JP2002359415A - 面垂直電流型磁気抵抗効果素子、その製造方法、再生ヘッド、及びこれを搭載した情報記憶装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＣＰＰモードで動作する磁気抵抗効果素子に
おいて、そのセンス電流によって自由磁性層に発生する
渦巻き状磁区の発生を抑制した面垂直電流型磁気抵抗効
果素子、その製造方法、再生ヘッド、及びこれを搭載し
た情報記憶装置を得ること。 【解決手段】 本発明のＣＰＰモードで作動するＳＶ型
ＧＭＲ素子１０Ｂは、第１反強磁性層１３によって一方
向に固着された積層フェリ固定磁性層１４Ａと、第２反
強磁性層１８により非磁性スペーサ層１７を介して長距
離交換結合した自由磁性層１６より構成されている。第
２反強磁性層１８による長距離交換結合バイアスをセン
ス電流Ｉｓの向きとは逆回転方向に設定することによ
り、渦巻き状磁区の発生を抑制する。この長距離交換結
合バイアス方向の設定は、センス電流Ｉｓとは逆向きに
電流を通電しながら熱処理を行う。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁気抵抗効果膜の
膜面に垂直にセンス電流を流して、外部磁界による抵抗
の変化を検出できる面垂直電流型磁気抵抗効果素子、そ
の製造方法、面垂直電流型磁気抵抗効果素子を用いた再
生ヘッド、及びこれを搭載した情報記憶装置に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】磁気センサー、例えば、ハードディスク
等の磁気記録媒体からの情報読み出しを行う再生ヘッド
として、スピンバルブ型巨大磁気抵抗効果素子（以下、
ＳＶ型ＧＭＲ素子と略記する）、トンネル型磁気抵抗効
果素子（以下、単に「ＴＭＲ素子」と略記する）を利用
するものがある。

【０００３】なお、本明細書において、ＳＶ型ＧＭＲ素
子もＴＭＲ素子も含めて、単に「磁気抵抗効果素子」と
記し、そしてそれらの積層膜も単に「磁気抵抗効果膜」
と記す。

【０００４】一般に、この磁気センサーにおいては、そ
の初期設定状態、即ち、外部磁界が与えられてない状態
では、前記の２つの磁性層の磁化の方向が、互いに直交
する状態に設定される。

【０００５】このＳＶ型ＧＭＲ素子にあっては、２つの
磁性層の磁化方向による抵抗率変化の効果が利用され
る。即ち、両磁性層の磁化状態が平行のとき抵抗は最小
値を示し、反平行のとき最大値を示す。

【０００６】図１１に、所謂、ボトム型のＳＶ型ＧＭＲ
素子１Ａの構造を概略断面図で示した。このＳＶ型ＧＭ
Ｒ素子１Ａは、基板２と、この基板２の表面の汚染など
を低減するための下地層３と、反強磁性層４と、この反
強磁性層４に交換結合する固定磁性層５と、非磁性導電
層６と、検出すべき外部磁界、例えば、外部信号磁界に
より磁化方向が変化する自由磁性層７と、この自由磁性
層７の表面を保護する非磁性保護層８とが積層、成膜さ
れた構造で構成されているものである。

【０００７】このようにして、２つの磁性層の一方の固
定磁性層５は、反強磁性層４との接合による交換バイア
ス磁界によってその磁化状態が一方向に固定される。

【０００８】他方の磁性層の自由磁性層７は、前記のよ
うに、固定磁性層５の磁化の方向と直交するように、一
軸磁気異方性を示すように誘導されている。しかしなが
ら、この自由磁性層７は、検出すべき外部からの検出磁
界によって自由に磁化の回転が生じ、磁化の向きを変化
することができるようになされている。

【０００９】図１２にトップ型のＳＶ型ＧＭＲ素子１Ｂ
の構造を概略断面図で示した。このＳＶ型ＧＭＲ素子１
Ｂは、反強磁性層４が上方に配設されている構造のもの
で、下地層３の表面に自由磁性層７が、この自由磁性層
７の表面に非磁性導電層６が、この非磁性導電層６の表
面に固定磁性層５が、この固定磁性層５の表面に反強磁
性層４が、そしてこの反強磁性層４の表面に非磁性保護
層８がそれぞれ積層、成膜されている。

【００１０】ＳＶ型ＴＭＲ素子は、ＳＶ型ＧＭＲ素子１
における非磁性導電層６が極薄のトンネル絶縁層に替わ
る点のみが異なるだけであって、このトンネル絶縁層に
垂直に流れるトンネル電流がトンネル絶縁層を挟んで配
置されている固定磁性層５と自由磁性層７との磁化の向
きに依存することを利用しているものである。

【００１１】

【発明が解決しようとする課題】ＳＶ型ＧＭＲ素子を面
垂直電流型（ＣＰＰ＝Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄ
ｉｃｕｌａｒ ｔｏ Ｐｌａｎｅの略、以下、「ＣＰＰ
モード」或いは「ＣＰＰ型」と記す）構成で使用する場
合には、図１４に示したように、このＳＶ型ＧＭＲ素子
の各層の積層膜に垂直な方向に抵抗変化を検出するため
のセンス電流Ｉｓを流す。ＳＶ型ＴＭＲ素子においても
同様である。

【００１２】このために、自由磁性層７の膜面内には右
ねじの法則に従った方向にセンス電流Ｉｓによる電流磁
界Ｈisが発生する。そのために、外部磁界に対して俊敏
に応答する自由磁性層７には、渦巻き状の磁化配列が形
成され易くなる。この渦巻きをボルテックス（Ｖｏｒｔ
ｅｘ）Ｍｖという。

【００１３】通常、自由磁性層７が多磁区状態になる
と、磁壁の移動、発生、消滅によるバルクハウゼンノイ
ズなどの磁区構造に起因するノイズ成分が大きくなる。
そのために、自由磁性層７は単磁区化する必要がある。
このため、これまでは、図１１及び図１２に示したよう
に、自由磁性層７の両側面に硬磁性層９を配置して一方
向に磁場を掛け、図１３に示したように、センス電流Ｉ
ｓを流していない状態で自由磁性層７が単磁区Ｍsingle
になるようにしている。なお、符号９１は絶縁層を指
す。

【００１４】しかし、このように両硬磁性層９で単磁区
化した場合でも、センス電流Ｉｓを流すと、発生する電
流磁界Ｈisにより場所によっては単磁区Ｍsingleが強調
される部分や減殺される部分などが生じ、全体としては
センス電流磁界Ｈisに影響を受けた回転するような磁場
に近い磁場で非常に複雑な磁区になる。

