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特許7434464瞬間的に過大な電流を流すことによる磁気デバイスの品質改善方法
(19)【発行国】日本国特許庁(JP)
(12)【公報種別】特許公報(B1)
(11)【特許番号】
(24)【登録日】2024-02-09
(45)【発行日】2024-02-20
(54)【発明の名称】瞬間的に過大な電流を流すことによる磁気デバイスの品質改善方法
(51)【国際特許分類】
H10N 50/10 20230101AFI20240213BHJP
G01R 33/09 20060101ALI20240213BHJP
【ＦＩ】
H10N50/10 Z
G01R33/09
【請求項の数】
2
(21)【出願番号】P 2022136992
(22)【出願日】2022-08-30
【審査請求日】2022-09-02
(73)【特許権者】
【識別番号】522345755
【氏名又は名称】金子 美実
(74)【代理人】
【識別番号】110002435
【氏名又は名称】弁理士法人井上国際特許商標事務所
(74)【代理人】
【識別番号】100077919
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 義雄
(74)【代理人】
【識別番号】100172638
【弁理士】
【氏名又は名称】伊藤 隆治
(74)【代理人】
【識別番号】100153899
【弁理士】
【氏名又は名称】相原 健一
(74)【代理人】
【識別番号】100159363
【弁理士】
【氏名又は名称】井上 淳子
(72)【発明者】
【氏名】金子 美実
【審査官】宮本 博司
(56)【参考文献】
【文献】中国特許出願公開第１１２３０５４７０（ＣＮ，Ａ）
【文献】特開２００２－０５６５１２（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開２００３－２１８４２６（ＪＰ，Ａ）
【文献】特開平０９－１６１２４０（ＪＰ，Ａ）
(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)
Ｈ１０Ｎ ５０／１０
Ｇ０１Ｒ ３３／０９
(57)【特許請求の範囲】
【請求項1】
磁気デバイスを磁場中で電流によってアニールする方法であって、前記電流を流すための一対の電極を設定する第１のステップと、
前記磁場を設定する第２のステップと、
前記一対の電極から、パルス状であって、ピーク値が１×１０５［Ａ／ｍ２］以上でパルス幅が１０［ｓ］以下の瞬時の過大電流密度の前記電流を流すことで、前記磁気デバイスに一軸異方性を与える第３のステップと、
からなり、
前記磁気デバイスはＭＲヘッドを含むＭＲセンサであり、かつ、
前記磁場は、動作時に前記ＭＲセンサのＭＲ層に対して水平バイアスを供給する、前記ＭＲセンサに有する一対の永久磁石膜から供給される、
ことを特徴とする方法。
【請求項2】
請求項１に記載の方法であって、さらに、前記一対の電極は、動作時に前記ＭＲセンサのＭＲ層にセンス電流を供給する、前記ＭＲセンサに有する一対の電極である、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、瞬間的に過大な電流を流すことによる磁気デバイスの品質改善方法に関する。
【背景技術】
【0002】
例えば、従来の垂直バイアスがＳＡＬ（Ｓｏｆｔ Ａｊａｃｅｎｔ Ｌａｙｅｒの略であって、軟磁性隣接層のことである）バイアス法のＡＭＲヘッドにおいて、予めＭＲ層に水平方向に一軸異方性を与える方法として、ＭＲ層を磁場中で成膜する方法があった（例えば、特許文献１、特許文献２参照）。
しかし、このようなＭＲ層を磁場中で成膜する方法では、水平バイアス方向に弱い一軸異方性がつくだけである。この様な場合、例えば特許文献２の様に永久磁石膜で水平バイアスを与えるものであっても、図１に示すｘｙ平面においてＭＲ層の磁化の角度θ（θについては後述する）がジャストバイアスのθ＝４５°よりも大きくなり、ｙ方向よりに傾く（図２（Ｃ）の層内の矢印参照）。すなわち、オーバーバイアス位置（図４（Ａ）参照）での検出となるため、抵抗変化と外部磁界の大きさとの関係が線形ではなくなる。
よって従来のＭＲ層を磁場中で成膜する方法は、動作時において、検知した抵抗変化からの外部入力磁界の大きさを正確に検出することが出来なくなるという問題があった。
また、外部磁界の中で成膜するため、一軸異方性を与える工程が複雑になるという問題があった。
しかし、このようなＭＲ層を磁場中で成膜する方法では、水平バイアス方向に弱い一軸異方性がつくだけである。この様な場合、例えば特許文献２の様に永久磁石膜で水平バイアスを与えるものであっても、図１に示すｘｙ平面においてＭＲ層の磁化の角度θ（θについては後述する）がジャストバイアスのθ＝４５°よりも大きくなり、ｙ方向よりに傾く（図２（Ｃ）の層内の矢印参照）。すなわち、オーバーバイアス位置（図４（Ａ）参照）での検出となるため、抵抗変化と外部磁界の大きさとの関係が線形ではなくなる。
