JP2002289946A - 磁気検出素子及びその製造方法、ならびに前記磁気検出素子を用いた薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 従来では、狭いトラック幅の再生素子におい
て十分な再生感度を有しつつ、ヒステリシスが無く再生
波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが困
難であった。 【解決手段】 フリー磁性層２９の両側に軟磁性層３３
を介してハードバイアス層３６を設ける。これによっ
て、前記フリー磁性層２９への前記バイアス層の保磁力
の転写の問題やバックリング現象の問題は発生せず、ま
た前記軟磁性層３３の磁化は前記ハードバイアス層３６
からの縦バイアス磁界によってトラック幅方向に向けら
れているため、前記軟磁性層３３との強磁性結合によ
り、前記フリー磁性層２９の磁化は、適切にトラック幅
方向に揃えられる。よって本発明では、従来のようにヒ
ステリシスが生じず、また再生波形の安定性に優れた磁
気検出素子を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、固定磁性層の磁化
の方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層の磁化の
方向との関係で電気抵抗が変化する磁気検出素子に係
り、特にヒステリシスが無く、再生波形の安定性に優れ
た磁気検出素子、およびその製造方法、ならびに前記磁
気検出素子を用いた薄膜磁気ヘッドに関する。

【０００２】

【従来の技術】図１５は従来のスピンバルブ型薄膜素子
を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断
面図である。

【０００３】符号６はＴａなどの下地層であり、前記下
地層６の上に反強磁性材料で形成された反強磁性層１が
形成されている。さらにその上にはＮｉＦｅ合金などの
磁性材料製の固定磁性層２、Ｃｕなどの非磁性金属材料
で形成された非磁性中間層３、ＮｉＦｅ合金などの磁性
材料製のフリー磁性層４及びＴａなどの保護層７が積層
されている。

【０００４】前記固定磁性層２の磁化は、前記反強磁性
層１と固定磁性層２との界面で発生した交換異方性磁界
によってハイト方向（図示Ｙ方向）に固定されている。

【０００５】前記下地層６から保護層７までの多層膜９
の両側には、ハードバイアス層５と電極層８とが積層さ
れている。また前記ハードバイアス層５の下には、例え
ばＣｒなどの非磁性材料で形成されたバイアス下地層１
０が敷かれており、前記バイアス下地層１０は前記多層
膜９のトラック幅方向における両側端面上にまで延びて
形成されている。

【０００６】前記フリー磁性層４の磁化は前記ハードバ
イアス層５からの縦バイアス磁界によってトラック幅方
向（図示Ｘ方向）に揃えられ、前記固定磁性層２の磁化
とほど直交関係にされている。

【０００７】図１５に示すように、前記フリー磁性層４
の上面のトラック幅方向における幅寸法でトラック幅Ｔ
ｗが規定されている。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】ところで図１５に示す
ように、前記ハードバイアス層５の下にＣｒなどのバイ
アス下地層１０を設ける理由は、前記ハードバイアス層
５の特性（保磁力Ｈｃと角形比Ｓ）を向上させるためで
あった。

【０００９】前記ハードバイアス層５の下に前記バイア
ス下地層１０を敷くと、前記ハードバイアス層５の保磁
力Ｈｃ及び角形比Ｓが大きくなることが知られている。

【００１０】しかしながら図１５に示す従来の構造で
は、前記フリー磁性層４のトラック幅方向の両側にも前
記バイアス下地層１０が形成され、前記フリー磁性層４
とバイアス下地層１０とが磁気的な連続体となっていな
いため、前記フリー磁性層４のトラック幅方向における
両側端部の磁化は、反磁界の影響で乱れて磁壁が生じる
という磁化不連続現象、いわゆるバックリング現象が起
こることがわかった。

【００１１】特に今後の高記録密度化に伴い、トラック
幅Ｔｗを狭くすると、前記反磁界が増加し、前記バック
リング現象が顕著になるため、前記フリー磁性層４の磁
区制御に悪影響を及ぼし、再生波形の安定性が低下し、
また再生出力が低下することがわかった。

【００１２】そこで図１５に示すスピンバルブ型薄膜素
子の構造に代えて、図１６に示すスピンバルブ型薄膜素
子の構造が考えられた。図１６はスピンバルブ型薄膜素
子を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分
断面図である。

【００１３】図１６に示す構造では、図１５と異なり、
前記ハードバイアス層５の保磁力Ｈｃ及び角形比Ｓを向
上させるためのバイアス下地層１０が、前記ハードバイ
アス層５の下のみに形成され、前記フリー磁性層４の両
側には形成されていない。

【００１４】図１６における前記バイアス下地層１０の
形成は、スパッタの際におけるスパッタ粒子照射角度を
基板に対し垂直方向に近い角度とすることで達成され
る。

【００１５】図１６では、ハードバイアス層５が前記フ
リー磁性層４の両側に直接接続され、磁気的な連続体を
形成することで、前記フリー磁性層４の反磁界を減少さ
せることができ、上記のバックリング現象を低減させる
ことができると考えられた。

【００１６】ところが、前記フリー磁性層４の両側に形
成されたハードバイアス層５は、保磁力Ｈｃが非常に大
きく、図１６の構造では、前記ハードバイアス層５の保
磁力Ｈｃが前記フリー磁性層４に転写されてしまい、こ
れによってヒステリシスが生じ、また再生波形のベース
ラインシフトなどの不具合が懸念された。

【００１７】そこで本発明は上記従来の問題点を解決す
るためのものであり、特にヒステリシスが無く再生波形
の安定性を向上させることが可能な磁気検出素子、およ
びその製造方法、ならびに前記磁気検出素子を用いた薄
膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。

【００１８】

【課題を解決するための手段】本発明における磁気検出
素子は、反強磁性層と、この反強磁性層と接して形成さ
れ、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向
が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性中
間層を介して形成されたフリー磁性層とを有する多層膜
が設けられ、前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側
には軟磁性層を介してバイアス層が設けられていること
を特徴とするものである。

【００１９】本発明では、上記のようにフリー磁性層の
両側に軟磁性層を介してバイアス層が設けられたもので
ある。

【００２０】このように前記バイアス層を前記フリー磁
性層からトラック幅方向に離して形成することで、前記
フリー磁性層への前記バイアス層の保磁力の転写の問題
やバックリング現象の問題は発生せず、また前記フリー
磁性層と前記バイアス層間に介在する軟磁性層の磁化は
前記バイアス層からの縦バイアス磁界によってトラック
幅方向に向けられているため、前記軟磁性層との強磁性
結合により、前記フリー磁性層の磁化は、適切にトラッ
ク幅方向に揃えられる。

【００２１】よって本発明では、従来のようにヒステリ
シスが生じず、また再生波形の安定性に優れた磁気検出
素子を製造することができる。

【００２２】本発明における具体的な磁気検出素子は、
前記多層膜が、下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性
中間層、およびフリー磁性層の順に積層され、前記多層
膜の両側領域に、電極層と、その上に前記軟磁性層とが
積層されている構造である。この構造は図１に提示して
ある。

【００２３】あるいは本発明における具体的な磁気検出
素子は、前記多層膜が、下からフリー磁性層、非磁性中
間層、固定磁性層、および反強磁性層の順に積層され、
前記多層膜の両側領域に、前記軟磁性層と、その上に電
極層とが積層されている構造である。この構造は図２に
提示してある。

【００２４】また本発明における磁気検出素子は、第１
の反強磁性層と、この反強磁性層と接して形成され、前
記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定
される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性中間層を
介して形成されたフリー磁性層とを有する多層膜が設け
られ、前記多層膜のトラック幅方向の両側領域には、第
２の反強磁性層と、少なくとも前記フリー磁性層の両側
に形成される軟磁性層とが設けられ、前記軟磁性層のト
ラック幅方向の両側にはバイアス層が設けられているこ
とを特徴とするものである。

【００２５】この発明でも、前記バイアス層は前記フリ
ー磁性層からトラック幅方向に離されて形成されている
から、前記フリー磁性層への前記バイアス層の保磁力の
転写の問題やバックリング現象の問題は生じない。

【００２６】また上記の本発明では、前記多層膜のトラ
ック幅方向の両側に第２の反強磁性層とフリー磁性層の
両側で接する軟磁性層とが積層されている。これにより
前記第２の反強磁性層と前記軟磁性層間で交換異方性磁
界が発生し、前記軟磁性層の磁化はトラック幅方向に固
定される。また前記軟磁性層のトラック幅方向の両側に
形成されたバイアス層から、前記軟磁性層に縦バイアス
磁界が供給されることで、前記軟磁性層と前記フリー磁
性層間の強磁性結合が強まり、前記フリー磁性層の磁区
制御が容易となり、前記フリー磁性層の単磁区化を促進
することができる。

【００２７】また上記のように前記軟磁性層の磁化はト
ラック幅方向に固定されるものであるが、これによって
以下のような効果を期待することができる。

【００２８】すなわち、前記軟磁性層の磁化が適切にト
ラック幅方向に固定されていることで、外部磁界が侵入
してきても、前記外部磁界によって前記軟磁性層の磁化
が回転することが無い。前記軟磁性層とフリー磁性層と
は強磁性結合をしているため、仮に前記軟磁性層の磁化
が回転すると、その磁化変動が、前記フリー磁性層にも
伝播して前記フリー磁性層の磁化まで回転する、いわゆ
るサイドリーディング（Ｓｉｄｅ Ｒｅａｄｉｎｇ）の
問題が発生しやすく、これによって再生波形にノイズが
乗り、再生波形の安定性が低下する。

【００２９】本発明では、前記軟磁性層の磁化が、トラ
ック幅方向に固定されているから、前記サイドリーディ
ングの問題は発生せず、したがってノイズの発生がない
再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造すること
が可能になっている。

【００３０】また本発明における具体的な磁気検出素子
は、前記多層膜が下から、第１の反強磁性層、固定磁性
層、非磁性中間層およびフリー磁性層の順で積層され、
前記多層膜の両側領域に、前記第２の反強磁性層と、そ
の上に前記軟磁性層とが積層されている構造である。こ
の構造は図３に提示してある。

【００３１】あるいは本発明における具体的な磁気検出
素子は、前記多層膜が下からフリー磁性層、非磁性中間
層、固定磁性層及び第１の反強磁性層の順で積層され、
前記多層膜の両側領域に、前記軟磁性層と、その上に前
記第２の反強磁性層とが積層されている構造である。こ
の構造は図４に提示してある。

