JP2004172434A - 磁気検出素子及びその製造方法並びにこの磁気検出素子を用いた磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】ハードバイアス方式によってフリー磁性層の磁化制御を行う磁気検出素子であって、狭トラック化においても出力の対称性を維持することができ、かつ再生波形の安定性を図ることのできる磁気検出素子及びその製造方法並びにこの磁気検出素子を用いた磁気ヘッド及びその製造方法を提供する。
【解決手段】固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａを連続面にする。従って、ハードバイアス層６３を一定膜厚の平面形状で形成できるため、ハードバイアス層６３内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層５９にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層５９を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【選択図】 図１
【解決手段】固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａを連続面にする。従って、ハードバイアス層６３を一定膜厚の平面形状で形成できるため、ハードバイアス層６３内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層５９にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層５９を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードバイアス方式によってフリー磁性層の磁化制御を行う磁気検出素子に係り、特に狭トラック化においても出力の対称性を維持することができ、かつ再生波形の安定性を図ることのできる磁気検出素子及びその製造方法並びにこの磁気検出素子を用いた磁気ヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の磁気検出素子の構造を示す断面図である。なお、図１０ではＸ方向に延びる素子の中央部分のみを破断して示している。
【０００３】
図１０の最も下に形成されているのはＴａ（タンタル）などの非磁性材料で形成された下地層６である。この下地層６の上に反強磁性層１、固定磁性層（ピン磁性層）２が積層されている。反強磁性層１と固定磁性層２とが積層された状態で、所定の大きさの磁界中で熱処理が施されることにより、両層の界面で交換異方性磁界が得られ、固定磁性層２の磁化の方向がＹ方向に単磁区化され固定される。
【０００４】
固定磁性層２の上には、Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電層３が形成され、さらにフリー磁性層４、Ｔａなどの保護層７が積層されている。
【０００５】
反強磁性層１はＰｔ―Ｍｎ合金、固定磁性層２及びフリー磁性層４はＮｉ―Ｆｅ合金またはＦｅ−Ｃｏ合金で形成されている。
【０００６】
図１０に示すように、固定磁性層２のＴ１領域の上面から、非磁性導電層３、フリー磁性層４および保護層７の傾斜面にかけて、非磁性膜９が成膜されている。さらに、非磁性膜９の上には、ハードバイアス層５、電極層８が積層されている。
【０００７】
ハードバイアス層５はＴ１領域の固定磁性層２の上に形成されているため、フリー磁性層４の両側に形成されたハードバイアス層５の膜厚が厚くなっており、従ってフリー磁性層４にハードバイアス層５からのバイアス磁界が十分に与えられている。従って、フリー磁性層４は、その全領域においてＸ方向に適正に単磁区化されたものとなっている。
【０００８】
また、ハードバイアス層５の下のＴ１領域にも固定磁性層２および反強磁性層１が延出している。このため、固定磁性層２は、トラック幅よりもより長い範囲でＹ方向に固定されており、その結果、磁気記録媒体からの磁界による固定磁性層２の磁化のゆらぎの発生を防止することが可能となっている。
【０００９】
図１０に示される磁気検出素子は特許文献１に記載されている。
ところで、近年磁気ヘッドの狭ギャップ化が進み、磁気検出素子の上下に設けられる磁気検出素子を絶縁するギャップ層の膜厚をできる限り薄くすることが求められている。しかし、単純にギャップ層を薄くすると、ギャップ層の上下に形成されるシールド層と磁気検出素子の絶縁が不十分になり短絡しやすくなる。
【００１０】
そこで、図１１に示されるように、磁気検出素子Ｓの両側領域にのみ付加的な絶縁層を設ける構造が提案されている。
【００１１】
図１１に示される磁気検出素子Ｓは、下部シールド層１１上に、下部ギャップ層１２を介して積層されている。下部シールド層１１はＮｉＦｅ合金などの軟磁性合金からなり、下部ギャップ層１２はＡｌ２Ｏ３などの無機絶縁材料からなる。
【００１２】
磁気検出素子Ｓは反強磁性層１３、固定磁性層１４、非磁性導電層１５、フリー磁性層１６、保護層１７が積層されたものである。なお、図１１では、反強磁性層１３、固定磁性層１４、非磁性導電層１５、フリー磁性層１６、保護層１７の図示Ｘ方向の両側端面は連続面になっている。
【００１３】
なお、反強磁性層１３、固定磁性層１４、非磁性導電層１５、フリー磁性層１６、保護層１７各層の材料は、図１０に示される磁気検出素子の対応する層の材料と同じである。
【００１４】
図１１に示される磁気ヘッドでは、磁気検出素子Ｓの両側領域の下部ギャップ層１２上に、付加的な絶縁層１８，１８が設けられている。なお、絶縁層１８は、磁気検出素子Ｓの側端面から間隔を開けて配置されている。
【００１５】
下部ギャップ層１２及び絶縁層１８，１８上に、ハードバイアス層１９，１９、電極層２０，２０が形成され、磁気検出素子Ｓ及び電極層２０，２０上に上部ギャップ層２１及び上部シールド層２２が設けられている。
【００１６】
絶縁層１８はＡｌ２Ｏ３などの無機絶縁材料、ハードバイアス層１９はＣｏＰｔなどの硬磁性材料、電極層２０はＣｒなどの導電性材料、上部ギャップ層は下部ギャップ層と同様の無機絶縁材料、上部シールド層２２は下部シールド層１１と同様の軟磁性材料によって形成される。
【００１７】
図１１に示される磁気へッドは、絶縁層１８，１８が存在しているため、磁気検出素子Ｓの上下における上部シールド層２２と下部シールド層１１間の距離によって規定されるギャップ長Ｇ１を小さくしたときにハードバイアス層１９，１９と下部シールド層１１が短絡する危険性を低減できるものである
図１１に示されるような、磁気検出素子の両側領域に絶縁層を設ける磁気ヘッドは例えば特許文献２に記載されている。
【００１８】
【特許文献１】
特開平１０−３４１０４８号公報（第４〜５頁、第１図）
【特許文献２】
特開平７−２８２４２３号公報（第３〜４頁、第１図）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図１１に示される磁気ヘッドを形成するときには、まず、下部シールド層１１及び下部ギャップ層１２を積層した上に、中央部に間隔をあけて一対の絶縁層１８，１８を形成する。その後、磁気検出素子Ｓを、一対の絶縁層１８，１８の間に位置するように薄膜形成及びパターン形成する。
【００２０】
従って、絶縁層１８，１８は、磁気検出素子Ｓの側端面から一定の間隙を開けて配置される。このため、ハードバイアス層１９，１９には、磁気検出素子Ｓの側端面と絶縁層１８，１８間の間隙上で凹みが発生し、ハードバイアス層１９，１９内の磁化及びバイアス磁界に乱れが生じてしまう。
【００２１】
図１０に示される構造の磁気検出素子を用いて、図１１の磁気ヘッドにおける付加的な絶縁層を設けた磁気ヘッドを構成する場合にも、同様の問題が発生する。
【００２２】
図１２に示される磁気ヘッドは、図１０に示される磁気検出素子の両側領域に、単純に付加的な絶縁層を設けたものである。
【００２３】
図１２の磁気へッドは、下部シールド層１１の上に下部ギャップ層１２を介して、反強磁性層１及び固定磁性層２の第１の方向（図示Ｘ方向）の長さ寸法が、非磁性導電層３及びフリー磁性層４の第１の方向の長さ寸法より大きくなっている磁気検出素子Ｓ１が積層されている。磁気検出素子Ｓ１の両側領域には、図１１に示される磁気ヘッドの絶縁層１８，１８と同様の絶縁層２３，２３が配置されている。そして、絶縁層２３．２３の上にハードバイアス層２４，２４、電極層２５，２５、上部ギャップ層２６、上部シールド層２７が積層されている。
【００２４】
絶縁層２３，２３は、磁気検出素子Ｓ１の側端面から間隙を開けて配置されている。従って図１１に示される磁気ヘッドと同じように、ハードバイアス層２４，２４には、磁気検出素子Ｓ１の側端面と絶縁層２３，２３間の間隙上で凹みが発生し、ハードバイアス層２４，２４内の磁化及びバイアス磁界に乱れが生じてしまう。
【００２５】
図１３に示される磁気ヘッドは、一対の付加的な絶縁層の上に図１０に示される磁気検出素子を設けたものである。
【００２６】
図１３の磁気へッドでは、下部シールド層３１の上に下部ギャップ層３２を介して磁気検出素子Ｓ２が積層されている。磁気検出素子Ｓ２の反強磁性層３３及び固定磁性層３４の第１の方向（図示Ｘ方向）の長さ寸法は、非磁性材料層３５及びフリー磁性層３６の第１の方向の長さ寸法より大きくなっている。磁気検出素子Ｓ１の下には、図１１に示される磁気ヘッドの絶縁層１８，１８と同様の絶縁層３８，３８が配置されている。そして、絶縁層３８，３８の上に反強磁性層３３、固定磁性層３４、ハードバイアス層３９，３９、電極層４０，４０、上部ギャップ層４１、上部シールド層４２が積層されている。
【００２７】
絶縁層３８，３８は下部ギャップ層３２の上で、第１の方向に間隙をあけて配置されている。従って、絶縁層３８，３８の上層に形成されるハードバイアス層３９，３９は湾曲し、ハードバイアス層３９，３９内の磁化及びバイアス磁界に乱れが発生する。
【００２８】
このように、下部ギャップ層上に一対の付加的な絶縁層を設けるという従来の技術的思想と、反強磁性層及び固定磁性層の第１の方向（図示Ｘ方向）の長さ寸法を、フリー磁性層３６の第１の方向の長さ寸法より大きくするという技術的思想を単純に寄せ集めた磁気検出素子は、ハードバイアス層にゆがみを発生させるものであり、フリー磁性層に安定したバイアス磁界を印加することができないものであった。フリー磁性層に安定したバイアス磁界を印加することができないとフリー磁性層の磁区の単磁区化が困難になりバルクハウゼンノイズが発生しやすくなる。
【００２９】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、ハードバイアス方式によってフリー磁性層の磁化制御を行う磁気検出素子の狭トラック化を進めたときにも固定磁性層の磁化を確実に固定でき、また、狭ギャップ化を進めたときにもハードバイアス層とシールド層の絶縁を取れるようにし、かつフリー磁性層に安定したバイアス磁界を供給してノイズを少なくできる磁気検出素子及びその製造方法並びにこの磁気検出素子を用いた磁気ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外部からの磁界に応じて内部の磁化方向が変化するフリー磁性層と、内部の磁化方向が固定されている固定磁性層と、前記フリー磁性層と前記固定磁性層との間に介在する非磁性材料層と、交換結合により前記固定磁性層内の磁化を固定する反強磁性層とを有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法は、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層の第１の方向の長さ寸法より長く形成され、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部が設けられており、前記延出部の両側領域に付加絶縁層が形成されて、前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が連続面をなし、この連続面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層が設けられていることを特徴とするものである。
【００３１】
本発明では、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法が、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層の第１の方向の長さ寸法より長く形成されているため、前記固定磁性層は、前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法で規定されるトラック幅寸法よりも長い範囲で前記第１の方向に直交する第２の方向（ハイト方向）に固定される。すなわち、フリー磁性層のトラック幅寸法を小さくしても前記固定磁性層の幅寸法を大きく維持することができるので、前記固定磁性層と前記反強磁性層の接合面積を大きく維持でき、前記固定磁性層の磁化を強く固定することができる。従って、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、前記固定磁性層と前記反強磁性層間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができる。
【００３２】
このように、前記固定磁性層の磁化方向をハイト方向に強く固定できるため、外部磁界が印加されない状態において、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の相対的な角度を一定に保つことができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【００３３】
また、本発明では、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に設けられた前記延出部の両側領域に付加絶縁層が形成され、しかも前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が連続面になっている。
【００３４】
