(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の反強磁性層を有する磁気抵抗効果素子を含むこととなるように、磁気抵抗効果構造の一部を形成する工程と、
前記第１の反強磁性層を含む前記磁気抵抗効果構造の一部に対して、第１の磁界下において第１の温度のアニール処理を第１の時間にわたって行うことにより、前記第１の反強磁性層に第１の交換結合磁界を生じさせる第１のアニール工程と、
第２の反強磁性層を含むこととなるように、前記磁気抵抗効果構造の残りの部分の形成を完了する工程と、
前記第２の反強磁性層の形成が完了した前記磁気抵抗効果構造に対して、前記第１の磁界よりも弱い強度の第２の磁界下で前記第１の温度よりも低い第２の温度のアニール処理を第２の時間にわたって行うことにより、前記第２の反強磁性層に第２の交換結合磁界を生じさせる第２のアニール工程と、
外部磁界を印加しない状態で、前記第２の温度よりも高い第３の温度のアニール処理を第３の時間にわたって行い、前記第２の交換結合磁界を増加させる第３のアニール工程と
を含み、
これにより、前記第１の交換結合磁界が前記第２のアニール工程の期間中に低下した場合に、その第１の交換結合磁界を増加させて修復し前記第１の反強磁性層の安定性を向上させるようにした
ことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２】
前記第１の反強磁性層を、前記第２の反強磁性層よりもブロッキング温度の高い材料で構成する
ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項３】
前記第１および第２の反強磁性層を、ＭｎＰｔ，ＮｉＭｎ，ＭｎＰｄＰｔからなる規則系反強磁性材料の群から選ばれた同一の材料で構成する
ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項４】
前記第１および第２の反強磁性層を、（規則系，規則系）という反強磁性材料層の組み合わせの群、または、（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＮｉＯ），（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），および（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ）からなる（規則系，不規則系）という反強磁性材料層の組み合わせの群から選ばれた、互いに異なる材料で構成する
ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項５】
前記第１の反強磁性層を、前記第２の反強磁性層よりもブロッキング温度の高い材料で構成し、
前記第１および第２の反強磁性層を、（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＮｉＯ），（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），および（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ）からなる（規則系，不規則系）という反強磁性材料層の組み合わせの群から選ばれた、互いに異なる材料で構成する
ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項６】
前記磁気抵抗効果構造が、前記第１の反強磁性層と交換結合された磁化方向固定層を有するようにした
ことを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項７】
前記磁化方向固定層を、単一の軟磁性材料で構成する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項８】
前記単一の軟磁性材料を、ＮｉＦｅ，Ｃｏ，およびＣｏＦｅからなる群から選択する
ことを特徴とする請求項７記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項９】
前記磁化方向固定層を、複数の軟磁性材料層の組合せにより構成する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１０】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／Ｃｏ，およびＣｏ／ＣｏＦｅからなる材料層の群から選ばれた複合強磁性材料(a composite FerroMagnetic material)で構成する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１１】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ，Ｃｏ，ＣｏＦｅ，およびＣｏＮｉＦｅからなる群から選ばれた単一の軟磁性材料で構成し、
前記第１および第２の反強磁性層を、ＭｎＰｔ，ＮｉＭｎ，ＭｎＰｄＰｔからなる群から選ばれた同一の材料で構成する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１２】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／Ｃｏ，およびＣｏ／ＣｏＦｅからなる群から選ばれた複合強磁性材料で構成し、
前記第１および第２の反強磁性層を、ＭｎＰｔ，ＮｉＭｎ，ＭｎＰｄＰｔからなる群から選ばれた同一の材料で構成する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１３】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ，Ｃｏ，ＣｏＦｅ，およびＣｏＮｉＦｅからなる群から選ばれた単一の軟磁性材料で構成し、
前記第１の反強磁性層を、前記第２の反強磁性層よりもブロッキング温度の高い材料で構成し、
前記第１および第２の反強磁性層を、（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＮｉＯ），（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），および（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ）からなる（規則系，不規則系）という反強磁性材料層の組み合わせの群から選ばれた、互いに異なる材料で構成する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１４】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅ／ＣｏＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／Ｃｏ，およびＣｏ／ＣｏＦｅからなる群から選ばれた複合強磁性材料で構成し、