よって従来のＭＲ層を磁場中で成膜する方法は、動作時において、検知した抵抗変化からの外部入力磁界の大きさを正確に検出することが出来なくなるという問題があった。
また、外部磁界の中で成膜するため、一軸異方性を与える工程が複雑になるという問題があった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【0003】
【文献】特開平０６－３２５３２４
【文献】特開平０９－１６１２４０
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明はこれら問題点に鑑み、磁気デバイスに強い一軸異方性を与えることで、例えば、動作時において検知した抵抗変化からの外部入力磁界の大きさを正確に検出することが出来るＭＲセンサを実現するといった、磁気デバイスの品質改善方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【0005】
第１の発明による方法は、磁気デバイスを磁場中で電流によってアニールする方法であって、電流を流すための一対の電極を設定する第１のステップと、磁場を設定する第２のステップと、一対の電極から、パルス状であって、ピーク値が１×１０５［Ａ／ｍ２］以上でパルス幅が１０［ｓ］以下の瞬時の過大電流密度の電流を流すことで、磁気デバイスに一軸異方性を与える第３のステップと、からなることを特徴とする。
第２の発明による方法は、第１の発明による方法に記載の方法であって、さらに、磁気デバイスはＭＲセンサであり、かつ、磁場は、動作時にＭＲセンサのＭＲ層に対して水平バイアスを供給する、ＭＲセンサに有する一対の永久磁石膜から供給される、ことを特徴とする。
第３の発明による方法は、第１の発明または第２の発明のいずれかに記載の方法であって、さらに、磁気デバイスはＭＲセンサであり、かつ、一対の電極は、動作時にＭＲセンサのＭＲ層にセンス電流を供給する、ＭＲセンサに有する一対の電極である、ことを特徴とする。
第２の発明による方法は、第１の発明による方法に記載の方法であって、さらに、磁気デバイスはＭＲセンサであり、かつ、磁場は、動作時にＭＲセンサのＭＲ層に対して水平バイアスを供給する、ＭＲセンサに有する一対の永久磁石膜から供給される、ことを特徴とする。
第３の発明による方法は、第１の発明または第２の発明のいずれかに記載の方法であって、さらに、磁気デバイスはＭＲセンサであり、かつ、一対の電極は、動作時にＭＲセンサのＭＲ層にセンス電流を供給する、ＭＲセンサに有する一対の電極である、ことを特徴とする。
【発明の効果】
【0006】
本発明の、磁気デバイスに対する電流によるアニール方法は、磁気デバイスに強い一軸異方性を与えることが出来、例えば、動作時において検知した抵抗変化からの外部入力磁界の大きさを正確に検出することが出来るＭＲセンサを実現するといった、磁気デバイスの品質改善方法を提供できるという効果を有する。
本発明の方法であって、磁気デバイスがＭＲセンサであり、ＭＲセンサに有する一対の永久磁石膜が、動作時に水平バイアスを供給し、非動作時にアニール用の磁場を供給するものは、アニール用に別途外部磁界を用いる必要がない。よって、アニールする工程を簡略化したＭＲセンサの品質改善方法を提供できるという効果を有する。
本発明の方法であって、磁気デバイスがＭＲセンサであり、ＭＲセンサに有する一対の電極が、動作時にセンス電流を供給し、非動作時にアニール用の電流を供給するものは、アニール用に別途一対の電極を用いる必要がない。よってアニールする工程を簡略化したＭＲセンサの品質改善方法を提供できるという効果を有する。
本発明の方法であって、磁気デバイスがＭＲセンサであり、ＭＲセンサに有する一対の永久磁石膜が、動作時に水平バイアスを供給し、非動作時にアニール用の磁場を供給するものは、アニール用に別途外部磁界を用いる必要がない。よって、アニールする工程を簡略化したＭＲセンサの品質改善方法を提供できるという効果を有する。
本発明の方法であって、磁気デバイスがＭＲセンサであり、ＭＲセンサに有する一対の電極が、動作時にセンス電流を供給し、非動作時にアニール用の電流を供給するものは、アニール用に別途一対の電極を用いる必要がない。よってアニールする工程を簡略化したＭＲセンサの品質改善方法を提供できるという効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【0007】
【図1】第１の実施例におけるＡＭＲヘッドの構成図の一例である。水平バイアス方向をｘ軸、垂直バイアス方向をｙ軸、層の上下方向をｚ軸としている。
【図2】従来技術のＡＭＲヘッドの各層の磁化の状態を示す図の一例であって、（Ａ）は、非動作時におけるＭＲ層の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｂ）は、非動作時におけるＳＡＬ膜の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｃ）は、動作時におけるＭＲ層の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｄ）は、動作時におけるＳＡＬ膜の磁化状態を層内の矢印で示している。（Ａ）、（Ｃ）のＭＲ層上部の左右の矢印は、ＭＲ層における一軸異方性の強さを示す矢印である。
