(57)【要約】    【課題】高密度センス電流の存在下であっても磁化が単一の長手方向磁気ドメインに安定化されている自由層を持つCPP磁気抵抗効果型センサを提供する。    【解決手段】CPPセンサ300はセンス電流Isによって発生する磁場330に対して自由層210を安定させるために追加された複数の層301を有する。強磁性安定化層304は自由層210とはスペーサ層302によって隔てられ、第２の反強磁性層306と交換結合されている。安定化層304はスペーサ層302を越えて自由層210と強磁性結合されているので、センス電流も外部磁場も存在しない場合には、自由層及び安定化層は形状が同様の渦磁化パターンまたは他の非長手方向磁化パターン310,320を持つ。センス電流は、安定化層内に固定されている渦磁化パターン310と逆向きの渦磁場330を自由層内に発生させ、実質的に自由層内における渦磁化パターン320の影響を消去する。【選択図】図３
2005229108.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数個の層で構成される積層体を持ち、積層体を構成する層の面に垂直な向きのセンス電流が印加された時に外部磁場を検知する能力を有する磁気抵抗効果型センサであって、上記複数個の層で構成される積層体が、
第１の非磁性スペーサ層と、
第２の非磁性スペーサ層と、
前記第１及び第２のスペーサ層の間にあり、外部磁場がない場合には実質的にこの層の長さに沿った長手方向に配向された磁化方向を有し、かつ影響を受ける範囲に外部磁場がある場合には、前記磁化方向が実質的に自由に回転できる強磁性自由層と、
前記第１のスペーサ層に隣接し、好ましい方向に向いた磁化方向を有するピン止め強磁性層と、
前記ピン止め層と交換結合され、影響を受ける範囲に外部磁場が存在する場合に前記ピン止め層における磁化の実質的回転を阻止する第１の反強磁性層と、
前記第２のスペーサ層に隣接する強磁性の安定化層と、
ブロッキング温度が前記第１の反強磁性層のブロッキング温度よりも低く、かつ前記安定化層と前記自由層とが、外部磁場もセンス電流も存在しない場合には、前記第２のスペーサ層を越えて磁気的に結合された非長手方向配向の磁気ドメインを有する、前記安定化層に交換結合されている第２の反強磁性層と、
を含むことを特徴とする磁気抵抗効果型センサ。
【請求項２】
前記安定化層と前記自由層が前記第２のスペーサ層を越えて強磁性結合されていることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項３】
前記安定化層と前記自由層における非長手方向配向の磁気的に結合された磁気ドメインが、前記自由層内では渦磁化パターンとして配向されることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項４】
センス電流が存在する場合、前記自由層内における非長手方向配向の磁気ドメインが十分に減殺されることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項５】
前記第１の非磁性スペーサ層が導電性であることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項６】
前記センサが磁気トンネル接合であり、前記第１の非磁性スペーサ層が電気絶縁性であることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項７】
前記第２スペーサ層が、ルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)及びそれらの合金から成る群から選ばれた材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項８】
前記第１及び第２の反強磁性層のそれぞれが、FeMn、PtMn、NiMn、PdPtMn、RhMn、CrPtMn、FeRhMn及びIrMnから成る群から選ばれた材料で形成されていることを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項９】
前記第１及び第２の反強磁性層が実質的に同一の材料で形成されており、前記第２の反強磁性層の厚さが前記第１の反強磁性層の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項８記載のセンサ。