前記第１の反強磁性層を、前記第２の反強磁性層よりもブロッキング温度の高い材料で構成し、
前記第１および第２の反強磁性層を、（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＮｉＯ），（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），および（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ）からなる（規則系，不規則系）という反強磁性材料層の組み合わせの群から選ばれた、互いに異なる材料で構成する
ことを特徴とする請求項６記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１５】
フリー層，導電体層および磁化方向固定層をこの順序で形成すると共に前記磁化方向固定層の上に第１の反強磁性層を形成することにより、これらの４層を含む磁気抵抗効果構造を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果構造に第１の磁界を印加して第１の温度のアニール処理を第１の時間にわたって行うことにより、前記磁化方向固定層と前記第１の反強磁性層との間に第１の交換結合磁界を生じさせる第１のアニール工程と、
第２の反強磁性層を含むこととなるように、磁気抵抗効果型ヘッドの形成を完了する工程と、
前記第２の反強磁性層の形成に続いて、前記第１の磁界よりも弱い強度の第２の磁界下で前記第１の温度よりも低い第２の温度のアニール処理を第２の時間にわたって行うことにより、前記第２の反強磁性層に第２の交換結合磁界を生じさせる第２のアニール工程と、
外部磁界を印加しない状態で、前記第２の温度よりも高い第３の温度のアニール処理を第３の時間にわたって行うことにより、前記第２の交換結合磁界を増加させる第３のアニール工程と
を含み、
これにより、前記第１の交換結合磁界が前記第２のアニール工程の期間中に低下した場合に、その第１の交換結合磁界を増加させて修復し前記第１の反強磁性層の安定性を向上させるようにした
ことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１６】
前記磁化方向固定層を、単一の軟磁性材料で構成することを特徴とする請求項１５記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１７】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ，Ｃｏ，およびＣｏＦｅからなる群から選ばれた単一の軟磁性材料で構成する
ことを特徴とする請求項１５記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１８】
前記磁化方向固定層を、複数の軟磁性材料層の組合せにより構成する
ことを特徴とする請求項１５記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項１９】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／Ｃｏ，およびＣｏ／ＣｏＦｅからなる材料層の群から選ばれた複合強磁性材料で構成する
ことを特徴とする請求項１５記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２０】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ，Ｃｏ，ＣｏＦｅ，およびＣｏＮｉＦｅからなる群から選ばれた単一の軟磁性材料で構成し、
前記第１および第２の反強磁性層を、ＭｎＰｔ，ＮｉＭｎ，ＭｎＰｄＰｔからなる群から選ばれた同一の材料で構成する
ことを特徴とする請求項１５記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２１】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／Ｃｏ，およびＣｏ／ＣｏＦｅからなる群から選ばれた複合強磁性材料で構成し、
前記第１および第２の反強磁性層を、ＭｎＰｔ，ＮｉＭｎ，ＭｎＰｄＰｔからなる群から選ばれた同一の材料で構成する
ことを特徴とする請求項１５記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２２】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ，Ｃｏ，ＣｏＦｅ，およびＣｏＮｉＦｅからなる群から選ばれた単一の軟磁性材料で構成し、
前記第１の反強磁性層を、前記第２の反強磁性層よりもブロッキング温度の高い材料で構成し、
前記第１および第２の反強磁性層を、（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＮｉＯ），（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），および（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ）からなる（規則系，不規則系）という反強磁性材料層の組み合わせの群から選ばれた、互いに異なる材料で構成する
ことを特徴とする請求項１５記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２３】
前記磁化方向固定層を、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅ／ＣｏＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／Ｃｏ，およびＣｏ／ＣｏＦｅからなる群から選ばれた複合強磁性材料で構成し、
前記第１の反強磁性層を、前記第２の反強磁性層よりもブロッキング温度の高い材料で構成し、
前記第１および第２の反強磁性層を、（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＮｉＯ），（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），および（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ）からなる（規則系，不規則系）という反強磁性材料層の組み合わせの群から選ばれた、互いに異なる材料で構成する
ことを特徴とする請求項１５記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２４】
第１の両端部を有する第１の磁気抵抗ストライプと前記第１の両端部に形成された第１の反強磁性層とを含むこととなるように、磁気抵抗効果構造の一部を形成する工程と、
前記第１の反強磁性層を含む磁気抵抗効果構造に対して、第１の磁界下において第１の温度のアニール処理を第１の時間にわたって行うことにより、前記第１の反強磁性層に第１の交換結合磁界を生じさせる第１のアニール工程と、
