JP2003218426A - 磁気検出素子及びその製造方法 - Google Patents

磁気検出素子及びその製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 縦バイアスを与える反強磁性層とフリー磁性
層間の電気抵抗が小さく、また交換異方性磁界が大きい
磁気検出素子を提供する。 【解決手段】 トラック幅領域Ｃの両側部Ｓ，Ｓにおけ
る第２反強磁性層１３，１３のハイト方向（図示Ｙ方
向）長さＨ１を、フリー磁性層２５のトラック幅領域Ｃ
のハイト方向長さＭ１より大きくして、第２反強磁性層
１３，１３の膜面垂直方向の断面積を大きくすることに
より、膜面平行方向の電気抵抗を小さくすることができ
る。また、第２反強磁性層１３，１３とフリー磁性層２
５の接合面積が増え、交換異方性磁界も大きくなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は主に、ハードディス
ク装置や磁気センサなどに用いられる磁気検出素子に係
り、特に素子の極小化を進めるときに、静電破壊耐性や
電気的過負荷耐性（ソフトＥＳＤ耐性）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２４は、従来の磁気検出素子の構造を
記録媒体との対向面側から見た断面図である。
【０００３】図２４に示す磁気検出素子は、巨大磁気抵
抗効果を利用したＧＭＲ（giant magnetoresistive）素
子の１種であるスピンバルブ型磁気検出素子と呼ばれる
ものであり、ハードディスクなどの記録媒体からの記録
磁界を検出するものである。
【０００４】この磁気検出素子は、下から下部シールド
層１、下部ギャップ層２、第１反強磁性層３、固定磁性
層（ピン（Pinned）磁性層）４、非磁性材料層５、フリ
ー磁性層（Free）６、第２反強磁性層７，７及び電極層
８，８、絶縁層９、上部ギャップ層１０、上部シールド
層１１とで構成されている。
【０００５】第１反強磁性層３及び第２反強磁性層７，
７にはＰｔ−Ｍｎ（鉄−マンガン）合金膜、固定磁性層
４、フリー磁性層６にはＮｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合
金膜、非磁性材料層５にはＣｕ（銅）膜、また電極層
８，８にはＣｒ膜が一般的に使用される。また、下部シ
ールド層１及び上部シールド層１１は、ＮｉＦｅからな
り、下部ギャップ層２、絶縁層９、及び上部ギャップ層
１０はアルミナからなる。
【０００６】固定磁性層４の磁化は、第１反強磁性層３
との交換異方性磁界によりＹ方向（記録媒体からの漏れ
磁界方向；ハイト方向）に単磁区化されている。
【０００７】また、フリー磁性層６は第２反強磁性層
７，７との交換異方性磁界によりＸ方向に単磁区化され
ている。このように、フリー磁性層６はいわゆるエクス
チェンジバイアス方式によってＸ方向に単磁区化されて
いる。エクスチェンジバイアス方式では、光学的トラッ
ク幅領域内に磁界を検出できない不感領域が存在しない
ので、光学的トラック幅と磁気的トラック幅を一致させ
やすく、またフリー磁性層６内に発生する反磁界を小さ
くできるという利点がある。
【０００８】この磁気検出素子では、電極層８，８か
ら、第２反強磁性層７，７を介してフリー磁性層６、非
磁性材料層５及び固定磁性層４に検出電流（センス電
流）が与えられる。ハードディスクなどの記録媒体の走
行方向はＺ方向であり、記録媒体からの洩れ磁界がＹ方
向に与えられると、フリー磁性層６の磁化がＸからＹ方
向へ向けて変化する。このフリー磁性層６内での磁化の
方向の変動と、固定磁性層４の固定磁化方向との関係で
電気抵抗が変化し（これを磁気抵抗効果という）、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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】図２５は、図２４に示
された磁気検出素子の第２反強磁性層７，７及びフリー
磁性層６を図の上方向（図示Ｚ方向と反対方向）側から
見た平面図である。
【００１０】エクスチェンジバイアス方式のスピンバル
ブ型磁気検出素子では、これまで第２反強磁性層７，７
及びフリー磁性層６の平面形状、特にハイト方向奥側
（図示Ｙ方向）の形状や寸法について考察されることが
なかった。
【００１１】従来は、図２５に示されるように第２反強
磁性層７，７のハイト方向後端面７ａ，７ａ及びフリー
磁性層６のハイト方向後端面６ａをともにトラック幅方
向（図示Ｘ方向）に平行な平面として形成していた。さ
らに、記録媒体との対向面から第２反強磁性層７，７の
ハイト方向後端面７ａ，７ａまでの距離と記録媒体との
対向面からフリー磁性層６のハイト方向後端面６ａまで
の距離は、両方とも同じ大きさｈ１で形成されていた。
【００１２】しかし、記録媒体との対向面から第２反強
磁性層７，７のハイト方向後端面７ａ，７ａまでの距離
と、記録媒体との対向面からフリー磁性層６のハイト方
向後端面６ａまでの距離が同じであるものでは、狭トラ
ック幅化及び狭ギャップ長化を進めるために磁気検出素
子を極小化していく過程で、以下に示すようにＥＳＤ
（静電破壊）、特にソフトＥＳＤと呼ばれる問題が無視
できないものになってきた。
【００１３】素子が小さくなると、電流を供給する経路
になる反強磁性層７，７も当然小さくなって抵抗値が大
きくなり、磁気検出素子が静電荷を帯びたものに触れた
ときやスイッチング時に過渡電流が流れた場合の、反強
磁性層７，７とフリー磁性層６の接合部付近における発
熱量が大きくなる。
【００１４】さらに、図２５に示される磁気検出素子で
は、過渡電流が流れる方向は、センス電流が流れる方向
と同じく、図示Ｘ方向に平行または反平行方向である。
従って、過渡電流によって発生する電流磁界は、フリー
磁性層６の磁化方向に垂直な方向を向くことになる。
【００１５】このように、フリー磁性層６の磁化方向に
対して垂直方向の電流磁界と発熱のために、反強磁性層
７，７とフリー磁性層６間の交換異方性磁界の大きさや
方向が変化し、磁気検出素子が破壊されずとも、出力の
対称性が悪化したり出力が低下する。このような現象を
ソフトＥＳＤと呼ぶ。
【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、エクスチェンジバイアス方式の磁気検出
素子を極小化したときに、磁気検出素子の発熱量を低減
でき、出力の対称性が悪化したり出力が低下することを
防ぐ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】本発明の磁気検出素子
は、下から順に積層された第１反強磁性層、固定磁性
層、非磁性材料層、フリー磁性層を有する多層膜が設け
られ、前記フリー磁性層上にはトラック幅方向に間隔を
おいて一対の第２反強磁性層が設けられ、前記第２反強
磁性層のハイト方向長さが、トラック幅領域における前
記フリー磁性層のハイト方向長さより大きいことを特徴
とするものである。
【００１８】本発明の磁気検出素子では、前記第１反強
磁性層と前記固定磁性層間に生じる交換異方性磁界によ
って、前記固定磁性層の磁化方向が一方向に固定され、
前記第２反強磁性層と前記フリー磁性層間に生じる交換
異方性磁界によって、前記フリー磁性層が単磁区化さ
れ、外部磁界が与えられないときの磁化方向が前記固定
磁性層の磁化方向と交叉する方に向くようにされる。
【００１９】本発明では、前記第２反強磁性層のハイト
方向長さを、トラック幅領域における前記フリー磁性層
のハイト方向長さより大きくすることによって、第２反
強磁性層の膜面垂直方向の断面積を大きくし、前記第２
反強磁性層の膜面平行方向の電気抵抗を小さくしてい
る。
【００２０】また、本発明では、前記第２反強磁性層の
膜面平行方向の面積も大きくなるので、前記第２反強磁
性層の放熱性も向上する。
【００２１】従って、磁気検出素子が静電荷を帯びたも
のに触れたときやスイッチング時に過渡電流が流れた場
合でも、前記第２反強磁性層と前記フリー磁性層の接合
部付近における発熱量を小さく抑えることができ、前記
第２反強磁性層と前記フリー磁性層間の交換異方性磁界
の大きさや方向が変化することを抑えることができる。
すなわち、本発明では、いわゆるソフトＥＳＤ（静電破
壊）耐性が向上し、（磁気検出素子の出力の対称性の悪
化や出力の低下を抑えることができる。
【００２２】さらに、前記第２反強磁性層のハイト方向
長さを大きくすることにより、前記第２反強磁性層の体
積も増加し、前記フリー磁性層が小さな寸法、例えばハ
イト方向長さが０．２μｍ以下となるように形成される
ときでも、第２反強磁性層内に生成する結晶粒の分断を
抑制することができ、第２反強磁性層内に生成する結晶
粒の平均結晶粒径が小さくならないので、第２反強磁性
層の異方性も大きくなり、前記第２反強磁性層と前記フ
リー磁性層間の交換異方性磁界を強くすることができ
る。また、第２反強磁性層と前記フリー磁性層間の交換
結合磁界が失われる温度であるブロッキング温度を上昇
させることができ、発熱による前記第２反強磁性層と前
記フリー磁性層間の交換異方性磁界の大きさや方向の変
化を抑制することができる。
【００２３】また、本発明では、前記一対の第２反強磁
性層の内側端面の少なくとも一部は、トラック幅寸法の
間隔をおいてハイト方向に延びる垂直面或いは曲面又は
傾斜面であり、前記垂直面或いは曲面又は傾斜面のハイ
ト方向長さが、トラック幅領域における前記フリー磁性
層のハイト方向長さより大きいことが好ましい。
【００２４】なお、前記第２反強磁性層の前記垂直面或
いは曲面又は傾斜面のハイト方向長さが１μｍ以上であ
ると、後述するヒューマン・ボディ・モデルを用いたソ
フトＥＳＤ耐性試験を行ったときに、印加する電圧が２
０Ｖ以下であれば磁気検出素子のアシンメトリーの変化
を１０％以下にできることがわかった。
【００２５】また、前記第２反強磁性層の前記垂直面或
いは曲面又は傾斜面のハイト方向長さは１０μｍ以下で
あることが好ましい。前記垂直面或いは曲面又は傾斜面
のハイト方向長さが１０μｍより大きくなると、例えば
本発明の磁気検出素子の上層に上部シールド層を形成す
るときに、前記第２反強磁性層と前記上部シールド層が
短絡しやすくなる。
【００２６】また、本発明では、前記第２反強磁性層に
加えて、前記トラック幅領域の両側部における前記フリ
ー磁性層のハイト方向長さが、トラック幅領域における
前記フリー磁性層のハイト方向長さより大きいことが好
ましい。
【００２７】前記トラック幅領域の両側部における前記
第２反強磁性層及び前記フリー磁性層のハイト方向長さ
が、トラック幅領域における前記フリー磁性層のハイト
方向長さより大きいと、前記第２反強磁性層及び前記フ
リー磁性層の接合面積が大きくなり、前記第２反強磁性
層と前記フリー磁性層間の交換異方性磁界が大きくな
る。なお、前記多層膜のトラック幅領域とは一対の第２
反強磁性層によって挟まれる領域のことである。
【００２８】また、本発明では、前記第２反強磁性層と
前記フリー磁性層が重なっている部分の膜面平行方向の
電気抵抗が小さくなるので、磁気検出素子が静電荷を帯
びたものに触れたときやスイッチング時に過渡電流が流
れた場合に、前記第２反強磁性層と前記フリー磁性層の
接合部付近における発熱量をさらに小さく抑えることが
でき、前記第２反強磁性層と前記フリー磁性層間の交換
異方性磁界の大きさや方向が変化することを抑えること
ができる。すなわち、本発明では、磁気検出素子の出力
の対称性の悪化や出力の低下をさらに抑えることができ
る。
【００２９】また、本発明では、前記第２反強磁性層に
加えて前記フリー磁性層の膜面平行方向の面積も大きく
なるので、前記フリー磁性層の放熱性も向上する。
【００３０】また、本発明では、前記第２反強磁性層と
前記フリー磁性層が重なっている部分におけるセンス電
流密度が小さくなるので、センス電流によって発生する
磁界も小さくなる。このことによっても、前記第２反強
磁性層と前記フリー磁性層間の交換異方性磁界の大きさ
や方向が変化することを抑えることができる。
【００３１】また、磁気検出素子に流されるセンス電流
のうち磁界検出に直接関わるのは一対の前記第２反強磁
性層の互いに対向している内側端面に挟まれた領域、す
なわちトラック幅領域を流れる電流であり、前記第２反
強磁性層と前記フリー磁性層の接合部から前記フリー磁
性層以下の前記多層膜の側端部に分流する電流は少ない
方が好ましい。
【００３２】本発明では、前記接合部から前記フリー磁
性層以下の前記多層膜の側端部に分流する電流を少なく
することができ、磁気検出素子のトラック幅領域の両側
部の領域で外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）を検出
するサイドリーディングという現象を抑制できる。
【００３３】また、前記フリー磁性層の、前記トラック
幅領域の両側部における内側端面の少なくとも一部は、
ハイト方向に延びる垂直面或いは曲面又は傾斜面であ
り、前記垂直面或いは曲面又は傾斜面のハイト方向長さ
がトラック幅領域における前記フリー磁性層のハイト方
向長さより大きいことが好ましい。