従って、前記付加絶縁層の上層に形成されるハードバイアス層に凹みや湾曲が生じることを防止できる。すなわち、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できるため、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００３５】
なお、前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が平坦面をなすことが好ましい。
【００３６】
または、本発明は、外部からの磁界に応じて内部の磁化方向が変化するフリー磁性層と、内部の磁化方向が固定されている固定磁性層と、前記フリー磁性層と前記固定磁性層との間に介在する非磁性材料層と、交換結合により前記固定磁性層内の磁化を固定する反強磁性層とを有する磁気検出素子において、
前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法は、前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法より長く形成され、前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部が設けられており、前記延出部の両側領域に付加絶縁層が形成されて、前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が平坦面をなし、この平坦面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層が設けられていることを特徴とするものである。
【００３７】
本発明でも、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法が、前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法より長く形成されており、前記固定磁性層の磁化を強く固定することができる。従って、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、前記固定磁性層と前記反強磁性層間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【００３８】
また、前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が連続面になっているので、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できる。従って、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給でき、フリー磁性層を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００３９】
なお、本発明では、前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が平坦面をなしていることが好ましい。
【００４０】
また、本発明の磁気検出素子の上下に絶縁材料からなるギャップ層を介して、磁性材料からなるシールド層が形成されている磁気ヘッドを構成することができる。
【００４１】
本発明の磁気ヘッドでは、前記反強磁性層と前記固定磁性層の両側領域に前記付加絶縁層が存在しているため、磁気検出素子の上下におけるシールド層間の距離によって規定されるギャップ長を小さくしたときに前記ハードバイアス層とシールド層が短絡する危険性を低減できる。また、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できるため、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、バイアス磁界が前記シールド層に吸収される率を低減できる。
【００４２】
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）下から順に、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積層形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜を構成する各層の第１の方向における両側端面を削って連続面とし、前記連続面の第１の方向における両側に付加絶縁層を設ける工程と、
（ｃ）前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の両側端部及び前記付加絶縁層を削って、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法を前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の第１の方向の長さ寸法より長くして、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部を形成する工程と
（ｄ）前記固定磁性層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を連続面にする工程と、
（ｅ）前記平坦面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層を形成する工程。
【００４３】
本発明では、前記（ｃ）工程によって、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法を前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の第１の方向の長さ寸法より長くしているので、前記固定磁性層と前記反強磁性層の接合面積を大きく維持でき、前記固定磁性層の磁化を強く固定することができる。
【００４４】
従って、本発明の製造方法によって形成された磁気検出素子を用いた磁気ヘッドが帯電して、大きな過渡電流が発生した場合でも、前記固定磁性層と前記反強磁性層間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができる。
【００４５】
このように、前記固定磁性層の磁化方向をハイト方向に強く固定できるため、外部磁界が印加されない状態において、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の相対的な角度を一定に保つことができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【００４６】
また、前記（ｄ）工程によって、前記固定磁性層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を連続面にし、前記（ｅ）工程によって、前記連続面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層を形成する。
【００４７】
従って、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できるため、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００４８】
また、前記ハードバイアス層を前記フリー磁性層の両側に正確に位置合わせできる。
【００４９】
なお、本発明では、前記（ｄ）工程において、前記固定磁性層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を平坦面にすることが好ましい。
【００５０】
なお、前記（ｃ）工程及び前記（ｄ）工程の代わりに、
（ｆ）前記フリー磁性層の両側端部及び前記付加絶縁層を削って、前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法を前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法より長くして、前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部を形成する工程と、
（ｇ）前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を連続面にする工程、
を用いてもよい。
【００５１】
前記（ｆ）工程及び前記（ｇ）工程を用いると、前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面に、前記ハードバイアス層が形成される。前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面も連続面を形成しているため前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成でき、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００５２】
また、前記ハードバイアス層を前記フリー磁性層の両側に正確に位置合わせできる。
【００５３】
なお、前記（ｇ）工程において、前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を平坦面にすることが好ましい。
【００５４】
また、本発明の磁気ヘッドの製造方法は、前述の工程と、さらに前記（ａ）工程の前に磁性材料からなるシールド層及び絶縁材料からなるギャップ層を形成する工程と、前記（ｅ）または前記（ｆ）工程の後に、絶縁材料からなるギャップ層及び磁性材料からなるシールド層を形成する工程を有することを特徴とするものである。
【００５５】
本発明では、前記反強磁性層と前記固定磁性層の両側領域に前記付加絶縁層を形成するため、前記ハードバイアス層とシールド層が短絡する危険性を低減できる。また、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できるため、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、バイアス磁界が前記シールド層に吸収される率を低減できる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明における磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００５７】
符号５０は磁性材料製の下部シールド層である。下部シールド層５０上に下部ギャップ層５１が形成されている。下部ギャップ層５１上には、磁気検出素子を構成する多層膜Ｔ１が形成されている。
【００５８】
図１に示す実施形態では、多層膜Ｔ１は、下からシードレイヤ５２、反強磁性層５３、固定磁性層５７、非磁性材料層５８、フリー磁性層５９及び保護層６０の順に積層されたものである。
【００５９】
シードレイヤ５２は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒ、Ｔａなどで形成されている。シードレイヤ５２は、例えば（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０ａｔ％Ｃｒ４０ａｔ％の膜厚６０Åで形成される。
【００６０】
反強磁性層５３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）合金で形成される。
【００６１】
第１反強磁性層５３として、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５３及び固定磁性層５７の交換結合膜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５３及び固定磁性層５７の交換結合膜を得ることができる。
【００６２】
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。
【００６３】
反強磁性層５３の膜厚は、トラック幅方向の中心付近において８０〜３００Åである。
【００６４】
図１に示す実施形態では、固定磁性層５７は人工フェリ構造である。固定磁性層５７は磁性層５４、５６とその間に介在する非磁性中間層５５の３層構造である。
【００６５】
磁性層５４、５６は、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。磁性層５４と磁性層５６は、同一の材料で形成されることが好ましい。
【００６６】
また、非磁性中間層５５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。
【００６７】
非磁性材料層５８は、固定磁性層５７とフリー磁性層５９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。
【００６８】
フリー磁性層５９は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金等の磁性材料で形成される。図１に示す実施形態では特にフリー磁性層５９がＮｉＦｅ合金で形成されるとき、フリー磁性層５９と非磁性材料層５８との間にＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層（図示しない）が形成されていることが好ましい。
【００６９】
本実施の形態の特徴部分について述べる。
本実施の形態の磁気検出素子では、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の第１の方向（図示Ｘ方向；トラック幅方向）の長さ寸法Ｗ１が、フリー磁性層５９、非磁性材料層５８の第１の方向の長さ寸法Ｗ２より長く形成されているため、固定磁性層５７は、フリー磁性層５９の第１の方向の長さ寸法Ｗ２で規定されるトラック幅寸法Ｔｗよりも長い範囲で、第１の方向に直交する第２の方向（ハイト方向）に固定される。すなわち、フリー磁性層５９のトラック幅寸法Ｔｗを小さくしても、固定磁性層５７と反強磁性層５３の接合面積を大きく維持でき、固定磁性層５７の磁化を強く固定することができる。従って、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、固定磁性層５７と反強磁性層５３間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができる。
