、８３、８４、８５、８６ 絶縁層