JP2007036274A - 磁気検出素子の製造方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】 狭トラック化においても適切にフリー磁性層の磁化制御を行うことができ、再生特性に優れた磁気検出素子及びその製造方法を提供する。
【解決手段】 フリー磁性層２６上にはＲｕなどで形成された非磁性層２７が形成され、前記非磁性層２７の両側端部２７ａ上には強磁性層２８及び第２反強磁性層２９が設けられている。前記強磁性層２８とフリー磁性層２６の両側端部Ｓ間には効果的に強磁性的な結合が生じている。本発明では、前記フリー磁性層２６の両側端部Ｓにイオンミリングによるダメージが与えられず、上記の強磁性的な結合により前記フリー磁性層２６の磁化制御を適切に行うことができ、狭トラック化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することができる。
【選択図】 図１

Description

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、特に狭トラック化においても適切にフリー磁性層の磁化制御を行うことができ、再生特性に優れた磁気検出素子の製造方法に関する。
図３４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部分断面図である。
符号１は基板であり、前記基板１の上に反強磁性層２、固定磁性層３、非磁性材料層４及びフリー磁性層５からなる多層膜８が形成されている。前記多層膜８の両側にはハードバイアス層６が形成され、前記ハードバイアス層６の上には電極層７が形成されている。
前記固定磁性層３の磁化は前記反強磁性層２との間で発生する交換結合磁界によって図示Ｙ方向に固定される。一方、フリー磁性層５の磁化は、ハードバイアス層６からの縦バイアス磁界によって図示Ｘ方向に揃えられる。
図３４に示すように前記フリー磁性層５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法でトラック幅Ｔｗが規制され、今後の高記録密度化に伴って前記トラック幅Ｔｗの寸法は益々小さくなっている。
しかし狭トラック化が進むと、図３４に示す磁気検出素子の構造では適切にフリー磁性層５の磁化制御を行うことができなかった。
（１）まず図２５に示す構造では、狭トラック化に伴ってフリー磁性層５の幅寸法が短くなっていくが、狭トラック化になるほど、ハードバイアス層６からの強い縦バイアス磁界の影響を受ける領域がフリー磁性層５内で大きな割合を占める。強い縦バイアス磁界を受けた領域は、外部磁界に対して磁化変動しにくい不感領域となり、狭トラック化に伴ってこの不感領域が大きくなるから再生感度が低下する。
（２）ハードバイアス層６とフリー磁性層５間は磁気的に不連続状態となりやすい。特に前記ハードバイアス層６とフリー磁性層５間にＣｒなどで形成されたバイアス下地層が介在するとなおさらである。
このような磁気的な不連続状態によってフリー磁性層５のトラック幅方向の端部の反磁界の影響が強まり、フリー磁性層５の磁化を乱す現象（バックリング現象）が生じ易くなる。このバックリング現象は、狭トラック化になるほど、フリー磁性層５の広い領域に生じ易くなり、これにより再生波形の安定性が低下するといった問題が発生する。
（３）狭ギャップ化に伴って、ハードバイアス層６からの縦バイアス磁界の一部が、図２５に示す磁気検出素子の上下に形成されたシールド層（図示しない）に逃げてしまい、シールド層の磁化状態を乱すと共に、フリー磁性層５に供給されるはずの縦バイアス磁界が弱まり、フリー磁性層５の磁化制御を適切に行うことができない。
上記した問題点を解消するため、最近では、フリー磁性層５の磁化制御は、フリー磁性層上に反強磁性層を用いたエクスチェンジバイアス方式が採用されつつある。
エクスチェンジバイアス方式を用いた磁気検出素子は、例えば図３５及び図３６に示す製造工程を用いて製造される。図３５及び図３６は、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。
図３５に示す工程では、基板１上に例えばＰｔＭｎ合金からなる反強磁性層２を形成し、さらに磁性材料製の固定磁性層３、非磁性材料層４及び磁性材料製のフリー磁性層５を積層形成する。そして前記フリー磁性層５上に前記フリー磁性層５表面が大気暴露されたときに酸化されるのを防止するためのＴａ膜９を形成する。
次に図３５に示す前記Ｔａ膜９上にリフトオフ用のレジスト層１０を形成し、前記レジスト層１０に覆われていないトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に露出した前記Ｔａ膜９をイオンミリングですべて除去する。このとき前記Ｔａ膜９下のフリー磁性層５も一部削られる（点線部分が削られる）。
次に図３６に示す工程ではレジスト層１０の両側に露出したフリー磁性層５上に強磁性層１１、ＩｒＭｎ合金などで形成された第２反強磁性層１２、および電極層１３を連続成膜する。そして図３６に示すレジスト層１０を除去すると、エクスチェンジバイアス方式を用いた磁気検出素子が完成する。
そして図３６に示す磁気検出素子では、強磁性層１１間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の間隔でトラック幅Ｔｗを規制でき、前記強磁性層１１は前記第２反強磁性層１２との間で発生する交換結合磁界によって図示Ｘ方向に強固に固定される。これにより前記強磁性層１１下に位置するフリー磁性層５の両側端部Ａは、前記強磁性層１１との間の強磁性結合によって図示Ｘ方向に強固に固定され、トラック幅Ｔｗ領域のフリー磁性層５の中央部Ｂは外部磁界に対し磁化変動できる程度に弱く単磁区化されていると考えられた。
このエクスチェンジバイアス方式を用いた磁気検出素子であれば、上記した（１）〜（３）の問題点を適切に解消できるものと期待された。
しかしながら図３５及び図３６に示す製造工程で形成された磁気検出素子では以下のような課題が生じた。
（１）まず第１に、図３５に示す工程でのイオンミリング時に、Ｔａ膜９のみならず、その下に形成されたフリー磁性層５の一部までも削れてしまい、またイオンミリング時に使用されるＡｒなどの不活性ガスが露出したフリー磁性層５表面から内部に入り込みやすくなり、以上のようなイオンミリングによるダメージによって前記フリー磁性層５の表面部分５ａの結晶構造が壊れたり、あるいは格子欠陥が発生しやすくなる（Ｍｉｘｉｎｇ効果）。これによって前記フリー磁性層５の表面部分５ａの磁気特性が劣化しやすい。
図３５工程のイオンミリング時にＴａ膜９のみを削り、あるいは前記Ｔａ膜を非常に薄い膜厚のみ残すようにして、フリー磁性層５が削られないようにできれば最も好ましいが、実際にそのようにミリング制御することは難しい。
その理由は、フリー磁性層５上に形成されたＴａ膜９の膜厚にある。前記Ｔａ膜９の膜厚は成膜時で３０Å〜５０Å程度で形成される。この程度の厚い膜厚でなければフリー磁性層５が酸化されるのを適切に防止できないからである。
ところがＴａ膜９は、大気に曝されたり、固定磁性層３や強磁性層１１と反強磁性層２、１２間で交換結合磁界を発生させるための磁場中アニールによって酸化され、その酸化された部分の膜厚が膨張し、前記Ｔａ膜９全体の膜厚は成膜段階よりも厚くなる。例えばＴａ膜９の膜厚が成膜時３０Å程度であったとき、酸化によって前記Ｔａ膜９の膜厚は４５Å程度にまで大きくなってしまう。
従って酸化によって膜厚が大きくなったＴａ膜９を効果的にミリングで除去するには、高エネルギーのイオンミリングを使用する必要がある。高エネルギーのイオンミリングであるからミリングレートは速く、膜厚の厚いＴａ膜９をイオンミリングで除去した瞬間に、ミリングを止めることは不可能に近い。すなわち高エネルギーになればなるほどミリング止め位置のマージンを広く取る必要がある。このため前記Ｔａ膜の下に形成されたフリー磁性層５も一部削られてしまい、このとき高エネルギーのイオンミリングによって余計にフリー磁性層５は大きなダメージを受けやすく磁気特性の劣化が顕著になる。
（２）上記のようにイオンミリングで露出したフリー磁性層５表面は、前記イオンミリングによるダメージによって磁気特性が劣化している。このため前記フリー磁性層５上に積層される強磁性層１１との間の磁気的な結合（強磁性的な交換相互作用）は十分ではなく、このため強磁性層１１の膜厚を厚く形成する必要がある。
しかし強磁性層１１の膜厚を厚く形成すると今度は反強磁性層１２間で発生する交換結合磁界が弱まるため、結局、フリー磁性層５の両側端部Ａを強固に磁化固定できず、サイドリーディングの問題が発生し、狭トラック化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造できなくなる。
また強磁性層１１を厚く形成しすぎると、前記強磁性層１１の内側側面から前記フリー磁性層５の中央部Ｂに余分な静磁界が及びやすくなり、磁化反転可能なフリー磁性層５の中央部Ｂの外部磁界に対する感度が低下しやすい。
（３）このようにＴａ膜９のみを除去することは困難であるが、仮にＴａ膜９がフリー磁性層５の両側端部Ａ上に残されると、熱拡散などによってＴａがフリー磁性層５や強磁性層１１内部に侵入し、これによって前記フリー磁性層５及び強磁性層１１の磁気特性を劣化させ、前記フリー磁性層５と強磁性層１１間の強磁性結合が弱まって、前記フリー磁性層の磁化制御を適切に行えないといった問題が発生する。
以上のように、フリー磁性層５上にＴａ膜９を形成し、前記Ｔａ膜９の両側を削って露出したフリー磁性層５上に強磁性層１１及び第２反強磁性層１２を重ね合わせる磁気検出素子の構造では、依然としてフリー磁性層５の磁化制御を適切に行えず、狭トラック化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することができなかった。 そこで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において、フリー磁性層の磁化制御を適切に行うことができ、狭トラック化に適切に対応可能な磁気検出素子の製造方法を提供することを目的とする。
本発明における磁気検出素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ａ）基板上に、下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、第１磁性層、非磁性層の順に積層された多層膜を形成し、このとき、前記非磁性層を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕのいずれか１種または２種以上で形成する工程と、
（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をハイト方向に固定する工程と、
（ｃ）前記非磁性層の中央部上にレジスト層を形成する工程と、
（ｄ）前記レジスト層のトラック幅方向の両側から露出する非磁性層の両側端部上に強磁性層、および第２反強磁性層を形成する工程と、
（ｅ）第２の磁場中アニールを施し、前記第２反強磁性層と強磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前記第１磁性層の両側端部の磁化を前記強磁性層との間の強磁性的な結合により、前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に固定し、
このとき、前記第１磁性層の中央部は、外部磁界に対して磁化反転するフリー磁性層として、磁化方向が前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃えられる工程。
前記（ａ）工程では、基板上に連続して第１反強磁性層から非磁性層までを成膜している。前記（ｄ）工程でレジスト層に覆われていない非磁性層の両側端部上に、強磁性層及び第２反強磁性層を形成している。このとき前記非磁性層の両側端部の膜厚を薄く形成し、前記（ｅ）工程での磁場中熱処理によって、前記第１磁性層の両側端部の磁化を前記強磁性層との間の強磁性的な結合によって強固に固定している。
本発明では、第１磁性層の両側端部上に形成された非磁性層がイオンミリングですべて除去されるといったことがないので、従来のように前記第１磁性層がイオンミリングによるダメージを受けることがなく、前記第１磁性層の両側端部の磁気特性を良好なものにでき、よって前記第１磁性層の両側端部と強磁性層間の強磁性的な結合を効果的に強くでき、従来に比べて前記フリー磁性層の磁化制御を適切に行うことが可能である。
また本発明では、前記非磁性層を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕのいずれか１種または２種以上で形成する。これら貴金属は、酸化されにくい材質であり、Ｔａ膜のように酸化によって膜厚が大きくなるといったことがない。本発明ではＴａ膜に代えてＲｕなどの貴金属を使用することで、低エネルギーのイオンミリングによってＲｕなどで形成された非磁性層の膜厚調整を行うことができ、前記非磁性層の下に形成された第１磁性層の両側端部を前記イオンミリングによるダメージから適切に保護できると共に、非磁性層を介して、第１磁性層の両側端部と強磁性層間に強磁性的な結合を発生させて、前記第１磁性層の両側端部の磁化を強固に固定することができる。
またこれら材質で形成された非磁性層は、強磁性層や第１磁性層に熱拡散等しても、前記強磁性層や第１磁性層の性質を劣化させるものではない。従って本発明のように、第１磁性層の両側端部上に、一部、前記非磁性層が残されていても、前記強磁性層と第１磁性層間に効果的に強磁性的な結合を生じさせることができる。
従って本発明では狭トラック化においても再生感度が良く再生特性に優れた磁気検出素子を製造することが可能になっている。
また本発明では、前記（ｃ）工程で、前記レジスト層を形成した後、前記レジスト層に覆われていない前記非磁性層の両側端部を削り、このとき前記非磁性層の両側端部を一部残すことが好ましい。前記レジスト層に覆われていない前記非磁性層の両側端部を一部削って薄い膜厚とすることで、前記第１磁性層の両側端部と強磁性層間の強磁性的な結合を効果的に強めることができ、前記フリー磁性層の磁化制御をさらに適切に行うことが可能になる。
なお上記のように非磁性層の両側端部を一部削る場合には、前記（ａ）工程で、前記非磁性層を３Å以上で２０Å以下で形成することが好ましい。より好ましくは１０Å以下である。この程度の膜厚で形成されれば、前記第１磁性層を適切に酸化から防止できると共に、前記非磁性層の膜厚調整のために、低エネルギーのイオンミリングを使用でき、適切に且つ容易に前記非磁性層の両側端部を一部残すことが可能になる。
なお、前記第２の反強磁性層上に、トラック幅方向に間隔をあけて一対の電極層を積層する工程を有することにより、電流が前記多層膜の各層の膜面に対し平行な方向に流れるＣＩＰ型の磁気検出素子を形成することができる。
また、ＣＰＰ型の磁気検出素子を形成するときには、
前記（ａ）工程の前に、
（ｆ）基板上に、下部電極層を形成する工程を有し、
前記（ｄ）工程の後に、
（ｇ）前記第２の反強磁性層上に、前記第２の反強磁性層を覆いトラック幅方向の中央部に穴部が設けられた絶縁層を積層する工程と、
（ｈ）前記多層膜層に電気的に導通する上部電極層を形成する工程と、
を有することが好ましい。
なお、前記（ｆ）工程と前記（ａ）工程の間に、
（ｉ）前記下部電極層のトラック幅方向の中央に、前記多層膜方向に突出した突出部を形成する工程と
（ｊ）前記下部電極層の前記突出部のトラック幅方向の両側部に絶縁層を設ける工程とを有し、
前記（ａ）工程において、
前記突出部の上面が前記多層膜の下面と接するように、前記多層膜を形成することが好ましい。
特に、前記（ｉ）工程において、
前記突出部の上面と、前記下部電極層の両側端部上に設けられた前記絶縁層の上面を同一平面にすることがより好ましい。
また、前記下部電極層、あるいは、前記上部電極層、又は前記下部電極層及び前記上部電極層を、磁性材料で形成すると前記下部電極層が下部シールド層を兼用し、前記上部電極層が上部シールド層を兼用することができるので好ましい。
さらに、前記上部電極層を、前記多層膜と電気的に導通する非磁性導電性材料で形成される層と磁性材料で形成される層が積層されたものとして形成してもよい。
また本発明では、前記非磁性材料層を非磁性導電材料で形成することが好ましい。前記非磁性材料層が非磁性導電材料で形成された磁気検出素子を、スピンバルブＧＭＲ型磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ）と呼んでいる。
また本発明では、ＣＰＰ型の磁気検出素子である場合、前記非磁性材料層を絶縁材料で形成してもよい。この磁気検出素子をスピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子（ＣＰＰ−ＴＭＲ）と呼んでいる。
本発明では、前記非磁性層をＲｕで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく６Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層をＣｒで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく８Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層をＩｒで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく２．５Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層をＲｈで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく３Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層をＲｕで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく５Å以下あるいは１０Å以上で１３Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層をＲｈで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく４Å以下あるいは１０Å以上で１４Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層をＣｕで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく４Å以下あるいは１１Å以上で１５Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整することが好ましい。
また本発明では、前記（ｄ）工程で、前記強磁性層を、２Å以上で５０Å以下で形成することが好ましい。
また本発明では、前記（ａ）工程で、前記フリー磁性層を磁性層の３層構造で形成することが好ましい。具体的には、前記フリー磁性層をＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅの３層構造で形成することが好ましい。
本発明におけるフリー磁性層（第１磁性層）の磁化制御の方法は以下の点に特徴点がある。
本発明では、成膜段階で第１磁性層の上に非磁性層を成膜するが、この非磁性層をＲｕなど大気暴露によっても酸化しにくい材質で形成し、前記非磁性層を薄い膜厚で形成している点に特徴点がある。本発明では、前記非磁性層の両側端部を低エネルギーのイオンミリングで削って膜厚調整を行うことができ、従来に比べて前記非磁性層の下側の層に対してイオンミリングによるダメージを与え難い。
また前記非磁性層の両側端部を薄い膜厚にイオンミリングすることで、強磁性層の両側端部と第１磁性層間に強磁性的な結合を効果的に生じさせることができ、前記第１磁性層の両側端部の磁化を適切に固定することが可能になる。
以上のように本発明では、従来における磁気検出素子に比べてより効果的にフリー磁性層の磁化制御を行うことができる構造であり、狭トラック化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが可能である。
また本発明における磁気検出素子はＣＩＰ型の磁気検出素子でもＣＰＰ型の磁気検出素子でもどちらにも適用可能である。
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。
図１に示す磁気検出素子は、磁気抵抗効果を利用してハードディスクなどの記録媒体からの漏れ磁界を検出し、記録信号を読み取るものである。
符号２０は下部シールド層である。前記下部シールド層２０はＮｉＦｅ系合金等からなる磁性材料で形成される。前記下部シールド層２０上にはＡｌ２Ｏ３などで形成された下部ギャップ層２１が形成され、前記下部ギャップ層２１の上に本発明の磁気検出素子が形成される。
符号２２はＴａなどで形成された下地層である。前記下地層２２の上に第１反強磁性層２３が形成されている。第１反強磁性層２３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。
第１反強磁性層２３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第１反強磁性層２３及び固定磁性層２４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、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２３及び固定磁性層２４の交換結合膜を得ることができる。
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（ＣｕＡｕ１）型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態する。
第１反強磁性層２３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。
なお前記下地層２２と第１反強磁性層２３間にＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒなどで形成されたシードレイヤが形成されていてもよい。前記シードレイヤは、例えば（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０ａｔ％Ｃｒ４０ａｔ％の膜厚６０Åで形成される。また下地層２２が形成されず、前記下部ギャップ層２１の上にシードレイヤが形成され、このシードレイヤの上に第１反強磁性層２３が形成される形態であってもよい。
図１に示すように前記第１反強磁性層２３の上には、固定磁性層２４が形成されている。前記固定磁性層２４は人工フェリ構造である。前記固定磁性層２４は磁性層２４ａ、２４ｃとその間に介在する非磁性中間層２４ｂの３層構造である。
前記磁性層２４ａ、２４ｃ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。前記磁性層２４ａと磁性層２４ｃは、同一の材料で形成されることが好ましい。
また、非磁性中間層２４ｂ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。