【００７０】
このように、固定磁性層５７の磁化方向をハイト方向に強く固定できるため、外部磁界が印加されない状態において、フリー磁性層５９と固定磁性層５７の磁化方向の相対的な角度を一定に保つことができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【００７１】
なお、本実施の形態では、トラック幅寸法Ｔｗは０．２０μｍ以下、固定磁性層５７と反強磁性層５３の第１の方向の長さ寸法Ｗ１は０．２５μｍ以上である。なお、トラック幅寸法Ｔｗは、フリー磁性層５９の第１の方向の長さ寸法Ｗ２に等しい。
【００７２】
また、固定磁性層５７の延出部５７ａ及び反強磁性層５３に設けられた延出部５３ａの両側領域に付加絶縁層６１が形成され、固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａ上に、バイアス下地層６２を介してハードバイアス層６３が積層されている。ハードバイアス層６３はＣｏＰｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金で形成される。
【００７３】
本実施の形態では、固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａが連続面、より好ましくは平坦面になっている。
【００７４】
従って、付加絶縁層６１の上層に形成されるハードバイアス層６３に凹みや湾曲が生じることを防止できる。すなわち、ハードバイアス層６３を一定膜厚の平面形状で形成できるため、ハードバイアス層６３内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層５９にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層５９を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００７５】
また、ハードバイアス層６３をフリー磁性層５９の両側に正確に位置合わせできる。
【００７６】
バイアス下地層６２は、体心立方構造（ｂｃｃ）で且つ（１００）配向性を有する金属膜で形成されることが好ましい。
【００７７】
結晶構造が体心立方構造で（１００）配向性を有する金属膜としては、Ｃｒ（クロム），Ｔｉ（チタン），Ｍｏ（モリブデン），Ｗ（タングステン）またはＷ５０ＭＯ５０（５０，５０はａｔ％）を提示することができる。バイアス下地層６２はこれらのうち１種の材料で形成されていてもよいし、あるいは２種以上の混合物で形成されていてもよい。
【００７８】
体心立方構造で且つ（１００）配向性を有するＣｒなどのバイアス下地層６２の上に、Ｃｏ―Ｐｔ合金などのハードバイアス層６３が形成されると、ハードバイアス層６３の保磁力Ｈｃ、および残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）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６３から発生するバイアス磁界は増大する。
【００７９】
また、ハードバイアス層６３は固定磁性層５７の両側にはなく、固定磁性層５７から離れた位置に形成されているために、ハードバイアス層６３からの磁界は固定磁性層５７に印加されず、効率的にフリー磁性層５９に集中して印加される。以上により、フリー磁性層５９は、その全領域においてＸ方向に適正に単磁区化されたものとなっている。
【００８０】
また、固定磁性層５７の上には直接、ハードバイアス層６３が形成されておらず、バイアス下地層６２が介在しているので、固定磁性層５７とハードバイアス層６３との間で強磁性結合が発生することがない。その結果、バイアス下地層６２の介在により、ハードバイアス層６３の磁化が、バイアス下地層６２で遮断され、固定磁性層５７の磁化に影響を与えることがない。このように、固定磁性層５７は、ハードバイアス層６３の影響を受けることがなく、従って固定磁性層５７は、その全領域において、Ｙ方向に適正に単磁区化され固定されたものとなっている。
【００８１】
図２は本発明における磁気検出素子及び磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。特に説明がない限り、図１と同じ符号が付けられた層は、図１の該当する層と同じ材料、同じ膜厚、同じ形状である。
【００８２】
図２に示される磁気ヘッドが、図１に示される磁気ヘッドと異なるのは、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の第１の方向（Ｘ方向；トラック幅方向）の長さ寸法だけでなく、非磁性材料層５８の第１の方向の長さ寸法も、フリー磁性層５９の第１の方向の長さ寸法より長く形成されている点である。従って、非磁性材料層５８にも、フリー磁性層５９の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部５８ａが設けられている。
【００８３】
非磁性材料層５８、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の延出部の両側領域に付加絶縁層６１が形成されて、非磁性材料層５８の延出部５８ａの上面５８ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａが連続面、より好ましくは平坦面をなしている。この連続面または平坦面上に、バイアス下地層６２を介して、フリー磁性層５９にバイアス磁界を与えるハードバイアス層６３が設けられている。
【００８４】
図２に示される磁気検出素子及び磁気ヘッドも図１に示される磁気検出素子及び磁気ヘッドと同様の効果を奏することができる。
【００８５】
すなわち、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、固定磁性層５７と反強磁性層５３間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【００８６】
また、固定磁性層５７の延出部の上面と付加絶縁層の上面が連続面、より好ましくは平坦面になっているので、ハードバイアス層６３を一定膜厚の平面形状で形成でき、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給でき、フリー磁性層５９を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００８７】
さらに、フリー磁性層５９の両側にハードバイアス層６３を正確に位置合わせできる。
【００８８】
図１及び図２に示される磁気ヘッドでは、反強磁性層５３と固定磁性層５７の両側領域に付加絶縁層６１が存在しているため、磁気検出素子の上下におけるシールド層間の距離によって規定されるギャップ長を小さくしたときにハードバイアス層６３と下部シールド層５０が短絡する危険性を低減できる。
【００８９】
また、ハードバイアス層６３を一定膜厚の平面形状で形成できるため、ハードバイアス層６３内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、バイアス磁界が下部シールド層５０及び上部シールド層６６に吸収される率を低減できる。
【００９０】
なお、フリー磁性層は、非磁性中間層を介して複数の磁性層が積層された人工フェリ型のフリー磁性層であってもよい。また、固定磁性層は単層または複数層の磁性層のみからなるものであってもよい。
【００９１】
なお，図１及び図２には、ハードバイアス層６３，６３の上に第１の方向に間隔をおいて形成ざれた一対の電極層６４，６４を形成しており、センス電流は多層膜Ｔ１、Ｔ２の膜面平行方向（第１の方向に平行な方向）に流れるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ）の磁気検出素子である。ただし、第１の方向に間隔をおいて形成ざれた一対の電極層６４，６４を形成する代わりに、多層膜Ｔ１の上下に一対の電極層を形成し、センス電流が多層膜Ｔ１，Ｔ２の膜面垂直方向に流れるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ）型の磁気検出素子であってもよい。
【００９２】
図１に示された磁気検出素子の製造方法を説明する。
図３ないし図１９は図１に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図であり、各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図で示している。
【００９３】
図３に示す工程では、下部シールド層５０上に下部ギャップ層５１を介して、シードレイヤ５２、反強磁性層５３、固定磁性層５７、非磁性材料層５８、フリー磁性層５９及び保護層６０を連続成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法が使用される。スパッタ法には、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦ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などを使用できる。なお本発明で言う「連続成膜」とは、真空状態を破らずに、チャンバ内でターゲットを次々に代えて成膜していくことを意味する。以下同じである。
【００９４】
図３に示す工程では反強磁性層５３を、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）合金で形成することが好ましい。
【００９５】
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４７〜５７ａｔ％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。
【００９６】
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０．２〜１０ａｔ％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。
【００９７】
また図３工程では反強磁性層５３の膜厚を８０Å以上で３００Å以下で形成することが好ましい。この程度の厚い膜厚で反強磁性層５３を形成することにより磁場中アニールで、反強磁性層５３と固定磁性層５７間に大きな交換結合磁界を発生させることができる。具体的には、４８ｋＡ／ｍ以上、例えば６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を発生させることができる。
【００９８】
図３に示す固定磁性層５７は、例えばＣｏＦｅ合金などで形成された磁性層５４と磁性層５６と、両磁性層５４，５６間に介在するＲｕなどの非磁性の中間層５５との人工フェリ構造である。フリー磁性層５９は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金などの磁性材料で形成されるが、特にフリー磁性層５９がＮｉＦｅ合金で形成されるときフリー磁性層５９と非磁性材料層５８との間にＣｏＦｅ合金などで形成された拡散防止層が形成されていることが好ましい。
【００９９】
図３に示すように下部ギャップ層５１上に保護層６０までの各層を積層した後、第１の磁場中アニールを施す。第１の方向（図示Ｘ方向：第１の方向）と直交する方向（図示Ｙ方向；第２の方向（ハイト方向））に第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、反強磁性層５３と固定磁性層５７を構成する磁性層５４との間に交換結合磁界を発生させて、磁性層５４の磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の磁性層５６の磁化は、磁性層５４との間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって図示Ｙ方向とは逆方向に固定される。なお例えば第１の熱処理温度を２７０℃とし、磁界の大きさを８００（ｋＡ／ｍ）とする。
【０１００】
次に図４に示す工程では、保護層６０上にリフトオフ用のレジスト層Ｒ１を形成する。このレジスト層Ｒ１は、反強磁性層５３及び固定磁性層５７の幅方向の形状を画定するもので、レジスト層Ｒ１の第１の方向（図示Ｘ方向）における幅寸法は、固定磁性層５７と反強磁性層５３の第１の方向への幅寸法より若干小さいか同程度である。レジスト層Ｒ１の幅寸法Ｗ３は、０．２μｍ〜０．６μｍである。
【０１０１】
レジスト層Ｒ１を保護層６０上に形成した後、レジスト層Ｒ１に覆われていない多層膜Ｔ１をイオンミリングで削る。これによりレジスト層Ｒ１からはみ出した多層膜Ｔ１の両側部分は削れて、多層膜Ｔ１は記録媒体との対向面側から見ると略台形状に画定される。
【０１０２】
図４に示すように多層膜Ｔ１の両側端面Ｔ１ａはイオンミリングで削られたエッチング面であり、両側端面Ｔ１ａは湾曲面か傾斜面で形成される。図４では両側端面Ｔ１ａが湾曲面で形成され、多層膜Ｔ１を構成する各層の第１の方向（図示Ｘ方向）における両側端面が湾曲面に揃った連続面となっている。このイオンミリング工程では、多層膜Ｔ１の第１の方向の両側に露出する下部ギャップ層５１も若干削れる。ここで「連続面」とは、各層の両側端面が、同じカーブ上や同じ直線上に揃って形成された状態を意味する。図４では、各層の両側端面が同じ湾曲面上に揃って形成されたことで、多層膜Ｔ１の両側端面Ｔ１ａが湾曲面となっている。
【０１０３】
次に、図５に示す工程では、レジスト層Ｒ１をそのまま残して、多層膜Ｔ１の両側端面Ｔ１ａよりも第１の方向（図示Ｘ方向）に広がる下部ギャップ層５１上から両側端面Ｔ１ａ上にかけてアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、Ａｌ−Ｓｉ−ＯまたはＳｉＯ２などの無機絶縁材料によって、付加絶縁層６１をスパッタや蒸着法で成膜する。これによりレジスト層Ｒ１上にも付加絶縁材料層６１ｂが付着する。
【０１０４】
