JP2003086861A - 磁気検出素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ハードバイアス層によってフリー磁性層に縦
バイアス磁界を与えるＣＰＰ型の磁気検出素子におい
て、スピンバルブ多層膜とハードバイアス層の電気的絶
縁を確実にとることのできる磁気検出素子を提供する。 【解決手段】 多層膜Ｔ１のトラック幅方向における側
端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに、ハードバイアス層（縦バイアス
層）と多層膜Ｔ１を電気的に絶縁する絶縁酸化膜３２，
３２を設けることにより、縦バイアス層と多層膜Ｔ１の
側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓの電気的絶縁を確実にとることが
でき、磁気検出素子の出力を容易に向上させることがで
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、ＣＰＰ（current
perpendicular to the plane）型の磁気検出素子に
係り、特に、検出電流の分流を防いで、磁界検出感度を
向上させることのできる磁気検出素子及びその製造方法
に関する。

【０００２】

【従来の技術】図１６は従来の磁気検出素子を記録媒体
からの対向面側からみた断面図である。

【０００３】基板（図示せず）上に、ＮｉＦｅなどから
なる下部シールド層１、Ｃｕなどからなる下部電極層２
が形成されている。さらに、下部電極層２の上に、下地
層３、シード層４、反強磁性層５、第１固定磁性層６
ａ、非磁性中間層６ｂ、第２固定磁性層６ｃからなる固
定磁性層６、非磁性材料層７、第２フリー磁性層８ａ、
非磁性中間層８ｂ、第１フリー磁性層８ｃからなるフリ
ー磁性層８、及び保護層９からなる多層膜Ｔが積層され
ている。

【０００４】第１フリー磁性層８ｃ、第２フリー磁性層
８ａ、第１固定磁性層６ａ、第２固定磁性層６ｃは、Ｎ
ｉＦｅなどの磁性材料で形成される。また、非磁性材料
層７はＣｕなどの導電性材料で形成され、非磁性中間層
６ｂ及び８ｂはＲｕなどで形成される。

【０００５】また、下地層３及び保護層９はＴａ等、シ
ード層４はＮｉＦｅ等、反強磁性層５はＰｔＭｎによっ
て形成されている。

【０００６】多層膜Ｔの上層には、Ｃｕなどからなる上
部電極層１０及びＮｉＦｅなどからなる上部シールド層
１１が積層されている。

【０００７】多層膜Ｔの両側領域には、フリー磁性層８
に対向する位置にＣｏＰｔなどの硬磁性材料からなるハ
ードバイアス層１３，１３が形成されている。ハードバ
イアス層１３，１３の上層と下層には、絶縁層１２，１
２及び絶縁層１４，１４が形成されており、下部電極層
２及び上部電極層１０と多層膜Ｔの側端面Ｔｓ，Ｔｓ間
の電気的絶縁をとっている。

【０００８】図１６に示される磁気検出素子は、いわゆ
るＣＰＰ（current perpendicularto the plane）型
の磁気検出素子であり、センス電流が多層膜Ｔの各膜面
に対し垂直方向に流されるものである。

【０００９】検出対象の磁界（外部磁界）が磁気検出素
子に印加される前の状態において、固定磁性層６の磁化
方向とフリー磁性層８の磁化方向は、所定の角度をなし
ている。この状態の磁気検出素子に外部磁界が印加され
ると、フリー磁性層８の磁化方向が回転し、固定磁性層
６の磁化方向とフリー磁性層８の磁化方向の相対角度が
変化して、磁気検出素子の直流抵抗値及び出力電圧が変
化する。

【００１０】ＣＰＰ型の磁気検出素子は、多層膜Ｔの各
膜面に対しほぼ水平方向にセンス電流が流されるＣＩＰ
（current in the plane）型の磁気検出素子と比べ
て、発熱量（Ｐ）を一定として、前記多層膜Ｔの各膜面
の面積を小さくしたときの、抵抗変化量ΔＲ及び出力Δ
Ｖを大きくすることができる。

【００１１】すなわち、素子サイズを小さくしていく
と、ＣＩＰ型よりもＣＰＰ型にする方が出力を大きくで
き、ＣＰＰ型は、今後の高記録密度化に伴う素子サイズ
の狭小化に適切に対応できる構造であると期待されてい
る。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】ＣＰＰ型の磁気検出素
子は、多層膜Ｔを構成する各層の膜面垂直方向に検出電
流を流す構造のため、多層膜Ｔの側端面Ｔｓ，Ｔｓから
検出電流が洩れて分流すると、検出電流の電流密度が減
少し、磁気検出素子の出力を向上させることが困難にな
る。従って、多層膜Ｔの側端面Ｔｓ，Ｔｓは電気的に絶
縁されていることが好ましい。

【００１３】しかし、図１６に示されるように、一対の
ハードバイアス層１３，１３によって、フリー磁性層８
に縦バイアス磁界を与える磁気検出素子では、多層膜Ｔ
の側端面Ｔｓ，Ｔｓのうち絶縁層１２，１２及び絶縁層
１４，１４と接している部分は電気的に絶縁されている
ものの、導電性の材料からなるハードバイアス層１３，
１３に接している部分から検出電流が分流して、出力が
低下してしまう。

【００１４】上述のように、ＣＰＰ型の磁気検出素子は
素子の膜面面積を小さくしたときに特に出力を大きくで
きるものであるが、素子の膜面面積を小さくしていくと
素子の膜面面積に対する素子の側面面積の比率が大きく
なり、多層膜Ｔの側端面Ｔｓ，Ｔｓから検出電流が洩れ
て分流することの磁気検出素子の出力への影響が大きく
なる。

【００１５】本発明は、上記従来の課題を解決するため
のものであり、磁気検出素子を構成する多層膜の側端面
の電気的絶縁を確実にとることができ、磁気検出素子の
出力を容易に向上させることができる磁気検出素子及び
その製造方法を提供することを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明は、固定磁性層、
非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜、硬磁性
材料からなり前記多層膜の前記フリー磁性層のトラック
幅方向における側端面に対向する一対の縦バイアス層、
並びに前記多層膜の上面に電気的に接続された上部電極
層及び前記多層膜の下面に電気的に接続された下部電極
層を有し、前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に電流を
供給する磁気検出素子において、前記多層膜のトラック
幅方向における側端面に、前記縦バイアス層と前記多層
膜を電気的に絶縁する絶縁酸化膜が設けられていること
を特徴とするものである。

【００１７】本発明の磁気検出素子では、前記多層膜の
トラック幅方向における側端面に、前記縦バイアス層と
前記多層膜を電気的に絶縁する絶縁酸化膜が設けられて
いる。従って、前記多層膜の前記フリー磁性層のトラッ
ク幅方向における側端面に対向する一対の縦バイアス層
を形成しても、前記多層膜の側端面の電気的絶縁を確実
にとることができ、前記多層膜の側端面からの検出電流
の分流を防いで、磁気検出素子の出力を容易に向上させ
ることができる。

【００１８】前記絶縁酸化膜は、例えば、前記多層膜を
構成する各層の材料が酸化されて形成された層、前記下
部電極層の材料が酸化されて形成された層、金属材料又
は半導体材料の酸化物層のうち１つまたは２つ以上を有
するものとできる。

【００１９】本発明の磁気検出素子は、前記一対の縦バ
イアス層（ハードバイアス層）によって、前記フリー磁
性層に縦バイアス磁界を供給するものである。従って、
前記多層膜の側端面に形成された前記絶縁酸化膜の膜厚
が厚すぎると、前記フリー磁性層に適切な大きさの縦バ
イアス磁界を供給することができなくなる。一方、前記
絶縁酸化膜の膜厚が薄すぎると前記多層膜の側端面の電
気的絶縁を確実にとることができなくなる。従って、前
記絶縁酸化膜の膜厚を薄くすることと、前記多層膜の側
端面の電気的絶縁を確実にとることを両立させることが
必要になる。

【００２０】本発明では、アルミナ等の金属酸化物や酸
化ケイ素などの半導体酸化物からなるターゲットを用い
たスパッタ成膜によって、前記絶縁酸化膜を成膜するこ
とも可能である。しかし、アルミナ等の金属酸化物や酸
化ケイ素などの半導体酸化物をターゲットとして用いる
と、形成された絶縁酸化膜にピンホールが生じやすくな
り、前記多層膜の側端面の電気的絶縁を確実にとること
が難しくなる。

【００２１】そこで、本発明では、後述する製造方法の
説明のところで詳述するように、前記絶縁酸化膜を形成
する方法として、前記多層膜のトラック幅方向における
側端面から所定の厚さの部分や前記多層膜の側端面に付
着した金属層（前記多層膜を構成する各層の材料や前記
下部電極層の材料からなる層）を、自然酸化或いはプラ
ズマ酸化やラジカル酸化などの陽極酸化によって酸化さ
せたり、前記多層膜の側端面上に、アルミニウム（Ａ
ｌ）などの金属材料やケイ素（Ｓｉ）などの半導体材料
をスパッタ成膜した後、この金属材料や半導体材料を自
然酸化或いはプラズマ酸化やラジカル酸化などの陽極酸
化によって酸化させる方法を用いることができる。

【００２２】前記多層膜の側端面上にまず金属や半導体
を付着させ、後からこの金属や半導体を酸化させる方法
を用いると、膜厚が薄くしかもピンホールの数が少ない
前記絶縁酸化膜を形成することが容易になる。

【００２３】本発明では、前記絶縁酸化膜の膜厚を３ｎ
ｍ〜２０ｎｍとしてもピンホールが少なく前記多層膜の
側端面の電気的絶縁を確実にとることができる磁気検出
素子を提供できる。

【００２４】なお、前記絶縁酸化膜が、前記多層膜内を
流れる伝導電子のスピン状態（エネルギー、量子状態な
ど）を保持したまま鏡面反射するスペキュラー膜（鏡面
反射膜）であることが好ましい。

【００２５】ここで前記スペキュラー膜（鏡面反射膜）
を用いることによる鏡面反射効果について図５を参照し
ながら説明する。図５は本発明における磁気検出素子の
構造の一部を模式図的に示したものである。

【００２６】アップスピン電子（図では上向き矢印で示
している）は、固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化
が平行となる状態では、固定磁性層、非磁性材料層を通
りぬけて、前記フリー磁性層の内部を移動できる。

【００２７】ここでトラック幅Ｔｗの狭小化が進み特に
素子面積が６０ｎｍ角以下になると、前記アップスピン
電子の一部は、前記フリー磁性層の内部を通過する前
に、多層膜の側端面に衝突しやすくなるが、前記多層膜
の側端面にスペキュラー膜を設けると、前記多層膜の側
端面に到達した前記アップスピン電子は、そこでスピン
状態（エネルギー、量子状態など）を保持したまま鏡面
反射する。そして鏡面反射したアップスピン電子の伝導
電子は、移動向きを変えて前記フリー磁性層内を通り抜
けることが可能になる。

【００２８】このため、素子面積の狭小化においても前
記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ⁺
を従来に比べて伸ばすことが可能になり、よって前記ア
ップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ⁺と、
ダウンスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ^-と
の差を大きくすることができ、従って再生出力の向上と
ともに、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることが可
能になる。

【００２９】なお、スペキュラー膜の形成により伝導電
子が鏡面反射する理由は、フリー磁性層、非磁性材料
層、固定磁性層の側壁とスペキュラー膜との界面付近に
ポテンシャル障壁が形成されるためであると考えられ
る。

【００３０】特に、磁気検出素子のトラック幅寸法が小
さくなると、前記アップスピン電子を持つ伝導電子が多
層膜の側端面に到達する回数が増え、スペキュラー膜の
持つ鏡面反射効果を有効に機能させることができ、抵抗
変化率の向上を図ることができる。

【００３１】前述のように、前記絶縁酸化膜は、例え
ば、前記多層膜を構成する各層の材料が酸化されて形成
された層、前記下部電極層の材料が酸化されて形成され
た層、金属材料又は半導体材料の酸化物層のうち１つま
たは２つ以上を有するものである。これらの層を適切な
酸化膜とすることで、前記絶縁酸化膜をスペキュラー膜
として機能させることができる。