【００１５】従って、ボルテックスＭｖが発生し易いＣ
ＰＰモードで動作するＳＶ型ＧＭＲ素子の場合には、単
磁区化することが困難であった。特に、ＴＭＲ素子に比
べて、この問題は顕著になる。ＳＶ型ＴＭＲ素子の場合
には、センス電流（または、電圧）Ｉｓに依存してＭＲ
比が低下する現象があり、そのために、センス電流Ｉｓ
は一般的に低く設定される。そのため、先に示したボル
テックスＭｖの問題は比較的小さいと考えられる。

【００１６】ところが、ＳＶ型ＧＭＲ素子の場合には、
センス電流Ｉｓに対するＭＲ比の依存性がないために、
比較的大きなセンス電流Ｉｓを通電できることが利点と
なっているが、このような条件の場合には、より大きな
電流磁界Ｈisが発生し、より大きな問題となっている。

【００１７】本発明はこのような課題を解決しようとす
るものであって、自由磁性層における前記のようなボル
テックスの発生を抑制することができる面垂直電流型の
スピンバルブ型またはトンネル型磁気抵抗効果素子、そ
の製造方法、再生ヘッド、及びこれを搭載した情報記憶
装置を得ることを目的とするものである。

【００１８】

【課題を解決するための手段】それ故、請求項１に記載
の発明では、第１反強磁性層により交換結合されて磁化
状態が一方向に固定される固定磁性層と、その固定磁性
層の磁化方向と直交する方向に一軸磁気異方性を呈する
自由磁性層と、その自由磁性層に直接交換結合する、ま
たは非磁性スペーサ層を介して長距離交換結合する第２
反強磁性層を含む薄膜が積層されて磁気抵抗効果膜が構
成されている面垂直電流型磁気抵抗効果素子において、
前記磁気抵抗効果膜に前記センス電流を通電した場合
に、前記センス電流によって生じる電流磁界により前記
自由磁性層が磁化される渦巻き状の磁区の回転方向とは
逆向きに、前記交換結合または前記長距離交換結合によ
って前記自由磁性層が渦巻き状の磁化配列に設定されて
いることを特徴とする。

【００１９】そして、請求項２に記載の発明では、請求
項１に記載の面垂直電流型磁気抵抗効果素子における前
記固定磁性層が非磁性結合層を挟んで前記第１反強磁性
層側にピン磁性層が、前記自由磁性層側にリファレンス
磁性層が存在するように積層されている積層フェリ構造
であることを特徴とする。

【００２０】また、請求項３に記載の発明では、第１反
強磁性層により交換結合されて磁化状態が一方向に固定
される固定磁性層と、その固定磁性層の磁化方向と直交
する方向に一軸磁気異方性を呈する自由磁性層と、その
自由磁性層に直接交換結合する、または非磁性スペーサ
層を介して長距離交換結合する第２反強磁性層を含む薄
膜が積層されて磁気抵抗効果膜が構成されている面垂直
電流型磁気抵抗効果素子における前記磁気抵抗効果膜の
面に垂直に前記センス電流を通電した場合に、前記セン
ス電流によって生じる電流磁界により前記自由磁性層が
磁化される渦巻き状の磁区の回転方向とは逆向きに、前
記交換結合または前記長距離交換結合によって前記自由
磁性層が渦巻き状の磁化配列に設定されている面垂直電
流型磁気抵抗効果素子の製造方法において、前記第１反
強磁性層と前記固定磁性層との磁化方向を決定するため
に、外部磁界により前記固定磁性層の磁化方向に直流磁
界を印加し、温度制御された外部ヒータにより加熱し、
所定の温度及び時間を保った後、冷却する第１熱処理工
程と、前記磁気抵抗効果膜にセンス電流とは逆向きの電
流を流し、温度制御された外部ヒータにより前記自由磁
性層を加熱して、所定の温度及び時間を保った後、冷却
する第２熱処理工程とを含む方法を採っている。

【００２１】そしてまた、請求項４に記載の発明では、
第１反強磁性層により交換結合されて磁化状態が一方向
に固定される固定磁性層と、その固定磁性層の磁化方向
と直交する方向に一軸磁気異方性を呈する自由磁性層
と、その自由磁性層に直接交換結合する、または非磁性
スペーサ層を介して長距離交換結合する第２反強磁性層
を含む薄膜が積層されて磁気抵抗効果膜が構成されてい
る面垂直電流型磁気抵抗効果素子における前記磁気抵抗
効果膜に前記センス電流を通電した場合に、前記センス
電流によって生じる電流磁界により前記自由磁性層が磁
化される渦巻き状の磁区の回転方向とは逆向きに、前記
交換結合または前記長距離交換結合によって前記自由磁
性層が渦巻き状の磁化配列に設定されている面垂直電流
型磁気抵抗効果素子の製造方法において、前記自由磁性
層の前記センス電流による渦巻き状の磁化配列と逆向き
の渦巻き状の磁化配列に磁化するために、前記センス電
流の向きとは逆向きの電流を前記磁気抵抗効果膜に通電
して電流磁界を発生させ、その電流によって発生するジ
ュール熱により前記自由磁性層を加熱する熱処理工程を
含む方法を採っている。

【００２２】更に、請求項５に記載の発明では、第１反
強磁性層が交換結合している積層フェリ固定磁性層と、
その積層フェリ固定磁性層が交換結合している自由磁性
層と、その自由磁性層に直接交換結合している、または
非磁性スペーサ層を介して長距離交換結合している第２
反強磁性層を含む薄膜が積層されて構成されている磁気
抵抗効果膜の面に垂直にセンス電流を通電して外部磁界
による抵抗変化を検出できる面垂直電流型磁気抵抗効果
素子における前記磁気抵抗効果膜に前記センス電流を通
電した場合に、前記センス電流によって生じる電流磁界
により前記自由磁性層が磁化される渦巻き状の磁区の回
転方向とは逆向きに、前記交換結合または前記長距離交
換結合によって前記自由磁性層が渦巻き状の磁化配列に
設定されている面垂直電流型磁気抵抗効果素子の製造方
法において、前記積層フェリ固定磁性層のブロッキング
温度程度以上かつ一定方向の磁界印加の下に熱処理を施
す第１熱処理工程と、前記センス電流によって発生する
回転成分をもつ電流磁界の影響下においても、積層フェ
リ固定磁性層の磁化方向とは直交する方向に単一的に磁
区が形成される前記自由磁性層を形成することを目的と
して、前記センス電流による電流磁界の回転方向とは逆
向きの回転磁化を誘導する交換バイアスを発生させるた
めに、前記センス電流の向きとは逆向きの電流を前記磁
気抵抗効果膜に通電し、その電流によって発生するジュ
ール熱と電流磁界によって前記自由磁性層に磁界中熱処
理を施す第２熱処理工程とを含む方法を採っている。