【００３２】また本発明では、前記軟磁性層は、ＮｉＦ
ｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＮｉＦｅＣｏ合金で形
成されることが好ましい。

【００３３】あるいは本発明では、前記軟磁性層は、Ｎ
ｉＦｅＸ合金（ただし元素Ｘは、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕのうちいずれか１種または２種以
上）で形成されることが好ましい。

【００３４】前記軟磁性層の膜厚が大きく形成され、ま
た前記軟磁性層がＮｉＦｅ合金などの比抵抗の小さい材
質で形成されていると、前記軟磁性層そのものの持つ異
方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ効果）が無視できなくなり、
フリー磁性層と同様に磁気抵抗効果に寄与する可能性が
ある。そこで前記軟磁性層が磁気抵抗効果に寄与しなく
するためには、前記軟磁性層の比抵抗を高めることが効
果的であり、そのためＮｉＦｅ合金に元素Ｘを添加して
前記軟磁性層の比抵抗値を高めている。さらにＮｉＦｅ
Ｘ合金で形成された前記軟磁性層は、残留磁化が小さく
なるため、以下に記述する残留磁化×膜厚値の制御を容
易化できる。

【００３５】本発明では、前記軟磁性層の残留磁化×膜
厚は、前記バイアス層の残留磁化×膜厚に比べて小さい
ことが好ましい。

【００３６】これにより前記軟磁性層と前記フリー磁性
層間の強磁性結合は、従来、前記フリー磁性層とバイア
ス層間における静磁結合に比べて小さくなる。

【００３７】前記フリー磁性層に従来のようにハードバ
イアス層から強い磁場が与えられると、前記フリー磁性
層の特にトラック幅方向の両側端部における磁化が外部
磁界によって動き難くなり、前記両側端部における再生
感度が低下してしまい特にこの傾向は狭トラック化が進
むほど顕著になるが、本発明では、前記フリー磁性層と
軟磁性層間の強磁性結合を、前記バイアス層との静磁結
合に比べて弱めることができるので、前記フリー磁性層
全体の再生感度を向上させることができ、従来に比べて
高い再生出力を得ることが可能である。よって本発明で
は狭トラック化においても、前記フリー磁性層の再生感
度の向上を図ることができ、今後の高記録密度化に対応
可能な磁気検出素子を製造することが可能である。

【００３８】また本発明では、前記フリー磁性層のトラ
ック幅方向の端面の中心からトラック幅方向における前
記軟磁性層の幅寸法は、５００Å以上で２０００Å以下
であることが好ましい。

【００３９】また本発明では、少なくとも前記バイアス
層の下には、バイアス下地層が形成されていることが好
ましい。

【００４０】また本発明では、前記バイアス下地層は、
結晶構造がｂｃｃ構造の金属膜で形成されていることが
好ましく、前記バイアス下地層はＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，
Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのうちいずれか１種または２種以上の
金属膜で形成されることが好ましい。

【００４１】また本発明では、少なくとも前記バイアス
層の上には電極層が形成されていることが好ましい。

【００４２】また本発明における磁気検出素子の製造方
法は、以下の工程を有することを特徴とするものであ
る。 （ａ）第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層及
びフリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜に、ハイト方向の第１の磁界を印加し
つつ、第１の熱処理温度で熱処理を行い、前記第１の反
強磁性層と固定磁性層間に交換異方性磁界を発生させ、
前記固定磁性層の磁化を前記ハイト方向に固定する工程
と、（ｃ）前記多層膜の両側領域に第２の反強磁性層
と、少なくとも前記フリー磁性層の両側に対向する軟磁
性層とを積層し、トラック幅方向に、前記第１の反強磁
性層の交換異方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加し
つつ、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の熱処理温度で熱処理して、前記第２の反強磁
性層と軟磁性層間に交換異方性磁界を発生させ、前記軟
磁性層の磁化をトラック幅方向に固定する工程と、
（ｄ）前記第２の反強磁性層及び前記軟磁性層の両側に
バイアス層を形成し、前記バイアス層の上に電極層を形
成する工程。

【００４３】上記の製造方法では、印加磁界と熱処理温
度の大きさを適切に制御することで、前記第１の反強磁
性層に接する固定磁性層の磁化をトラック幅方向と交叉
する方向（ハイト方向）に固定し、第２の反強磁性層と
接する軟磁性層の磁化を前記トラック幅方向に固定する
ことができる。

【００４４】このように、前記固定磁性層の磁化制御と
軟磁性層の磁化制御を、印加磁界と熱処理温度を調整す
るのみで簡単に行うことができる。

【００４５】また本発明では、前記第１の反強磁性層と
第２の反強磁性層を、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐ
ｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上
の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成
することが好ましい。

【００４６】また本発明では、前記第１の反強磁性層と
第２の反強磁性層をＸ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素
Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，
Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，
Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａ
ｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、
及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素であ
る）で形成しても良い。

【００４７】また本発明における薄膜磁気ヘッドは、下
部シールド層上に下部ギャップ層を介して、上記した磁
気検出素子が形成され、前記磁気検出素子上に上部ギャ
ップ層を介して上部シールド層が形成されることを特徴
とするものである。

【００４８】この発明では、ヒステリシスがなく、また
再生波形の安定性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造できる
と共に、前記上部ギャップ層を電気的短絡が無いように
容易に形成でき、さらに前記多層膜のトラック幅方向の
両側における前記シールド層間の距離を小さくできるこ
とで実効トラック幅を小さくでき、クロストークの問題
を低減させることができる。

【００４９】

【発明の実施の形態】図１は、本発明における第１の実
施形態の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を備
えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部
分断面図である。

【００５０】図１に示す薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に
記録された外部信号を再生するためのＭＲヘッドであ
る。図１には前記ＭＲヘッドのみが開示されているが、
前記ＭＲヘッドの上に記録用のインダクティブヘッドが
積層されていてもよい。前記インダクティブヘッドは磁
性材料製のコア層とコイル層とを有して構成される。

【００５１】また前記薄膜磁気ヘッドは、例えばアルミ
ナ−チタンカーバイト（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）で形成され
たスライダのトレーリング端面上に形成される。前記ス
ライダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス
材などによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気
ヘッド装置が構成される。

【００５２】図１に示す符号２０は、下部シールド層で
ある。前記下部シールド層２０はＮｉＦｅ合金やセンダ
ストなどの磁性材料によって形成される。

【００５３】前記下部シールド層２０上にはＡｌ₂Ｏ₃や
ＳｉＯ₂などの絶縁材料製の下部ギャップ層２１が形成
されている。

【００５４】そして前記下部ギャップ層２１上に磁気検
出素子２２が形成される。図１に示す磁気検出素子２２
は、いわゆるシングルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれ
る構成である。以下、前記磁気検出素子２２を構成する
各層について説明する。

【００５５】まず、前記下部ギャップ層２１の図面中央
の上面には下地層２３が形成される。前記下地層２３
は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少
なくとも１種以上で形成されることが好ましい。前記下
地層２３は５０Å以下程度の膜厚で形成される。なおこ
の下地層２３は形成されていなくても良い。

【００５６】次に前記下地層２３の上には反強磁性層２
６が形成される。前記反強磁性層２６は、元素Ｘ（ただ
しＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１
種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反
強磁性材料で形成されることが好ましい。あるいは前記
反強磁性層２６は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′
は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍ
ｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎ
ｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａ
ｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、
及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素であ
る）とＭｎを含有する反強磁性材料により形成されるこ
とが好ましい。

【００５７】これらの反強磁性材料は、耐食性に優れし
かもブロッキング温度も高く次に説明する固定磁性層２
７との界面で大きな交換異方性磁界を発生し得る。また
前記反強磁性層２６は８０Å以上で２５０Å以下の膜厚
で形成されることが好ましい。

【００５８】次に前記反強磁性層２６の上には固定磁性
層２７が形成されている。前記固定磁性層２７はＮｉＦ
ｅ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金などに
より形成される。前記固定磁性層２７が積層された後、
ハイト方向（図示Ｙ方向）への磁場中アニールを施すこ
とで、前記固定磁性層２７と反強磁性層２６との界面で
発生する交換異方性磁界により、前記固定磁性層２７の
磁化はハイト方向（図示Ｙ方向）に強固に固定される。
前記固定磁性層２７は１０Å以上で６０Å以下程度の膜
厚で形成されることが好ましい。

【００５９】前記固定磁性層２７の上には非磁性中間層
２８が形成されている。前記非磁性中間層２８は例えば
Ｃｕなどの電気抵抗の低い導電性材料によって形成され
る。前記非磁性中間層２８は例えば１８〜３０Å程度の
膜厚で形成される。

【００６０】次に前記非磁性中間層２８の上にはフリー
磁性層２９が形成される。前記フリー磁性層２９は、Ｎ
ｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金な
どにより形成される。また前記フリー磁性層２９は、２
０Å以上で４０Å以下程度の膜厚で形成されることが好
ましい。また前記フリー磁性層２９は２層構造で形成さ
れ、前記非磁性中間層２８と対向する側にＣｏ膜が形成
されていることが好ましい。これにより前記非磁性中間
層２８との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗
変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくすることができる。

【００６１】次に前記フリー磁性層２９の上には保護層
３０が形成される。前記保護層３０はＴａ，Ｈｆ，Ｎ
ｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で
形成される。前記保護層３０の膜厚は３０Å程度であ
る。

【００６２】本発明では、図１に示すように上記した前
記下地層２３から保護層３０の各層で構成される多層膜
３１は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端
面３１ａ，３１ａが、前記下地層２３の下面から前記保
護層３０の上面まで連続した傾斜面となっており、例え
ば前記多層膜３１は図１に示すような略台形状で形成さ
れる。

【００６３】次に前記多層膜３１のトラック幅方向（図
示Ｘ方向）の両側領域３１ｂ，３１ｂには、電極層３２
（なお図１及び図２に示す実施形態では前記電極層を第
１の電極層と称す）とその上に軟磁性層３３、及び保護
層３０が積層形成されている。