【００３２】特に、前記金属材料又は本導体材料の酸化
物層を以下の材料からなる層として形成すると、前記絶
縁酸化膜を確実にスペキュラー膜として機能させること
が容易になるので好ましい。

【００３３】Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆ
ｅ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｑ−
Ｏ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｏ
（ここでＲはＣｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）のいずれ
か１種あるいは２種以上の酸化物。

【００３４】なお例えばＦｅ−Ｏの中でもα−Ｆｅ
₂Ｏ₃、Ｎｉ−Ｏの中でもＮｉＯ、Ａｌ−Ｑ−Ｏの中でも
ＡｌＱＯ、Ｒ−Ｏの中でもＲＯとなる組成式を満たすこ
とが好ましい。

【００３５】これら酸化物の形成は、構成元素のターゲ
ットを用いてスパッタ成膜するか、酸素以外の構成元素
のターゲットを用意し、多層膜の側端面に酸素以外の構
成元素の膜をスパッタ成膜した後、自然酸化、プラズマ
酸化、あるいはラジカル酸化などによって、前記酸素以
外の構成元素からなる膜を酸化させることによる。なお
前記酸素以外の構成元素の膜すべてを酸化させないと適
切に鏡面反射効果を有するスペキュラー膜を形成するこ
とはできない。

【００３６】また上記の酸化方法によって形成されたス
ペキュラー膜は、化学量論的な組成を有していた方が良
いが有していなくても鏡面反射効果を発揮させることが
できる。

【００３７】上記のように化学量論的な組成を有さなく
ても十分な絶縁性を有するスペキュラー膜では、前記多
層膜の側端面との界面付近に適切にポテンシャル障壁が
形成され、鏡面反射効果を発揮することが可能になる。

【００３８】例えばスペキュラー膜をＡｌ−Ｏで形成す
るとき、Ａｌ₂Ｏ₃で形成されたターゲットでスペキュラ
ー膜をスパッタ成膜すると、化学量論的な組成を有する
スペキュラー膜を形成することができないが、極端に酸
素が少なくなければ前記スペキュラー膜と前記多層膜の
側端面との界面付近に適切なポテンシャル障壁を形成で
き、鏡面反射効果を有効に発揮させることができる。

【００３９】あるいは前記金属材料又は本導体材料の酸
化物層の代わりに、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｑ−Ｎ（ここでＱ
はＢ、Ｓｉ、Ｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、
Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｎ（ここでＲはＴ
ｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから
選択される１種以上）の窒化物の層を形成してもよい。

【００４０】なおＡｌ−Ｎの中でもＡｌＮ、Ａｌ−Ｑ−
Ｎの中でもＡｌＱＮ、Ｒ−Ｎの中でもＲＮとなる組成式
を満たすことが好ましい。

【００４１】これら窒化物の形成は、構成元素のターゲ
ットを用いてスパッタ成膜するか、例えば窒素以外の構
成元素のターゲットを用意し、多層膜の側端面に窒素以
外の構成元素の膜をスパッタ成膜した後、前記窒素以外
の構成元素からなる膜を窒化させることによる。

【００４２】または、前記金属材料又は本導体材料の酸
化物層の代わりに、半金属ホイッスラー合金からなる層
を形成してもよい。前記半金属ホイッスラー金属には、
ＮｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂなどを選択できる。

【００４３】本発明では、前記多層膜を、前記固定磁性
層に接する反強磁性層を有し、下から、反強磁性層、固
定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層の順序で積層さ
れる、いわゆるボトム型のスピンバルブ型磁気検出素子
として形成することができる。または、前記多層膜を、
前記固定磁性層に接する反強磁性層を有し、下から、フ
リー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び反強磁性層
の順序で積層されるいわゆるトップ型のスピンバルブ型
磁気検出素子として形成することができる。

【００４４】また、本発明では、前記下部電極層の下層
に下部シールド層が形成され、前記上部電極層の上層に
上部シールド層が形成されてもよい。あるいは、前記下
部電極層及び前記上部電極層が磁性材料によって形成さ
れ、前記下部電極層及び前記上部電極層がそれぞれ、下
部シールド層及び上部シールド層の機能を有してもよ
い。

【００４５】本発明の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）基板上に下部電極層を形成し、前記下部電極層の
表面上に、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層を
有する多層膜を形成する工程と、（ｂ）前記多層膜上に
レジスト層を形成し、前記多層膜の、前記レジスト層に
覆われずに表面が露出している部分を除去する工程と、
（ｃ）前記レジスト層に覆われて除去されずに残された
前記多層膜のトラック幅方向における側端面に付着した
金属層を酸化させる工程、及び／又は前記多層膜を側端
面から所定の厚さ酸化させる工程と、（ｄ）前記多層膜
の前記フリー磁性層のトラック幅方向における側端面に
対向する一対の縦バイアス層を、硬磁性材料を用いて形
成する工程と、（ｅ）前記レジスト層を除去する工程
と、（ｆ）前記多層膜の上面と電気的に接続される上部
電極層を形成する工程。

【００４６】本発明では、前記（ｃ）の工程において、
前記（ｂ）の工程で除去されずに残された前記多層膜の
トラック幅方向における側端面に付着した金属層や前記
多層膜の側端面から所定の厚さの部分を酸化させること
により、前記多層膜の側端面に絶縁酸化膜を形成するこ
とができ、この絶縁酸化膜を介して、前記フリー磁性層
の側端面と前記一対の縦バイアス層を対向させることが
できる。

【００４７】前記金属層や前記多層膜を後から酸化させ
ることにより均一で高密度の絶縁酸化膜を形成できるの
で、前記フリー磁性層に十分な縦バイアス磁界を供給で
きるように前記絶縁酸化膜を薄くしても、前記絶縁酸化
膜のピンホールを少なくして、前記多層膜の側端面の電
気的絶縁を確実にとることができるようになる。

【００４８】また、本発明では、前記（ｂ）の工程と前
記（ｃ）の工程の間に、（ｇ）前記（ｂ）の工程で、除
去されずに残された多層膜のトラック幅方向の側端面に
付着した金属層を削る工程を有することができるので好
ましい。

【００４９】本発明では、さらに、前記（ｃ）の工程と
前記（ｄ）の工程の間に（ｈ）前記多層膜のトラック幅
方向における側端面上に、金属材料又は半導体材料の酸
化物層を形成する工程を有することが好ましい。

【００５０】本発明では、前記（ｃ）工程において、前
記金属層又は前記多層膜の側端面から所定の厚さの部分
を酸化させて形成した層と、前記（ｈ）工程で形成した
酸化物層からなる多層構造の絶縁酸化膜を、前記多層膜
の側端面に形成することができるので、前記多層膜の側
端面と前記一対の縦バイアス層の電気的絶縁をより確実
にとることができるようになる。

【００５１】前記金属材料又は半導体材料の酸化物層を
形成するときに、本発明では、アルミナ等の金属酸化物
からなるターゲットを用いたスパッタ成膜によって成膜
することも可能である。また、酸化ケイ素などの半導体
材料の酸化物からなるターゲットを用いたスパッタ成膜
によって成膜することも可能である。

【００５２】ただし、アルミナ等の金属酸化物や酸化ケ
イ素などの半導体酸化物をターゲットとして用いると、
形成された前記酸化物層の膜厚や組成が不均一になりや
すく、ピンホールなどが生じやすくなって局所的に絶縁
特性の弱い部分ができやすい。すると、絶縁特性の弱い
部分に電流が集中して洩れ電流が発生したり、絶縁破壊
が起きて、前記多層膜の側端面と前記一対の縦バイアス
層が完全に導通して磁気検出素子の出力が著しく低下し
てしまう。

【００５３】本発明では前記多層膜の側端面上に、アル
ミニウム（Ａｌ）などの金属材料やケイ素（Ｓｉ）など
の半導体材料をスパッタ成膜した後、この金属材料や半
導体材料を酸化させる方法を用いることができる。

【００５４】金属や半導体は、前記多層膜の側端面上に
緻密に付着させやすい。また、金属や半導体を前記多層
膜の側端面上に付着させた段階で、多少のピンホールが
形成されても、この金属や半導体を酸化させる段階でこ
れらのピンホールが埋められるので、形成された前記絶
縁酸化膜は、ピンホールが少なく前記多層膜の側端面の
電気的絶縁を確実にとることができるものとなる。

【００５５】しかも、前記絶縁酸化膜の膜厚を薄くする
ことができる。具体的には、前記絶縁酸化膜の膜厚を３
ｎｍ〜２０ｎｍとすることができる。

【００５６】本発明では、前記（ｃ）の工程並びに／或
いは前記（ｈ）の工程において、前記金属層及び／又は
前記多層膜、並びに／或いは、金属材料又は半導体材料
を自然酸化、プラズマ酸化あるいはラジカル酸化のうち
１種以上の酸化方法で酸化させることができる。

【００５７】なお、前記（ｈ）の工程を、複数回繰り返
して、前記酸化物層を多重構造とすることにより、前記
多層膜の側端面と前記一対の縦バイアス層の電気的絶縁
をより確実にとることができるようにすることもでき
る。

【００５８】なお、本発明では、前記（ｈ）の工程にお
いて、前記酸化物層の膜厚を調節することにより、前記
多層膜の側端面と前記一対の縦バイアス層の距離を調節
し、前記フリー磁性層に供給される縦バイアス磁界の大
きさを調節することができる。本発明では、前記多層膜
の有効幅は、前記（ｃ）工程において、前記金属層や前
記多層膜の側端面から所定の厚さの部分を酸化させた段
階で決定されるので、前記（ｈ）の工程を複数回繰り返
しても前記多層膜の有効幅が変化することを防止でき
る。

【００５９】前記（ｈ）の工程において、前記金属材料
の酸化物層に、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−
Ｆｅ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｑ
−Ｏ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍ
ｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−
Ｏ（ここでＲはＣｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）の酸化物
を含ませることが好ましい。

【００６０】また、前記（ｃ）の工程並びに／或いは前
記（ｈ）の工程において、前記金属層及び／又は前記多
層膜が酸化された層、並びに／或いは、前記金属材料又
は半導体材料の酸化物層を、スペキュラー膜として機能
する前記絶縁酸化膜とすることが好ましい。

【００６１】本発明では、前記（ａ）の工程において、
前記多層膜を前記固定磁性層に接する反強磁性層を有す
るものとして形成し、下から、反強磁性層、固定磁性
層、非磁性材料層、フリー磁性層の順序で積層してもよ
いし、前記多層膜を前記固定磁性層に接する反強磁性層
を有するものとして形成し、下から、フリー磁性層、非
磁性材料層、固定磁性層及び反強磁性層の順序で積層し
てもよい。

【００６２】本発明では、前記（ａ）の工程において、
前記下部電極層の下層に下部シールド層を形成し、前記
（ｆ）の工程の後で、前記上部電極層の上層に上部シー
ルド層を形成することができる。

【００６３】あるいは、前記（ａ）の工程において前記
下部電極層を、前記（ｆ）の工程において前記上部電極
層を、それぞれ磁性材料によって形成することにより、
前記下部電極層及び前記上部電極層が、それぞれ、下部
シールド層及び上部シールド層の機能を有するようにし
てもよい。

【００６４】

【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を記録媒体との対向面側から見た
部分断面図である。

【００６５】図１に示す磁気検出素子は、記録媒体に記
録された記録信号を再生するためのＭＲヘッドである。
記録媒体との対向面は、例えば磁気検出素子を構成する
薄膜の膜面に垂直で且つ磁気検出素子のフリー磁性層の
外部磁界（記録信号磁界）が印加されていないときの磁
化方向と平行な平面である。図１では、記録媒体との対
向面はＸ−Ｚ平面に平行な平面である。

【００６６】なお、磁気検出素子が浮上式の磁気ヘッド
に用いられる場合、記録媒体との対向面とは、いわゆる
ＡＢＳ面のことである。

【００６７】また磁気検出素子は、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。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。

【００６８】なお、トラック幅方向とは、外部磁界によ
って磁化方向が変動する領域の幅方向のことであり、例
えば、フリー磁性層の外部磁界が印加されていないとき
の磁化方向、すなわち図示Ｘ方向である。トラック幅方
向のフリー磁性層の幅寸法が磁気検出素子のトラック幅
Ｔｗを規定する。

