JP2003086862A

JP2003086862A - 磁気検出素子及びその製造方法

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Publication number: JP2003086862A
Application number: JP2001279198A
Authority: JP
Inventors: Yoshihiro Nishiyama; 義弘西山
Original assignee: Alps Electric Co Ltd
Current assignee: Alps Alpine Co Ltd
Priority date: 2001-09-14
Filing date: 2001-09-14
Publication date: 2003-03-20
Anticipated expiration: 2021-09-14
Also published as: JP3939519B2

Abstract

(57)【要約】【課題】磁気抵抗効果を有する多層膜の両側面部の電
気的絶縁を確実にとることが可能なＣＰＰ型磁気検出素
子を提供する。【解決手段】多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに対
向する一対の絶縁材料層３０，３０を形成する。絶縁材
料層３０，３０が下部電極層２２上に設けられることに
より、多層膜Ｔ１をイオンミリングなどで削り出し形成
するときに、多層膜Ｔ１のトラック幅方向の側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓへの、多層膜を構成する各層の材料の再付着
を低減することができる。導電性を有する多層膜Ｔ１を
構成する各層の材料の再付着量を低減することができる
と、磁気検出素子が磁界検出能を発揮するために重要と
なるフリー磁性層２３と固定磁性層２５間の電気的絶縁
をとることが容易になり、形成される磁気検出素子の品
質を向上させることができるようになる。

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、磁気検出素子を構成する薄膜層間の短絡を
防止することができ、品質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１８及び図１９は従来の磁気検出素子
の製造方法を示す図、図２０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。まず、
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を形成する。
さらに、下部電極層２の上に、第１フリー磁性層３ａ、
非磁性中間層３ｂ、第２フリー磁性層３ｃからなるフリ
ー磁性層３、非磁性材料層４、第２固定磁性層５ａ、非
磁性中間層５ｂ、第１固定磁性層５ｃからなる固定磁性
層５、及び反強磁性層６を順次積層する。

【０００３】第１フリー磁性層３ａ、第２フリー磁性層
３ｃ、第２固定磁性層５ａ、第１固定磁性層５ｃは、Ｎ
ｉＦｅなどで形成される。また、非磁性材料層４はＣｕ
などで形成され、非磁性中間層３ｂ及び５ｂはＲｕなど
で形成される。

【０００４】フリー磁性層３から反強磁性層６までが多
層膜Ｔとなる。さらに、多層膜Ｔ上に、リフトオフ用の
レジスト層Ｒを形成した状態が図１８に示されている。

【０００５】次に、レジスト層Ｒに覆われていない多層
膜Ｔをイオンミリングによって除去した状態を図１９に
示す。

【０００６】さらに、前記イオンミリングにおいて削り
残された多層膜Ｔの両側であって下部電極層２上に、絶
縁層７，７を介して、ＣｏＰｔなどの硬磁性材料からな
るハードバイアス層８，８を積層し、ハードバイアス層
８，８の上層に絶縁層９，９を積層した後、レジスト層
Ｒを除去する。

【０００７】レジスト層Ｒを除去した後、Ｃｕなどによ
って上部電極層１０及びＮｉＦｅなどからなる上部シー
ルド層１１が積層されると、図２０に示される磁気検出
素子が形成される。この磁気検出素子は、反強磁性層６
がフリー磁性層３の上層に位置するいわゆるトップスピ
ン型のスピンバルブ型磁気検出素子である。

【０００８】図２０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５の磁化
方向とフリー磁性層３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３の磁化方向が回転し、固定磁性層
５の磁化方向とフリー磁性層３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】しかし、図１８及び図
１９に示された製造方法によって形成された図２０に示
される従来のＣＰＰ型の磁気検出素子では、次のような
問題が生じていた。

【００１３】多層膜Ｔのレジスト層Ｒによって覆われて
いない領域をイオンミリングによって削るときに多層膜
Ｔの各層の材料が、削り残される多層膜Ｔのトラック幅
方向の側端面に付着し、図１９及び図２０に示されるよ
うな再付着物層Ｌ，Ｌとなる。

【００１４】多層膜Ｔを構成するフリー磁性層３、非磁
性材料層４、固定磁性層５、反強磁性層６は導電性材料
からなるものであるので、多層膜Ｔのトラック幅方向の
側端面に再付着物層Ｍ，Ｍが付着すると、図２０に示さ
れる磁気検出素子において、上部電極層１０から下部電
極層２に直流電流を流したときに、多層膜Ｔの各層が電
気的に短絡してしまう。

【００１５】特に、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ＣＰＰ型磁気検出素子の場合に
は、フリー磁性層３と固定磁性層５が短絡すると、外部
磁界が印加されてフリー磁性層３の磁化方向が変化して
も、抵抗変化が生じなくなり、磁気検出素子として機能
しなくなってしまう。

【００１６】本発明は、上記従来の課題を解決するため
のものであり、磁気検出素子の多層膜を構成する各層間
の電気的絶縁をとることができ、品質を向上させること
のできる磁気検出素子及びその製造方法を提供すること
を目的とする。

【００１７】

【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、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、前記下部電極層上に、前記多
層膜のトラック幅方向の側端面に対向して絶縁材料層が
積層されていることを特徴とするものである。

【００１８】本発明では、前記多層膜の側端面に対向し
て絶縁材料層が積層されている。この絶縁材料層が前記
下部電極層上に設けられることにより、前記多層膜をイ
オンミリングなどで削り出し形成するときに、前記多層
膜のトラック幅方向の側端面に、前記多層膜を構成する
各層の材料の再付着量を低減することができる。

【００１９】導電性を有する前記多層膜を構成する各層
の材料の再付着量を低減することができると、磁気検出
素子が磁界検出能を発揮するために重要となる前記フリ
ー磁性層と前記固定磁性層間の電気的絶縁をとることが
容易になり、形成される磁気検出素子の品質を向上させ
ることができるようになる。

【００２０】また、前記固定磁性層から前記フリー磁性
層間の電気的絶縁を確実にするために、前記多層膜の少
なくとも前記固定磁性層から前記フリー磁性層までの各
層のトラック幅方向における側端面には、絶縁酸化膜が
設けられていることが好ましい。

【００２１】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、前記絶
縁材料層と同じ材料からなる層、金属材料が酸化されて
形成された層のいずれか１層または２層以上を有するも
のである。

【００２２】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。

【００２３】なお、本発明では、前記絶縁材料層が形成
されるので、前記多層膜をイオンミリングなどで削り出
し形成するときに、前記イオンミリングのミリング速度
の調節が容易になる。その結果、前記イオンミリングの
工程において、前記下部電極層が削られないようにで
き、前記下部電極層の上面が平坦面であるものとするこ
とができる。

【００２４】従って、前記下部電極層が削られない分だ
け前記多層膜のトラック幅方向の側端面への、前記多層
膜を構成する各層の材料の再付着量を低減することがで
きる。

【００２５】ただし、本発明では、前記下部電極層の前
記多層膜と前記絶縁材料層に挟まれる部位が凹面形状に
削り込まれる場合でも、前記下部電極層の削り量を従来
よりも少なくできるので、前記多層膜のトラック幅方向
の側端面への、各層の材料の再付着量を低減する効果を
奏することができる。

【００２６】本発明では、前記多層膜の少なくとも前記
フリー磁性層のトラック幅方向における側端面に対向し
て、硬磁性材料からなる一対の縦バイアス層が設けられ
ることにより、前記フリー磁性層に縦バイアス磁界を与
えることができる。

【００２７】または、前記多層膜の前記フリー磁性層に
重ねられて反強磁性材料または強磁性材料からなる一対
の縦バイアス層が設けられることにより、前記フリー磁
性層に縦バイアス磁界を与えることができる。

【００２８】あるいは、前記多層膜の前記フリー磁性層
の前記非磁性材料層と接する面と反対の面側に、分離層
を介して、硬磁性材料からなる縦バイアス層が設けられ
ることにより、前記フリー磁性層に縦バイアス磁界を与
えることができる。

【００２９】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。

【００３０】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、さらに前記下部電
極層上に絶縁材料層を積層する工程と、（ｂ）前記絶縁
材料層の一部分を除去して溝部を形成し、この溝部内に
前記下部電極層の表面を露出させる工程と、（ｃ）前記
溝部内であって、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、（ｄ）前記多層膜上にレジスト層を形成
し、前記レジスト層に覆われていない前記多層膜を除去
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。

【００３１】本発明では、前記下部電極層上に設けられ
る前記絶縁材料層に設けられた前記溝部内で、磁気検出
素子を構成する多層膜をイオンミリングなどで削り出し
形成する。前記絶縁材料層が存在するために、前記イオ
ンミリング工程時に、前記多層膜のトラック幅方向の側
端面に、前記多層膜を構成する各層の材料の再付着量を
低減できる。