【００２３】更にまた、請求項６に記載の発明では、請
求項３乃至請求項５に記載の面垂直電流型磁気抵抗効果
素子の製造方法における前記磁気抵抗効果膜に流す前記
センス電流の向きと逆向きの電流がパルス電流であるこ
とを特徴とする。

【００２４】そして更に、請求項７に記載の発明では、
請求項３乃至請求項５に記載の面垂直電流型磁気抵抗効
果素子の製造方法における前記第１熱処理工程の後に、
第２反強磁性層から前記自由磁性層に誘導される長距離
交換結合により前記自由磁性層の異方性磁区を分散させ
るために前記自由磁性層を回転磁界の下で熱処理する補
整熱処理工程を施し、その後、前記第２熱処理工程を施
すことを特徴とする。

【００２５】そして更に、請求項８に記載の発明では、
再生ヘッドを、第１反強磁性層により交換結合されて磁
化状態が一方向に固定される固定磁性層と、その固定磁
性層の磁化方向と直交する方向に一軸磁気異方性を呈す
る自由磁性層と、その自由磁性層に直接交換結合する、
または非磁性スペーサ層を介して長距離交換結合する第
２反強磁性層を含む薄膜が積層されて構成されている磁
気抵抗効果膜、或いは前記固定磁性層が非磁性結合層を
挟んで前記第１反強磁性層側にピン磁性層が、前記自由
磁性層側にリファレンス磁性層が存在するように積層さ
れている積層フェリ構造の固定磁性層で構成されている
磁気抵抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を通電した場
合に、前記センス電流によって生じる電流磁界により前
記自由磁性層が磁化される渦巻き状の磁区の回転方向と
は逆向きに、前記交換結合または前記長距離交換結合に
よって前記自由磁性層が渦巻き状の磁化配列に設定され
ている面垂直電流型磁気抵抗効果素子を組み込んで構成
されている。

【００２６】そして更に、請求項９に記載の発明では、
情報記憶装置を、第１反強磁性層により交換結合されて
磁化状態が一方向に固定される固定磁性層と、その固定
磁性層の磁化方向と直交する方向に一軸磁気異方性を呈
する自由磁性層と、その自由磁性層に直接交換結合す
る、または非磁性スペーサ層を介して長距離交換結合す
る第２反強磁性層を含む薄膜が積層されて構成されてい
る磁気抵抗効果膜、或いは前記固定磁性層が非磁性結合
層を挟んで前記第１反強磁性層側にピン磁性層が、前記
自由磁性層側にリファレンス磁性層が存在するように積
層されている積層フェリ構造の固定磁性層で構成されて
いる磁気抵抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を通電し
た場合に、前記センス電流によって生じる電流磁界によ
り前記自由磁性層が磁化される渦巻き状の磁区の回転方
向とは逆向きに、前記交換結合または前記長距離交換結
合によって前記自由磁性層が渦巻き状の磁化配列に設定
されている面垂直電流型磁気抵抗効果素子が組み込まれ
ている再生ヘッドを搭載して記録媒体に記録されている
情報を再生する情報記憶装置における前記面垂直電流型
磁気抵抗効果素子の前記磁気抵抗効果膜に通電してその
磁気抵抗効果膜の自由磁性層を加熱するセンス電流の向
きと逆向きのパルス電流を発生するパルス電流発生回路
を具備せしめて構成されている。

【００２７】それ故、請求項１に記載の発明の面垂直電
流型磁気抵抗効果素子によれば、センス電流によって発
生するボルテックスの方向を打ち消す向きに、自由磁性
層に交換結合または長距離交換結合を用いた渦巻き状の
交換結合バイアスを印加することにより前記ボルテック
スの発生を抑制することができる。そして交換結合エネ
ルギーの強度調整が容易に行える長距離交換結合の構造
を採用するこれにより、自由磁性層と反強磁性層との間
に挿入する非磁性スベーサの層厚、または材料を変える
ことにより、その交換結合エネルギーを調整することが
できる。

【００２８】そして請求項２に記載の発明の面垂直電流
型磁気抵抗効果素子によれば、その固定磁性層を積層フ
ェリ構造で構成することにより、外部磁界に対してもそ
の固定磁性層に回転磁区が殆ど発生せず、従って、前記
第２熱処理前後で変化しない。

【００２９】また、請求項３に記載の発明の面垂直電流
型磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、自由磁性層と
固定磁性層とは、それぞれ異なる磁化配列の交換結合バ
イアスの状態に容易に設定することができる。

【００３０】そしてまた、請求項４に記載の発明の面垂
直電流型磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、電流を
通電することによって、渦巻状の電流磁界を発生させ、
この磁界印加の下で熱処理を行う方法によって交換バイ
アスによる磁化配列を設定することができる。

【００３１】更に、請求項５に記載の発明の面垂直電流
型磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、第１熱処理に
よって積層フェリ固定磁性層の磁気異方性を熱処理磁界
方向に誘導すると同時に、積層フェリ固定磁性層を接合
する第１反強磁性層及び自由磁性層に直接、または非磁
性スペーサ層を介して長距離交換結合する第２反強磁性
層の材料が、規則系反強磁性材料である場合には、成膜
直後に得られる不規則相の結晶状態から高温度の熱処理
で得られる規則相への結晶変態を促す役割も同時に持
つ。

【００３２】第１熱処理直後の自由磁性層の磁気異方性
は、固定磁性層の異方性と平行方向に誘導されており、
自由磁性層の磁化方向をそれとは直交する向きに再設定
する必要がある。第２熱処理は、センス電流の電流磁界
影響下において、自由磁性層の磁化が固定磁性層の磁化
容易軸とは直交関係になるように、磁界印加中の熱処理
によって異方性を設定する。ところが、この第２熱処理
によって第１熱処理によって設定した固定磁性層の磁化
状態までもが乱れる可能性がある。この影響を低く抑え
るために、第１反強磁性層と第２反強磁性層の材料また
は材料特性を異なるものを用い、それらのブロッキング
温度の差異を利用して異方性の再設定を行う方法があ
る。また、積層フェリ構造を固定磁性層に適用すれば、
磁界に対しての感度の差を利用して異方性の再設定が行
える。

【００３３】更にまた、請求項６に記載の発明の面垂直
電流型磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、前記磁気
抵抗効果膜の反強磁性体のブロッキング温度程度または
それ以上の温度に上昇させるのに必要なパルス電流を短
時間流すだけで、短時間に温度を上昇させることがで
き、パルス電流による渦巻き状の磁界を同時に印加する
ことができる。また、再生ヘッドとして本発明の面垂直
電流型磁気抵抗効果素子を組み込んだ後でも、自由磁性
層にパルス電流を印加でき、何度でも磁化配列の再設定
ができる。

【００３４】そして更に、請求項７に記載の発明の面垂
直電流型磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、自由磁
性層に誘導される長距離交換結合によりその記自由磁性
層の異方性磁区を分散させることができる。