【００３４】また、前記垂直面或いは曲面又は傾斜面の
ハイト方向長さが１μｍ以上であると、後述するヒュー
マン・ボディ・モデルを用いたソフトＥＳＤ耐性試験を
行ったときに、印加する電圧が２０Ｖ以下であれば磁気
検出素子のアシンメトリーの変化を１０％以下にできる
ことがわかった。
【００３５】また、前記フリー磁性層の前記垂直面或い
は曲面又は傾斜面のハイト方向長さは１０μｍ以下であ
ることが好ましい。前記垂直面或いは曲面又は傾斜面の
ハイト方向長さが１０μｍより大きくなると、例えば本
発明の磁気検出素子の上層に上部シールド層を形成する
ときに、前記第２反強磁性層や前記フリー磁性層と前記
上部シールド層が短絡しやすくなる。
【００３６】なお、前記第２反強磁性層と前記フリー磁
性層間の交換異方性磁界をできる限り大きくし、また、
前記第２反強磁性層と前記フリー磁性層間の交換異方性
磁界の大きさや方向が変化することをできる限り抑える
ことができるように、前記第２反強磁性層が、前記フリ
ー磁性層のトラック幅領域の両側部の領域を全て覆って
いることが好ましい。
【００３７】また、本発明では、前記第２反強磁性層の
上層に、第２反強磁性層を形成する反強磁性材料よりも
比抵抗の小さい導電性材料によって電極層が形成されて
いることが好ましい。
【００３８】さらに、前記電極層は前記第２反強磁性層
の上面を全て覆っていることがより好ましい。
【００３９】また、後述する製造方法を用いて本発明の
磁気検出素子を形成すると、トラック幅領域の両側部に
おける前記第２反強磁性層又は前記電極層の膜厚は、前
記フリー磁性層のハイト方向後端面よりハイト方向奥側
の領域の方が、前記ハイト方向後端面より記録媒体との
対向面側の領域より薄くなっているものとなる。
【００４０】また、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、下から順に積層された第１反強磁性
層、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）第１の磁場中アニールを施して、前記第１反強磁
性層と固定磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前記固
定磁性層の磁化方向を固定する工程と、 （ｃ）前記フリー磁性層上に、ハイト方向長さが完成後
の磁気検出素子におけるフリー磁性層のハイト方向長さ
より大きい値に設定された一対の第２反強磁性層を、ト
ラック幅方向に間隔をおいて形成する工程と、 （ｄ）第２の磁場中アニールを施し、前記第２反強磁性
層と前記フリー磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前
記フリー磁性層の両側端部の磁化を前記固定磁性層の磁
化方向と交叉する方向に固定する工程。 （ｅ）前記第２反強磁性層上及び前記多層膜のトラック
幅領域上をマスクして、マスクされない領域の前記多層
膜を除去する工程。
【００４１】また、本発明では前記（ｃ）工程の後に、 （ｆ）前記第２の反強磁性層の上層に、第２反強磁性層
を形成する反強磁性材料よりも比抵抗の小さい導電性材
料によって電極層を形成する工程を有することが好まし
い。
【００４２】前記電極層を形成するときには、前記
（ｅ）の工程の代わりに、 （ｇ）前記電極層上及び前記多層膜のトラック幅領域上
をマスクして、マスクされない領域の前記多層膜を除去
する工程を有することが好ましい。
【００４３】また、前記（ｇ）工程において、前記電極
層のマスクされていない領域を、前記電極層の膜厚より
小さい厚さだけ削ってもよい。このときは、前記（ｆ）
工程において、前記電極層の膜厚を、前記多層膜の膜厚
よりも大きくすることが好ましい。
【００４４】また、前記（ｃ）の工程において、前記一
対の第２反強磁性層の内側端面の少なくとも一部を、ト
ラック幅寸法の間隔をおいてハイト方向に延びる垂直面
或いは曲面又は傾斜面とし、前記（ｅ）工程において、
前記垂直面或いは曲面又は傾斜面のハイト方向長さを、
前記多層膜のマスクされる領域のハイト方向長さより大
きくすることが好ましい。
【００４５】また、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。 （ｈ）基板上に、下から順に積層された第１反強磁性
層、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、 （ｉ）第１の磁場中アニールを施して、前記第１反強磁
性層と固定磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前記固
定磁性層の磁化方向を固定する工程と、 （ｊ）前記フリー磁性層上に、ハイト方向長さがフリー
磁性層のハイト方向長さより大きい値に設定された一対
の第２反強磁性層を、トラック幅方向に間隔をおいて形
成する工程と、 （ｋ）第２の磁場中アニールを施し、前記第２反強磁性
層と前記フリー磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前
記フリー磁性層の両側端部の磁化を前記固定磁性層の磁
化方向と交叉する方向に固定する工程。
【００４６】また、前記（ｊ）の工程において、前記一
対の第２反強磁性層の内側端面の少なくとも一部を、ト
ラック幅寸法の間隔をおいてハイト方向に延びる垂直面
或いは曲面又は傾斜面とすることが好ましい。 特に、
前記（ｃ）または（ｊ）工程において、前記第２反強磁
性層の前記垂直面或いは曲面又は傾斜面のハイト方向長
さを１μｍ以上にすることにより、完成した磁気検出素
子の前記第２反強磁性層に形成された前記垂直面或いは
曲面又は傾斜面のハイト方向長さを１μｍ以上大きくす
ることができる。
【００４７】また、前記（ｃ）または（ｊ）工程におい
て、前記第２反強磁性層の前記垂直面或いは曲面又は傾
斜面のハイト方向長さを１０μｍ以下にすることによ
り、完成した磁気検出素子の前記フリー磁性層の前記垂
直面或いは曲面又は傾斜面のハイト方向長さを１０μｍ
以下にすることができる。
【００４８】
【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
分正面図である。
【００４９】図１に示す磁気検出素子は、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。
記録媒体との対向面は、例えば磁気検出素子の構成する
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。
【００５０】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。
【００５１】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。
【００５２】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。
【００５３】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。
【００５４】図１では、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１１、下部ギャップ層１２が成膜さ
れており、下部ギャップ層１２上に、第１反強磁性層、
固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層が順に積
層されている多層膜Ｔ１が積層されている。
【００５５】多層膜Ｔ１の構造については後に詳しく述
べるが、本実施の形態の多層膜Ｔ１の最上層は前記フリ
ー磁性層または前記フリー磁性層の上層に積層された非
磁性層である。
【００５６】多層膜Ｔ１の上面、すなわち前記フリー磁
性層または前記非磁性層の上に、トラック幅方向（図示
Ｘ方向）にトラック幅寸法Ｔｗの間隔をおいて一対の第
２反強磁性層１３，１３が設けられ、第２反強磁性層１
３，１３の上層に電極層１４，１４が積層されている。
多層膜Ｔ１の両側部及び後方部には絶縁層１５が積層さ
れている。
【００５７】なお、多層膜Ｔ１の第２反強磁性層１３，
１３に挟まれている領域がトラック幅領域Ｃであり、ト
ラック幅領域Ｃの両側が両側部Ｓ，Ｓである。
【００５８】多層膜Ｔ１のトラック幅領域Ｃ、電極層１
４，１４、及び絶縁層１５上に、上部ギャップ層１６が
形成され、上部ギャップ層１６上に上部シールド層１７
が形成されている。
【００５９】下部シールド層１１及び上部シールド層１
７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１１及び上部シールド層１７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１１及び上部シールド層
１７は、スパッタ法や蒸着法或いは電解メッキ法によっ
て形成される。
【００６０】下部ギャップ層１２、絶縁層１５、上部ギ
ャップ層１６は、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ 2などの非磁性無機
材料を用いて形成される。
【００６１】図２に多層膜Ｔ１、第２反強磁性層１３，
１３、電極層１４，１４のトラック幅領域Ｃ付近の部分
拡大断面図を示す。
【００６２】図２に示されるように、多層膜Ｔ１は下か
ら順に、下地層２１、第１反強磁性層２２、固定磁性層
２３、非磁性材料層２４、フリー磁性層２５が下から順
に積層されたものである。また、フリー磁性層２５上
に、トラック幅寸法Ｔｗの間隔をおいて一対の第２反強
磁性層１３，１３が設けられ、第２反強磁性層１３，１
３の上層に電極層１４，１４が積層されている。また、
フリー磁性層２５上の第２反強磁性層１３，１３の間に
Ｔａなどからなる非磁性保護層２６が形成されている。
【００６３】下地層２１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２１は５０Å以下程度の膜厚で
形成される。なおこの下地層２１は形成されていなくて
も良い。
【００６４】第１反強磁性層２２及び第２反強磁性層１
３，１３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，Ｒ
ｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎ
ｅ，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。
【００６５】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。
【００６６】第１反強磁性層２２の膜厚は８０Å〜３０
０Å、例えば２００Åである。第２反強磁性層１３，１
３の膜厚は８０Å〜５００Åである。第２反強磁性層１
３，１３の膜厚が８０Åより小さいとフリー磁性層２５
との間に適切な大きさの交換異方性磁界を発生させるこ
とができなり、５００Åより厚くなると電気抵抗が大き
くなりすぎるので好ましくない。
【００６７】ここで、第１反強磁性層２２及び第２反強
磁性層１３，１３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。
【００６８】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。
【００６９】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第１反強磁
性層２２、第２反強磁性層１３，１３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
て高い優れた第１反強磁性層２２、第２反強磁性層１
３，１３を得ることができる。
【００７０】固定磁性層２３は、強磁性材料により形成
されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮ
ｉ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。
【００７１】なお固定磁性層２３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。
【００７２】非磁性材料層２４は、固定磁性層２３とフ
リー磁性層２５との磁気的な結合を防止し、またセンス
電流が主に流れる層であり、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。
非磁性材料層は例えば１８〜３０Å程度の膜厚で形成さ
れる。
【００７３】フリー磁性層２５は、強磁性材料により形
成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅ
Ｎｉ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。
【００７４】なお、フリー磁性層２５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膜またはＣ