【００３２】前記多層膜を構成する各層の材料の再付着
量を低減することができると、磁気検出素子が磁界検出
能を発揮するために重要となる前記フリー磁性層と前記
固定磁性層間の電気的絶縁をとることが容易になり、形
成される磁気検出素子の品質を向上させることができる
ようになる。

【００３３】また、前記（ｄ）の工程において、前記溝
部のトラック幅方向中央位置と、前記レジスト層のトラ
ック幅方向中央位置が重なるように前記レジスト層を前
記多層膜上に形成することが好ましい。

【００３４】また、前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工
程の間に、（ｇ）前記（ｄ）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好ましい。前記金属層
は、主に前記多層膜を構成する各層の材料の再付着物で
あり、この金属層を削ることにより、前記フリー磁性層
と前記固定磁性層間の電気的絶縁をとることがより容易
になる。

【００３５】さらに、前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の
工程の間に、（ｈ）前記絶縁材料層を逆スパッタして、
絶縁材料を前記多層膜のトラック幅方向における側端面
に付着させる工程を有することがより好ましい。

【００３６】また、本発明では、前記（ｄ）の工程と前
記（ｅ）の工程の間に、（ｉ）前記（ｄ）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と同時に、前記絶縁材料層を逆スパ
ッタして、絶縁材料を前記多層膜のトラック幅方向にお
ける側端面に付着させる工程を有することもできる。

【００３７】さらに、本発明では、前記（ｄ）の工程と
前記（ｅ）の工程の間に、（ｊ）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
程を有することにより、前記フリー磁性層と前記固定磁
性層間の電気的絶縁をより確実にとることができる。

【００３８】また、前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工
程の間に、（ｋ）前記多層膜のトラック幅方向における
側端面上に、金属材料の酸化物層を形成する工程を有す
ると、前記フリー磁性層と前記固定磁性層間の電気的絶
縁をさらに確実にとることができるのでより好ましい。

【００３９】なお、前記（ｊ）の工程及び／又は前記
（ｋ）の工程において、前記金属層及び／又は金属材料
の酸化を自然酸化、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行うことができる。

【００４０】本発明では、前記（ｃ）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。

【００４１】本発明では、前記絶縁材料層が形成される
ために、前記（ｄ）の工程において、前記多層膜をイオ
ンミリングなどで削り出し形成するときに、前記イオン
ミリングのミリング速度の調節が容易になる。その結
果、前記イオンミリングの工程において、前記下部電極
層が削られないようにでき、前記下部電極層の上面が平
坦面であるものとすることができる。

【００４２】従って、前記下部電極層が削られない分だ
け前記多層膜のトラック幅方向の側端面への、前記多層
膜を構成する各層の材料の再付着量を低減することがで
きる。

【００４３】ただし、本発明では、前記（ｄ）の工程に
おいて、前記下部電極層の前記多層膜と前記絶縁材料層
に挟まれる部位を凹面形状に削り込む場合でも、前記下
部電極層の削り量を従来よりも少なくできるので、前記
多層膜のトラック幅方向の側端面への、各層の材料の再
付着を低減する効果を奏することができる。

【００４４】本発明では、前記（ｄ）の工程と前記
（ｅ）の工程の間に、（ｌ）硬磁性材料からなり、前記
多層膜の少なくとも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して前記フリー磁性層にトラック
幅方向の磁界を印加する、一対の縦バイアス層を設ける
工程を有することにより、前記フリー磁性層に縦バイア
ス磁界を与えることができる。

【００４５】または、前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の
工程の間に、（ｍ）反強磁性材料または強磁性材料から
なり、前記多層膜の前記フリー磁性層に重ねられて前記
フリー磁性層にトラック幅方向の磁界を印加する、一対
の縦バイアス層を設ける工程を有することにより、前記
フリー磁性層に縦バイアス磁界を与えることができる。

【００４６】あるいは、前記（ｃ）の工程において、前
記多層膜の前記フリー磁性層の前記非磁性材料層と接す
る面と反対の面側に、硬磁性材料からなり、分離層を介
して前記フリー磁性層にトラック幅方向の磁界を印加す
る、縦バイアス層を設けることにより、前記フリー磁性
層に縦バイアス磁界を与えることができる。

【００４７】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。

【００４８】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。

【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。

【００５１】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。

【００５２】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。

【００５３】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。

【００５４】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。

【００５５】図１では、下から順に、第１フリー磁性層
２３ａ、非磁性中間層２３ｂ、第２フリー磁性層２３ｃ
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
２３、非磁性材料層２４、第２固定磁性層２５ａ、非磁
性中間層２５ｂ、第１固定磁性層２５ｃからなるシンセ
ティックフェリピンド型の固定磁性層２５、反強磁性層
２６、保護層２７が下から順に積層された多層膜Ｔ１が
形成されている。

【００５６】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
２８、上部シールド層２９が形成されている。

【００５７】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２８は多層膜Ｔ１の上
面と電気的に接続されている。

【００５８】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３１，３１が積層されている。この絶縁酸化膜３
１，３１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
２８、ハードバイアス層３３，３３及びバイアス下地層
３２，３２が電気的に絶縁されている。

【００５９】絶縁酸化膜３１，３１上には、バイアス下
地層３２，３２を介して、ハードバイアス層３３，３３
が積層されている。ハードバイアス層３３，３３上には
絶縁層３４，３４が積層されている。この絶縁層３４，
３４によって、上部電極層２８と、多層膜Ｔ１の側端面
Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ、ハードバイアス層３３，３３及びバイ
アス下地層３２，３２が絶縁されている。

【００６０】なお、本実施の形態では、絶縁酸化膜３
１，３１の厚さは、フリー磁性層２３にハードバイアス
層３３，３３から十分なバイアス磁界がかかるような厚
さ、例えば５ｎｍである。

【００６１】図１に示すように上記したフリー磁性層２
３から保護層２７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，Ｔ
１ｓが、フリー磁性層２３の下面から保護層２７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。

【００６２】図１に示される磁気検出素子は、いわゆる
トップ型のスピンバルブ型磁気検出素子である。

【００６３】図１に示された磁気検出素子は、いわゆる
スピンバルブ型磁気検出素子であり、固定磁性層２５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２３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２５とフリー磁性層２３
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２３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２５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。

【００６４】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２５ａの磁化方向と第２フ
リー磁性層２３ｃ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。

【００６５】この実施形態では、例えば上部電極層２８
から下部電極層２２に向けてセンス電流が流れるため、
前記センス電流は、多層膜内の各層を膜面と垂直方向に
流れる。前記センス電流が、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。

【００６６】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。

【００６７】下部シールド層２１、下部電極層２２、フ
リー磁性層２３、非磁性材料層２４、固定磁性層２５、
反強磁性層２６、保護層２７、バイアス下地層３２，３
２、ハードバイアス層３３，３３、絶縁層３４，３４、
上部電極層２８、上部シールド層２９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。

【００６８】下部シールド層２１及び上部シールド層２
９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２９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
２９は、電解メッキ法によって形成されてもよい。

【００６９】反強磁性層２６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。

【００７０】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。

【００７１】反強磁性層２６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。

【００７２】ここで、反強磁性層２６を形成するため
の、前記ＰｔＭｎ合金及び前記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、前記ＰｔＭｎ合金及び
前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、Ｐｔあるい
はＸが４７〜５７ａｔ％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。

【００７３】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、前記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、前記Ｐｔ−
Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２
〜１０ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、
Ｘ’が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場合には、Ｘ’
は０．２〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。

【００７４】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
２６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、前記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２６を
得ることができる。

【００７５】第１固定磁性層２５ｃ及び第２固定磁性層
２５ａ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２５ｃ及び第２固定磁性層
２５ａは同一の材料で形成されることが好ましい。

【００７６】また、非磁性中間層２５ｂ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。

【００７７】第１固定磁性層２５ｃ及び第２固定磁性層
２５ａ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程度で形成され
る。

【００７８】なお固定磁性層２５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。

【００７９】非磁性材料層２４は、固定磁性層２５とフ
リー磁性層２３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２４は例えば１
８〜３０Å程度の膜厚で形成される。

【００８０】また非磁性材料層２４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２４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２４が
絶縁物であるときは、非磁性材料層２４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２４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
２４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。

【００８１】第１フリー磁性層２３ａ及び第２フリー磁
性層２３ｃ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。