前記第１の反強磁性層および前記第１の磁気抵抗ストライプを覆う絶縁層を形成する工程と、
第２の両端部を有する第２の磁気抵抗ストライプと前記第２の両端部に形成された第２の反強磁性層とを含むこととなるように、前記磁気抵抗効果構造の残りの部分の形成を完了する工程と、
前記第２の反強磁性層の形成が完了した前記磁気抵抗効果構造に対して、前記第１の磁界よりも弱い強度の第２の磁界下で前記第１の温度よりも低い第２の温度のアニール処理を第２の時間にわたって行うことにより、前記第２の反強磁性層に第２の交換結合磁界を生じさせる第２のアニール工程と、
外部磁界を印加しない状態で、前記第２の温度よりも高い第３の温度のアニール処理を第３の時間にわたって行い、前記第２の交換結合磁界を増加させる第３のアニール工程と  を含み、
これにより、前記第１の交換結合磁界が前記第２のアニール工程の期間中に低下した場合に、その第１の交換結合磁界を増加させて修復し前記第１の反強磁性層の安定性を向上させるようにした
ことを特徴とする磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２５】
前記第１の反強磁性層を、前記第２の反強磁性層よりもブロッキング温度の高い材料で構成する
ことを特徴とする請求項２４記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２６】
前記第１および第２の反強磁性層を、ＭｎＰｔ，ＮｉＭｎ，ＭｎＰｄＰｔからなる規則系反強磁性材料の群から選ばれた同一の材料で構成する
ことを特徴とする請求項２４記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２７】
前記第１および第２の反強磁性層を、（規則系，規則系）という反強磁性材料層の組み合わせの群、または、（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＮｉＯ），（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），および（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ）からなる（規則系，不規則系）という反強磁性材料層の組み合わせの群から選ばれた、互いに異なる材料で構成する
ことを特徴とする請求項２４記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２８】
前記第１の反強磁性層を、前記第２の反強磁性層よりもブロッキング温度の高い材料で構成し、
前記第１および第２の反強磁性層を、（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＩｒＭｎ），（ＮｉＭｎ，ＩｒＭｎ），（ＭｎＰｔ，ＮｉＯ），（ＭｎＰｔ，ＦｅＭｎ），（ＭｎＰｄＰｔ，ＦｅＭｎ），および（ＮｉＭｎ，ＦｅＭｎ）からなる（規則系，不規則系）という反強磁性材料層の組み合わせの群から選ばれた、互いに異なる材料で構成する
ことを特徴とする請求項２４記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項２９】
第１の反強磁性層を有する磁気抵抗効果素子を含むこととなるように、磁気抵抗効果構造の一部を形成する工程と、
前記第１の強磁性層および第１の反強磁性層を含む前記磁気抵抗効果構造の一部に対して、第１の磁界下において第１の温度のアニール処理を第１の時間にわたって行うことにより、前記第１の反強磁性層に第１の交換結合磁界を生じさせる第１のアニール工程と、
第２の反強磁性層を含むこととなるように、前記磁気抵抗効果構造の残りの部分の形成を完了する工程と、
前記第２の反強磁性層の形成が完了した前記磁気抵抗効果構造に対して、前記第１の磁界よりも弱い強度の第２の磁界下で前記第１の温度よりも低い第２の温度のアニール処理を第２の時間にわたって行うことにより、前記第２の反強磁性層に第２の交換結合磁界を生じさせる第２のアニール工程と、
外部磁界を印加しない状態で、前記第２の温度よりも高い第３の温度のアニール処理を第３の時間にわたって行い、前記第２の交換結合磁界を増加させる第３のアニール工程と
を含み、
これにより、前記第１の交換結合磁界が前記第２のアニール工程の期間中に低下した場合に、その第１の交換結合磁界を増加させて修復し前記第１の反強磁性層の安定性を向上させるようにした
ことを特徴とする磁気抵抗効果構造の製造方法。
【請求項３０】
前記磁気抵抗効果構造が、前記第１の反強磁性層と交換結合された磁化方向固定層を有するようにした
ことを特徴とする請求項２９記載の磁気抵抗効果構造の製造方法。
【請求項３１】
フリー層，導電体層および磁化方向固定層をこの順序で形成すると共に前記磁化方向固定層の上に第１の反強磁性層を形成することにより、これらの４層を含む磁気抵抗効果構造を形成する工程と、
前記磁気抵抗効果構造に第１の磁界を印加して第１の温度でアニール処理を第１の時間にわたって行うことにより、前記磁化方向固定層と前記第１の反強磁性層との間に第１の交換結合磁界を生じさせる第１のアニール工程と、
第２の反強磁性層を含むこととなるように、磁気抵抗効果型ヘッドの形成を完了する工程と、
前記第２の反強磁性層の形成に続いて、前記第１の磁界よりも弱い強度の第２の磁界下で前記第１の温度よりも低い第２の温度のアニール処理を第２の時間にわたって行うことにより、前記第２の反強磁性層に第２の交換結合磁界を生じさせる第２のアニール工程と、
外部磁界を印加しない状態で、前記第２の温度よりも高い第３の温度のアニール処理を第３の時間にわたって行うことにより、前記第２の交換結合磁界を増加させる第３のアニール工程と
を含み、
これにより、前記第１の交換結合磁界が前記第２のアニール工程の期間中に低下した場合に、その第１の交換結合磁界を増加させて修復し前記第１の反強磁性層の安定性を向上させるようにした
ことを特徴とする磁気抵抗効果構造の製造方法。
【請求項３２】
第１の両端部を有する前記第１の磁気抵抗ストライプと前記第１の両端部に形成された第１の反強磁性層とを含むこととなるように、磁気抵抗効果構造の一部を形成する工程と、
第１の磁界下において第１の温度のアニール処理を第１の時間にわたって行うことにより、前記第１の反強磁性層に第１の交換結合磁界を生じさせる第１のアニール工程と、
前記第１の反強磁性層および前記第１の磁気抵抗ストライプを覆う絶縁層を形成する工程と、
第２の両端部を有する第２の磁気抵抗ストライプと前記第２の両端部に形成された第２の反強磁性層とを含むこととなるように、前記磁気抵抗効果構造の残りの部分の形成を完了する工程と、
前記第２の反強磁性層の形成が完了した前記磁気抵抗効果構造に対して、前記第１の磁界よりも弱い強度の第２の磁界下で前記第１の温度よりも低い第２の温度のアニール処理を第２の時間にわたって行うことにより、前記第２の反強磁性層に第２の交換結合磁界を生じさせる第２のアニール工程と、