【図3】第１の実施例におけるＡＭＲヘッドの各層の磁化の状態を示す図の一例であって、（Ａ）は、アニール後の非動作時のＭＲ層の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｂ）は、アニール後の非動作時のＳＡＬ膜の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｃ）は、アニール後の動作時のＭＲ層の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｄ）は、アニール後の動作時のＳＡＬ膜の磁化状態を層内の矢印で示す。（Ａ）、Ｃ）のＭＲ層上部の左右の矢印は、ＭＲ層における一軸異方性の強さを示す矢印である。
【図4】ＡＭＲヘッドのＲＨ曲線におけるバイアス位置を示す図の一例であって、（Ａ）は、従来技術の動作時のバイアス位置、（Ｂ）は、第１の実施例における動作時のバイアス位置、を示す。
【発明を実施するための形態】
【0008】
以下、図面を参照してＡＭＲヘッドを一例として本発明による磁気デバイスの品質改善の実施例を説明する。
［本発明の適用範囲］
本実施例においては簡単のため、磁気デバイスとしてＡＭＲヘッドを一例として取り上げているに過ぎない。本発明においては、他の磁気デバイスにも適用され得る。
すなわち、本実施例に記載した、パルス状の瞬時の過大電流密度を与えることで品質改善する方法については、本発明においては、本実施例で示すＡＭＲヘッドに限定されるものではない。本発明においては、他の磁気デバイスに対しても適用するものである。
また、本実施例に記載した、デバイスに有する水平バイアス用の永久磁石膜によりアニール用の磁場を供給する方法については、本実施例で示すＡＭＲヘッドに限定されるものではない。本発明においては、永久磁石膜によって水平バイアスを実現している他の磁気デバイスに対しても適用するものである。
さらに、本実施例に記載した、デバイスに有するセンス電流用の電極によりアニール用の電流を供給する方法については、本実施例で示すＡＭＲヘッドに限定されるものではない。本発明においては、他のＭＲセンサに対しても適用するものである。
［本発明における定義］
本発明において、電流によるアニールとは、磁気デバイスの特定層に電流を流すことによりその特定層に発生するジュール熱、を利用したその特定層に対するアニールのことと定義する。
本発明における磁気デバイスには、ＭＲセンサ、ＭＲヘッドなどが含まれるものとする。
本発明において、動作時とは、ＭＲセンサのＭＲ層にセンス電流を流し外部入力磁界を検出している時のことと定義する。非動作時とは、上記動作を行っていない時のことと定義する。
本発明において、パルスとは、矩形波パルスや台形のパルス、山形のバルス、および、これらを組み合わせた形状のパルスのことと定義する。これらのパルスの形状は、ピーク値の位置に対して左右非対称な形状であっても良いものとする。
［本発明の適用範囲］
本実施例においては簡単のため、磁気デバイスとしてＡＭＲヘッドを一例として取り上げているに過ぎない。本発明においては、他の磁気デバイスにも適用され得る。
すなわち、本実施例に記載した、パルス状の瞬時の過大電流密度を与えることで品質改善する方法については、本発明においては、本実施例で示すＡＭＲヘッドに限定されるものではない。本発明においては、他の磁気デバイスに対しても適用するものである。
また、本実施例に記載した、デバイスに有する水平バイアス用の永久磁石膜によりアニール用の磁場を供給する方法については、本実施例で示すＡＭＲヘッドに限定されるものではない。本発明においては、永久磁石膜によって水平バイアスを実現している他の磁気デバイスに対しても適用するものである。
さらに、本実施例に記載した、デバイスに有するセンス電流用の電極によりアニール用の電流を供給する方法については、本実施例で示すＡＭＲヘッドに限定されるものではない。本発明においては、他のＭＲセンサに対しても適用するものである。
［本発明における定義］
本発明において、電流によるアニールとは、磁気デバイスの特定層に電流を流すことによりその特定層に発生するジュール熱、を利用したその特定層に対するアニールのことと定義する。
本発明における磁気デバイスには、ＭＲセンサ、ＭＲヘッドなどが含まれるものとする。
本発明において、動作時とは、ＭＲセンサのＭＲ層にセンス電流を流し外部入力磁界を検出している時のことと定義する。非動作時とは、上記動作を行っていない時のことと定義する。
本発明において、パルスとは、矩形波パルスや台形のパルス、山形のバルス、および、これらを組み合わせた形状のパルスのことと定義する。これらのパルスの形状は、ピーク値の位置に対して左右非対称な形状であっても良いものとする。