【００３５】そして更にまた、請求項８に記載の発明の
再生ヘッドによれば、自由磁性層にセンス電流により生
じようとするボルテックスの発生を抑えることができ、
バルクハウゼンノイズなどの磁区構造に起因するノイズ
を大幅に削減して記録情報を再生できる。

【００３６】そして更にまた、請求項９に記載の発明の
情報記憶装置によれば、再生ヘッドの自由磁性層にＨＤ
Ｄ装置内のパルス電流発生回路からパルス電流を印加で
き、何度でも自由磁性層の磁化配列の再設定（リフレッ
シュ）を行うことができる。

【００３７】

【発明の実施の形態】以下、図を用いて、本発明の第１
実施形態のＣＰＰモードで動作するＳＶ型ＧＭＲ素子を
説明する。なお、本発明はＳＶ型ＴＭＲ素子及びこれら
を搭載した磁気抵抗効果（ＭＲ）型ヘッドにおいて有効
になる。また、スピンバルブ構造はボトム型でもトップ
型でもよい。

【００３８】図１に、本発明の第１実施形態のＣＰＰモ
ードで動作するボトム型ＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ａを膜構
造で示した。

【００３９】このＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ａは、基板１１
と、下地層１２と、第１反強磁性層１３と、この第１反
強磁性層１３に交換結合する磁性体の固定磁性層１４
と、非磁性導電層１５と、検出すべき外部信号磁界によ
り磁化方向が変化する自由磁性層１６と、非磁性スペー
サ層１７と、前記自由磁性層１６に長距離交換結合する
第２反強磁性層１８と、この第２反強磁性層１８の表面
を保護する非磁性保護層１９とが積層、成膜された構造
で構成されているものである。

【００４０】基板１１は、ガラス、セラミックス、半導
体基板、例えば、表面に熱酸化による酸化シリコン膜が
形成されたシリコン基板、或いは酸化アルミニウム及び
窒化アルミニウムが表面に形成された基板、または、例
えば、表面に磁気シールド層或いは磁気シールド兼電極
層を、例えば、アルチック（ＡｌＴｉＣ）基板などの各
種基板構成とすることができる。

【００４１】下地層１２は、基板１１の表面の汚染（コ
ンタミネーション）などの影響を低減することと、この
上に形成する成膜の結晶配向性を良好にするためのもの
であり、この下地層１２は、例えば、Ｔａ、その他、Ｚ
ｒ、Ｒｕ、Ｃｒ、Ｃｕなどで形成することができる。

【００４２】第１反強磁性層１３は、ＰｔＭｎ、ＮｉＭ
ｎ、ＰｄＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＦｅＭｎによ
って構成することができる。

【００４３】固定磁性層１４は、例えば、単一層の強磁
性層で構成することもできるが、図２に示した第２実施
形態のＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ｂのように、例えば、薄い
Ｒｕ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｉｒや、これら２以上の合金による
反強磁性交換結合膜によって分離され、固定磁化が相互
に反平行に配向された２層以上の強磁性層の積層による
積層フェリ構造で構成してもよく、このような積層フェ
リ構造の固定磁性層１４に対する磁気異方性の後記する
直交化熱処理を容易にする上で望ましい。

【００４４】この固定磁性層１４の単一または積層フェ
リ構造による強磁性層は、例えば、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｎｉや
これら２以上の合金による強磁性層、または異なる組成
の組合せ、例えば、ＦｅとＣｒの各強磁性層によること
ができる。

【００４５】自由磁性層１６は、例えば、ＣｏＦｅ、ま
たはＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ構造とすることによ
って、より大きなＭＲ比と軟磁気特性を実現することが
できる。

【００４６】また、非磁性導電層１５及び非磁性スペー
サ層１７は、導電性を有する非磁性の、例えば、Ｃｕ、
Ａｕ、Ａｇ、ＰｔやＣｕ−Ｎｉ、Ｃｕ−Ａｇによって構
成することができる。

【００４７】更に、第２反強磁性層１８は、前記の第１
反強磁性層１３と同様に、ＰｔＭｎ、ＮｉＭｎ、ＰｄＰ
ｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＲｈＭｎ、ＦｅＭｎなどによって構
成できる。

【００４８】非磁性保護層１９は、酸化や摩耗を防止す
るものであり、例えば、Ｔａ、Ｗ、Ｚｒなどによって構
成することができる。

【００４９】このＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ａにおいては、
２つの磁性層、即ち、自由磁性層１６と固定磁性層１４
とを、それぞれ異なる磁化配列の交換結合バイアスの状
態に設定することが必要である。

【００５０】従って、固定磁性層１４に交換結合する第
１反強磁性層１３と自由磁性層１６に長距離交換結合す
る第２反強磁性層１８との材料は異なるものが好まし
い。これによって、ブロッキング温度の差異を利用して
固定磁性層１４及び自由磁性層１６に異方性を誘導する
ことが可能になる。

【００５１】図２に示した本発明の第２実施形態のＳＶ
型ＧＭＲ素子１０Ｂのように、固定磁性層に積層（シン
セティック）フェリを用いることが望ましい。それは積
層フェリが外部磁界に対して容易に磁場応答しないから
である。その固定磁性層を積層フェリ固定磁性層１４Ａ
と記す。その積層フェリ固定磁性層１４Ａは、非磁性体
の結合膜１４２、例えば、ルテニューム（Ｒｕ）の結合
膜１４２で分離された２つの強磁性体膜のピン磁性層１
４１とリファレンス磁性層１４３とが互いに反平行状態
で強く磁気結合する。なお、このＳＶ型ＧＭＲ素子１０
Ｂの他のＧＭＲ積層膜構造は同一であるので、それらの
説明を省略する。

【００５２】積層フェリ固定磁性層１４Ａの異方性を設
定する場合には、非常に大きな外部磁界の印加中に熱処
理を施す必要がある。結合膜１４２のＲｕ層の膜厚を、
例えば、０．６〜０．９ｎｍ程度に設定した場合には、
８〜１２ＫＯｅ程度以上の熱処理磁界を必要とする。逆
に、例えば、１ＫＯｅ程度の外部磁界が印加されても、
その異方性の向きは容易に変化しない。

【００５３】一例として、第１反強磁性層１３にはＰｔ
Ｍｎを、第２反強磁性層１８にはＩｒＭｎを、固定磁性
層１４の結合膜１４２には、前記のように、Ｒｕを用い
た積層フェリ構造を用いた場合について考える。