前記固定磁性層２４の上には、非磁性材料層２５が形成されている。非磁性材料層２５は、固定磁性層２４と第１磁性層２６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。
前記非磁性材料層２５の上にはフリー磁性層（以下、フリー磁性層と称する場合がある）２６が形成されている。図１に示す実施形態では前記第１磁性層２６は２層構造である。符号２６ａの層は、ＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層である。この拡散防止層２６ａは第１磁性層２６と非磁性材料層２５間の相互拡散を防止する。そして、この拡散防止層２６ａの上にＮｉＦｅ合金などで形成された磁性材料層２６ｂが形成されている。
前記第１磁性層２６の上には非磁性層２７が形成される。さらに前記非磁性層２７の両側端部２７ａ上には、強磁性層２８が形成されている。さらに前記強磁性層２８上には、第２反強磁性層２９が形成される。前記第２反強磁性層２９は、第１反強磁性層２３と同様に、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。
そして前記第２反強磁性層２９上には電極層３０が形成される。前記電極層３０は、例えば、Ａｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔａなどで形成される。
図１に示す実施形態では、前記第２反強磁性層２９の内側端部２９ａ及び電極層３０の内側端部３０ａは、下面から上面に向う（図示Ｚ方向）にしたがって、徐々に前記内側端部間の間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。このような形状は図２及び図３も同じである。
図１に示すように、前記電極層３０上から前記非磁性層２７上にかけてＡｌ２Ｏ３などの絶縁材料で形成された上部ギャップ層３１が形成され、前記上部ギャップ層３１上には、ＮｉＦｅ系合金などの磁性材料で形成された上部シールド層３２が形成される。
図１に示す実施形態の磁気検出素子の特徴的部分について以下に説明する。
図１に示すように、前記第１磁性層２６上には非磁性層２７が形成され、前記非磁性層２７の両側端部２７ａ上に強磁性層２８及び第２反強磁性層２９が形成されている。
前記非磁性層２７の両側端部２７ａの膜厚ｔ５は、前記非磁性層２７の中央部２７ｂの膜厚ｔ４よりも薄く形成され、前記非磁性層２７の両側端部２７ａの膜厚は例えば５Å以下、好ましくは３Å以下で形成される。
前記非磁性層２７の両側端部２７ａが所定膜厚に薄く形成されると、前記強磁性層２８と第１磁性層２６の両側端部Ｓ間に強磁性的な結合が働きやすくなる。前記強磁性層２８はその上に形成された第２反強磁性層２９との間で発生する交換結合磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強固に単磁区化される。これによって前記強磁性層２８との間で強磁性的な結合が作用する第１磁性層２６の両側端部Ｓも、前記強磁性層２８が磁化された方向と同一方向に向き、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に強固に単磁区化される。
ここで「強磁性的な結合」とは、前記非磁性層２７を介した第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８の両側端部２７ａ間のＲＫＫＹ的な強磁性結合、あるいは前記非磁性層２７に形成されたピンホール等の欠陥を介した直接的な交換相互作用によって前記第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化が前記強磁性層２８の磁化方向と同一方向に向くことを意味する。
以上のように図１の実施形態によれば、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化は、強磁性層２８との間で発生する強磁性的な結合によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）に適切に固定される。
一方、前記第１磁性層２６の中央部Ｃの磁化は磁化反転できる程度に弱く単磁区化され、フリー磁性層として機能している。前記中央部Ｃのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法と強磁性層２８の下面間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の間隔で規定されるトラック幅Ｔｗはほぼ一致しており、従って高記録密度化に対応するために狭トラック化が促進されても、トラック幅Ｔｗ寸法内を適切に磁化反転可能な感度領域として規定でき、高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが可能になっている。前記トラック幅Ｔｗは０．２μｍ以下で形成されることが好ましい。
次に非磁性層２７について説明する。前記非磁性層２７は、後述する製造方法で説明するように、大気暴露によって第１磁性層２６が酸化されるのを防止するために設けられた保護層的役割を有している。
しかし前記非磁性層２７はＴａ膜に比べて大気暴露によって酸化しにくい材質であることが好ましい。また前記非磁性層２７を構成する元素が、成膜段階や、あるいは固定磁性層２４や第１磁性層２６の磁化方向を調整するための磁場中アニールによって前記第１磁性層２６や強磁性層２８に拡散しても、強磁性材料層としての性質が劣化しない材質であることが好ましい。
本発明では、前記非磁性層２７は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕのいずれか１種または２種以上で形成されることが好ましい。この中でも特にＲｕを選択することが好ましい。これら貴金属で形成された非磁性層２７は大気暴露によっても酸化されにくい材質である。従ってＴａ膜のように大気暴露による酸化によって膜厚が大きくなるといった現象も生じない。
またこれら貴金属で形成された非磁性層２７を構成する元素が、前記第１磁性層２６や強磁性層２８中に拡散しても、強磁性材料層としての性質は劣化しない。
なお前記非磁性層２７を構成する元素が第１磁性層２６や強磁性層２８中に拡散しているか否かは、例えばＳＩＭＳ分析装置（二次イオン質量分析装置）などによって測定できる。
次に前記非磁性層２７の膜厚について以下に説明する。前記非磁性層２７の膜厚は成膜時、３Å以上で２０Å以下の薄い膜厚で形成されることが好ましい。より好ましくは３Å以上で１０Å以下である。上記したＲｕなどからなる非磁性層２７は、大気暴露によっても酸化されにくい緻密な層であるため、薄い膜厚であっても適切に第１磁性層２６を大気暴露による酸化から防止することが可能である。
成膜時の膜厚は、前記非磁性層２７の中央部２７ｂにそのまま残される。前記中央部２７ｂは後述する製造方法で説明するようにイオンミリングの影響を受けないからである。従って図１に示す非磁性層２７の中央部２７ｂの膜厚ｔ４は３Å以上で２０Å以下であることが好ましい。より好ましくは３Å以上で１０Å以下である。
一方、前記非磁性層２７の両側端部２７ａはイオンミリングの影響で削られ、前記両側端部２７ａの膜厚ｔ５は、前記非磁性層２７の中央部２７ｂの膜厚ｔ４よりも薄くなっている。前記両側端部２７ａの膜厚ｔ５を、前記中央部２７ｂの膜厚ｔ４よりも薄くする理由は、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと、その上に非磁性層２７を介して形成される強磁性層２８間で適切に強磁性的な結合を生じさせ、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化を効果的にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強固に固定するためである。
前記非磁性層２７の膜厚が厚く形成されると、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間に強磁性的な結合が生じ難くなる。
前記非磁性層２７の両側端部２７ａの膜厚ｔ５は、前記非磁性層２７の材質、及び前記非磁性層２７を介して対向する第１磁性層２６及び強磁性層２８の材質によって適切な範囲が変わる。
「JOURNALOFAPPLIEDPHYSICSvol.87,NO.9,Parts2and3,1May2000,pp.6974-6976」には図１８ないし図２１に示すように種々の材質で形成された非磁性層２７の膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）との関係が記載されている。
この文献の第６９７６頁の左欄第１７行以降には、実験条件が記載されている。実験に使用された膜構成は、下からＳｉ基板／Ａｌ２Ｏ３／Ｔａ（３０）／Ｃｕ（５０）／フリー磁性層：[Ｃｏ（３）／ＮｉＦｅ（４０）]／非磁性層Ｘ／強磁性層：ＮｉＦｅ（２５）／Ｔａ（３０）であり、各層における括弧書きは膜厚を示しており、単位はÅである。図１８ないし図２１に示す実験結果は上記積層膜を成膜後、熱処理を行っていない状態（ａｓ ｄｅｐｏ状態）での結果である。
ここで「飽和磁界（Ｈｓ）」とは、第１磁性層２６と強磁性層２８とが非磁性層２７を介して反平行に磁化されているとき、この双方の磁化を同じ方向に向けさせるために必要な磁化の大きさのことである。また「スピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）」とは、第１磁性層２６と強磁性層２８とが非磁性層２７を介して反平行に磁化されているとき、この反平行状態が崩れるときの磁界の大きさのことである。すなわちこの「飽和磁界」及び「スピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）」が大きければ大きいほど、強磁性層２８と第１磁性層２６との磁化が強く反平行状態を保っていることを意味し、逆に前記「飽和磁界」及び「スピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）」が小さいほど、前記強磁性層２８と第１磁性層２６の磁化が共に同じ方向を向いていることを意味している。
本発明では、既に説明したように、第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間に強磁性的な結合を生じさせ、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化を前記強磁性層２８と同じ方向に磁化固定するものである。
つまり本発明では、図１８ないし図２１に示す実験結果において、「飽和磁界」及び「スピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）」が小さくなる非磁性層２７の膜厚を選択することが、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間により効果的に強磁性的な結合を生じさせ、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化を強磁性層２８の磁化方向と同一方向に向けることができて好ましいことになる。
図１８は、非磁性層２７にＲｕを選択したときの実験結果である。前記飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）はＲｕの膜厚が３Å程度のとき、大きなピーク値を示し、また前記Ｒｕの膜厚が６Å程度よりも大きくなると、再び飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）は大きくなり始めることがわかる。