【００６４】前記軟磁性層３３は前記フリー磁性層２８
の両側に接して形成されている。また図１に示すように
前記第１の電極層３２の上面は前記フリー磁性層２９の
下面と同位置かあるいはそれよりも下側に位置し、前記
第１の電極層３２の上に形成された前記軟磁性層３３の
上面は前記フリー磁性層２９の上面と同位置かあるいは
それよりも上側まで形成されている。これにより前記フ
リー磁性層２９の両側端面は前記軟磁性層３３のみが接
合された状態になっている。

【００６５】また図１に示すように、前記第１の電極層
３２及び前記軟磁性層３３のトラック幅方向における両
側端面３４、３４は、連続した傾斜面となっており、こ
の実施形態では、前記第１の電極層３２の下層側は、前
記両側端面３４、３４よりもさらに図示Ｘ方向に延びて
形成されている。なお前記両側端面３４、３４は、前記
下部ギャップ層２１にまで形成されていてもかまわな
い。

【００６６】次に図１に示すように、前記第１の電極層
３２上から前記両側端面３４、３４上にかけてバイアス
下地層３５、３５が形成されており、前記バイアス下地
層３５の上にハードバイアス層３６が形成されている。
さらに前記ハードバイアス層３６の上には電極層３７
（なお図１、２及び図７に示す実施形態では前記電極層
を第２の電極層と称す）が形成されている。前記第２の
電極層３７と前記第１の電極層３２とは、バイアス下地
層を介して電気的に接続されている。

【００６７】前記第１の電極層３２及び第２の電極層３
７は、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）、Ｒ
ｈ、Ｉｒ、ＲｕやＷ（タングステン）などで形成されて
いる。前記第１の電極層３２及び第２の電極層３７は同
じ材質の金属材料で形成されていても良いし異なる金属
材料で形成されていても良い。また前記ハードバイアス
層３６は、例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金や
Ｃｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金など
で形成されている。

【００６８】次に図１に示すように、前記電極層３７上
から軟磁性層３３上及び多層膜３１上にかけて上部ギャ
ップ層３８が形成され、前記上部ギャップ層３８の上に
上部シールド層３９が形成される。前記上部ギャップ層
３８は前記下部ギャップ層２１として使用可能な非磁性
材料で形成され、また上部シールド層３９は下部シール
ド層２０として使用可能な磁性材料で形成される。なお
前記上部シールド層３９の上にインダクティブヘッドも
形成される場合には、前記上部シールド層３９は前記イ
ンダクティブヘッドの下部コア層として兼用されても良
いし、前記下部コア層を別に形成しても良い。

【００６９】ところで図１に示す本発明では、前記フリ
ー磁性層２９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に
軟磁性層３３を介してハードバイアス層３６が設けられ
ている。図１に示す実施形態では、前記ハードバイアス
層３６はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化されてお
り、前記ハードバイアス層３６からの縦バイアス磁界の
影響を受けて前記軟磁性層３３はトラック幅方向に磁化
されている。そして前記軟磁性層３３とフリー磁性層２
９とが直接接合されていることで強磁性結合によって、
前記フリー磁性層２９はトラック幅方向に磁化され、前
記固定磁性層２７の磁化とほぼ交叉する方向に揃えられ
る。

【００７０】ここで前記軟磁性層の磁化状態について説
明する。図１に示す実施形態では、前記軟磁性層３３と
ハードバイアス層３６との間には、バイアス下地層３５
が介在しているので、前記軟磁性層３３の前記ハードバ
イアス層３６と対向する側の端部３３ａでは反磁界が大
きくなって、図１５で説明した前記バックリング現象が
起こりやすくなっている。しかしながら前記ハードバイ
アス層３６から離れた前記フリー磁性層２９と接する側
の端部３３ｂ、３３ｂでは、もはや上記のバックリング
現象は起こっておらず、前記端部３３ｂでの磁化は適切
にトラック幅方向に向けられている。

【００７１】また前記軟磁性層３３とハードバイアス層
３６間に前記バイアス下地層３５が形成されておらず、
前記バイアス下地層３５は前記ハードバイアス層３６の
下のみに形成され、前記軟磁性層３３と前記ハードバイ
アス層３６が直接接合されていてもよい。かかる場合、
前記軟磁性層３３の前記ハードバイアス層３６と対向す
る側の端部３３ａでは、前記ハードバイアス層３６の高
い保磁力Ｈｃが転写されやすくなっているが、前記ハー
ドバイアス層３６から離れた前記フリー磁性層２９と接
する側の端部３３ｂ、３３ｂでは、もはや上記の保磁力
Ｈｃの転写は低減されており、前記端部３３ｂでの保磁
力Ｈｃは軟磁性材料そのものが有する保磁力Ｈｃ程度ま
でに小さくなっている。

【００７２】したがって本発明では、前記フリー磁性層
２９の両側に軟磁性層３３を形成し、さらにその両側に
ハードバイアス層３６を形成する構成とすることで、前
記フリー磁性層２９には、従来のようにバックリング現
象が起こらず、またハードバイアス層３６からの保磁力
Ｈｃの転写も無く、前記軟磁性層３３との強磁性結合に
よって適切にトラック幅方向に磁化されたフリー磁性層
２９の形成が可能になるのである。

【００７３】よって従来に比べて前記フリー磁性層の磁
区制御が容易となり、ヒステリシスの無い、再生波形の
安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能であ
る。

【００７４】次に本発明における前記軟磁性層３３の好
ましい材質について以下に説明する。

【００７５】本発明では、前記軟磁性層３３は、ＮｉＦ
ｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＮｉＦｅＣｏ合金で形
成されることが好ましい。これらの磁性材料で形成され
た軟磁性層３３は比抵抗が小さく、第１の電極層３２及
び第２の電極層３７からのセンス電流を前記軟磁性層３
３を介してフリー磁性層２９、非磁性中間層２８及び固
定磁性層２７に導きやすくできる。

【００７６】ただし前記軟磁性層３３の膜厚は薄い方が
好ましく、前記軟磁性層３３の膜厚は５０Å以上で１５
０Å以下であることが好ましい。前記軟磁性層３３の膜
厚が厚くなると、残留磁化×膜厚が大きくなることで、
前記フリー磁性層２９と前軟磁性層３３間の強磁性結合
が強まり、前記フリー磁性層２９のトラック幅方向にお
ける両側端部が強固にトラック幅方向に固定されてしま
い、前記両側端部での再生感度が低下し、再生出力が低
下する。特に前記フリー磁性層２９の上面のトラック幅
方向の寸法で決定されるトラック幅Ｔｗ（光学的なトラ
ック幅）が小さくなることによって、上記問題は顕著に
なる。

【００７７】そこで本発明では、前記軟磁性層３３の残
留磁化×膜厚は、前記ハードバイアス層３６の残留磁化
×膜厚よりも小さくなるように、前記軟磁性層３３の材
質及び膜厚を設定することが好ましい。これにより前記
フリー磁性層２９と前記軟磁性層３３間の強磁性結合の
強さを、従来の前記フリー磁性層２９とハードバイアス
層３６間の静磁結合に比べて弱めることができ、前記フ
リー磁性層２９のトラック幅方向全体を適切な感度領域
として機能させることができ、再生出力を向上させるこ
とができる。

【００７８】本発明では、前記軟磁性層３３は、ＮｉＦ
ｅＸ合金（ただし元素Ｘは、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｈ、
Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕのうちいずれか１種または２種以上）
で形成されても良い。これらの磁性材料は元素ＸがＮｉ
Ｆｅ合金に添加されていることで比抵抗が大きくなり、
また残留磁化は低下する。

【００７９】したがって、図１の別の形態として、例え
ば第１の電極層３２を形成せず、あるいは前記第１の電
極層３２を薄く形成して、前記第１の電極層３２が形成
されていた領域にも前記軟磁性層３３を形成した場合で
も、前記軟磁性層３３の残留磁化×膜厚を、前記ハード
バイアス層３６の残留磁化×膜厚に比べて小さくするこ
とが可能である。したがって、前記軟磁性層３３にＮｉ
ＦｅＸ合金を使用した方が、ＮｉＦｅ合金を使用する場
合に比べて、前記軟磁性層３３及び第１の電極層３２の
膜厚の制御を容易にできる。

【００８０】また本発明では、前記軟磁性層３３の磁化
は外部磁界の影響を受けて回転する可能性がある。この
ように前記軟磁性層３３の磁化が外部磁界の影響を受け
て回転すると、前記軟磁性層３３のフリー磁性層２９に
近い側の端部３３ｂの部分も磁気抵抗効果に寄与する虞
があり、トラック幅Ｔｗが実質的に前記端部３３ｂ付近
にまで広がる可能性がある。これでは今後の高記録密度
化に伴う狭トラック化を適切に図ることができなくな
る。

【００８１】このため前記軟磁性層３３を上記したＮｉ
ＦｅＸ合金で形成し、前記軟磁性層３３の比抵抗を上げ
て異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ効果）を低減させること
で、前記軟磁性層３３の端部３３ｂが、磁気抵抗効果に
寄与しないようにすることができる。

【００８２】ただし前記軟磁性層３３の膜厚が上記した
５０Å〜１５０Å程度に薄ければ、前記軟磁性層３３が
前記ＮｉＦｅ合金などの比抵抗の小さい磁性材料で形成
されても、前記軟磁性層３３が寄与する磁気抵抗効果は
無視できるほどに小さくなるので、かかる場合、前記軟
磁性層３３を前記ＮｉＦｅ合金などの比抵抗の小さい磁
性材料で形成することが好ましい。

【００８３】次に、前記軟磁性層３３の前記フリー磁性
層２９の端面３１ａ中心からトラック幅方向（図示Ｘ方
向）における幅寸法Ｔ１について規定する。

【００８４】本発明では前記幅寸法Ｔ１は５００Å以上
で２０００Å以下であることが好ましい。

【００８５】前記幅寸法Ｔ１が５００Åよりも小さくな
ると、前記ハードバイアス層３６からの高い保磁力Ｈｃ
が前記軟磁性層３３のフリー磁性層２９に近い側の端部
３３ｂにまで転写されやすく、前記フリー磁性層２９の
保磁力Ｈｃも大きくなりやすい。また前記軟磁性層３３
のハードバイアス層３６と対向する側の端部３３ａで発
生していたバックリング現象の影響を受けて、前記軟磁
性層３３全体の磁化が乱れ、前記フリー磁性層２９の磁
化をトラック幅方向に適切に単磁区化できないといった
問題が発生しやすい。