外部磁界を印加しない状態で、前記第２の温度よりも高い第３の温度のアニール処理を第３の時間にわたって行い、前記第２の交換結合磁界を増加させる第３のアニール工程と
を含み、
これにより、前記第１の交換結合磁界が前記第２のアニール工程の期間中に低下した場合に、その第１の交換結合磁界を増加させて修復し前記第１の反強磁性層の安定性を向上させるようにした
ことを特徴とする磁気抵抗効果構造の製造方法。
【請求項３３】
前記第１の磁界の強度は１０００［Ｏｅ］〜２０００［Ｏｅ］の範囲であり、前記第１の温度は２５０［°Ｃ］〜３００［°Ｃ］の範囲であり、前記第１の時間は５時間である
ことを特徴とする請求項１、請求項１５または請求項２４に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項３４】
前記第２の磁界の強度は１００［Ｏｅ］〜３００［Ｏｅ］の範囲であり、前記第２の温度は２００［°Ｃ］〜２６０［°Ｃ］の範囲であり、前記第２の時間は２〜５時間の範囲である
ことを特徴とする請求項１、請求項１５または請求項２４に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【請求項３５】
前記第３の温度は２５０［°Ｃ］〜３００［°Ｃ］の範囲であり、前記第３の時間は５〜１０時間の範囲である
ことを特徴とする請求項１、請求項１５または請求項２４に記載の磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果素子（または磁気抵抗効果センサ）を有する磁気抵抗効果構造の製造方法、およびこの磁気抵抗効果素子を用いて構成した磁気抵抗効果型ヘッドの製造方法に関する。以下において「磁気抵抗効果」を「磁気抵抗」と略記する。
【０００２】
【従来の技術】
Voegeli 他の米国特許第５，５６１，８９６号「磁気抵抗トランスデューサの製造方法」には、ＳＰＩ（Selective Pulse Interdiffusion；選択パルス相互拡散）法と呼ばれる方法が開示されている。このＳＰＩ法は、短いパルス幅の１または複数の電流パルス（以下、短電流パルスという。）を用いて、磁気抵抗形（MagnetoResistive; ＭＲ）ヘッドのバイアス部形成予定領域を選択的に加熱する方法である。この磁気抵抗形ヘッドは、磁気信号を電気信号に変換するトランスデューサを用いて構成される。このトランスデューサとしては、Ｈ字形の構造を有するＭＲ素子が用いられる。このＭＲ素子における「Ｈ」の横線(cross bar）に対応する部分は、軟磁性層(a soft ferromagnetic layer)からなる中央活性領域(active central region) となっている。上記した短電流パルスは、ＭＲ素子における「Ｈ」の両脚(side legs) 部分を通過し、軟磁性層をアニール／リセットすることによって「Ｈ」の字の両脚部分を硬磁性材料に変化させる。これにより、軟磁性層（例えばパーマロイ（商標名））と、チタン（Ｔｉ），タンタル（Ｔａ），クロム（Ｃｒ）または他の遷移金属(transition metal)もしくは高融点金属(refractory metal)からなる相互拡散層との間に相互拡散を生じさせる。
【０００３】
Gillの米国特許第５，７４８，３９９号「リセット可能な対称スピンバルブ」には、導電体を通過する短電流パルスを用いて反強磁性（AntiFerroMagnetic ；ＡＦＭ）層をそのブロッキング温度よりも高い温度に加熱するアニール方法が記載されている。
【０００４】
Uno の米国特許第５，７７２，７９４号「スピンバルブ効果磁気抵抗型ヘッドを有する磁気ヘッド／装置の製造方法」には、軟磁性材料(soft ferromagnetic material) からなる２層の薄膜層を、非磁性材料からなる薄膜層によって分離して積層した積層体が記載されている。この２層の薄膜層（第１および第２の薄膜層）のうちの１層は、薄膜反強磁性層によって磁化方向が固定(pinned)されている。２層の薄膜層を形成した後、この積層体をアニールすることにより、磁化方向が固定されている方の軟磁性層に一軸異方性(uniaxial anisotropy) を生じさせるようになっている。
【０００５】
Ohtsuka 他の米国特許第５，８５９，７５３号「直列接続されたスピンバルブを有するスピンバルブ磁気抵抗型ヘッド」には、ブロッキング温度の異なる複数の反強磁性層を２回のアニール工程のみを用いて形成したスピンバルブ磁気抵抗形ヘッドが開示されている。このヘッドは、反強磁性層で構成された、磁化方向が互いに逆平行であるような２層の磁化方向固定層(magnetization pinning layer) を有している。そのうちの１層はブロッキング温度の高いＮｉＭｎであり、もう１層はブロッキング温度の低いＦｅＭｎである。第１０コラム第１０行から第１９行にかけて、「……第１の磁化方向固定層の上には……２００°Ｃから３００°Ｃの温度で……ブロッキング温度の高いＮｉＭｎが第１の反強磁性層として形成される。このＮｉＭｎは第１の方向に印加された磁界Ｈ01の下で形成される。その後、……第２の磁化方向固定層の上に……１６０°Ｃ前後の温度で……ＦｅＭｎが第２の反強磁性層として形成される。ＦｅＭｎの形成は、第１の方向と反対の方向の磁界Ｈ02を印加しながら行われる。」とある。また、第１０コラム第３７行から第６０行にかけて、別の方法を用いることができる旨の指摘がなされている。具体的には、高いブロッキング温度に加熱し磁界Ｈ01を印加する工程およびそれに引き続いて低いブロッキング温度に加熱し磁界Ｈ02を印加する工程は、これらの反強磁性層を形成した後まで遅らせることが可能であることが記載されている。
【０００６】
Mauri の米国特許第５，８５６，８９７号「自己バイアス・デュアル・スピンバルブ」には、磁化方向が固定された２層の磁性層( ピンド層) の間に磁化方向が固定されていない磁性層（フリー層 :free magnetic layer)を配置してなるデュアル・スピンバルブ（Dual Spin Valve ；ＤＳＶ）磁気抵抗センサが開示されている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
デュアル・ストライプ磁気抵抗（Dual Stripe MagnetoResistive；以下、ＤＳＭＲという。）ヘッドや、スピンバルブ磁気抵抗（Spin Valve MagnetoResistive ；以下、ＳＶＭＲという。）ヘッドの用途において、交換結合方式を採用する場合には、第２の磁気抵抗層を好ましい方向に固定するために（ＤＳＭＲの場合）、またはフリー層（センス層）を縦方向（センス電流の流れる方向）に固定するために（ＳＶＭＲの場合）、第２の反強磁性層が必要となる。しかしながら、従来は、このような第２の反強磁性層を、必要な磁気特性を損なうことなく適切に形成することは、必ずしも容易ではなかった。