【００８２】非磁性中間層２３ｂ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。

【００８３】第１フリー磁性層２３ａ及び第２フリー磁
性層２３ｃは、それぞれ１０〜７０Å程度で形成され
る。また非磁性中間層２３ｂの膜厚は３Å〜１０Å程度
で形成される。

【００８４】なお、第２フリー磁性層２３ｃが２層構造
で形成され、非磁性材料層２４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２４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。

【００８５】なおフリー磁性層２３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。

【００８６】また本実施の形態では、第１フリー磁性層
２３ａ及び第２フリー磁性層２３ｃ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。

【００８７】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。

【００８８】これにより第１フリー磁性層２３ａと第２
フリー磁性層２３ｃ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。

【００８９】よって、第１フリー磁性層２３ａ及び第２
フリー磁性層２３ｃの磁化を適切に反平行状態にでき
る。

【００９０】なお第１フリー磁性層２３ａ及び第２フリ
ー磁性層２３ｃの双方を前記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２
３ａと第２フリー磁性層２３ｃとを適切に反平行状態に
磁化できる。

【００９１】また上記した組成範囲内であると、第１フ
リー磁性層２３ａと第２フリー磁性層２３ｃ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。

【００９２】さらに、フリー磁性層２３の軟磁気特性の
向上、フリー磁性層２３と非磁性材料層２４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。

【００９３】なお、第２フリー磁性層２３ｃと非磁性材
料層２４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２３ａ及び第２フリー磁性層２３ｃの少な
くとも一方をＣｏＦｅＮｉ合金で形成するとき、前記Ｃ
ｏＦｅＮｉ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。

【００９４】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２５ｃと
第２固定磁性層２５ａが、非磁性中間層２５ｂを介して
積層されたものが、一つの固定磁性層２５として機能す
る。

【００９５】第１固定磁性層２５ｃは反強磁性層２６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２５ｃと反強磁性層２６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２５ｃの磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。第１固
定磁性層２５ｃの磁化方向が図示Ｙ方向に固定される
と、非磁性中間層２５ｂを介して対向する第２固定磁性
層２５ａの磁化方向が、第１固定磁性層２５ｃの磁化方
向と反平行の状態で固定される。

【００９６】このように、第１固定磁性層２５ｃと第２
固定磁性層２５ａ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２５ｃと第２固
定磁性層２５ａ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２５の磁化方向を一定方向
に強力に固定することができる。

【００９７】なお、第１固定磁性層２５ｃの磁気的膜厚
（Ｍｓ×ｔ）と第２固定磁性層２５ａ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２５の磁化方向となる。

【００９８】図１では、第１固定磁性層２５ｃ及び第２
固定磁性層２５ａ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。

【００９９】また、第１固定磁性層２５ｃ及び第２固定
磁性層２５ａの固定磁化による反磁界（双極子磁界）
を、第１固定磁性層２５ｃ及び第２固定磁性層２５ａ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２５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２３の
変動磁化への寄与を減少させることができる。

【０１００】従って、フリー磁性層２３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。

【０１０１】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。

【０１０２】前記アシンメトリーは、フリー磁性層２３
の磁化の方向と固定磁性層２５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、前記アシンメト
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。

【０１０３】また、固定磁性層２５の固定磁化による反
磁界（双極子磁界）Ｈｄは、フリー磁性層２３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２３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２５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２３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。

【０１０４】フリー磁性層２３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２３ｃと第１フリー磁性層２３ａが、非磁性中間
層２３ｂを介して積層され、第２フリー磁性層２３ｃと
第１フリー磁性層２３ａ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２３ｃ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２３ａ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。

【０１０５】第２フリー磁性層２３ｃと第１フリー磁性
層２３ａ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２３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。

【０１０６】第２フリー磁性層２３ｃの磁気的膜厚（Ｍ
ｓ×ｔ）と第１フリー磁性層２３ａ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２３の磁化方向となる。

【０１０７】ただし、固定磁性層２５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２３ｃの磁化
方向のみである。

【０１０８】保護層２７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２７の膜厚は３０Å程度である。

【０１０９】ハードバイアス層３３，３３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。

【０１１０】バイアス下地層３２，３２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３２，３２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３３，３３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。

【０１１１】ここで上記の金属で形成されたバイアス下
地層３２，３２とハードバイアス層３３，３３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３２，３２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３３，３３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３２，３２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３３，３３の特性を向上させることがで
き、ハードバイアス層３３，３３から発生するバイアス
磁界を増大させることができる。

【０１１２】なお、下部電極層２２及び上部電極層２８
はＷ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ａｕなど
を材料として用いて形成することができる。

【０１１３】なお、上部電極層２８としてＴａを用いる
場合には、上部電極層２８の下層に、Ｃｒの中間層を設
けることによってＣｒ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。

【０１１４】また、上部電極層２８としてＣｒを用いる
場合には、上部電極層２８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。

【０１１５】図１に示された磁気検出素子は、下部電極
層２２上に、多層膜Ｔ１のトラック幅方向の側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓに対向して一対の絶縁材料層３０，３０が積
層されている。

【０１１６】絶縁材料層３０，３０は、酸化ケイ素（Ｓ
ｉＯ₂）、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏなど
の絶縁性材料によって形成される。

【０１１７】この絶縁材料層３０，３０が下部電極層２
２上に設けられることにより、下部電極層２２表面の露
出面積が小さくなる。また、絶縁材料層３０，３０のミ
リングレートは、下部電極層２２のミリングレートより
も著しく小さい。従って、多層膜Ｔ１をイオンミリング
などで削り出し形成するときに、多層膜Ｔ１のトラック
幅方向の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに、多層膜Ｔ１を構成す
る各層（フリー磁性層２３、非磁性材料層２４、固定磁
性層２５、反強磁性層２６、保護層２７）の材料の再付
着を低減することができる。

【０１１８】導電性を有するこれらの材料の再付着量を
低減することができると、磁気検出素子が磁界検出能を
発揮するために重要となるフリー磁性層２３と固定磁性
層２５間の電気的絶縁をとることが容易になり、形成さ
れる磁気検出素子の品質を向上させることができるよう
になる。

【０１１９】多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ上の導
電性材料の再付着量が少ない本発明では、例えば、再付
着した導電性材料をラジカル酸化するだけで、フリー磁
性層２３と固定磁性層２５間の電気的絶縁をとることも
可能になる。

【０１２０】従って、再付着した導電性材料を除去する
ための多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ垂直方向に近
い方向からのミリング（サイドミリング）をしなくても
すむようになるので、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１
ｓの面粗れを防止でき、磁気検出素子の磁界検出特性の
低下を防ぐことができる。

【０１２１】また、図１では、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓ全面に絶縁酸化膜３１，３１が形成されてい
ることによって、固定磁性層２５からフリー磁性層２３
間の電気的絶縁を確実にしている。

【０１２２】絶縁酸化膜３１，３１は、例えば、多層膜
Ｔ１を構成する各層の材料が再付着したものが酸化され
て形成された層、下部電極層２２の材料が酸化されて形
成された層、絶縁材料層３０と同じ材料からなる層、ア
ルミニウム（Ａｌ）などの金属材料が酸化されて形成さ
れた層のいずれか１層または２層以上を有するものであ
る。なお、前記金属材料が酸化されて形成された層は絶
縁性を有することが必要である。

【０１２３】前記金属材料が酸化されて形成された層が
形成されていると、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
と、下部電極層２２、上部電極層２８、ハードバイアス
層３３，３３及びバイアス下地層３２，３２との電気的
絶縁がより確実になるので好ましい。また、前記金属材
料のかわりにシリコン（Ｓｉ）などの半導体材料を酸化
した層を前記金属材料が酸化されて形成された層の代わ
りに形成してもよい。、ただし、実際の絶縁酸化膜３
１，３１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。

【０１２４】なお、図１では、絶縁酸化膜３１，３１
は、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ全面、絶縁材料
層３０，３０の上面及び側面、並びに多層膜Ｔ１と絶縁
材料層３０，３０との間に露出した下部電極層２２の表
面に成膜されている。

【０１２５】ただし、絶縁酸化膜３１，３１は、少なく
とも固定磁性層２５からフリー磁性層２３までの各層の
トラック幅方向における側端面に設けられているだけで
もよい。

【０１２６】下部電極層よりも著しく小さいミリングレ
ートを有する絶縁材料層３０，３０が形成されると、多
層膜Ｔ１をイオンミリングなどで削り出し形成するとき
に、イオンミリングのミリング速度の調節が容易にな
る。その結果、イオンミリングの工程において、多層膜
Ｔ１と絶縁材料層３０，３０との間に露出した下部電極
層２２の表面２２ａ，２２ａが削られないようにでき、
下部電極層２２の上面を平坦面とすることができる。