【００６９】なお、記録媒体は磁気検出素子の記録媒体
との対向面に対向しており、図示Ｚ方向に移動する。こ
の記録媒体からの洩れ磁界方向は図示Ｙ方向である。

【００７０】図１では、下から順に、下地層２３、シー
ド層２４、反強磁性層２５、第１固定磁性層２６ａ、非
磁性中間層２６ｂ、第２固定磁性層２６ｃからなるシン
セティックフェリピンド型の固定磁性層２６、非磁性材
料層２７、第２フリー磁性層２８ａ、非磁性中間層２８
ｂ、第１フリー磁性層２８ｃからなるシンセティックフ
ェリフリー型のフリー磁性層２８、保護層２９が下から
順に積層された多層膜Ｔ１が形成されている。

【００７１】多層膜Ｔ１の下層には、基板（図示せず）
上に、アルミナなどの絶縁性材料からなる下地層（図示
せず）を介して、下部シールド層２１、下部電極層２２
が成膜されており、多層膜Ｔ１の上層には、上部電極層
３０、上部シールド層３１が形成されている。

【００７２】下部電極層２２は多層膜Ｔ１の下面と電気
的に接続されており、上部電極層３０は多層膜Ｔ１の上
面と電気的に接続されている。

【００７３】多層膜Ｔ１の両側領域の下部電極層２２上
と、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ上には、絶縁酸
化膜３２，３２が積層されている。この絶縁酸化膜３
２，３２によって、多層膜Ｔ１のトラック幅方向におけ
る側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓと下部電極層２２、上部電極層
３０、ハードバイアス層３５，３５及びバイアス下地層
３４，３４が電気的に絶縁されている。

【００７４】絶縁酸化膜３２，３２上には、絶縁層３
３，３３が積層されている。絶縁層３３，３３上に、バ
イアス下地層３４，３４を介して、縦バイアス層である
ハードバイアス層３５，３５が積層されている。ハード
バイアス層３５，３５上には絶縁層３６，３６が積層さ
れている。この絶縁層３６，３６によって、上部電極層
３０と、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ、ハードバ
イアス層３５，３５及びバイアス下地層３４，３４が絶
縁されている。

【００７５】図１に示すように上記した下地層２３から
保護層２９の各層で構成される多層膜Ｔ１は、トラック
幅方向（図示Ｘ方向）における側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
が、フリー磁性層２８の下面から保護層２９の上面まで
連続した傾斜面となっており、例えば多層膜Ｔ１は図１
に示すような略台形状で形成される。

【００７６】図１に示される磁気検出素子は、いわゆる
ボトム型のスピンバルブ型磁気検出素子であり、固定磁
性層２６の磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向
に固定され、しかもフリー磁性層２８の磁化が適正に図
示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層２６とフリー磁
性層２８の磁化が交叉している。記録媒体からの洩れ磁
界が磁気検出素子の図示Ｙ方向に侵入し、フリー磁性層
２８の磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、
固定磁性層２６の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変
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（記録信号磁界）が検出され
る。

【００７７】ただし、電気抵抗値の変化（出力）に直接
寄与するのは第２固定磁性層２６ｃの磁化方向と第２フ
リー磁性層２８ａの磁化方向の相対角であり、これらの
相対角が検出電流が通電されている状態かつ記録信号磁
界が印加されていない状態で直交していることが好まし
い。

【００７８】この実施形態では、例えば上部電極層３０
から下部電極層２２に向けてセンス電流が流れるため、
センス電流は、多層膜内の各層を膜面と垂直方向に流れ
る。センス電流が、多層膜内の各層を膜面と垂直方向に
流れる磁気検出素子をＣＰＰ型の磁気検出素子という。

【００７９】なお本発明では、トラック幅は約１０ｎｍ
以上で１００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ま
しくは６０ｎｍ以下であることが好ましい。トラック幅
が、上記数値範囲程度に狭小化されると、さらなる再生
出力の向上を図ることができる。

【００８０】下部シールド層２１、下部電極層２２、下
地層２３、シード層２４、反強磁性層２５、固定磁性層
２６、非磁性材料層２７、フリー磁性層２８、保護層２
９、上部電極層３０、上部シールド層３１、絶縁酸化膜
３２，３２、絶縁層３３，３３、バイアス下地層３４，
３４、ハードバイアス層３５，３５、絶縁層３６，３６
はスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって
形成される。

【００８１】下部シールド層２１及び上部シールド層３
１はＮｉＦｅなどの磁性材料を用いて形成される。な
お、下部シールド層２１及び上部シールド層３１は磁化
容易軸がトラック幅方向（図示Ｘ方向）を向いているこ
とが好ましい。下部シールド層２１及び上部シールド層
３１は、電解メッキ法によって形成されてもよい。

【００８２】反強磁性層２５は、ＰｔＭｎ合金、また
は、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，
Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素
である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただし
Ｘ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，
Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１また
は２種以上の元素である）合金で形成する。

【００８３】これらの合金は、成膜直後の状態では、不
規則系の面心立方構造（ｆｃｃ）であるが、熱処理によ
ってＣｕＡｕＩ型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に
構造変態する。

【００８４】反強磁性層２５の膜厚は、トラック幅方向
の中心付近において８０〜３００Å、例えば２００Åで
ある。

【００８５】ここで、反強磁性層２５を形成するため
の、ＰｔＭｎ合金及びＸ−Ｍｎの式で示される合金にお
いて、ＰｔあるいはＸが３７〜６３ａｔ％の範囲である
ことが好ましい。また、ＰｔＭｎ合金及びＸ−Ｍｎの式
で示される合金において、ＰｔあるいはＸが４７〜５７
ａｔ％の範囲であることがより好ましい。特に規定しな
い限り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以下、以上を
意味する。

【００８６】また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合
金において、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３ａｔ％の範囲であ
ることが好ましい。また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示さ
れる合金において、Ｘ’＋Ｐｔが４７〜５７ａｔ％の範
囲であることがより好ましい。さらに、Ｐｔ−Ｍｎ−
Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２〜１０
ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、Ｘ’がＰ
ｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１
種または２種以上の元素である場合には、Ｘ’は０．２
〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。

【００８７】これらの合金を使用し、これを熱処理する
ことにより、大きな交換結合磁界を発生する反強磁性層
２５を得ることができる。特に、ＰｔＭｎ合金であれ
ば、４８ｋＡ／ｍ以上、例えば６４ｋＡ／ｍを越える交
換結合磁界を有し、交換結合磁界を失うブロッキング温
度が３８０℃と極めて高い優れた反強磁性層２５を得る
ことができる。

【００８８】第１固定磁性層２６ａ及び第２固定磁性層
２６ｃは、強磁性材料により形成されるもので、例えば
ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合
金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特
にＣｏＦｅ合金またはＣｏにより形成されることが好ま
しい。また、第１固定磁性層２６ａ及び第２固定磁性層
２６ｃは同一の材料で形成されることが好ましい。

【００８９】また、非磁性中間層２６ｂは、非磁性材料
により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒ
ｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形
成されている。特にＲｕによって形成されることが好ま
しい。

【００９０】第１固定磁性層２６ａ及び第２固定磁性層
２６ｃは、それぞれ１０〜７０Å程度で形成される。ま
た非磁性中間層の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成
される。

【００９１】なお固定磁性層２６は上記したいずれかの
磁性材料を使用した１層構造あるいは上記したいずれか
の磁性材料からなる層とＣｏ層などの拡散防止層の２層
構造で形成されていても良い。

【００９２】非磁性材料層２７は、固定磁性層２６とフ
リー磁性層２８との磁気的な結合を防止する層であり、
Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇなど導電性を有する非磁性材料
により形成されることが好ましい。特にＣｕによって形
成されることが好ましい。非磁性材料層２７は例えば１
８〜３０Å程度の膜厚で形成される。

【００９３】また非磁性材料層２７は、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉ
Ｏ₂などの絶縁材料で形成されていてもよいが、本発明
のようにＣＰＰ型の磁気検出素子の場合には、非磁性材
料層２７内部にも、膜面と垂直方向にセンス電流が流れ
るようにしなければならないので、非磁性材料層２７が
絶縁物であるときは、非磁性材料層２７の膜厚を５０Å
に薄くして形成して絶縁耐圧を低下させる必要がある。
また非磁性材料層２７２７をＡｌ₂Ｏ₃やＴａＯ₂などの
鏡面反射効果を有する材質で形成したときは、非磁性材
料層２７をスペキュラー膜や実効的な素子面積を低減さ
せる電流制限層として機能させることもできる。

【００９４】第１フリー磁性層２８ｃ及び第２フリー磁
性層２８ａは、強磁性材料により形成されるもので、例
えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ
合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、
特にＮｉＦｅ合金またはＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合
金により形成されることが好ましい。

【００９５】非磁性中間層２６ｂは、非磁性材料により
形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃ
ｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成され
ている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。

【００９６】第１フリー磁性層２８ｃ及び第２フリー磁
性層２８ａは、それぞれ１０〜７０Å程度で形成され
る。また非磁性中間層２６ｂの膜厚は３Å〜１０Å程度
で形成で形成される。

【００９７】なお、第２フリー磁性層２８ａが２層構造
で形成され、非磁性材料層２７と対向する側にＣｏ膜が
形成されていることが好ましい。これにより非磁性材料
層２７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。

【００９８】なおフリー磁性層２８は上記したいずれか
の磁性材料を使用した１層構造で形成されていても良
い。

【００９９】また本実施の形態では、第１フリー磁性層
２８ｃ及び第２フリー磁性層２８ａの少なくとも一方
を、以下の組成を有する磁性材料で形成することが好ま
しい。

【０１００】組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、Ｆｅの組
成比は９原子％以上で１７原子％以下で、Ｎｉの組成比
は０．５原子％以上で１０原子％以下で、残りの組成は
Ｃｏ。

【０１０１】これにより第１フリー磁性層２８ｃと第２
フリー磁性層２８ａ間で発生するＲＫＫＹ相互作用にお
ける交換結合磁界を強くすることができる。具体的に
は、反平行状態が崩れるときの磁界、すなわちスピンフ
ロップ磁界（Ｈｓｆ）を約２９３（ｋＡ／ｍ）にまで大
きくすることができる。

【０１０２】よって、第１フリー磁性層２８ｃ及び第２
フリー磁性層２８ａの磁化を適切に反平行状態にでき
る。

【０１０３】なお第１フリー磁性層２８ｃ及び第２フリ
ー磁性層２８ａの双方をＣｏＦｅＮｉ合金で形成するこ
とが好ましい。これにより、より安定して高いスピンフ
ロップ磁界を得ることができ、第１フリー磁性層２８ｃ
と第２フリー磁性層２８ａとを適切に反平行状態に磁化
できる。

【０１０４】また上記した組成範囲内であると、第１フ
リー磁性層２８ｃと第２フリー磁性層２８ａの磁歪を−
３×１０^-6から３×１０^-6の範囲内に収めることがで
き、また保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下に小さくでき
る。

【０１０５】さらに、フリー磁性層２８の軟磁気特性の
向上、フリー磁性層２８と非磁性材料層２７間でのＮｉ
の拡散による抵抗変化量（ΔＲ）や抵抗変化率（ΔＲ／
Ｒ）の低減の抑制を適切に図ることが可能である。

【０１０６】なお、第２フリー磁性層２８ａと非磁性材
料層２７間にＣｏなどからなる拡散防止層を設け、第１
フリー磁性層２８ｃ及び第２フリー磁性層２８ａの少な
くとも一方をＣｏＦｅＮｉ合金で形成するとき、ＣｏＦ
ｅＮｉ合金のＦｅの組成比を７原子％以上で１５原子％
以下、Ｎｉの組成比を５原子％以上で１５原子％以下、
残りの組成比をＣｏにすることが好ましい。

【０１０７】また、図１では、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ；
飽和磁化と膜厚の積）が異なる第１固定磁性層２６ａと
第２固定磁性層２６ｃが、非磁性中間層２６ｂを介して
積層されたものが、一つの固定磁性層２６として機能す
る。