【００５４】先ず、第１熱処理において、積層フェリ固
定磁性層１４Ａの異方性を設定する。この第１熱処理で
は、外部に設けられた電磁石などで発生する非常に大き
な直流磁界の印加中に、温度制御された外部ヒータによ
り加熱し、所定の温度及び時間を保った後に冷却する、
所謂ＰＩＤ制御された温度で熱処理を行う。この熱処理
は第１反強磁性層１３のＰｔＭｎの規則化変態も目的と
しているために、熱処理温度は２６０°Ｃ以上の温度が
必要であり、耐熱性を考慮すると３２０°Ｃ以下が適当
と考えられる。また、第１熱処理時の直流磁界Ｈａとし
ては、１０ＫＯｅ以上の印加磁界が望ましい。この条件
で約４時間加熱する。これによって、図３Ａに示したよ
うに、この第１熱処理による第１熱処理磁界Ｈａが積層
フェリ固定磁性層１４Ａに矢印Ａの方向に作用している
とすると、ピン磁性層１４１の磁区の磁化は第１熱処理
磁界Ｈａの向き（矢印Ａ）に平行に向き、そのリファレ
ンス磁性層１４３の磁区の磁化の向きは反強磁性的結合
により第１熱処理磁界Ｈａに反平行方向（矢印Ｂ）に向
き、このようにして積層フェリ固定磁性層１４Ａの異方
性を所望の向きに設定できる。一方、自由磁性層１６は
第２反強磁性層１８による交換結合または長距離交換結
合が働くために、第１熱処理磁界の方向を容易軸とする
向きに設定される。

【００５５】次に、自由磁性層１６と第２反強磁性層１
８との間に交換バイアスを、渦巻き状のバイアスに再誘
導する。本発明では、この異方性設定の方法として２種
類の製造方法を提案する。

【００５６】先ず、第１の製造方法として、ＳＶ型ＧＭ
Ｒ素子１０Ａ、或いはＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ｂに電流Ｉ
ｃを通電しながらそれらＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ａ、１０
Ｂそのものの温度を上昇させて熱処理を行う方法であ
る。この熱処理を、便宜上、第２熱処理と記す。

【００５７】この時の電流Ｉｃを流す向きは、図１及び
図２に示したように、センス電流Ｉｓとは逆向きに設定
することである。この第２熱処理もＰＩＤ制御された外
部ヒータを用いて加熱する。第２熱処理時の温度は、第
２反強磁性体１８が持つブロッキング温度程度とＧＭＲ
積層膜の耐熱性を目安とする。例えば、ブロッキング温
度が２００°Ｃ程度の第２反強磁性層１８に用いられて
いるＩｒＭｎでは、熱処理温度として１６０〜２６０°
Ｃ程度に設定する。また、ブロッキング温度が３７０°
Ｃの第１反強磁性層１３に用いられているＰｔＭｎで
は、熱処理温度として２２０〜３２０°Ｃ程度が適当で
ある。

【００５８】この結果、自由磁性層１６には、図４に示
したように、センス電流ＩｓによるボルテックスＭｖと
は逆向きに交換結合による回転バイアス磁界Ｈｉが誘導
され、自由磁性層１６には符号Ｍｃで示したように磁区
が渦状に磁化される。ただし、図４では、センス電流Ｉ
ｓを流していない状態である。

【００５９】このような自由磁性層１６の磁化状態で、
前記のようなセンス電流ＩｓをＧＭＲ積層膜に垂直に流
した場合には、図５に示したように、自由磁性層１６の
面内に作用する電流磁界Ｈisによる静電エネルギーと第
２反強磁性層１８との長距離交換結合エネルギーとが互
いに相殺され、自由磁性層１６の膜面内における磁区
は、符号Ｍsingleで示したように、所望の状態に単磁区
化できる。

【００６０】次に、第２の製造方法であるが、この方法
は、第２反強磁性層１８による自由磁性層１６への交換
結合による単磁区化（磁化再配列）をパルス電流を用い
て行う方法である。パルス電流もセンス電流Ｉｓとは逆
向きに流す。ＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ａ、１０ＢのＧＭＲ
積層膜を非可逆的に破壊しない程度の比較的大きなパル
ス電流を通電した場合には、そのパルス電流によるジュ
ール熱と、そのパルス電流による磁界によって、自由磁
性層１６の磁区の磁化を再配列させることができる。期
待される発熱温度としては、前記各磁性層のブロッキン
グ温度と耐熱性を考慮した温度であり、例えば、ＩｒＭ
ｎでは１６０〜２６０°Ｃ、ＰｔＭｎでは２２０〜３２
０°Ｃ程度が望ましい。

【００６１】更に、この方法は、ＳＶ型ＧＭＲ素子１０
Ａ、１０Ｂ、またはこれを組み込んだＭＲヘッドが完成
した後でも、自由磁性層１６の磁区の再配列を容易に行
うことができる。従って、例えば、このＭＲヘッドを搭
載したＨＤＤ（ハードディスクドライブ）にパルス電流
発生回路を搭載しておけば、ＭＲヘッドの自由磁性層１
６の交換結合状態を何度でもリフレッシュ（再配列）さ
せることができる（後記）。

【００６２】以上説明したように、前記の第１熱処理
は、積層フェリ固定磁性層１４Ａの異方性を固着するこ
とを目的として、２６０°Ｃ程度の熱処理温度で約４時
間の時間を掛け、１０ＫＯｅの印加磁界の下で熱処理を
行った。この熱処理によって固定磁性層だけでなく、長
距離交換結合を介した自由磁性層１６も磁化容易磁区が
磁界方向に設定される（図３Ｂ）。

【００６３】また、前記第２熱処理は自由磁性層１６の
異方性を決定することを目的としている。この時、電流
ＩｃをＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ｂに流しながら熱処理を行
う。熱処理温度として２２０〜２６０°Ｃであるなら
ば、劣化しない。また、この時の電流Ｉｃの向きは、セ
ンス電流Ｉｓの向きとは逆向きに設定した（図４）。固
定磁性層１４には積層フェリ構造を用いており、外部磁
界に対しても殆ど磁化回転しない。従って、この第２熱
処理前後で変化はない。

【００６４】自由磁性層１６の磁区は、図４に示したよ
うに、電流磁界Ｈｉの方向へ異方性が変化する。ただ
し、電流磁界Ｈｉの影響が小さい領域、主に自由磁性層
１６の膜の中心部分には、図６Ｂに示したように、第１
熱処理による異方性の磁化Ｍｄが残る。このために、セ
ンス電流Ｉｓによる渦巻状磁区Ｍｖは、第２熱処理によ
る磁区の回転を相殺できない領域が残留する可能性があ
る。

【００６５】そこで、前記第１熱処理を施した後に、補
整熱処理を行う。この補整熱処理は自由磁性層１６に誘
導される長距離交換結合による前記異方性磁化Ｍｄ（図
６Ｂ）を分散させる熱処理である。例えば、ＳＶ膜を回
転磁場中で熱処理を施す方法などがある。この補整熱処
理を施した後で前記の第２熱処理を施すことにより、図
６Ｂに示したような第１熱処理で誘導された異方性磁化
Ｍｄを、図７Ｂに示したように、分散させることができ
る。