【００８６】また前記幅寸法Ｔ１が２０００Åよりも大
きくなると、前記軟磁性層３３のフリー磁性層２９に接
する端部３３ｂまで適切にトラック幅方向（図示Ｘ方
向）に磁化されにくく、前記フリー磁性層２９の磁化を
トラック幅方向に適切に単磁区化できないといった問題
が発生する。

【００８７】よって本発明では上記のように前記軟磁性
層３３の前記フリー磁性層２９の端面３１ａ中心からト
ラック幅方向への幅寸法Ｔ１を５００Å以上で２０００
Å以下に設定した。

【００８８】次に第２の電極層３７の構造について以下
に説明する。図１に示す実施形態では、前記磁気検出素
子２２が現れるトラック幅方向（図示Ｘ方向）の断面で
は、前記第２の電極層３７は前記ハードバイアス層３６
の上のみに形成されている。

【００８９】ただし前記第２の電極層３７は、図１の点
線３７ａに示すように、前記ハードバイアス層３６上か
ら前記軟磁性層３３上にかけて形成されていても良い。
かかる場合、図１の点線３７ａで示すように、前記多層
膜３１の上面と、前記第２の電極層３７の内側端部３７
ｂ間が離れていることが好ましい。これにより以下のよ
うな効果を期待することができる。

【００９０】第１に、前記多層膜３１上から前記軟磁性
層３３上さらには前記第２の電極層３７上にかけて形成
される上部ギャップ層３８をピンホールなどの欠陥がな
く所定膜厚で形成でき、電気的絶縁性を良好にできる。

【００９１】第２に、前記多層膜３１の両側領域３１
ｂ、３１ｂであって、前記第２の電極層３７が前記軟磁
性層３３上に形成されていない部分での、シールド層２
０、３９間の膜厚Ｈ１と、前記多層膜３１とその上下に
形成されたシールド層２０、３９間の膜厚（ギャップと
呼ばれる）Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）が９０ｎｍ以下で
−２０ｎｍ以上であれば、クロストークの問題を低減で
きる。

【００９２】クロストークとは、前記多層膜３１の両側
領域３１ｂにおけるシールド層２０、３９間の間隔が広
がると、前記シールド層２０、３９のシールド機能が低
下することで、前記多層膜３１の両側領域３１ｂと対向
する位置で発生している外部信号が、前記多層膜３１内
に引きずり込まれることであり、これにより実効トラッ
ク幅Ｔｗは広がってしまう。

【００９３】このようなクロストークの問題を低減させ
るには、前記第２の電極層３７が前記軟磁性層３３上に
形成されていない部分での、シールド層２０、３９間の
膜厚Ｈ１を、膜厚Ｈ２程度にまで小さくし、前記シール
ド層２０、３９間の距離を狭めてシールド機能を向上さ
せることが好ましく、本発明では、前記膜厚Ｈ１とＨ２
との差（Ｈ１−Ｈ２）を、９０ｎｍ以下で−２０ｎｍ以
上に規定している。なお好ましくは７０ｎｍ以下、より
好ましくは３０ｎｍ以下である。そしてこれによって実
効トラック幅を小さくできる。本発明では上記数値範囲
を満たすことで前記実効トラック幅Ｔｗを０．１７μｍ
以下にでき、狭トラック化に対応可能な磁気検出素子２
２を製造することが可能である。なお実効トラック幅の
測定は、フルトラックプロファイル法やマイクロトラッ
クプロファイル法などによって測定されており、前記実
効トラック幅は、図１に図示されている、光学的な方法
によって測定されたトラック幅Ｔｗ（これを光学的トラ
ック幅Ｔｗと呼ぶ）とは異なる測定方法によって求めら
れたものである。

【００９４】次に前記ハードバイアス層３６と軟磁性層
３３及び第１の電極層３２の端面３４間に形成されてい
るバイアス下地層３５の材質について以下に説明する。

【００９５】本発明では、前記バイアス下地層３５は、
結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で形成
されることが好ましい。なおこのとき前記バイアス下地
層３５の結晶配向は（１００）面が優先配向することが
好ましい。

【００９６】このような結晶構造及び結晶配向性を有す
る金属膜によってバイアス下地層３５を形成する理由
は、前記バイアス下地層３５上に形成されるハードバイ
アス層３６の保磁力Ｈｃ及び角形比Ｓを高めるためであ
る。

【００９７】前記ハードバイアス層３６は、ＣｏＰｔ合
金やＣｏＰｔＣｒ合金などで形成される。これら合金の
結晶構造は一般的にはバルクにおいて、面心立方構造
（ｆｃｃ）と稠密六方構造（ｈｃｐ）の混相となる組成
付近の膜組成に設定されている。

【００９８】ここで上記の金属膜で形成されたバイアス
下地層３５とハードバイアス層３６を構成するＣｏＰｔ
系合金のｈｃｐ構造の格子定数は近い値となるために、
ＣｏＰｔ系合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造
で形成されやすくなる。このときｈｃｐ構造のｃ軸はＣ
ｏＰｔ系合金とバイアス下地層の境界面内に優先配向さ
れる。前記ｈｃｐ構造はｆｃｃ構造に比べてｃ軸方向に
大きな磁気異方性を生じるため、ハードバイアス層に磁
界を与えたときの保磁力Ｈｃは大きくなるのである。さ
らにｈｃｐのｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層と
の境界面内で優先配向となっているため、残留磁化が増
大し、残留磁化／飽和磁化で求められる角形比Ｓは大き
くなる。その結果、前記ハードバイアス層３６の特性を
向上させることができ、前記ハードバイアス層３６から
発生するバイアス磁界を増大させることができる。

【００９９】本発明では、結晶構造が体心立方構造（ｂ
ｃｃ構造）の金属膜は、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎ
ｂ，Ｔａのいずれか１種または２種以上の元素で形成さ
れることが好ましい。

【０１００】また既に説明したように、前記バイアス下
地層３５は、前記ハードバイアス層３６の下のみに形成
されていても良い。

【０１０１】また図１の場合、前記多層膜３１の両側端
面３１ａ、３１ａは下地層２３から保護層３０まで連続
した傾斜面となっているが、前記反強磁性層２６の下側
の一部がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に延びて形成さ
れていてもかまわない。

【０１０２】このようにして形成された磁気検出素子で
は、図示Ｙ方向の外部磁界により、フリー磁性層２９の
トラック幅Ｔｗ領域の磁化が図示Ｘ方向から図示Ｙ方向
に変化する。このフリー磁性層２９内での磁化の方向の
変動と、固定磁性層２７の固定磁化方向（図示Ｙ方向）
との関係で電気抵抗値が変化し、この電気抵抗値の変化
に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検
出される。なおこの原理は図２以降の磁気検出素子にお
いても同じである。

【０１０３】図２は、本発明における第２実施形態の磁
気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向
面側から見た部分断面図である。

【０１０４】図２では図１と異なり、前記多層膜３１は
下から下地層２３、フリー磁性層２９、非磁性中間層２
８、固定磁性層２７、反強磁性層２６及び保護層３０の
順に積層されている。

【０１０５】また前記多層膜３１のトラック幅方向にお
ける両側領域３１ｂでは、下から軟磁性層３３及び第１
の電極層３２の順に積層され、前記軟磁性層３３は、前
記フリー磁性層２９の上面と同位置か、あるいはそれよ
りもさらに上側にまで形成され、前記フリー磁性層２９
の両側全体に前記軟磁性層３３を形成することが好まし
い。

【０１０６】この実施形態では、前記軟磁性層３３の下
には、下地層４０が形成されている。これにより前記軟
磁性層３３の結晶配向を膜面と平行な方向に（１１１）
優先配向させている。ただし前記下地層４０は前記軟磁
性層３３と前記フリー磁性層２９の両側端面間には形成
されておらず、前記軟磁性層３３が直接、前記フリー磁
性層２９の両側に接合されている。また前記下地層４０
は、前記軟磁性層３３とフリー磁性層２９間に若干形成
されていてもよいが、その膜厚は、１ｎｍ以下とする。
前記膜厚が１ｎｍ以下であれば、前記下地層４０にピン
ホールなどが生じ易く、前記軟磁性層３３とフリー磁性
層２９とが強磁性結合により磁気的に連続体となりやす
いからである。

【０１０７】なお前記下地層４０の材質は、Ｔａ、Ｈ
ｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗのうち少なくとも１種
以上で形成されることが好ましい。また前記下地層４０
は形成されていなくても良い。

【０１０８】この実施形態でも図１と同様に、前記フリ
ー磁性層２９の両側に軟磁性層３３を形成し、さらに両
側にハードバイアス層３６を形成する構成とすること
で、前記フリー磁性層２９には、従来のようにバックリ
ング現象が起こらず、またハードバイアス層３６からの
保磁力Ｈｃの転写も無く、前記軟磁性層３３との強磁性
結合によって適切にトラック幅方向に磁化されたフリー
磁性層２９の形成が可能になる。

【０１０９】よって従来に比べて前記フリー磁性層の磁
区制御が容易となり、ヒステリシスの無い、再生波形の
安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能であ
る。

【０１１０】なお前記軟磁性層３３のフリー磁性層２９
の端面の中心からトラック幅方向における幅寸法Ｔ１
や、前記軟磁性層３３の膜厚や材質、さらには前記多層
膜３１の両側領域３１ｂであって、前記第２の電極層３
７が形成されていない部分での前記シールド層２０、３
９間の膜厚Ｈ１と、前記多層膜３１が形成された部分で
のシールド層２０、３９間の膜厚Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ
２）、第２の電極層３７の形状などは図１で説明した通
りである。

【０１１１】図３は本発明における第３実施形態の磁気
検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面
側から見た部分断面図である。

【０１１２】この実施形態では、下部シールド層２０の
上に下部ギャップ層２１を介して、磁気検出素子２２が
形成されている。前記磁気検出素子２２は、前記下部ギ
ャップ層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における
上面中央に下地層２３、反強磁性層２６（なお前記反強
磁性層２６は図３、４では第１の反強磁性層と称す）、
固定磁性層２７、非磁性中間層２８、フリー磁性層２９
及び保護層３０の順で積層された多層膜３１と、前記多
層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂとで構成される。