レジスト層Ｒ１を除去すると図６に示される状態になる。なお、図５に示す付加絶縁層６１の成膜工程において、付加絶縁層６１の上面６１ａと保護層６０の上面６０ａを連続面にする。ここでいう「連続面」も付加絶縁層６１の上面６１ａと保護層６０の上面６０ａが同じカーブ上や同じ直線上に揃って形成された状態を意味する。特に、付加絶縁層６１の上面６１ａと保護層６０の上面６０ａが平坦面を形成しているとより好ましい。
【０１０５】
次に、第７図に示される工程では、保護層６０上にリフトオフ用のレジスト層Ｒ２を形成する。このレジスト層Ｒ２は、フリー磁性層５９及び非磁性材料層５８の幅方向の形状を画定するもので、レジスト層Ｒ２の第１の方向（図示Ｘ方向）における幅寸法は、フリー磁性層５９及び非磁性材料層５８の第１の方向への幅寸法より若干小さいか同程度である。レジスト層Ｒ２の幅寸法Ｗ４は、０．０６μｍ〜０．１８μｍである。本実施の形態では、付加絶縁層６１の上面６１ａと保護層６０の上面６０ａを連続面にしているので、レジスト層Ｒ２のパターン形成を正確に行うことができる。
【０１０６】
レジスト層Ｒ２を保護層６０上に形成した後、保護層６０、フリー磁性層５９と非磁性材料層５８のレジスト層Ｒ２に覆われていない両側端部６０ａ，５９ａ，５８ａ及び付加絶縁層６１をイオンミリングで削る。図８に示される工程のイオンミリングによって、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の第１の方向の長さ寸法Ｗ１が、フリー磁性層５９及び非磁性材料層５８の第１の方向の長さ寸法Ｗ２より長くなり、固定磁性層５７及び反強磁性層５３に、フリー磁性層５９及び非磁性材料層５８の第１の方向の両側端面Ｔ１ｂより外側に延出している延出部５７ａ及び延出部５３ａが形成される。
【０１０７】
図８に示す工程のイオンミリングは、固定磁性層５７が削られる直前で止めることが好ましい。ただし、固定磁性層５７の磁性層５６がある一定の深さまで削り取られてしまう場合もある。
【０１０８】
また、図８に示す工程のイオンミリングによって、付加絶縁層６１の上面６１ａと固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１を連続面にする。ここでいう「連続面」も付加絶縁層６１の上面６１ａと固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１が同じカーブ上や同じ直線上に揃って形成された状態を意味する。特に、付加絶縁層６１の上面６１ａと固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１が平坦面を形成しているとより好ましい。
【０１０９】
また、フリー磁性層５９と非磁性材料層５８の両側端面Ｔ１ｂは、湾曲面か傾斜面で形成される。図８では両側端面Ｔ１ｂが傾斜面で形成され、フリー磁性層５９と非磁性材料層５８の第１の方向（図示Ｘ方向）における両側端面が湾曲面に揃った連続面となっている。
【０１１０】
次に、図９に示す工程では、レジスト層Ｒ２をそのまま残して、付加絶縁層６１の上面６１ａと固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１によって形成された連続面上から両側端面Ｔ１ｂ上にかけて、バイアス下地層６２をスパッタ法、イオンビームスパッタ法や蒸着法で成膜し、さらにバイアス下地層６２上にハードバイアス層６３及び電極層６４をスパッタ法、イオンビームスパッタ法や蒸着法で連続成膜する。これによりレジスト層Ｒ２上にも下地材料層６２ａ、バイアス材料層６３ａ、および電極材料層６４ａが付着する。
【０１１１】
バイアス下地層６２は、体心立方構造（ｂｃｃ）で且つ（１００）配向性を有する金属膜で形成されることが好ましい。
【０１１２】
結晶構造が体心立方構造で（１００）配向性を有する金属膜としては、Ｃｒ（クロム），Ｔｉ（チタン），Ｍｏ（モリブデン），Ｗ（タングステン）またはＷ５０ＭＯ５０（５０，５０はａｔ％）を提示することができる。ハードバイアス層６３は、ＣｏＰｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金などの硬磁性材料で形成される。電極層６４はＣｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｕなどの導電性材料によって形成される。
【０１１３】
電極層６４の成膜後レジスト層Ｒ２を除去し、上部ギャップ層６５及び上部シールド層６６を成膜すると、図１に示される磁気ヘッドを得ることができる。
【０１１４】
上述した図８に示される工程によって、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の第１の方向の長さ寸法Ｗ１が、フリー磁性層５９及び非磁性材料層５８の第１の方向の長さ寸法Ｗ２より長くなる。従って、フリー磁性層５９のトラック幅寸法Ｔｗを小さくしても固定磁性層５７と反強磁性層５３の接合面積を大きく維持でき、固定磁性層５７の磁化を強く固定することができる。従って、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、固定磁性層５７と反強磁性層５３間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができる。
【０１１５】
このように、固定磁性層５７の磁化方向をハイト方向に強く固定できるため、外部磁界が印加されない状態において、フリー磁性層５９と固定磁性層５７の磁化方向の相対的な角度を一定に保つことができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【０１１６】
また、図８に示される工程によって、固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａを連続面にし、この連続面上に、ハードバイアス層６３を形成する。
【０１１７】
従って、付加絶縁層６１の上層に形成されるハードバイアス層６３を一定膜厚の平面形状で形成できるため、ハードバイアス層６３内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層５９にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層５９を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【０１１８】
また、ハードバイアス層６３をフリー磁性層５９の両側に正確に位置合わせできる。
【０１１９】
図２に示された磁気検出素子及び磁気ヘッドを形成するときには、図８に示すイオンミリング工程時に、フリー磁性層５９の両側端部５９ａ及び付加絶縁層６１を削り、非磁性材料層５８の両側端部５８ａの全部または一部を削らずに残すことにより、非磁性材料層５８、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の第１の方向の長さ寸法をフリー磁性層５９の第１の方向の長さ寸法より長くする。このとき、非磁性材料層５８、固定磁性層５７及び反強磁性層５３に、フリー磁性層５９の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部が形成される。
【０１２０】
非磁性材料層５８の両側端部５８ａの全部または一部を削らずに残すことにより、固定磁性層５７の磁性層５６が削られて、磁性層５６の磁気特性が変化することを防ぐことができる。
【０１２１】
上記イオンミリング工程時に、非磁性材料層５８の延出部５８ａの上面５８ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａを連続面、より好ましくは平坦面にし、前記連続面または平坦面上からフリー磁性層５９の両側端面上にかけて、バイアス下地層６２をスパッタ法、イオンビームスパッタ法や蒸着法で成膜し、さらにバイアス下地層６２上にハードバイアス層６３及び電極層６４をスパッタ法、イオンビームスパッタ法や蒸着法で連続成膜する。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明では、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法が、前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法より長く形成されているため、フリー磁性層のトラック幅寸法を小さくしても、前記固定磁性層と前記反強磁性層の接合面積を大きく維持でき、前記固定磁性層の磁化を強く固定することができる。従って、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、前記固定磁性層と前記反強磁性層間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができる。
【０１２５】
このように、前記固定磁性層の磁化方向をハイト方向に強く固定できるため、外部磁界が印加されない状態において、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の相対的な角度を一定に保つことができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【０１２６】
また、本発明では、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に設けられた前記延出部の両側領域に付加絶縁層が形成され、しかも前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が連続面になっている。
【０１２７】
従って、前記付加絶縁層の上層に形成されるハードバイアス層に凹みや湾曲が生じることを防止できる。すなわち、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できるため、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【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構造を示す断面図、
【図２】本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子の構造を示す断面図、
【図３】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図４】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図５】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図６】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図７】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図８】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図９】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１０】従来の磁気検出素子の構造を示す断面図、
【図１１】従来の磁気検出素子の構造を示す断面図、
【図１２】従来の磁気検出素子の構造を示す断面図、
【図１３】従来の磁気検出素子の構造を示す断面図、
【符号の説明】
５０ 下部シールド層
５１ 下部ギャップ層
５３ 反強磁性層
５７ 固定磁性層
５８ 非磁性材料層
５９ フリー磁性層
６１ 付加絶縁層
６３ ハードバイアス層
６４ 電極層
６５ 上部ギャップ層
６６ 上部シールド層
【発明の属する技術分野】
本発明は、ハードバイアス方式によってフリー磁性層の磁化制御を行う磁気検出素子に係り、特に狭トラック化においても出力の対称性を維持することができ、かつ再生波形の安定性を図ることのできる磁気検出素子及びその製造方法並びにこの磁気検出素子を用いた磁気ヘッド及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、従来の磁気検出素子の構造を示す断面図である。なお、図１０ではＸ方向に延びる素子の中央部分のみを破断して示している。
【０００３】
図１０の最も下に形成されているのはＴａ（タンタル）などの非磁性材料で形成された下地層６である。この下地層６の上に反強磁性層１、固定磁性層（ピン磁性層）２が積層されている。反強磁性層１と固定磁性層２とが積層された状態で、所定の大きさの磁界中で熱処理が施されることにより、両層の界面で交換異方性磁界が得られ、固定磁性層２の磁化の方向がＹ方向に単磁区化され固定される。
【０００４】
固定磁性層２の上には、Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電層３が形成され、さらにフリー磁性層４、Ｔａなどの保護層７が積層されている。
【０００５】
反強磁性層１はＰｔ―Ｍｎ合金、固定磁性層２及びフリー磁性層４はＮｉ―Ｆｅ合金またはＦｅ−Ｃｏ合金で形成されている。
【０００６】
図１０に示すように、固定磁性層２のＴ１領域の上面から、非磁性導電層３、フリー磁性層４および保護層７の傾斜面にかけて、非磁性膜９が成膜されている。さらに、非磁性膜９の上には、ハードバイアス層５、電極層８が積層されている。
【０００７】
ハードバイアス層５はＴ１領域の固定磁性層２の上に形成されているため、フリー磁性層４の両側に形成されたハードバイアス層５の膜厚が厚くなっており、従ってフリー磁性層４にハードバイアス層５からのバイアス磁界が十分に与えられている。従って、フリー磁性層４は、その全領域においてＸ方向に適正に単磁区化されたものとなっている。
【０００８】
また、ハードバイアス層５の下のＴ１領域にも固定磁性層２および反強磁性層１が延出している。このため、固定磁性層２は、トラック幅よりもより長い範囲でＹ方向に固定されており、その結果、磁気記録媒体からの磁界による固定磁性層２の磁化のゆらぎの発生を防止することが可能となっている。
【０００９】
図１０に示される磁気検出素子は特許文献１に記載されている。
