[发明专利]具备两个自由层的CPP型磁阻效应元件的检查方法

说明书

技术领域

本发明涉及具备两个自由层的CPP型磁阻效应元件的检查方法， 特别涉及一种如下所述的检查方法：在具有配置于两个自由层的后部 并且对两个自由层的磁化方向的实质性正交作用施加影响的正交偏 置功能部的元件中，在使正交偏置功能部发挥作用前的状态下，检查 两个自由层的磁化方向是否已经可靠地形成了反平行状态。

背景技术

近年来，伴随着硬盘(HDD)的高记录密度化，要求提高薄膜磁 头的性能。作为薄膜磁头，广泛使用复合型薄膜磁头，该复合型薄膜 磁头采用了将具有读出专用的磁阻效应元件(以下也简称为MR (Magneto-resistive)元件)的再生头和具有写入专用的感应式磁转 换元件的记录头层叠而成的结构。

目前，再生头广泛使用电流与被称为自旋阀GMR元件的薄膜表 面平行地流动而进行动作的所谓的CIP(Current In Plane)结构的磁 阻效应元件(CIP-GMR元件)。这种结构的自旋阀GMR元件被置于 由软磁性金属膜形成的上下屏蔽层之间，并且，由被称为间隙层的绝 缘层夹持的状态下配置。位方向(bit direction)的记录密度由上下屏 蔽层的间隙(屏蔽间隙或读取(Read Gap)长度)决定。

随着记录密度的增大，对于再生头的再生元件，越来越要求窄屏 蔽间隙或窄磁道。由于再生元件的窄磁道和与之相伴的元件高度的短 小化，元件的面积减小，但是，在现有的结构中，由于散热效率随着 面积减小而降低，因此，存在如下问题：从可靠性的观点来看，动作 电流受到限制。

为了解决这种问题，提出了一种将上下的屏蔽层(上部屏蔽层和 下部屏蔽层)和磁阻效应元件串联电连接而不需要屏蔽层间的绝缘层 的CPP(Current Perpendicular to Plane：电流方向垂直于表面)结构的 GMR元件(CPP-GMR元件)，并被视为实现超过200Gbits/in²的记录 密度所必须的技术。

这种CPP-GMR元件具有层叠结构，包含从两侧包夹着导电性的 非磁性中间层而形成的第一强磁性层和第二强磁性层。代表性的自旋 阀型CPP-GMR元件的层叠结构是从基板侧开始依次层叠有下部电极/ 反强磁性层/第一强磁性层/导电性的非磁性中间层/第二强磁性层/上 部电极而成的层叠结构。

在外部施加磁场为零时，作为强磁性层之一的第一强磁性层的磁 化方向以与第二强磁性层的磁化方向垂直的方向的方式被固定。使反 强磁性层邻接，利用反强磁性层与第一强磁性层的交换耦合，对第一 强磁性层赋予单向各向异性能量(也称为“交换偏置”或“耦合磁场”) 由此，进行第一强磁性层的磁化方向的固定。因此，第一强磁性层也 被称为磁化固定层。另一方面，第二强磁性层也被称为自由层。并且， 将磁化固定层(第一强磁性层)制作成强磁性层/非磁性金属层/强磁 性层组成的三层结构(所谓的“层叠铁磁体结构”或“Synthetic Pinned 结构”)层，由此，对两个强磁性层间施加强的交换耦合，能够在实 际效果上使来自反强磁性层的交换耦合力增大，而且，也可以减少从 磁化固定层产生的静磁场对自由层产生的影响，“Synthetic Pinned结 构”目前被广泛使用。

但是，为了适应近年来的超高记录密度化的要求，需要使磁阻效 应元件进一步薄层化。在这种状况下，提出了例如在US7019371B2、 US7035062B1、US7177122B2等之中公开的采用强磁性层(Free Layer) /非磁性中间层/强磁性层(Free Layer)的简单的三层层叠结构作为基 本结构的新GMR元件结构的方案。

为方便起见，在本申请书中有时候将这种结构称为DFL(Dual Free Layer：双自由层)元件结构。在DFL元件结构中，两个强磁性层(Free Layer)的磁化以彼此形成反平行的方式交换耦合。此外，在相当于元 件的介质对置面的ABS的相反的纵深位置上配置磁铁，利用该磁铁 产生的偏磁场的作用，将产生两个磁性层(Free Layer)的磁化分别相 对于磁道宽度方向倾斜约45度的初始状态(起始状态)。

当处于该起始的磁化状态的元件检测到来自介质的信号磁场时， 两个磁性层的磁化方向就会宛如剪刀剪纸时的动作那样发生变化，其 结果是，元件的电阻值发生变化。