【００６６】このように、補整熱処理を導入することに
よって、センス電流磁界Ｈisを完全にキャンセルするよ
うに自由磁性層１６に長距離交換結合による理想的な異
方性磁化を誘導することができる。

【００６７】次に、図８乃至図１０を用いて、前記の本
発明のＳＶ型ＧＭＲ素子が組み込まれている本発明の再
生ヘッド及びこれを搭載した情報記憶装置の一つである
本発明のＨＤＤ（ハードディスクドライブ）を説明す
る。

【００６８】先ず、図８にそのＨＤＤの概略的構成を斜
視図で示した。

【００６９】このＨＤＤ４０はシャシー４１に配設され
た回転軸４２に軸支されたターンテーブル４３とシャシ
ー４１に配設された回動軸４４に軸支されたアーム４５
の先端に固定されているサスペンション４６の先端部に
取り付けられた記録再生一体型ヘッド２０（図１０、ヘ
ッドチップ本体は図示していない）、ＳＶ型ＧＭＲ素子
作動回路５０（図９）などとから構成されており、磁気
媒体であるハードディスクＨＤがターンテーブル４３に
装着され、動作時は、アーム４５及びサスペンション４
６が回動して記録再生一体型ヘッド２０をそのハードデ
ィスクＨＤの表面上の所定の位置に回動させ、サスペン
ション４６の下面で浮上し、記録再生動作行う。

【００７０】図１０に本発明の記録再生一体型ヘッド２
０の３次元構造を半断面図で示した。

【００７１】この記録再生一体型ヘッド２０は、同図Ａ
に示したように、例えば、ＡｌＴｉＣのような基板２１
の絶縁膜２２上に作製されており、基板２１側から順に
再生ヘッドＲＨ、記録ヘッドＷＨが配置されている。

【００７２】記録ヘッドＷＨは、その薄膜コイル２３へ
の通電による電磁誘導効果によってコア接続部２４近傍
で発生した磁束が下層コア２５や上層コア２６を介して
記録ギャップ部２７に漏れ磁界を発生させ、ハードディ
スクＨＤ（図８）を磁化する。

【００７３】次に、磁化されたハードディスクＨＤから
の磁束信号を検出する再生ヘッドＲＨについて説明す
る。図１０Ｂにも拡大して示したように、磁気信号を検
出する本発明のＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ｂは、その動作安
定化を兼ねた硬磁性層２８とセンス電流Ｉｓの通電経路
を規定する絶縁膜２９とを積層した硬磁性／絶縁膜、ま
たは絶縁膜／硬磁性、或いはまた、絶縁膜／硬磁性／絶
縁膜の何れかをＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ｂのトラック幅方
向の両端部に配設し（図１０Ｂに示した例は硬磁性／絶
縁膜である）、スピンバルブ膜の上下には高導電率の非
磁性材の電極兼上部ギャップ層３０Ａを介して積層され
た上部磁気シールド２５と、電極兼下部ギャップ層３０
Ｂを介して積層された下部磁気シールド３１とで挟まれ
た構造で構成されている。なお、符号３１はこの記録再
生一体型磁気ヘッド２０のエアベアリング面（Ａｉｒ
Ｂｅａｒｉｎｇ Ｓｕｒｆａｃｅ、以下、「ＡＢＳ」と
略記する）を指す。

【００７４】ＳＶ型ＧＭＲ素子１０Ｂの膜面に垂直に流
す前記センス電流Ｉｓ及び前記第２熱処理で通電する電
流の印加は、上部磁気シールド２５と下部磁気シールド
３１を電極として行う。ただし、第２熱処理で通電する
電流の向きはセンス電流とは逆向きに通電する。

【００７５】一方、自由磁性層１６の異方性を再配列さ
せるための、リフレッシュ工程においても、前記第２熱
処理と同様にＳＶ膜の上下に設けられたシールドを電極
として用いる。

【００７６】前記のＳＶ型ＧＭＲ素子作動回路５０は、
図９に示したように、センス電流源５１とＭＲ感知手段
５２とパルス電流発生回路５３と２端子スイッチ５４と
から構成されている。そしてセンス電流源５１とＭＲ感
知手段５２とは並列に接続されて、その一端は再生ヘッ
ドＲＨの上部磁気シールド２５に、他端はスイッチ５４
の一端子５４ａを通じて再生ヘッドＲＨの下部磁気シー
ルド３１に接続されている。また、パルス電流発生回路
５３は、その一端が再生ヘッドＲＨの上部磁気シールド
２５に、他端がスイッチ５４の他の端子５４ｂを通じて
再生ヘッドＲＨの下部磁気シールド３１に接続されてい
る。スイッチ５４の可動接点５４ｃは常時端子５４ａ側
に接続されている。

【００７７】このように構成しておくと、ＨＤからの通
常の磁気情報を読み取る場合には、スイッチ５４の可動
接点が端子５４ａ側に常時接続されていることからＳＶ
型ＧＭＲ素子１０Ｂの膜面に垂直にセンス電流Ｉｓを通
電しながらＭＲ感知手段５２で自由磁性層１６における
磁気抵抗変化を検知でき、情報を読み出すことができ
る。

【００７８】ＨＤＤ４０を頻繁に使用していると、何等
かの原因で静電気が発生し、その静電気の放電でＳＶ型
ＧＭＲ素子１０Ｂの自由磁性層１６の交換結合状態の磁
化配列が狂ってしまう場合がある。このような場合に、
自由磁性層１６の磁気異方性の再配列を可能にするパル
ス電流を発生させる前記パルス電流発生回路５３をＨＤ
Ｄ４０に搭載しておけば、前記のような場合に、スイッ
チ５４を切り替えてパルス電流発生回路５３を瞬間的に
作動させ、パルス電流を前記上下磁気シールド２５、３
１に瞬間的に印加して加熱することができる。

【００７９】ＨＤＤ４０をこのように構成することによ
り、何時でも、外部からＳＶ型ＧＭＲ素子１０の自由磁
性層１６の交換結合状態を何度でもリフレッシュ（再配
列）させることができる。

【００８０】前記の各実施形態では、ＣＰＰモードで作
動するＳＶ型磁気抵抗効果素子としてボトム型のＳＶ型
ＧＭＲ素子を採り上げて説明したが、トップ型のＳＶ型
ＧＭＲ素子にも適用でき、また、ＴＭＲ素子であっても
適用できることを付言しておく。

【００８１】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の面垂直電
流型磁気抵抗効果素子によれば、自由磁性層にセンス電
流によって発生しようとするボルテックスの発生を抑制
することができ、従って、再生ヘッドとして組み上げて
記録情報を再生する場合にノイズが大幅に削減された情
報を再生することができる。