【０００８】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、例えば、ＤＳＭＲヘッドやＳＶＭＲヘッドにおいて、あとから形成する第２の反強磁性層を、（既に形成されている）第１の反強磁性層に影響を及ぼすことなく、同一または異なる材料により形成することを可能とする新たな熱アニール方法を含む磁気抵抗構造の製造方法および磁気抵抗型ヘッドの製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、ＤＳＭＲヘッドやＳＶＭＲヘッドにおいて、第１の反強磁性層(a first AFM layer) を形成(set) するための第１のアニール工程と、第１の反強磁性層に影響を及ぼすことなく第２の反強磁性層(a second AFM layer)をリセットするための第２のアニール工程と、外部から磁界を印加せずに（Ｈann ＝０）、かつ（第２のアニール工程でのアニール温度よりも）高温でアニールを行うことにより、低下した第１の反強磁性層の交換磁界を修復すると共に、第２の反強磁性層の交換磁界を向上させる第３のアニール工程とを教示する。なお、本明細書では、反強磁性材料からなる２つの要素を第１および第２の反強磁性層と表現するが、より一般的に、第１および第２の反強磁性素子と表現してもよいことはもちろんである。
【００１０】
上記したように、交換結合方式を採用するＤＳＭＲヘッドにおいて第２の磁気抵抗層を好ましい方向に固定する場合や、ＳＶＭＲヘッドにおいてフリー層（センス層）を縦方向（センス電流の流れる方向）にバイアス固定する場合には、第１の反強磁性層とは別に第２の反強磁性層が必要となる。本発明は、これらの第１および第２の反強磁性層を、第１の（既存の）反強磁性層に影響を及ぼすことなく、同一または異なる材料（例えば、ＭｎＰｔ／ＭｎＰｔ，ＭｎＰｄＰｔ／ＭｎＰｄＰｔ，ＮｉＭｎ／ＮｉＭｎ，またはＭｎＰｔ／ＩｒＭｎ，ＭｎＰｄＰｔ／ＩｒＭｎ，ＮｉＭｎ／ＩｒＭｎ，……）により形成（またはリセット）することを可能とする。
【００１１】
本発明によれば、以下のようにして、磁気抵抗効果型ヘッドを製造するための方法が提供される。第１に、第１の反強磁性層を有する磁気抵抗効果素子を含む磁気抵抗効果構造を形成する。続いて、第１の磁界下で第１の温度の第１のアニール工程を第１の時間にわたって行う。次に、第２の反強磁性層を含む残りの磁気抵抗効果構造を形成する。そして、第２の反強磁性層の形成に続いて、第１の磁界よりも弱い強度の第２の磁界（Ｈann ）の下で第１の温度よりも低い第２の温度のアニール工程を第２の時間にわたって行う。その後、外部から磁界を印加しない状態で（Ｈann ＝０）、第２の温度よりも高い第３の温度のアニール工程を第３の時間にわたって行い、第２の交換結合磁界（Ｈex）を増加させる。これにより、第１の反強磁性層の安定性もまた向上する。すなわち、（第１のアニール工程において生成された）第１の反強磁性層における第１の交換結合磁界（Ｈex）は、たとえそれが弱い磁界下での第２のアニール工程中に低下したとしても、増加して、修復される。
【００１２】
本発明の他の局面によれば、磁気抵抗素子を有する磁気抵抗構造は、磁化方向固定層(a pinned layer)および第１の反強磁性層を含むように形成される。
【００１３】
磁化方向固定層は以下のような層であることが好ましい。
（１）ＮｉＦｅ，Ｃｏ，ＣｏＦｅ，およびＣｏＮｉＦｅからなる群から選ばれた単一の軟磁性材料，または
（２）ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／ＮｉＦｅ，ＮｉＦｅ／ＣｏＮｉＦｅ，Ｃｏ／ＣｏＮｉＦｅ，ＣｏＮｉＦｅ／Ｃｏ，ＣｏＦｅ／Ｃｏ，およびＣｏ／ＣｏＦｅからなる群から選ばれた軟磁性材料の複合体。
【００１４】
第１の反強磁性層は、ブロッキング温度の高い材料で構成するのが好ましく、より好ましくは、少なくとも第２の反強磁性層よりもブロッキング温度の高い材料で構成する。
【００１５】
第１および第２の反強磁性層は、次の（１）または（２）に示したような材料層で構成するのが好ましい。
（１）ＭｎＰｔ／ＭｎＰｔ，ＮｉＭｎ／ＮｉＭｎ，ＭｎＰｄＰｔ／ＭｎＰｄＰｔからなる規則系／規則系という反強磁性材料層の組み合わせの群から選ばれた反強磁性材料層。
（２）ＭｎＰｔ／ＦｅＭｎ，ＭｎＰｄＰｔ／ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ／ＦｅＭｎ，ＭｎＰｔ／ＩｒＭｎ，ＭｎＰｄＰｔ／ＩｒＭｎ，ＮｉＭｎ／ＩｒＭｎ，ＭｎＰｔ／ＮｉＯ，ＭｎＰｔ／ＦｅＭｎ，ＭｎＰｄＰｔ／ＦｅＭｎ，およびＮｉＭｎ／ＦｅＭｎからなる規則系／不規則系という反強磁性材料層の組み合わせの群から選ばれた反強磁性材料層。
【００１６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して詳細に説明する。
【００１７】
ＤＳＭＲおよびＳＶＭＲ記録ヘッドの用途において、交換結合方式を採用する場合には、（後に製造工程中において成膜される）第２の磁気抵抗層の磁化方向を好ましい方向に固定するため（ＤＳＭＲの場合）、またはフリー層（センス層) の磁化方向を縦方向に沿ってバイアス固定するために（ＳＶＭＲの場合）、第２の反強磁性層が必要となる。
【００１８】
第１の反強磁性層の上に第２の反強磁性層を形成するための条件は、先に形成された第１の反強磁性層に劣化、例えば、交換磁界Ｈexの減少や不安定軸（回転容易軸 ;easy axis ）の回転が生じないように選ばれるべきである。
【００１９】
本実施の形態は、第１および第２の反強磁性層が同一の材料からなるか、あるいは異なる材料からなるかを問わず、第１の反強磁性層に影響を及ぼすことなく第２の反強磁性層を形成することができる新たな熱アニール方法を提供するものである。
【００２０】
図１（Ａ）は、第１の磁気抵抗ストライプ(first MR stripe) ＭＲ１から始まるＤＳＭＲ素子１０の製造の第１の段階を表すものである。通常のように、ＤＳＭＲ素子１０は平坦な基板ＳＵＢ上に形成する。まず、基板ＳＵＢ上に、順に、平坦な下地層ＵＬ、下地層ＵＬを覆う平坦な磁気シールド層ＳＨ、およびその上の平坦な絶縁層（誘電体層；dielectric layer）Ｄ１を形成する。次に、第１の磁気抵抗ストライプＭＲ１を絶縁層Ｄ１の表面上に従来の方法で形成する。第１の磁気抵抗ストライプＭＲ１は、好ましくは、パーマロイ（ＮｉＦｅ：ニッケル−鉄）またはＣｏＦｅまたはＣｏＮｉＦｅを用いて形成し、その横方向の端部が外向きのテーパ形状をなすようにする。具体的には、上端に向かって狭まり下端に向かって広がる台形状の断面パターンを有する。ここで、絶縁層Ｄ１の側が最も広くなっている。
【００２１】
次に、第１の磁気抵抗ストライプＭＲ１の外向きのテーパ形状をなす横方向の両端部に、１対の第１の反強磁性構造ＡＦＭ１を形成する。好ましくは、第１の反強磁性構造ＡＦＭ１は、ＭｎＰｔ（白金−マンガン），ＮｉＭｎ（ニッケル−マンガン），またはＭｎＰｄＰｔ（白金−パラジウム−マンガン）のようなブロッキング温度の高い材料で構成されている。１対の第１の反強磁性構造ＡＦＭ１の相互の間隔がトラック幅ＴＷとなる。
