磁場を検出可能な第1の面積範囲を有する自由層と、前記第1の面積範囲よりも広い第2の面積範囲を有する合成反強磁性SAF層とを含む、装置。前記SAFの少なくとも一部は、予め定められたしきい値より低い磁場と遭遇することに応答して形状異方性によって維持されるハード磁化方向に向けてプログラムされる、請求項1に記載の装置。前記SAFは、リファレンス層と、バランシング層とを含み、前記リファレンス層と前記バランシング層の各々は、それらの間に設けられたカップリング層と当接係合する、請求項1に記載の装置。前記バランシング層は第1の磁化方向を有し、前記リファレンス層は、前記第1の磁化方向と反対方向の第2の磁化方向を有する、請求項3に記載の装置。前記リファレンス層と前記バランシング層は、各々、複数の異なる磁化方向を含む不均一なマイクロ磁化構造を有する、請求項3に記載の装置。前記自由層は、前記自由層において初期磁化を設定するキャップ層に連結され、前記自由層は、前記キャップ層に対して反平行の磁化を有する、請求項1に記載の装置。前記キャップ層は、予め定められたしきい値よりも大きい外部の磁場と遭遇するまで前記初期磁化を維持するように、前記自由層について、隣接して接合されるように構成される、請求項6に記載の装置。前記第2の面積範囲は、前記第1の面積範囲よりも少なくとも1.5倍長い、請求項1に記載の装置。前記自由層は双安定であって、かつ、不揮発性メモリとして磁化を永久的に記憶する、請求項1に記載の装置。前記自由層とSAF層とは、第1の磁気シールド層と第2の磁気シールド層との間に設けられる、請求項1に記載の装置。前記SAF層は、前記予め定められたしきい値よりも低い磁場を検出可能なイージー磁化方向を有する、請求項2に記載の装置。前記自由層は、少なくともCoFeに基いた合金を含み、前記SAFは、少なくとも、CoFeに基づいた複数の合金を含む、請求項1に記載の装置。前記自由層および前記SAF層のいずれも反強磁性層と当接係合しない、請求項1に記載の装置。合成反強磁性SAF層と連結する自由層を提供するステップと、前記自由層と前記SAF層との第1の面積範囲をマスクするステップと、前記SAF層が前記第1の面積範囲を有するように、前記自由層と前記SAF層のマスクされていない部分をエッチングするステップと、前記自由層の第2の面積範囲をマスクするステップと、前記自由層が前記第2の面積範囲を有し、かつ、前記第1の面積範囲が前記第2の面積範囲よりも広くなるように、前記自由層の第2のマスクされていない部分をエッチングするステップとを備える、方法。予め定められたしきい値よりも小さい磁場に遭遇することに応答して形状異方性によって維持されるハード磁化方向に向けて前記SAF層の少なくとも一部をプログラムするステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。前記SAF層は、零の正味磁化を有し、対抗する磁化を有する複数の層を有する、請求項14に記載の方法。前記SAF層は、一方がハード方向にプログラムされ、他方がイージー磁化方向にプログラムされる、バランシング層とリファレンス層とを有する、請求項14に記載の方法。各々のエッチングステップの後に絶縁層により埋め戻すステップをさらに含む、請求項14に記載の方法。データ記憶媒体に対して垂直に延びる第1の高さを含む、前記データ記憶媒体に対して垂直方向に向けられた自由層と、前記第1の高さよりも大きくかつ前記データ記憶媒体に対して垂直に延びる第2の高さを有する、前記自由層に隣接する合成反強磁性SAF層と、20nm以下の、第1のシールドと第2のシールドとの間の作動範囲とを含む、磁気センサ。前記第1の高さは50nmと等しく、前記第2の高さは75nm以上である、請求項19に記載の磁気センサ。詳細な説明本開示は一般的に、磁気変動を検出することができる磁気装置に関する。電子機器がより高度になるにつれ、より大きいデータ容量および向上されたデータ転送レートに対する要求により、データを読み書きするコンポーネントの物理サイズがより重視される。データ記憶の大きなセグメントは磁気記憶の利用によって実行されるため、磁気変動の変化を検知可能な磁気素子の大きさは常に重要な役割を果たす。