【０１０８】第１固定磁性層２６ａは反強磁性層２５と
接して形成され、磁場中アニールが施されることによ
り、第１固定磁性層２６ａと反強磁性層２５との界面に
て交換結合による交換異方性磁界が生じ、第１固定磁性
層２６ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。第１固
定磁性層２６ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定される
と、非磁性中間層２６ｂを介して対向する第２固定磁性
層２６ｃの磁化方向が、第１固定磁性層２６ａの磁化方
向と反平行の状態で固定される。

【０１０９】このように、第１固定磁性層２６ａと第２
固定磁性層２６ｃの磁化方向が、反平行となるフェリ磁
性状態になっていると、第１固定磁性層２６ａと第２固
定磁性層２６ｃとが互いに他方の磁化方向を固定しあう
ので、全体として固定磁性層２６の磁化方向を一定方向
に強力に固定することができる。

【０１１０】なお、第１固定磁性層２６ａの磁気的膜厚
（Ｍｓ×ｔ）と第２固定磁性層２６ｃの磁気的膜厚（Ｍ
ｓ×ｔ）を足し合わせた合成の磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）
の方向が固定磁性層２６の磁化方向となる。

【０１１１】図１では、第１固定磁性層２６ａ及び第２
固定磁性層２６ｃを同じ材料を用いて形成し、さらに、
それぞれの膜厚を異ならせることにより、それぞれの磁
気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）を異ならせている。

【０１１２】また、第１固定磁性層２６ａ及び第２固定
磁性層２６ｃの固定磁化による反磁界（双極子磁界）
を、第１固定磁性層２６ａ及び第２固定磁性層２６ｃの
静磁界結合同士が相互に打ち消し合うことによりキャン
セルできる。これにより、固定磁性層２６の固定磁化に
よる反磁界（双極子磁界）からの、フリー磁性層２８の
変動磁化への寄与を減少させることができる。

【０１１３】従って、フリー磁性層２８の変動磁化の方
向を所望の方向に補正することがより容易になり、アシ
ンメトリーの小さい対称性の優れたスピンバルブ型薄膜
磁気素子を得ることが可能になる。

【０１１４】ここで、アシンメトリーとは、再生出力波
形の非対称性の度合いを示すものであり、再生出力波形
が与えられた場合、波形が対称であればアシンメトリー
が小さくなる。従って、アシンメトリーが０に近づく程
再生出力波形が対称性に優れていることになる。

【０１１５】アシンメトリーは、フリー磁性層２８の磁
化の方向と固定磁性層２６の固定磁化の方向とが直交し
ているときに０となる。アシンメトリーが大きくずれる
とメディアからの情報の読み取りが正確にできなくな
り、エラーの原因となる。このため、アシンメトリーが
小さいものほど、再生信号処理の信頼性が向上すること
になり、スピンバルブ薄膜磁気素子として優れたものと
なる。

【０１１６】また、固定磁性層２６の固定磁化による反
磁界（双極子磁界）Ｈｄは、フリー磁性層２８の素子高
さ方向において、その端部で大きく中央部で小さいとい
う不均一な分布を持ち、フリー磁性層２８内における単
磁区化が妨げられる場合があるが、固定磁性層２６を上
記の積層構造とすることにより双極子磁界Ｈｄを小さく
することができ、これによってフリー磁性層２８内に磁
壁ができて磁化の不均一が発生しバルクハウゼンノイズ
などが発生することを防止することができる。

【０１１７】フリー磁性層２８は、磁気的膜厚（Ｍｓ×
ｔ；飽和磁化と膜厚の積）の大きさが異なる第２フリー
磁性層２８ａと第１フリー磁性層２８ｃが、非磁性中間
層２６ｂを介して積層され、第２フリー磁性層２８ａと
第１フリー磁性層２８ｃの磁化方向が反平行となるフェ
リ磁性状態である。このとき、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）
が大きい方、例えば、第２フリー磁性層２８ａの磁化方
向が、ハードバイアス層から発生する磁界の方向（図示
Ｘ方向）に向き、第１フリー磁性層２８ｃの磁化方向
が、１８０度反対方向（図示Ｘ方向と反平行方向）に向
いた状態になる。

【０１１８】第２フリー磁性層２８ａと第１フリー磁性
層２８ｃの磁化方向が１８０度異なる反平行のフェリ磁
性状態になると、フリー磁性層の膜厚を薄くすることと
同等の効果が得られ、単位面積あたりの実効的な磁気モ
ーメントが小さくなり、フリー磁性層２８の磁化が変動
しやすくなって、磁気検出素子の磁界検出感度が向上す
る。

【０１１９】第２フリー磁性層２８ａの磁気的膜厚（Ｍ
ｓ×ｔ）と第１フリー磁性層２８ｃの磁気的膜厚（Ｍｓ
×ｔ）を足し合わせた合成の磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）の
方向がフリー磁性層２８の磁化方向となる。

【０１２０】ただし、固定磁性層２６の磁化方向との関
係で出力に寄与するのは第２フリー磁性層２８ａの磁化
方向のみである。

【０１２１】保護層２９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。保護層２９の膜厚は３０Å程度である。

【０１２２】ハードバイアス層３５，３５は、Ｃｏ−Ｐ
ｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバル
ト−クロム−白金）合金などの硬磁性材料で形成され
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。

【０１２３】バイアス下地層３４，３４は、Ｃｒ，Ｔ
ｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１種ま
たは２種以上の非磁性元素で形成されることが好まし
い。例えば、ＣｒやＷ₅₀Ｍｏ₅₀によって形成される。バ
イアス下地層３４，３４を結晶構造がｂｃｃ（体心立方
格子）構造であるＣｒなどを用いて形成すると、ハード
バイアス層３５，３５の保磁力及び角形比が大きくなり
バイアス磁界を大きくできる。

【０１２４】ここで上記の金属で形成されたバイアス下
地層３４，３４とハードバイアス層３５，３５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ＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層３４，３４の
境界面内に優先配向される。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３５，３５に磁界を与えたときの保磁力Ｈ
ｃは大きくなる。さらにｈｃｐのｃ軸はＣｏＰｔ系合金
とバイアス下地層３４，３４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、ハー
ドバイアス層３５，３５の特性を向上させることがで
き、ハードバイアス層３５，３５から発生するバイアス
磁界を増大させることができる。

【０１２５】なお、下部電極層２２及び上部電極層３０
はＷ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ａｕなど
の導電性材料を用いて形成することができる。

【０１２６】なお、下部電極層２２、上部電極層３０と
してＴａを用いる場合には、下部電極層２２、上部電極
層３０の下層に、Ｃｒの中間層を設けることによってＣ
ｒの上層に積層されるＴａの結晶構造を低抵抗の体心立
方構造にしやすくなる。

【０１２７】また、下部電極層２２、上部電極層３０と
してＣｒを用いる場合には、下部電極層２２、上部電極
層３０の下層にＴａの中間層を設けることにより、Ｃｒ
がエピタキシャルに成長して、抵抗値を低減できる。

【０１２８】絶縁層３３，３３と絶縁層３６，３６は、
アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）や酸化ケイ素（ＳｉＯ₂）やＡｌ
−Ｓｉ−Ｏなどの絶縁性材料を用いて形成することがで
きる。

【０１２９】なお、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。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。

【０１３０】シード層２４は、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ
やＣｒなどを用いて形成する。なお、図１に示される磁
気検出素子は各層の膜面と垂直方向にセンス電流が流れ
るＣＰＰ型であるため、シード層２４にも適切にセンス
電流が流れる必要性がある。よってシード層２４は比抵
抗の高い材質でないことが好ましい。従って、ＣＰＰ型
ではシード層２４はＮｉＦｅ合金、Ｃｒなどの比抵抗の
低い材質で形成されることが好ましい。なおシード層２
４は形成されなくても良い。

【０１３１】図１に示される本実施の形態の磁気検出素
子では、多層膜Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）に
おける側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに、縦バイアス層であるハ
ードバイアス層３５，３５と多層膜Ｔ１を電気的に絶縁
する絶縁酸化膜３２，３２が設けられている。

【０１３２】従って、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１
ｓの電気的絶縁を確実にとることができ、多層膜Ｔ１の
導電性の材料からなるハードバイアス層３５，３５に接
している部分から検出電流が分流することを防止して、
磁気検出素子の出力を向上させることが容易になる。

【０１３３】絶縁酸化膜３２，３２は、例えば、多層膜
Ｔ１を構成する各層の材料が酸化されて形成された層、
下部電極層の材料が酸化されて形成された層、金属材料
又は半導体材料の酸化物層のうち１つまたは２つ以上を
有するものとできる。

【０１３４】図１では、多層膜Ｔ１が側端面Ｔ１ｓ，Ｔ
１ｓから所定の厚さ酸化されて形成された層、多層膜Ｔ
１を構成する各層の材料が多層膜Ｔ１のミリング形成時
に再付着したものが酸化されて形成された層と下部電極
層の材料が酸化されて形成された層を合わせて第１酸化
層Ｆ’，Ｆ’とし、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’の上に、アル
ミニウム又はケイ素などの金属材料又は半導体材料の酸
化物層である第２酸化層Ｍ’，Ｍ’が積層されている。

【０１３５】なお、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
から所定の厚さ酸化された層の、側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
からの厚さ寸法（前記所定の厚さ）は、１ｎｍ〜５ｎｍ
である。

【０１３６】なお、図１では、下部電極層２２の多層膜
Ｔ１の両側領域が一部削られており、下部電極層２２の
多層膜Ｔ１の下面と接続されている部分が図示上方に突
出した形状になっている。下部電極層２２が凸型形状で
あると、下部電極層２２と多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，
Ｔ１ｓの電気的短絡を確実に防ぐことが容易になり、磁
気検出素子のトラック幅を一定に揃えることが容易にな
る。

【０１３７】ただし、下部電極層２２の多層膜Ｔ１の両
側領域が削られず、下部電極層２２が点線Ａ，Ａで示さ
れる平坦な上面を持つようにしても良い。また、下部電
極層２２の多層膜Ｔ１の両側領域に延びている部分の表
面が酸化されて第１酸化層Ｆ’，Ｆ’の一部となっても
よい。

【０１３８】図１に示された磁気検出素子は、一対のハ
ードバイアス層３５，３５によって、フリー磁性層２８
に縦バイアス磁界を供給するものである。従って、多層
膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに形成された絶縁酸化膜
３２，３２の膜厚が厚すぎると、フリー磁性層２８に適
切な大きさの縦バイアス磁界を供給することができなく
なる。一方、絶縁酸化膜３２，３２の膜厚が薄すぎると
多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓの電気的絶縁を確実
にとることができなくなり、ハードバイアス層３５，３
５への分流が発生して磁気検出素子の出力が低下する。
従って、絶縁酸化膜３２，３２の膜厚を薄くすること
と、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓの電気的絶縁を
確実にとることを両立させることが必要になる。

【０１３９】本発明では、アルミナ等の金属酸化物や酸
化ケイ素などの半導体酸化物からなるターゲットを用い
たスパッタ成膜によって、絶縁酸化膜３２，３２を成膜
することも可能である。しかし、アルミナ等の金属酸化
物や酸化ケイ素などの半導体酸化物をターゲットとして
用いると、形成された絶縁酸化膜３２，３２にピンホー
ルが生じやすくなり、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１
ｓの電気的絶縁を確実にとることが難しくなる。

【０１４０】そこで、図１では、絶縁酸化膜３２，３２
を多層膜Ｔ１のトラック幅方向における側端面Ｔ１ｓ，
Ｔ１ｓに付着した金属層（多層膜Ｔ１を構成する各層の
材料や下部電極層２２の材料からなる層）や多層膜Ｔ１
を側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓから所定の厚さ、自然酸化或い
はプラズマ酸化やラジカル酸化などの陽極酸化によって
酸化させて形成した第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と、第１酸化
層Ｆ’，Ｆ’上に、アルミニウム（Ａｌ）などの金属材
料やケイ素（Ｓｉ）などの半導体材料をスパッタ成膜し
た後、この金属材料や半導体材料を自然酸化或いはプラ
ズマ酸化やラジカル酸化などの陽極酸化によって酸化さ
せて形成した第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の多層構造を有する
ものとして示している。