【請求項１０】
前記自由層の磁化方向をその長さに沿って長手方向にバイアスするために、前記積層体の外側で前記自由層の両側縁それぞれの近傍に強磁性のバイアス層をさらに含むことを特徴とする請求項１記載のセンサ。
【請求項１１】
センス電流が印加されて磁気記録媒体に記録されているデータを検知するための面垂直電流スピンバルブ磁気抵抗効果型読取りヘッドであって、
基板と、
前記基板上に設けられた第１の反強磁性層と、
前記第１の反強磁性層と交換結合されており、前記記録媒体面に実質的に垂直に配向されており、かつ該記録媒体からの磁場存在下で実質的に回転を阻止されている磁化方向を持つピン止め強磁性層と、
前記ピン止め層上に設けられた第１の導電性で非磁性のスペーサ層と、
前記第１の非磁性スペーサ層上に設けられ、外部磁場が存在しない場合には前記記録媒体面と実質的に平行に配向されているが、該記録媒体からの磁場が存在する場合には実質的に自由に回転できる磁化方向を持つ強磁性の自由層と、
前記自由層上に設けられた第２の非磁性スペーサ層と、
前記第２のスペーサ層上に設けられた強磁性安定化層であって、外部磁場もセンス電流も存在しない場合には該安定化層と前記自由層が、前記第２のスペーサ層を越えて強磁性結合されており非長手方向配向の磁気ドメインを有する強磁性安定化層と、
前記安定化層上に設けられ、該安定化層と交換結合されており、外部磁場もセンス電流も存在しない場合には前記安定化層内の非長手方向配向磁気ドメインの配向を実質的に固定し、ブロッキング温度が前記第１の反強磁性層のブロッキング温度よりも低い第２の反強磁性層と、
を含むことを特徴とするヘッド。
【請求項１２】
前記安定化層と前記自由層の、配向が非長手方向であり磁気的に結合されている磁気ドメインが、前記自由層内においては渦磁化パターンとして配向されていることを特徴とする請求項１１記載のヘッド。
【請求項１３】
センス電流が存在する場合、前記自由層内における非長手方向の配向を持つ磁気ドメインが十分に減殺されることを特徴とする請求項１１記載のヘッド。
【請求項１４】
前記第２のスペーサ層が、ルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、銅(Cu)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)及びそれらの合金から成る群から選ばれた材料で形成されていることを特徴とする請求項１１記載のヘッド。
【請求項１５】
前記第１及び第２の反強磁性層のそれぞれが、FeMn、PtMn、NiMn、PdPtMn、RhMn、CrPtMn、FeRhMn及びIrMnから成る群から選ばれた材料で形成されていることを特徴とする請求項１１記載のヘッド。
【請求項１６】
前記第１及び第２の反強磁性層が実質的に同一の材料で形成されており、前記第２も反強磁性層の厚さが前記第１の反強磁性層の厚さよりも小さいことを特徴とする請求項１１記載のヘッド。
【請求項１７】
面垂直電流磁気抵抗効果型センサを製作する方法であって
基板上に、第１の反強磁性材料層、該第１の反強磁性材料層に接する第１の強磁性材料層、該第１の強磁性材料層に接する非磁性材料の第１のスペーサ層、該第１のスペーサ層に接する第２の強磁性材料層、該第２の強磁性材料層に接する非磁性材料の第２のスペーサ層、該第２のスペーサ層に接する第３の強磁性材料層、及び該第３の強磁性材料層に接し、かつ前記第１の反強磁性材料のブロッキング温度TBHよりも低いブロッキング温度TBLを有する第２の反強磁性材料層を被着する工程と、
前記第１の強磁性材料層の磁化方向を第１の方向に固定し、前記第１の強磁性材料層の磁化を前記第１の反強磁性材料層との交換結合によってピン止めする工程と、
前記のすべての層に、TBLよりも高いがTBHよりも低い温度である場合に、実質的に垂直な方向のセッティング電流を印加して、前記第３の強磁性層内に渦磁場を発生させる工程と、
前記セッティング電流を印加しつつ前記温度をTBLより下げ、前記第３の強磁性材料層内に前記渦磁場によって発生した磁化を、前記第２の反強磁性材料層との交換結合によって固定する工程と、
を含むことを特徴とする方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、センサ積層体を構成する層の面に垂直な向きのセンス電流によって作動する、面垂直電流(CPP)磁気抵抗効果型センサに関する。