ｏＦｅ合金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。
【００７５】電極層１４，１４は、第２反強磁性層を形
成する反強磁性材料よりも比抵抗の小さい導電性材料に
よって形成されるものであり、例えばＷ，Ｔａ，Ｃｒ，
Ｃｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ａｕなどを材料として用いる
ことができる。
【００７６】図２に示された磁気検出素子は、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、第１反
強磁性層２２と固定磁性層２３間の交換異方性磁界によ
り、固定磁性層２３の磁化方向が図示Ｙ方向に平行な方
向に固定され、第２反強磁性層１３，１３とフリー磁性
層２５間の交換異方性磁界によりフリー磁性層２５の磁
化が図示Ｘ方向に揃えられており、センス電流が流され
た状態において固定磁性層２３とフリー磁性層２５の磁
化が直交関係にある。
【００７７】外部磁界（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２５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２３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、外部磁
界（記録媒体からの洩れ磁界）が検出される。
【００７８】なお、磁気検出素子の記録媒体との対向面
に対向する記録媒体は、図示Ｚ方向に移動する。
【００７９】なお、下部ギャップ層１２、下地層２１、
第１反強磁性層２２、固定磁性層２３、非磁性材料層２
４、フリー磁性層２５、第２反強磁性層１３，１３、電
極層１４，１４、絶縁層１５、上部ギャップ層１６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。
【００８０】図３は、図１に示された磁気検出素子から
上部シールド層１７、上部ギャップ層１６、及び電極層
１４，１４を除いた状態を図１の上方向からみた場合の
平面図である。
【００８１】図３に示されるように、第２反強磁性層１
３，１３のハイト方向（図示Ｙ方向）長さＨ１は、フリ
ー磁性層２５のトラック幅領域Ｃのハイト方向長さＭ１
より大きくなっているので、第２反強磁性層１３，１３
の膜面平行方向の電気抵抗を小さくすることができる。
ここで、第２反強磁性層１３，１３のハイト方向長さＨ
１とは、第２反強磁性層１３，１３のトラック幅領域の
両側部近傍のハイト方向長さのことである。
【００８２】また、第２反強磁性層１３，１３の膜面平
行方向の面積も大きくなるので、第２反強磁性層１３，
１３の放熱性が向上する。
【００８３】従って、磁気検出素子が静電荷を帯びたも
のに触れたときやスイッチング時に過渡電流が流れた場
合に、第２反強磁性層１３，１３とフリー磁性層２５の
接合部付近における発熱量を小さく抑えることができ、
第２反強磁性層１３，１３とフリー磁性層２５間の交換
異方性磁界の大きさや方向が変化することを抑えること
ができる。すなわち、ソフトＥＳＤ（静電破壊）耐性が
向上し、磁気検出素子の出力の対称性の悪化や出力の低
下を抑えることができる。
【００８４】さらに、第２反強磁性層１３，１３のハイ
ト方向長さを大きくすることにより、第２反強磁性層１
３，１３の体積も増加し、フリー磁性層２５が小さな寸
法、例えばトラック幅領域Ｃにおけるハイト方向長さＭ
１が０．２μｍ以下となるように形成されるときでも、
第２反強磁性層１３，１３内に生成する結晶粒の分断を
抑制することができるので、第２反強磁性層１３，１３
の異方性エネルギーも大きくなり、第２反強磁性層１
３，１３とフリー磁性層２５間の交換異方性磁界を強く
することができる。
【００８５】また、第２反強磁性層１３，１３とフリー
磁性層間の交換異方性磁界を失う温度であるブロッキン
グ温度を上昇させることができ、発熱による第２反強磁
性層１３，１３とフリー磁性層２５間の交換異方性磁界
の大きさや方向の変化を抑制することができる。
【００８６】さらに、トラック幅領域Ｃの両側部Ｓ，Ｓ
におけるフリー磁性層２５のハイト方向長さＭ２も、ト
ラック幅領域Ｃのフリー磁性層のハイト方向長さＭ１よ
り大きくなっている。ここで、両側部Ｓ，Ｓにおけるフ
リー磁性層２５のハイト方向長さＭ２とは、両側部Ｓ，
Ｓにおけるフリー磁性層２５の最大のハイト方向長さの
ことである。
【００８７】従って、第２反強磁性層１３，１３とフリ
ー磁性層２５の接合面積が大きくなり、第２反強磁性層
１３，１３とフリー磁性層２５間の交換異方性磁界が大
きくなる。
【００８８】また、第２反強磁性層１３，１３とフリー
磁性層２５の接合面積が大きくなると、第２反強磁性層
１３，１３とフリー磁性層２５が重なっている部分の膜
面平行方向の電気抵抗が小さくなるので、磁気検出素子
に過渡電流が流れた場合に、第２反強磁性層１３，１３
とフリー磁性層２５の接合部付近における発熱量をさら
に小さく抑えることができ、第２反強磁性層１３，１３
とフリー磁性層２５間の交換異方性磁界の大きさや方向
が変化することを抑えることができる。すなわち、磁気
検出素子の出力の対称性の悪化や出力の低下を効果的に
抑えることができる。
【００８９】また、第２反強磁性層１３，１３に加えて
フリー磁性層２５の面積も大きくなるので、フリー磁性
層２５の放熱性も向上する。
【００９０】さらに、第２反強磁性層１３，１３とフリ
ー磁性層２５が重なっている部分におけるセンス電流密
度が小さくなるので、センス電流によって発生する磁界
も小さくなる。このことによっても、第２反強磁性層１
３，１３とフリー磁性層２５間の交換異方性磁界の大き
さや方向が変化することを抑えることができる。
【００９１】また、磁気検出素子に流されるセンス電流
のうち磁界検出に直接関わるのは一対の第２反強磁性層
１３，１３の互いに対向している内側端面１３ａ，１３
ａに挟まれた領域を流れる電流であり、第２反強磁性層
１３，１３とフリー磁性層２５の接合部からフリー磁性
層２５以下の多層膜の両側部に分流する電流は少ない方
が好ましい。
【００９２】本発明では、前記接合部からフリー磁性層
２５以下の多層膜の両側部に分流する電流を少なくする
ことができ、磁気検出素子のトラック幅領域Ｃの両側部
の領域で外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）を検出す
るサイドリーディングという現象を抑制できる。
【００９３】図４は、図１に示された磁気検出素子から
上部シールド層１７、上部ギャップ層１６、及び電極層
１４，１４を除いた状態の斜視図である。
【００９４】図３及び図４に示されるように、本実施の
形態の磁気検出素子では、一対の第２反強磁性層１３，
１３の互いに対向している内側端面１３ａ，１３ａの記
録媒体との対向面側の一部が、トラック幅寸法Ｔｗの間
隔をおいてハイト方向（トラック幅方向に対する垂直方
向；図示Ｙ方向）に延びる傾斜面１３ａ１，１３ａ１で
あり、この傾斜面１３ａ１，１３ａ１のハイト方向長さ
Ｈ１がトラック幅領域Ｃのフリー磁性層２５のハイト方
向長さＭ１より大きく形成されている。なお、内側端面
１３ａ，１３ａはフリー磁性層２５の表面に対する垂直
面であってもよいし或いは曲面であってもよい。
【００９５】また、電極層１４，１４には第２反強磁性
層１３，１３の傾斜面１３ａ１，１３ａ１と連続面とな
る傾斜面１４ａ，１４ａが形成されている。そして、傾
斜面１３ａ１，１３ａ１及び傾斜面１４ａ，１４ａは、
多層膜Ｔ１の後端縁Ｔ１ｂよりハイト方向奥側に延びて
いる。
【００９６】また、本実施の形態では、傾斜面１３ａ
１，１３ａ１のハイト方向長さＨ１が１μｍ以上の長さ
を有していることが好ましい。より好ましくは、ハイト
方向長さＨ１が１．５μｍ以上の長さを有していること
である。なお、トラック幅領域Ｃのフリー磁性層２５の
ハイト方向長さＭ１は例えば０．２μｍである。
【００９７】Ｈ１≧１μｍであると、後述するヒューマ
ン・ボディ・モデルを用いたソフトＥＳＤ耐性試験を行
ったときに、印加する電圧が２０Ｖ以下であれば磁気検
出素子のアシンメトリーの変化を１０％以下にできるこ
とがわかった。
【００９８】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。
【００９９】前記アシンメトリーは、外部磁界が与えら
れていない状態で、フリー磁性層２５の磁化の方向と固
定磁性層２３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。
【０１００】また、第２反強磁性層１３，１３の傾斜面
１３ａ１，１３ａ１のハイト方向長さＨ１は１０μｍ以
下であることが好ましい。傾斜面１３ａ１，１３ａ１の
ハイト方向長さＨ１が１０μｍより大きくなると、磁気
検出素子の上層の上部シールド層１７を形成するとき
に、第２反強磁性層１３，１３と上部シールド層が短絡
しやすくなる。
【０１０１】なお、第２反強磁性層１３，１３は、フリ
ー磁性層２５のトラック幅領域Ｃの両側部Ｓ，Ｓの領域
を全て覆っており、第２反強磁性層１３，１３とフリー
磁性層２５間の交換異方性磁界をできる限り大きくし、
また、第２反強磁性層１３，１３とフリー磁性層２５間
の交換異方性磁界の大きさや方向が変化することをでき
る限り抑えることができるようにしている。
【０１０２】また、電極層１４，１４は第２反強磁性層
１３，１３の上面を全て覆っており、電気抵抗をできる
限り小さくしている。
【０１０３】なお、本実施の形態では第２反強磁性層１
３，１３は、トラック幅方向に延びている部位とハイト
方向に斜めに延びている部位を有する「くの字状」に形
成されている。また、フリー磁性層２５も第２反強磁性
層１３，１３と同じように屈曲している。
【０１０４】しかし、第２反強磁性層１３，１３は、互
いに対向している内側端面の全部が、トラック幅寸法Ｔ
ｗの間隔をおいてハイト方向（トラック幅方向に対する
垂直方向；図示Ｙ方向）に延びる傾斜面１３ｂ，１３ｂ
であるものでもよい。
【０１０５】または、第２反強磁性層１３，１３の互い
に対向している内側端面の記録媒体との対向面側の一部
がトラック幅寸法Ｔｗの間隔をおいて対向し、残りの部
分はトラック幅方向の間隔が徐々に広がるように対向し
ている傾斜面１３ｃ，１３ｃであるものでもよい。
【０１０６】ここで、第２反強磁性層１３の先端部１３
ｄからトラック幅方向に距離ｘだけ離れた位置におけ
る、電極層１４、第２反強磁性層１３、及び多層膜Ｔ１
のトラック幅方向に垂直な面の断面積をそれぞれＳ
L（ｘ）、ＳA（ｘ）、ＳT（ｘ）とする。（図４参照）
このとき、先端部１３ｄからトラック幅方向に０．２μ
ｍ離れたところまでの電極層１４、第２反強磁性層１
３、及び多層膜Ｔ１の平均断面積ＳL、ＳA、ＳTが、そ
れぞれＳL≧０．０１５μｍ2、ＳA≧０．０１５μｍ2、
ＳT≧０．０２５μｍ2であると、抵抗値を適切な値まで
下げることができるので好ましい。
【０１０７】ここでＳLは（先端部１３ｄからトラック
幅方向に０．２μｍ離れたところまでの電極層１４の体
積（Σ（ＳL（ｘ）・Δｘ）；０≦ｘ≦０．２，Δｘ→
０））／０．２、ＳAは（先端部１３ｄからトラック幅
方向に０．２μｍ離れたところまでの第２反強磁性層１
４の体積（Σ（ＳA（ｘ）・Δｘ）；０≦ｘ≦０．２，
Δｘ→０））／０．２、ＳTは（先端部１３ｄからトラ
ック幅方向に０．２μｍ離れたところまでの多層膜Ｔ１
の体積（Σ（ＳL（ｘ）・Δｘ）；０≦ｘ≦０．２，Δ
ｘ→０））／０．２である。
【０１０８】図５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正面図
である。
【０１０９】図５の磁気検出素子も図１の磁気検出素子
と同様に、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１１、下部ギャップ層１２が成膜されており、下
部ギャップ層１２上に、第１反強磁性層、固定磁性層、
非磁性材料層、及びフリー磁性層が順に積層されている
多層膜Ｔ２が積層されている。
【０１１０】多層膜Ｔ２の上面Ｔ２ａ、すなわち前記フ
リー磁性層の上に、トラック幅方向（図示Ｘ方向）にト
ラック幅寸法Ｔｗの間隔をおいて一対の第２反強磁性層
３１，３１が設けられ、第２反強磁性層３１，３１の上
層に電極層３２，３２が積層されている。第２反強磁性
層３１，３１の材料と電極層３２，３２と材料は、第１
の実施の形態の磁気検出素子の第２反強磁性層１３，１
３の材料と電極層１４，１４と同じである。
【０１１１】多層膜Ｔ２のトラック幅領域Ｃ、電極層３
２，３２、及び下部ギャップ層１２上に、上部ギャップ
層１６が形成され、上部ギャップ層１６上に上部シール
ド層１７が形成されている。
【０１１２】なお、多層膜Ｔ２の第２反強磁性層３１，
３１に挟まれている領域がトラック幅領域Ｃであり、ト
ラック幅領域Ｃの両側が両側部Ｓ，Ｓである。
【０１１３】多層膜Ｔ２の積層構造は、図２に示された
多層膜Ｔ１の積層構造と同じであり、下から順に、下地
層、第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリ
ー磁性層が積層されたものである。
【０１１４】図６は、図５に示された磁気検出素子から
上部シールド層１７、上部ギャップ層１６、及び電極層
３２，３２を除いた状態を図５の上方向からみた場合の
平面図である。また、図７は、図５に示された磁気検出
素子から上部シールド層１７、上部ギャップ層１６を除
いた状態の斜視図である。
【０１１５】図６に示されるように、第２反強磁性層３
１，３１のハイト方向（図示Ｙ方向）長さＨ３は、多層
膜Ｔ２の最上層に形成されるフリー磁性層４１のトラッ
ク幅領域Ｃのハイト方向長さＭ３より大きくなっている
ので、第２反強磁性層３１，３１の膜面平行方向の電気
抵抗を小さくすることができる。ここで、第２反強磁性
層３１，３１のハイト方向長さＨ３とは、第２反強磁性
層３１，３１のトラック幅領域Ｃ近傍の両側部のハイト
方向長さのことである。
【０１１６】また、第２反強磁性層３１，３１の膜面平
行方向の面積も大きくなるので、第２反強磁性層３１，
３１の放熱性が向上する。
【０１１７】従って、磁気検出素子が静電荷を帯びたも
のに触れたときやスイッチング時に過渡電流が流れた場
合に、第２反強磁性層３１，３１とフリー磁性層４１の
接合部付近における発熱量を小さく抑えることができ、
第２反強磁性層３１，３１とフリー磁性層４１間の交換
異方性磁界の大きさや方向が変化することを抑えること
ができる。すなわち、ソフトＥＳＤ（静電破壊）耐性が
向上し、磁気検出素子の出力の対称性の悪化や出力の低
下を抑えることができる。
【０１１８】さらに、第２反強磁性層３１，３１のハイ
ト方向長さを大きくすることにより、第２反強磁性層３
１，３１の体積も増加し、フリー磁性層４１が小さな寸
法、例えばトラック幅領域Ｃにおけるハイト方向長さＭ
３が０．２μｍ以下となるように形成されるときでも、
第２反強磁性層３１，３１内に生成する結晶粒の分断を
抑制することができるので、第２反強磁性層３１，３１
の異方性エネルギーも大きくなり、第２反強磁性層３
１，３１とフリー磁性層４１間の交換異方性磁界を強く
することができる。
【０１１９】また、第２反強磁性層３１，３１とフリー
磁性層４１間の交換異方性磁界を失う温度であるブロッ
キング温度を上昇させることができ、発熱による第２反
強磁性層３１，３１とフリー磁性層４１間の交換異方性
磁界の大きさや方向の変化を抑制することができる。
【０１２０】さらに、トラック幅領域Ｃの両側部Ｓ，Ｓ
におけるフリー磁性層４１のハイト方向長さＭ４及びＭ
５も、トラック幅領域Ｃのフリー磁性層４１のハイト方
向長さＭ３より大きくなっている。ここで、両側部Ｓ，
Ｓにおけるフリー磁性層４１のハイト方向長さＭ４及び
Ｍ５とは、両側部Ｓ，Ｓにおけるフリー磁性層４１の最
大のハイト方向長さ及びトラック幅領域Ｃの両側部近傍
のハイト方向長さのことである。
【０１２１】従って、第２反強磁性層３１，３１とフリ
ー磁性層４１の接合面積が大きくなり、第２反強磁性層
３１，３１とフリー磁性層４１間の交換異方性磁界が大
きくなる。
【０１２２】また、第２反強磁性層３１，３１とフリー
磁性層４１の接合面積が大きくなると、第２反強磁性層
３１，３１とフリー磁性層４１が重なっている部分の膜
面平行方向の電気抵抗が小さくなるので、磁気検出素子
に過渡電流が流れた場合に、第２反強磁性層３１，３１
とフリー磁性層４１の接合部付近における発熱量をさら
に小さく抑えることができ、第２反強磁性層３１，３１
とフリー磁性層４１間の交換異方性磁界の大きさや方向
が変化することを抑えることができる。すなわち、磁気
検出素子の出力の対称性の悪化や出力の低下を効果的に
抑えることができる。
【０１２３】また、第２反強磁性層３１，３１に加えて
フリー磁性層４１の膜面平行方向の面積も大きくなるの
で、フリー磁性層４１の放熱性も向上する。
【０１２４】さらに、第２反強磁性層３１，３１とフリ
ー磁性層４１が重なっている部分におけるセンス電流密
度が小さくなるので、センス電流によって発生する磁界
も小さくなる。このことによっても、第２反強磁性層３
１，３１とフリー磁性層４１間の交換異方性磁界の大き
さや方向が変化することを抑えることができる。
【０１２５】図６及び図７に示されるように、本実施の
形態の磁気検出素子では、一対の第２反強磁性層３１，
３１の互いに対向している内側端面３１ａ，３１ａの記
録媒体との対向面側の一部が、トラック幅寸法Ｔｗの間
隔をおいてハイト方向（トラック幅方向に対する垂直方
向；図示Ｙ方向）に延びる傾斜面３１ａ１，３１ａ１で
あり、この傾斜面３１ａ１，３１ａ１のハイト方向長さ
Ｈ３がトラック幅領域Ｃのフリー磁性層４１のハイト方
向長さＭ３より大きく形成されている。なお、傾斜面３
１ａ１，３１ａ１はフリー磁性層４１の表面に対する垂
直面であってもよいし或いは曲面であってもよい。
【０１２６】傾斜面３１ａ１，３１ａ１がハイト方向に
延びていることにより、第２反強磁性層の膜面垂直方向
の断面積を効率的に大きくできる。
【０１２７】さらに、第２反強磁性層３１，３１だけで
なく、第２反強磁性層３１，３１の下層に形成されてい
るフリー磁性層４１の内側端面４１ａ，４１ａの一部も
ハイト方向（トラック幅方向に対する垂直方向；図示Ｙ
方向）に延びる傾斜面４１ａ１，４１ａ１であり、傾斜
面４１ａ１，４１ａ１のハイト方向長さＭ５がトラック
幅領域Ｃにおけるフリー磁性層４１のハイト方向長さＭ
３より大きくなっている。なお、傾斜面４１ａ１，４１
ａ１はフリー磁性層４１の表面に対する垂直面であって
もよいし或いは曲面であってもよい。
【０１２８】また、本実施の形態では、傾斜面３１ａ
１，３１ａ１のハイト方向長さＨ３及び傾斜面４１ａ
１，４１ａ１のハイト方向長さＭ５が１μｍ以上の長さ
を有していることが好ましい。より好ましくは、ハイト
方向長さＨ３及びハイト方向長さＭ５が１．５μｍ以上
の長さを有していることである。なお、トラック幅領域
Ｃにおけるフリー磁性層４１のハイト方向長さＭ３は例
えば０．２μｍである。
【０１２９】傾斜面３１ａ１，３１ａ１及び傾斜面４１
ａ１，４１ａ１のハイト方向長さが１μｍ以上である
と、後述するヒューマン・ボディ・モデルを用いたソフ
トＥＳＤ耐性試験を行ったときに、印加する電圧が２０
Ｖ以下であれば磁気検出素子のアシンメトリーの変化を
１０％以下にできることがわかった。
【０１３０】また、傾斜面３１ａ１，３１ａ１及び傾斜
面４１ａ１，４１ａ１のハイト方向長さは１０μｍ以下
であることが好ましい。傾斜面３１ａ１，３１ａ１及び
傾斜面４１ａ１，４１ａ１のハイト方向長さが１０μｍ
より大きくなると、例えば本発明の磁気検出素子の上層
に上部シールド層１７を形成するときに、第２反強磁性
層３１，３１やフリー磁性層４１と上部シールド層１７
が短絡しやすくなる。
【０１３１】また、後述する製造方法を用いて図５ない
し図７に示された磁気検出素子を形成すると、電極層３
２，３２には、段差３２ａ，３２ａが形成され、その結
果、電極層３２，３２の膜厚は、フリー磁性層４１のト
ラック幅領域Ｃにおけるハイト方向後端面４１ｂよりハ
イト方向奥側の領域Ｂの方が、ハイト方向後端面４１ｂ
より記録媒体との対向面側の領域Ｆより薄くなってい
る。
【０１３２】なお、第２反強磁性層３１，３１は、フリ
ー磁性層４１のトラック幅領域Ｃの両側部Ｓ，Ｓにある
領域を全て覆っており、第２反強磁性層３１，３１とフ
リー磁性層４１間の交換異方性磁界をできる限り大きく
し、また、第２反強磁性層３１，３１とフリー磁性層４
１間の交換異方性磁界の大きさや方向が変化することを
できる限り抑えることができるようにしている。
【０１３３】また、電極層３２，３２は第２反強磁性層
３１，３１の上面を全て覆っており、電気抵抗をできる
限り小さくしている。
【０１３４】また、磁気検出素子に流されるセンス電流
のうち磁界検出に直接関わるのは一対の第２反強磁性層
３１，３１の互いに対向している内側端面３１ａ，３１
ａに挟まれた領域を流れる電流であり、第２反強磁性層
３１，３１とフリー磁性層４１の接合部からフリー磁性
層４１以下の多層膜の両側部に分流する電流は少ない方
が好ましい。
【０１３５】本発明では、前記接合部からフリー磁性層
４１以下の多層膜の両側部に分流する電流を少なくする
ことができ、磁気検出素子のトラック幅領域Ｃの両側部
Ｓ，Ｓの領域で外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）を
検出するサイドリーディングを抑制できる。
【０１３６】なお、本実施の形態では第２反強磁性層３
１，３１は、トラック幅方向に延びている部位とハイト
方向に斜めに延びている部位を有する「くの字状」に形
成されている。また、フリー磁性層４１も第２反強磁性
層３１，３１と同じように屈曲している。
【０１３７】しかし、第２反強磁性層３１，３１は、互
いに対向している内側端面の全部が、トラック幅寸法Ｔ
ｗの間隔をおいてハイト方向（トラック幅方向に対する
垂直方向；図示Ｙ方向）に延びる傾斜面３１ｂ，３１ｂ
であるものでもよい（図６参照）。
【０１３８】または、第２反強磁性層３１，３１の互い
に対向している内側端面の記録媒体との対向面側の一部
がトラック幅寸法Ｔｗの間隔をおいて対向し、残りの部
分はトラック幅方向の間隔が徐々に広がるように対向し
ている傾斜面３１ｃ，３１ｃであるものでもよい（図６
参照）。
【０１３９】また、図示はしないが、フリー磁性層４１
の互いに対向している内側端面の全部が、トラック幅寸
法Ｔｗの間隔をおいてハイト方向（トラック幅方向に対
する垂直方向；図示Ｙ方向）に延びる傾斜面であるもの
でもよい。または、フリー磁性層４１の互いに対向して
いる内側端面の記録媒体との対向面側の一部がトラック
幅寸法Ｔｗの間隔をおいて対向し、残りの部分はトラッ
ク幅方向の間隔が徐々に広がるように対向している傾斜
面であるものでもよい。
【０１４０】第２反強磁性層３１の先端部３１ａ２から
トラック幅方向に距離ｘだけ離れた位置における、電極
層３２、第２反強磁性層３１、及び多層膜Ｔ２のトラッ
ク幅方向に垂直な面の断面積をそれぞれＳL（ｘ）、ＳA
（ｘ）、ＳT（ｘ）とする。（図７参照） このとき、先端部３１ａ２からトラック幅方向に０．２
μｍ離れたところまでの電極層３２、第２反強磁性層３
１、及び多層膜Ｔ２の平均断面積ＳL、ＳA、Ｓ Tが、そ
れぞれＳL≧０．０１５μｍ2、ＳA≧０．０１５μｍ2、
ＳT≧０．０２５μｍ2であると、抵抗値を適切な値まで
下げることができるので好ましい。
【０１４１】ここでＳLは（先端部３１ａ２からトラッ
ク幅方向に０．２μｍ離れたところまでの電極層１４の
体積（Σ（ＳL（ｘ）・Δｘ）；０≦ｘ≦０．２，Δｘ
→０））／０．２、ＳAは（先端部３１ａ２からトラッ
ク幅方向に０．２μｍ離れたところまでの第２反強磁性
層１４の体積（Σ（ＳA（ｘ）・Δｘ）；０≦ｘ≦０．
２，Δｘ→０））／０．２、ＳTは（先端部３１ａ２か
らトラック幅方向に０．２μｍ離れたところまでの多層
膜Ｔ１の体積（Σ（ＳL（ｘ）・Δｘ）；０≦ｘ≦０．
２，Δｘ→０））／０．２である。
【０１４２】図８ないし図１０は、図２に示される多層
膜Ｔ１に代えて、本発明の多層膜として使用できる多層
膜Ｔ３ないしＴ５並びに第２反強磁性層４２，４２また
は４４，４４、電極層４３，４３または４５，４５のト
ラック幅領域Ｃ付近の部分拡大断面図である。
【０１４３】図８に示される多層膜Ｔ３は、下から順
に、下地層５１、第１反強磁性層５２、第１固定磁性層
５３、非磁性中間層５４、第２固定磁性層５５からなる
シンセティックフェリピンド型の固定磁性層５６、非磁
性材料層５７、第２フリー磁性層５８、非磁性中間層５
９、第１フリー磁性層６０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６１、フリー磁性層６１上に
トラック幅寸法の間隔をあけて積層された一対の強磁性
層６２，６２、保護層６３が積層されたものである。
【０１４４】下地層５１、非磁性材料層５７、第２反強
磁性層４２，４２、電極層４３，４３の材料は、図２の
下地層２１、非磁性材料層２４、第２反強磁性層１３，
１３、電極層１４，１４の材料と同じである。
【０１４５】多層膜Ｔ３の第１固定磁性層５３及び第２
固定磁性層５５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、Ｃ
ｏＦｅ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５３及び第２固定
磁性層５５は同一の材料で形成されることが好ましい。
【０１４６】また、非磁性中間層５４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。
【０１４７】第１固定磁性層５３及び第２固定磁性層５
５は、それぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また非
磁性中間層５４の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成
される。
【０１４８】なお固定磁性層５６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。