【０１２７】従って、下部電極層２２が削られない分だ
け多層膜Ｔ１のトラック幅方向の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
への、導電性材料の再付着を低減することができる。

【０１２８】なお、図１の磁気検出素子は、多層膜Ｔ１
のトラック幅方向の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓから間隔を開
けて一対の絶縁材料層３０，３０が積層されており、図
１に示されるように、側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓと絶縁材料
層３０の間に、溝部Ｇ，Ｇが生じる。

【０１２９】図１では、ハードバイアス層３３，３３が
溝部Ｇ，Ｇに入り込んだ状態で、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ
１ｓ，Ｔ１ｓと対向している。従って、図１のようなフ
リー磁性層２３が多層膜Ｔ１の最下層にあるトップスピ
ン型磁気検出素子の場合でも、ハードバイアス層３３，
３３とフリー磁性層２３とを確実に対向させることがで
き、フリー磁性層２３に十分な縦バイアス磁界を与える
ことができる。

【０１３０】なお、ハードバイアス層３３，３３は、フ
リー磁性層２３を構成する第２フリー磁性層２３ｃと第
１フリー磁性層２３ａのうち、一方の磁化方向を揃える
だけでよい。例えば、第２フリー磁性層２３ｃ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２３ａ
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２３全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。

【０１３１】なお、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
と、絶縁材料層３０，３０の多層膜Ｔ１と対向する側の
側面３０ａ，３０ａとの間隔Ｗ１ＲとＷ１Ｌが、多層膜
Ｔ１の図示Ｘ方向の両側で等しいと、フリー磁性層２３
がハードバイアス層３３，３３から受け取る縦バイアス
磁界の大きさが、図示Ｘ方向の右側端部と左側端部で等
しくなるので好ましい。

【０１３２】また、前記金属材料が酸化されて形成され
た層の厚さを適宜調節して、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓとハードバイアス層３３，３３の側面３３
ａ，３３ａとの距離を調節することにより、フリー磁性
層２３がハードバイアス層３３，３３から受け取る縦バ
イアス磁界の大きさを調節することができる。

【０１３３】特に、間隔Ｗ１ＲとＷ１Ｌが、多層膜Ｔ１
の図示Ｘ方向の両側で多少異なった場合でも、前記金属
材料が酸化されて形成された層の厚さを、多層膜Ｔ１の
図示右側の側端面Ｔ１ｓ上と図示左側の側端面Ｔ１ｓ上
とで異ならせることによって、フリー磁性層２３がハー
ドバイアス層３３，３３から受け取る縦バイアス磁界の
大きさを図示Ｘ方向の右側端部と左側端部で等しくなる
ようにできる。

【０１３４】なお、絶縁酸化膜３１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。

【０１３５】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６を参照し
ながら説明する。図６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。

【０１３６】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。

【０１３７】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。

【０１３８】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。

【０１３９】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。

【０１４０】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。

【０１４１】前述のように、絶縁酸化膜３１は、例え
ば、多層膜Ｔ１を構成する各層の材料が再付着したもの
が酸化されて形成された層、下部電極層２２の材料が酸
化されて形成された層、絶縁材料層３０，３０と同じ材
料からなる層、金属材料が酸化されて形成された層のい
ずれか１層または２層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３１をス
ペキュラー膜として機能させることができる。

【０１４２】特に、前記金属材料が酸化されて形成され
た層を以下の材料からなる層として形成すると、絶縁酸
化膜３１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。

【０１４３】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。

【０１４４】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。

【０１４５】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。

【０１４６】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。

【０１４７】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、フリー
磁性層２３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。

【０１４８】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フリー磁性層
２３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ので
ある。

【０１４９】あるいは前記金属材料が酸化されて形成さ
れた層を、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｑ−Ｎ（ここでＱはＢ、Ｓ
ｉ、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、
Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択され
る１種以上）の窒化物で形成してもよい。

【０１５０】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。

【０１５１】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。

【０１５２】または、前記金属材料が酸化されて形成さ
れた層の代わりに、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。

【０１５３】なお、下部電極層２２及び上部電極層２８
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２８がそれぞれ、下部シールド層２１及び上部シ
ールド層２９の機能を有してもよい。

【０１５４】なお、図１では、多層膜Ｔ１のトラック幅
方向の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓと絶縁材料層３０，３０の
間に間隔があるが、側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓと絶縁材料層
３０，３０が接触してもよい。

【０１５５】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。

【０１５６】図２に示される磁気検出素子は、多層膜Ｔ
１と絶縁材料層３０，３０との間に露出した下部電極層
２２の表面２２ａ，２２ａが削られて凹部となっている
点で、図１に示された磁気検出素子と異なっている。

【０１５７】図２に示されるように、下部電極層２２の
多層膜Ｔ１と絶縁材料層３０，３０に挟まれる部位が凹
面形状に削り込まれる場合でも、絶縁材料層３０，３０
が下部電極層２２上に設けられることにより、下部電極
層２２表面の露出面積が小さくなること、絶縁材料層３
０，３０のミリングレートは、下部電極層のミリングレ
ートよりも著しく小さいことは図１と同じである。

【０１５８】従って、多層膜Ｔ１をイオンミリングなど
で削り出し形成するときに、多層膜Ｔ１のトラック幅方
向の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに、多層膜Ｔ１を構成する各
層（フリー磁性層２３、非磁性材料層２４、固定磁性層
２５、反強磁性層２６、保護層２７）の材料の再付着を
低減することができる。

【０１５９】導電性を有するこれらの材料の再付着量を
低減することができると、磁気検出素子が磁界検出能を
発揮するために重要となるフリー磁性層２３と固定磁性
層２５間の電気的絶縁をとることが容易になり、形成さ
れる磁気検出素子の品質を向上させることができるよう
になる。

【０１６０】多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ上の導
電性材料の再付着量が少ない本発明では、例えば、再付
着した導電性材料をラジカル酸化するだけで、フリー磁
性層２３と固定磁性層２５間の電気的絶縁をとることも
可能になる。

【０１６１】従って、再付着した導電性材料を除去する
ための多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ垂直方向に近
い方向からのミリング（サイドミリング）をしなくても
すむようになるので、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１
ｓの面粗れを防止でき、磁気検出素子の磁界検出特性の
低下を防ぐことができる。

【０１６２】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。

【０１６３】図３では、多層膜Ｔ２が下から順に、下地
層４０、シード層４１、反強磁性層２６、第１固定磁性
層２５ｃ、非磁性中間層２５ｂ、第２固定磁性層２５ａ
からなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層２
５、非磁性材料層２４、第２フリー磁性層２３ｃ、非磁
性中間層２３ｂ、第１フリー磁性層２３ａ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２３、保護層
２７が積層されて形成されている点で図１に示される磁
気検出素子と異なっている。

【０１６４】図３の磁気検出素子は、いわゆるボトムス
ピンバルブ型の磁気検出素子である。

【０１６５】下地層４０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４０は５０Å以下程度の膜厚で
形成される。なおこの下地層４０は形成されていなくて
も良い。

【０１６６】シード層４１は、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ
やＣｒなどを用いて形成する。なお、図３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４１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４１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４１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４
１は形成されなくても良い。

【０１６７】図３の磁気検出素子でも、この絶縁材料層
３０，３０が下部電極層２２上に設けられることによ
り、下部電極層２２表面の露出面積が小さくなること、
絶縁材料層３０，３０のミリングレートが、下部電極層
のミリングレートよりも著しく小さいことは図１と同じ
である。

【０１６８】従って、多層膜Ｔ２をイオンミリングなど
で削り出し形成するときに、多層膜Ｔ２のトラック幅方
向の側端面Ｔ２ｓ，Ｔ２ｓに、多層膜Ｔ２を構成する各
層（フリー磁性層２３、非磁性材料層２４、固定磁性層
２５、反強磁性層２６、保護層２７）の材料の再付着を
低減することができる。

【０１６９】導電性を有するこれらの材料の再付着量を
低減することができると、磁気検出素子が磁界検出能を
発揮するために重要となるフリー磁性層２３と固定磁性
層２５間の電気的絶縁をとることが容易になり、形成さ
れる磁気検出素子の品質を向上させることができるよう
になる。

【０１７０】多層膜Ｔ２の側端面Ｔ２ｓ，Ｔ２ｓ上の導
電性材料の再付着量が少ない本発明では、例えば、再付
着した導電性材料をラジカル酸化するだけで、フリー磁
性層２３と固定磁性層２５間の電気的絶縁をとることも
可能になる。