【背景技術】
【０００２】
しばしば「スピンバルブ」(SV)センサと呼ばれる従来の磁気抵抗効果型センサの一形式は、１個の非磁性スペーサ層によって隔てられた２個の強磁性層を含む積層体を持つ。一方の強磁性層は隣接する反強磁性層との交換結合によってピン止めされるような形で磁化方向が固定されており、他方の強磁性層は外部磁場の存在下で「自由に」回転する磁化方向を持っている。センサにセンス電流を印加することにより、固定層の磁化と比べた自由層の磁化方向の回転を、電気抵抗の変化として検知することが可能である。SVタイプの磁気抵抗効果型センサは、典型的には、センサ積層体を構成する層の面に平行な向きのセンス電流によって作動するのであり、それ故に面平行(CIP)センサと呼ばれる。ディスクドライブのCIP-SV読取りセンサ（あるいはヘッド）においては、固定（あるいはピン止め）層の磁化は一般にディスク面に垂直であり、自由層の磁化は、外部磁場が存在しない場合には一般にディスク面に平行である。ディスク上に記録されたデータからの外部磁場に曝されると、自由層は回転し、電気抵抗を変化させるであろう。
【０００３】
センサ積層体を構成する層の面に垂直なセンス電流(CPP)によって作動するSVタイプの磁気抵抗効果型センサが提案されている。CPP-SV読取りヘッドは、非特許文献１に記述されている。CPPセンサのもう一つのタイプは、非磁性スペーサ層が非常に薄い非磁性絶縁トンネルバリヤ層である磁気トンネル接合(MTJ)センサである。MTJセンサでは、層を垂直に貫通するトンネル電流は、２個の強磁性層における磁化の相対的配向に依存する。MTJ磁気抵抗効果型読取りヘッドのスペーサ層は電気絶縁性であり、典型的にはアルミナ(Al2O3)であるが、CPP-SV磁気抵抗効果型読取ヘッドのスペーサ層は導電性で、典型的には銅である。
【０００４】
CIP-SV、CPP-SV及びMTJといったすべての読取りヘッドにおいて、読取りヘッドの安定性を最大にし、ヒステリシスのない応答線形性を得るために、自由層の磁化は、外部磁場が存在しない場合には飽和単ドメイン状態で維持すべきである。そのような状態において、局部磁化は両末端及び側縁を含む自由層内のあらゆる場所で実質的に「長手方向」、すなわち自由層の長さ及びヘッドのクロストラック方向に沿い、磁気記録媒体の面に平行である。自由層の長手方向バイアスを得るために、典型的には複数個の強磁性バイアス層が使用される。特許文献１には、センサ積層体の外、自由層の両側縁に近い位置にあるが、自由層両側縁とは絶縁材によって隔てられた複数個の長手方向バイアス層を有するMTJセンサが記述されている。特許文献２及び特許文献３には、センサ積層体内に位置する長手方向バイアス層を持つCPPセンサが記述されている。
【０００５】
図１は先行技術によるCPPセンサの断面図である。センサは基板202上に形成された複数の層で構成される積層体201を構成要素として含み、上記基板は読取りヘッドの場合には下部磁気シールドであるが、また下部導電体としての役割も果たす。積層体201上の上部磁気シールド216は、上部導電体としての役割も果たす。積層体201を構成する複数層には、横断方向（ページ面を貫く方向）に向いて固定された磁気モーメントまたは磁化方向207を持つピン止めされた強磁性層206、横断方向の外部磁場に応答して層210の面内で回転し得る磁気モーメントまたは磁化ベクトル211を持つ自由強磁性層210、及び上記ピン止め層206及び自由層210に挟まれた非磁性のスペーサ層208が含まれる。ピン止め層206は基板202上の適当なシード層（または下地層）203上に形成された反強磁性層204と交換結合されている。このようにピン止め層206の磁化方向207は固定され、外部磁場（記録されたデータからの磁場の範囲内の磁場）が存在しても回転しないであろう。
【０００６】
CPP-SVセンサの場合、スペーサ層208は導電性であり、典型的には銅で形成されている。MTJセンサの場合、スペーサ層208は電気絶縁性のトンネルバリヤ層であり、典型的にはアルミナ（Al2O3）である。典型的にはTaまたはRuで形成されたキャッピング層230を、自由層210にかぶせて形成しても良い。ピン止め層および自由層は典型的にはCo、Fe及びNiから選ばれる１種以上の合金から、あるいはCoFe-NiFe ２重層のような２種の合金から成る２重層から形成される。反強磁性層204は、典型的にはFeMn、PtMn、NiMn、PdPtMn、RhMn、CrPtMn、FeRhMnもしくはIrMnで形成される。磁気シールド／導電層202、216は典型的にはパーマロイ(NiFe)またはセンダスト(FeAlSi)で形成される。