【０１４９】第１フリー磁性層６０及び第２フリー磁性
層５８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。
【０１５０】非磁性中間層５９は、非磁性材料により形
成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、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。
【０１５１】第１フリー磁性層６０及び第２フリー磁性
層５８は、それぞれ１０〜７０Å程度で形成される。ま
た非磁性中間層５９の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で
形成される。
【０１５２】なお、第２フリー磁性層５８が２層構造で
形成され、非磁性材料層５７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
５７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。
【０１５３】強磁性層６２は、例えば、ＣｏＦｅ合金、
ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅＸ合金やＣｏＦｅＮｉＸ合
金（元素Ｘは、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｖ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈ
ｆ、Ｔａ、Ｗのうち少なくとも１種以上の元素）で形成
される。
【０１５４】保護層６３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。保護層の膜厚は３０Å程度である。
【０１５５】また本実施の形態では、第１フリー磁性層
６０及び第２フリー磁性層５８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。
【０１５６】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。
【０１５７】これにより第１フリー磁性層６０と第２フ
リー磁性層５８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。
【０１５８】よって、第１フリー磁性層６０及び第２フ
リー磁性層５８の磁化を適切に反平行状態にできる。
【０１５９】なお第１フリー磁性層６０及び第２フリー
磁性層５８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６０と
第２フリー磁性層５８とを適切に反平行状態に磁化でき
る。
【０１６０】また上記した組成範囲内であると、第１フ
リー磁性層６０と第２フリー磁性層５８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。
【０１６１】さらに、フリー磁性層の軟磁気特性の向
上、フリー磁性層と非磁性材料層間での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。
【０１６２】なお、第２フリー磁性層５８と非磁性材料
層５７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６０及び第２フリー磁性層５８の少なくとも
一方をＣｏＦｅＮｉ合金で形成するとき、前記ＣｏＦｅ
Ｎｉ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。
【０１６３】また、図８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５３と第
２固定磁性層５５が、非磁性中間層５４を介して積層さ
れたものが、一つの固定磁性層として機能する。
【０１６４】第１固定磁性層５３は第１反強磁性層５２
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５３と第１反強磁性層５２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５３の磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。第１固
定磁性層５３の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されると、
非磁性中間層５４を介して対向する第２固定磁性層５５
の磁化方向が、第１固定磁性層５３の磁化方向と反平行
の状態で固定される。
【０１６５】このように、第１固定磁性層５３と第２固
定磁性層５５の磁化方向が、反平行となる人工フェリ磁
性状態になっていると、第１固定磁性層５３と第２固定
磁性層５５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の磁化方向を一定方向に強力
に固定することができる。
【０１６６】なお、第１固定磁性層５３の磁気的膜厚
（Ｍｓ×ｔ）と第２固定磁性層５５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
方向が固定磁性層の磁化方向となる。
【０１６７】図１では、第１固定磁性層５３及び第２固
定磁性層５５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。
【０１６８】また、第１固定磁性層５３及び第２固定磁
性層５５の固定磁化による反磁界（双極子磁界）を、第
１固定磁性層５３及び第２固定磁性層５５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、フリー磁性層の変動磁化への寄
与を減少させることができる。
【０１６９】従って、フリー磁性層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。
【０１７０】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。
【０１７１】また、固定磁性層５６の固定磁化による反
磁界（双極子磁界）は、フリー磁性層６１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６１内における単磁区
化が妨げられる場合があるが、固定磁性層を上記の積層
構造とすることにより双極子磁界を小さくすることがで
き、これによってフリー磁性層６１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。
【０１７２】フリー磁性層６１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５８と第１フリー磁性層６０が、非磁性中間層５
９を介して積層され、第２フリー磁性層５８と第１フリ
ー磁性層６０の磁化方向が反平行となる人工フェリ磁性
状態である。
【０１７３】図８の磁気検出素子では、第１フリー磁性
層６０の上に、トラック幅寸法Ｔｗの間隔をあけて、一
対の強磁性層６２，６２が積層され、強磁性層６２，６
２に重なって第２反強磁性層４２，４２及び電極層４
３，４３が積層されている。
【０１７４】すなわち、第２反強磁性層４２，４２と強
磁性層６２，６２間の交換異方性磁界によって強磁性層
６２，６２の磁化方向がトラック幅方向（図示Ｘ方向）
に向けられ、強磁性層６２，６２と第１フリー磁性層６
０間の強磁性結合によって、第１フリー磁性層６０が単
磁区化され磁化方向がトラック幅方向に向けられる。こ
のとき、第２フリー磁性層５８の磁化方向は、第１フリ
ー磁性層６０の磁化方向と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。
【０１７５】第２フリー磁性層５８と第１フリー磁性層
６０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。
【０１７６】第２フリー磁性層５８の磁気的膜厚（Ｍｓ
×ｔ）と第１フリー磁性層６０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
向がフリー磁性層の磁化方向となる。
【０１７７】ただし、固定磁性層５６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５８の磁化方
向のみである。
【０１７８】図９に示される多層膜Ｔ４は、フリー磁性
層６１上に非磁性層７１が積層され、非磁性層７１上に
トラック幅寸法Ｔｗの間隔をあけて一対の第２反強磁性
層４４，４４が積層され、第２反強磁性層４４，４４の
上に電極層４５，４５が形成されている点で図８の多層
膜Ｔ３と異なっている。
【０１７９】第２反強磁性層４４，４４、電極層４５，
４５の材料は、図２の第２反強磁性層４２，４２、電極
層４３，４３の材料と同じである。
【０１８０】非磁性層７１は、例えば、Ｃｕ，Ａｕ，Ａ
ｇ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｒｅのうち１種あるいは
２種以上の合金で形成される。また、非磁性層７１がＲ
ｕによって形成されるときには、膜厚は０．８〜１．１
ｎｍで形成される。
【０１８１】第２反強磁性層４４，４４の下層に非磁性
層７１を介して形成された第１フリー磁性層６０の両側
部の磁化方向が、第２反強磁性層４４，４４とのＲＫＫ
Ｙ相互作用によって、第１フリー磁性層６０が単磁区化
され磁化方向がトラック幅方向に向けられる。このと
き、第２フリー磁性層５８の磁化方向が第１フリー磁性
層６０の磁化方向と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。
【０１８２】なお、第２反強磁性層４４，４４の下面に
トラック幅寸法Ｔｗの間隔をあけて一対の強磁性層が設
けられ、この強磁性層の下に非磁性層７１が設けられる
構造でもよい。
【０１８３】図１０に示される多層膜Ｔ５は、フリー磁
性層６１の上面に第３反強磁性層７２が積層され、前記
第３反強磁性層７２の上にＲｕなどの非磁性層７３を介
してトラック幅寸法Ｔｗの間隔をあけて一対の第２反強
磁性層４４，４４が積層され、第２反強磁性層４４，４
４の上に電極層４５，４５が形成されている点で図８の
多層膜Ｔ３と異なっている。
【０１８４】なお、第３反強磁性層７２の膜厚を２０Å
以上で５０Å以下で形成することが好ましく、より好ま
しくは３０Å以上で４０Å以下で形成する。
【０１８５】第３反強磁性層７２が５０Å以下の薄い膜
厚で形成されているため、第３反強磁性層７２のトラッ
ク幅領域Ｃの部分は非反強磁性の性質を帯びており、ト
ラック幅領域Ｃでは第３反強磁性層７２と第１フリー磁
性層６０間に交換結合磁界が発生せずあるいは発生して
もその値は小さく、トラック幅領域Ｃの第１フリー磁性
層６０の磁化が、固定磁性層５６と同じように強固に固
定されることがない。
【０１８６】また、非磁性層７３の第２反強磁性層４
４，４４と重なる両側端部７３ａ，７３ａは、３Å以下
の薄い膜厚であり（非磁性層７３の両側端部７３ａ，７
３ａはイオンミリングによってすべて除去されていても
よい）、両側端部７３ａ，７３ａ上に形成された第２反
強磁性層４４，４４と第３反強磁性層７２の両側部Ｓ，
Ｓとの間で反強磁性的な相互作用を生じさせることがで
き、第２反強磁性層４４，４４と第３反強磁性層７２の
両側部Ｓ，Ｓを一体の反強磁性層として機能させること
ができるのである。
【０１８７】このように、本発明には、トラック幅領域
Ｃ上に反強磁性を有しない程度の膜厚の反強磁性材料か
らなる部位があり、その上にトラック幅寸法の間隔をお
いて形成された反強磁性を有する部位である一対の第２
反強磁性層が形成されているものも含まれる。
【０１８８】図８から図１０に示された多層膜Ｔ３ない
しＴ５並びに第２反強磁性層４２，４２または４４，４
４、電極層４３，４３または４５，４５を有する磁気検
出素子も、第２反強磁性層４２，４２または４４，４４
のハイト方向（図示Ｙ方向）長さが、フリー磁性層６１
のトラック幅領域Ｃにおけるハイト方向長さより大きく
なっている。
【０１８９】さらに、トラック幅領域Ｃの両側部Ｓ，Ｓ
におけるフリー磁性層６１のハイト方向長さも、トラッ
ク幅領域Ｃのフリー磁性層のハイト方向長さより大きく
なっている。
【０１９０】また、第２反強磁性層４２，４２または４
４，４４及びフリー磁性層６１の、トラック幅領域Ｃの
両側部Ｓ，Ｓの内側端面の一部もハイト方向（トラック
幅方向に対する垂直方向；図示Ｙ方向）に延びる傾斜
面、垂直面または曲面であり、この傾斜面、垂直面また
は曲面のハイト方向長さがトラック幅領域Ｃのフリー磁
性層６１のハイト方向長さより大きくなっている。
【０１９１】従って、第２反強磁性層４２，４２または
４４，４４とフリー磁性層６１間の交換異方性磁界の大
きさや方向が変化することを抑えることができる。すな
わち、磁気検出素子の出力の対称性の悪化や出力の低下
を効果的に抑えることができる。
【０１９２】図１１から図１６は、図１ないし図４に示