【０１４１】多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ上にま
ず金属や半導体を付着させ、後からこの金属や半導体を
酸化させる方法を用いると、膜厚が薄くしかもピンホー
ルの数が少ない絶縁酸化膜３２，３２を形成することが
容易になる。

【０１４２】本発明では、絶縁酸化膜３２，３２の膜厚
ｔを３ｎｍ〜２０ｎｍとしてもピンホールが少なく多層
膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓの電気的絶縁を確実にと
ることができる磁気検出素子を提供できる。

【０１４３】多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓとハー
ドバイアス層３５，３５の距離を調節して、フリー磁性
層２８に供給される縦バイアス磁界の大きさを調節した
いときには、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の厚さを調節するこ
とにより絶縁酸化膜３２，３２の膜厚ｔを調節すればよ
い。

【０１４４】なお、絶縁酸化膜３２，３２が、多層膜Ｔ
１内を流れる伝導電子のスピン状態（エネルギー、量子
状態など）を保持したまま鏡面反射するスペキュラー膜
（鏡面反射膜）であることが好ましい。

【０１４５】前述のように、絶縁酸化膜３２，３２は、
例えば、多層膜Ｔ１を構成する各層の材料が酸化されて
形成された層、下部電極層の材料が酸化されて形成され
た層、金属材料又は半導体材料の酸化物層のうち１つま
たは２つ以上を有するものである。これらの層を適切な
酸化膜とすることで、絶縁酸化膜３２，３２をスペキュ
ラー膜として機能させることができる。

【０１４６】特に、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’を以下の材料
からなる層として形成すると、絶縁酸化膜３２，３２を
確実にスペキュラー膜として機能させることができるの
で好ましい。

【０１４７】Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆ
ｅ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｑ−
Ｏ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｏ
（ここでＲはＣｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）のいずれ
か１種あるいは２種以上の酸化物。

【０１４８】なお例えばＦｅ−Ｏの中でもα−Ｆｅ
₂Ｏ₃、Ｎｉ−Ｏの中でもＮｉＯ、Ａｌ−Ｑ−Ｏの中でも
ＡｌＱＯ、Ｒ−Ｏの中でもＲＯとなる組成式を満たすこ
とが好ましい。

【０１４９】これら酸化物の形成は、構成元素のターゲ
ットを用いてスパッタ成膜するか、酸素以外の構成元素
のターゲットを用意し、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ
１ｓに酸素以外の構成元素の膜をスパッタ成膜した後、
自然酸化、プラズマ酸化、あるいはラジカル酸化などに
よって、酸素以外の構成元素からなる膜を酸化させるこ
とによる。なお酸素以外の構成元素の膜すべてを酸化さ
せないと適切に鏡面反射効果を有するスペキュラー膜を
形成することはできない。

【０１５０】また上記の酸化方法によって形成されたス
ペキュラー膜は、化学量論的な組成を有していた方が良
いが有していなくても鏡面反射効果を発揮させることが
できる。

【０１５１】上記のように化学量論的な組成を有さなく
ても十分な絶縁性を有するスペキュラー膜では、多層膜
Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓとの界面付近に適切にポテ
ンシャル障壁が形成され、鏡面反射効果を発揮すること
が可能になる。

【０１５２】例えばスペキュラー膜をＡｌ−Ｏで形成す
るとき、Ａｌ₂Ｏ₃で形成されたターゲットでスペキュラ
ー膜をスパッタ成膜すると、化学量論的な組成を有する
スペキュラー膜を形成することができないが、極端に酸
素が少なくなければスペキュラー膜と多層膜Ｔ１の側端
面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓとの界面付近に適切なポテンシャル障
壁を形成でき、鏡面反射効果を有効に発揮させることが
できる。

【０１５３】あるいは第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の代わり
に、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｑ−Ｎ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、
Ｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択
される１種以上）、Ｒ−Ｎ（ここでＲはＴｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される
１種以上）の窒化物からなる層を形成してもよい。

【０１５４】なおＡｌ−Ｎの中でもＡｌＮ、Ａｌ−Ｑ−
Ｎの中でもＡｌＱＮ、Ｒ−Ｎの中でもＲＮとなる組成式
を満たすことが好ましい。

【０１５５】これら窒化物の形成は、構成元素のターゲ
ットを用いてスパッタ成膜するか、例えば窒素以外の構
成元素のターゲットを用意し、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓに窒素以外の構成元素の膜をスパッタ成膜し
た後、窒素以外の構成元素からなる膜を窒化させること
による。

【０１５６】または、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の代わり
に、半金属ホイッスラー合金からなる層を形成してもよ
い。半金属ホイッスラー金属には、ＮｉＭｎＳｂ、Ｐｔ
ＭｎＳｂなどを選択できる。

【０１５７】絶縁酸化層３２，３２がスペキュラー膜と
して機能すると、素子面積の狭小化においてもアップス
ピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ⁺を従来に比
べて伸ばすことが可能になり、よってアップスピン電子
を持つ伝導電子の平均自由行程λ⁺と、ダウンスピン電
子を持つ伝導電子の平均自由行程λ^-との差を大きくす
ることができ、従って再生出力の向上とともに、抵抗変
化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることが可能になる。

【０１５８】特に、磁気検出素子のトラック幅寸法が小
さくなると、アップスピン電子を持つ伝導電子が多層膜
Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに到達する回数が増え、ス
ペキュラー膜の持つ鏡面反射効果を有効に機能させるこ
とができ、抵抗変化率の向上を図ることができる。

【０１５９】なお、図１では、絶縁酸化膜３２，３２を
第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の２層構
造を有するものとして示しているが、本発明では絶縁酸
化膜３２，３２を第１酸化層Ｆ’，Ｆ’だけからなるも
のとしてもよい。絶縁酸化膜３２，３２が第１酸化層
Ｆ’，Ｆ’だけからなるときでも、第１酸化層Ｆ’，
Ｆ’がスペキュラー膜として機能することが望ましい。

【０１６０】または、絶縁酸化膜３２，３２を第２酸化
層Ｍ’，Ｍ’だけからなるものとしてもよい。絶縁酸化
膜３２，３２が第２酸化層Ｍ’，Ｍ’だけからなるとき
でも、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’がスペキュラー膜として機
能することが望ましい。

【０１６１】また、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’は、多層膜Ｔ
１が側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓから所定の厚さ酸化されて形
成された層、多層膜Ｔ１を構成する各層の材料が多層膜
Ｔ１のミリング形成時に再付着したものが酸化されて形
成された層と下部電極層の材料が酸化されて形成された
層のうち一つの層だけからなるものであってもよいし、
２つ以上の層からなっていてもよい。

【０１６２】なお、ハードバイアス層３５，３５は、フ
リー磁性層２８を構成する第２フリー磁性層２８ａと第
１フリー磁性層２８ｃのうち、一方の磁化方向を揃える
だけでよい。図１では、ハードバイアス層３５，３５は
第２フリー磁性層２８ａの側端面のみと対向するように
形成され、第２フリー磁性層２８ａの磁化方向のみをそ
ろえている。第２フリー磁性層２８ａの磁化方向が一定
方向に揃えられると、第１フリー磁性層２８ｃは磁化方
向が反平行となるフェリ磁性状態となり、フリー磁性層
全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。

【０１６３】第１フリー磁性層２８ｃの磁化方向とハー
ドバイアス層３５，３５からの縦バイアス磁界方向は１
８０°異なる向きであるが、本実施の形態では、ハード
バイアス層３５，３５からの縦バイアス磁界が直接第１
フリー磁性層２８ｃに影響を及ぽす程度が小さいので、
第１フリー磁性層２８ｃの磁化方向の乱れを抑えること
ができる。

【０１６４】図１に示される磁気検出素子では、ハード
バイアス層３５，３５と下部電極層２２の間に絶縁層３
３，３３が形成されている。絶縁層３３，３３が形成さ
れると、多層膜Ｔの側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓからの洩れ電
流の発生を抑えることが容易になると同時に、ハードバ
イアス層３５，３５を平坦な層として形成することがで
き、安定した縦バイアス磁界を発生させることができる
ようになる。

【０１６５】また、下部電極層２２及び上部電極層３０
が磁性材料によって形成され、下部電極層２２及び上部
電極層３０がそれぞれ、下部シールド層及び上部シール
ド層の機能を有してもよい。

【０１６６】図２は、本発明における第２の実施形態の
磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面
図である。

【０１６７】図２に示される磁気検出素子は、第１酸化
層Ｆ’，Ｆ’だけが多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
の全面上に成膜され、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’は多層膜Ｔ
１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓのハードバイアス層３５，３
５に対向する部分とその上下周辺でのみ多層膜Ｔ１とハ
ードバイアス層３５，３５間の絶縁をとる構造である点
で図１に示された磁気検出素子と異なっている。

【０１６８】図２に示される本実施の形態の磁気検出素
子でも、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓのハードバ
イアス層３５，３５に対向する部分とその上下周辺で
は、絶縁酸化膜３２，３２が第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と第
２酸化層Ｍ’，Ｍ’の２層構造となっているので、多層
膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓとハードバイアス層３
５，３５の電気的絶縁を確実にとることができ、多層膜
Ｔ１の導電性の材料からなるハードバイアス層３５，３
５に接している部分から検出電流が分流することを防止
して、磁気検出素子の出力を向上させることが容易にな
る。

【０１６９】なお、図２でも、多層膜Ｔ１が側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓから所定の厚さ酸化されて形成された層、多
層膜Ｔ１を構成する各層の材料が多層膜Ｔ１のミリング
形成時に再付着したものが酸化されて形成された層と下
部電極層の材料が酸化されて形成された層を合わせて第
１酸化層Ｆ’，Ｆ’とし、アルミニウム又はケイ素など
の金属材料又は半導体材料の酸化物層を第２酸化層
Ｍ’，Ｍ’としている。

【０１７０】図２の磁気検出素子でも、第１酸化層
Ｆ’，Ｆ’と第２酸化層Ｍ’，Ｍ’は、図１の磁気検出
素子と同じ材料、同じ酸化方法で形成される。ただし、
図１の磁気検出素子では、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’、第２
酸化層Ｍ’，Ｍ’、絶縁層３３，３３の順序で成膜して
いくが、図２の磁気検出素子では、第１酸化層Ｆ’，
Ｆ’、絶縁層３３，３３、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の順序
で積層していく。

【０１７１】図２の磁気検出素子では、第１酸化層
Ｆ’，Ｆ’と第２酸化層Ｍ’，Ｍ’が重なっている部分
で、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’の膜厚と第２酸化層Ｍ’，
Ｍ’の膜厚の和ｔを３ｎｍ〜２０ｎｍとすると、多層膜
Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓの電気的絶縁を確実にとる
ことができ、なおかつフリー磁性層２８に十分な大きさ
の縦バイアス磁界を供給できる磁気検出素子を提供でき
る。

【０１７２】図３は、本発明における第３の実施形態の
磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面
図である。

【０１７３】図３に示される磁気検出素子は、ハードバ
イアス層３５，３５と下部電極層２２の間に絶縁層３
３，３３が形成されずに、下部電極層２２上に第１酸化
層Ｆ’，Ｆ’と第２酸化層Ｍ’，Ｍ’からなる絶縁酸化
膜３２，３２のみを介してバイアス下地層３４，３４及
びハードバイアス層３５，３５が積層されている点で図
１の磁気検出素子と異なっている。

【０１７４】図３の磁気検出素子では、多層膜Ｔ１とハ
ードバイアス層３５，３５間の電気的絶縁性及び下部電
極層２２とハードバイアス層３５，３５間の電気的絶縁
性は絶縁酸化膜３２，３２の絶縁耐圧に依存している。

【０１７５】図３に示される磁気検出素子でも、絶縁酸
化膜３２，３２を第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と第２酸化層
Ｍ’，Ｍ’の２層構造を有するものとしているので、多
層膜Ｔ１とハードバイアス層３５，３５間の電気的絶縁
を確実にとることができる。