ところが、図１８に示す実験結果は熱処理を施さないときの結果であり、実験に使用した積層膜に熱処理を施すと、Ｒｕの膜厚が０Å〜６Å程度のとき、飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）はほぼ０（ｋＯｅ）[＝０（Ａ／ｍ）なお１Ｏｅは約７９Ａ／ｍ]になることがわかっている。
本発明では、固定磁性層２４や第１磁性層２６の磁化制御のために必ず磁場中熱処理を施す。従って熱処理を施したときのＲｕの膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）との関係を見る必要性があり、上記したように前記Ｒｕの膜厚が０より大きく６Å以下であれば、飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）はほぼ０（ｋＯｅ）になることから、このＲｕの膜厚範囲が前記強磁性層２８と第１磁性層２６間に強磁性的な結合を効果的に生じさせる上で適切な範囲である。
上記した実験に使用した膜構成では、強磁性層２８及び第１磁性層２６となる層にＮｉＦｅ系合金層を使用していることから、前記非磁性層２７にＲｕを選択し、さらに強磁性層２８及び第１磁性層２６の非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層が形成されているとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａの好ましい膜厚を０Åよりも大きく６Å以下の範囲と規定した。
図１９は非磁性層２７にＩｒを選択したときの実験結果である。図１９に示すように、Ｉｒの膜厚が０Åより大きく２．５Å以下であれば、飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）はほぼ０（ｋＯｅ）になることがわかった。なお非磁性層２７にＩｒを選択したときには、熱処理を施しても、Ｉｒの膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）との関係はほとんど変わらないことがわかっている。
したがって本発明では、前記非磁性層２７にＩｒを選択し、さらに強磁性層２８及び第１磁性層２６の非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層が形成されているとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａの好ましい膜厚を０Åよりも大きく２．５Å以下の範囲と規定した。
図２０は非磁性層２７にＲｈを選択したときの実験結果である。図２０に示すように、前記Ｒｈの膜厚が０Åよりも大きく３Å以下であれば、飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）はほぼ０（ｋＯｅ）になることがわかった。なお非磁性層２７にＲｈを選択したときには、熱処理を施しても、Ｒｈの膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）との関係はほとんど変わらないことがわかっている。
したがって本発明では、前記非磁性層２７にＲｈを選択し、さらに強磁性層２８及び第１磁性層２６の非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層が形成されているとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａの好ましい膜厚を０Åよりも大きく３Å以下の範囲と規定した。
図２１は非磁性層２７にＣｒを選択したときの実験結果である。図２１に示すように、前記Ｃｒの膜厚が０Åよりも大きく８Å以下であれば、飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）はほぼ０（Ｏｅ）になることがわかった。なお非磁性層２７にＣｒを選択したときには、熱処理を施しても、Ｃｒの膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）との関係はほとんど変わらないことがわかっている。
したがって本発明では、前記非磁性層２７にＣｒを選択し、さらに強磁性層２８及び第１磁性層２６の非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層が形成されているとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａの好ましい膜厚を０Åよりも大きく８Å以下の範囲と規定した。
図２２は、「S.S.P.Parkin,N.More,and K.P.Roche:``Oscillations in Exchange Coupling and Magnetoresistance in Metallic Superlattice structures :Co/Ru, Co/Cr, and Fe/Cr”,Physical Review Letters ,Vol.64,No.19(1990),P2304〜2307」のＦｉｇ．３（ｂ）のグラフと同じものである。なおこの文献におけるグラフ上には複数の実験値がプロットされているが、前記プロットは図面上、削除した。
この文献では、Ｓｉ上に１００ÅのＲｕを形成し、２０ÅのＣｏとＲｕ（ＸÅ）からなる積層膜を２０回繰返して形成し、さらに最上層に５０ÅのＲｕ膜を形成して実験を行っている。また基板温度を４０℃あるいは１２５℃として、Ｒｕの膜厚Ｘと、飽和磁界（Saturation Field）（Ｈｓ）との関係を求めている。
図２２に示すように、Ｒｕの膜厚が１０Å程度までは飽和磁界（Ｈｓ）は非常に大きな値となっているが、熱処理を施すと、Ｒｕの膜厚が５Å以下では、前記飽和磁界（Ｈｓ）がほぼ０（ｋＯｅ）程度にまで小さくなることがわかっている。
この実験結果から、磁場中熱処理を施したとき、Ｒｕの膜厚が０Åよりも大きく、５Å以下、あるいは１０Å以上で１３Å以下であれば、飽和磁界（Ｈｓ）は非常に小さくなり、強磁性層２８と第１磁性層２６の両側端部Ｓ間により効果的に強磁性的な結合を生じさせることができることがわかった。
上記の実験では、Ｒｕ膜の上下をＣｏで挟んだ膜構成となっていることから、非磁性層２７にＲｕを選択し、さらに強磁性層２８及び第１磁性層２６の非磁性層２７と接する界面にＣｏ層あるいはＣｏＦｅ層等のＣｏを主成分とする層が形成されているとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａの好ましい膜厚を０Åよりも大きく５Å以下、あるいは１０Å以上で１３Å以下の範囲と規定した。
図２３は、「S.S.P.Parkin:``Systematic Variation of the Strength and Oscillation Period of indirect Magnetic Exchange Coupling through the 3d,4d,and 5d Transition Metals”,Physical Review Letters ,Vol.67,No.25(1991),P3598〜3601」のＦｉｇ．２のグラフと同じものである。
この文献では、Ｃｏ／Ｖ、Ｃｏ／Ｍｏ及びＣｏ／Ｒｈからなる積層膜を複数回繰返して形成し、そのときのＶ、Ｍｏ及びＲｈの膜厚と飽和磁界（Saturation Field）（Ｈｓ）との関係について調べている。なお実験では熱処理を施していない。
図２３（ａ）及び（ｂ）のように、非磁性層２７にＶやＭｏを選択した場合は、膜厚を約５Å以下とする範囲などを選択すれば飽和磁界（Ｈｓ）をほぼ０（ｋＯｅ）にできることがわかるが、ＶやＭｏは耐酸化性が悪く、適切に第１磁性層２６表面を酸化から防止することが難しい。このため本発明では前記非磁性層２７にＶやＭｏを選択することは、あまり好ましくない。
一方図２３（ｃ）では、非磁性層２７にＲｈを選択しており、ＲｈはＲｕなどと同様に耐酸化性に優れた材質である。図２３（ｃ）ではＲｈの膜厚を０Åよりも大きく４Å以下、あるいは１０Å以上で１４Å以下にすれば、飽和磁界（Ｈｓ）は非常に小さくなり、この膜厚範囲のＲｈを使用すれば強磁性層２８と第１磁性層２６の両側端部Ｓ間に強磁性的な結合を効果的に生じさせることができることがわかる。
上記の実験では、Ｒｈ膜の上下をＣｏで挟んだ膜構成となっていることから、非磁性層２７にＲｈを選択し、さらに強磁性層２８及び第１磁性層２６の非磁性層２７と接する界面にＣｏ層あるいはＣｏＦｅ等のＣｏを主成分とした層が形成されているとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａの好ましい膜厚を０Åよりも大きく４Å以下、あるいは１０Å以上で１４Å以下の範囲と規定した。
図２４は、「D.H.Mosca,F.Petroff,A.Fert,P.A.Schroeder,W.P.Pratt Jr.and R.Laloce,``Oscillatory interlayer Coupling and giant magnetoresistance in Co/Cu multilayer”Journal of Magnetism and Magnetic Materials Vol.94(1991),PL1〜L5」のＦｉｇ．２のグラフと同じものである。
この文献では、Ｃｏ（１５Å）／Ｃｕからなる積層膜を複数回繰返して形成し、そのときのＣｕの膜厚と抵抗変化率（MR RATIO）との関係について調べている。なお実験では熱処理を施していない。
図２４に示すように、Ｃｕの膜厚を０Åよりも大きく４Å以下、あるいは１１Å以上で１５Å以下にすれば、抵抗変化率は非常に小さくなることがわかる。この文献における実験で使用した積層膜は、マルチレイヤ型と呼ばれる層構造であり、簡単に言えば、Ｃｕを介して対向するＣｏ膜を互いに反平行状態に磁化させて抵抗変化率を得る構造である。したがってＣｕを介して対向するＣｏ膜が共に同じ方向に磁化されているときは、抵抗変化率は非常に低くなってしまう。本発明では、非磁性層２７を介して対向する第１磁性層２６と強磁性層２８とが互いに同じ方向に磁化される構造であるから、この図２４におけるグラフにおいて、抵抗変化率が低いときのＣｕの膜厚を選択することとした。
上記したようにＣｕの膜厚を０Åよりも大きく４Å以下、あるいは１１Å以上で１５Å以下にすれば抵抗変化率は非常に小さくなり、この膜厚範囲のＣｕを使用すれば強磁性層２８と第１磁性層２６の両側端部Ｓ間に強磁性的な結合を効果的に生じさせることができることがわかる。
上記の実験では、Ｃｕ膜の上下をＣｏで挟んだ膜構成となっていることから、非磁性層２７にＣｕを選択し、さらに強磁性層２８及び第１磁性層２６の非磁性層２７と接する界面にＣｏ層あるいはＣｏＦｅ等のＣｏを主成分とする層が形成されているとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａの好ましい膜厚を０Åよりも大きく４Å以下、あるいは１１Å以上で１５Å以下の範囲と規定した。
以上のように、非磁性層２７の材質及び膜厚と、強磁性層２８及び第１磁性層２６の材質とを適切に選択することで、前記非磁性層２７を挟んだ第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間で効果的に強磁性的な結合を生じさせることができ、より適切に前記第１磁性層２６の磁化制御を行うことができる。