【００８２】更に、自由層に発生するボルテックスを消
滅させるに必要な交換結合エネルギーの強度調整が非磁
性スベーサの厚み、または材料を変えることにより容易
に行える。

【００８３】また、本発明の面垂直電流型磁気抵抗効素
子の製造方法によれば、センス電流によって生じるボル
テックスを打ち消す渦巻き状の電流磁界を発生させ、こ
の磁界印加の下で熱処理を行うことにより交換バイアス
による磁化配列を容易に設定することができる。

【００８４】また、前記ボルテックスを打ち消す渦巻き
状の電流磁界を発生させる電流としてパルス電流を用い
ると、パルス電流により短時間に自由磁性層の温度を上
昇させて、その自由磁性層の磁化配列の再設定を行うこ
とができる。

【００８５】更にまた、このパルス電流による熱処理の
製造方法であれば、再生ヘッドの作製後であっても、自
由磁性層の磁化配列の再設定を何度でも行うことができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明の第１実施形態のボトム型ＳＶ型ＧＭ
Ｒ膜構造の概略断面図である。

【図２】 本発明の第２実施形態のトップ型ＳＶ型ＧＭ
Ｒ膜構造の概略断面図である。

【図３】 図２に示した磁気抵抗効果膜の第１熱処理に
よる各層の磁化方向の様子を示す概念図である。

【図４】 センス電流によって発生しようとするボルテ
ックスを打ち消すための交換結合によるバイアスの向き
を示す概念的な自由磁性層の斜視図である。

【図５】 センス電流によって発生する磁界の向きを示
す概念的な自由磁性層の斜視図である。

【図６】 本発明の面垂直電流型磁気抵抗効果素子の製
造方法における第１熱処理及び第２熱処理を磁気抵抗効
果膜に施すことによって生じる自由磁性層及び固定磁性
層の磁化状態を示す概念図である。

【図７】 本発明の面垂直電流型磁気抵抗効果素子の製
造方法における第１熱処理及び第２熱処理の間に補整熱
処理を磁気抵抗効果膜に施すことによって生じる自由磁
性層及び固定磁性層の磁化状態を示す概念図である。

【図８】 本発明の再生ヘッドに印加するパルス電流発
生回路を備えたＨＤＤの概念的斜視図である。

【図９】 本発明の再生ヘッドに接続したＳＶ型ＧＭＲ
素子作動回路の構成ブロック図である。

【図１０】 本発明の面垂直電流型磁気抵抗効果素子を
搭載した記録再生一体型ヘッドの斜視図である。

【図１１】 従来技術のＣＰＰ構造のボトム型ＳＶ型Ｇ
ＭＲ素子の磁気抵抗効果膜の概略断面図である。

【図１２】 従来技術のＣＰＰ構造のトップ型ＳＶ型Ｇ
ＭＲ素子の磁気抵抗効果膜の概略断面図である。

【図１３】 従来技術のＳＶ型ＧＭＲ素子のハード膜付
き自由磁性層におけるセンス電流を流していない場合の
単磁区状態を示す概念図である。

【図１４】 従来技術のＳＶ型ＧＭＲ素子のハード膜付
き自由磁性層にセンス電流を流した場合に発生するボル
テックスの磁区状態を示す概念図である。

【符号の説明】

１０Ａ…本発明の第１実施形態のボトム型ＳＶ膜構造、
１０Ｂ…本発明の第２実施形態のボトム型ＳＶ膜構造、
１１…基板、１２…下地層、１３…第１反強磁性層、１
４…固定磁性層、１４Ａ…積層フェリ固定磁性層、１４
１…ピン磁性層、１４２…結合膜、１４３…リファレン
ス磁性層、１５…非磁性スペーサ層、１６…自由磁性
層、１７…非磁性スペーサ層、１８…第２反強磁性層、
１９…非磁性保護層、２０…記録再生一体型ヘッド、Ｒ
Ｈ…本発明の一実施形態の再生ヘッド、４０…本発明の
一実施形態のＨＤＤ、５０…ＳＶ型ＧＭＲ素子作動回
路、５１…センス電流源、５２…ＭＲ感知手段、５３…
パルス電流発生回路、Ｈａ…第１熱処理磁界、Ｉｓ…セ
ンス電流、Ｉｃ…熱処理用電流（或いはパルス電流）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AB07 AD55 AD65 5D034 BA03 BA04 BA05 CA08 DA07 5E049 DB12