【０１７１】従って、再付着した導電性材料を除去する
ための多層膜Ｔ２の側端面Ｔ２ｓ，Ｔ２ｓ垂直方向に近
い方向からのミリング（サイドミリング）をしなくても
すむようになるので、多層膜Ｔ２の側端面Ｔ２ｓ，Ｔ２
ｓの面粗れを防止でき、磁気検出素子の磁界検出特性の
低下を防ぐことができる。

【０１７２】導電性材料の再付着は、多層膜Ｔ２の上部
に向かうにつれて多くなる。図３に示されるボトムスピ
ンバルブ型の磁気検出素子は、フリー磁性層２３と固定
磁性層２５が、多層膜Ｔ２の上部に位置し、導電性材料
の再付着によって電気的短絡が生じやすいので、本発明
の有効性が高い。

【０１７３】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。

【０１７４】図４の磁気検出素子は、多層膜Ｔ２の両側
領域の絶縁酸化膜３１上がアルミナや酸化ケイ素からな
る絶縁層４２によって埋められており、絶縁層４２と多
層膜Ｔ２の上面のフリー磁性層２３に重なる位置に縦バ
イアス層としてエクスチェンジバイアス層４３，４３が
形成されている点で図３の磁気検出素子と異なってい
る。なお、上部電極層２８は、エクスチェンジバイアス
層４３，４３間に形成されている。

【０１７５】エクスチェンジバイアス層４３，４３は、
反強磁性層２６と同じく、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―
Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎ
ｉ，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、Ｐ
ｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎ
ｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以
上の元素である）合金で形成することができる。

【０１７６】第１フリー磁性層２３ａは、エクスチェン
ジバイアス層４３，４３との交換異方性磁界によって、
磁化方向がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられ、
第２フリー磁性層２３ｃは、第１フリー磁性層２３ａと
のＲＫＫＹ相互作用によって、図示Ｘ方向と反平行方向
の磁化方向となる。

【０１７７】エクスチェンジバイアス層４３，４３によ
って、フリー磁性層２３を単磁区化すると、エクスチェ
ンジバイアス層４３，４３間距離で規定される光学的ト
ラック幅と、フリー磁性層２３の磁化が変動する領域の
トラック幅方向寸法で規定される磁気的トラック幅が一
致する。

【０１７８】すなわち、ハードバイアス層によってバイ
アス磁界を与える構成と異なり、光学的トラック幅の領
域内にいわゆる不感領域が形成されないという利点を有
する。

【０１７９】図４の磁気検出素子でも、多層膜Ｔ２をイ
オンミリングなどで削り出し形成するときに、多層膜Ｔ
２のトラック幅方向の側端面Ｔ２ｓ，Ｔ２ｓに、多層膜
Ｔ２を構成する各層の材料の再付着を低減することがで
きる。従って、フリー磁性層２３と固定磁性層２５間の
電気的絶縁をとることが容易になり、形成される磁気検
出素子の品質を向上させることができるようになる。

【０１８０】多層膜Ｔ２の側端面Ｔ２ｓ，Ｔ２ｓ上の導
電性材料の再付着量が少ない本発明では、例えば、再付
着した導電性材料をラジカル酸化するだけで、フリー磁
性層２３と固定磁性層２５間の電気的絶縁をとることも
可能になる。

【０１８１】従って、再付着した導電性材料を除去する
ための多層膜Ｔ２の側端面Ｔ２ｓ，Ｔ２ｓ垂直方向に近
い方向からのミリング（サイドミリング）をしなくても
すむようになるので、多層膜Ｔ２の側端面Ｔ２ｓ，Ｔ２
ｓの面粗れを防止でき、磁気検出素子の磁界検出特性の
低下を防ぐことができる。

【０１８２】なお、エクスチェンジバイアス層４３，４
３とフリー磁性層２６の間に、強磁性材料からなる強磁
性層や非磁性材料からなる層を形成してもよい。また
は、エクスチェンジバイアス層４３，４３を強磁性材料
によって形成してもよい。

【０１８３】図５は、本発明における第５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。

【０１８４】図５の磁気検出素子は、フリー磁性層２３
の上に非磁性材料からなる分離層４４が積層され、分離
層４４上に、縦バイアス層として、硬磁性材料からなる
インスタックバイアス層４５が積層されている多層膜Ｔ
３を有し、多層膜Ｔ３の側端面Ｔ３ｓ，Ｔ３ｓに対向す
るハードバイアス層が形成されていない点で図３に示さ
れた磁気検出素子と異なっている。

【０１８５】分離層４４より下層の、下地層４０、シー
ド層４１、反強磁性層２６、第１固定磁性層２５ｃ、非
磁性中間層２５ｂ、第２固定磁性層２５ａからなるシン
セティックフェリピンド型の固定磁性層２５、非磁性材
料層２４、第２フリー磁性層２３ｃ、非磁性中間層２３
ｂ、第１フリー磁性層２３ａ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２３の構成は、図３に示さ
れた磁気検出素子と同じである。

【０１８６】図５に示される磁気検出素子では、インス
タックバイアス層４５の端部とフリー磁性層２３の端部
間に静磁的な結合が発生し、フリー磁性層２３の磁化方
向が一方向にそろえられる。図５では、フリー磁性層２
３のうちインスタックバイアス層４５に近い側の第１フ
リー磁性層２３ａとインスタックバイアス層４５間に静
磁的な結合が発生し、第１フリー磁性層２３ａの磁化が
図示Ｘ方向に単磁区化され、第２フリー磁性層２３ｃの
磁化が図示Ｘ方向と１８０°異なる方向を向く。

【０１８７】第２フリー磁性層２３ｃの磁気的膜厚（Ｍ
ｓ×ｔ）と第１フリー磁性層２３ａ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２３の磁化方向となる。

【０１８８】図１から図３に示された磁気検出素子で
は、多層膜のトラック幅方向の側端面にハードバイアス
層を対向させることでフリー磁性層２３内に反磁界が生
じるバックリング現象や、フリー磁性層２３の磁化が側
端面付近で強固に固定され磁化反転が悪化する不感領域
の発生が問題になることがある。

【０１８９】しかし、図５のようにフリー磁性層２３の
非磁性材料層２４が形成された面と反対側の面に分離層
４４を介してインスタックバイアス層４５を設けること
で、バックリング現象や不感領域の発生問題を解消でき
る。

【０１９０】従って、フリー磁性層２３の単磁区化を適
切に促進でき、またフリー磁性層の外部磁界に対する磁
化反転を良好にでき、再生感度が良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可能である。

【０１９１】また図５に示す磁気検出素子では、フリー
磁性層２３のトラック幅方向における両側端面と連続面
として分離層４４及びインスタックバイアス層４５の両
側端面が形成される。これによってインスタックバイア
ス層４５とフリー磁性層２３間の静磁的な結合を良好に
でき、フリー磁性層２３の単磁区化を促進させることが
可能である。

【０１９２】なおインスタックバイアス層４５の膜厚は
５０〜３００Åであることが好ましい。

【０１９３】図５の磁気検出素子でも、多層膜Ｔ３をイ
オンミリングなどで削り出し形成するときに、多層膜Ｔ
３のトラック幅方向の側端面Ｔ３ｓ，Ｔ３ｓに、多層膜
Ｔ３を構成する各層の材料の再付着を低減することがで
きる。従って、フリー磁性層２３と固定磁性層２５間の
電気的絶縁をとることが容易になり、形成される磁気検
出素子の品質を向上させることができるようになる。

【０１９４】多層膜Ｔ３の側端面Ｔ３ｓ，Ｔ３ｓ上の導
電性材料の再付着量が少ない本発明では、例えば、再付
着した導電性材料をラジカル酸化するだけで、フリー磁
性層２３と固定磁性層２５間の電気的絶縁をとることも
可能になる。

【０１９５】従って、再付着した導電性材料を除去する
ための多層膜Ｔ３の側端面Ｔ３ｓ，Ｔ３ｓに対する垂直
方向に近い方向からのミリング（サイドミリング）をし
なくてもすむようになるので、多層膜Ｔ３の側端面Ｔ３
ｓ，Ｔ３ｓの面粗れを防止でき、磁気検出素子の磁界検
出特性の低下を防ぐことができる。

【０１９６】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７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、及び絶縁材料層
３０を成膜する。各層の材料は、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。

【０１９７】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。なお、以下に示す工程においてスパ
ッタ成膜を行うときにも、これらのスパッタ法を使うこ
とができる。

【０１９８】なお、下部電極層２２が成膜されず、下部
シールド層２１上に絶縁材料層３０を直接成膜してもよ
い。この場合、下部シールド層２１が下部電極層として
も働く。