なお上記したように、「飽和磁界（Ｈｓ）」が大きくなる非磁性層２７の膜厚範囲を選択すると、前記強磁性層２８の磁化と第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化を反平行状態にできるが、本発明では、このように反平行状態になる非磁性層２７の膜厚範囲を選択しなかった理由は、かかる場合、第１磁性層２６の保磁力Ｈｃが非常に大きくなり、前記第１磁性層２６の磁化制御が困難になるからである。このため本発明では、前記強磁性層２８と第１磁性層２６の両側端部Ｓ間の結合を強磁性的な結合にして、強磁性層２８及び第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化を共に同じ方向に向けさせることができる非磁性層２７の膜厚範囲を選択し、前記第１磁性層２６の磁化制御をより適切に行えるようにしている。
以上、詳述した図１に示すように本発明では、前記非磁性層２７の両側端部２７ａを一部残しているから、第１磁性層２６の両側端部Ｓがイオンミリングのダメージを受けることがなく、前記第１磁性層２６の磁気特性を劣化させるといった問題が生じない。
また前記非磁性層２７の両側端部２７ａの膜厚を非常に薄い膜厚で残すことができるのは、低エネルギーのイオンミリングを使用できるからである。元々、前記非磁性層２７は成膜段階で薄い膜厚で、好ましくは３Å〜２０Å、より好ましくは３Å〜１０Åで形成されている。このため低エネルギーのイオンミリングであっても十分に前記非磁性層２７の膜厚調整をすることができ、低エネルギーであるからミリングレートは、高エネルギーの場合に比べて遅く、非磁性層２７の途中まで削った段階でミリングを止めるように制御することも比較的簡単に行える。
従って図１のように本発明では、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓ上に一部、非磁性層２７を残すことができ、従来のように第１磁性層２６がイオンミリングなどで削られるといったことがなく、第１磁性層２６がイオンミリングによるダメージによって磁気特性が劣化するといった問題は発生しない。
本発明では、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓ上に上記した膜厚範囲の非磁性層２７を介して強磁性層２８を形成することで、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間に効果的に強磁性的な結合を生じさせることができ、狭トラック化においても適切に第１磁性層２６の磁化制御を行うことができ、狭トラック化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが可能になっている。
次に本発明では、前記強磁性層２８の膜厚ｔ６は２Å以上で５０Å以下で形成されることが好ましい。
本発明ではこのように前記強磁性層２８を薄く形成しても、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓとの間で強磁性的な結合を効果的に生じさせることが可能である。それは、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓがイオンミリングの影響を受けずに、適切な磁気特性を保っているからであり、前記強磁性層２８が上記した膜厚程度にまで薄く形成されることで、前記強磁性層２８と第２反強磁性層２９間で大きな交換結合磁界を生じさせることができるし、さらに前記強磁性層２８の内側端部からの余分な静磁界が前記第１磁性層２６の中央部Ｃに影響を及ぼし、前記第１磁性層２６の感度を劣化させるといった問題も適切に抑制できる。
図２は本発明における実施形態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部分断面図である。
図２に示す磁気検出素子は図１に示す磁気検出素子の構造と異なって、前記非磁性層２７の膜厚は、前記第１磁性層２６の中央部Ｃ上でも両側端部Ｓ上でも一定の膜厚ｔ７である。
前記非磁性層２７の膜厚ｔ７は、図１８ないし図２４で説明した非磁性層２７の膜厚範囲であるとき、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間に効果的に強磁性的な結合を生じさせることができ、前記第１磁性層２６の磁化を前記強磁性層２８の磁化と同一方向に強固に固定することができる。
なお図２に示す磁気検出素子は２通りの方法で形成される。一つ目は、非磁性層２７を全くイオンミリングしない場合である。かかる場合、非磁性層２７の成膜段階で前記非磁性層２７の膜厚ｔ７を３Å以上で、且つ図１８ないし図２４で説明した膜厚範囲とする。
なお前記非磁性層２７の膜厚ｔ７の最小値を３Åとしたのは、この程度の膜厚がないと、適切に第１磁性層２６を酸化から防止できないからである。
二つ目は、図２に示す下地層２２から非磁性層２７までを成膜した後、前記非磁性層２７表面を一律にイオンミリングする。かかる場合、成膜段階での前記非磁性層２７の膜厚は３Å以上で２０Å以下、より好ましくは３Å以上で１０Å以下である。そしてイオンミリングによって、前記非磁性層２７の膜厚ｔ７を図１８ないし図２４で説明した膜厚範囲とする。製法については後で図面を参照しながら詳しく説明する。
図２では、図１と非磁性層２７の形態が異なるのみで、他の層の材質や膜厚等は同じであるから、他の層の詳細な説明に関しては図１を参照されたい。
図３は、本発明における実施形態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部分断面図である。
図３は図１と電極層３０の形状が異なるのみで他の層の構成は全く同じである。図３では、前記電極層３０が前記第２反強磁性層２９の内側端部２９ａ上の途中から形成されており、前記電極層３０の内側先端部３０ｂ間におけるトラック幅方向（図示Ｘ方向）における間隔が前記第２反強磁性層２９の内側先端部２９ｂ間におけるトラック幅方向（図示Ｘ方向）の間隔よりも広くなっている。
あるいは図３に示す点線で示すように、前記電極層３０の内側端面３０ａが前記第１磁性層２６の中央部Ｃ上に形成された非磁性層２７の中央部２７ｂ上にまで延びて形成され、前記電極層３０の内側先端部３０ｂ間の間隔が、前記第２反強磁性層２９の内側先端部２９ｂ間の間隔より狭くなっていてもよい。かかる場合、トラック幅Ｔｗは前記電極層３０の内側先端部３０ｂ間の間隔で規定される。
なお図３では、図１と電極層３０の形態が異なるのみで、他の層の材質や膜厚等は同じであるから、他の層の詳細な説明については関しては図１を参照されたい。
図４は参考例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部分断面図である。
図４では、下部シールド層２０上に下部ギャップ層２１、下地層２２、第１反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、第１磁性層２６及び非磁性層２７が積層形成されている。各層の材質は図１で説明したものと同じである。
図４に示す形態では、前記非磁性層２７の両側端部２７ａ上に強磁性層２８が形成され、前記強磁性層２８上に第２反強磁性層２９が形成されている。さらに前記第２反強磁性層２９上にはＴａなどで形成された保護層（中間層）３５を介して電極層３０が形成されている。前記保護層３５は形成されていなくてもよい。
図４に示す形態では前記強磁性層２８間の下面の間隔でトラック幅Ｔｗが規定される。前記トラック幅Ｔｗは０．２μｍ以下で形成されることが好ましい。また前記電極層３０の両側端面３０ａは一点鎖線で示すように、第１磁性層２６の中央部Ｃ上に形成された非磁性層２７の中央部２７ｂ上にまで延ばされて形成されていてもよい。かかる場合、前記電極層３０の下面間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への間隔がトラック幅Ｔｗとして規定される。また前記電極層３０の内側端面３０ａは、点線で示すように、中間層３５の途中から形成され、前記電極層３０の内側端面３０ａ間の間隔が、前記第２反強磁性層２９及び強磁性層２８の内側端面間の間隔より広がっていてもよい。
図４に示す形態では、前記第１磁性層２６の全面に一定の膜厚を有した非磁性層２７が形成されている。なお前記非磁性層２７の中央部２７ｂの膜厚が両側端部２７ａの膜厚より薄くなっていてもよい。
前記非磁性層２７は大気暴露によっても酸化されにくい材質であることが好ましく、さらに前記非磁性層２７を構成する元素が、第１磁性層２６や強磁性層２８に拡散しても強磁性層としての性質を劣化しない材質であることが好ましい。具体的には前記非磁性層２７は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕのいずれか１種または２種以上の貴金属で形成されることが好ましい。
前記非磁性層２７の膜厚について以下に説明する。
前記非磁性層２７の膜厚は、前記非磁性層２７がＲｕで形成され、第１磁性層２６及び強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、０Åより大きく６Å以下で形成されることが好ましい。
前記非磁性層２７の膜厚は、前記非磁性層２７がＣｒで形成され、第１磁性層２６及び強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、０Åより大きく８Å以下で形成されることが好ましい。
また、前記非磁性層２７の膜厚は、前記非磁性層２７がＩｒで形成され、第１磁性層２６及び強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、０Åより大きく２．５Å以下で形成されることが好ましい。
また、前記非磁性層２７の膜厚は、前記非磁性層２７がＲｈで形成され、第１磁性層２６及び強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、０Åより大きく３Å以下で形成されることが好ましい。
また、前記非磁性層２７の膜厚は、前記非磁性層２７がＲｕで形成され、第１磁性層２６及び強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、０Åより大きく５Å以下あるいは１０Å以上で１３Å以下で形成されることが好ましい。
また、前記非磁性層２７の膜厚は、前記非磁性層２７がＲｈで形成され、第１磁性層２６及び強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、０Åより大きく４Å以下あるいは１０Å以上で１４Å以下で形成されることが好ましい。
さらには前記非磁性層２７の膜厚は、前記非磁性層２７がＣｕで形成され、第１磁性層２６及び強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、０Åより大きく４Å以下あるいは１１Å以上で１５Å以下で形成されることが好ましい。
特に前記非磁性層２７の両側端部２７ａの膜厚が、上記した非磁性層２７の膜厚範囲内にあるように適切に調整されて、前記非磁性層２７が形成されている。
上記の膜厚範囲内で形成された非磁性層２７であれば、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと前記強磁性層２８間に前記非磁性層２７を介して強磁性的な結合が効果的に生じ、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化は、前記強磁性層２８の磁化方向と同一方向に強固に固定される。
前記強磁性層２８は第２反強磁性層２９との間で発生する交換結合磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化固定され、第１磁性層２６の両側端部Ｓは、前記強磁性層２８との強磁性的な結合によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化固定される。一方、前記第１磁性層２６の中央部Ｃの磁化は外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く単磁区化された状態になりフリー磁性層として機能する。