【０１１３】図３に示すように、前記多層膜３１の両側
領域３１ｂ、３１ｂには下から第２の反強磁性層４２及
び軟磁性層３３が積層形成されている。前記第２の反強
磁性層４２の上面は、前記フリー磁性層２９の下面と同
程度かあるいはそれよりも下側に形成され、前記前記軟
磁性層３３の上面は、前記フリー磁性層２９の上面と同
位置かあるいはそれよりも上側に形成され、前記フリー
磁性層２９の両側前端に前記軟磁性層３３が形成されて
いることが好ましい。なお前記軟磁性層３３と前記フリ
ー磁性層とは直接、接合されている。

【０１１４】さらに前記下部ギャップ層２１上から前記
第２の反強磁性層４２及び軟磁性層３３の両側端面４３
にかけてバイアス下地層３５が形成され、前記バイアス
下地層３５の上にハードバイアス層３６及び、前記ハー
ドバイアス層３６の上に電極層３７が積層形成されてい
る。

【０１１５】図３に示すように、前記電極層３７上から
前記軟磁性層３３上、さらには前記多層膜３１上にかけ
て上部ギャップ層３８が形成され、前記上部ギャップ層
３８の上に上部シールド層３９が形成されている。

【０１１６】この実施形態では図１及び図２と異なり、
前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂには、第２の
反強磁性層４２と軟磁性層３３が形成され、前記第２の
反強磁性層４２と前記軟磁性層３３との間で発生する交
換異方性磁界によって前記軟磁性層３３の磁化はトラッ
ク幅方向（図示Ｘ方向）に固定される。

【０１１７】また前記軟磁性層３３の両側に形成された
ハードバイアス層３６はトラック幅方向に磁化されてお
り、前記ハードバイアス層３６からの縦バイアス磁界に
よって、前記軟磁性層３３と前記フリー磁性層２９間の
強磁性結合は強められている。

【０１１８】この実施形態においても図１及び図２と同
様に、前記フリー磁性層２９の両側に軟磁性層３３を形
成し、さらに両側にハードバイアス層３６を形成する構
成とすることで、前記フリー磁性層２９には、従来のよ
うにバックリング現象が起こらず、またハードバイアス
層３６からの保磁力Ｈｃの転写も無く、前記軟磁性層３
３との強磁性結合によって適切にトラック幅方向に磁化
されたフリー磁性層２９の形成が可能になる。

【０１１９】よって従来に比べて前記フリー磁性層の磁
区制御が容易となり、ヒステリシスの無い、再生波形の
安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能であ
る。

【０１２０】しかも図３に示す実施形態では、前記軟磁
性層３３の下側に第２の反強磁性層４２が形成され、前
記第２の反強磁性層４２との交換異方性磁界によって、
前記軟磁性層３３の磁化は図示Ｘ方向に固定されてお
り、外部磁界が侵入してきても前記軟磁性層３３の磁化
は回転しにくくなっている。

【０１２１】仮に前記軟磁性層３３の磁化が外部磁界の
影響を受けて回転すると、前記軟磁性層３３とフリー磁
性層２９とが強磁性結合していることで、前記の磁化回
転の影響が磁壁の厚み分（約５００Å〜１０００Å程
度）離れた前記フリー磁性層２９の磁化まで及び、前記
フリー磁性層２９の磁化が回転する、サイドリーディン
グの問題が発生することにより、再生波形にノイズが乗
り、再生波形の安定性は低下してしまう。

【０１２２】そこで本発明では、前記軟磁性層３３を、
第２の反強磁性層４２との交換異方性磁界によってトラ
ック幅方向に固定できるようにしている。

【０１２３】図４（本発明における第４実施形態の磁気
再生素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面
側から見た部分断面図）も同様で、図４では、多層膜３
１は、下から下地層２３、フリー磁性層２９、非磁性中
間層２８、固定磁性層２７、第１の反強磁性層２６及び
保護層３０の順に積層されており、前記多層膜３１の両
側領域３１ｂ、３１ｂには、下から軟磁性層３３及び第
２の反強磁性層４２が積層されている。前記軟磁性層３
３は、前記フリー磁性層２９の上面と同程度の位置か、
それよりも上側にまで形成され、前記フリー磁性層の両
側端面全体に前記軟磁性層３３が形成されていることが
好ましい。

【０１２４】前記軟磁性層３３の磁化は、前記第２の反
強磁性層４２との間で発生する交換異方性磁界によって
適切にトラック幅方向に固定されており、また前記軟磁
性層３３のトラック幅方向における両側にはハードバイ
アス層３６が設けられていることで、前記軟磁性層３３
とフリー磁性層２９との強磁性結合を強めることができ
る。図４の実施形態も図３と同様にサイドリーディング
の問題を解消でき、再生波形にノイズが乗らない、再生
波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可
能である。

【０１２５】なお図３及び図４の実施形態において、前
記軟磁性層３３のフリー磁性層２９の端面の中心からト
ラック幅方向における幅寸法Ｔ１や、前記軟磁性層３３
の膜厚や材質、さらには前記多層膜３１の両側領域３１
ｂであって、前記第２の電極層３７が形成されていない
部分での前記シールド層２０、３９間の膜厚Ｈ１と、前
記多層膜３１が形成された部分でのシールド層２０、３
９間の膜厚Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）、第２の電極層３
７の形状などは図１で説明した通りである。

【０１２６】ところで図３及び図４に示す実施形態で
は、反強磁性層２６、４２が２層形成されている。前記
第１の反強磁性層２６は固定磁性層２７の磁化をハイト
方向（図示Ｙ方向）に固定するために用いられるもので
あり、第２の反強磁性層４２は前記軟磁性層３３の磁化
をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定することにより
フリー磁性層２９の磁化をトラック幅方向に向けるため
に用いられるものである。

【０１２７】このように固定磁性層２７とフリー磁性層
２９の磁化を前記反強磁性層２６、４２を用いて互いに
交叉する方向に向けるためには、以下のように製造方法
を工夫する必要性がある。

【０１２８】図１１ないし図１４は、図３に示す磁気検
出素子の製造方法を示す一工程図であり、各図は、記録
媒体との対向面側から見た部分断面図である。

【０１２９】図１１に示す工程では、基板４４上に、下
から下地層２３、第１の反強磁性層２６、固定磁性層２
７、非磁性中間層２８、フリー磁性層２９及び保護層３
０の順で積層された多層膜３１を形成する。各層の形成
は例えばスパッタ成膜である。スパッタ成膜では、例え
ばＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパ
ッタ法、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッ
タ法、コリメーションスパッタ法のいずれか、またはそ
れらを組み合せたスパッタ法などを使用できる。

【０１３０】本発明では前記第１の反強磁性層２６を、
元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，
Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎと
を含有する反強磁性材料で形成することが好ましい。あ
るいは、前記第１の反強磁性層２６を、Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′
合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂ
ｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃ
ｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚ
ｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，
Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２
種以上の元素である）で形成することが好ましい。

【０１３１】前記元素Ｘの組成比、あるいは元素Ｘ＋元
素Ｘ′の組成比を、例えば３７原子％以上で６３原子％
以下に設定する。または前記元素Ｘの組成比、あるいは
前記元素Ｘ＋元素Ｘ′の組成比を４７原子％以上で５７
原子％以下に設定することが好ましい。

【０１３２】次に第１の熱処理工程を行う。まずハイト
方向（図示Ｙ方向）に第１の磁界を印加しつつ、第１の
熱処理温度で熱処理し、前記第１の反強磁性層２６に交
換異方性磁界を発生させて、前記固定磁性層２７の磁化
をハイト方向に固定する。例えば前記第１の熱処理温度
を２７０℃とし、磁界の大きさを８００ｋ（Ａ／ｍ）と
する。

【０１３３】次に図１１に示すように、前記保護層３０
の上にリフトオフ用のレジスト層４５を形成する。そし
て前記レジスト層４５に覆われていない前記多層膜３１
をイオンミリングで除去し、前記多層膜３１のトラック
幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面３１ａ、３１ａ
を傾斜面にて形成する。

【０１３４】次に図１２に示す工程では、前記多層膜３
１の両側領域３１ｂ、３１ｂに下からバイアス下地層４
０、第２の反強磁性層４２、軟磁性層３３及び保護層３
０を積層する。なお各層はスパッタ成膜されることが好
ましく、スパッタ成膜では、例えばＤＣマグネトロンス
パッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、イオンビーム
スパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーション
スパッタ法のいずれか、またはそれらを組み合せたスパ
ッタ法などを使用できる。

【０１３５】なお本発明では、前記第２の反強磁性層４
２の上面４２ａは、前記フリー磁性層２９の下側に位置
するように前記第２の反強磁性層４２の膜厚を調整し、
前記第２の反強磁性層４２の上に形成される軟磁性層３
３を前記フリー磁性層２９の両側端面に直接接合できる
ようにする。そして、前記レジスト層４５を除去する。

【０１３６】また本発明では前記第２の反強磁性層４２
を、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒ
ｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭ
ｎとを含有する反強磁性材料で形成することが好まし
い。あるいは、前記第１の反強磁性層２６を、Ｘ−Ｍｎ
−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘ
ｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，
Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇ
ｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔ
ａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種
または２種以上の元素である）で形成することが好まし
い。

【０１３７】このとき、前記元素Ｘの組成比、あるいは
元素Ｘ＋元素Ｘ′の組成比を、例えば３７原子％以上で
６３原子％以下に設定し、または前記元素Ｘの組成比、
あるいは前記元素Ｘ＋元素Ｘ′の組成比を４７原子％以
上で５７原子％以下に設定することが好ましい。

【０１３８】次に第２の熱処理工程を行う。この工程で
は第１の印加磁界と交叉する方向、すなわちトラック幅
方向（図示Ｘ方向）に、前記第１の反強磁性層２６の交
換異方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、前
記第１の反強磁性層２６のブロッキング温度よりも低い
熱処理温度で処理する。

【０１３９】この工程により、第２の反強磁性層４２に
は交換異方性磁界が発生し、前記軟磁性層３３の磁化を
トラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定することができ
る。