したがって、磁場を検出可能な自由層と、ハード方向に向けてプログラムされ、自由層に比べて大きいSAF層の面積範囲に対応する形状異方性を用いてハード方向に維持されるSAF層とを用いることによって、磁気素子の物理的大きさを小さくすることができる。すなわち、大きな面積範囲のSAF層は形状異方性によって磁気的な安定性をもたらし、形状異方性は、SAF層を安定させることを目的とした磁気素子において反強磁性AFM層のような二次層の必要性をなくす。その結果、磁気素子はデータ記憶メディアのより小さい部分からデータを読出すことができる向上された解像度を有することができる。磁気記憶装置において、データトランスデューサの適切な配置を維持しながらデータトラックの幅を低減するという能力は少なくとも1つの変換磁気素子の作動幅を低減することにより達成できる。したがって、磁気装置は、より精度のよい面積解像度に対応する低減された作動幅を有する変換素子を組込むことによって容量を増大することができる。図1は、磁気記憶装置において用いることができる磁気素子130のブロック図の例を示す。磁気素子130は、外部の磁場を検出することができる強磁性自由層132を用いて構成することができる。すなわち、自由層132は遭遇した外部の磁場に対応する磁化を有し得る。いくつかの実施例において、自由層132は、MgO、AL2O3、TiOxなどの酸化物の非磁性スペーサ層136を介して多層合成反強磁性SAF層134と連結され得る。さまざまな実施例において、SAF層134が予め定められたプログラミングしきい値より小さい外部の磁場に反応しないように、SAF層134の少なくとも一部はプログラミングが困難な方向に設定される。たとえば、SAF層134は大きな磁化を用いてプログラミングが困難な方向に設定され得、結果として、大きな磁化よりも低い磁場を検出することができなくなる。SAF層134の少なくとも一部の磁化を確実にする外部の磁石がないので、SAF層134が低い磁場に反応するようにする磁気的な不安定化が起こり得る。したがって、SAF層134は、自由層132の面積範囲よりも大きな面積範囲を有するように拡大され得る。そのような構成により、SAF層134に対してプログラミングが困難な方向およびプログラミングが容易な方向が形成され得、形状異方性と、SAF層134における反強磁性の相互作用とに起因して安定した磁化が形成され得る。示されるように、磁気素子130は、自由層132に接触係合し、初期磁化を与えるキャップ層138を有し得る。すなわち、キャップ層138は、予め定められた磁化に向けて自由層132に影響を及ぼすのに十分に大きいが、自由層132が外部の磁場に反応することを防ぐには十分でない予め定められた磁化を有する硬磁石であり得る。キャップ層138は、無くてもよく、または、所定のサイズには限定されず、所定の磁化には限定されず、さまざまな素材であり得ることに留意すべきである。いくつかの実施例において、自由層132の磁化の軸に垂直な軸に沿って、自由層132の各々の側面に隣接して形成される隣接接合部により、自由層132に対して初期磁化が設定され得る。すなわち、磁気素子130の作動範囲を増加させることなく、たとえば図1において示されるz軸に沿うように、磁気素材が自由層132に隣接して方向付けられる。隣接接合部を含むことにより、キャップ層138が、大きさを低減することができ、その結果磁気素子130に対してより小さい作動範囲D1となる非磁性スペーサとなり得る。例示の作動において、自由層132は、被覆面144のいたる所でデータ記憶メディア142上のプログラムされた磁気ビットに遭遇することに応じて、帰還または増幅される予め定められた磁化を有する。そのようにして、自由層132の磁化が、磁気ビットに遭遇することに反応して変わる。しかしながら、磁気ビットを残しておくと、自由層132は、別の外部の磁場がないことに起因して初期磁化に戻る。磁気素子130はさらに、作動範囲D1および素子130の物理的大きさを定める1つ以上のシールド146を用いて構成され得る。一例の作動において、シールド146は、外部からの磁場または予め定められた範囲外からのビットが磁気素子130のさまざまな層に影響を及ぼすのを防ぎながら、磁気素子130の範囲を記憶メディア142の予め定められた部分にまで狭くすることができる。