【０１９９】次に、絶縁材料層３０上に、レジスト層Ｒ
１，Ｒ１を形成する。レジスト層Ｒ１，Ｒ１のトラック
幅方向（図示Ｘ方向）における間隔をＷ２とする。Ｗ２
は、図１に示される多層膜Ｔ１の底面の幅寸法Ｗ３と同
じか、幅寸法Ｗ３よりも大きくする。

【０２００】次に、レジスト層Ｒ１，Ｒ１に覆われてい
ない絶縁材料層３０の領域を、イオンミリングなどで削
って除去して溝部Ｇ１を形成し、この溝部Ｇ１内に下部
電極層２２の表面を露出させる。このとき、絶縁材料層
３０，３０の側面３０ａ，３０ａの下部電極層２２ａに
対する傾斜角度は、８０°〜９０°である。

【０２０１】なお、前記イオンミリングによって、絶縁
材料層３０のみを削り、下部電極層２２を削らないこと
が好ましいが、下部電極層２２が多少削られてもかまわ
ない。

【０２０２】次に、図９に示すように、絶縁材料層３
０，３０の側面３０ａ，３０ａに挟まれた溝部Ｇ１内の
下部電極層２２の表面上、及び絶縁材料層３０，３０上
に、第１フリー磁性層２３ａ、非磁性中間層２３ｂ、第
２フリー磁性層２３ｃ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２３、非磁性材料層２４、第２固
定磁性層２５ａ、非磁性中間層２５ｂ、第１固定磁性層
２５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁
性層２５、反強磁性層２６、保護層２７を下から順に積
層する。第１フリー磁性層２３ａから保護層２７までが
多層膜Ｔ１である。

【０２０３】各層の材料は、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。さらに、絶縁材料層３
０，３０の側面３０ａ，３０ａに挟まれた領域（溝部Ｇ
１）に重なる保護層２７の上にリフトオフ用のレジスト
層Ｒ２を形成する。

【０２０４】レジスト層Ｒ２のトラック幅方向（図示Ｘ
方向）における幅寸法Ｗ４は、フリー磁性層２３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。

【０２０５】なお、レジスト層Ｒ２のトラック幅方向の
中央位置Ｃ３と、絶縁材料層３０，３０の側面３０ａ，
３０ａに挟まれた領域（溝部Ｇ１）のトラック幅方向の
中央位置Ｃ２が、図９に示されるように重なっているこ
とが好ましい。

【０２０６】図８及び図９では、下部電極層２２の絶縁
材料層３０，３０の側面３０ａ，３０ａに挟まれた領域
（露出面）２２ａ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）に
おける幅寸法をＷ５としている。

【０２０７】中央位置Ｃ２と中央位置Ｃ３が重なってい
ると、図１に示されるように、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１
ｓ，Ｔ１ｓと、絶縁材料層３０，３０の多層膜Ｔ１と対
向する側の側面３０ａ，３０ａとの間隔Ｗ１ＲとＷ１Ｌ
が等しい磁気検出素子を形成することができる。する
と、フリー磁性層２３がハードバイアス層３３，３３か
ら受け取る縦バイアス磁界の大きさが、図示Ｘ方向の右
側端部と左側端部で等しくなるので好ましい。

【０２０８】中央位置Ｃ２と中央位置Ｃ３を重ねるため
には、図７に示されるレジスト層Ｒ１，Ｒ１で挟まれる
領域の中央位置Ｃ１と中央位置Ｃ３が重なりあうように
すればよい。

【０２０９】レジスト層Ｒ２の形成後、多層膜Ｔ１の表
面に対する法線方向（前記基板の表面に対する法線方
向）から角度θ１だけ傾いた入射角度のイオンミリング
によって、レジスト層Ｒ２に覆われていない、保護層２
７からフリー磁性層２３までの各層で構成される多層膜
Ｔ１の両側領域を除去する（点線部分）。

【０２１０】角度θ１は、例えば５°〜２０°である。
多層膜Ｔ１を構成する各層の材料は金属材料であり、絶
縁材料層３０，３０の材料は、アルミナや酸化ケイ素な
どの絶縁材料であるので、多層膜Ｔ１のミリングレート
より絶縁材料層３０，３０のミリングレートの方が遅
い。

【０２１１】従って、レジスト層Ｒ２に覆われていない
多層膜Ｔ１の両側領域は完全に除去され、下部電極層２
２上に、多層膜Ｔ１のトラック幅方向の側端面Ｔ１ｓ，
Ｔ１ｓに対向して一対の絶縁材料層３０，３０が積層さ
れた状態になる。

【０２１２】第１フリー磁性層２３ａが完全に削られた
ところで前記イオンミリングを終了するという微妙な調
節ができるのは、下部電極層２２上に、ミリングレート
の遅い絶縁材料層３０，３０が積層されているためであ
る。

【０２１３】図９及び図１０に示されるミリング工程
で、レジスト層Ｒ２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Ｆ，Ｆが付着する。この金属層Ｆ，Ｆは
多層膜Ｔ１の材料が前記ミリング工程時に再付着したも
のである。なお、下部電極層２２が削られなければ、金
属層Ｆ，Ｆには下部電極層２２の材料が含まれることは
ない。

【０２１４】金属層Ｆ，Ｆ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Ｆ，Ｆの厚さは２ｎｍ〜１０ｎｍである。

【０２１５】本発明では、下部電極層２２上を覆う絶縁
材料層３０，３０が積層されているために、前記ミリン
グ工程時に下部電極層２２が削られて、多層膜Ｔ１の側
端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに再付着する程度を低減できる。図
１０に示されるように、下部電極層２２の材料の側端面
Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓへの再付着を全くなくすことが可能であ
る。

【０２１６】従って、本発明では、多層膜Ｔ１の側端面
Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに付着する金属層Ｆ，Ｆの厚さを低減で
きる。

【０２１７】次に、図１１に示すように、多層膜Ｔ１の
表面に対する法線方向（前記基板の表面に対する法線方
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。

【０２１８】角度θ２は前述の角度θ１より大きく、例
えば３０°〜７０°である。角度θ２のイオンミリング
を行うと、図１１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、再付着物であ
る金属層Ｆ，Ｆを削って薄くする工程と絶縁材料層３
０，３０を逆スパッタして、絶縁材料を多層膜Ｔ１の側
端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに付着させる工程が同時に行われ
る。

【０２１９】なお、金属層Ｆ，Ｆ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１１に示される
工程では、金属層Ｆ，Ｆ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。

【０２２０】次に、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ
に残った金属層Ｆ，Ｆを酸化させる。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。

【０２２１】金属層Ｆ，Ｆ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２３と固定磁性層２５間の電気的絶縁をとることがで
きる。

【０２２２】本発明では、金属層Ｆ，Ｆの厚さが薄いた
め、金属層Ｆ，Ｆの完全な酸化を短い時間で確実に行う
ことができる。

【０２２３】なお、本発明では、再付着物である金属層
Ｆ，Ｆの厚さがもともと薄いので、金属層Ｆ，Ｆ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Ｆ，Ｆを酸化させる工程に移行し
ても、金属層Ｆ，Ｆを確実に酸化させることが可能であ
る。

【０２２４】金属層Ｆ，Ｆを酸化させた後、図１２に示
すように、側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ上の酸化された金属層
Ｆ，Ｆ及び絶縁材料層３０，３０が逆スパッタされて形
成された層Ａ，Ａ上、溝部Ｇ，Ｇ上、及び絶縁材料層３
０，３０の側面及び上面に、金属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す
る。さらにこの金属材料を酸化させて酸化物層Ｏ，Ｏを
形成する。

【０２２５】まず、金属材料を成膜してからこの金属材
料を酸化する方法をとると、酸化金属からなるターゲッ
トを用いて直接金属酸化膜を成膜する方法に比べて、形
成される酸化物層Ｏ，Ｏにピンホールが発生する確率を
低減することができる。

【０２２６】図１２では、多層膜Ｔ１を構成する各層の
材料が再付着したものが酸化されて形成された層である
酸化された金属層Ｆ，Ｆ、絶縁材料層３０，３０が逆ス
パッタされて形成された層Ａ，Ａ、金属材料が酸化され
て形成された酸化物層Ｏ，Ｏが絶縁酸化膜３１を構成し
ている。

【０２２７】ただし、実際の絶縁酸化膜３１，３１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。

【０２２８】絶縁酸化膜３１によって、多層膜Ｔ１の側
端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓと下部電極層２２、上部電極層２
８、ハードバイアス層３３，３３及びバイアス下地層３
２，３２との電気的絶縁をとる。