ところで、近年磁気ヘッドの狭ギャップ化が進み、磁気検出素子の上下に設けられる磁気検出素子を絶縁するギャップ層の膜厚をできる限り薄くすることが求められている。しかし、単純にギャップ層を薄くすると、ギャップ層の上下に形成されるシールド層と磁気検出素子の絶縁が不十分になり短絡しやすくなる。
【００１０】
そこで、図１１に示されるように、磁気検出素子Ｓの両側領域にのみ付加的な絶縁層を設ける構造が提案されている。
【００１１】
図１１に示される磁気検出素子Ｓは、下部シールド層１１上に、下部ギャップ層１２を介して積層されている。下部シールド層１１はＮｉＦｅ合金などの軟磁性合金からなり、下部ギャップ層１２はＡｌ２Ｏ３などの無機絶縁材料からなる。
【００１２】
磁気検出素子Ｓは反強磁性層１３、固定磁性層１４、非磁性導電層１５、フリー磁性層１６、保護層１７が積層されたものである。なお、図１１では、反強磁性層１３、固定磁性層１４、非磁性導電層１５、フリー磁性層１６、保護層１７の図示Ｘ方向の両側端面は連続面になっている。
【００１３】
なお、反強磁性層１３、固定磁性層１４、非磁性導電層１５、フリー磁性層１６、保護層１７各層の材料は、図１０に示される磁気検出素子の対応する層の材料と同じである。
【００１４】
図１１に示される磁気ヘッドでは、磁気検出素子Ｓの両側領域の下部ギャップ層１２上に、付加的な絶縁層１８，１８が設けられている。なお、絶縁層１８は、磁気検出素子Ｓの側端面から間隔を開けて配置されている。
【００１５】
下部ギャップ層１２及び絶縁層１８，１８上に、ハードバイアス層１９，１９、電極層２０，２０が形成され、磁気検出素子Ｓ及び電極層２０，２０上に上部ギャップ層２１及び上部シールド層２２が設けられている。
【００１６】
絶縁層１８はＡｌ２Ｏ３などの無機絶縁材料、ハードバイアス層１９はＣｏＰｔなどの硬磁性材料、電極層２０はＣｒなどの導電性材料、上部ギャップ層は下部ギャップ層と同様の無機絶縁材料、上部シールド層２２は下部シールド層１１と同様の軟磁性材料によって形成される。
【００１７】
図１１に示される磁気へッドは、絶縁層１８，１８が存在しているため、磁気検出素子Ｓの上下における上部シールド層２２と下部シールド層１１間の距離によって規定されるギャップ長Ｇ１を小さくしたときにハードバイアス層１９，１９と下部シールド層１１が短絡する危険性を低減できるものである
図１１に示されるような、磁気検出素子の両側領域に絶縁層を設ける磁気ヘッドは例えば特許文献２に記載されている。
【００１８】
【特許文献１】
特開平１０−３４１０４８号公報（第４〜５頁、第１図）
【特許文献２】
特開平７−２８２４２３号公報（第３〜４頁、第１図）
【００１９】
【発明が解決しようとする課題】
ここで、図１１に示される磁気ヘッドを形成するときには、まず、下部シールド層１１及び下部ギャップ層１２を積層した上に、中央部に間隔をあけて一対の絶縁層１８，１８を形成する。その後、磁気検出素子Ｓを、一対の絶縁層１８，１８の間に位置するように薄膜形成及びパターン形成する。
【００２０】
従って、絶縁層１８，１８は、磁気検出素子Ｓの側端面から一定の間隙を開けて配置される。このため、ハードバイアス層１９，１９には、磁気検出素子Ｓの側端面と絶縁層１８，１８間の間隙上で凹みが発生し、ハードバイアス層１９，１９内の磁化及びバイアス磁界に乱れが生じてしまう。
【００２１】
図１０に示される構造の磁気検出素子を用いて、図１１の磁気ヘッドにおける付加的な絶縁層を設けた磁気ヘッドを構成する場合にも、同様の問題が発生する。
【００２２】
図１２に示される磁気ヘッドは、図１０に示される磁気検出素子の両側領域に、単純に付加的な絶縁層を設けたものである。
【００２３】
図１２の磁気へッドは、下部シールド層１１の上に下部ギャップ層１２を介して、反強磁性層１及び固定磁性層２の第１の方向（図示Ｘ方向）の長さ寸法が、非磁性導電層３及びフリー磁性層４の第１の方向の長さ寸法より大きくなっている磁気検出素子Ｓ１が積層されている。磁気検出素子Ｓ１の両側領域には、図１１に示される磁気ヘッドの絶縁層１８，１８と同様の絶縁層２３，２３が配置されている。そして、絶縁層２３．２３の上にハードバイアス層２４，２４、電極層２５，２５、上部ギャップ層２６、上部シールド層２７が積層されている。
【００２４】
絶縁層２３，２３は、磁気検出素子Ｓ１の側端面から間隙を開けて配置されている。従って図１１に示される磁気ヘッドと同じように、ハードバイアス層２４，２４には、磁気検出素子Ｓ１の側端面と絶縁層２３，２３間の間隙上で凹みが発生し、ハードバイアス層２４，２４内の磁化及びバイアス磁界に乱れが生じてしまう。
【００２５】
図１３に示される磁気ヘッドは、一対の付加的な絶縁層の上に図１０に示される磁気検出素子を設けたものである。
【００２６】
図１３の磁気へッドでは、下部シールド層３１の上に下部ギャップ層３２を介して磁気検出素子Ｓ２が積層されている。磁気検出素子Ｓ２の反強磁性層３３及び固定磁性層３４の第１の方向（図示Ｘ方向）の長さ寸法は、非磁性材料層３５及びフリー磁性層３６の第１の方向の長さ寸法より大きくなっている。磁気検出素子Ｓ１の下には、図１１に示される磁気ヘッドの絶縁層１８，１８と同様の絶縁層３８，３８が配置されている。そして、絶縁層３８，３８の上に反強磁性層３３、固定磁性層３４、ハードバイアス層３９，３９、電極層４０，４０、上部ギャップ層４１、上部シールド層４２が積層されている。
【００２７】
絶縁層３８，３８は下部ギャップ層３２の上で、第１の方向に間隙をあけて配置されている。従って、絶縁層３８，３８の上層に形成されるハードバイアス層３９，３９は湾曲し、ハードバイアス層３９，３９内の磁化及びバイアス磁界に乱れが発生する。
【００２８】
このように、下部ギャップ層上に一対の付加的な絶縁層を設けるという従来の技術的思想と、反強磁性層及び固定磁性層の第１の方向（図示Ｘ方向）の長さ寸法を、フリー磁性層３６の第１の方向の長さ寸法より大きくするという技術的思想を単純に寄せ集めた磁気検出素子は、ハードバイアス層にゆがみを発生させるものであり、フリー磁性層に安定したバイアス磁界を印加することができないものであった。フリー磁性層に安定したバイアス磁界を印加することができないとフリー磁性層の磁区の単磁区化が困難になりバルクハウゼンノイズが発生しやすくなる。
【００２９】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、ハードバイアス方式によってフリー磁性層の磁化制御を行う磁気検出素子の狭トラック化を進めたときにも固定磁性層の磁化を確実に固定でき、また、狭ギャップ化を進めたときにもハードバイアス層とシールド層の絶縁を取れるようにし、かつフリー磁性層に安定したバイアス磁界を供給してノイズを少なくできる磁気検出素子及びその製造方法並びにこの磁気検出素子を用いた磁気ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００３０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、外部からの磁界に応じて内部の磁化方向が変化するフリー磁性層と、内部の磁化方向が固定されている固定磁性層と、前記フリー磁性層と前記固定磁性層との間に介在する非磁性材料層と、交換結合により前記固定磁性層内の磁化を固定する反強磁性層とを有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法は、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層の第１の方向の長さ寸法より長く形成され、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部が設けられており、前記延出部の両側領域に付加絶縁層が形成されて、前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が連続面をなし、この連続面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層が設けられていることを特徴とするものである。
【００３１】
本発明では、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法が、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層の第１の方向の長さ寸法より長く形成されているため、前記固定磁性層は、前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法で規定されるトラック幅寸法よりも長い範囲で前記第１の方向に直交する第２の方向（ハイト方向）に固定される。すなわち、フリー磁性層のトラック幅寸法を小さくしても前記固定磁性層の幅寸法を大きく維持することができるので、前記固定磁性層と前記反強磁性層の接合面積を大きく維持でき、前記固定磁性層の磁化を強く固定することができる。従って、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、前記固定磁性層と前記反強磁性層間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができる。
【００３２】
このように、前記固定磁性層の磁化方向をハイト方向に強く固定できるため、外部磁界が印加されない状態において、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の相対的な角度を一定に保つことができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【００３３】
また、本発明では、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に設けられた前記延出部の両側領域に付加絶縁層が形成され、しかも前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が連続面になっている。
【００３４】
従って、前記付加絶縁層の上層に形成されるハードバイアス層に凹みや湾曲が生じることを防止できる。すなわち、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できるため、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００３５】
なお、前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が平坦面をなすことが好ましい。
【００３６】
または、本発明は、外部からの磁界に応じて内部の磁化方向が変化するフリー磁性層と、内部の磁化方向が固定されている固定磁性層と、前記フリー磁性層と前記固定磁性層との間に介在する非磁性材料層と、交換結合により前記固定磁性層内の磁化を固定する反強磁性層とを有する磁気検出素子において、
前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法は、前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法より長く形成され、前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部が設けられており、前記延出部の両側領域に付加絶縁層が形成されて、前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が平坦面をなし、この平坦面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層が設けられていることを特徴とするものである。
【００３７】
本発明でも、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法が、前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法より長く形成されており、前記固定磁性層の磁化を強く固定することができる。従って、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、前記固定磁性層と前記反強磁性層間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【００３８】
また、前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が連続面になっているので、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できる。従って、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給でき、フリー磁性層を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００３９】
なお、本発明では、前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が平坦面をなしていることが好ましい。
【００４０】
また、本発明の磁気検出素子の上下に絶縁材料からなるギャップ層を介して、磁性材料からなるシールド層が形成されている磁気ヘッドを構成することができる。
【００４１】
本発明の磁気ヘッドでは、前記反強磁性層と前記固定磁性層の両側領域に前記付加絶縁層が存在しているため、磁気検出素子の上下におけるシールド層間の距離によって規定されるギャップ長を小さくしたときに前記ハードバイアス層とシールド層が短絡する危険性を低減できる。また、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できるため、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、バイアス磁界が前記シールド層に吸収される率を低減できる。
【００４２】