した磁気検出素子の製造方法を示す工程図である。なお
特に明示しない限り、各図の上図は、部分平面図を、下
図は上図を一点鎖線から切断し矢印方向から見た部分断
面図を示している。
【０１９３】なお、図１ないし図４と符号が一致する層
は、同一の材料からなる層である。図１１に示す工程で
は、まず、基板上に、下部シールド層１１及び下部ギャ
ップ層１２、図２に示される積層構造の多層膜Ｔ１を積
層する。
【０１９４】図２に示されるように、多層膜Ｔ１は下か
ら下地層２１、第１反強磁性層２２、固定磁性層２３、
非磁性材料層２４、及びフリー磁性層２５が順に積層さ
れたものである。多層膜Ｔ１の積層後、第１の磁場中ア
ニールを施して、第１反強磁性層２２と固定磁性層２３
間に交換結合磁界を発生させ、固定磁性層２３の磁化方
向をハイト方向（図示Ｙ方向）に固定する。
【０１９５】なお、各層の成膜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。
【０１９６】スパッタ法としては、例えばマグネトロン
スパッタ、ＲＦ２極スパッタ、ＲＦ３極スパッタ、イオ
ンビームスパッタ、対向ターゲット式スパッタ等の既存
するスパッタ装置を用いたスパッタ法によって形成する
ことができる。また本発明では、スパッタ法や蒸着法の
他に、ＭＢＥ（モレキュラー−ビーム−エピタキシー）
法、ＩＣＢ（イオン−クラスター−ビーム）法などの成
膜プロセスが使用可能である。
【０１９７】次に、多層膜Ｔ１の上にリフトオフ用のレ
ジスト層Ｒ１を形成する。レジスト層Ｒ１は両側部Ｒ
ｓ，Ｒｓのハイト方向長さＨ５が中央部Ｒｃのハイト方
向長さＨ６よりも大きくなるように形成されている。そ
して、レジスト層Ｒ１に覆われていない、多層膜Ｔ１の
領域をイオンミリングなどで除去する。
【０１９８】これにより、多層膜Ｔ１も、レジスト層Ｒ
１の平面形状に相似な形状に削られ、多層膜Ｔ１の両側
部のハイト方向長さが中央部のハイト方向長さよりも大
きくなる。すなわち、フリー磁性層２５の両側部のハイ
ト方向長さが中央部のハイト方向長さよりも大きくな
る。なお、フリー磁性層２５を含む多層膜Ｔ１の中央部
の一部が後の工程で、トラック幅領域Ｃになる。
【０１９９】次に、図１２に示す工程では、多層膜Ｔ１
の両側部及び後方部に絶縁層１５，１５を多層膜Ｔ１と
同じ程度の厚さで積層する。
【０２００】次に、レジスト層Ｒ１を除去して、多層膜
Ｔ１の上面Ｔ１ａを露出させた後、多層膜Ｔ１及び絶縁
層１５上に、リフトオフ用のレジストＲ２を成膜する。
【０２０１】さらに、図１３に示されるように、レジス
トＲ２に、トラック幅領域Ｃを除いた多層膜Ｔ１の上面
（フリー磁性層２５の上面）が全て露出する開口部Ｒ２
ａを設ける。なお、開口部Ｒ２ａに露出した多層膜Ｔ１
の上面（フリー磁性層２５の上面）が酸化した場合には
イオンミリングなどで削って除去する。
【０２０２】次に、図１４に示されるように、多層膜Ｔ
１の上面（フリー磁性層２５の上面）を全て覆うように
第２反強磁性層１３，１３を成膜し、さらに第２反強磁
性層１３，１３の上面を全て覆うように電極層１４，１
４を連続成膜する。なお、図１４の上図では、電極層１
４，１４を除いた状態の平面図を示している。
【０２０３】図１４工程によって、第２反強磁性層１
３，１３のハイト方向（図示Ｙ方向）長さＨ７は、多層
膜Ｔ１のトラック幅領域Ｃのハイト方向長さ（フリー磁
性層２５のハイト方向長さ）Ｍ６より大きくなる。
【０２０４】さらに、トラック幅領域Ｃの両側部Ｓ，Ｓ
における多層膜Ｔ１のハイト方向長さ（フリー磁性層２
５のハイト方向長さ）Ｍ７も、多層膜Ｔ１のトラック幅
領域Ｃのハイト方向長さＭ６より大きくなる。
【０２０５】また、レジストＲ２に、トラック幅領域Ｃ
上の側面Ｒ２ｓ，Ｒ２ｓは、トラック幅寸法Ｔｗの間隔
をおいてハイト方向（トラック幅方向に対する垂直方
向；図示Ｙ方向）に延びる垂直面であるので、第２反強
磁性層１３，１３に、トラック幅寸法Ｔｗの間隔をおい
てハイト方向に延びる傾斜面１３ａ１，１３ａ１が形成
され、この傾斜面１３ａ１，１３ａ１のハイト方向長さ
Ｈ８がトラック幅領域Ｃの多層膜Ｔ１（フリー磁性層２
５）のハイト方向長さＭ６より大きくなっている。
【０２０６】電極層１４，１４を成膜した後、レジスト
層Ｒ２を除去し、上部ギャップ層１６及び上部シールド
層１７を成膜する。
【０２０７】上部シールド層１７の成膜後に、第２の磁
場中アニールを施し、第２反強磁性層１３，１３とフリ
ー磁性層２５間に交換結合磁界を発生させ、フリー磁性
層２５の両側端部の磁化を固定磁性層２３の磁化方向と
交叉する方向に固定する。
【０２０８】さらに、磁気検出素子を記録媒体との対向
面側から研磨していき、直流抵抗値を所定の値に調節す
る。
【０２０９】なお、第２の磁場中アニールでは、印加磁
界を第１反強磁性層２２と固定磁性層２３間の交換異方
性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、第１反強磁
性層２２のブロッキング温度よりも低くする。これによ
って第１反強磁性層２２と固定磁性層２３間の交換異方
性磁界の方向をハイト方向（図示Ｙ方向）に向けたま
ま、第２反強磁性層１３，１３とフリー磁性層２５間の
交換異方性磁界をトラック方向（図示Ｘ方向）に向ける
ことができる。
【０２１０】従って、図１４における第２反強磁性層１
３，１３のハイト方向長さＨ８、Ｈ７は、それぞれ図３
における第２反強磁性層１３，１３のハイト方向長さＨ
１、Ｈ２より大きく、また、図１４における多層膜Ｔ１
（フリー磁性層２５）のハイト方向長さＭ６、Ｍ７を、
それぞれ図３における多層膜Ｔ１（フリー磁性層２５）
のハイト方向長さＭ１、Ｍ２より大きくする必要があ
る。
【０２１１】磁気検出素子の研磨工程が終了すると、図
１ないし図４に示された磁気検出素子が得られる。
【０２１２】なお、第２反強磁性層１３，１３の内側端
面を図３の２点鎖線１３ｂ，１３ｂで示された形状や３
点鎖線１３ｃ，１３ｃで示された形状にするときには、
図１３の工程において、開口部Ｒ２ａの内側面Ｒ２ｂ，
Ｒ２ｂの形状を、２点鎖線Ｒ２ｃ，Ｒ２ｃで示された形
状や３点鎖線Ｒ２ｄ，Ｒ２ｄで示された形状にすればよ
い。
【０２１３】また、レジストＲ２のトラック幅領域Ｃ上
の側面Ｒ２ｓ，Ｒ２ｓのハイト方向長さを設定すること
により、第２反強磁性層１３，１３の内側端面１３ａ，
１３ａの傾斜面１３ａ１，１３ａ１のハイト方向長さを
調節できる。
【０２１４】図１５から図１８は、図５ないし図７に示
した磁気検出素子の製造方法を示す工程図である。なお
特に明示しない限り、各図の上図は、部分平面図を、下
図は上図を一点鎖線から切断し矢印方向から見た部分断
面図を示している。
【０２１５】なお、図５ないし図７と符号が一致する層
は、同一の材料からなる層である。図１６に示す工程で
は、まず、基板上に、下部シールド層１１及び下部ギャ
ップ層１２、多層膜Ｔ２を積層する。
【０２１６】多層膜Ｔ２は、下から下地層８０、第１反
強磁性層８１、固定磁性層８２、非磁性材料層８３、及
びフリー磁性層４１が順に積層されたものである（図７
参照）。
【０２１７】多層膜Ｔ２の積層後、第１の磁場中アニー
ルを施して、第１反強磁性層８１と固定磁性層８２間に
交換結合磁界を発生させ、固定磁性層８２の磁化方向を
ハイト方向（図示Ｙ方向）に固定する。
【０２１８】なお、各層の成膜は前述したスパッタ法や
蒸着法などの薄膜形成プロセスによって形成される。
【０２１９】次に、多層膜Ｔ１の上にリフトオフ用のレ
ジスト層Ｒ３を形成し、開口部Ｒ３ａ，Ｒ３ａを設け
る。開口部Ｒ３ａ，Ｒ３ａに挟まれた中央部Ｒ３Ａは、
多層膜Ｔ２のトラック幅領域Ｃ上を覆っており、中央部
Ｒ３Ａの側面Ｒ３ｓ，Ｒ３ｓはハイト方向に延びる多層
膜Ｔ２の上面に対する垂直面になっている。
【０２２０】また、開口部Ｒ３ａ．Ｒ３ａに露出した多
層膜Ｔ２の上面（フリー磁性層４１の上面）が酸化した
場合にはイオンミリングなどで削って除去する。
【０２２１】さらに、図１６に示すように、開口部Ｒ３
ａ．Ｒ３ａ内の多層膜Ｔ２の上面（フリー磁性層４１の
上面）に第２反強磁性層３１，３１を成膜し、第２反強
磁性層３１，３１の上面を全て覆うように電極層３２，
３２を連続成膜する。電極層３２，３２の膜厚は多層膜
Ｔ２の膜厚よりも大きくする。具体的には電極層３２，
３２の膜厚を１０００Å〜１５００Åまたは５００Å〜
１５００Åにする。なお、図１６の上図では、電極層３
２，３２を除いた状態の平面図を示している。
【０２２２】上述のように、中央部Ｒ３Ａの側面Ｒ３
ｓ，Ｒ３ｓはハイト方向に延びる多層膜Ｔ２の上面に対
する垂直面であるので、第２反強磁性層３１，３１に
は、トラック幅寸法Ｔｗの間隔をおいてハイト方向に延
びる傾斜面３１ａ１，３１ａ１が形成される。
【０２２３】スパッタ成膜時に、傾斜面３１ａ１，３１
ａ１のハイト方向長さを１μｍ以上１０μｍ以下にす
る。ただし、磁気検出素子の製造工程の最終段階で磁気
検出素子を記録媒体との対向面側から削って、磁気検出
素子の直流抵抗値を調節する工程があるので、この削り
量を考慮にいれた上で、第２反強磁性層３１，３１成膜
時における傾斜面３１ａ１，３１ａ１のハイト方向長さ
を規定することが好ましい。
【０２２４】レジスト層Ｒ３を除去すると、トラック幅
方向にトラック幅寸法Ｔｗの間隔をおいて一対の第２反
強磁性層３１，３１が形成される。
【０２２５】第２反強磁性層３１，３１及び電極層３
２，３２の成膜後に、第２の磁場中アニールを施して第
２反強磁性層３１，３１とフリー磁性層４１間に交換結
合磁界を発生させ、フリー磁性層４１の両側端部の磁化
を固定磁性層８２の磁化方向と交叉する方向に固定す
る。
【０２２６】なお、第２の磁場中アニールでは、印加磁
界を第１反強磁性層２２と固定磁性層２３間の交換異方
性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、第１反強磁
性層２２のブロッキング温度よりも低くする。これによ
って第１反強磁性層２２と固定磁性層２３間の交換異方
性磁界の方向をハイト方向（図示Ｙ方向）に向けたま
ま、第２反強磁性層３１，３１とフリー磁性層４１間の
交換異方性磁界をトラック方向（図示Ｘ方向）に向ける
ことができる。
【０２２７】次に、図１７に示すように、電極層３２，
３２の上面及びフリー磁性層４１のトラック幅領域Ｃ上
にレジスト層Ｒ４をパターン形成する。レジスト層Ｒ４
の電極層３２，３２上の部分は、電極層３２，３２と同
じ形かまたは、電極層３２，３２の領域内に形成され
る。また、第２反強磁性層３１，３１の傾斜面３１ａ
１，３１ａ１のハイト方向長さＨ９を、トラック幅領域
Ｃ上のレジスト層Ｒ４のハイト方向長さＭ８（フリー磁
性層のマスクされる領域のハイト方向長さ）より大きく
する。
【０２２８】次に、図１８に示すように、レジスト層Ｒ
４によってマスクされない領域の多層膜Ｔ２（下地層８
０、第１反強磁性層８１、固定磁性層８２、非磁性材料
層８３、フリー磁性層４１）をイオンミリングによって
除去する。
【０２２９】このとき、多層膜Ｔ２の電極層３２，３２
及び第２反強磁性層３１，３１によって覆われていない
領域は完全に除去される。
【０２３０】また、電極層３２，３２のレジスト層Ｒ４
によって覆われていない領域３２ａはその一部が削られ
て段差３２ｂが形成される。電極層３２，３２に覆われ
ている領域の第２反強磁性層３１，３１及び多層膜Ｔ２
は、電極層３２，３２によって保護されるため、イオン
ミリングによって膜厚が減少することはない。
【０２３１】従って、図７に示されるように、第２反強
磁性層３１，３１の下層に形成されているフリー磁性層
４１のトラック幅領域Ｃの両側部Ｓ，Ｓの内側端面４１
ａ，４１ａの一部もハイト方向に延びる傾斜面４１ａ
１，４１ａ１とすることができる。
【０２３２】図１８工程によって、トラック幅領域Ｃの
両側部Ｓ，Ｓにおける第２反強磁性層３１，３１のハイ
ト方向（図示Ｙ方向）長さＨ９は、多層膜Ｔ２のトラッ
ク幅領域Ｃのハイト方向長さ（フリー磁性層４１のトラ
ック幅領域Ｃのハイト方向長さ）Ｍ８より大きくなる。
【０２３３】さらに、トラック幅領域Ｃの両側部Ｓ，Ｓ
における多層膜Ｔ２のハイト方向長さ（フリー磁性層４
１のハイト方向長さ）Ｈ９も、多層膜Ｔ２のトラック幅
領域Ｃのハイト方向長さＭ８より大きくなる。
【０２３４】また、第２反強磁性層３１の傾斜面３１ａ
１，３１ａ１のハイト方向長さＨ９は、トラック幅領域
Ｃの多層膜Ｔ２（フリー磁性層４１）のハイト方向長さ
Ｍ８より大きくなっている。
【０２３５】イオンミリング後、レジスト層Ｒ４を除去
し、上部ギャップ層１６及び上部シールド層１７を成膜
する。なお、イオンミリング後、イオンミリングで除去
した部分をアルミナなどの絶縁材料で埋め戻してからレ
ジスト層Ｒ４を除去してもよい。
【０２３６】上部シールド層１７の成膜後、磁気検出素
子を記録媒体との対向面側から研磨していき、直流抵抗
値を所定の値に調節する。
【０２３７】従って、図１８における第２反強磁性層３
１，３１のハイト方向長さＨ９、Ｈ１０は、それぞれ図
６における第２反強磁性層３１，３１のハイト方向長さ
Ｈ３、Ｈ４より大きく、また、図１８における多層膜Ｔ