【０００７】
センサ200には、センサ積層体の外部、自由層210の両側縁221、223近傍に位置する長手方向バイアス層212が含まれる。このバイアス層212はCoPtまたはCoCrPtのような硬質の強磁性材料で形成され、絶縁層214及び218によってセンサ積層体及び上部磁気シールド／導電層216のそれぞれから電気的に絶縁されている。バイアス層212は、矢印225で示されるような長手方向のバイアス磁界を及ぼし、自由層の長さに沿う方向211に自由層210の長手方向磁化を安定させる。
【０００８】
センス電流ISは複数の矢印240で示されるように、積層体201を垂直に貫く方向に指向される。このセンス電流によって固有の磁場250が発生するが、この磁場は時に「エルステッド磁場」と呼ばれ、一般に自由層210内の渦という形状をなしている。自由層材料の円板を通過する電流が一定値 j である時 j＝U/RA（式中、Uは自由層を通過する際の電流低下であり、RAは自由層の面積・抵抗積）であり、センス電流によって発生する磁束密度はU×r /RA（式中、rは円板の半径）に比例する。それ故、センス電流による最大磁束密度は自由層の周辺部に発生する。方形断面を持つ自由層でも、同一の傾向が見られる。
【０００９】
エルステッド磁場が好ましくないのは、電流密度が高い場合、自由層内に渦磁化パターンまたは他の非長手方向磁化パターンを生じさせる傾向があるからである。これは、望ましい、矢印211で表わされる長手方向に配向された単一の磁気ドメインを減殺する。この問題を模式的に描いたものが図２で、これは自由層210を俯瞰した図であり、センス電流が自由層210を垂直に、矢印の後尾240で示される方向に（紙面の内部に向けて）貫流することによって発生する、非長手方向に配向された磁化パターンを形成する自由層内磁気モーメント255を示す。自由層を貫流する電流の密度分布が非対称である場合には、エルステッド磁場は高度に不均一なドメイン状態を誘発し、その結果センサに望ましくない自己バイアスを発生させる場合がある。
【００１０】
【非特許文献１】A・タナカ等による「超高密度記録に用いられる面垂直電流モードのスピンバルブヘッド」(IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS, 38(1): 84  88 Part I JAN 2002)
【特許文献１】米国特許第５７２９４１０号明細書
【特許文献２】米国特許第６０２３３９５号明細書
【特許文献３】米国特許第６４７３２７９号明細書
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１１】
CPPセンサは、たとえ長手方向にバイアスされた自由層を備えていても、自由層の磁化の安定化に悪影響を及ぼすもう一つの問題を免れない。自由層を垂直に貫いて流れるセンス電流によって発生する磁場によって自由層内の磁気モーメントにバイアス磁場の方向から離れる回転が起こり、その結果自由層が安定を失うおそれがある。信号を強めるためにはセンス電流密度を高めることが望ましいが、そうすれば自由層内の磁場が強められ、そのため自由層の磁化の不安定性が増す。たとえば、自由層を貫く均一な電流密度分布は、センス電流が発生する、長手方向バイアス磁場と自由層異方性磁場を超える磁場と共に、単一の長手方向に向いた磁気ドメイン状態の代りに渦磁場ドメイン状態を発生するであろう。もう一つの例は、自由層を貫く非対称な電流密度分布と、センス電流が発生する、局所的に長手方向バイアス磁場と自由層異方性磁場を超える磁場である。これは自由層中に高度に不均一なドメイン状態を形成させることがあり、その結果センサに望ましくない自己バイアスが生ずる。
【００１２】