【実施例1】
【0009】
［本実施例のＡＭＲヘッドの構成について］
本実施例のＡＭＲヘッドの構成は以下のとおりである。
本実施例のＡＭＲヘッドの構成は以下のとおりである。
【0010】
＜本実施例の構成＞
図１は、本実施例におけるＡＭＲヘッド１の構成図の一例である。すなわち層の構成と各層の位置関係を示している。図に示す通り、水平バイアス方向をｘ軸、垂直バイアス方向をｙ軸、層の上下方向をｚ軸としている。
図１は、本実施例におけるＡＭＲヘッド１の構成図の一例である。すなわち層の構成と各層の位置関係を示している。図に示す通り、水平バイアス方向をｘ軸、垂直バイアス方向をｙ軸、層の上下方向をｚ軸としている。
【0011】
図１に示す通り、本実施例におけるＡＭＲヘッド１は、基板（簡単のため図１には示されていない）の上方（上方とは、図１に示すｚ軸の＋方向（ｚ方向）のことをいう。本明細書において以下同様）にあるＳＡＬ膜２と、ＳＡＬ膜２の上方にあるＭＲ層３と、ＳＡＬ膜２とＭＲ層３との間にあるスペーサ層４と、ＳＡＬ膜２、スペーサ層４、ＭＲ層３、の水平バイアス方向の両端位置に有する一対の永久磁石膜５と、ＭＲ層３の両端に接して一対の永久磁石膜５の上部に有する一対の電極６と、からなる。
一対の電極６は、ＭＲ層３に電流を流すことで、ジュール熱によってＭＲ層３のアニールを行うためのものである。
一対の永久磁石膜５は、ＡＭＲヘッド１の動作時に、ＭＲ層３に対して水平バイアスを供給し、ＡＭＲヘッド１の非動作時のＭＲ層３に対するアニール時に、ＭＲ層３に対して一軸異方性を水平バイアス方向に与えるための磁場を供給するものである。
ＭＲ層３のアニールを行うための一対の電極６は、ＭＲ層３にセンス電流を流すための一対の電極を利用している。すなわち、一対の電極６は、ＭＲ層３にアニール用の電流を流す機能と、ＭＲ層３にセンス電流を流す機能とを有する。
一対の電極６は、ＭＲ層３に電流を流すことで、ジュール熱によってＭＲ層３のアニールを行うためのものである。
一対の永久磁石膜５は、ＡＭＲヘッド１の動作時に、ＭＲ層３に対して水平バイアスを供給し、ＡＭＲヘッド１の非動作時のＭＲ層３に対するアニール時に、ＭＲ層３に対して一軸異方性を水平バイアス方向に与えるための磁場を供給するものである。
ＭＲ層３のアニールを行うための一対の電極６は、ＭＲ層３にセンス電流を流すための一対の電極を利用している。すなわち、一対の電極６は、ＭＲ層３にアニール用の電流を流す機能と、ＭＲ層３にセンス電流を流す機能とを有する。
【0012】
アニール用の電流として与える波形（時間対電流密度の関数）や条件については後述する。このようなアニール用の電流を与える回路については一般的な技術により実現できるものであるためここでは省略する。
センス電流については、ＭＲ層３の抵抗変化を、センス電流の電圧変化として感知することで、外部磁界を検出するものである。このようなセンス用の電流を与える回路は従来技術によって実現できるものであるためここでは省略する。
本実施例においてはアニール用とセンス用の電流を流すための電極６は共用するものである。
センス電流については、ＭＲ層３の抵抗変化を、センス電流の電圧変化として感知することで、外部磁界を検出するものである。このようなセンス用の電流を与える回路は従来技術によって実現できるものであるためここでは省略する。
本実施例においてはアニール用とセンス用の電流を流すための電極６は共用するものである。
【0013】
また、ＳＡＬ膜２からスペーサ層４、ＭＲ層３に向けてテーパー状になっており、テーパー状の３つの層と永久磁石膜５との間を埋めるように下地層７が両端にある。
さらに、これらの層の上部を保護するための上部絶縁層８、下部を保護するための下部絶縁層９がある。
さらに、これらの層の上部を保護するための上部絶縁層８、下部を保護するための下部絶縁層９がある。
【0014】
＜各層の説明＞
ＳＡＬ膜２は低保持力で高透磁率の磁性層の膜であって、ＭＲ層３に流れるセンス電流を起因としてＳＡＬ膜２を介し、ＭＲ層３にｙ方向のバイアス磁界（以下、垂直バイアス磁界と称す。）を発生させるものである。具体的には、例えばセンス電流がＭＲ層３を－ｘ方向に流れるとすると、ＳＡＬ膜２は－ｙ方向に磁化される。ＳＡＬ膜２の磁化が変化するとある値の磁極を生じさせるので、この磁極によってＭＲ層３にはｙ方向のバイアス磁界が印加される。このようなＳＡＬ膜による垂直バイアス磁界を生じさせる方法をＳＡＬバイアス法という。
ＳＡＬ膜２は低保持力で高透磁率の磁性層の膜であって、ＭＲ層３に流れるセンス電流を起因としてＳＡＬ膜２を介し、ＭＲ層３にｙ方向のバイアス磁界（以下、垂直バイアス磁界と称す。）を発生させるものである。具体的には、例えばセンス電流がＭＲ層３を－ｘ方向に流れるとすると、ＳＡＬ膜２は－ｙ方向に磁化される。ＳＡＬ膜２の磁化が変化するとある値の磁極を生じさせるので、この磁極によってＭＲ層３にはｙ方向のバイアス磁界が印加される。このようなＳＡＬ膜による垂直バイアス磁界を生じさせる方法をＳＡＬバイアス法という。