【０１４０】なおこの第２の熱処理工程では、第２の印
加磁界は、第１の反強磁性層２６の交換異方性磁界より
も小さく、しかも熱処理温度は、前記第１の反強磁性層
２６のブロッキング温度よりも低いから、前記第１の反
強磁性層２６の交換異方性磁界の方向をハイト方向に向
けたまま、前記第２の反強磁性層４２の交換異方性磁界
をトラック幅方向に向けることができる。この際、固定
磁性層２７を例えばＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅなる積層
構造の人工フェリ磁性状態として形成することにより第
１の反強磁性層２６の交換異方性磁界を高めることがで
き、第２の熱処理による固定磁性層の磁化の傾斜を最小
限に抑えることができる。なお前記第１の反強磁性層２
６と第２の反強磁性層４２の組成は同じであっても良い
し異なっていても良い。

【０１４１】なお第２の熱処理温度は例えば２５０℃で
あり、磁界の大きさは２４ｋ（Ａ／ｍ）である。また上
記した組成比で形成された反強磁性層２６、４２では、
４８ｋ（Ａ／ｍ）以上の交換結合磁界を得ることがで
き、またブロッキング温度を３８０℃程度にすることが
できる。

【０１４２】次に、図１３に示すように、前記多層膜３
１及び前記軟磁性層３３の上に、前記レジスト層４５よ
りもトラック幅方向の幅寸法が長いリフトオフ用のレジ
スト層４６を形成する。前記リフトオフ用のレジスト層
４６の下面４６ａが少なくとも前記多層膜３１の上面の
トラック幅方向における幅寸法よりも長くなるように、
前記レジスト層４６を形成する。

【０１４３】次に図１３に示すように、前記レジスト層
４６によって覆われていない第２の反強磁性層４２、軟
磁性層３３及び保護層３０をイオンミリングで斜め方向
から削り、前記第２の反強磁性層４２、軟磁性層３３及
び保護層３０の両側端面４３、４３を傾斜面で形成す
る。

【０１４４】図１４に示す最終工程では、前記基板４４
と、前記第２の反強磁性層４２、軟磁性層３３及び保護
層３０の両側端面４３、４３との間にバイアス下地層３
５、ハードバイアス層３６及び電極層３７を積層する。
なお各層はスパッタ成膜されることが好ましく、スパッ
タ成膜では、例えばイオンビームスパッタ法、ロングス
ロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれ
か、またはそれらを組み合せたスパッタ法などを使用で
きる。

【０１４５】そして前記レジスト層４６を除去すると、
図３と同じ磁気検出素子が完成する。

【０１４６】なお図４も図１１ないし図１４と同じ製造
方法に基づいて形成することができ、図１１工程では、
多層膜３１を形成した後、第１の熱処理工程を行い、図
１２に示す工程では、前記多層膜３１の両側に下から軟
磁性層３３及び第２の反強磁性層４２を形成した後、第
２の熱処理工程を行い、図１３、１４工程で、前記軟磁
性層３３及び第２の反強磁性層４２の両側にハードバイ
アス層３６及び電極層３７を形成する。

【０１４７】また図１及び図２における磁気検出素子の
製造方法についても説明すると、図１１と同じ工程を施
した後、図１２に示す工程で、前記多層膜３１の両側領
域３１ｂ、３１ｂに、電極層３２と軟磁性層３３を積層
形成し、図１３と同じ工程を施して、前記電極層３２及
び軟磁性層３３の両側端部をイオンミリングで除去し、
次に図１４と同じ工程を施して、ハードバイアス層３６
及び電極層３７を形成すれば、図１及び図２に示す磁気
検出素子が完成する。

【０１４８】図５は本発明における第５実施形態の薄膜
磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図
である。

【０１４９】図５に示す実施形態では、多層膜３１の膜
構成は図１における多層膜３１の膜構成と同じであり、
前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂには、第１の
電極層３２と前記第１の電極層３２の上に軟磁性層３３
が積層形成されている。

【０１５０】この実施形態では図１と異なり、前記軟磁
性層３３の上であって、前記多層膜３１からトラック幅
方向に離れた位置に反強磁性層４７が形成されている
が、これにより前記反強磁性層４７と前記軟磁性層３３
間で発生する交換異方性磁界によって前記軟磁性層３３
の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けられてい
る。

【０１５１】そして前記軟磁性層３３は前記フリー磁性
層２９の両側端面に直接接合されており、前記軟磁性層
３３とフリー磁性層２９間の強磁性結合により前記軟磁
性層３３の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に適切
に揃えられる。なお前記強磁性結合を強めるために、前
記軟磁性層３３のトラック幅方向の両側にハードバイア
ス層を設けてもよい。

【０１５２】この実施形態では、前記フリー磁性層２９
のトラック幅方向の両側には、軟磁性層３３が形成さ
れ、前記多層膜３１からトラック幅方向に離れた位置で
の前記軟磁性層３３上には、反強磁性層４７が形成され
ている。

【０１５３】このように本発明では、従来のようにフリ
ー磁性層の両側にハードバイアス層が設けられたもので
はないから、前記フリー磁性層２９には、従来のように
バックリング現象が起こらず、またハードバイアス層か
らの保磁力Ｈｃの転写も無く、前記軟磁性層３３との強
磁性結合によって適切にトラック幅方向に磁化されたフ
リー磁性層２９の形成が可能になる。

【０１５４】よって従来に比べて前記フリー磁性層の磁
区制御が容易となり、ヒステリシスの無い、再生波形の
安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能であ
る。

【０１５５】なお前記反強磁性層４７は前記軟磁性層３
３の下側に形成されてもかまわないが、図５に示すよう
に前記反強磁性層４７を前記軟磁性層３３上に形成する
方が、製造工程を容易化できて好ましい。

【０１５６】図６は本発明における第６実施形態の磁気
検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面
側から見た部分断面図である。

【０１５７】図６に示す実施形態の多層膜３１は、図４
の実施形態の多層膜３１と同じ膜構成であり、前記多層
膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂには、下から軟磁性層
３３及び第２の反強磁性層４２が積層形成されている。

【０１５８】この実施形態では、電極層３７が、前記第
２の反強磁性層４２上にまで延びて形成されている。た
だし前記多層膜３１の上面と、前記電極層３７の内側端
面３７ｃとの間は離れており、図１で説明したのと同様
に、前記多層膜３１の両側領域３１ｂの前記電極層３７
が延びて形成されていない部分でのシールド層２０、３
９間の膜厚Ｈ１と、前記多層膜３１が形成された位置で
の前記シールド層２０、３９間の膜厚Ｈ２との差（Ｈ１
−Ｈ２）は、９０ｎｍ以下で−２０ｎｍ以上であること
が好ましい。これにより電気的絶縁性に優れた記上部ギ
ャップ層３８を形成できると共に、クロストークの問題
を低減させることができる。

【０１５９】また図６に示す実施形態では、前記電極層
３７の上であって、前記電極層３７の内側端面３７ｃよ
りもトラック幅方向に離れた前記電極層３７の上にさら
に電極層４８が設けられている。これにより磁気検出素
子の直流抵抗値が大きくなることを抑えることができ
る。

【０１６０】なお図６に示す実施形態は、図４に示す膜
構成の場合のみに適用可能なものではない。図１ないし
図３、および図５のいずれの実施形態でも適用可能なも
のである。

【０１６１】図７は本発明における第７実施形態の磁気
検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面
側から見た部分断面図である。

【０１６２】図７に示す実施形態は図４に示す実施形態
の一部を変更したものである。図７では、前記多層膜３
１の両側領域３１ｂ、３１ｂに、下から軟磁性層３３、
第２の反強磁性層４２及び電極層４９が積層形成されて
いる。

【０１６３】この実施形態では、図４の場合よりも、軟
磁性層３３の上に形成された第２の反強磁性層４２の膜
厚を薄くし、前記第２の反強磁性層４２上と前記多層膜
３１間に前記電極層４９が形成できるようにしている。

【０１６４】この実施形態でも、前記多層膜３１の両側
領域３１ｂの部分でのシールド層２０、３９間の膜厚Ｈ
１と、前記多層膜３１が形成された位置での前記シール
ド層２０、３９間の膜厚Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）は、
９０ｎｍ以下で−２０ｎｍ以上であることが好ましい。
このような数値範囲となるように、前記軟磁性層３３、
第２の反強磁性層４２、電極層４９の膜厚を調整する。
これによって電気的絶縁性に優れた上部ギャップ層３８
を形成できると共に、クロストークの問題を低減させる
ことができる。

【０１６５】なお図７の実施形態は、図３でも適用でき
る。すなわち図３に示す多層膜３１の両側領域３１ｂに
は、下から電極層４９、第２の反強磁性層４２、軟磁性
層３３が積層形成されるようにする。そして前記多層膜
３１の両側領域３１ｂの部分でのシールド層２０、３９
間の膜厚Ｈ１と、前記多層膜３１が形成された位置での
前記シールド層２０、３９間の膜厚Ｈ２との差（Ｈ１−
Ｈ２）が、９０ｎｍ以下で−２０ｎｍ以上となるよう
に、前記軟磁性層３３、第２の反強磁性層４２、電極層
４９の膜厚を調整する。

【０１６６】図７に示す実施形態では、前記多層膜３１
の両側に電極層４９が形成されることで、前記多層膜３
１のフリー磁性層２９、非磁性中間層２８及び固定磁性
層２７に適切な大きさのセンス電流を供給することがで
き、素子の直流抵抗値を低減させると共に、通電信頼性
（耐エレクトロマイグレーション）を向上させることが
できる。

【０１６７】図８は、多層膜３１の部分を拡大した部分
拡大断面図であり、本発明における好ましい膜構成が示
されている。

【０１６８】図８では、下地層２３の上にシードレイヤ
５０が形成されている。前記シードレイヤ５０は一層の
非磁性材料あるいは磁性材料で形されているが、特に高
抵抗材料で形成されることが好ましい。前記シードレイ
ヤ５０は例えばＮｉＦｅＹ合金（ただしＹは、Ｃｒ，Ｒ
ｈ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉから選ばれる少なく
とも１種以上）で形成されることが好ましい。このうち
前記シードレイヤ５０はＮｉＦｅＣｒ合金で形成される
ことがより好ましい。前記シードレイヤ５０の（１１
１）面を、より適切に反強磁性層２６との界面と平行な
方向に優先配向させることができ、さらに高比抵抗にで
きるからである。

【０１６９】前記シードレイヤ５０が高比抵抗である
と、電極層３７から流れるセンス電流の前記シードレイ
ヤ５０への分流を抑制することが可能である。これによ
って抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を向上させることができ、
またバルクハウゼンノイズを減少させることができる。