必要とされるものは、高密度センス電流の存在下であっても磁化が単一の長手方向磁気ドメインに安定化されている自由層を持つCPP磁気抵抗効果型センサである。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、自由層をセンス電流が発生する磁場に対して安定化させるために複数の層が追加されているCPP磁気抵抗効果型センサである。１個の強磁性安定化層が自由層から１個のスペーサ層によって隔てられ、第２の反強磁性層と交換結合されており、第１の反強磁性層はCPPセンサ内のピン止め層をピン止めするための在来的な層である。上記安定化層は渦型または他の長手方向とは異なる磁化パターン（以下、簡単に「渦磁化パターン」と呼ぶ）を有する。安定化層におけるこの渦磁化パターンは、第２の反強磁性層との交換結合によって固定されている。更に、安定化層はスペーサ層を越えて自由層と強磁性結合されており、そのためセンス電流及び外部磁場の両方が存在しない場合には、自由層と安定化層は同様の形をした渦磁化パターンもしくは他の非長手方向磁化パターンを持つ。
【００１４】
CPPセンサの作動においては、センス電流は自由層中に、一般に安定化層内の固定渦磁化パターンの向きとは逆向きの渦磁場を発生する。このセンス電流によって発生する磁場は実質的に渦磁化パターンを相殺し、自由層内の渦磁化パターンによる効果を実質的に「消去」する。その結果、自由層内では、好ましい単一ドメインの長手方向磁化が悪影響を受けることがなく、自由層は磁気媒体の磁気的変化に対し、実質的に１個の単一磁気ドメインとして応答することができる。
【００１５】
CPPセンサに求められる重要な条件の一つは、第２の反強磁性層のブロッキング温度TBLが第１の反強磁性層のブロッキング温度TBHよりも低いことである。CPPセンサは、センサのピン止め層の磁化方向をセットするために、外部から印加された磁場の存在下、温度をTBHよりも高温まで上げることによって製作される。温度がTBHよりも低くなるまで下げられ、外部から印加されていた磁場が解除された後に、ピン止め層は第１の反強磁性層と交換結合されていることによって固定された磁化を有する。次に温度を上げて、TBLよりは高いがTBHよりも低い温度とする。その後、センサ電流とほぼ同じ値のセッティング電流がセンサの積層を垂直に貫き、完成したセンサにセンス電流が印加される方向とは逆向きに印加される。このセッティング電流は全体として渦型の形状を持つ磁場を発生し、それが自由層及び安定化層に渦磁化パターンもしくは他の非長手方向磁化パターンを形成する。その後に、構造物はセッティング電流の存在下、TBLよりも低い温度まで冷却される。これによって安定化層は第２の反強磁性層と交換結合され、その結果安定化層内に渦磁化パターンもしくは他の非長手方向磁化パターンが空間的に固定される。安定化層はスペーサ層を越えて自由層と強磁性結合されているので、自由層は同様な形状の渦磁化パターンを持つ。それ故、構造体の製作後、センス電流が存在しない場合には、自由層はスペーサ層を越えて安定化層と強磁性結合されているために、適所に保持された渦磁化パターンを持つ。
【００１６】
本発明の本質と長所をより完全に理解するために、以下の詳細説明を、添付された図面と共に参照されたい。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、高密度センス電流の存在下であっても磁化が単一の長手方向磁気ドメインに安定化されている自由層を持つCPP磁気抵抗効果型センサを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
図3は本発明のCPPセンサ300の断面図で、センス電流不存在の状態を描いたものである。構造的には、実質的にセンサ200と同じであり、ただ自由層210とキャッピング層230の間に位置する302、304および306の層のセット301があることだけが異なっている。層304は自由層210を安定化させるための強磁性層であって、第２の非磁性スペーサ層302によって自由層210から隔てられている。層306は、交換結合によって安定化層304の磁化を固定するための第２の反強磁性層である。その故に自由層210は、第１のスペーサ層208と第２のスペーサ層302の間に位置している。
【００１９】
複数の矢印310で表わされている安定化層304内の磁気ドメインは、反強磁性層306との単方向性交換結合によって固定された渦磁化パターンもしくは他の非長手方向磁化パターンを形成する。センス電流も外部磁場も存在しない場合、これらの磁気ドメイン310はスペーサ層302を越えて自由層210内にある、複数の矢印320で表わされる同様の形態を持つ（図3に示されているように）磁気ドメインと強磁性結合されている。