【0015】
ＭＲ層３は、ｙ方向に外部磁界（検知すべき磁界）が印加されると、磁気抵抗効果によりセンス電流に対する抵抗値を変化させるものである。したがって、ＡＭＲヘッド１では、ＭＲ層３の抵抗変化を、センス電流の電圧変化として感知することで、外部入力磁界を検出することができる。
ＭＲ層３の磁化はｘｙ面のベクトルとして変化する。上記抵抗変化は、当該ベクトルのｘ軸からの角度（磁化角度）をθとすると、磁化とセンス電流が平行となるθ＝０の時に最大値をとる。ここで、この磁化角度に対する抵抗変化を示す特性曲線はθ＝４５°で変曲点をもち、この付近で磁化角度が微小に増減した場合、ＲＨ曲線（抵抗変化ｖｓ磁界曲線）はほぼ線形を保つ。すなわち、抵抗の小さな変化と記録媒体等からの小さな磁界（外部入力磁界）はほぼ正比例し、抵抗変化から外部入力磁界の大きさを正確に検出することが可能となる。
ＭＲ層３の磁化はｘｙ面のベクトルとして変化する。上記抵抗変化は、当該ベクトルのｘ軸からの角度（磁化角度）をθとすると、磁化とセンス電流が平行となるθ＝０の時に最大値をとる。ここで、この磁化角度に対する抵抗変化を示す特性曲線はθ＝４５°で変曲点をもち、この付近で磁化角度が微小に増減した場合、ＲＨ曲線（抵抗変化ｖｓ磁界曲線）はほぼ線形を保つ。すなわち、抵抗の小さな変化と記録媒体等からの小さな磁界（外部入力磁界）はほぼ正比例し、抵抗変化から外部入力磁界の大きさを正確に検出することが可能となる。
【0016】
スペーサ層４は、非磁性絶縁体からなり、ＭＲ層３からＳＡＬ膜２への電気的な分流損を防ぎ、かつ、ＭＲ層３とＳＡＬ膜２とを磁気的に分離する働きをもつ。
【0017】
永久磁石膜５は、下地層７の制御によりＭＲ層３にｘ方向のバイアス磁界（以下、水平バイアス磁界と称す。）を発生させる。この水平バイアス磁界はＭＲ層３の磁化をＸ方向に向ける働きをし、ＭＲ層３の磁化状態を単磁区化することによりＭＲ素子のバルクハウゼンノイズを抑制し、再生特性を安定化させる働きをもつ。このような永久磁石膜による水平バイアス磁界を生じさせる方法を永久磁石膜バイアス法という。
【0018】
下地層７は、永久磁石膜５の磁気異方性を、ＭＲ層３の面内方向に誘導させるための層である。
【0019】
＜本発明における別の構成例＞
ここで、ＭＲ層のアニールを行うための一対の電極は、ＭＲ層にセンス電流を流すための一対の電極を利用したものでなく、別途構成したものであっても良い。
さらに、一対の電極からＳＡＬ膜にも電流を流せる構成として、ＳＡＬ膜についてもジュール熱によってアニールを行える構成としても良い。また、ＳＡＬ膜についてもジュール熱によるアニールのための一対の電極を別途構成しても良い。
ＳＡＬ膜をアニールするのは、ＳＡＬ膜の透磁率を高めることができる等の理由による。
また、供給する磁場として、別途外部磁界を併用しても良く、外部磁界のみで磁場を供給するものであっても良い。
さらには、アニールの効果を高める目的で、予め冷却しておく方法をとっても良い。
ここで、ＭＲ層のアニールを行うための一対の電極は、ＭＲ層にセンス電流を流すための一対の電極を利用したものでなく、別途構成したものであっても良い。
さらに、一対の電極からＳＡＬ膜にも電流を流せる構成として、ＳＡＬ膜についてもジュール熱によってアニールを行える構成としても良い。また、ＳＡＬ膜についてもジュール熱によるアニールのための一対の電極を別途構成しても良い。
ＳＡＬ膜をアニールするのは、ＳＡＬ膜の透磁率を高めることができる等の理由による。
また、供給する磁場として、別途外部磁界を併用しても良く、外部磁界のみで磁場を供給するものであっても良い。
さらには、アニールの効果を高める目的で、予め冷却しておく方法をとっても良い。
【0020】
［本実施例のＭＲ層に対するアニールについて］
【0021】
本実施例におけるＭＲ層３に対する電流によるアニールは、パルス状の電流密度を与えるものである。
さらに、このようなパルス状の電流密度は、電流密度のピーク値（Ｊｍａｘ）が１×１０５［Ａ／ｍ２］以上でパルス幅が１０［ｓ］以下の瞬時の過大電流密度を与えるものである。
さらに、このようなパルス状の電流密度は、電流密度のピーク値（Ｊｍａｘ）が１×１０５［Ａ／ｍ２］以上でパルス幅が１０［ｓ］以下の瞬時の過大電流密度を与えるものである。
【0022】
すなわち、図１に示す一対の電極６からＭＲ層３に、パルス状となる様な、瞬時の過大電流密度の電流を流すことにより、ＭＲ層３をアニールする。ここで瞬時といえるのはパルス幅を１０［ｓ］以下とするからであり、過大電流密度といえるのは電流密度のピーク値（Ｊｍａｘ）を１×１０５［Ａ／ｍ２］以上とするからである。
アニール時の一対の永久磁石膜５が与える磁場の働きにより、ＭＲ層３に対して水平バイアス方向に一軸異方性が与えられる。
なお、電流密度とパルス幅の組み合わせは、マトリックスに組んで効果と信頼性試験等の結果から条件を決めればよい。
アニール時の一対の永久磁石膜５が与える磁場の働きにより、ＭＲ層３に対して水平バイアス方向に一軸異方性が与えられる。