【０１７６】なお、図３でも、多層膜Ｔ１が側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓから所定の厚さ酸化されて形成された層、多
層膜Ｔ１を構成する各層の材料が多層膜Ｔ１のミリング
形成時に再付着したものが酸化されて形成された層と下
部電極層の材料が酸化されて形成された層を合わせて第
１酸化層Ｆ’，Ｆ’とし、アルミニウム又はケイ素など
の金属材料又は半導体材料の酸化物層を第２酸化層
Ｍ’，Ｍ’としている。

【０１７７】また、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’をアルミニウ
ム（Ａｌ）などの金属材料やケイ素（Ｓｉ）などの半導
体材料をスパッタ成膜した後、この金属材料や半導体材
料を自然酸化或いはプラズマ酸化やラジカル酸化などの
陽極酸化によって酸化させて形成することにより、膜厚
が薄くしかもピンホールの数が少ない絶縁酸化膜３２，
３２を形成することが容易になる。

【０１７８】本発明では、絶縁酸化膜３２，３２の膜厚
ｔを３ｎｍ〜２０ｎｍとしてもピンホールが少なく多層
膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓの電気的絶縁を確実にと
り、なおかつフリー磁性層２８に十分な大きさの縦バイ
アス磁界を供給できる磁気検出素子を提供できる。

【０１７９】また、アルミナなどの酸化物ターゲットを
用いて絶縁酸化膜３２，３２をスパッタ成膜すると、多
層膜Ｔ１の下面付近の屈曲部Ｋ，Ｋの周囲に十分な厚さ
の絶縁酸化膜３２，３２を堆積させることが難しいとい
う問題が生じるが、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’を金属材料ま
たは半導体材料の自然酸化あるいは陽極酸化によって形
成することにより、屈曲部Ｋ，Ｋの周囲の絶縁耐圧を向
上させることができる。

【０１８０】また、図３では、下部電極層２２の多層膜
Ｔ１の両側領域に延びている部分の表面が酸化されて第
１酸化層Ｆ’，Ｆ’の一部となっており、下部電極層２
２とハードバイアス層３５，３５間の電気的絶縁性が向
上している。

【０１８１】図４は、本発明における第４の実施形態の
磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面
図である。

【０１８２】図４に示される磁気検出素子は、下から順
に、フリー磁性層２８、非磁性材料層２７、固定磁性層
２６、及び反強磁性層２５が積層されている、いわゆる
トップスピンバルブ型の磁気検出素子である点で図３に
示された磁気検出素子と異なっている。

【０１８３】図４に示される磁気検出素子でも、多層膜
Ｔ２とハードバイアス層３５，３５間の電気的絶縁性及
び下部電極層２２とハードバイアス層３５，３５間の電
気的絶縁性は絶縁酸化膜３２，３２の絶縁耐圧に依存し
ている。

【０１８４】図４に示される磁気検出素子でも、絶縁酸
化膜３２，３２を第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と第２酸化層
Ｍ’，Ｍ’の２層構造を有するものとしているので、多
層膜Ｔ１とハードバイアス層３５，３５間の電気的絶縁
を確実にとることができる。

【０１８５】なお、図４でも、多層膜Ｔ１が側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓから所定の厚さ酸化されて形成された層、多
層膜Ｔ１を構成する各層の材料が多層膜Ｔ１のミリング
形成時に再付着したものが酸化されて形成された層と下
部電極層の材料が酸化されて形成された層を合わせて第
１酸化層Ｆ’，Ｆ’とし、アルミニウム又はケイ素など
の金属材料又は半導体材料の酸化物層を第２酸化層
Ｍ’，Ｍ’としている。

【０１８６】また、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’をアルミニウ
ム（Ａｌ）などの金属材料やケイ素（Ｓｉ）などの半導
体材料をスパッタ成膜した後、この金属材料や半導体材
料を自然酸化或いはプラズマ酸化やラジカル酸化などの
陽極酸化によって酸化させて形成することにより、膜厚
が薄くしかもピンホールの数が少ない絶縁酸化膜３２，
３２を形成することが容易になる。

【０１８７】本発明では、絶縁酸化膜３２，３２の膜厚
ｔを３ｎｍ〜２０ｎｍとしてもピンホールが少なく多層
膜Ｔ２の側端面Ｔ２ｓ，Ｔ２ｓの電気的絶縁を確実にと
り、なおかつフリー磁性層２８に十分な大きさの縦バイ
アス磁界を供給できる磁気検出素子を提供できる。

【０１８８】また、アルミナなどの酸化物ターゲットを
用いて絶縁酸化膜３２，３２をスパッタ成膜すると、多
層膜Ｔ２の下面付近の屈曲部Ｋ２，Ｋ２の周囲に十分な
厚さの絶縁酸化膜３２，３２を堆積させることが難しい
という問題が生じるが、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’を金属材
料または半導体材料の自然酸化あるいは陽極酸化によっ
て形成することにより、屈曲部Ｋ２，Ｋ２の周囲の絶縁
耐圧を向上させることができる。

【０１８９】また、図４に示される磁気検出素子では、
絶縁酸化膜３２，３２の膜厚、特に第２酸化層Ｍ’，
Ｍ’を薄くしつつ、下部電極層２２とハードバイアス層
３５，３５間の電気的絶縁をとることができるので、フ
リー磁性層２８が多層膜Ｔ２の下側に積層される場合で
も、ハードバイアス層３５，３５をフリー磁性層２８に
確実に対向させることができる。

【０１９０】図１に示された磁気検出素子の製造方法を
説明する。まず、図６に示されるように、図示しない基
板上に、アルミナなどの下地層（図示せず）を介して、
下部シールド層２１、下部電極層２２、並びに下地層２
３、シード層２４、反強磁性層２５、第１固定磁性層２
６ａ、非磁性中間層２６ｂ、第２固定磁性層２６ｃ、非
磁性材料層２７、第２フリー磁性層２８ａ、非磁性中間
層２８ｂ、第１フリー磁性層２８ｃ、及び保護層２９か
らなる多層膜Ｔ１を成膜する。各層の材料は、図１に示
された磁気検出素子の同じ符号をつけた層の材料と同じ
なので説明を省略する。

【０１９１】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。

【０１９２】さらに、保護層２９の上にレジスト層Ｒ１
を形成する。レジスト層Ｒ１のトラック幅方向（図示Ｘ
方向）における幅寸法を、フリー磁性層の上面の幅寸法
で決定されるトラック幅と同程度で形成することが好ま
しい。

【０１９３】そして図７に示す工程では、保護層２９か
ら下地層２３までの各層で構成される多層膜Ｔ１のレジ
スト層Ｒ１に覆われずに表面が露出している領域及び下
部電極層２２の一部をイオンミリングなどで除去する。
図７に示す工程におけるイオンミリングの、多層膜Ｔ１
の上面Ｔ１ａの法線方向（前記基板の表面の法線方向）
に対する入射角度θ１は、５°〜２０°である。

【０１９４】図７に示されるイオンミリング工程で、レ
ジスト層Ｒ１に覆われることにより除去されずに残され
た多層膜Ｔ１のトラック幅方向の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
に金属層Ｈ，Ｈが付着する。この金属層Ｈ，Ｈは多層膜
Ｔ１の材料及び下部電極層２２の材料が前記ミリング工
程時に再付着したものである。

【０１９５】金属層Ｈ，Ｈの厚さは多層膜Ｔ１の上層に
行く程厚くなる。本発明では、多層膜Ｔ１の最上部での
金属層Ｈ，Ｈの厚さは５ｎｍ〜１０ｎｍである。

【０１９６】次に、図８に示すように、多層膜Ｔ１の表
面に対する法線方向（前記基板の表面の法線方向）から
角度θ２だけ傾いた入射角度のイオンミリングを行う。

【０１９７】角度θ２は前述の角度θ１より大きく、例
えば４５°〜７０°である。角度θ２のイオンミリング
を行うと、図８に示されるように、多層膜Ｔ１の側端面
Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓをサイドミリングして、金属層Ｈ，Ｈを
削って薄くできる。

【０１９８】なお、金属層Ｈ，Ｈが完全に除去されるま
でイオンミリングを行うと、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓにミリング粒子が打ち込まれて磁気検出素子
の磁界検出特性が低下する。従って、図８に示される工
程では、金属層Ｈ，Ｈをわずかに残すように削り、多層
膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓが損傷しないようにする
ことが好ましい。

【０１９９】次に、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
に残った金属層Ｈ，Ｈ及び多層膜Ｔ１を側端面Ｔ１ｓ，
Ｔ１ｓから所定の厚さ酸化させて第１酸化層Ｆ’，Ｆ’
にさせる（図９）。

【０２００】なお、多層膜Ｔ１を側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
から酸化させるときの前記所定の厚さは、１ｎｍ〜５ｎ
ｍである。

【０２０１】また、下部電極層２２の多層膜Ｔ１の両側
領域に延びている部分の表面も酸化されて第１酸化層
Ｆ’，Ｆ’の一部となる。

【０２０２】酸化には自然酸化、或いはプラズマ酸化又
はラジカル酸化などの陽極酸化のうちいずれか１種以上
の酸化方法を用いることが好ましい。ただし、これ以外
の酸化方法であっても良い。特に、酸化速度が速いこと
と酸化工程における膜の損傷度が低いことからラジカル
酸化を用いることが好ましい。

【０２０３】金属層Ｈ，Ｈ及び多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓから所定の厚さの部分を酸化させることによ
り、多層膜Ｔ１を構成する各層の電気的絶縁、特にフリ
ー磁性層２８と固定磁性層２６間の電気的絶縁をとるこ
とができる。

【０２０４】また、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’は図１に示さ
れた磁気検出素子の絶縁酸化膜３２，３２の構成要素に
なるものである。金属層Ｈ，Ｈ及び多層膜Ｔ１を後から
酸化させることにより均一で高密度の第１酸化層Ｆ’，
Ｆ’を形成できるので、後の工程で形成されるハードバ
イアス層３５，３５からフリー磁性層２８に十分な縦バ
イアス磁界を供給できるように第１酸化層Ｆ’，Ｆ’を
薄くしても、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’のピンホールを少な
くして、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓの電気的絶
縁を確実にとることができるようになる。

【０２０５】図８に示されたサイドミリング工程によっ
て、金属層Ｈ，Ｈを薄くすると、金属Ｈ，Ｈを一回の酸
化工程で完全に酸化させることも可能である。ただし、
金属層Ｈ，Ｈを一回の酸化工程で完全に酸化できないと
きは、酸化工程を繰り返し行なっても良い。

【０２０６】なお、金属層Ｈ，Ｈを削って薄くする工程
を省略して、多層膜Ｔ１を削り出し形成した後、すぐに
金属層Ｈ，Ｈを酸化させてもよい。

【０２０７】または、金属層Ｈ，Ｈを完全に除去してし
まい、多層膜Ｔ１を側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓから所定の厚
さ酸化させて第１酸化層Ｆ’，Ｆ’としてもよい。

【０２０８】第１酸化層Ｆ’，Ｆ’の形成後、図１０に
示すように、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’上及び下部電極層２
２上に、アルミニウムなどの金属材料またはケイ素など
の半導体材料を、スパッタ粒子の入射方向が等方的であ
るスパッタ成膜法によって成膜し、金属材料層（または
半導体材料層）Ｍ，Ｍを形成する。

【０２０９】次に、図１１に示す工程において、金属材
料層（または半導体材料層）Ｍ，Ｍを酸化させて第２酸
化層Ｍ’，Ｍ’にさせる。酸化には、自然酸化、或いは
プラズマ酸化又はラジカル酸化などの陽極酸化のうちい
ずれか１種以上の酸化方法を用いることが好ましい。特
に、酸化速度が速いことと酸化工程における膜の損傷度
が低いことからラジカル酸化を用いることが好ましい。
ただし、これ以外の酸化方法であっても良い。

【０２１０】金属材料や半導体材料は、多層膜Ｔ１の側
端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ上に緻密に付着させることが容易で
ある。また、前記金属材料や前記半導体材料を多層膜Ｔ
１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ上に付着させた段階で、多少
のピンホールが形成されても、前記金属材料や前記半導
体材料を酸化させる段階でこれらのピンホールが埋めら
れるので、形成された第２酸化層Ｍ’，Ｍ’はピンホー
ルが少なくなり、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓの
電気的絶縁を確実にとることができるものとなる。