【００２０】
一般に、磁気的結合は強磁性か反強磁性のいずれかであろう。結合のタイプ及び強さは、自由層210及び安定化層304内の強磁性材料の種類と結晶学的組織、そしてスペーサ層302を形成している材料の種類、結晶学的組織及び厚さに依存する。スペーサ層302は、ルテニウム(Ru)、クロム(Cr)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)又は銅(Cu)、バナジウム(V)、ニオブ(Nb)又はこれら金属の合金のような非磁性遷移金属で形成される。非磁性の遷移金属スペーサ膜を経由する複数の強磁性膜の交換結合は、幅広く研究され、記述されている。
【００２１】
一般に交換結合は、スペーサ膜の厚さが増すにつれて強磁性から反強磁性へと振れる。選ばれた材料の組み合わせについて、この振動的結合関係はパーキン等の「金属超格子構造における交換結合と磁気抵抗効果の振動：Co/Ru、Co/Cr及びFe/Cr」[Phys. Rev. Lett ., Vol. 64, p. 2034 (1990)] 及びパーキン等の「3d、4d、及び5d遷移金属を介する間接磁気交換結合の強度ならびに振動周期の体系的変化」[Phys. Rev. Lett., Vol. 67, p. 3598 (1991)] に記述されている。材料の組み合わせには、Co、Fe、Niやそれらの合金であるNi80-Fe20やNi80-Co20でできた強磁性膜、ルテニウム (Ru)、クロム (Cr)、ロジウム (Rh)、イリジウム (Ir)、銅 (Cu)などの非磁性スペーサ膜が含まれる。そのような材料の組み合わせそれぞれについて、振動的交換結合関係が既知でない場合、２個の強磁性膜の間の反強磁性もしくは強磁性結合を保証すべく非磁性スペーサ層の厚さが選択されるように、上記の結合関係を決定しなければならない。振動の周期は非磁性のスペーサ材料に依存するが、振動的結合の強さと相は、強磁性材料及び界面の質にも依存する。
【００２２】
図４は、安定化層304と自由層210を垂直に貫く方向に指向されたセンス電流IS の効果を示す。センス電流は、自由層210内に、一般に固定された渦磁気ドメイン320の方向とは逆向きの回転方向に渦磁場330を発生させる。この磁場は実質的に渦磁気ドメイン320（図４中では、破線で示してある）を相殺して自由層210内におけるこの渦磁気ドメインの影響を「消去」し、その結果自由層210内に好ましい単一ドメイン長手方向磁化が回復される。センス電流は安定化層304内にも磁場330を発生させるが、安定化層304と第２の反強磁性層306の間の交換結合が十分な強さであるため、センス電流は渦磁化パターン310（図４中では、実線のままで示してある）に影響を及ぼさないであろう。
【００２３】
さて、センス電流によって発生した磁場が自由層210の渦磁化パターンからの磁場によって相殺されるため、自由層210の磁化方向は、自由層自体の異方性と二つの層212からの長手方向バイアス作用に支配される。そのため、自由層210は記録媒体の磁気的変化に対し、実質的に１個の単一磁気ドメインとして応答することができる。
【００２４】
図３に戻り、今度は本発明のCPPセンサを製作する方法について述べる。構造体は在来の方式で、すなわち蒸着、リソグラフィー、イオン切削、反応性イオンエッチング、及びその他、在来のSVセンサやMTJセンサ用として周知の製作技術を使用して製作される。但し、重要な必要条件は、第２の反強磁性層306のブロッキング温度TBLが第１の反強磁性層204のブロッキング温度TBHよりも低くなければならないことである。磁性材料のブロッキング温度とは、実効磁気モーメントが、固定された配向を持ち得なくなる温度である。強磁性／反強磁性二重層、たとえば204/206及び304/306のような二重層では、ブロッキング温度とは２層の間の交換バイアス磁場が消滅する温度である。そのため、反強磁性層204、306は異なる材料で形成することも、また実質的に同一の材料から、但し厚さを違えて形成することもできる。両方の層の材料としてIrMnが選ばれ、層204の厚さが約80オングストローム、層306の厚さが約200オングストロームであるならば、TBLは約140℃、TBHは約230℃となるであろう。