図４に示す形態は、図１ないし図３に示す実施形態と異なって、第２反強磁性層２９及び強磁性層２８の内側端部２９ａ、２８ａは、下部シールド層２０表面に対して垂直（図示Ｚ方向）に近い方向に延びて形成されている。このような形状の違いは、後述するように製造方法の違いに起因するものである。
なお図４においても図１ないし３と同様に、前記第２反強磁性層２９及び強磁性層２８の内側端部２９ａ、２８ａを、内側端部間の間隔が下面から上面に向うにしたがって徐々に広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成することもできる。
以下、図４と同じ製造方法を用いて形成された他の実施形態の磁気検出素子の構造について説明する。
図５は、参考例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部分断面図である。
図５に示す磁気検出素子の構造は図４と異なって、非磁性層２７の中央部２７ｂ上にも強磁性層２８が形成されている。
ただし前記非磁性層２７の中央部２７ｂ上に形成された強磁性層２８の上には第２反強磁性層２９は形成されていないので、中央部Ｃに形成された前記強磁性層２８は強固に磁化固定されておらず、従って前記中央部Ｃの強磁性層２８の磁化は外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く単磁区化された状態になっている。
この図５における形態でも図４と同様に、前記強磁性層２８の両側端部Ｓと第１磁性層２６の両側端部Ｓ間が非磁性層２７の両側端部２７ａを介して強磁性的に結合し、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化は、前記強磁性層２８の両側端部Ｓの磁化方向と同一方向に強固に固定された状態になっている。
一方、前記第１磁性層２６の中央部Ｃの磁化は、強磁性層２８の中央部Ｃの磁化方向と同じ方向に外部磁界に対し感度良く反転できる程度に弱く単磁区化されたフリー磁性層として機能し、図示Ｙ方向からの外部磁界の侵入によって、前記第１磁性層２６と強磁性層２８の中央部Ｃとが共に磁化反転して記録信号が再生されるようになっている。
なお前記中央部Ｃに形成された強磁性層２８の膜厚は、両側端部Ｓに形成された強磁性層２８の膜厚と同じであってもよいし、あるいは薄く形成されていてもよい。
なお前記非磁性層２７の材質、および膜厚等に関しては図４と同じであるのでそちらを参照されたい。
図６は参考例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部分断面図である。
図６では、前記非磁性層２７上の全面に一定膜厚の強磁性層２８が形成され、さらに前記非磁性層２７の中央部２７ｂ上にも前記強磁性層２８を介して薄い膜厚の第２反強磁性層２９が形成されている。
前記中央部Ｃに形成された前記第２反強磁性層２９の膜厚ｔ２は、そのトラック幅方向の両側端部Ｓに形成された第２反強磁性層２９の膜厚に比べて薄い膜厚であるが形成されている。
前記中央部Ｃに形成された第２反強磁性層２９の膜厚ｔ２が薄く形成されていることで、前記第２反強磁性層２９の中央部Ｃと強磁性層２８の中央部Ｃ間では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、前記強磁性層２８の中央部Ｃの磁化がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強固に固定されることはない。
前記第２反強磁性層２９の中央部Ｃに残された膜厚ｔ２は、５０Å以下、好ましくは３０Å以下で形成されることが好ましい。これ以上、膜厚が厚く形成されると、前記第２反強磁性層２９の中央部Ｃと強磁性層２８の中央部Ｃ間で大きな交換結合磁界が発生する結果、前記強磁性層２８の中央部Ｃの磁化がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強固に固定され、前記強磁性層２８の中央部Ｃと第１磁性層２６の中央部Ｃ間の強磁性的な結合によって前記第１磁性層２６の中央部Ｃの磁化がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強固に固定されやすく、再生感度が低下するからである。
なお図６における形態でも図４及び図５と同様に、前記強磁性層２８の両側端部Ｓと第１磁性層２６の両側端部Ｓ間が非磁性層２７を介して強磁性的に結合し、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化は、前記強磁性層２８の両側端部Ｓの磁化方向と同一方向に強固に固定された状態になっている。
また前記非磁性層２７の材質、および膜厚等に関しては図４と同じであるのでそちらを参照されたい。
図４ないし図６に示す実施形態の磁気検出素子は、後述する製造方法で説明するように、磁気検出素子の中央部Ｃをイオンミリングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで削って形成されている。前記磁気検出素子の中央部Ｃをどこまで削るかによって形態が図４ないし図６のように変わる。
図４ないし図６では、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓ上に非磁性層２７が形成され、この上に強磁性層２８が形成されており、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓがイオンミリングによるダメージを受けることはない。本発明では、Ｒｕなどで形成された非磁性層２７は成膜段階から非常に薄い膜厚（３Å以上で２０Å以下であることが好ましい。より好ましくは３Å以上で１０Å以下である。）で形成されており、前記非磁性層２７の膜厚をイオンミリングによって調整する段階において、低エネルギーのイオンミリングを用いることができ、よって前記非磁性層２７が一部残るように、ミリング制御をしやすく、図４ないし図６のように、第１磁性層２６の両側端部Ｓ上に非磁性層２７を一部残すことが容易に且つ適切に行うことができる。なお後述する製造方法で説明するように、非磁性層２７に対してイオンミリングを行わない場合もある。
以上詳述した本発明では、図１ないし図３に示す磁気検出素子は、同じ製造工程を用いて製造されたものであり、一方、図４ないし図６に示す磁気検出素子は、図１ないし図３とは異なる製造方法で形成された構造である。製造方法が図１ないし図３と図４ないし図６とでは異なるものの、図１ないし図６に示す磁気検出素子の全ての構造で共通する部分は、第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間に非磁性層２７が介在し、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間に強磁性的な結合が発生している点である。
次に本発明における第１磁性層２６の形態について説明する。
図１ないし図６に示す磁気検出素子では、すべて第１磁性層２６は２層構造であり、非磁性材料層２５と接する側の層が、ＣｏＦｅやＣｏなどの拡散防止層２６ａとなっている。磁性材料層２６ｂはＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成されている。
前記第１磁性層２６は磁性材料の単層で形成されていてもよい。磁性材料としてはＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などを選択できる。このうち特に前記第１磁性層２６をＣｏＦｅＮｉ合金で形成することが好ましい。
図７は、前記第１磁性層２６の部分を中心に図示した部分拡大断面図である。断面は記録媒体との対向面側から見ている。
図７に示す形態では第１磁性層２６は３層構造である。前記第１磁性層２６を構成する符号３６、３７、３８の各層はすべて磁性材料の層であり、磁性材料層３６は、非磁性材料層２５との間で元素の拡散を防止するための拡散防止層である。前記磁性材料層３６はＣｏＦｅやＣｏなどで形成される。
磁性材料層３８は、非磁性層２７と接して形成されている。前記磁性材料層３８は、ＣｏＦｅ合金で形成されることが好ましく、これによって前記非磁性層２７を介して対向する強磁性層２８と前記磁性材料３８間で生じる強磁性的な結合を強くできる。
図７に示す３層構造の材質の組合わせとしては、例えば磁性材料層３６：ＣｏＦｅ／磁性材料層３７：ＮｉＦｅ／磁性材料層３８：ＣｏＦｅを提示できる。
磁性材料のみで形成された第１磁性層２６の膜厚は３０Å〜４０Å程度で形成されることが好ましい。また第１磁性層２６に使用されるＣｏＦｅ合金の組成比は、例えばＣｏが９０ａｔ％、Ｆｅが１０ａｔ％である。
図８は、前記第１磁性層２６の別の実施形態を示す部分拡大断面図である。図８に示す第１磁性層２６は積層フェリ構造と呼ばれる構造である。これにより第１磁性層２６の物理的な厚みを極端に薄くすることなしに磁気的な実効的第１磁性層２６の膜厚を薄くでき、外部磁界に対する感度を向上させることができる。
符号３９、４１の層は磁性層であり、符号４０の層は非磁性中間層である。磁性層３９および磁性層４１は、例えばＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。このうち特に前記磁性層３９及び／または磁性層４１は、ＣｏＦｅＮｉ合金で形成されることが好ましい。組成比としては、Ｆｅが９ａｔ％以上で１７ａｔ％以下、Ｎｉが０．５ａｔ％以上で１０ａｔ％以下、残りがＣｏのａｔ％であることが好ましい。
これにより前記磁性層３９、４１間に働くＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界を大きくできる。具体的にはスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）を約２９３（ｋＡ／ｍ）以上にできる。以上により、磁性層３９と磁性層４１との磁化を適切に反平行状態にできる。また上記した組成範囲内であると、第１磁性層２６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。
さらに、前記第１磁性層２６の軟磁気特性の向上、非磁性材料層２５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。
また前記非磁性中間層４０は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種または２種以上で形成されることが好ましい。
前記磁性層３９の膜厚は例えば３５Å程度で、非磁性中間層４０は例えば９Å程度で、前記磁性層４１の膜厚は例えば１５Å程度で形成される。
また前記磁性層３９と非磁性材料層２５との間には、ＣｏＦｅ合金やＣｏで形成された拡散防止層が設けられていてもよい。さらには、前記磁性層４１と非磁性層２７間にＣｏＦｅ合金で形成された磁性層が介在していてもよい。
かかる場合、磁性層３９及び／または磁性層４１がＣｏＦｅＮｉ合金で形成されるとき、前記ＣｏＦｅＮｉ合金のＦｅの組成比は７原子％以上で１５原子％以下で、Ｎｉの組成比は５原子％以上で１５原子％以下で、残りの組成比はＣｏであることが好ましい。
これにより前記磁性層３９、４１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、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。よって磁性層３９、４１の磁化を適切に反平行状態にすることができる。