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）下から順に、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積層形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜を構成する各層の第１の方向における両側端面を削って連続面とし、前記連続面の第１の方向における両側に付加絶縁層を設ける工程と、
（ｃ）前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の両側端部及び前記付加絶縁層を削って、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法を前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の第１の方向の長さ寸法より長くして、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部を形成する工程と
（ｄ）前記固定磁性層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を連続面にする工程と、
（ｅ）前記平坦面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層を形成する工程。
【００４３】
本発明では、前記（ｃ）工程によって、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法を前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の第１の方向の長さ寸法より長くしているので、前記固定磁性層と前記反強磁性層の接合面積を大きく維持でき、前記固定磁性層の磁化を強く固定することができる。
【００４４】
従って、本発明の製造方法によって形成された磁気検出素子を用いた磁気ヘッドが帯電して、大きな過渡電流が発生した場合でも、前記固定磁性層と前記反強磁性層間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができる。
【００４５】
このように、前記固定磁性層の磁化方向をハイト方向に強く固定できるため、外部磁界が印加されない状態において、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の相対的な角度を一定に保つことができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【００４６】
また、前記（ｄ）工程によって、前記固定磁性層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を連続面にし、前記（ｅ）工程によって、前記連続面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層を形成する。
【００４７】
従って、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できるため、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００４８】
また、前記ハードバイアス層を前記フリー磁性層の両側に正確に位置合わせできる。
【００４９】
なお、本発明では、前記（ｄ）工程において、前記固定磁性層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を平坦面にすることが好ましい。
【００５０】
なお、前記（ｃ）工程及び前記（ｄ）工程の代わりに、
（ｆ）前記フリー磁性層の両側端部及び前記付加絶縁層を削って、前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法を前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法より長くして、前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部を形成する工程と、
（ｇ）前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を連続面にする工程、
を用いてもよい。
【００５１】
前記（ｆ）工程及び前記（ｇ）工程を用いると、前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面に、前記ハードバイアス層が形成される。前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面も連続面を形成しているため前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成でき、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００５２】
また、前記ハードバイアス層を前記フリー磁性層の両側に正確に位置合わせできる。
【００５３】
なお、前記（ｇ）工程において、前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を平坦面にすることが好ましい。
【００５４】
また、本発明の磁気ヘッドの製造方法は、前述の工程と、さらに前記（ａ）工程の前に磁性材料からなるシールド層及び絶縁材料からなるギャップ層を形成する工程と、前記（ｅ）または前記（ｆ）工程の後に、絶縁材料からなるギャップ層及び磁性材料からなるシールド層を形成する工程を有することを特徴とするものである。
【００５５】
本発明では、前記反強磁性層と前記固定磁性層の両側領域に前記付加絶縁層を形成するため、前記ハードバイアス層とシールド層が短絡する危険性を低減できる。また、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できるため、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、バイアス磁界が前記シールド層に吸収される率を低減できる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明における磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００５７】
符号５０は磁性材料製の下部シールド層である。下部シールド層５０上に下部ギャップ層５１が形成されている。下部ギャップ層５１上には、磁気検出素子を構成する多層膜Ｔ１が形成されている。
【００５８】
図１に示す実施形態では、多層膜Ｔ１は、下からシードレイヤ５２、反強磁性層５３、固定磁性層５７、非磁性材料層５８、フリー磁性層５９及び保護層６０の順に積層されたものである。
【００５９】
シードレイヤ５２は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒ、Ｔａなどで形成されている。シードレイヤ５２は、例えば（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０ａｔ％Ｃｒ４０ａｔ％の膜厚６０Åで形成される。
【００６０】
反強磁性層５３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）合金で形成される。
【００６１】
第１反強磁性層５３として、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５３及び固定磁性層５７の交換結合膜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５３及び固定磁性層５７の交換結合膜を得ることができる。
【００６２】
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。
【００６３】
反強磁性層５３の膜厚は、トラック幅方向の中心付近において８０〜３００Åである。
【００６４】
図１に示す実施形態では、固定磁性層５７は人工フェリ構造である。固定磁性層５７は磁性層５４、５６とその間に介在する非磁性中間層５５の３層構造である。
【００６５】
磁性層５４、５６は、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。磁性層５４と磁性層５６は、同一の材料で形成されることが好ましい。
【００６６】
また、非磁性中間層５５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。
【００６７】
非磁性材料層５８は、固定磁性層５７とフリー磁性層５９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。
【００６８】
フリー磁性層５９は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金等の磁性材料で形成される。図１に示す実施形態では特にフリー磁性層５９がＮｉＦｅ合金で形成されるとき、フリー磁性層５９と非磁性材料層５８との間にＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層（図示しない）が形成されていることが好ましい。
【００６９】
本実施の形態の特徴部分について述べる。
本実施の形態の磁気検出素子では、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の第１の方向（図示Ｘ方向；トラック幅方向）の長さ寸法Ｗ１が、フリー磁性層５９、非磁性材料層５８の第１の方向の長さ寸法Ｗ２より長く形成されているため、固定磁性層５７は、フリー磁性層５９の第１の方向の長さ寸法Ｗ２で規定されるトラック幅寸法Ｔｗよりも長い範囲で、第１の方向に直交する第２の方向（ハイト方向）に固定される。すなわち、フリー磁性層５９のトラック幅寸法Ｔｗを小さくしても、固定磁性層５７と反強磁性層５３の接合面積を大きく維持でき、固定磁性層５７の磁化を強く固定することができる。従って、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、固定磁性層５７と反強磁性層５３間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができる。
【００７０】
このように、固定磁性層５７の磁化方向をハイト方向に強く固定できるため、外部磁界が印加されない状態において、フリー磁性層５９と固定磁性層５７の磁化方向の相対的な角度を一定に保つことができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【００７１】
なお、本実施の形態では、トラック幅寸法Ｔｗは０．２０μｍ以下、固定磁性層５７と反強磁性層５３の第１の方向の長さ寸法Ｗ１は０．２５μｍ以上である。なお、トラック幅寸法Ｔｗは、フリー磁性層５９の第１の方向の長さ寸法Ｗ２に等しい。
【００７２】
また、固定磁性層５７の延出部５７ａ及び反強磁性層５３に設けられた延出部５３ａの両側領域に付加絶縁層６１が形成され、固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａ上に、バイアス下地層６２を介してハードバイアス層６３が積層されている。ハードバイアス層６３はＣｏＰｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金で形成される。
【００７３】
本実施の形態では、固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａが連続面、より好ましくは平坦面になっている。
【００７４】
従って、付加絶縁層６１の上層に形成されるハードバイアス層６３に凹みや湾曲が生じることを防止できる。すなわち、ハードバイアス層６３を一定膜厚の平面形状で形成できるため、ハードバイアス層６３内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層５９にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層５９を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００７５】
また、ハードバイアス層６３をフリー磁性層５９の両側に正確に位置合わせできる。
【００７６】
バイアス下地層６２は、体心立方構造（ｂｃｃ）で且つ（１００）配向性を有する金属膜で形成されることが好ましい。
【００７７】
結晶構造が体心立方構造で（１００）配向性を有する金属膜としては、Ｃｒ（クロム），Ｔｉ（チタン），Ｍｏ（モリブデン），Ｗ（タングステン）またはＷ５０ＭＯ５０（５０，５０はａｔ％）を提示することができる。バイアス下地層６２はこれらのうち１種の材料で形成されていてもよいし、あるいは２種以上の混合物で形成されていてもよい。
【００７８】
体心立方構造で且つ（１００）配向性を有するＣｒなどのバイアス下地層６２の上に、Ｃｏ―Ｐｔ合金などのハードバイアス層６３が形成されると、ハードバイアス層６３の保磁力Ｈｃ、および残留磁化（Ｂｒ）／飽和磁束密度（Ｂｓ）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６３から発生するバイアス磁界は増大する。
【００７９】
また、ハードバイアス層６３は固定磁性層５７の両側にはなく、固定磁性層５７から離れた位置に形成されているために、ハードバイアス層６３からの磁界は固定磁性層５７に印加されず、効率的にフリー磁性層５９に集中して印加される。以上により、フリー磁性層５９は、その全領域においてＸ方向に適正に単磁区化されたものとなっている。
【００８０】
また、固定磁性層５７の上には直接、ハードバイアス層６３が形成されておらず、バイアス下地層６２が介在しているので、固定磁性層５７とハードバイアス層６３との間で強磁性結合が発生することがない。その結果、バイアス下地層６２の介在により、ハードバイアス層６３の磁化が、バイアス下地層６２で遮断され、固定磁性層５７の磁化に影響を与えることがない。このように、固定磁性層５７は、ハードバイアス層６３の影響を受けることがなく、従って固定磁性層５７は、その全領域において、Ｙ方向に適正に単磁区化され固定されたものとなっている。