なお、電流密度とパルス幅の組み合わせは、マトリックスに組んで効果と信頼性試験等の結果から条件を決めればよい。
【0023】
［本実施例によるアニールの効果について］
＜従来技術の磁化とバイアス＞
図３は、従来技術のＡＭＲヘッド１の各層の磁化の状態を示す図の一例であって、（Ａ）は、非動作時におけるＭＲ層の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｂ）は、非動作時におけるＳＡＬ膜の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｃ）は、動作時におけるＭＲ層の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｄ）は、動作時におけるＳＡＬ膜の磁化状態を層内の矢印で示す。（Ａ）、（Ｃ）のＭＲ層上部の左右の矢印は、ＭＲ層における一軸異方性の強さを示す矢印である。
図３（Ａ）、図３（Ｃ）のＭＲ層上部の左右の矢印の線分は破線で示され、これは一軸異方性が弱いことを示している。
このように、磁場中での成膜により一軸異方性を形成するという従来技術では、ＭＲ層を十分に高温にできない、急冷できずに十分な磁場中冷却効果が得られない、十分な磁界を印加できない、等の理由から、ＭＲ層には図３（Ａ）、図３（Ｃ）で示すような弱い一軸異方性しかつかない。
＜従来技術の磁化とバイアス＞
図３は、従来技術のＡＭＲヘッド１の各層の磁化の状態を示す図の一例であって、（Ａ）は、非動作時におけるＭＲ層の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｂ）は、非動作時におけるＳＡＬ膜の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｃ）は、動作時におけるＭＲ層の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｄ）は、動作時におけるＳＡＬ膜の磁化状態を層内の矢印で示す。（Ａ）、（Ｃ）のＭＲ層上部の左右の矢印は、ＭＲ層における一軸異方性の強さを示す矢印である。
図３（Ａ）、図３（Ｃ）のＭＲ層上部の左右の矢印の線分は破線で示され、これは一軸異方性が弱いことを示している。
このように、磁場中での成膜により一軸異方性を形成するという従来技術では、ＭＲ層を十分に高温にできない、急冷できずに十分な磁場中冷却効果が得られない、十分な磁界を印加できない、等の理由から、ＭＲ層には図３（Ａ）、図３（Ｃ）で示すような弱い一軸異方性しかつかない。
【0024】
図５は、ＡＭＲヘッドのＲＨ曲線におけるバイアス位置を示す図の一例であって、（Ａ）は、従来技術の動作時のバイアス位置を示す。
上述の様にＭＲ層には弱い一軸異方性しかつかないため、図１に示すｘｙ平面上のＭＲ層の磁化の角度θがジャストバイアスのθ＝４５°よりも大きくなり、ｙ方向よりに傾く（図３（Ｃ）参照）。すなわち、オーバーバイアス位置（図５（Ａ）参照）での外部入力磁界の検出となるため、抵抗変化と外部入力磁界の大きさとの関係が線形ではなくなる。ここでＳＡＬ膜２の磁化は、ＭＲ層の磁化がｙ方向よりに傾くため、－ｙ方向からずれｘ方向よりに傾く（図３（Ｄ）参照）。
よって従来技術の場合、動作時において、検知した抵抗変化からの外部入力磁界の大きさを正確に検出することが出来ない。
上述の様にＭＲ層には弱い一軸異方性しかつかないため、図１に示すｘｙ平面上のＭＲ層の磁化の角度θがジャストバイアスのθ＝４５°よりも大きくなり、ｙ方向よりに傾く（図３（Ｃ）参照）。すなわち、オーバーバイアス位置（図５（Ａ）参照）での外部入力磁界の検出となるため、抵抗変化と外部入力磁界の大きさとの関係が線形ではなくなる。ここでＳＡＬ膜２の磁化は、ＭＲ層の磁化がｙ方向よりに傾くため、－ｙ方向からずれｘ方向よりに傾く（図３（Ｄ）参照）。
よって従来技術の場合、動作時において、検知した抵抗変化からの外部入力磁界の大きさを正確に検出することが出来ない。
【0025】
＜本実施例の磁化とバイアス＞
図４は、本実施例におけるＡＭＲヘッド１の各層の磁化の状態を示す図の一例であって、（Ａ）は、アニール後の非動作時におけるＭＲ層３の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｂ）は、アニール後の非動作時におけるＳＡＬ膜２の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｃ）は、アニール後の動作時におけるＭＲ層３の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｄ）は、アニール後の動作時におけるＳＡＬ膜２の磁化状態を層内の矢印で示す。（Ａ）、（Ｃ）のＭＲ層３上部の左右の矢印は、ＭＲ層３における一軸異方性の強さを示す矢印である。
図４（Ａ）、図４（Ｃ）のＭＲ層３上部の左右の矢印の線分は太い実線で示され、これは一軸異方性が強いことを示している。