また上記した組成範囲内であると、第１磁性層２６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。さらに、前記第１磁性層２６の軟磁気特性の向上を図ることができる。
なお図８に示す第１磁性層２６の形態を用いて図４ないし図６に示す各磁気検出素子を構成した場合、中央部Ｃの掘り込み深さを非磁性層２７を除去した後、さらに中央部Ｃから露出する磁性層４１を完全に除去し、非磁性中間層４０が前記中央部Ｃから露出するようにしてもよい。なお前記非磁性中間層４０は一部除去されていてもよい。かかる場合、第１磁性層２６の中央部Ｃは積層フェリ構造ではなく、磁性層３９のみの通常のフリー磁性層として機能し、一方、第１磁性層２６の両側端部Ｓでは積層フェリ構造として機能し、一方向性交換バイアス磁界が増強し、より確実に第１磁性層２６の両側端部Ｓをトラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定させ、サイドリーディングの発生を抑制することができる。
図９は本発明における第１磁性層２６の別の形態を示す部分拡大断面図である。図９に示す第１磁性層２６には、磁性材料層４２、４４間にスペキュラー膜４３が形成されている。前記スペキュラー膜４３には、図９に示すように欠陥部（ピンホール）Ｇが形成されていてもよい。また図９に示す実施形態ではスペキュラー膜（鏡面反射層）４３を挟んだ磁性材料層４２及び磁性材料層４４は同じ方向（矢印方向）に磁化されている。
磁性材料層４２、４４にはＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料が使用される。
図９のようにスペキュラー膜４３が第１磁性層２６内に形成されていると前記スペキュラー膜４３に達した伝導電子（例えばアップスピンを持つ伝導電子）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前記アップスピンを持つ伝導電子は、移動向きを変えてフリー磁性層内を通り抜けることが可能になる。
このため本発明では、スペキュラー膜４３を設けることで、前記アップスピン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を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋と、ダウンスピン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、従って抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上とともに、再生出力の向上を図ることが可能になる。
前記スペキュラー膜４３の形成は、例えば磁性材料層４２までを成膜し、前記磁性材料層４２表面を酸化する。この酸化層をスペキュラー膜４３として機能させることができる。そして前記スペキュラー膜４３上に磁性材料層４４を成膜する。
前記スペキュラー膜４３の材質としては、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｑ−Ｏ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｏ（ここでＲはＣｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）の酸化物、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｑ−Ｎ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｎ（ここでＲはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）の窒化物、半金属ホイッスラー合金などを提示できる。
図１０は本発明における第１磁性層２６の別の形態を示す部分拡大断面図である。
図１０に示す第１磁性層２６は、磁性層４５上にバックド層４６が形成されている。前記バックド層４６は例えばＣｕやＴａなどで形成される。前記磁性層４５はＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。
前記バックド層４６が形成されることによって、磁気抵抗効果に寄与するアップスピンの伝導電子（上向きスピン：ｕｐ ｓｐｉｎ）における平均自由工程（ｍｅａｎ ｆｒｅｅ ｐａｔｈ）を延ばし、いわゆるスピンフィルター効果（ｓｐｉｎ ｆｉｌｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）によりスピンバルブ型磁気素子において、大きな抵抗変化率が得られ、高記録密度化に対応できるものとなる。
図１１ないし図１３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る。図１１ないし図１３に示す各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
図１１に示す工程では、例えばＮｉＦｅ系合金などの磁性材料からなる下部シールド層２０上に、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁材料からなる下部ギャップ層２１を形成し、前記下部ギャップ層２１上に、下地層２２、第１反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、第１磁性層２６、非磁性層２７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。図１１に示す固定磁性層２４は、例えばＣｏＦｅ合金などで形成された磁性層２４ａと磁性層２４ｃと、両磁性層２４ａ、２４ｃ間に介在するＲｕなどの非磁性の中間層２４ｂとの積層フェリ構造である。前記第１磁性層２６は、ＣｏＦｅ合金などの拡散防止層２６ａとＮｉＦｅ合金などの磁性材料層２６ｂとの積層構造である。
本発明では前記第１反強磁性層２３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。
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。
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。
また本発明では前記第１反強磁性層２３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前記第１反強磁性層２３を形成することにより磁場中アニールで、前記第１反強磁性層２３と固定磁性層２４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。
図１１工程では前記第１磁性層２６上に非磁性層２７を形成することで、図１１に示す積層体が大気暴露されても前記第１磁性層２６が酸化されるのを適切に防止できる。
ここで前記非磁性層２７は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である必要がある。また熱拡散などにより前記非磁性層２７を構成する元素が第１磁性層２６内部に侵入しても強磁性材料層としての性質を劣化させない材質である必要がある。
本発明では前記非磁性層２７をＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属で形成することが好ましい。
Ｒｕなどの貴金属からなる非磁性層２７は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である。したがって前記非磁性層２７の膜厚を薄くしても第１磁性層２６が大気暴露によって酸化されるのを適切に防止できる。
本発明では前記非磁性層２７を３Å以上で２０Å以下で形成することが好ましい。より好ましくは３Å以上で１０Å以下である。この程度の薄い膜厚の非磁性層２７によっても適切に前記第１磁性層２６が大気暴露によって酸化されるのを適切に防止することが可能である。
本発明では上記のように前記非磁性層２７をＲｕなどの貴金属で形成し、しかも前記非磁性層２７を３Å〜２０Å程度、より好ましくは３Å〜１０Å程度の薄い膜厚で形成したことに特徴点がある。このように薄い膜厚で前記非磁性層２７を形成したことによって図１２工程でのイオンミリングを低エネルギーで行うことができミリング制御を従来に比べて向上させることができる。またこれら非磁性層２７を構成する非磁性元素が、前記第１磁性層２６や強磁性層２８に熱拡散しても、第１磁性層２６や強磁性層２８の磁気特性を劣化させるものではない。上記の点については図１２工程で詳しく説明する。
図１１に示すように下部シールド層２０上に非磁性層２７までの各層を積層した後、第１の磁場中アニールを施す。トラック幅Ｔｗ（図示Ｘ方向）と直交する方向である第１の磁界（図示Ｙ方向）を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、第１の反強磁性層２３と固定磁性層２４を構成する磁性層２４ａとの間に交換結合磁界を発生させて、前記磁性層２４ａの磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の磁性層２４ｃの磁化は、前記磁性層２４ａ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。なお例えば前記第１の熱処理温度を２７０℃とし、磁界の大きさを８００ｋ（Ａ／ｍ）とする。
また上記した第１の磁場中アニールによって、非磁性層２７を構成するＲｕなどの貴金属元素が、第１磁性層２６内部に拡散するものと考えられる。従って熱処理後における前記第１磁性層２６の構成元素は第１磁性層２６を構成する元素と貴金属元素とから構成される。また前記第１磁性層２６内部に拡散した貴金属元素は、前記第１磁性層２６の下面側よりも前記第１磁性層２６の表面側の方が多く、拡散した貴金属元素の組成比は、前記第１磁性層２６表面から下面に向うに従って徐々に減るものと考えられる。このような組成変調は、ＳＩＭＳ分析装置などで確認することが可能である。
次に図１２に示す工程では前記非磁性層２７の上面にレジスト層を形成し、このレジスト層を露光現像することによって図１２に示す形状のレジスト層４９を前記非磁性層２７上に残す。前記レジスト層４９は例えばリフトオフ用のレジスト層である。
次に前記レジスト層４９に覆われていない前記非磁性層２７の両側端部２７ａを、図１２に示す矢印Ｈ方向からのイオンミリングで一部削る（図１２に示す点線部分の非磁性層２７が除去される）。
ここで前記非磁性層２７の両側端部２７ａを一部削る理由は、非磁性層２７表面に吸着した有機物等の不純物を取り除くためと、できる限り前記両側端部２７ａの膜厚を薄くして、次工程で前記両側端部２７ａ上に形成される強磁性層２８と第１磁性層２６の両側端部Ｓとの間で強磁性的な結合を生じさせ、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化を、前記強磁性層２７の磁化方向と同一方向に強固に固定するためである。
本発明では、このイオンミリング工程で、前記非磁性層２７の両側端部２７ａの膜厚を以下のように設定することが好ましい。