シード層148は、SAF層134に磁気効果が偶発的に到達することを防ぐために、シールド層146とSAF層134との間に任意に配置され得る。シールド146は特定の構造または構成に限定されず、さまざまな磁気特性を有するさまざまな素材から作られ得ることに留意すべきである。磁気的に安定しているSAF層134を有する磁気素子130を用いているため、安定化層は必要でなく、素子130の作動範囲D1が小さくされる。いくつかの実施例において、作動範囲D1は、15nmおよび20nmなどの、限定されない、予め定められた量以下である。さまざまな実施例において、安定化層をなくすことにより、作動範囲D1を6~7nmだけ小さくすることができる。そのように幅を狭くすることにより、記憶メディアのより詳細なエリアにおいて磁気ビットを検出することが可能となる。磁気ビット密度をそのように増加させることによって、複数のデータ記憶メディア142を利用する装置100などのデータ記憶装置の全体的なデータ容量を大きくすることができる。本発明のいくつかの実施例において、外部の磁場をより精度よくかつ正しく検出するために、磁気素子130のさまざまな層は異なる素材から構成される。磁気素子130の組合せられた層は、特定の素材化合物または合金に限定されず、さまざまな層は、磁気素子130の大きさを小さくする結果となるさまざまな組合せにおいて構成され得る。そのような実施例の1つはCoFe合金、NiFe合金、CoNiFe合金、またはCoFeB合金から構成される自由層132を有し、SAF層134の少なくとも一部は、CoFeまたはCoFeBである。一方、シールド146は、NiFe、NiFeCu、およびNiCoFeなどの、限定されない、さまざまな合金から作られ得る。磁気素子130のさまざまな構造物は、さらに、シード層148に対する非磁性素材、および、キャップ層138に対する永久磁石などの磁性素材のような、さまざまな異なる素材を含み得る隣接接合部構造を可能にするさまざまな磁化となるようにキャップ層138およびシード層148を構成することを含む。さらに別の代替の実施例において、キャップ層138およびシード層148は、入力電流を予め定められたスピン方向に設定するスピントンネル層となるように構成され得る。磁気素子130のさまざまな例示の構成は、さらに、自由層132に対して予め定められた比率の、図1におけるx軸に沿った高さを有するSAF層134を含み得る。たとえば、SAF層134は、より広い面積範囲に対応する、少なくとも1.5および2倍などの、限定されない、自由層132の高さの予め定められた倍数となるように構成され得る。図2Aおよび2Bは、本発明のさまざまな実施例に従って構成され作動された例示のSAF層150を示す。Ruのような、非磁性カップリング層152が、リファレンス層154とバランシング層156との間に当接係合によって配置される。リファレンス層154およびバランシング層156は、さまざまな単層構造および多層構造ならびにCoFe合金、CoFeB合金、CoNiFe合金などの素材から構成される。いくつかの実施例において、バランシング層156は、矢印158で示されるようにプログラミングが困難な方向に設定されるように構成される。層間の反強磁性相互作用の結果により、リファレンス層154は矢印160で示されるようにバランシング層156に対して反平行となり得る。図2Aにおいて示されるように、SAF層150は同時に、反対方向に磁化を有し得る。異なる磁化により、SAF層150の全体に対して、正味磁化は零の結果となり得る。さらに、図1の自由層のような、磁気素子の隣接層に対して最小の磁化効果を有しつつ、SAF層150は、形状異方性に起因して、バランシング層156とリファレンス層154との両方に安定した磁化を与え得る。そのような特性により素早くかつ効果的に外部磁場を検出するために用いることができる信頼性のある参照磁化をもたらし得る。図2Bは一般的にSAF層150の例示のマイクロ磁気モデルを示す。形状異方性に起因してSAF層150の拡張された長さが安定した磁化をもたらす一方で、磁化は時折り層全般にわたって不均一であり得る。すなわち、SAF層150の1つ以上の層の磁化を固定する外部の硬磁石がないことにより、磁化の不安定化に抵抗する形状異方性をもたらす結果となるが、複数の異なるマイクロ磁化方向をもたらす結果とはならない。