２のハイト方向長さ（フリー磁性層４１のハイト方向長
さ）Ｍ８、Ｍ９は、それぞれ図６における多層膜Ｔ２の
ハイト方向長さ（フリー磁性層２５のハイト方向長さ）
Ｍ３、Ｍ４より大きくされる必要がある。
【０２３８】磁気検出素子の研磨工程が終了すると、図
５ないし図７に示された磁気検出素子が得られる。
【０２３９】なお、第２反強磁性層３１，３１の内側端
面を図６の２点鎖線３１ｂ，３１ｂで示された形状や３
点鎖線３１ｃ，３１ｃで示された形状にするときには、
図１５〜図１６の工程において、開口部Ｒ３ａの側端面
Ｒ３ｂ，Ｒ３ｂの形状を、２点鎖線Ｒ３ｃ，Ｒ３ｃで示
された形状や２点鎖線Ｒ３ｄ，Ｒ３ｄで示された形状に
すればよい。
【０２４０】また、レジストＲ３のトラック幅領域Ｃ上
の側面Ｒ３ｓ，Ｒ３ｓのハイト方向長さを設定すること
により、第２反強磁性層３１，３１の内側端面３１ａ，
３１ａの傾斜面３１ａ１，３１ａ１及びフリー磁性層４
１の内側端面４１ａ，４１ａの傾斜面４１ａ１，４１ａ
１のハイト方向長さを調節できる。
【０２４１】図１９は本発明における第３の実施形態の
磁気検出素子の記録媒体との対向面側から見た部分正面
図である。
【０２４２】図１９に示される磁気検出素子の、下部シ
ールド層１１、下部ギャップ層１２、多層膜Ｔ１、絶縁
層１５までの構造は図１に示された磁気検出素子と同じ
である。
【０２４３】多層膜Ｔ１の上（フリー磁性層２５の上）
には、本発明における一対の第２反強磁性層９１，９１
が積層されている。本実施の形態でも第２反強磁性層９
１，９１の内側端面９１ａ，９１ａの一部がハイト方向
（図示Ｙ方向）に延びる、第２反強磁性層９１，９１の
上面９１ｂ，９１ｂに対する垂直面９１ａ１，９１ａ１
である。
【０２４４】図１９の磁気検出素子では、垂直面９１ａ
１，９１ａ１の間にも反強磁性材料からなる層９２が存
在しているが、この層９２の膜厚は、２０Å以上５０Å
以下、より好ましくば３０Å以上４０Å以下であり反強
磁性を示さないので、この部分でフリー磁性層２５の磁
化方向は固定されない。なお、トラック幅領域Ｃの両側
部Ｓ，Ｓにある第２反強磁性層９１，９１の膜厚は、８
０Å以上５００Åである。
【０２４５】第２反強磁性層９１，９１は、多層膜Ｔ１
の上面に８０Å以上５００Åの範囲の均一な膜厚の反強
磁性材料層を、多層膜Ｔ１の上面（フリー磁性層２５の
上面）を完全に覆う広さで積層した後、トラック幅領域
Ｃの範囲のみ多層膜Ｔ１の上面に対する垂直方向に掘り
込むことにより形成される。
【０２４６】第２反強磁性層９１，９１の上には一対の
電極層９３，９３が形成され、さらに上部ギャップ層１
６、及び上部シールド層１７が積層されている。なお、
第２反強磁性層９１，９１及び電極層９３，９３の材料
は、それぞれ図１ないし図４に示される磁気検出素子の
第２反強磁性層１３，１３及び電極層１４，１４と同じ
である。
【０２４７】図２０は、図１９に示された磁気検出素子
から上部シールド層１７、上部ギャップ層１６、及び電
極層９３，９３を除いた状態を図１９の上方向からみた
場合の平面図である。
【０２４８】本実施の形態でも、垂直面９１ａ１，９１
ａ１のハイト方向長さＨ１１がトラック幅領域Ｃのフリ
ー磁性層２５のハイト方向長さＭ１より大きくなってい
る。
【０２４９】本実施の形態でも、垂直面９１ａ１，９１
ａ１のハイト方向長さＨ１１が１μｍ以上の長さを有し
ていることが好ましい。より好ましくは、ハイト方向長
さＨ１１が１．５μｍ以上の長さを有していることであ
る。なお、トラック幅領域Ｃのフリー磁性層２５のハイ
ト方向長さＭ１は例えば０．２μｍである。
【０２５０】また、第２反強磁性層９１，９１のハイト
方向（図示Ｙ方向）長さＨ１２は、多層膜Ｔ１の最上層
にあるフリー磁性層２５のトラック幅領域Ｃのハイト方
向長さＭ１より大きくなっている。
【０２５１】さらに、トラック幅領域Ｃの両側部Ｓ，Ｓ
におけるフリー磁性層２５のハイト方向長さＭ２も、ト
ラック幅領域Ｃのフリー磁性層のハイト方向長さＭ１よ
り大きくなっている。
【０２５２】従って、図１９に示される磁気検出素子
も、図１に示される磁気検出素子と同様の効果を奏する
ことができる。
【０２５３】また、図５ないし図７に示される第２の実
施の形態のように、第２反強磁性層９１，９１の下層に
形成されているフリー磁性層の内側端面の一部がハイト
方向（図示Ｙ方向）に延びる、第２反強磁性層９１，９
１の上面９１ｂ，９１ｂに対する、垂直面であってもよ
い。
【０２５４】また、本発明の磁気検出素子の上部シール
ド層１７上にインダクティブヘッドが積層された複合型
磁気ヘッドを形成してもよい。
【０２５５】
【実施例】第２の実施の形態の磁気検出素子では、一対
の第２反強磁性層３１，３１の内側端面３１ａ、３１ａ
にハイト方向に延びる傾斜面３１ａ１，３１ａ１が、ま
た傾斜面３１ａ１，３１ａ１の下の、フリー磁性層４１
の内側端面４１ａ、４１ａにもハイト方向に延びる傾斜
面４１ａ１，４１ａ１が形成されている。
【０２５６】この傾斜面３１ａ１，３１ａ１のハイト方
向長さＨ３と磁気検出素子のソフトＥＳＤ耐性及びサイ
ドリーディングの関係を調べた。
【０２５７】図２１は、第２反強磁性層３１，３１の傾
斜面３１ａ１，３１ａ１のハイト方向長さＨ３を変化さ
せて、磁気検出素子のソフトＥＳＤ耐性を測定した結果
を示すグラフである。
【０２５８】ソフトＥＳＤ（静電破壊）とは、磁気検出
素子が静電荷を帯びたものに触れたときやスイッチング
時に過渡電流が流れ、前記第２反強磁性層と前記フリー
磁性層の接合部付近が発熱し、さらに前記過渡電流によ
って電流磁界が発生することによって、前記第２反強磁
性層と前記フリー磁性層間の交換異方性磁界の大きさや
方向が変化し、磁気検出素子の出力の対称性の悪化や出
力の低下することである。
【０２５９】ソフトＥＳＤ耐性を調べるために、ヒュー
マン・ボディ・モデルを用いたソフトＥＳＤ耐性試験を
行った。
【０２６０】このソフトＥＳＤ耐性試験は、コンデンサ
Ｃを帯電させた後、磁気検出素子と直流抵抗Ｒとコンデ
ンサＣを直列接続させることによって磁気検出素子にパ
ルス電流を流すことにより、磁気検出素子が静電荷を帯
びたものに触れたときや、スイッチング時に過渡電流が
流れる状態と同等の状態を作り出し、磁気検出素子のア
シンメトリーの変化を測定するものである。いわゆる、
ヒューマン・ボディ・モデルでは、直流抵抗Ｒの抵抗値
を１．５ｋΩとし、コンデンサＣの静電容量を１００ｐ
Ｆとして、瞬間最大電流数１０ｍＡ、パルス半値幅０．
１〜１μｓｅｃのパルス電流を供給する。。
【０２６１】図２１のグラフは、測定対象の磁気検出素
子に上述のパルス電流を供給して、磁気検出素子のアシ
ンメトリーの変化が１０％以下に収まる帯電電圧の大き
さを測定した結果を示すものである。
【０２６２】図２１のグラフによれば、第２反強磁性層
３１，３１の傾斜面３１ａ１，３１ａ１のハイト方向長
さＨ３が１μｍより小さい範囲では、ハイト方向長さＨ
３が大きくなるほど、アシンメトリーの変化を１０％以
下にできる帯電電圧の大きさも大きくなる。すなわち、
ソフトＥＳＤ耐性が向上する。
【０２６３】さらに、ハイト方向長さＨ３が１μｍ以上
になると、アシンメトリーの変化を１０％以下にできる
印加電圧の大きさが最大値の２０Ｖになる。
【０２６４】この結果から、傾斜面３１ａ１，３１ａ１
のハイト方向長さＨ３を１μｍ以上にすることにより、
ソフトＥＳＤ耐性を最大にできることが分かる。
【０２６５】図２２は、第２反強磁性層３１，３１の傾
斜面３１ａ１，３１ａ１のハイト方向長さＨ３を変化さ
せて、磁気検出素子のトラック幅領域Ｃ以外の領域で磁
界を検出するサイドリーディングの割合を測定した結果
を示すグラフである。
【０２６６】図２２のグラフは、第２反強磁性層３１，
３１とフリー磁性層２５間の交換異方性磁界の大きさを
１６（ｋＡ／ｍ）にした状態で、傾斜面３１ａ１，３１
ａ１のハイト方向長さＨ３を変化させたときの、フリー
磁性層２５の両側部Ｓ，Ｓにおける電圧変化量Ｖｐｐと
フリー磁性層２５のトラック幅領域Ｃにおける電圧変化
量Ｖｐｐ（０）の比を測定した結果である。
【０２６７】図２２のグラフから傾斜面３１ａ１，３１
ａ１のハイト方向長さＨ３を大きくする程、フリー磁性
層２５のトラック幅領域Ｃにおける電圧変化量に対する
フリー磁性層２５の両側部Ｓ，Ｓにおける電圧変化量が
小さくなり、サイドリーディングの割合が小さくなるこ
とがわかる。
【０２６８】磁気検出素子の分野では、一般に、サイド
リーディングの比が−２５ｄＢ以下であることが実用上
好ましいとされている。ここで、トラック幅領域Ｃにお
ける電圧変化量に対してフリー磁性層２５の両側部Ｓ，
Ｓにおける電圧変化量が０．０５６以下のときに、サイ
ドリーディング比が−２５ｄＢ以下になり、図２２によ
れば、このとき、傾斜面３１ａ１，３１ａ１のハイト方
向長さＨ３が１μｍ以上である。
【０２６９】すなわち、傾斜面３１ａ１，３１ａ１のハ
イト方向長さＨ３を１μｍ以上にすれば、磁気検出素子
におけるサイドリーディングの比を−２５ｄＢ以下にす
ることができることがわかる。
【０２７０】図２３は、傾斜面３１ａ１，３１ａ１のハ
イト方向長さＨ３を０．１５μｍに固定した状態で、第
２反強磁性層３１，３１とフリー磁性層２５間の交換異
方性磁界の大きさを変化させたときの、フリー磁性層２
５の両側部Ｓ，Ｓにおける電圧変化量とフリー磁性層２
５のトラック幅領域Ｃにおける電圧変化量の比を測定し
た結果を示すグラフである。
【０２７１】図２３をみると、傾斜面３１ａ１，３１ａ
１のハイト方向長さＨ３が０．１５μｍのとき、第２反
強磁性層３１，３１とフリー磁性層２５間の交換異方性
磁界が１６（ｋＡ／ｍ）であると、フリー磁性層２５の
両側部Ｓ，Ｓにおける電圧変化量Ｖｐｐとフリー磁性層
２５のトラック幅領域Ｃにおける電圧変化量Ｖｐｐ
（０）の比は０．４となり、サイドリーディングの比が
−２５ｄＢよりも著しく大きくなって実用にならないこ
とが分かる。
【０２７２】これに対して、図２２に示された実験結果
から分かるように、傾斜面３１ａ１，３１ａ１のハイト
方向長さＨ３を大きくして１μｍ以上にすると、第２反
強磁性層３１，３１とフリー磁性層２５間の交換異方性
磁界が１６（ｋＡ／ｍ）であっても、磁気検出素子にお
けるサイドリーディングの比を−２５ｄＢ以下にするこ
とができる。
【０２７３】すなわち、本願発明のように、傾斜面３１
ａ１，３１ａ１のハイト方向長さＨ３を大きくすると、
第２反強磁性層３１，３１とフリー磁性層２５間の交換
異方性磁界を小さくしても、サイドリーディングの比が
小さい実用的な磁気検出素子を得ることができることが
わかる。
【０２７４】なお、図７をみれば明らかなように、第２
反強磁性層３１，３１の傾斜面３１ａ１，３１ａ１のハ
イト方向長さが１μｍ以上のときは、フリー磁性層４１
の傾斜面４１ａ１，４１ａ１ハイト方向長さも１μｍ以
上である。
【０２７５】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。
【０２７６】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。
【０２７７】
【発明の効果】以上詳細に説明した本発明では、前記第
２反強磁性層のハイト方向長さが、トラック幅領域にお
ける前記フリー磁性層のハイト方向長さより大きくなっ
ているために、前記第２反強磁性層の膜面垂直方向の断
面積が大きくなるので、膜面平行方向の電気抵抗を小さ
くすることができる。
【０２７８】また、本発明では、前記第２反強磁性層の
膜面平行方向の面積も大きくなるので、前記第２反強磁
性層の放熱性も向上する。
【０２７９】従って、磁気検出素子が静電荷を帯びたも
のに触れたときやスイッチング時に過渡電流が流れたと
きに、前記第２反強磁性層と前記フリー磁性層の接合部
付近における発熱量を小さく抑えることができ、前記第
２反強磁性層と前記フリー磁性層間の交換異方性磁界の
大きさや方向が変化することを抑えることができる。す
なわち、本発明では、いわゆるソフトＥＳＤ（静電破
壊）耐性が向上し、（磁気検出素子の出力の対称性の悪
化や出力の低下を抑えることができる。
【０２８０】さらに、前記第２反強磁性層のハイト方向
長さを大きくすることにより、前記第２反強磁性層の体
積も増加し、前記フリー磁性層が小さな寸法、例えばハ
イト方向長さが０．２μｍ以下となるように形成される
ときでも、第２反強磁性層内に生成する結晶粒の分断を
抑制することができるので、第２反強磁性層の異方性エ
ネルギーも大きくなり、前記第２反強磁性層と前記フリ
ー磁性層間の交換異方性磁界を強くすることができる。
また、第２反強磁性層とフリー磁性層間の交換異方性磁
界を失う温度であるブロッキング温度を上昇させること
ができ、発熱による前記第２反強磁性層と前記フリー磁
性層間の交換異方性磁界の大きさや方向の変化を抑制す
ることができる。
【０２８１】また、本発明は、前記一対の第２反強磁性
層の、互いに対向している内側端面の少なくとも一部
を、トラック幅寸法の間隔をおいてハイト方向に延びる
垂直面或いは曲面又は傾斜面とし、前記垂直面或いは曲
面又は傾斜面のハイト方向長さを、トラック幅領域にお
ける前記フリー磁性層のハイト方向長さより大きい１μ