【０１７０】上記したように前記シードレイヤ５０は、
前記反強磁性層２６との界面と平行な方向に面心立方晶
の（１１１）面あるいは体心立方晶の（１１０）面が優
先配向していることで、前記シードレイヤ５０上に形成
される反強磁性層２６の（１１１）面、さらには前記反
強磁性層２６上に形成される各層の（１１１）面を前記
界面と平行な方向に優先配向させることが可能であり、
これによって結晶粒径が大きくなり抵抗変化率（ΔＲ／
Ｒ）を向上させることが可能である。

【０１７１】図８に示す実施形態では前記反強磁性層２
６の上に形成された固定磁性層２７は３層構造で形成さ
れる。

【０１７２】前記固定磁性層２７を構成する符号５１及
び５３の層は磁性層であり、例えばＣｏ、ＣｏＦｅ、Ｎ
ｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどで形成される。前記磁性層５
１，５３間にはＲｕなどで形成された中間層５２が介在
し、この構成により、前記磁性層５１と前記磁性層５３
の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これはいわゆ
る人工フェリ状態と呼ばれ、この構成により前記固定磁
性層２７の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁
性層２７と反強磁性層２６との界面で発生する交換異方
性磁界を見かけ上大きくすることができる。

【０１７３】同様に、前記固定磁性層２７の上に非磁性
中間層２８を介して形成されたフリー磁性層２９も３層
構造で形成され、前記フリー磁性層２９を構成する符号
５４及び５６の層はＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦ
ｅＮｉなどの磁性層であり、前記磁性層５４，５６間に
Ｒｕなどの中間層５５が介在する。これによって前記磁
性層５４，５６の磁化は互いに反平行にされ、前記フリ
ー磁性層２９の磁化を安定した状態にでき、フリー磁性
層２９全体としての磁気的な膜厚を薄く形成できる。こ
れによって前記フリー磁性層の磁化は、前記磁性層５
４，５６が外部磁界に対し反平行を保ちながら反転しや
すくなり、再生特性の向上を図ることができる。

【０１７４】なお前記人工フェリ構造は固定磁性層２７
及びフリー磁性層２９のどちらか一方において形成され
ていてもよい。この場合は特に固定磁性層２７において
のみ形成されることが好ましい。

【０１７５】また前記磁性層５１，５３および磁性層５
４，５６の膜厚はそれぞれ１０〜７０Å程度で形成され
る。また中間層５２、５５の膜厚は３Å〜１０Å程度で
形成で形成される。

【０１７６】また図８に示す実施形態では、前記フリー
磁性層２９の上に、金属材料あるいは非磁性金属のＣ
ｕ，Ａｕ，Ａｇからなるバックド層５７が形成されてい
る。また前記バックド層５７の上に形成される保護層３
０はＴａなどから成り、その表面が酸化された酸化層で
あることが好ましい。

【０１７７】前記バックド層５７が形成されることによ
って、磁気抵抗効果に寄与する＋スピン（上向きスピ
ン）の電子における平均自由行程（ｍｅａｎ ｆｒｅｅ
ｐａｔｈ）を延ばし、いわゆるスピンフィルター効果
（ｓｐｉｎ ｆｉｌｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）により磁気
抵抗効果素子において、大きな抵抗変化率が得られ、高
記録密度化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造すること
ができる。

【０１７８】前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂ
には、例えば図３と同様に下から第２の反強磁性層４２
及び軟磁性層３３が積層されている。図８のようにフリ
ー磁性層２９がフェリ構造であるときは、一方の磁性層
５４、５６の両側端部のみに前記軟磁性層３３の端部が
接するように前記第２の反強磁性層４２及び軟磁性層３
３の膜厚を調整することが好ましい。これにより前記一
方の磁性層が前記軟磁性層３３の磁化方向と同一方向に
磁化され、他方の磁性層の磁化が前記一方の磁性層の磁
化方向と反平行にされて、安定した人工フェリ状態を維
持できる。

【０１７９】ただし前記磁性層５４、５６の双方の両側
端部に前記軟磁性層３３の端部が接して形成されていて
も良い。前記磁性層５４、５６は、飽和磁化Ｍｓと膜厚
ｔとをかけて求められる単位面積当たりの磁気モーメン
トが異なっており、前記磁気モーメントが大きい方の磁
性層が優先的に前記軟磁性層３３の磁化方向と同一方向
に磁化され、磁気モーメントの小さい方の磁性層の磁化
は、前記磁気モーメントの大きい磁性層の磁化方向と反
平行に向けられるようになっている。

【０１８０】また図８に示すように前記軟磁性層３３の
上には図７に示す実施形態と同様に電極層４９を形成し
ても良いし、形成しなくても良い。また前記多層膜３１
からトラック幅方向に離れた位置に形成された電極層３
７を前記軟磁性層３３上にまで延ばして形成しても良
い。

【０１８１】また図８に示す前記多層膜３１の両側領域
３１ｂ、３１ｂの膜構成は、図１と同様に下から電極層
３２及び軟磁性層３３の順に積層されたものであっても
良い。

【０１８２】図９は本発明における別の好ましい多層膜
３１の構造を示す部分拡大断面図である。

【０１８３】図９では、下地層２３の上に３層のフェリ
構造で形成されたフリー磁性層２９が形成されている。
また前記フリー磁性層２９の上には非磁性中間層２８を
介して、３層のフェリ構造で形成された固定磁性層２７
が形成されている。また前記固定磁性層２７の上には反
強磁性層２６及び保護層３０が形成されている。

【０１８４】前記フリー磁性層２９を構成する磁性層５
４、５６及び固定磁性層２７を構成する磁性層５１、５
３は、Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどの
磁性層であり、符号５５、５２がＲｕなどの中間層であ
る。また前記磁性層５１，５３および磁性層５４，５６
の膜厚はそれぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また
中間層５２、５５の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成され
る。

【０１８５】図９における実施形態では、前記多層膜３
１の両側領域３１ｂ、３１ｂには、下から下地層４０、
軟磁性層３３及び電極層３２が積層形成されている。す
なわち図２と同じ積層構成である。

【０１８６】図９に示す実施形態では、前記フリー磁性
層２９は３層のフェリ構造で形成されているから、磁性
層５４、５６のうち一方の磁性層の両側端部にのみ前記
軟磁性層３３の端部が接合されていることが好ましい。
これによって前記フリー磁性層２９の人工フェリ状態を
安定化することができる。ただし前記磁性層５４、５６
の双方の両側端部に前記軟磁性層３３の端部が接して形
成されていても良い。前記磁性層５４、５６は、飽和磁
化Ｍｓと膜厚ｔとをかけて求められる単位面積当たりの
磁気モーメントが異なっており、前記磁気モーメントが
大きい方の磁性層が優先的に前記軟磁性層３３の磁化方
向と同一方向に磁化され、磁気モーメントの小さい方の
磁性層の磁化は、前記磁気モーメントの大きい磁性層の
磁化方向と反平行に向けられるようになっている。

【０１８７】また図９に示す実施形態では図４と同様に
前記軟磁性層３３の上に第２の反強磁性層４２が形成さ
れていている構造であっても良い。また図７と同様に前
記第２の反強磁性層４２の上に電極層４９が重ねて形成
されていても良い。

【０１８８】なお図９では、固定磁性層２７及びフリー
磁性層２９の一方が上記の人工フェリ構造であっても良
い。この場合、固定磁性層２７が人工フェリ磁性構造と
されることが好ましい。

【０１８９】図１０は本発明における別の多層膜３１の
好ましい構造を示す部分拡大断面図である。

【０１９０】図１０に示す多層膜３１の構造は図１ない
し図９とは異なりデュアルスピンバルブ型と呼ばれるも
のである。

【０１９１】図１０に示すように、下地層２３の上には
第１の反強磁性層５８が形成され、その上にはＲｕなど
の中間層５２を介してＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、Ｃｏ
ＦｅＮｉなどの磁性層５１、５３が対向する３層のフェ
リ構造の第１の固定磁性層６０が形成される。さらに前
記第１の固定磁性層６０の上には非磁性中間層２８を介
して、Ｒｕなどの中間層５５を介してＣｏ、ＣｏＦｅ、
ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどの磁性層５４、５６が対向
する３層のフェリ構造のフリー磁性層２９が形成され
る。さらに前記フリー磁性層２９の上には非磁性中間層
２８を介して、Ｒｕなどの中間層５２を介してＣｏ、Ｃ
ｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどの磁性層５１、５
３が対向する３層のフェリ構造の第２の固定磁性層６１
が形成される。さらに前記第２の固定磁性層６１の上に
は反強磁性層５９が形成され、前記反強磁性層５９の上
には、保護層３０が形成される。

【０１９２】前記フリー磁性層の磁性層５４、５６の磁
化は反平行状態にされており、前記磁性層５４と対向す
る第１の固定磁性層６０の磁性層５３の磁化が図示Ｙ方
向に固定されている場合、前記磁性層５６と対向する第
２の固定磁性層６１の磁性層５３の磁化は図示Ｙ方向と
逆方向に固定されるようになっている。

【０１９３】また前記フリー磁性層２９が単層、あるい
はＮｉＦｅ合金などの磁性層の上下にＣｏのなどの磁性
層が形成された３層の磁性層構造である場合には、前記
第１の固定磁性層６０及び第２の固定磁性層６１の磁性
層５３は共に同じ方向（例えば図示Ｙ方向）に固定され
る。

【０１９４】図１０に示すように前記多層膜３１の両側
には、図２と同様に、軟磁性層３３とその上に電極層３
２とが積層形成されている。図１０では前記フリー磁性
層２９は３層の人工フェリ構造であるから、前記軟磁性
層３３の端部は、前記フリー磁性層２９の一方の磁性層
５４の両側端部のみ接合されるように、前記軟磁性層３
３の膜厚を調整することが好ましい。これにより前記フ
リー磁性層２９の人工フェリ構造を安定化させることが
できる。ただし前記磁性層５４、５６の双方の両側端部
に前記軟磁性層３３の端部が接して形成されていても良
い。前記磁性層５４、５６は、飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔと
をかけて求められる単位面積当たりの磁気モーメントが
異なっており、前記磁気モーメントが大きい方の磁性層
が優先的に前記軟磁性層３３の磁化方向と同一方向に磁
化され、磁気モーメントの小さい方の磁性層の磁化は、
前記磁気モーメントの大きい磁性層の磁化方向と反平行
に向けられるようになっている。