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 第１反強磁性層により交換結合されて磁
   化状態が一方向に固定される固定磁性層と、該固定磁性
   層の磁化方向と直交する方向に一軸磁気異方性を呈する
   自由磁性層と、該自由磁性層に直接交換結合する、また
   は非磁性スペーサ層を介して長距離交換結合する第２反
   強磁性層を含む薄膜が積層されて磁気抵抗効果膜が構成
   されている面垂直電流型磁気抵抗効果素子において、 前記磁気抵抗効果膜の面に垂直に前記センス電流を通電
   した場合に、前記センス電流によって生じる電流磁界に
   より前記自由磁性層が磁化される渦巻き状の磁区の回転
   方向とは逆向きに、前記交換結合または前記長距離交換
   結合によって前記自由磁性層が渦巻き状の磁化配列に設
   定されていることを特徴とする面垂直電流型磁気抵抗効
   果素子。
2. 【請求項２】 前記固定磁性層が非磁性結合層を挟んで
   前記第１反強磁性層側にピン磁性層が、前記自由磁性層
   側にリファレンス磁性層が存在するように積層されてい
   る積層フェリ構造であることを特徴とする請求項１に記
   載の面垂直電流型磁気抵抗効果素子。
3. 【請求項３】 第１反強磁性層により交換結合されて磁
   化状態が一方向に固定される固定磁性層と、該固定磁性
   層の磁化方向と直交する方向に一軸磁気異方性を呈する
   自由磁性層と、該自由磁性層に直接交換結合する、また
   は非磁性スペーサ層を介して長距離交換結合する第２反
   強磁性層を含む薄膜が積層されて磁気抵抗効果膜が構成
   されている面垂直電流型磁気抵抗効果素子における前記
   磁気抵抗効果膜の面に垂直に前記センス電流を通電した
   場合に、前記センス電流によって生じる電流磁界により
   前記自由磁性層が磁化される渦巻き状の磁区の回転方向
   とは逆向きに、前記交換結合または前記長距離交換結合
   によって前記自由磁性層が渦巻き状の磁化配列に設定さ
   れている面垂直電流型磁気抵抗効果素子の製造方法にお
   いて、 前記第１反強磁性層と前記固定磁性層との磁化方向を決
   定するために、外部磁界により前記固定磁性層の磁化方
   向に直流磁界を印加し、温度制御された外部ヒータによ
   り加熱し、所定の温度及び時間を保った後、冷却する第
   １熱処理工程と、 前記磁気抵抗効果膜にセンス電流とは逆向きの電流を流
   し、温度制御された外部ヒータにより前記自由磁性層を
   加熱して、所定の温度及び時間を保った後、冷却する第
   ２熱処理工程とを含む面垂直電流型磁気抵抗効果素子の
   製造方法。
4. 【請求項４】 第１反強磁性層により交換結合されて磁
   化状態が一方向に固定される固定磁性層と、該固定磁性
   層の磁化方向と直交する方向に一軸磁気異方性を呈する
   自由磁性層と、該自由磁性層に直接交換結合する、また
   は非磁性スペーサ層を介して長距離交換結合する第２反
   強磁性層を含む薄膜が積層されて磁気抵抗効果膜が構成
   されている面垂直電流型磁気抵抗効果素子における前記
   磁気抵抗効果膜に前記センス電流を通電した場合に、前
   記センス電流によって生じる電流磁界により前記自由磁
   性層が磁化される渦巻き状の磁区の回転方向とは逆向き
   に、前記交換結合または前記長距離交換結合によって前
   記自由磁性層が渦巻き状の磁化配列に設定されている面
   垂直電流型磁気抵抗効果素子の製造方法において、 前記自由磁性層の前記センス電流による渦巻き状の磁化
   配列と逆向きの渦巻き状の磁化配列に磁化するために、
   前記センス電流の向きとは逆向きの電流を前記磁気抵抗
   効果膜に通電して電流磁界を発生させ、該電流によって
   発生するジュール熱により前記自由磁性層を加熱する熱
   処理工程を含む面垂直電流型磁気抵抗効果素子の製造方
   法。
5. 【請求項５】 第１反強磁性層が交換結合している積層
   フェリ固定磁性層と、自由磁性層に直接交換結合してい
   る、または非磁性スペーサ層を介して長距離交換結合し
   ている第２反強磁性層を含む薄膜が積層されて構成され
   ている磁気抵抗効果膜の面に垂直にセンス電流を通電し
   て外部磁界による抵抗変化を検出できる面垂直電流型磁
   気抵抗効果素子における前記磁気抵抗効果膜に前記セン
   ス電流を通電した場合に、前記センス電流によって生じ
   る電流磁界により前記自由磁性層が磁化される渦巻き状
   の磁区の回転方向とは逆向きに、前記交換結合または前
   記長距離交換結合によって前記自由磁性層が渦巻き状の
   磁化配列に設定されている面垂直電流型磁気抵抗効果素
   子の製造方法において、 前記第１反強磁性層のブロッキング温度程度以上かつ一
   定方向の磁界印加の下に熱処理を施す第１熱処理工程
   と、 前記センス電流によって発生する回転成分をもつ電流磁
   界の影響下においても、積層フェリ固定磁性層の磁化方
   向とは直交する方向に単一的に磁区が形成される前記自
   由磁性層を形成することを目的として、前記センス電流
   による電流磁界の回転方向とは逆向きの回転磁化を誘導
   する交換バイアスを発生させるために、前記センス電流
   の向きとは逆向きの電流を前記磁気抵抗効果膜に通電
   し、該電流によって発生するジュール熱と電流磁界によ
   って前記自由磁性層に磁界中熱処理を施す第２熱処理工
   程とを含む面垂直電流型磁気抵抗効果素子の製造方法。
6. 【請求項６】 前記磁気抵抗効果膜に流す前記センス電
   流の向きと逆向きの電流がパルス電流であることを特徴
   とする請求項３乃至請求項５に記載の面垂直電流型磁気
   抵抗効果素子の製造方法。
7. 【請求項７】 前記第１熱処理工程の後に、第２反強磁
   性層から前記自由磁性層に誘導される長距離交換結合に
   より前記自由磁性層の異方性磁区を分散させるために前
   記自由磁性層を回転磁界の下で熱処理する補整熱処理工
   程を施し、その後、前記第２熱処理工程を施すことを特
   徴とする請求項３乃至請求項５に記載の面垂直電流型磁
   気抵抗効果素子の製造方法。
8. 【請求項８】 第１反強磁性層により交換結合されて磁
   化状態が一方向に固定される固定磁性層と、該固定磁性
   層の磁化方向と直交する方向に一軸磁気異方性を呈する
   自由磁性層と、該自由磁性層に直接交換結合する、また
   は非磁性スペーサ層を介して長距離交換結合する第２反
   強磁性層を含む薄膜が積層されて構成されている磁気抵
   抗効果膜、或いは前記固定磁性層が非磁性結合層を挟ん
   で前記第１反強磁性層側にピン磁性層が、前記自由磁性
   層側にリファレンス磁性層が存在するように積層されて
   いる積層フェリ構造の固定磁性層で構成されている磁気
   抵抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を通電した場合
   に、前記センス電流によって生じる電流磁界により前記
   自由磁性層が磁化される渦巻き状の磁区の回転方向とは
   逆向きに、前記交換結合または前記長距離交換結合によ
   って前記自由磁性層が渦巻き状の磁化配列に設定されて
   いる面垂直電流型磁気抵抗効果素子が組み込まれている
   ことを特徴とする再生ヘッド。
9. 【請求項９】 第１反強磁性層により交換結合されて磁
   化状態が一方向に固定される固定磁性層と、該固定磁性
   層の磁化方向と直交する方向に一軸磁気異方性を呈する
   自由磁性層と、該自由磁性層に直接交換結合する、また
   は非磁性スペーサ層を介して長距離交換結合する第２反
   強磁性層を含む薄膜が積層されて構成されている磁気抵
   抗効果膜、或いは前記固定磁性層が非磁性結合層を挟ん
   で前記第１反強磁性層側にピン磁性層が、前記自由磁性
   層側にリファレンス磁性層が存在するように積層されて
   いる積層フェリ構造の固定磁性層で構成されている磁気
   抵抗効果膜の膜面に垂直にセンス電流を通電した場合
   に、前記センス電流によって生じる電流磁界により前記
   自由磁性層が磁化される渦巻き状の磁区の回転方向とは
   逆向きに、前記交換結合または前記長距離交換結合によ
   って前記自由磁性層が渦巻き状の磁化配列に設定されて
   いる面垂直電流型磁気抵抗効果素子が組み込まれている
   再生ヘッドを搭載して記録媒体に記録されている情報を
   再生する情報記憶装置において、 前記面垂直電流型磁気抵抗効果素子の前記磁気抵抗効果
   膜に通電して該磁気抵抗効果膜の自由磁性層を加熱する
   センス電流の向きと逆向きのパルス電流を発生するパル
   ス電流発生回路を備えていることを特徴とする情報記憶
   装置。