【０２２９】特に、酸化物層Ｏ，Ｏを形成することによ
り、絶縁酸化膜３１の絶縁耐圧が向上する。

【０２３０】また、多層膜Ｔ１の両側にハードバイアス
層３３，３３を形成する場合、酸化物層Ｏ，Ｏの厚さを
適宜調節して、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓとハ
ードバイアス層３３，３３の側面３３ａ，３３ａとの距
離を調節することにより、フリー磁性層２３がハードバ
イアス層３３，３３から受け取る縦バイアス磁界の大き
さを調節することができる。

【０２３１】特に、前記間隔Ｗ１ＲとＷ１Ｌが、多層膜
Ｔ１の図示Ｘ方向の両側で多少異なった場合でも、酸化
物層Ｏ，Ｏの厚さを、多層膜Ｔ１の図示右側の側端面Ｔ
１ｓ上と図示左側の側端面Ｔ１ｓ上とで異ならせること
によって、フリー磁性層２３がハードバイアス層３３，
３３から受け取る縦バイアス磁界の大きさを、図示Ｘ方
向の右側端部と左側端部で等しくなるようにできる。

【０２３２】なお、絶縁酸化膜３１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。

【０２３３】前述のように、絶縁酸化膜３１は、酸化さ
れた金属層Ｆ，Ｆ、絶縁材料層３０，３０が逆スパッタ
されて形成された層Ａ，Ａ、金属材料が酸化されて形成
された酸化物層Ｏ，Ｏからなるものである。これらの層
を適切な酸化膜とすることで、絶縁酸化膜３１をスペキ
ュラー膜として機能させることができる。

【０２３４】特に、酸化物層Ｏ，Ｏを以下の材料からな
る層として形成すると、絶縁酸化膜３１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。

【０２３５】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。

【０２３６】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。

【０２３７】上記した酸化物層（スペキュラー膜）Ｏ，
Ｏ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。

【０２３８】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。

【０２３９】また上記した酸化物以外に酸化物層（スペ
キュラー膜）Ｏ，Ｏを、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｑ−Ｎ（ここ
でＱはＢ、Ｓｉ、Ｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃ
ｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｎ（ここでＲ
はＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗ
から選択される１種以上）の窒化物で形成してもよい。

【０２４０】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。

【０２４１】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。

【０２４２】あるいは、スペキュラー膜を半金属ホイッ
スラー合金で形成してもよい。前記は金属ホイッスラー
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。

【０２４３】なお上記した酸化物層（スペキュラー膜）
Ｏ，Ｏ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１００〜３００ｍ
ｍとし、Ａｒガス圧を１０^-5〜１０^-3Ｔｏｒｒ（１．３
×１０^-3〜０．１３Ｐａ）とする。

【０２４４】次に絶縁酸化膜３１上にバイアス下地層３
２及びハードバイアス層３３，３３をスパッタ成膜す
る。ハードバイアス層３３，３３は少なくともフリー磁
性層２３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。

【０２４５】バイアス下地層３２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。なおこのときバイアス下地層３２の結晶配向は
（１００）面が優先配向するのが好ましい。

【０２４６】バイアス下地層３２、ハードバイアス層３
３，３３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。

【０２４７】ハードバイアス層３３，３３からフリー磁
性層２３に縦バイアス磁界が供給されて、フリー磁性層
２３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。

【０２４８】次にハードバイアス層上に絶縁層３４をス
パッタ成膜する。絶縁層３４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２８か
ら流れるセンス電流がハードバイアス層３３，３３に分
流するのを抑制することが可能である。

【０２４９】また絶縁層３４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０°〜４５°である。

【０２５０】バイアス下地層３２、ハードバイアス層３
３，３３、及び絶縁層３４の材料は、図１に示された磁
気検出素子と同じ磁気検出素子なので説明を省略する。

【０２５１】なお、バイアス下地層３２、ハードバイア
ス層３３，３３、及び絶縁層３４の材料の層が、レジス
ト層Ｒ２の上面や側端面に付着する。

【０２５２】そしてレジスト層Ｒ２を除去する。図１３
に示すように、レジスト層Ｒ２の上面や側面には、絶縁
材料（絶縁層３４の材料）などの層が付着しているから
レジスト層Ｒ２を溶剤に浸して除去することは難しい。

【０２５３】このため、スクラブ洗浄によって、レジス
ト層Ｒ２の上面などに付着した絶縁材料たどの層を一部
除去してレジスト層Ｒ２の一部の表面を露出させた後、
レジスト層Ｒ２を溶剤に浸しレジスト層Ｒ２を溶かして
除去する。

【０２５４】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Ｒ２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。

【０２５５】レジスト層Ｒ２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２８及び上部磁極層
２９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。

【０２５６】図１０では、第１フリー磁性層２３ａが完
全に削られたところで前記イオンミリングを終了し、下
部電極層２２を削らないようにしている。従って、下部
電極層２２の上面は平坦面となっている。

【０２５７】ただし、図１４に示されるように、下部電
極層２２の上面が多少削り取られてもよい。下部電極層
２２の上面が多少削り取られると、図２に示された磁気
検出素子が形成される。

【０２５８】下部電極層２２の多層膜Ｔ１と絶縁材料層
３０，３０に挟まれる部位が凹面形状に削り込まれる場
合でも、この絶縁材料層３０，３０が下部電極層２２上
に設けられることにより、下部電極層２２表面の露出面
積が小さくなること、絶縁材料層３０，３０のミリング
レートは、下部電極層のミリングレートよりも著しく小
さいことは図１と同じである。

【０２５９】従って、多層膜Ｔ１をイオンミリングなど
で削り出し形成するときに、多層膜Ｔ１のトラック幅方
向の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに、多層膜Ｔ１を構成する各
層（フリー磁性層２３、非磁性材料層２４、固定磁性層
２５、反強磁性層２６、保護層２７）の材料の再付着を
低減することができる。

【０２６０】導電性を有するこれらの材料の再付着量を
低減することができると、磁気検出素子が磁界検出能を
発揮するために重要となるフリー磁性層２３と固定磁性
層２５間の電気的絶縁をとることが容易になり、形成さ
れる磁気検出素子の品質を向上させることができるよう
になる。

【０２６１】多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ上の導
電性材料の再付着量が少ない本発明では、例えば、再付
着した導電性材料をラジカル酸化するだけで、フリー磁
性層２３と固定磁性層２５間の電気的絶縁をとることも
可能になる。

【０２６２】図１５は、図２に示された磁気検出素子の
絶縁酸化膜３１の拡大部分断面図である。

【０２６３】図２に示された磁気検出素子の絶縁酸化膜
３１は、酸化された金属層Ｆ、下部電極層２２の材料が
酸化されて形成された層Ｍ、絶縁材料層３０，３０が逆
スパッタされて形成された層Ａ、金属材料が酸化されて
形成された酸化物層Ｏから構成されている。

【０２６４】ただし、実際の絶縁酸化膜３１，３１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
らないなお、図３に示されるトップスピン型の磁気検出
素子を形成するときには、図９における多層膜の積層工
程において、下から順に、下地層４０、シード層４１、
反強磁性層２６、固定磁性層２５、非磁性材料層２４、
フリー磁性層２３、保護層２７を積層すればよい。

【０２６５】また、図４に示される磁気検出素子を形成
するときには、図１２に示される工程の後、多層膜Ｔ１
の両側領域を全て絶縁層４２で埋める。そして、フリー
磁性層２３に重なる位置に、反強磁性材料からなるエク
スチェンジバイアス層４３，４３を形成すればよい。

【０２６６】なお、図４に示される磁気検出素子では、
反強磁性層２６と第１固定磁性層２５ｃ間に発生する交
換異方性磁界の向きと、第１フリー磁性層２３ａとエク
スチェンジバイアス層４３，４３間に発生する交換異方
性磁界の向きを交叉させる必要がある。

【０２６７】交換異方性磁界の向きを交叉させる方法と
して、エクスチェンジバイアス層４３，４３の積層後、
トラック幅方向と直交する方向の第１の磁界を印加しつ
つ、第１の熱処理温度で熱処理し、反強磁性層２６およ
びエクスチェンジバイアス層４３，４３に交換結合磁界
を発生させて、固定磁性層２５およびフリー磁性層２３
の磁化を前記直交する方向に固定すると共に、反強磁性
層２６の交換結合磁界をエクスチェンジバイアス層４
３，４３の交換結合磁界よりも大とし、次に、トラック
幅方向に前記工程でのエクスチェンジバイアス層４３，
４３の交換結合磁界よりも大きく、且つ反強磁性層２６
の交換結合磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、
前記第１の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温度で熱
処理し、フリー磁性層２３に固定磁性層２５の磁化方向
と交叉する方向の縦バイアス磁界を付与するという方法
がある。