【００２２】
次に、ＤＳＭＲ素子１０に対して、約２５０°Ｃから約３００°Ｃという範囲の高い温度（好ましくは約２８０°Ｃ）の下で、かつ、約１０００×１０３/４π[Ａ／ｍ]（から約２０００×１０３/４π[Ａ／ｍ]という範囲の強い外部磁界下において、約５時間、第１の（最初の）磁気アニール工程を行う。
【００２３】
図１（Ｂ）は、図１（Ａ）に示したＤＳＭＲ素子１０の製造工程における第２の段階が終了した後の状態を表すものである。まず、第１の段階として、図１（Ａ）のＤＳＭＲ素子１０の表面上に、平坦かつ電気的絶縁性を有する平坦絶縁層ＩＬＡを成膜する。平坦絶縁層ＩＬＡは、非磁性かつ絶縁性の、例えばアルミナ（酸化アルミニウム（Ａｌ2 Ｏ3 ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）、および酸化ケイ素（ＳｉＯ2 ）の少なくとも１つを用いて形成する。このとき、平坦絶縁層ＩＬＡは、第１の磁気抵抗ストライプＭＲ１の上面と、第１の磁気抵抗ストライプＭＲ１の上端と同一平面上にあるように図示されている１組の第１の反強磁性構造ＡＦＭ１の上面とを覆うようにする。
【００２４】
次に、平坦絶縁層ＩＬＡの平坦な上面に、第２の磁気抵抗ストライプＭＲ２を成膜する。さらに、第２の磁気抵抗ストライプＭＲ２の端部に、１組の第２の反強磁性構造ＡＦＭ２を形成する。このとき、第２の磁気抵抗ストライプＭＲ２もまた、その横方向の端部が外向きのテーパ形状をなすようにする。つまり、上端に向かって狭まり絶縁性の層ＩＬＡ側の下端に向かって広がるようにする。第２の反強磁性構造ＡＦＭ２は、ＭｎＰｔ，ＮｉＭｎ，ＭｎＰｄＰｔのような第１の反強磁性構造ＡＦＭ２の場合と同じ材料、またはＩｒＭｎ（イリジウム−マンガン），ＦｅＭｎ（鉄−マンガン），もしくはＮｉＯ（酸化ニッケル）のような不規則系材料で構成することが好ましい。
【００２５】
次に、第１の反強磁性層ＡＦＭ１の存在下で第２の反強磁性層ＡＦＭ２を安全に形成（すなわち、リセット）するために、第２の（中間の）アニール工程を行う。ここで、重要なことは、第１の反強磁性層ＡＦＭ１が依然安定であるような（すなわち、磁化方向が変化しないような）弱いアニール磁界（Ｈann ）および適切な温度を選ぶことである。ここで、弱いアニール磁界（Ｈann ）とは、アニール時において印加される外部磁界であって、第１の反強磁性層ＡＦＭ１の交換磁界Ｈex（Ｔ）よりも小さい磁界を意味する。
【００２６】
第２のアニール工程では、ＤＳＭＲ素子１０に対して、例えば、約２００°Ｃから約２６０°Ｃという範囲の温度（好ましくは約２５０°Ｃ）の下で、約１００×１０３/４π[Ａ／ｍ]から約３００×１０３/４π[Ａ／ｍ]という範囲の弱い外部磁界(Ｈann )（好ましくは約２５０×１０３/４π[Ａ／ｍ]）を印加して、約２時間から約５時間の範囲の継続時間をもって、第２の磁気アニール処理を行う。
【００２７】
第３の（そして最後の）アニール工程では、まず第２の反強磁性層ＡＦＭ２の交換磁界（Ｈex）（これは、第１の反強磁性層ＡＦＭ１の交換磁界（Ｈex）ほど強くはないが）を生じさせた後、外部から磁界を印加しない状態で（Ｈann ＝０）、高温のアニール工程を行い、第２の反強磁性層の交換磁界（Ｈex）を、その全強度まで増加させる。このアニール工程はまた、第１の反強磁性層の安定性をもさらに向上させる。すなわち、第１の反強磁性層の交換磁界（Ｈex）は、たとえそれが( 第２のアニール工程における) 弱い磁界下でのアニール処理によって低下していたとしても、第３のアニール工程によって再び増加するのである。
【００２８】
第３のアニール工程では、例えば、約２５０°Ｃから約３００°Ｃという範囲の高い温度（好ましくは約２６０°Ｃ）の下で、約５時間から約１０時間という継続時間をもって、ＤＳＭＲ素子１０に対して、外部磁界を印加しない（Ｈann ＝０）アニール（第３のアニール処理）を行う。
【００２９】
図２（Ａ）は、ＳＶＭＲ形素子３０の上部ＳＶＭＲ構造Ｔを製造する工程における第１の段階を表すものである。通常のように、ＳＶＭＲ形素子３０は平坦なシールド層ＳＨ上に形成する。具体的には、まず、シールド層ＳＨの上に、順に、絶縁層Ｄ１，金属の基層ＢＬ、基層ＢＬを覆う軟磁性(soft FerroMagnetic)のフリー層ＦＬ、および平坦な導電体層Ｃ１を形成する。基層ＢＬは、例えば、タンタル（Ｔａ），ジルコニウム（Ｚｒ），コバルト−ジルコニウム−ニオブ（ＣｏＺｒＮｂ），パーマロイ（（Ｎｉ80Ｆｅ20）60Ｃｒ40，等）で構成するのが好ましい。軟磁性のフリー層ＦＬは、例えば、パーマロイ（Ｎｉ80Ｆｅ20、すなわち、ニッケル：鉄＝８０：２０）、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ、またはＮｉＦｅ／Ｃｏのような、合金の複合層で構成するのが好ましい。平坦な導電体層Ｃ１の形成には、例えば、銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）のような金属を用い、その上面が平坦になるようにする。
【００３０】
次に、銅（Ｃｕ）または金（Ａｕ）の導電体層Ｃ１の平坦な上面の上に、強磁性を有する複合体である平坦な磁化方向固定層(a pinned layer)ＰＩＬを形成する。磁化方向固定層ＰＩＬは、コバルト（Ｃｏ）、コバルトと鉄との合金（ＣｏＦｅ）、またはＮｉＦｅ／ＣｏＦｅもしくはＮｉＦｅ／Ｃｏのような合金で構成するのが好ましい。但し、ニッケル鉄（ＮｉＦｅ）合金（例えばパーマロイ）は、相互拡散という製錬上の問題を有しているので、銅と直接接触する場合には適当ではない。したがって、銅を用いる場合には、上記のような製錬上の問題に対処するために、Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＡＦＭ，Ｃｕ／Ｃｏ／ＡＦＭ，Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／ＡＦＭ，またはＣｕ／Ｃｏ／ＮｉＦｅ／ＡＦＭ等のような多層構造にすることが好ましい。
【００３１】
次に、強磁性を有する磁化方向固定層ＰＩＬの平坦な上面の上に、平坦な第１の反強磁性層ＡＦＭＡを形成する。第１の反強磁性層ＡＦＭＡは、ＭｎＰｔ，ＭｎＰｄＰｔ，またはＮｉＭｎのようなブロッキング温度の高い材料で構成するのが好ましい。
【００３２】
次に、第１の反強磁性層ＡＦＭＡの平坦な上面の上に、タンタルなどの金属からなるキャップ層ＣＬを形成する。
【００３３】
次に、ＳＶＭＲ形素子３０に対して、第１の（最初の）磁気アニール工程を行う。この工程は、約２５０°Ｃから約３００°Ｃという範囲の高い温度(好ましくは約２８０°Ｃ) の下で、図２（Ａ）の矢印で示した方向に約１０００×１０３/４π[Ａ／ｍ]から約２０００×１０３/４π[Ａ／ｍ]という範囲の強い外部磁界（Ｈann1）(好ましくは、約２０００×１０３/４π[Ａ／ｍ]) を印加した状態で行う。
【００３４】