ここでいうアニール後の非動作時とは、ＭＲ層３を電流によりアニールしその後アニールのための電流が切れた後であって、かつ、非動作時のことをいう。アニール後の動作時とは、ＭＲ層３を電流によりアニールしその後アニールのための電流が切れた後であって、かつ、その後の動作時のことをいう。
本実施例は、永久磁石膜５による磁場中で、ＭＲ層３にパルス状の瞬時の過大電流密度の電流を流すジュール熱によるアニールを行い、一軸異方性を形成するものである。
よってアニール時において、目的とするＭＲ層３をターゲットとして局所的に高温になる、急冷でき磁場中冷却効果が大きい、アニール用電流による磁界は発生せず永久磁石膜５による磁界のみ効く、という作用を有する。アニール用電流による磁界が発生しないのは、アニール用電流が瞬時に切れた後だからである。
これらの作用により、ＭＲ層３には強い一軸異方性がつくという効果を有する。
図４は、本実施例におけるＡＭＲヘッド１の各層の磁化の状態を示す図の一例であって、（Ａ）は、アニール後の非動作時におけるＭＲ層３の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｂ）は、アニール後の非動作時におけるＳＡＬ膜２の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｃ）は、アニール後の動作時におけるＭＲ層３の磁化状態を層内の矢印で示し、（Ｄ）は、アニール後の動作時におけるＳＡＬ膜２の磁化状態を層内の矢印で示す。（Ａ）、（Ｃ）のＭＲ層３上部の左右の矢印は、ＭＲ層３における一軸異方性の強さを示す矢印である。
図４（Ａ）、図４（Ｃ）のＭＲ層３上部の左右の矢印の線分は太い実線で示され、これは一軸異方性が強いことを示している。
ここでいうアニール後の非動作時とは、ＭＲ層３を電流によりアニールしその後アニールのための電流が切れた後であって、かつ、非動作時のことをいう。アニール後の動作時とは、ＭＲ層３を電流によりアニールしその後アニールのための電流が切れた後であって、かつ、その後の動作時のことをいう。
本実施例は、永久磁石膜５による磁場中で、ＭＲ層３にパルス状の瞬時の過大電流密度の電流を流すジュール熱によるアニールを行い、一軸異方性を形成するものである。
よってアニール時において、目的とするＭＲ層３をターゲットとして局所的に高温になる、急冷でき磁場中冷却効果が大きい、アニール用電流による磁界は発生せず永久磁石膜５による磁界のみ効く、という作用を有する。アニール用電流による磁界が発生しないのは、アニール用電流が瞬時に切れた後だからである。
これらの作用により、ＭＲ層３には強い一軸異方性がつくという効果を有する。
【0026】
図５は、ＡＭＲヘッド１のＲＨ曲線におけるバイアス位置を示す図の一例であって、（Ｂ）は、本実施例における動作時のバイアス位置を示す。
上述の様にＭＲ層３には強い一軸異方性がつくため、図１に示すｘｙ平面上のＭＲ層３の磁化の角度θがジャストバイアスθ＝４５°となる（図４（Ｃ）参照）。ここでＳＡＬ膜２の磁化は、ＭＲ層３の磁化がx方向、ｙ方向の中間となるため、より－ｙ方向に向くことになる（図４（Ｄ）参照）。
すなわち、θ＝４５°の付近で磁化角度が微小に増減した場合、ＲＨ曲線（抵抗変化ｖｓ磁界曲線）はほぼ線形を保つので、抵抗の小さな変化と記録媒体等からの小さな磁界（外部入力磁界）はほぼ正比例する。よって動作時に、検知した抵抗変化から外部入力磁界の大きさを正確に検出することが可能となる。
［ＡＭＲヘッドの効果について］
上述の様にＭＲ層３には強い一軸異方性がつくため、図１に示すｘｙ平面上のＭＲ層３の磁化の角度θがジャストバイアスθ＝４５°となる（図４（Ｃ）参照）。ここでＳＡＬ膜２の磁化は、ＭＲ層３の磁化がx方向、ｙ方向の中間となるため、より－ｙ方向に向くことになる（図４（Ｄ）参照）。
すなわち、θ＝４５°の付近で磁化角度が微小に増減した場合、ＲＨ曲線（抵抗変化ｖｓ磁界曲線）はほぼ線形を保つので、抵抗の小さな変化と記録媒体等からの小さな磁界（外部入力磁界）はほぼ正比例する。よって動作時に、検知した抵抗変化から外部入力磁界の大きさを正確に検出することが可能となる。
［ＡＭＲヘッドの効果について］
【0027】
このような第１の実施例により、アニールとしてパルス状の瞬時の過大電流密度の電流を流すので、ＭＲ層に強い一軸異方性がつく。よって、動作時において検知した抵抗変化から外部入力磁界の大きさを正確に検出することが可能となるＡＭＲヘッドの品質改善方法を提供できるという効果を奏する。
これは、アニール時において、目的とするＭＲ層をターゲットとして局所的に高温になる、急冷でき磁場中冷却効果が大きい、アニール用電流による磁界は発生せず永久磁石膜による磁界のみ効く、という作用を有する。よって、これらの作用により、ＭＲ層には強い一軸異方性がつくという効果を有し、ＭＲ層の磁化の角度θがジャストバイアスθ＝４５°となる。よって動作時に、検知した抵抗変化から外部入力磁界の大きさを正確に検出することが可能となるためである。