【０２１１】本発明では、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と第２
酸化層Ｍ’，Ｍ’からなる多層構造を有する絶縁酸化膜
３２，３２を、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに形
成することができるので、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，
Ｔ１ｓと前記一対の縦バイアス層の電気的絶縁をより確
実にとることができるようになる。

【０２１２】しかも、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と第２酸化
層Ｍ’，Ｍ’の膜厚を薄くしても必要な絶縁耐圧を有す
る層とすることができる。

【０２１３】従って、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と第２酸化
層Ｍ’，Ｍ’からなる絶縁酸化膜３２，３２の膜厚を薄
くでき、後の工程で形成されるハードバイアス層３５，
３５からフリー磁性層２８に十分な縦バイアス磁界を供
給できる。具体的には、前記絶縁酸化膜の膜厚を３ｎｍ
〜２０ｎｍとすることができる。

【０２１４】なお、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’を形成すると
きに、本発明では、アルミナ等の金属酸化物からなるタ
ーゲットを用いたスパッタ成膜によって成膜することも
可能である。また、酸化ケイ素などの半導体材料の酸化
物からなるターゲットを用いたスパッタ成膜によって成
膜することも可能である。

【０２１５】ただし、アルミナ等の金属酸化物や酸化ケ
イ素などの半導体酸化物をターゲットとして用いると、
形成された第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の膜厚や組成が不均一
になりやすく、ピンホールなどが生じやすくなって局所
的に絶縁特性の弱い部分ができやすい。すると、絶縁特
性の弱い部分に電流が集中して洩れ電流が発生したり、
絶縁破壊が起きて、前記多層膜の側端面と前記一対の縦
バイアス層が完全に導通して磁気検出素子の出力が著し
く低下してしまうことがある。従って、上述したよう
に、先に金属材料層（または半導体材料層）Ｍ，Ｍを成
膜してから、酸化させて第２酸化層Ｍ’，Ｍ’にさせる
方が望ましい。

【０２１６】図１１では、絶縁酸化膜３２，３２を構成
する第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と第２酸化層Ｍ’，Ｍ’が分
離している様子を図示している。ただし、実際に形成さ
れた絶縁酸化膜３２，３２において、第１酸化層Ｆ’，
Ｆ’と第２酸化層Ｍ’，Ｍ’が明確に分離した状態にあ
るとは限らない。

【０２１７】なお、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と第２酸化層
Ｍ’，Ｍ’を適切な酸化膜とすることにより、絶縁酸化
膜３２，３２を、多層膜Ｔ１内を流れる伝導電子のスピ
ン状態（エネルギー、量子状態など）を保持したまま鏡
面反射するスペキュラー膜（鏡面反射膜）とすることが
好ましい。

【０２１８】本実施の形態では、絶縁酸化膜３２，３２
を構成する第１酸化層Ｆ’，Ｆ’と第２酸化層Ｍ’，
Ｍ’を、金属材料または半導体材料の自然酸化または陽
極酸化（プラズマ酸化、ラジカル酸化）によって形成す
るので、均一で高密度な酸化膜として形成することがで
きる。従って、絶縁酸化膜３２，３２の鏡面反射効果を
増大させて磁気検出素子の出力を大きくすることができ
る。

【０２１９】特に、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’を以下の材料
からなる層として形成すると、絶縁酸化膜３２，３２を
スペキュラー膜として機能させることが容易になるので
好ましい。

【０２２０】Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆ
ｅ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｑ−
Ｏ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、
Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｏ
（ここでＲはＣｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍ
ｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）のいずれ
か１種或いは２種以上の酸化物。

【０２２１】なお例えばＦｅ−Ｏの中でもα−Ｆｅ
₂Ｏ₃、Ｎｉ−Ｏの中でもＮｉＯ、Ａｌ−Ｑ−Ｏの中でも
ＡｌＱＯ、Ｒ−Ｏの中でもＲＯとなる組成式を満たすこ
とが好ましい。

【０２２２】上記した第２酸化層Ｍ’，Ｍ’を形成する
際、酸化物ターゲットを用いて直接酸化膜を堆積させて
もよいが、まず上記各化合物の酸素を除いた元素からな
るターゲットを用意し、このターゲットを用いて多層膜
の側端面にかけて、各化合物の酸素を除いた元素からな
る膜を成膜する。具体的に言えば、例えば酸化物層Ｏ，
ＯをＴａＯで形成する場合、まずＴａ膜を多層膜の側端
面にかけて成膜する。次に、前記Ｔａ膜を酸化する。酸
化には自然酸化、プラズマ酸化、ラジカル酸化のうちい
ずれか１種以上の酸化方法を用いることが好ましい。ま
たこれ以外の酸化方法であっても良い。

【０２２３】なお上記した酸化工程で酸素を除いた元素
から成る膜をすべて酸化し、これによって形成された酸
化物層（スペキュラー膜）は化学量論的な組成に近く、
隣接する多層膜との間に、十分なポテンシャル障壁を形
成することが可能となる。この結果、十分な鏡面反射効
果を得ることが可能になる。

【０２２４】また上記した第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の代わ
りに、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｑ−Ｎ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、
Ｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択
される１種以上）、Ｒ−Ｎ（ここでＲはＴｉ、Ｖ、Ｃ
ｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される
１種以上）の窒化物の層を形成してもよい。

【０２２５】なおＡｌ−Ｎの中でもＡｌＮ、Ａｌ−Ｑ−
Ｎの中でもＡｌＱＮ、Ｒ−Ｎの中でもＲＮとなる組成式
を満たすことが好ましい。

【０２２６】かかる場合、上記の窒化物の窒素を除いた
元素から成る膜を、スパッタ成膜した後、前記膜を窒化
させることで窒化物から成るスペキュラー膜を形成する
ことができる。

【０２２７】あるいは、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の代わり
に半金属ホイッスラー合金の層を形成してもよい。金属
ホイッスラー合金には、ＮｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂな
どを選択できる。これら半金属ホイッスラー合金を、ス
パッタ成膜することが好ましい。

【０２２８】なお上記した第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の成膜
の際におけるスパッタ条件は、例えば磁気検出素子を形
成する基板の温度を２０℃〜１００℃とし、前記基板と
ターゲット間の距離を１００〜３００ｍｍとし、Ａｒガ
ス圧を１０^-5〜１０^-3Ｔｏｒｒ（１．３×１０^-3〜０．
１３Ｐａ）とする。

【０２２９】次に図１２に示されるように、絶縁酸化膜
３２，３２上に、絶縁層３３，３３、バイアス下地層３
４，３４及びハードバイアス層３５，３５をスパッタ成
膜する。ハードバイアス層３５，３５は少なくともフリ
ー磁性層２８のトラック幅方向における側端面に対向す
るように形成される。

【０２３０】バイアス下地層３４，３４、ハードバイア
ス層３５，３５のスパッタ時におけるスパッタ粒子の入
射角度は、例えば、多層膜Ｔ１上面に対する法線方向か
ら５°〜４５°である。

【０２３１】ハードバイアス層３５，３５からフリー磁
性層２８に縦バイアス磁界が供給されて、フリー磁性層
２８の磁化は適切にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に単
磁区化される。

【０２３２】次にハードバイアス層３５，３５上に絶縁
層３６，３６をスパッタ成膜する。絶縁層３６，３６の
膜厚は５０〜２００Å程度であることが好ましい。これ
により上部電極層３０から流れるセンス電流がハードバ
イアス層３５，３５に分流するのを抑制することが可能
である。

【０２３３】また絶縁層３６，３６のスパッタ時におけ
るスパッタ粒子の入射角度は、例えば、多層膜Ｔ１上面
に対する法線方向から５°〜６０°である。

【０２３４】絶縁層３３，３３、バイアス下地層３４，
３４、ハードバイアス層３５，３５、及び絶縁層３６，
３６の材料は、図１に示された磁気検出素子と同じなの
で説明を省略する。

【０２３５】なお、絶縁層３３，３３、バイアス下地層
３４，３４、ハードバイアス層３５，３５及び絶縁層３
６，３６の材料の層が、レジスト層Ｒ１の上面や側端面
に付着する。

【０２３６】そしてレジスト層Ｒ１を除去する。図１２
に示すように、レジスト層Ｒ１の上面や側面には、絶縁
層３６，３６の材料などの層が付着しているからレジス
ト層Ｒ１を溶剤に浸して除去することは難しい。

【０２３７】このため、スクラブ洗浄によって、レジス
ト層Ｒ１の上面などに付着した絶縁層３６，３６の材料
などの層を一部除去してレジスト層Ｒ１の一部の表面を
露出させた後、レジスト層Ｒ１を溶剤に浸しレジスト層
Ｒ１を溶かして除去する。

【０２３８】なおスクラブ洗浄には、例えばドライアイ
スの粒子を、レジスト層Ｒ１の表面に付着した絶縁材料
などの層に衝突させて、絶縁材料などの層の一部を除去
する方法などがある。

【０２３９】レジスト層Ｒ１の除去後、多層膜Ｔ１の上
面と電気的に接続される上部電極層３０及び上部磁極層
３１を積層すると図１に示される磁気検出素子を形成で
きる。

【０２４０】なお、図１０に示される工程と図１１に示
される工程を繰り返し行い、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’を多
重構造とすることにより、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，
Ｔ１ｓとハードバイアス層３５，３５の電気的絶縁をよ
り確実にとることができる。

【０２４１】また、図１０に示される工程において第２
酸化層Ｍ’，Ｍ’の膜厚を調節するか、または、図１０
に示される工程と図１１に示される工程を繰り返し行
い、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’を多重構造として全体の膜厚
を調節することにより、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ
１ｓとハードバイアス層３５，３５の距離を調節し、フ
リー磁性層２８に供給される縦バイアス磁界の大きさを
調節することができる。多層膜Ｔ１の有効幅は、図９に
示された工程において、第１酸化層Ｆ’，Ｆ’を形成し
た段階で決定されるので、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の膜厚
を変化させても、前記多層膜の有効幅が変化することを
防止できる。

【０２４２】図２に示される磁気検出素子を形成すると
きには、図８に示される工程の後、第１酸化層Ｆ’，
Ｆ’、絶縁層３３，３３、第２酸化層Ｍ’，Ｍ’の順序
で形成すればよい。

【０２４３】図３に示される磁気検出素子を形成すると
きには、図１１に示される工程の後、第２酸化層Ｍ’，
Ｍ’上に直接バイアス下地層３４，３４を積層すればよ
い。

【０２４４】図４に示される磁気検出素子を形成すると
きには、図６に示される工程において多層膜Ｔ１の代わ
りに、下から第１フリー磁性層２８ｃ、非磁性中間層２
８ｂ、第２フリー磁性層２８ａ、非磁性材料層２７、第
２固定磁性層２６ｃ、非磁性中間層２６ｂ、第１固定磁
性層２６ａ、反強磁性層２５、及び保護層２９が下から
順に積層された多層膜Ｔ２を形成すればよい。

【０２４５】また、図６に示された工程において下部電
極層２２を、図１２に示された工程の後において上部電
極層３０を、それぞれ磁性材料によって形成することに
より、下部電極層２２及び上部電極層３０が、それぞ
れ、下部シールド層及び上部シールド層の機能を有する
ようにしてもよい。

【０２４６】図１３は、図１に示された磁気検出素子の
絶縁酸化膜３２の拡大部分断面図である。

【０２４７】絶縁酸化膜３２は、多層膜を側端面から所
定の厚さ酸化して形成された層Ｏ、ミリング工程時に再
付着した多層膜を構成する各層の材料が酸化された層Ｇ
及び下部電極層２２の材料が酸化されて形成された層Ｌ
からなる第１酸化層Ｆ’、並びに第２酸化層Ｍ’から構
成されている。

【０２４８】ただし、実際に形成された絶縁酸化膜３２
において、これらの各層が明確に分離した状態にあると
は限らない図１４及び図１５は、本発明の磁気検出素子
を備えた磁気ヘッドを示した図である。なお図１４はス
ライダを記録媒体との対向面側から見た斜視図、図１５
は図１４に示すＤ−Ｄ線から切断し矢印方向から見た縦
断面図である。