【００２５】
構造体の製作中または製作後に、温度をTBHよりも高くし、次いで構造体を外部から印加された207の方向を持つ長手方向磁場に曝してピン止め層206の磁化方向を固定する。温度がTBH未満に下げられ、外部印加された磁場が除去された後、ピン止め層206は第１の反強磁性層204と交換結合されていることによって方向207に固定された磁化を持つ。次に温度をTBLよりも高いがTBHよりも低い温度まで上げる。その後、センス電流とほぼ同一値のセッティング電流を、完成した構造体内におけるセンス電流印加方向とは逆の、すなわち図３及び４における方向240とは逆方向に、構造体を貫通させて印加する。このセッティング電流によって一般に渦状の形の磁場が発生し、その磁場が自由層210と安定化層304に渦磁化パターンもしくはその他の非長手方向磁化パターンを形成させ、自由層210では、その方向は図３に複数の矢印320で示すようになる。その後に、構造体をTBLよりも低い温度まで、セッティング電流の存在下に冷却する。これによって安定化層304は第２の反強磁性層306と交換結合され、その結果安定化層304内における渦磁化パターン、またはその他の非長手方向磁化パターンが空間的に固定される。このようにすれば、構造体の製作後、センス電流が存在しない場合に、自由層210が有する渦磁化パターンまたはその他の非長手方向磁化パターン320は、スペーサ層302を越えて安定化層304と磁気結合される結果、適所に保持されるであろう。
【００２６】
図３に示す構造は自由層210の下にピン止め強磁性層206を持つが、これらの層の上下を逆にしても良く、その場合には積層体301は基板202と自由層210の間に位置し、かつ積層体301内の層の順序も逆転する、すなわちスペーサ層302は安定化層304と自由層210の間に位置するであろう。また、ピン止め層206も周知の反平行ピン止め（AP-ピン止め）構造とすることができる。この構造は、ピン止め層206と自由層210の静磁気結合を最小限に抑える。AP-ピン止め構造は、構成要素として強磁性ピン止め層、非磁性スペーサ層及び強磁性対照層を含む。
【００２７】
また、図３のCPPセンサは、センス電流が「上」から「下」に流れる設計で示されているが、CPPセンサはセンス電流が下から上に向かって流れるように設計することもでき、その場合には、製作中に印加されるセッティング電流の向きは上に述べた向きとは逆になるであろう。
【００２８】
本発明は好ましい実施形態を取り上げて具体的に例示され説明されているが、当該技術に精通した者には、本発明の精神と範囲から逸脱することなく形態及び細部に種々の変更を加え得ることが理解されるであろう。従って、ここに開示されている発明は単に例示的なものと考えられるべきであり、本発明の範囲は付属の特許請求の範囲に記載されている以外の制約を受けるものではない。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】在来の、先行技術に基くCPPセンサの断面図である。
【図２】センス電流によってCPPセンサの自由層内に生じた渦磁化パターンを模式的に示した図である。
【図３】本発明のCPPセンサの断面図であり、センス電流の不存在下でも自由層内に渦磁化パターンが固定されていることが示されている。
【図４】本発明のCPPセンサにおいて、センス電流によって発生した磁場が自由層及び安定化層の渦磁化パターンに及ぼす効果を模式的に示した図である。
【符号の説明】
【００３０】
202…下部磁気シールド／導電層、
203…シード層、
204…第１の反強磁性層、
206…ピン止め層、
207…磁化方向、
208…第１の非磁性スペーサ層、
210…自由層、
211…磁気モーメント、
212…バイアス層、
214,218…絶縁層、
216…上部磁気シールド／導電層、
225…バイアス磁界、
230…キャッピング層、
240…センス電流Is、
300…CPPセンサ、
301…積層体、
302…第２の非磁性スペーサ層、
304…強磁性安定化層、
306…第２の反強磁性層、
310，320，330…渦磁化パターン。
【図１】
2005229108.tif 000003
【図２】
2005229108.tif 000004
【図３】
2005229108.tif 000005
【図４】
2005229108.tif 000006