第１の実施例においては記載されていないが、他の磁気デバイスにおいても上記の方法を用いることで、磁気デバイスに強い一軸異方性がつくという効果を奏する。
これは、アニール時において、目的とするＭＲ層をターゲットとして局所的に高温になる、急冷でき磁場中冷却効果が大きい、アニール用電流による磁界は発生せず永久磁石膜による磁界のみ効く、という作用を有する。よって、これらの作用により、ＭＲ層には強い一軸異方性がつくという効果を有し、ＭＲ層の磁化の角度θがジャストバイアスθ＝４５°となる。よって動作時に、検知した抵抗変化から外部入力磁界の大きさを正確に検出することが可能となるためである。
第１の実施例においては記載されていないが、他の磁気デバイスにおいても上記の方法を用いることで、磁気デバイスに強い一軸異方性がつくという効果を奏する。
【0028】
このような第１の実施例により、ＡＭＲヘッドに有する一対の永久磁石膜が、動作時に水平バイアスを供給し、非動作時にアニール用の磁場を供給するので、アニール用に別途外部磁界を用いる必要がない。よって、アニールする工程を簡略化したＡＭＲヘッドの品質改善方法を提供できるという効果を奏する。
それは、本ＡＭＲヘッドは、本ＡＭＲヘッドを構成する永久磁石膜による磁場中で、ＭＲ層に電流を流すジュール熱によるアニールを行ってＭＲ層に一軸異方性を形成するものであるため、外部からの磁場付加やアニール用の外部環境設定、などの必要性がないからである
第１の実施例においては記載されていないが、永久磁石膜によって水平バイアスを実現している他の磁気デバイス（例えば、他のＡＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなど）においても上記と同様の構成とすることで、同様の効果を奏する。
それは、本ＡＭＲヘッドは、本ＡＭＲヘッドを構成する永久磁石膜による磁場中で、ＭＲ層に電流を流すジュール熱によるアニールを行ってＭＲ層に一軸異方性を形成するものであるため、外部からの磁場付加やアニール用の外部環境設定、などの必要性がないからである
第１の実施例においては記載されていないが、永久磁石膜によって水平バイアスを実現している他の磁気デバイス（例えば、他のＡＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなど）においても上記と同様の構成とすることで、同様の効果を奏する。
【0029】
このような第１の実施例により、ＡＭＲヘッドに有する一対の電極が、動作時にセンス電流を供給し、非動作時にアニール用の電流を供給するので、アニール用に別途一対の電極を用いる必要がない。よってアニールする工程を簡略化した磁気デバイスの品質改善方法を提供できるという効果を奏する。
第１の実施例においては記載されていないが、他の磁気デバイス（例えば、他のＡＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなど）においても上記と同様の構成とすることで、同様の効果を奏する。
第１の実施例においては記載されていないが、他の磁気デバイス（例えば、他のＡＭＲセンサ、ＧＭＲセンサ、ＴＭＲセンサ、ＧＭＲヘッド、ＴＭＲヘッドなど）においても上記と同様の構成とすることで、同様の効果を奏する。
【産業上の利用可能性】
【0030】
以上のように本発明による磁気デバイスは、磁気デバイスに強い一軸異方性がつくため、例えば、動作時において検知した抵抗変化から外部入力磁界の大きさを正確に検出することが可能となるＭＲセンサを実現するといった、磁気デバイスの品質改善方法を提供できる点で有用である。また、アニールする工程を簡略化した磁気デバイスの品質改善方法を提供できる点で有用である。
【符号の説明】
【0031】
１ ＡＭＲヘッド
２ ＳＡＬ膜
３ ＭＲ層
４ スペーサ層
５ 永久磁石膜
６ 電極
７ 下地層
８ 上部絶縁層
９ 下部絶縁層
２ ＳＡＬ膜
３ ＭＲ層
４ スペーサ層
５ 永久磁石膜
６ 電極
７ 下地層
８ 上部絶縁層
９ 下部絶縁層
【要約】 （修正有）
【課題】磁気デバイスの品質改善方法及びアニールする工程を簡略化したＭＲセンサの品質改善方法を提供する。
【解決手段】磁気デバイスを磁場中で電流によってアニールする方法であって、電流を流すための一対の電極を設定する第１のステップと、磁場を設定する第２のステップと、一対の電極から、パルス状であって、ピーク値が１×１０５［Ａ／ｍ２］以上で半値パルス幅が１０［ｓ］以下の瞬時の過大電流密度の電流を流すことで、磁気デバイスに一軸異方性を与える第３のステップと、からなる。
【選択図】なし
【解決手段】磁気デバイスを磁場中で電流によってアニールする方法であって、電流を流すための一対の電極を設定する第１のステップと、磁場を設定する第２のステップと、一対の電極から、パルス状であって、ピーク値が１×１０５［Ａ／ｍ２］以上で半値パルス幅が１０［ｓ］以下の瞬時の過大電流密度の電流を流すことで、磁気デバイスに一軸異方性を与える第３のステップと、からなる。
【選択図】なし
【図1】
【図2】
【図3】
【図4】