【０２４９】図１４及び図１５に示すように、前記磁気
検出素子を具備してなるＧＭＲヘッドｈ１は、インダク
ティブヘッドｈ２と共にスライダのトレーリング側端部
５０ａに設けられて磁気ヘッドを構成し、ハードディス
ク等の磁気記録媒体の記録磁界を検出及び記録すること
が可能になっている。

【０２５０】図１４に示すように、スライダ５０の記録
媒体との対向面（ＡＢＳ面）５２には、レール５２ａ、
５２ａ，５２ａが形成され、各レール同士間は、エアー
グルーブ５２ｂ、５２ｂを構成している。

【０２５１】図１５に示すように、ＧＭＲヘッドｈ１
は、スライダ５０の側端部５０ａ上に形成された磁性合
金からなる下部シールド層５３と、下部シールド層５３
に積層された下部電極層５４と、記録媒体との対向面５
２から露出する本発明の磁気検出素子５５と、上部電極
層５６と、上部シールド層５７とから構成されている。

【０２５２】上部シールド層５７は、インダクティブヘ
ッドｈ２の下部コア層と兼用とされている。

【０２５３】インダクティブヘッドｈ２は、下部コア層
（上部シールド層）５７と、下部コア層５７に積層され
たギャップ層５８と、コイル５９と、記録媒体との対向
面でギャップ層５８上に接合され、かつ基端部６０ａに
て下部コア層５７に接合される上部コア層６０とから構
成されている。

【０２５４】また、上部コア層６０上には、アルミナな
どからなる保護層６１が積層されている。

【０２５５】なお、図１４及び図１５において、図示Ｘ
方向がトラック幅方向、図示Ｙ方向が記録媒体からの洩
れ磁界方向（ハイト方向）、図示Ｚ方向が記録媒体の移
動方向である。

【０２５６】また本発明では、多層膜をトンネル型磁気
抵抗効果型素子と呼ばれる磁気検出素子とすることもで
きる。トンネル型磁気抵抗効果型素子では、非磁性材料
層２４がＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成され
る。

【０２５７】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。

【０２５８】以上本発明をその好ましい実施例に関して
述べたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変
更を加えることができる。

【０２５９】なお、上述した実施例はあくまでも例示で
あり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではな
い。

【０２６０】

【発明の効果】以上詳細に説明した本発明の磁気検出素
子では、前記多層膜のトラック幅方向における側端面
に、前記縦バイアス層と前記多層膜を電気的に絶縁する
絶縁酸化膜が設けられている。従って、前記多層膜の前
記フリー磁性層のトラック幅方向における側端面に対向
する一対の縦バイアス層を形成しても、前記多層膜の側
端面の電気的絶縁を確実にとることができ、磁気検出素
子の出力を容易に向上させることができる。

【０２６１】前記絶縁酸化膜は、例えば、前記多層膜を
構成する各層の材料が酸化されて形成された層、前記下
部電極層の材料が酸化されて形成された層、金属材料又
は半導体材料の酸化物層のうち１つまたは２つ以上を有
するものとできる。

【０２６２】前記絶縁酸化膜を形成する方法として、前
記多層膜のトラック幅方向における側端面に付着した金
属層（前記多層膜を構成する各層の材料や前記下部電極
層の材料からなる層）や前記多層膜を、自然酸化或いは
プラズマ酸化やラジカル酸化などの陽極酸化によって酸
化させたり、前記多層膜の側端面上に、アルミニウム
（Ａｌ）などの金属材料やケイ素（Ｓｉ）などの半導体
材料をスパッタ成膜した後、この金属材料や半導体材料
を自然酸化或いはプラズマ酸化やラジカル酸化などの陽
極酸化によって酸化させる方法を用いることができる。

【０２６３】前記多層膜の側端面上にまず金属や半導体
を付着させ、後からこの金属や半導体を酸化させる方法
を用いると、前記絶縁酸化膜の膜厚を薄くして前記フリ
ー磁性層に適切な大きさの縦バイアス磁界を供給するこ
とと、前記絶縁酸化膜のピンホールの数を少なくし前記
多層膜の側端面の電気的絶縁を確実にとることを両立さ
せることが容易になる。

【０２６４】本発明では、前記絶縁酸化膜の膜厚を３ｎ
ｍ〜２０ｎｍとしてもピンホールが少なく前記多層膜の
側端面の電気的絶縁を確実にとることができる磁気検出
素子を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子の断
面図、

【図２】本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子の断
面図、

【図３】本発明の第３の実施の形態の磁気検出素子の断
面図、

【図４】本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子の断
面図、

【図５】スペキュラー膜による鏡面反射効果を説明する
ための様式説明図、

【図６】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態
を示す一工程図、

【図７】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態
を示す一工程図、

【図８】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態
を示す一工程図、

【図９】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態
を示す一工程図、

【図１０】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形
態を示す一工程図、

【図１１】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形
態を示す一工程図、

【図１２】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形
態を示す一工程図、

【図１３】図１に示された磁気検出素子の絶縁酸化膜３
２の拡大部分断面図、

【図１４】本発明の磁気検出素子が取りつけられた磁気
ヘッドの斜視図、

【図１５】図１５に示された磁気ヘッドの断面図、

【図１６】従来の磁気検出素子を示す断面図、

【符号の説明】

２１ 下部シールド層 ２２ 下部電極層 ２３ 下地層 ２４ シード層 ２５ 反強磁性層 ２６ 固定磁性層 ２６ａ 第１固定磁性層 ２６ｂ 非磁性中間層 ２６ｃ 第２固定磁性層 ２７ 非磁性材料層 ２８ フリー磁性層 ２８ａ 第２フリー磁性層 ２８ｂ 非磁性中間層 ２８ｃ 第１フリー磁性層 ２９ 保護層 ３０ 上部電極層 ３１ 上部シールド層 ３２ 絶縁酸化膜 ３３、３６ 絶縁層 ３４ バイアス下地層 ３５ ハードバイアス層 Ｒ１ レジスト層 Ｆ’ 第１酸化層 Ｍ’ 第２酸化層 Ｔ１、Ｔ２ 多層膜

Claims (22)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁
   性層を有する多層膜、硬磁性材料からなり前記多層膜の
   前記フリー磁性層のトラック幅方向における側端面に対
   向する一対の縦バイアス層、並びに前記多層膜の上面に
   電気的に接続された上部電極層及び前記多層膜の下面に
   電気的に接続された下部電極層を有し、前記多層膜の各
   層の膜面と垂直方向に電流を供給する磁気検出素子にお
   いて、前記多層膜のトラック幅方向における側端面に、
   前記縦バイアス層と前記多層膜を電気的に絶縁する絶縁
   酸化膜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】 前記絶縁酸化膜は、前記多層膜を構成す
   る各層の材料が酸化されて形成された層を有する請求項
   １に記載の磁気検出素子。
3. 【請求項３】 前記絶縁酸化膜は、前記下部電極層の材
   料が酸化されて形成された層を有する請求項１または２
   に記載の磁気検出素子。
4. 【請求項４】 前記絶縁酸化膜は、金属材料又は半導体
   材料の酸化物層を有する請求項１ないし３のいずれかに
   記載の磁気検出素子。
5. 【請求項５】 前記絶縁酸化膜の膜厚が３ｎｍ〜２０ｎ
   ｍである請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出
   素子。
6. 【請求項６】 前記絶縁酸化膜がスペキュラー膜として
   機能する請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出
   素子。
7. 【請求項７】 前記絶縁酸化膜は、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−
   Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−
   Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｑ−Ｏ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、
   Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択
   される１種以上）、Ｒ−Ｏ（ここでＲはＣｕ、Ｔｉ、
   Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択
   される１種以上）の酸化物を含む請求項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】 前記多層膜は、前記固定磁性層に接する
   反強磁性層を有し、下から、反強磁性層、固定磁性層、
   非磁性材料層、フリー磁性層の順序で積層されている請
   求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
9. 【請求項９】 前記多層膜は、前記固定磁性層に接する
   反強磁性層を有し、下から、フリー磁性層、非磁性材料
   層、固定磁性層及び反強磁性層の順序で積層されている
   請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
10. 【請求項１０】 前記下部電極層の下層に下部シールド
    層が形成され、前記上部電極層の上層に上部シールド層
    が形成されている請求項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】 前記下部電極層及び前記上部電極層が
    磁性材料によって形成されている請求項１ないし９のい
    ずれかに記載の磁気検出素子。
12. 【請求項１２】 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）基板上に下部電極層を形成し、前記下部電極層の
    表面上に、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層を
    有する多層膜を形成する工程と、（ｂ）前記多層膜上に
    レジスト層を形成し、前記多層膜の、前記レジスト層に
    覆われずに表面が露出している部分を除去する工程と、
    （ｃ）前記レジスト層に覆われて、除去されずに残され
    た前記多層膜のトラック幅方向における側端面に付着し
    た金属層を酸化させる工程、及び／又は前記多層膜を側
    端面から所定の厚さ酸化させる工程と、（ｄ）前記多層
    膜の前記フリー磁性層のトラック幅方向における側端面
    に対向する一対の縦バイアス層を、硬磁性材料を用いて
    形成する工程と、（ｅ）前記レジスト層を除去する工程
    と、（ｆ）前記多層膜の上面と電気的に接続される上部
    電極層を形成する工程。
13. 【請求項１３】 前記（ｂ）の工程と前記（ｃ）の工程
    の間に、（ｇ）前記（ｂ）の工程で、除去されずに残さ
    れた多層膜のトラック幅方向の側端面に付着した金属層
    を削る工程を有する請求項１２に記載の磁気検出素子の
    製造方法。
14. 【請求項１４】 前記（ｃ）の工程と前記（ｄ）の工程
    の間に（ｈ）前記多層膜のトラック幅方向における側端
    面上に、金属材料又は半導体材料の酸化物層を形成する
    工程を有する請求項１２または１３に記載の磁気検出素
    子の製造方法。
15. 【請求項１５】 前記（ｃ）の工程並びに／或いは前記
    （ｈ）の工程において、前記金属層及び／又は前記多層
    膜、並びに／或いは、前記金属材料又は半導体材料を自
    然酸化、プラズマ酸化あるいはラジカル酸化のうち１種
    以上の酸化方法で酸化させる請求項１２ないし１４のい
    ずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
16. 【請求項１６】 前記（ｈ）の工程を複数回繰り返す請
    求項１４または１５に記載の磁気検出素子の製造方法。
17. 【請求項１７】 前記（ｈ）の工程において、前記金属
    材料の酸化物層に、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃ
    ｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ
    −Ｑ−Ｏ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、
    Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ
    −Ｏ（ここでＲはＣｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、
    Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）の酸化
    物を含ませる請求項１４ないし１６のいずれかに記載の
    磁気検出素子の製造方法。
18. 【請求項１８】 前記（ｃ）の工程並びに／或いは前記
    （ｈ）の工程において、前記金属層及び／又は前記多層
    膜が酸化された層、並びに／或いは、前記金属材料又は
    半導体材料の酸化物層を、スペキュラー膜として機能す
    る前記絶縁酸化膜とする請求項１２ないし１７のいずれ
    かに記載の磁気検出素子の製造方法。
19. 【請求項１９】 前記（ａ）の工程において、前記多層
    膜を前記固定磁性層に接する反強磁性層を有するものと
    して形成し、下から、反強磁性層、固定磁性層、非磁性
    材料層、フリー磁性層の順序で積層する請求項１２ない
    し１８のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
20. 【請求項２０】 前記（ａ）の工程において、前記多層
    膜を前記固定磁性層に接する反強磁性層を有するものと
    して形成し、下から、フリー磁性層、非磁性材料層、固
    定磁性層及び反強磁性層の順序で積層する請求項１２な
    いし１８のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
21. 【請求項２１】 前記（ａ）の工程において、前記下部
    電極層の下層に下部シールド層を形成し、前記（ｆ）の
    工程の後で、前記上部電極層の上層に上部シールド層を
    形成する請求項１２ないし２０のいずれかに記載の磁気
    検出素子の製造方法。
22. 【請求項２２】 前記（ａ）の工程において前記下部電
    極層を、前記（ｆ）の工程において前記上部電極層を、
    それぞれ磁性材料によって形成する請求項１２ないし２
    ０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。