【０２６８】なお、エクスチェンジバイアス層４３，４
３とフリー磁性層２６の間に、強磁性材料からなる強磁
性層や非磁性材料からなる層を形成してもよい。また
は、エクスチェンジバイアス層４３，４３を強磁性材料
によって形成してもよい。

【０２６９】また、図５に示される磁気検出素子を形成
するときには、図９に示される多層膜の積層工程におい
て、フリー磁性層２３の非磁性材料層２４が形成された
面と反対側の面に、非磁性材料からなる分離層４４を介
して、強磁性材料からなるインスタックバイアス層４５
を積層すればよい。

【０２７０】図１６及び図１７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１６は
スライダを記録媒体との対向面側から見た斜視図、図１
７は図１６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。

【０２７１】図１６及び図１７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。

【０２７２】図１６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。

【０２７３】図１７に示すように、ＧＭＲヘッドｈ１
は、スライダ５０の端面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５２
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。

【０２７４】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。

【０２７５】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。

【０２７６】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。

【０２７７】なお、図１６及び図１７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。

【０２７８】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。

【０２７９】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。

【０２８０】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。

【０２８１】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。

【０２８２】

【発明の効果】以上詳細に説明した本発明では、前記多
層膜の側端面に対向して一対の絶縁材料層が積層されて
いる。この絶縁材料層が前記下部電極層上に設けられる
ことにより、前記多層膜をイオンミリングなどで削り出
し形成するときに、前記多層膜のトラック幅方向の側端
面に、前記多層膜を構成する各層の材料の再付着量を低
減することができる。

【０２８３】導電性を有する前記多層膜を構成する各層
の材料の再付着量を低減することができると、磁気検出
素子が磁界検出能を発揮するために重要となる前記フリ
ー磁性層と前記固定磁性層間の電気的絶縁をとることが
容易になり、形成される磁気検出素子の品質を向上させ
ることができるようになる。

【０２８４】また、本発明では、前記多層膜の少なくと
も前記固定磁性層から前記フリー磁性層までの各層のト
ラック幅方向における側端面に、絶縁酸化膜を設けるこ
とにより、前記固定磁性層から前記フリー磁性層間の電
気的絶縁を確実にすることができる。

【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】本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子の断
面図、

【図６】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】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１４】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１５】図２に示された磁気検出素子の絶縁酸化膜の
部分拡大図、

【図１６】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１７】図１６に示された磁気ヘッドの断面図、

【図１８】従来の磁気検出素子の製造方法を示す一工程
図、

【図１９】従来の磁気検出素子の製造方法を示す一工程
図、

【図２０】従来の磁気検出素子の製造方法を示す一工程
図、

【符号の説明】

２１下部シールド層２２下部電極層２３フリー磁性層２３ａ第１フリー磁性層２３ｂ非磁性中間層２３ｃ第２フリー磁性層２４非磁性中間層２５固定磁性層２５ａ第２固定磁性層２５ｂ非磁性中間層２５ｃ第１固定磁性層２６反強磁性層２７保護層２８上部電極層２９上部シールド層３０絶縁材料層３０ａ側面３１絶縁酸化膜３２バイアス下地層３３ハードバイアス層３４、４２絶縁層４０下地層４１シード層４３エクスチェンジバイアス層４４分離層４５インスタックバイアス層Ｒ１、Ｒ２レジスト層Ｆ金属層Ｏ酸化物層Ａ絶縁材料層３０が逆スパッタされて形成された層Ｇ、Ｇ１溝部Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３多層膜Ｔ１ｓ、Ｔ２ｓ、Ｔ３ｓ側端面Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３中央位置

Claims

【特許請求の範囲】

【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、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、前記下部電極層上に、前記多層膜のトラック幅方向の側
端面に対向して絶縁材料層が積層されていることを特徴
とする磁気検出素子。
【請求項２】前記多層膜の、少なくとも前記固定磁性
層から前記フリー磁性層までの各層のトラック幅方向に
おける側端面には、絶縁酸化膜が設けられている請求項
１に記載の磁気検出素子。
【請求項３】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
２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】前記絶縁酸化膜は、前記絶縁材料層と同
じ材料からなる層を有する請求項２または３に記載の磁
気検出素子。
【請求項５】前記絶縁酸化膜は、金属材料が酸化され
て形成された層を有する請求項２ないし４のいずれかに
記載の磁気検出素子。
【請求項６】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５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】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５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項８】前記下部電極層の上面が平坦面である請
求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項９】前記下部電極層の前記多層膜と前記絶縁
材料層に挟まれる部位が凹面形状である請求項１ないし
７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１０】前記多層膜の少なくとも前記フリー磁
性層のトラック幅方向における側端面に対向して、硬磁
性材料からなる一対の縦バイアス層が設けられている請
求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１１】前記多層膜の前記フリー磁性層に重ね
られて反強磁性材料または強磁性材料からなる一対の縦
バイアス層が設けられている請求項１ないし１０のいず
れかに記載の磁気検出素子。
【請求項１２】前記多層膜の前記フリー磁性層の前記
非磁性材料層と接する面と反対の面側に、分離層を介し
て硬磁性材料からなる縦バイアス層が設けられている請
求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１３】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１２のいずれかに記載
の磁気検出素子。
【請求項１４】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１２の
いずれかに記載の磁気検出素子。
【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）基板上に下部電極層を形成し、さらに前記下部電
極層上に絶縁材料層を積層する工程と、（ｂ）前記絶縁
材料層の一部分を除去して溝部を形成し、この溝部内に
前記下部電極層の表面を露出させる工程と、（ｃ）前記
溝部内であって、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、（ｄ）前記多層膜上にレジスト層を形成
し、前記レジスト層に覆われていない前記多層膜を除去
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。
【請求項１６】前記（ｄ）の工程において、前記溝部
のトラック幅方向中央位置と、前記レジスト層のトラッ
ク幅方向中央位置が重なるように前記レジスト層を前記
多層膜上に形成する請求項１５に記載の磁気検出素子の
製造方法。
【請求項１７】前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程
の間に、（ｇ）前記（ｄ）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１５または１６に記載の磁気
検出素子の製造方法。
【請求項１８】前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程
の間に、（ｈ）前記絶縁材料層を逆スパッタして、絶縁
材料を前記多層膜のトラック幅方向における側端面に付
着させる工程を有する請求項１５ないし１７のいずれか
に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１９】前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程
の間に、（ｉ）前記（ｄ）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
削ると同時に、前記絶縁材料層を逆スパッタして、絶縁
材料を前記多層膜のトラック幅方向における側端面に付
着させる工程を有する請求項１５または１６に記載の磁
気検出素子の製造方法。
【請求項２０】前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程
の間に、（ｊ）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を有する請求項
１５ないし１９のいずれかに記載の磁気検出素子の製造
方法。
【請求項２１】前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程
の間に（ｋ）前記多層膜のトラック幅方向における側端
面上に、金属材料の酸化物層を形成する工程を有する請
求項１５ないし２０のいずれかに記載の磁気検出素子の
製造方法。
【請求項２２】前記（ｊ）の工程及び／又は前記
（ｋ）の工程において、前記金属層及び／又は金属材料
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２０または２１
に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２３】前記（ｃ）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１５ない
し２２のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２４】前記（ｃ）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１５な
いし２２のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２５】前記（ｄ）の工程において、前記下部
電極層の上面を平坦面とする請求項１５ないし２４のい
ずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２６】前記（ｄ）の工程において、前記下部
電極層の前記多層膜と前記絶縁材料層に挟まれる部位を
凹面形状にする請求項１５ないし２４のいずれかに記載
の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２７】前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程
の間に、（ｌ）硬磁性材料からなり、前記多層膜の少な
くとも前記フリー磁性層のトラック幅方向における側端
面に対向して前記フリー磁性層にトラック幅方向の磁界
を印加する、一対の縦バイアス層を設ける工程を有する
請求項１５ないし２６のいずれかに記載の磁気検出素子
の製造方法。
【請求項２８】前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程
の間に、（ｍ）反強磁性材料または強磁性材料からな
り、前記多層膜の前記フリー磁性層に重ねられて前記フ
リー磁性層にトラック幅方向の磁界を印加する、一対の
縦バイアス層を設ける工程を有する請求項１５ないし２
７のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２９】前記（ｃ）の工程において、前記多層
膜の前記フリー磁性層の前記非磁性材料層と接する面と
反対の面側に、硬磁性材料からなり、分離層を介して前
記フリー磁性層にトラック幅方向の磁界を印加する、縦
バイアス層を設ける請求項１５ないし２６のいずれかに
記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３０】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１５ないし２９のいずれかに記載の磁気
検出素子の製造方法。
【請求項３１】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１５ないし２
９のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。