【００８１】
図２は本発明における磁気検出素子及び磁気ヘッドの構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。特に説明がない限り、図１と同じ符号が付けられた層は、図１の該当する層と同じ材料、同じ膜厚、同じ形状である。
【００８２】
図２に示される磁気ヘッドが、図１に示される磁気ヘッドと異なるのは、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の第１の方向（Ｘ方向；トラック幅方向）の長さ寸法だけでなく、非磁性材料層５８の第１の方向の長さ寸法も、フリー磁性層５９の第１の方向の長さ寸法より長く形成されている点である。従って、非磁性材料層５８にも、フリー磁性層５９の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部５８ａが設けられている。
【００８３】
非磁性材料層５８、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の延出部の両側領域に付加絶縁層６１が形成されて、非磁性材料層５８の延出部５８ａの上面５８ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａが連続面、より好ましくは平坦面をなしている。この連続面または平坦面上に、バイアス下地層６２を介して、フリー磁性層５９にバイアス磁界を与えるハードバイアス層６３が設けられている。
【００８４】
図２に示される磁気検出素子及び磁気ヘッドも図１に示される磁気検出素子及び磁気ヘッドと同様の効果を奏することができる。
【００８５】
すなわち、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、固定磁性層５７と反強磁性層５３間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【００８６】
また、固定磁性層５７の延出部の上面と付加絶縁層の上面が連続面、より好ましくは平坦面になっているので、ハードバイアス層６３を一定膜厚の平面形状で形成でき、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給でき、フリー磁性層５９を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【００８７】
さらに、フリー磁性層５９の両側にハードバイアス層６３を正確に位置合わせできる。
【００８８】
図１及び図２に示される磁気ヘッドでは、反強磁性層５３と固定磁性層５７の両側領域に付加絶縁層６１が存在しているため、磁気検出素子の上下におけるシールド層間の距離によって規定されるギャップ長を小さくしたときにハードバイアス層６３と下部シールド層５０が短絡する危険性を低減できる。
【００８９】
また、ハードバイアス層６３を一定膜厚の平面形状で形成できるため、ハードバイアス層６３内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、バイアス磁界が下部シールド層５０及び上部シールド層６６に吸収される率を低減できる。
【００９０】
なお、フリー磁性層は、非磁性中間層を介して複数の磁性層が積層された人工フェリ型のフリー磁性層であってもよい。また、固定磁性層は単層または複数層の磁性層のみからなるものであってもよい。
【００９１】
なお，図１及び図２には、ハードバイアス層６３，６３の上に第１の方向に間隔をおいて形成ざれた一対の電極層６４，６４を形成しており、センス電流は多層膜Ｔ１、Ｔ２の膜面平行方向（第１の方向に平行な方向）に流れるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｉｎ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ）の磁気検出素子である。ただし、第１の方向に間隔をおいて形成ざれた一対の電極層６４，６４を形成する代わりに、多層膜Ｔ１の上下に一対の電極層を形成し、センス電流が多層膜Ｔ１，Ｔ２の膜面垂直方向に流れるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ ｔｈｅ ｐｌａｎｅ）型の磁気検出素子であってもよい。
【００９２】
図１に示された磁気検出素子の製造方法を説明する。
図３ないし図１９は図１に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図であり、各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図で示している。
【００９３】
図３に示す工程では、下部シールド層５０上に下部ギャップ層５１を介して、シードレイヤ５２、反強磁性層５３、固定磁性層５７、非磁性材料層５８、フリー磁性層５９及び保護層６０を連続成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法が使用される。スパッタ法には、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦ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などを使用できる。なお本発明で言う「連続成膜」とは、真空状態を破らずに、チャンバ内でターゲットを次々に代えて成膜していくことを意味する。以下同じである。
【００９４】
図３に示す工程では反強磁性層５３を、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）合金で形成することが好ましい。
【００９５】
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４７〜５７ａｔ％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。
【００９６】
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０．２〜１０ａｔ％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。
【００９７】
また図３工程では反強磁性層５３の膜厚を８０Å以上で３００Å以下で形成することが好ましい。この程度の厚い膜厚で反強磁性層５３を形成することにより磁場中アニールで、反強磁性層５３と固定磁性層５７間に大きな交換結合磁界を発生させることができる。具体的には、４８ｋＡ／ｍ以上、例えば６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を発生させることができる。
【００９８】
図３に示す固定磁性層５７は、例えばＣｏＦｅ合金などで形成された磁性層５４と磁性層５６と、両磁性層５４，５６間に介在するＲｕなどの非磁性の中間層５５との人工フェリ構造である。フリー磁性層５９は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金などの磁性材料で形成されるが、特にフリー磁性層５９がＮｉＦｅ合金で形成されるときフリー磁性層５９と非磁性材料層５８との間にＣｏＦｅ合金などで形成された拡散防止層が形成されていることが好ましい。
【００９９】
図３に示すように下部ギャップ層５１上に保護層６０までの各層を積層した後、第１の磁場中アニールを施す。第１の方向（図示Ｘ方向：第１の方向）と直交する方向（図示Ｙ方向；第２の方向（ハイト方向））に第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、反強磁性層５３と固定磁性層５７を構成する磁性層５４との間に交換結合磁界を発生させて、磁性層５４の磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の磁性層５６の磁化は、磁性層５４との間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって図示Ｙ方向とは逆方向に固定される。なお例えば第１の熱処理温度を２７０℃とし、磁界の大きさを８００（ｋＡ／ｍ）とする。
【０１００】
次に図４に示す工程では、保護層６０上にリフトオフ用のレジスト層Ｒ１を形成する。このレジスト層Ｒ１は、反強磁性層５３及び固定磁性層５７の幅方向の形状を画定するもので、レジスト層Ｒ１の第１の方向（図示Ｘ方向）における幅寸法は、固定磁性層５７と反強磁性層５３の第１の方向への幅寸法より若干小さいか同程度である。レジスト層Ｒ１の幅寸法Ｗ３は、０．２μｍ〜０．６μｍである。
【０１０１】
レジスト層Ｒ１を保護層６０上に形成した後、レジスト層Ｒ１に覆われていない多層膜Ｔ１をイオンミリングで削る。これによりレジスト層Ｒ１からはみ出した多層膜Ｔ１の両側部分は削れて、多層膜Ｔ１は記録媒体との対向面側から見ると略台形状に画定される。
【０１０２】
図４に示すように多層膜Ｔ１の両側端面Ｔ１ａはイオンミリングで削られたエッチング面であり、両側端面Ｔ１ａは湾曲面か傾斜面で形成される。図４では両側端面Ｔ１ａが湾曲面で形成され、多層膜Ｔ１を構成する各層の第１の方向（図示Ｘ方向）における両側端面が湾曲面に揃った連続面となっている。このイオンミリング工程では、多層膜Ｔ１の第１の方向の両側に露出する下部ギャップ層５１も若干削れる。ここで「連続面」とは、各層の両側端面が、同じカーブ上や同じ直線上に揃って形成された状態を意味する。図４では、各層の両側端面が同じ湾曲面上に揃って形成されたことで、多層膜Ｔ１の両側端面Ｔ１ａが湾曲面となっている。
【０１０３】
次に、図５に示す工程では、レジスト層Ｒ１をそのまま残して、多層膜Ｔ１の両側端面Ｔ１ａよりも第１の方向（図示Ｘ方向）に広がる下部ギャップ層５１上から両側端面Ｔ１ａ上にかけてアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）、Ａｌ−Ｓｉ−ＯまたはＳｉＯ２などの無機絶縁材料によって、付加絶縁層６１をスパッタや蒸着法で成膜する。これによりレジスト層Ｒ１上にも付加絶縁材料層６１ｂが付着する。
【０１０４】
レジスト層Ｒ１を除去すると図６に示される状態になる。なお、図５に示す付加絶縁層６１の成膜工程において、付加絶縁層６１の上面６１ａと保護層６０の上面６０ａを連続面にする。ここでいう「連続面」も付加絶縁層６１の上面６１ａと保護層６０の上面６０ａが同じカーブ上や同じ直線上に揃って形成された状態を意味する。特に、付加絶縁層６１の上面６１ａと保護層６０の上面６０ａが平坦面を形成しているとより好ましい。
【０１０５】
次に、第７図に示される工程では、保護層６０上にリフトオフ用のレジスト層Ｒ２を形成する。このレジスト層Ｒ２は、フリー磁性層５９及び非磁性材料層５８の幅方向の形状を画定するもので、レジスト層Ｒ２の第１の方向（図示Ｘ方向）における幅寸法は、フリー磁性層５９及び非磁性材料層５８の第１の方向への幅寸法より若干小さいか同程度である。レジスト層Ｒ２の幅寸法Ｗ４は、０．０６μｍ〜０．１８μｍである。本実施の形態では、付加絶縁層６１の上面６１ａと保護層６０の上面６０ａを連続面にしているので、レジスト層Ｒ２のパターン形成を正確に行うことができる。
【０１０６】
レジスト層Ｒ２を保護層６０上に形成した後、保護層６０、フリー磁性層５９と非磁性材料層５８のレジスト層Ｒ２に覆われていない両側端部６０ａ，５９ａ，５８ａ及び付加絶縁層６１をイオンミリングで削る。図８に示される工程のイオンミリングによって、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の第１の方向の長さ寸法Ｗ１が、フリー磁性層５９及び非磁性材料層５８の第１の方向の長さ寸法Ｗ２より長くなり、固定磁性層５７及び反強磁性層５３に、フリー磁性層５９及び非磁性材料層５８の第１の方向の両側端面Ｔ１ｂより外側に延出している延出部５７ａ及び延出部５３ａが形成される。
【０１０７】
図８に示す工程のイオンミリングは、固定磁性層５７が削られる直前で止めることが好ましい。ただし、固定磁性層５７の磁性層５６がある一定の深さまで削り取られてしまう場合もある。
【０１０８】
また、図８に示す工程のイオンミリングによって、付加絶縁層６１の上面６１ａと固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１を連続面にする。ここでいう「連続面」も付加絶縁層６１の上面６１ａと固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１が同じカーブ上や同じ直線上に揃って形成された状態を意味する。特に、付加絶縁層６１の上面６１ａと固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１が平坦面を形成しているとより好ましい。
【０１０９】
また、フリー磁性層５９と非磁性材料層５８の両側端面Ｔ１ｂは、湾曲面か傾斜面で形成される。図８では両側端面Ｔ１ｂが傾斜面で形成され、フリー磁性層５９と非磁性材料層５８の第１の方向（図示Ｘ方向）における両側端面が湾曲面に揃った連続面となっている。
【０１１０】
次に、図９に示す工程では、レジスト層Ｒ２をそのまま残して、付加絶縁層６１の上面６１ａと固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１によって形成された連続面上から両側端面Ｔ１ｂ上にかけて、バイアス下地層６２をスパッタ法、イオンビームスパッタ法や蒸着法で成膜し、さらにバイアス下地層６２上にハードバイアス層６３及び電極層６４をスパッタ法、イオンビームスパッタ法や蒸着法で連続成膜する。これによりレジスト層Ｒ２上にも下地材料層６２ａ、バイアス材料層６３ａ、および電極材料層６４ａが付着する。
【０１１１】
バイアス下地層６２は、体心立方構造（ｂｃｃ）で且つ（１００）配向性を有する金属膜で形成されることが好ましい。
【０１１２】
結晶構造が体心立方構造で（１００）配向性を有する金属膜としては、Ｃｒ（クロム），Ｔｉ（チタン），Ｍｏ（モリブデン），Ｗ（タングステン）またはＷ５０ＭＯ５０（５０，５０はａｔ％）を提示することができる。ハードバイアス層６３は、ＣｏＰｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金などの硬磁性材料で形成される。電極層６４はＣｒ、Ｃｕ、Ｔａ、Ａｕなどの導電性材料によって形成される。