しかしながら、さまざまなマイクロ磁化方向が存在しつつ、バランシング層156とリファレンス層154の全体的な磁化は、プログラミングが困難な方向に設定されたバランシング層156に対して反平行のままである。図3Aから3Cにおいて、図1の磁気素子130の例示のセンサスタック170部が、さまざまな外部の磁気条件下において示される。センサスタック170が、リファレンス層174に隣接する自由層172を有することに留意すべきである。リファレンス層174は、図3Aおよび3BのSAF層150のような合成層の分離層または一部であってもよい。図3Aは、負の磁場に応答するセンサスタック170を示す。示されるように、自由層172は複数のマイクロ磁性方向を有するが、全体的な一致磁化を有する。同様に、リファレンス層174も不均一なマイクロ磁化モデルを有するが、全体的な安定磁化を有する。図1の被覆面のように、外部の磁場の方向に、さまざまなマイクロ磁化方向が傾けられたことが見られる。図3Bは、外部の磁場が存在しないときのセンサスタック170を示す。自由層172は、図1のキャップ層等の、隣接する硬磁石からの付勢磁場に起因し得る実質的に均一の磁化を有する。しかしながら、外部の磁性の影響がないにもかかわらず、リファレンス層174におけるマイクロ磁化の不均一な方向性が残る。そのような特性は、リファレンス層174を介して、リファレンス層174全体にわたって安定した、しかし異なる磁化を与えるリファレンス層174の形状異方性に起因し得る。図3Cは、さらに、正の磁場に遭遇したときのセンサスタック170を示す。同じ全体的な磁化方向を生み出す一方で、自由層172が、図3Aに示されるものとは反対の方向に傾く不均一なマイクロ磁化を得ることが見られる。センサスタック170のさまざまな磁化は、単なる例であり、外部の固定構造の代わりに形状異方性に基づく磁気的に安定したリファレンス層に対するさまざまなモデル化された観察の証拠である。そのような観察は、図4において平方センチメートル毎にミリレンジ単位memuで、かつ信号強度がボルトによってグラフ化された例示の伝達曲線180をモデル化するために用いられるデータを生み出す。第1伝達曲線182および第2伝達曲線184は、図3A~3Cのセンサスタック170および、対応する図1の磁気素子130の、実質的に直線的な挙動を示す。曲線182は、150nmまたは250nmに対応する例示のSAFストライプ高さおよび50nmの例示の自由層ストライプ高さを表わし、曲線184は、75nmの例示のSAFストライプ高さおよび50nmの自由層ストライプ高さを表わす。しかしながら、そのような例示のストライプ高さは要求も限定もされず、別のストライプ高さが、図4において描かれる挙動を示し得る。そのような直線的な挙動はヘッドリニアリティに対応し得、増加されたデータ容量に関連付けられた、より小さな磁気ビットを検出する能力との組合せにおいて、向上された精度および効率を提供する。図5は、一般的に、本発明のさまざまな実施例に従う磁気素子190を示す。ある例示の実施例において示されるように、自由層194と、自由層194の面積範囲よりも大きな面積範囲を有するSAF層196との間にスペーサ層192が設けられる。より大きな面積範囲は、磁気素子190をメモリセルとして作動させることができるプログラミングが困難な方向において安定した磁化を与え得る。すなわち、SAF層196は、プログラム可能な論理状態を表わす自由層194の磁化と比較することができる参照磁化を与え得る。そのような例示の実施例のにおいて、自由層194は、CoFe、CoFeB、NiFe、CoNiFeなどの、限定されないさまざまな素材、またはCoFeBおよびNiFeの多層構造を用いて構成される。一方、スペーサ層192は、MgO、AL2O3、TiOX、等の酸化物、または単一の金属素材であり得る。さらに、例示の実施例において、自由層194は、SAF層196との参照磁化との組合せにおいて、正確にかつ効率よく作動されることができる双安定不揮発性素子を与えることができる2つの対抗する磁化のうちの1つに向けて設定され得る。さまざまな層および素子190の作動は、素子190において選択された論理状態を記憶する特定のプログラミング作動に限定されない。