ｍ以上にすることにより、ヒューマン・ボディ・モデル
を用いたソフトＥＳＤ耐性試験を行ったときに、印加す
る電圧が２０Ｖ以下であれば磁気検出素子のアシンメト
リーの変化を１０％以下にできるものである。
【０２８２】また、本発明では、前記第２反強磁性層に
加えて、前記トラック幅領域の両側部における前記フリ
ー磁性層のハイト方向長さを、トラック幅領域における
前記フリー磁性層のハイト方向長さより大きくすること
により、トラック幅領域の両側部の前記第２反強磁性層
と前記フリー磁性層が重なっている部分の膜面平行方向
の電気抵抗を小さくできる。
【０２８３】さらに、前記第２反強磁性層及び前記フリ
ー磁性層の接合面積を大きくできるので、前記第２反強
磁性層と前記フリー磁性層間の交換異方性磁界が大きく
することができる。
【０２８４】また、本発明では、トラック幅領域の両側
部の前記第２反強磁性層と前記フリー磁性層が重なって
いる部分におけるセンス電流密度が小さくなるので、セ
ンス電流によって発生する磁界も小さくなる。このこと
によっても、前記第２反強磁性層と前記フリー磁性層間
の交換異方性磁界の大きさや方向が変化することを抑え
ることができる。
【０２８５】また、前記第２反強磁性層と前記フリー磁
性層の接合部から前記フリー磁性層に以下の多層膜のト
ラック幅領域の両側部に分流する電流を少なくすること
ができ、サイドリーディングを抑制できる。
【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
を記録媒体との対向面側から見た部分正面図、
【図２】図１の磁気検出素子の多層膜Ｔ１の拡大部分正
面図、
【図３】図１の磁気検出素子の部分平面図、
【図４】図１の磁気検出素子の部分斜視図、
【図５】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正面図、
【図６】図５の磁気検出素子の多層膜Ｔ２の部分平面
図、
【図７】図５の磁気検出素子の部分斜視図、
【図８】多層膜Ｔ３の拡大部分断面図、
【図９】多層膜Ｔ４の拡大部分断面図、
【図１０】多層膜Ｔ５の拡大部分断面図、
【図１１】図１ないし図４に示される磁気検出素子の製
造方法の一工程を示す部分平面図及び部分断面図、
【図１２】図１ないし図４に示される磁気検出素子の製
造方法の一工程を示す部分平面図及び部分断面図、
【図１３】図１ないし図４に示される磁気検出素子の製
造方法の一工程を示す部分平面図及び部分断面図、
【図１４】図１ないし図４に示される磁気検出素子の製
造方法の一工程を示す部分平面図及び部分断面図、
【図１５】図５ないし図７に示される磁気検出素子の製
造方法の一工程を示す部分断面図、
【図１６】図５ないし図７に示される磁気検出素子の製
造方法の一工程を示す部分平面図及び部分断面図、
【図１７】図５ないし図７に示される磁気検出素子の製
造方法の一工程を示す部分平面図及び部分断面図、
【図１８】図５ないし図７に示される磁気検出素子の製
造方法の一工程を示す部分平面図及び部分断面図、
【図１９】本発明における第３の実施の形態の磁気検出
素子を示す部分正面図、
【図２０】本発明における第３の実施の形態の磁気検出
素子を示す部分平面図、
【図２１】第２反強磁性層に形成された傾斜面のハイト
方向長さとソフトＥＳＤ耐性との関係を示すグラフ、
【図２２】第２反強磁性層に形成された傾斜面のハイト
方向長さとサイドリーディングとの関係を示すグラフ、
【図２３】第２反強磁性層とフリー磁性層の交換異方性
磁界とサイドリーディングとの関係を示すグラフ、
【図２４】従来の磁気検出素子を示す部分断面図、
【図２５】従来の磁気検出素子を示す部分平面図、
【符号の説明】
１１ 下部シールド層 １２ 下部ギャップ層 １３、３１、４２、４４、９１ 第２反強磁性層 １３ａ、３１ａ 内側端面 １３ａ１、３１ａ１ 傾斜面 １４、３２、４３、４５ 電極層 １５ 絶縁層 １６ 上部ギャップ層 １７ 上部シールド層 ２１、５１、８０ 下地層 ２２、５２、８１ 第１反強磁性層 ２３、５６、８２ 固定磁性層 ２４、５７ 非磁性材料層 ２５、４１、６１ フリー磁性層 ６２ 強磁性層 ７１ 非磁性層 Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４、Ｔ５、 多層膜 Ｃ トラック幅領域 Ｓ 両側部 Ｔｗ トラック幅寸法

Claims (22)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 下から順に積層された第１反強磁性層、
    固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層を有する多層
    膜が設けられ、 前記フリー磁性層上にはトラック幅方向に間隔をおいて
    一対の第２反強磁性層が設けられ、前記第２反強磁性層
    のハイト方向長さが、トラック幅領域における前記フリ
    ー磁性層のハイト方向長さより大きいことを特徴とする
    磁気検出素子。
  2. 【請求項２】 前記一対の第２反強磁性層の内側端面の
    少なくとも一部は、トラック幅寸法の間隔をおいてハイ
    ト方向に延びる垂直面或いは曲面又は傾斜面であり、前
    記垂直面或いは曲面又は傾斜面のハイト方向長さが、ト
    ラック幅領域における前記フリー磁性層のハイト方向長
    さより大きい請求項１記載の磁気検出素子。
  3. 【請求項３】 前記第２反強磁性層の前記垂直面或いは
    曲面又は傾斜面のハイト方向長さが１μｍ以上である請
    求項２記載の磁気検出素子。
  4. 【請求項４】 前記第２反強磁性層の前記垂直面或いは
    曲面又は傾斜面のハイト方向長さが１０μｍ以下である
    請求項２または３記載の磁気検出素子。
  5. 【請求項５】 前記トラック幅領域の両側部における前
    記フリー磁性層のハイト方向長さが、トラック幅領域に
    おける前記フリー磁性層のハイト方向長さより大きい請
    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】 前記フリー磁性層の、前記トラック幅領
    域の両側部における内側端面の少なくとも一部は、ハイ
    ト方向に延びる垂直面或いは曲面又は傾斜面であり、前
    記垂直面或いは曲面又は傾斜面のハイト方向長さがトラ
    ック幅領域における前記フリー磁性層のハイト方向長さ
    より大きい請求項５記載の磁気検出素子。
  7. 【請求項７】 前記フリー磁性層の前記垂直面或いは曲
    面又は傾斜面のハイト方向長さが１μｍ以上である請求
    項６記載の磁気検出素子。
  8. 【請求項８】 前記フリー磁性層の前記垂直面或いは曲
    面又は傾斜面のハイト方向長さが１０μｍ以下である請
    求項６または７記載の磁気検出素子。
  9. 【請求項９】 前記第２の反強磁性層は、前記フリー磁
    性層のトラック幅領域の両側部の領域を全て覆っている
    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】 前記第２反強磁性層の上層に、第２反
    強磁性層を形成する反強磁性材料よりも比抵抗の小さい
    導電性材料によって電極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】 前記電極層が前記第２反強磁性層の上
    面を全て覆っている請求項１０記載の磁気検出素子。
  12. 【請求項１２】 トラック幅領域の両側部における前記
    第２反強磁性層又は前記電極層の膜厚は、前記フリー磁
    性層のハイト方向後端面よりハイト方向奥側の領域の方
    が、前記ハイト方向後端面より記録媒体との対向面側の
    領域より薄くなっている請求項１ないし１２のいずれか
    に記載の磁気検出素子。
  13. 【請求項１３】 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、下から順に積層された第１反強磁性
    層、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）第１の磁場中アニールを施して、前記第１反強磁
    性層と固定磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前記固
    定磁性層の磁化方向を固定する工程と、 （ｃ）前記フリー磁性層上に、ハイト方向長さが完成後
    の磁気検出素子におけるフリー磁性層のハイト方向長さ
    より大きい値に設定された一対の第２反強磁性層を、ト
    ラック幅方向に間隔をおいて形成する工程と、 （ｄ）第２の磁場中アニールを施し、前記第２反強磁性
    層と前記フリー磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前
    記フリー磁性層の両側端部の磁化を前記固定磁性層の磁
    化方向と交叉する方向に固定する工程。 （ｅ）前記第２反強磁性層上及び前記多層膜のトラック
    幅領域上をマスクして、マスクされない領域の前記多層
    膜を除去する工程。
  14. 【請求項１４】 前記（ｃ）工程の後に、 （ｆ）前記第２の反強磁性層の上層に、第２反強磁性層
    を形成する反強磁性材料よりも比抵抗の小さい導電性材
    料によって電極層を形成する工程を有する請求項１３記
    載の磁気検出素子の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記（ｅ）工程の代わりに、 （ｇ）前記電極層上及び前記多層膜のトラック幅領域上
    をマスクして、マスクされない領域の前記多層膜を除去
    する工程を有する請求項１４記載の磁気検出素子の製造
    方法。
  16. 【請求項１６】 前記（ｇ）工程において、前記電極層
    のマスクされていない領域を、前記電極層の膜厚より小
    さい厚さだけ削る請求項１５記載の磁気検出素子の製造
    方法。
  17. 【請求項１７】 前記（ｆ）工程において、前記電極層
    の膜厚を、前記多層膜の膜厚よりも大きくする請求項１
    ６記載の磁気検出素子の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記（ｃ）の工程において、 前記一対の第２反強磁性層の内側端面の少なくとも一部
    を、トラック幅寸法の間隔をおいてハイト方向に延びる
    垂直面或いは曲面又は傾斜面とし、 前記（ｅ）工程において、 前記第２反強磁性層の前記垂直面或いは曲面又は傾斜面
    のハイト方向長さを、前記多層膜のマスクされる領域の
    ハイト方向長さより大きくする請求項１３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】 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。 （ｈ）基板上に、下から順に積層された第１反強磁性
    層、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、 （ｉ）第１の磁場中アニールを施して、前記第１反強磁
    性層と固定磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前記固
    定磁性層の磁化方向を固定する工程と、 （ｊ）前記フリー磁性層上に、ハイト方向長さがフリー
    磁性層のハイト方向長さより大きい値に設定された一対
    の第２反強磁性層を、トラック幅方向に間隔をおいて形
    成する工程と、 （ｋ）第２の磁場中アニールを施し、前記第２反強磁性
    層と前記フリー磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前
    記フリー磁性層の両側端部の磁化を前記固定磁性層の磁
    化方向と交叉する方向に固定する工程。
  20. 【請求項２０】 前記（ｊ）の工程において、 前記一対の第２反強磁性層の内側端面の少なくとも一部
    を、トラック幅寸法の間隔をおいてハイト方向に延びる
    垂直面或いは曲面又は傾斜面とする請求項１９記載の製
    造方法。
  21. 【請求項２１】 前記（ｃ）または前記（ｊ）工程にお
    いて、前記第２反強磁性層の前記垂直面或いは曲面又は
    傾斜面のハイト方向長さを１μｍ以上にする請求項１８
    または２０に記載の磁気検出素子の製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記（ｃ）または前記（ｊ）工程にお
    いて、第２反強磁性層の前記垂直面或いは曲面又は傾斜
    面のハイト方向長さを１０μｍ以下にする請求項１８、
    ２０、２１のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方
    法。
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