【０１１３】
電極層６４の成膜後レジスト層Ｒ２を除去し、上部ギャップ層６５及び上部シールド層６６を成膜すると、図１に示される磁気ヘッドを得ることができる。
【０１１４】
上述した図８に示される工程によって、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の第１の方向の長さ寸法Ｗ１が、フリー磁性層５９及び非磁性材料層５８の第１の方向の長さ寸法Ｗ２より長くなる。従って、フリー磁性層５９のトラック幅寸法Ｔｗを小さくしても固定磁性層５７と反強磁性層５３の接合面積を大きく維持でき、固定磁性層５７の磁化を強く固定することができる。従って、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、固定磁性層５７と反強磁性層５３間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができる。
【０１１５】
このように、固定磁性層５７の磁化方向をハイト方向に強く固定できるため、外部磁界が印加されない状態において、フリー磁性層５９と固定磁性層５７の磁化方向の相対的な角度を一定に保つことができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【０１１６】
また、図８に示される工程によって、固定磁性層５７の延出部５７ａの上面５７ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａを連続面にし、この連続面上に、ハードバイアス層６３を形成する。
【０１１７】
従って、付加絶縁層６１の上層に形成されるハードバイアス層６３を一定膜厚の平面形状で形成できるため、ハードバイアス層６３内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層５９にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層５９を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【０１１８】
また、ハードバイアス層６３をフリー磁性層５９の両側に正確に位置合わせできる。
【０１１９】
図２に示された磁気検出素子及び磁気ヘッドを形成するときには、図８に示すイオンミリング工程時に、フリー磁性層５９の両側端部５９ａ及び付加絶縁層６１を削り、非磁性材料層５８の両側端部５８ａの全部または一部を削らずに残すことにより、非磁性材料層５８、固定磁性層５７及び反強磁性層５３の第１の方向の長さ寸法をフリー磁性層５９の第１の方向の長さ寸法より長くする。このとき、非磁性材料層５８、固定磁性層５７及び反強磁性層５３に、フリー磁性層５９の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部が形成される。
【０１２０】
非磁性材料層５８の両側端部５８ａの全部または一部を削らずに残すことにより、固定磁性層５７の磁性層５６が削られて、磁性層５６の磁気特性が変化することを防ぐことができる。
【０１２１】
上記イオンミリング工程時に、非磁性材料層５８の延出部５８ａの上面５８ａ１と付加絶縁層６１の上面６１ａを連続面、より好ましくは平坦面にし、前記連続面または平坦面上からフリー磁性層５９の両側端面上にかけて、バイアス下地層６２をスパッタ法、イオンビームスパッタ法や蒸着法で成膜し、さらにバイアス下地層６２上にハードバイアス層６３及び電極層６４をスパッタ法、イオンビームスパッタ法や蒸着法で連続成膜する。
【０１２２】
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。
【０１２３】
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。
【０１２４】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明では、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法が、前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法より長く形成されているため、フリー磁性層のトラック幅寸法を小さくしても、前記固定磁性層と前記反強磁性層の接合面積を大きく維持でき、前記固定磁性層の磁化を強く固定することができる。従って、磁気ヘッドが帯電して磁気検出素子に大きな過渡電流が発生した場合でも、前記固定磁性層と前記反強磁性層間の交換結合磁界の向きをハイト方向に維持することができる。
【０１２５】
このように、前記固定磁性層の磁化方向をハイト方向に強く固定できるため、外部磁界が印加されない状態において、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向の相対的な角度を一定に保つことができ、出力の対称性を向上させることができる。また、磁気検出素子の磁界検出出力も向上する。
【０１２６】
また、本発明では、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に設けられた前記延出部の両側領域に付加絶縁層が形成され、しかも前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が連続面になっている。
【０１２７】
従って、前記付加絶縁層の上層に形成されるハードバイアス層に凹みや湾曲が生じることを防止できる。すなわち、前記ハードバイアス層を一定膜厚の平面形状で形成できるため、前記ハードバイアス層内の磁化の方向が揃い、第１の方向と平行な方向のバイアス磁界を適切に供給できる。従って、フリー磁性層にバイアス磁界を十分に与えることができ、フリー磁性層を確実に単磁区化することができるため、磁気検出素子の出力中のノイズを低減できる。
【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構造を示す断面図、
【図２】本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子の構造を示す断面図、
【図３】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図４】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図５】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図６】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図７】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図８】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図９】図１に示された磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１０】従来の磁気検出素子の構造を示す断面図、
【図１１】従来の磁気検出素子の構造を示す断面図、
【図１２】従来の磁気検出素子の構造を示す断面図、
【図１３】従来の磁気検出素子の構造を示す断面図、
【符号の説明】
５０ 下部シールド層
５１ 下部ギャップ層
５３ 反強磁性層
５７ 固定磁性層
５８ 非磁性材料層
５９ フリー磁性層
６１ 付加絶縁層
６３ ハードバイアス層
６４ 電極層
６５ 上部ギャップ層
６６ 上部シールド層
Claims (10)
- 外部からの磁界に応じて内部の磁化方向が変化するフリー磁性層と、内部の磁化方向が固定されている固定磁性層と、前記フリー磁性層と前記固定磁性層との間に介在する非磁性材料層と、交換結合により前記固定磁性層内の磁化を固定する反強磁性層とを有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法は、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層の第１の方向の長さ寸法より長く形成され、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部が設けられており、前記延出部の両側領域に付加絶縁層が形成されて、前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が連続面をなし、この連続面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層が設けられていることを特徴とする磁気検出素子。 - 前記固定磁性層の前記延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が平坦面をなしている請求項１記載の磁気検出素子。
- 外部からの磁界に応じて内部の磁化方向が変化するフリー磁性層と、内部の磁化方向が固定されている固定磁性層と、前記フリー磁性層と前記固定磁性層との間に介在する非磁性材料層と、交換結合により前記固定磁性層内の磁化を固定する反強磁性層とを有する磁気検出素子において、
前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法は、前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法より長く形成され、前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部が設けられており、前記延出部の両側領域に付加絶縁層が形成されて、前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が連続面をなし、この連続面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層が設けられていることを特徴とする磁気検出素子。 - 前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面が平坦面をなしている請求項３記載の磁気検出素子。
- 請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子の上下に絶縁材料からなるギャップ層を介して、磁性材料からなるシールド層が形成されている磁気ヘッド。
- 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）下から順に、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積層形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜を構成する各層の第１の方向における両側端面を削って連続面とし、前記連続面の第１の方向における両側に付加絶縁層を設ける工程と、
（ｃ）前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の両側端部及び前記付加絶縁層を削って、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法を前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の第１の方向の長さ寸法より長くして、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層及び前記非磁性材料層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部を形成する工程と
（ｄ）前記固定磁性層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を連続面にする工程と、
（ｅ）前記平坦面上に、前記フリー磁性層にバイアス磁界を与えるバイアス層を形成する工程。 - 前記（ｄ）工程において、前記固定磁性層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を平坦面にする請求項６記載の磁気検出素子の製造方法。
- 前記（ｃ）工程及び前記（ｄ）工程の代わりに、
（ｆ）前記フリー磁性層の両側端部及び前記付加絶縁層を削って、前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層の第１の方向の長さ寸法を前記フリー磁性層の第１の方向の長さ寸法より長くして、前記非磁性材料層、前記固定磁性層及び前記反強磁性層に、前記フリー磁性層の第１の方向の両側端面より外側に延出している延出部を形成する工程と、
（ｇ）前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を連続面にする工程、
を有する請求項６または７記載の磁気検出素子の製造方法。 - 前記（ｇ）工程において、前記非磁性材料層の延出部の上面と前記付加絶縁層の上面を平坦面にする請求項８記載の磁気検出素子の製造方法。
- 請求項６ないし９のいずれかに記載の工程を有し、さらに前記（ａ）工程の前に磁性材料からなるシールド層及び絶縁材料からなるギャップ層を形成する工程と、前記（ｅ）または前記（ｆ）工程の後に、絶縁材料からなるギャップ層及び磁性材料からなるシールド層を形成する工程を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法。
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| JP2007179657A (ja) * | 2005-12-28 | 2007-07-12 | Hitachi Global Storage Technologies Netherlands Bv | 磁気ヘッド及びその製造方法 |
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