しかしながら、いくつかの実施例において、第1の方向に向けて素子190にプログラミング電流を通過させることによって第1の論理状態を記憶する、あるいは第1の方向から、第1の方向とは反対の方向に向けて、素子にプログラミング電流を通過させることによって第2の論理状態を記憶する機能を果たす。磁気素子190は、スピン偏極および抵抗ランダムアクセスメモリのような、さまざまなデータ記憶素子として素子190を作動させることができる1つ以上の付加的な磁気層を有し得る。磁気素子190は図5に示される構成に限定されず、所望のさまざまな方向性および素材において構成され得ることに留意すべきである。たとえば、自由層194はCoFe合成物であり得、スペーサ層192は、Ruのような非磁性素材であり得、SAF層196は、零の正味磁化および参照磁化を提供する複数の素材からなる合成層であり得る。図6Aおよび6Bは、本発明のさまざまな実施例に従って実行される例示の素子製造ルーチンのフローチャート200および関連するブロック図300を示す。ルーチン200は、最初に、ステップ202において、磁性スタック302を用いて説明された、SAF層に連結された自由層を提供する。次に、予め定められた大きさのマスクが、磁気スタックに適用され、スタック304において示されるように、ステップ204において、スタックのマスクされなかった領域の部分がエッチングされ取除かれる。ステップ206は、絶縁素材を適用し、ステップ204からマスクを取除く、その後、ステップ208において異なる予め定められた大きさの異なるマスクが適用され、エッチングによって自由層の露出した少なくとも一部が取除かれ、スタック308において示されるように、SAF層との関連において自由層の面積範囲において違いが作成される。そして、絶縁素材がスタックに適用された後、ステップ210においてマスク素材が取除かれる。最後に、ステップ212において、スタック312において示されるように、自由層に固定されたキャップ層等の少なくとも1つの二次層にスタックが連結される。ルーチン200は図6Aおよび6Bに示された実施例に限定されず本発明の精神から外れない範囲で変更され得る。すなわち、スタック312と同様のもしくは異なる構成を有する磁気スタックを生成するためにステップは移動または削除され得る。たとえば磁気スタックのバックエッジを定めるステップが追加されてもよい。さらに、ルーチン200は、磁気スタックのさまざまな構成を生成するために追加された追加のステップを有し得る。本発明の目的のために、面積範囲という用語は、磁気素子の層の外寸に関連する。すなわち、より大きい面積範囲を有する層は、より小さい面積範囲を有する層の外寸を超えて延びる外寸を有するものである。たとえば、より大きい面積範囲は、別の層に対してより大きな長さ、幅、深さ、および表面積の1つ以上を有する層であり得る。いくつかの実施例において、素材の除去はイオンミリングまたはリアクティブエッチングによって促進される。加えて、磁気スタックは、磁気素材を配置しながら予め定められた寸法を定めるウェハレベルプロセシングを用いて構成され得る。スタックの特定の表面を定め得るラッピング処理とは別に、あるいは組合せて、サブトラックティブ処理およびアディティブ処理によっても、磁気スタックが定められ得る。本開示において説明された磁気素子の素材的なおよび幾何学的な特徴は、磁場の検出において利点を有する。さらに、ここで述べられたさまざまな実施例は、シールド間の空間を低減し、面積解像度を向上することができる。加えて、実施例は磁場の検出に向けられている一方で、特許請求の範囲に記載された発明は、双安定不揮発性メモリ素子を含む、任意の数の別のアプリケーションにおいて容易に利用することができる。発明のさまざまな実施例の構造および機能の詳細とともに、本発明のさまざまな実施例の顕著な特性および利点が前述の説明において説明されてはいるが、この詳細な説明は説明的なものに過ぎず、詳細において、特に添付の特許請求の範囲が表わす用語の広い一般的な意味によって示される最大の範囲に対する本発明の原則の範囲内での部品の構造および配置に関する事項は変更がなされ得る。たとえば、本発明の精神および範囲から離れない範囲で、特定の要素は特定のアプリケーションに依存して代わり得る。