第２の製造段階においては、図２（Ｂ）に示したように、通常のエッチング処理により、図２（Ａ）のＳＶＭＲ形素子３０の上部ＳＶＭＲ構造Ｔを、その側壁がテーパ形状をなすようにパターニングする。具体的には、上部ＳＶＭＲ構造Ｔの断面形状が、フリー層ＦＬが最も広くキャップ層ＣＬが最も狭い台形状になるようにする。
【００３５】
次に、これらの側壁に、強磁性層( 縦方向における磁化方向固定層;longitudinal pinned layer) ＬＰを形成する。これにより、強磁性層ＬＰは、縦方向（図２（Ｂ）における左右方向）において、ＳＶＭＲ形素子３０の左右のテーパ付けされた側壁を覆う。すなわち、強磁性層ＬＰによって、金属からなる基層ＢＬ、フリー層ＦＬ、導電体層Ｃ１、磁化方向固定層ＰＩＬ、第１の反強磁性層ＡＦＭＡおよびキャップ層ＣＬの両端面が覆われる。強磁性層ＬＰは、Ｃｏ，ＣｏＦｅ，またはＮｉＦｅ等の材料で構成するのが好ましい。
【００３６】
次に、強磁性層（縦方向における磁化方向固定層）ＬＰの上に、テーパ形状をなす両側壁（すなわち、ＳＶＭＲ形素子３０の左右のテーパ側壁) を覆うように、第２の反強磁性層ＡＦＭＢを積層する。これにより、第２の反強磁性層ＡＦＭＢがＳＶＭＲ形素子３０の左右に形成される。
【００３７】
第２の反強磁性構造ＡＦＭＢは、ＭｎＰｔ，ＮｉＭｎ，ＭｎＰｄＰｔのような規則系の反強磁性材料、または、ＩｒＭｎ，ＦｅＭｎもしくはＮｉＯのような不規則系の材料で構成することが好ましい。
【００３８】
図２（Ｃ）は、ＳＶＭＲ形素子３０の下部ＳＶＭＲ構造Ｂを製造する工程における第１の段階が完了した状態を表すものである。下部ＳＶＭＲ構造Ｂは、上記の図２（Ａ）に示した上部ＳＶＭＲ素子Ｔと同様の方法で形成される。
【００３９】
図２（Ｄ）は、ＳＶＭＲ形素子３０の下部ＳＶＭＲ構造Ｂの製造工程における第２の段階が完了した状態を表すものである。下部ＳＶＭＲ構造Ｂは、図２（Ｂ）に示した上部ＳＶＭＲ素子Ｔと同様の方法で形成される。
【００４０】
第２のアニール工程では、上部ＳＶＭＲ構造Ｔと下部ＳＶＭＲ構造Ｂとを含むＳＶＭＲ形素子３０に対して、弱い第２のアニール磁界（Ｈann2）の下で、第２の磁気アニール処理を行う。具体的には、例えば、約２００°Ｃから約２６０°Ｃの範囲の温度(好ましくは、約２５０°Ｃ) の下で、約１００×１０３/４π[Ａ／ｍ]から約３００×１０３/４π[Ａ／ｍ]の範囲の弱い外部アニール磁界（Ｈann2）(好ましくは約２５０×１０３/４π[Ａ／ｍ]) を印加して、ＳＶＭＲ形素子３０のアニール処理を行う。
【００４１】
第３の( そして最後の) アニール工程では、まず第２の反強磁性層ＡＦＭＢの交換磁界（Ｈex）（これは、第１の反強磁性層ＡＦＭＡの交換磁界（Ｈex）ほど強くはないが）を生じさせた後、外部から磁界を印加しない状態で（Ｈann ＝０）、高温のアニール工程を行い、第２の反強磁性層の交換磁界（Ｈex）を、その全強度まで増加させる。このアニール工程はまた、第１の反強磁性層の安定性をもさらに向上させる。すなわち、第１の反強磁性層の交換磁界（Ｈex）は、たとえそれが( 第２のアニール工程における) 弱い磁界アニール処理によって低下していたとしても、第３のアニール工程によって再び増加するのである。
【００４２】
第３のアニール工程では、例えば約２５０°Ｃから約３００°Ｃという範囲の高い温度（好ましくは約２７０°Ｃ）で、ＳＶＭＲ形素子３０に対して、外部磁界を印加しない（Ｈann3＝０）アニール（第３のアニール処理）を行う。
【００４３】
図３は、下部ＳＶＭＲ構造Ｂ(ＡＦＭ／ＦＭ構造) に対する上部ＳＶＭＲ構造Ｔ(ＦＭ／ＡＦＭ構造) の熱安定性が第２の垂直なアニール磁界（Ｈann2）およびアニール温度にどのように依存するかを示す磁化安定領域境界(the Boundary of the M-Stable Region) を表す図である。ここで、ＡＦＭ／ＦＭという表記は、反強磁性層（ＡＦＭ）の上に強磁性層（ＦＭ）を積層した構造であることを意味し、ＦＭ／ＡＦＭという表記は、強磁性層（ＦＭ）の上に反強磁性層（ＡＦＭ）を積層した構造であることを意味する。本明細書の他の箇所においても同様である。なお、この図３に示した例では、ＡＦＭ／ＦＭ構造として、Ｔａ／ＭｎＰｔ（２０ｎｍ）／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）／Ｔａという積層構造を用い、ＦＭ／ＡＦＭ構造として、Ｃｕ／ＣｏＦｅ（３ｎｍ）／ＭｎＰｔ（２０ｎｍ）／Ｔａという積層構造を用いた。括弧内の数字は膜厚を表す。これらの２つの試料は、最初に高温かつ強磁界（例えば２８０°Ｃ×５時間×２０００×１０３/４π[Ａ／ｍ]）でアニールされた。ここで、磁化安定領域境界は、アニール磁界および温度の値の各組合せごとに、１２時間アニールを行った後、試料の磁化固定方向を最初のアニール方向に対して５度回転させるようにして行った場合のものとして定義した。
【００４４】
図４は、温度２５０°Ｃ，２０００×１０３/４π[Ａ／ｍ]の強磁界下で５時間アニールした後、交換結合(exchange coupling) が完全に成立したＮｉＦｅ（３ｎｍ）／ＣｏＦｅ（５ｎｍ）／ＭｎＰｔ（２５ｎｍ）／Ｔａについて、測定温度に対する交換磁界Ｈexを表したものである。
【００４５】
図５は、弱磁界（３０×１０３/４π[Ａ／ｍ]）の存在下で、第２の反強磁性層（ＳＶＭＲ形素子３０における第２の反強磁性層ＡＦＭＢに相当）を２５０°Ｃで５時間アニールした後のＮｉＦｅ（３ｎｍ）／ＣｏＦｅ（５ｎｍ）／ＭｎＰｔ（２５ｎｍ）／Ｔａについて、測定温度に対する交換磁界Ｈexを表したものである。この条件下では、隣接する第１の反強磁性層（既に形成されている第１の反強磁性層ＡＦＭＡに相当）に対する影響はなかった。
【００４６】
図６〜図１０は、ＮｉＦｅ／ＮｉＭｎについての５通りの異なるＭ−Ｈ（Magnetization-Magnetic Field；磁化−磁界）ループを表すものである。このうち、図６は、ＮｉＦｅ（１１ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）／Ｔａという積層構造のサンプルを、温度３００°Ｃ, ２０００×１０３/４π[Ａ／ｍ]の磁界下で５時間アニールしたときのＭ−Ｈループを表す。
【００４７】
図７は、ＮｉＦｅ（１１ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）／Ｔａという積層構造のサンプルを、温度２６０°Ｃ, ２６０×１０３/４π[Ａ／ｍ]の弱い外部磁界下で１時間アニールした場合のＭ−Ｈループを表す。
【００４８】
図８は、ＮｉＦｅ（１１ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）／Ｔａという積層構造のサンプルを、最初に図６に示した条件でアニールしたのち、アニール磁界方向を最初の逆にして、温度２６０°Ｃ, ２６０×１０３/４π[Ａ／ｍ]の弱い外部磁界下で１時間再アニールした場合のＭ−Ｈループを表す。
【００４９】