【０１９５】また図１０では、図４と同様に前記軟磁性
層３３の上に第２の反強磁性層４２が形成された構造で
あっても良く、あるいは図７と同様に前記第２の反強磁
性層４２の上にさらに電極層４９が重ねて形成されてい
る構成であってもよい。あるいは前記電極層４９を形成
せず、前記多層膜３１よりもトラック幅方向に離れた位
置に形成された電極層３７を前記第２の反強磁性層４２
にまで延ばして形成してもかまわない。

【０１９６】また本発明は、トンネル型磁気抵抗効果型
素子と呼ばれる磁気検出素子にも適用可能である。トン
ネル型磁気抵抗効果型素子では、非磁性中間層２８がＡ
ｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成される。またト
ンネル型磁気抵抗効果型素子の場合、電極層は、多層膜
３１の上下に形成される。したがってトンネル型磁気抵
抗効果型素子に本発明を適用する場合には、図３や図４
のように多層膜３１の両側に第２の反強磁性層４２と軟
磁性層３３を形成し、前記多層膜３１の上下に電極層を
形成する形態や、あるいは図１や図２を利用するとき
は、多層膜３１の両側に軟磁性層３３のみを形成し、前
記多層膜３１の上下に電極層を形成する形態が考えられ
る。

【０１９７】なお本発明における磁気検出素子は、ハー
ドディスク装置に搭載される薄膜磁気ヘッドにのみ使用
可能なものではなく、テープ用磁気ヘッドや磁気センサ
などにも使用可能なものである。

【０１９８】

【発明の効果】以上詳述した本発明によれば、フリー磁
性層の両側に軟磁性層を介してバイアス層を設けること
で、従来のように前記フリー磁性層への前記バイアス層
の保磁力の転写の問題やバックリング現象の問題は起こ
らず、また前記フリー磁性層と前記バイアス層間に介在
する前記軟磁性層の磁化は前記バイアス層からの縦バイ
アス磁界によってトラック幅方向に向けられているた
め、前記軟磁性層との強磁性結合により、前記フリー磁
性層の磁化は、適切にトラック幅方向に揃えられる。

【０１９９】よって本発明では、従来のようにヒステリ
シスが生じず、また再生波形の安定性に優れた磁気検出
素子を製造することができる。

【０２００】また本発明では、前記軟磁性層に重ねて第
２の反強磁性層を形成することで、前記軟磁性層の磁化
が適切にトラック幅方向に固定されるので、外部磁界が
侵入してきても、前記外部磁界によって前記軟磁性層の
磁化が回転することが無い。したがって本発明では、サ
イドリーディングの問題は発生せず、ノイズの発生がな
い再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造するこ
とが可能になっている。

【０２０１】また本発明における磁気検出素子を備えた
薄膜磁気ヘッドであれば、上記効果に加えて、上部ギャ
ップ層を電気的短絡が無いように容易に形成でき、さら
に前記多層膜のトラック幅方向の両側におけるシールド
層間の距離を小さくできることで実効トラック幅を小さ
くでき、クロストークの問題を低減させることができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明における第１の実施形態の磁気検出素子
を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見
た部分断面図、

【図２】本発明における第２の実施形態の磁気検出素子
を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見
た部分断面図、

【図３】本発明における第３の実施形態の磁気検出素子
を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見
た部分断面図、

【図４】本発明における第４の実施形態の磁気検出素子
を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見
た部分断面図、

【図５】本発明における第５の実施形態の磁気検出素子
を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見
た部分断面図、

【図６】本発明における第６の実施形態の磁気検出素子
を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見
た部分断面図、

【図７】本発明における第７の実施形態の磁気検出素子
を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見
た部分断面図、

【図８】本発明の好ましい多層膜の構造を記録媒体との
対向面側から見た部分断面図、

【図９】本発明の別の好ましい多層膜の構造を記録媒体
との対向面側から見た部分断面図、

【図１０】本発明の別の好ましい多層膜の構造を記録媒
体との対向面側から見た部分断面図、

【図１１】図３に示す薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す
一工程図、

【図１２】図１１に示す工程の次に行われる一工程図、

【図１３】図１２に示す工程の次に行われる一工程図、

【図１４】図１３に示す工程の次に行われる一工程図、

【図１５】従来における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との
対向面側から見た部分断面図、

【図１６】従来における別の薄膜磁気ヘッドを記録媒体
との対向面側から見た部分断面図、

【符号の説明】

２０ 下部シールド層 ２１ 下部ギャップ層 ２２ 磁気検出素子 ２３、４０ 下地層 ２６、４７ 反強磁性層 ２７ 固定磁性層 ２８ 非磁性中間層 ２９ フリー磁性層 ３０ 保護層 ３２、３７、４８、４９ 電極層 ３３ 軟磁性層 ３５ バイアス下地層 ３６ ハードバイアス層 ３８ 上部ギャップ層 ３９ 上部シールド層 ４２ 第２の反強磁性層 ４５、４６ レジスト層 ５０ シードレイヤ ５７ バックド層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 43/12 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ

Claims (18)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 反強磁性層と、この反強磁性層と接して
   形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁
   化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非
   磁性中間層を介して形成されたフリー磁性層とを有する
   多層膜が設けられ、 前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側には軟磁性層
   を介してバイアス層が設けられていることを特徴とする
   磁気検出素子。
2. 【請求項２】 前記多層膜は、下から反強磁性層、固定
   磁性層、非磁性中間層、およびフリー磁性層の順に積層
   され、前記多層膜の両側領域に、電極層と、その上に前
   記軟磁性層とが積層されている請求項１記載の磁気検出
   素子。
3. 【請求項３】 前記多層膜は、下からフリー磁性層、非
   磁性中間層、固定磁性層、および反強磁性層の順に積層
   され、前記多層膜の両側領域に、前記軟磁性層と、その
   上に電極層とが積層されている請求項１記載の磁気検出
   素子。
4. 【請求項４】 第１の反強磁性層と、この反強磁性層と
   接して形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界に
   より磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性
   層に非磁性中間層を介して形成されたフリー磁性層とを
   有する多層膜が設けられ、 前記多層膜のトラック幅方向の両側領域には、第２の反
   強磁性層と、少なくとも前記フリー磁性層の両側に形成
   される軟磁性層とが設けられ、前記軟磁性層のトラック
   幅方向の両側にはバイアス層が設けられていることを特
   徴とする磁気検出素子。
5. 【請求項５】 前記多層膜は下から、第１の反強磁性
   層、固定磁性層、非磁性中間層およびフリー磁性層の順
   で積層され、前記多層膜の両側領域に、前記第２の反強
   磁性層と、その上に前記軟磁性層とが積層されている請
   求項４記載の磁気検出素子。
6. 【請求項６】 前記多層膜は下からフリー磁性層、非磁
   性中間層、固定磁性層及び第１の反強磁性層の順で積層
   され、前記多層膜の両側領域に、前記軟磁性層と、その
   上に前記第２の反強磁性層とが積層されている請求項４
   記載の磁気検出素子。
7. 【請求項７】 前記軟磁性層は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦ
   ｅ合金、あるいはＮｉＦｅＣｏ合金で形成される請求項
   １ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。
8. 【請求項８】 前記軟磁性層は、ＮｉＦｅＸ合金（ただ
   し元素Ｘは、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒ
   ｕのうちいずれか１種または２種以上）で形成される請
   求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。
9. 【請求項９】 前記軟磁性層の残留磁化×膜厚は、前記
   バイアス層の残留磁化×膜厚に比べて小さい請求項１な
   いし８のいずれかに記載の磁気検出素子。
10. 【請求項１０】 前記フリー磁性層のトラック幅方向の
    端面の中心からトラック幅方向における前記軟磁性層の
    幅寸法は、５００Å以上で２０００Å以下である請求項
    １ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
11. 【請求項１１】 少なくとも前記バイアス層の下には、
    バイアス下地層が形成されている請求項１ないし１０の
    いずれかに記載の磁気検出素子。
12. 【請求項１２】 前記バイアス下地層は、結晶構造がｂ
    ｃｃ構造の金属膜で形成されたものである請求項１１記
    載の磁気検出素子。
13. 【請求項１３】 前記バイアス下地層はＣｒ，Ｗ，Ｍ
    ｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのうちいずれか１種または２
    種以上の金属膜で形成される請求項１２記載の磁気検出
    素子。
14. 【請求項１４】 少なくとも前記バイアス層の上には電
    極層が形成されている請求項１ないし１３のいずれかに
    記載の磁気検出素子。
15. 【請求項１５】 以下の工程を有することを特徴とする
    磁気検出素子の製造方法。 （ａ）第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層及
    びフリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
    （ｂ）前記多層膜に、ハイト方向の第１の磁界を印加し
    つつ、第１の熱処理温度で熱処理を行い、前記第１の反
    強磁性層と固定磁性層間に交換異方性磁界を発生させ、
    前記固定磁性層の磁化を前記ハイト方向に固定する工程
    と、（ｃ）前記多層膜の両側領域に第２の反強磁性層
    と、少なくとも前記フリー磁性層の両側に対向する軟磁
    性層とを積層し、トラック幅方向に、前記第１の反強磁
    性層の交換異方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加し
    つつ、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の熱処理温度で熱処理して、前記第２の反強磁
    性層と軟磁性層間に交換異方性磁界を発生させ、前記軟
    磁性層の磁化をトラック幅方向に固定する工程と、
    （ｄ）前記第２の反強磁性層及び前記軟磁性層の両側に
    バイアス層を形成し、前記バイアス層の上に電極層を形
    成する工程。
16. 【請求項１６】 前記第１の反強磁性層と第２の反強磁
    性層を、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒ
    ｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素であ
    る）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成する請求項
    １５記載の磁気検出素子の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記第１の反強磁性層と第２の反強磁
    性層をＸ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，
    Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓ
    ｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚ
    ｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓ
    ｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元
    素のうち１種または２種以上の元素である）で形成する
    請求項１５記載の磁気検出素子の製造方法。
18. 【請求項１８】 下部シールド層上に下部ギャップ層を
    介して、請求項１ないし１４のいずれかに記載された磁
    気検出素子が形成され、前記磁気検出素子上に上部ギャ
    ップ層を介して上部シールド層が形成されることを特徴
    とする薄膜磁気ヘッド。