図９は、ＮｉＦｅ（１１ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）／Ｔａという積層構造のサンプルを、図６および図８に示した条件でアニールしたのち、外部磁界を印加せずに温度２８０°Ｃで３時間再アニールした場合のＭ−Ｈループを表す。この図９から、低下した交換磁界Ｈex（図８参照）が回復していることが分かる。
【００５０】
図１０は、ＮｉＦｅ（１１ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）／Ｔａという積層構造のサンプルを、図７に示したようにアニールしたのち、外部磁界を印加せずに温度２８０°Ｃで３時間再アニールした場合のＭ−Ｈループを表す。この図１０から分かるように、交換磁界Ｈex（図８参照）の強度はさらに向上している。
【００５１】
本実施の形態に係る磁気抵抗構造の製造方法および磁気抵抗型ヘッドの製造方法の要点は、以下の通りである。
（１）本処理の結果、最初に形成された反強磁性層に対して、熱による外部からの影響はない。
（２）第１の反強磁性層および第２の反強磁性層の磁化固定方向をリセットすることが簡単である。
（３）本方法では、隣接する第１の反強磁性層（第１の磁化固定層）の磁化安定性を維持しつつ、第２の反強磁性層における反強磁性材料の相を形成することができるような、弱いアニール磁界Ｈann ，適度の温度Ｔおよび適切なアニール時間ｔann を選ぶこと、すなわち、（Ｈ，Ｔ，ｔann ）＜（Ｈ，Ｔ，ｔann ) c とすることが重要である。
（４）第１および第２の反強磁性層の安定性と交換磁界Ｈexとを向上させるために、最後に、外部磁界を印加しない（Ｈann ＝０）第３のアニール工程を高温で行うようにしている。
（５）第１の反強磁性層には、ブロッキング温度の高い反強磁性材料を用いるのが好ましい。
（６）ＤＳＭＲおよびＳＶＭＲヘッドの用途においては、第２の磁気抵抗層の磁化方向を好ましい方向に固定するために（ＤＳＭＲの場合）、またはフリー層( センス層) の磁化方向を縦方向に沿って固定するために（ＳＶＭＲの場合）、第２の反強磁性層が必要となる。第２の反強磁性層の形成条件は、既に形成された第１の反強磁性層に劣化（交換磁界の減少や回転容易軸の回転）が生じないように選ばれるべきである。第１および第２の反強磁性材料は同じであってもよいが、異なっていてもよい。第１および第２の反強磁性材料を同じくする場合には、例えば、ＭｎＰｔ／ＭｎＰｔ，ＭｎＰｄＰｔ／ＭｎＰｄＰｔ，もしくはＮｉＭｎ／ＮｉＭｎという組み合わせとするのが好ましい。一方、第１および第２の反強磁性材料を異ならせる場合には、例えば、ＭｎＰｔ／ＦｅＭｎ，ＭｎＰｄＰｔ／ＦｅＭｎ，ＮｉＭｎ／ＦｅＭｎ，ＭｎＰｔ／ＩｒＭｎ，ＭｎＰｄＰｔ／ＩｒＭｎ，ＮｉＭｎ／ＩｒＭｎ，ＭｎＰｔ／ＮｉＯ，ＭｎＰｔ／ＦｅＭｎ，ＭｎＰｄＰｔ／ＦｅＭｎ，およびＮｉＭｎ／ＦｅＭｎ等の組み合わせとするのが好ましい。
【００５２】
以上、具体的な実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明が冒頭に記載された請求項の精神および範囲内で変形して実施可能であること、すなわち、本発明の精神および範囲を逸脱することなく形式および詳細に関わる変更をなしうることは明らかである。したがって、そのような変更はすべて本発明の範囲内に含まれるものであり、本発明は冒頭に記載された請求項の主題を包含するものである。
【００５３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、既に形成されている第１の反強磁性層に影響（外部磁界や熱による外部からの影響）を及ぼすことなく、あとから形成する第２の反強磁性層を、第１の反強磁性層と同一または異なる材料により形成することが可能である。また、第１の反強磁性層および第２の反強磁性層の磁化固定方向をリセットすることが容易である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るＤＳＭＲ素子の製造工程を表す断面図である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るＳＶＭＲ素子の製造工程を表す断面図である。
【図３】図２に示した上部ＳＶＭＲ構造および下部ＳＶＭＲ構造の熱安定性と第２の垂直なアニール磁界およびアニール温度との依存関係を表す磁化安定領域境界を表す図である。
【図４】  強磁界下でアニールされ、その後交換結合が完全に成立したＮｉＦｅ（３ｎｍ）／ＣｏＦｅ（５ｎｍ）／ＭｎＰｔ（２５ｎｍ）／Ｔａについて、測定温度に対する交換磁界Ｈexを表す図である。
【図５】  隣接する第１の反強磁性層に影響を及ぼさない弱磁界の存在下で第２の反強磁性層をアニールした後のＮｉＦｅ（３ｎｍ）／ＣｏＦｅ（５ｎｍ）／ＭｎＰｔ（２５ｎｍ）／Ｔａについて、測定温度に対する磁界Ｈexを表す図である。
【図６】  ２０００Ｏｅで５時間、３００°ＣでアニールされたＮｉＦｅ（１１ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）／Ｔａについて、Ｍ−Ｈループを表す図である。
【図７】  ２６０×１０３/４π[Ａ／ｍ]の弱い外部磁界下で１時間、２６０°ＣでアニールされたＮｉＦｅ（１１ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）／Ｔａ試料について、Ｍ−Ｈループを表す図である。
【図８】  最初に図６に示した条件でアニールされ、次に反対のアニール方向で弱い外部磁界下で再アニールされたＮｉＦｅ（１１ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）／Ｔａについて、Ｍ−Ｈループを表す図である。
【図９】  図６および図８に示した条件でアニールし、次に外部磁界を印加せずに再アニールした後のＮｉＦｅ（１１ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）／Ｔａ試料について、Ｍ−Ｈループを表す図である。
【図１０】  図７に示したようにアニールし、次に外部磁界を印加せずに再アニールした後のＮｉＦｅ（１１ｎｍ）／ＮｉＭｎ（３０ｎｍ）／Ｔａについて、Ｍ−Ｈループを表す図である。
【符号の説明】
１０…ＤＳＭＲ素子、ＳＵＢ…基板、ＵＬ…下地層、ＳＨ…磁気シールド層、Ｄ１…絶縁層、ＭＲ１…第１の磁気抵抗ストライプ、ＭＲ２…第２の磁気抵抗ストライプ、ＡＦＭ１…第１の反強磁性構造、ＡＦＭ２…第２の反強磁性構造、ＴＷ…トラック幅、ＩＬＡ…平坦絶縁層、３０…ＳＶＭＲ形素子、Ｔ…上部ＳＶＭＲ構造、Ｂ…下部ＳＶＭＲ構造、ＢＬ…基層、ＦＬ…フリー層、Ｃ１…導電体層、ＰＩＬ…磁化方向固定層、ＡＦＭＡ…第１の反強磁性層、ＡＦＭＢ…第２の反強磁性層、ＬＰ…（縦方向に磁化方向が固定された）磁化方向固定層、ＣＬ…キャップ層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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