本発明では、前記非磁性層２７をＲｕで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａを０Åより大きく６Å以下で形成することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層２７をＣｒで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａを０Åより大きく８Å以下で形成することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層２７をＩｒで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａを０Åより大きく２．５Å以下で形成することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層２７をＲｈで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａを０Åより大きく３Å以下で形成することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層２７をＲｕで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａを０Åより大きく５Å以下あるいは１０Å以上で１３Å以下で形成することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層２７をＲｈで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａを０Åより大きく４Å以下あるいは１０Å以上で１４Å以下で形成することが好ましい。
また本発明では、前記非磁性層２７をＣｕで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記非磁性層２７の両側端部２７ａを０Åより大きく４Å以下あるいは１１Å以上で１５Å以下で形成することが好ましい。
上記の膜厚範囲内に前記非磁性層２７の両側端部２７ａを形成することにより、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間に強磁性的な結合を生じさせることが可能になる。なおここで言う「強磁性的な結合」とは、非磁性層２７を介した第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間におけるＲＫＫＹ的な強磁性結合や、非磁性層２７に形成されたピンホールなどの欠陥部を介した前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間の直接的な交換相互作用により、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓが前記強磁性層２８の磁化方向と同一方向に磁化されることを意味する。
図１２に示すイオンミリング工程では、低エネルギーのイオンミリングを使用できる。その理由は、前記非磁性層２７が成膜段階で３Å〜２０Å程度、より好ましくは３Å〜１０Å程度の非常に薄い膜厚で形成されているからである。
これに対し、例えば図２６に示す従来例のようにＴａ膜９を使用すると、このＴａ膜９自体、大気暴露によって酸化されるので、３０Å〜５０Å程度の厚い膜厚で形成しないと、十分にその下の層を酸化から保護できず、しかも前記Ｔａ膜９は酸化によって体積が大きくなり、前記Ｔａ膜９の膜厚は約５０Å以上にまで膨れ上がる。
このような厚い膜厚のＴａ膜９をイオンミリングで除くには、高エネルギーのイオンミリングで前記Ｔａ膜９を除去する必要があり、高エネルギーのイオンミリングを使用すると、Ｔａ膜９のみが除去されるようにミリング制御することは非常に難しく、その下に形成されているフリー磁性層５表面も一部削られ、前記フリー磁性層５表面がイオンミリングによるダメージを受けてしまうのである。
本発明では、Ｒｕなどで形成された非磁性層２７は３Å〜２０Å程度、より好ましくは３Å〜１０Å程度の薄い膜厚であっても、第１磁性層２６が酸化されるのを十分に防止でき、低エネルギーのイオンミリングによって前記非磁性層２７の途中でミリングを止めるようにミリング制御しやすい。
このように本発明では低エネルギーのイオンミリングを使用でき、従来に比べてミリング制御を向上させることができるのである。
なおミリング時間は２０秒から６０秒程度、ミリング角度は、下部シールド層２０表面の垂直方向に対し３０°から７０°、好ましくは４０°から６０°傾いた角度で行うことが好ましい。これにより前記非磁性層２７の両側端部２７ａを、上記した膜厚範囲内に適切に収めやすくすることができる。
なお前記非磁性層２７の中央部２７ｂはその上にレジスト層４９が形成され、イオンミリングされることはないから、前記中央部２７ｂの膜厚は成膜段階の膜厚で残される。
次に図１３工程を施す。図１３工程では、前記非磁性層２７の両側端部２７ａ上に強磁性層２８、第２反強磁性層２９、電極層３０を連続成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法を使用できる。成膜された前記強磁性層２８の内側端部２８ａ、第２反強磁性層２９の内側端部２９ａ及び電極層３０の内側端部３０ａは、下面から上面に向うにしたがって（図示Ｚ方向）、徐々に前記内側端部の間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。
またこの実施形態では前記強磁性層２８の下面間の間隔でトラック幅Ｔｗが規定される。
前記第２反強磁性層２９に使用される材質は、第１反強磁性層２３に使用される反強磁性材料と同じものであることが好ましい。
また前記第２反強磁性層２９の膜厚は８０Å以上で５００Å以下程度の厚い膜厚で形成されることが好ましい。前記第２反強磁性層２９と強磁性層２８間に適切な大きさの交換結合磁界を生じさせることができるからである。
図１３に示すように電極層３０まで積層形成した後、前記強磁性層２８を構成する元素からなる強磁性材料の層２８ｂ、第２反強磁性層２９を構成する元素からなる反強磁性材料の膜２９ｃ及び電極層３０を構成する元素からなる電極材料の膜３０ｃが付着した前記レジスト層４９をリフトオフで除去する。
次に第２の磁場中アニールを施す。このときの磁場方向は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）である。なおこの第２の磁場中アニールは、第２の印加磁界を、第１反強磁性層２３の交換異方性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、前記第１反強磁性層２３のブロッキング温度よりも低くする。これによって前記第１反強磁性層２３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、前記第２反強磁性層２９の交換異方性磁界をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けることができる。なお第２の熱処理温度は例えば２５０℃であり、磁界の大きさは２４ｋ（Ａ／ｍ）である。
図１３に示すように、前記強磁性層２８上に第２反強磁性層２９が形成され、上記した第２の磁場中アニールを施すことにより、前記強磁性層２８と第２反強磁性層２９間に交換結合磁界が発生し、前記強磁性層２８がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化固定される。これによって前記第１磁性層２６の両側端部Ｓの磁化は前記強磁性層２８との間の強磁性的な結合によって前記強磁性層２８と同じ磁化方向に強固に固定される。
一方、前記強磁性層２８及び第２反強磁性層２９は前記第１磁性層２６の両側端部Ｓ上にのみ設けられ、前記第１磁性層２６の中央部Ｃ上には設けられていないから、前記第１磁性層２６の中央部Ｃの磁化が強固に固定されるといったことはなく、前記第１磁性層２６の中央部Ｃの磁化は外部磁界に対し磁化反転可能な程度に弱くトラック幅方向（図示Ｘ方向）に単磁区化され、フリー磁性層として機能する。
また図１３工程では、前記強磁性層２８を２Å以上で５０Å以下で形成することが好ましい。
本発明では、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓは、図１２工程でのイオンミリングのダメージを受けていないから前記第１磁性層２６の両側端部Ｓは良好な磁気特性を保っており、したがって前記強磁性層２８を上記した程度にまで薄く形成しても、前記強磁性層２８との間で生じる強磁性的な結合を強いものにすることができる。このため本発明では前記強磁性層２８の膜厚を従来に比べて厚く形成する必要性がないから、前記強磁性層２８と第２反強磁性層２９間で発生する交換結合磁界を十分に大きくできると共に、前記強磁性層２８の内側端部２８ａから余分な静磁界が前記第１磁性層２６の中央部Ｃに影響を及ぼすことを抑制でき、高記録密度化においても感度に優れた磁気検出素子を製造することが可能になっている。
また上記の第２の磁場中アニールで、非磁性層２７を構成するＲｕなどの貴金属元素が、第１磁性層２６及び強磁性層２８に拡散するものと考えられる。従って熱処理後における前記第１磁性層２６及び強磁性層２８の構成元素は、強磁性材料層を構成する元素と貴金属元素とから構成される。また前記第１磁性層２６及び強磁性層２８内部に拡散した貴金属元素は、前記第１磁性層２６の下面側よりも前記第１磁性層２６の表面側の方が多く、強磁性層２８の表面側よりも下面側の方が多い。拡散した貴金属元素の組成比は、前記第１磁性層２６の表面から下面に向うに従って、及び強磁性層２８の下面から表面に向うにしたがって従って徐々に減るものと考えられる。このような組成変調は、ＳＩＭＳ分析装置などで確認することが可能である。
上記のように本発明の製造方法によれば従来に比べて適切に第１磁性層２６の磁化制御を行うことができ、狭トラック化においても再生感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
以上の製造工程によって図１に示す磁気検出素子を製造することが可能である。図２に示す磁気検出素子の製造方法は、図１１工程の後、図１２工程に示すレジスト層４９を形成し、次に図１３に示す工程を行う。すなわち図１２工程でイオンミリング工程を施さない。
本発明では、図１１工程で前記非磁性層２７が、第１磁性層２６表面を酸化から防止できる程度の膜厚で形成されると共に、前記第１磁性層２６と強磁性層２８間で強磁性的な結合を生じさせることができる程度の膜厚で形成されていれば、図１２工程で、イオンミリングを行い、前記非磁性層２７の両側端部２７ａを削って膜厚調整をする必要はない。
本発明では、前記第１磁性層２６表面の酸化を適切に防止するため、前記非磁性層２７を３Å以上の膜厚で形成することが好ましい。それとともに、図１２工程で説明した非磁性層２７の両側端部２７ａの好ましい膜厚範囲を確保できるように、図１１工程で、前記非磁性層２７の膜厚を調整しながら成膜する。
これによって、前記非磁性層２７を図１２工程でイオンミリングによって削らなくても、適切に第１磁性層２６を酸化から防止できるとともに、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと強磁性層２８間で効果的に強磁性的な結合を生じさせることができ、前記第１磁性層２６の磁化制御を適切に且つ容易に行うことが可能になる。
あるいは次のような方法で図２に示す磁気検出素子を製造することもできる。まず図１１で非磁性層２７まで積層する。このとき前記非磁性層２７の膜厚は３Å〜２０Å、３Å〜１０Åであることが好ましい。次に前記非磁性層２７表面を一律にイオンミリングする。このとき図１２で説明した第１磁性層２６の両側端部Ｓの好ましい膜厚範囲となるまで前記非磁性層２７表面を削る。その後、図１２でレジスト層４９の形成、図１３工程で、強磁性層２８、第２反強磁性層２９及び電極層３０の形成を行う。
また図８に示す積層フェリ構造で第１磁性層２６を形成した場合、図１３工程後、電極層３０上をレジストで覆い、あるいは電極層３０そのものをマスク層として、前記レジスト間（電極層３０間）から露出した非磁性層２７、さらには第１磁性層２６を構成する磁性層４１までをイオンミリングで削ってもよい。これにより中央部Ｃでは非磁性中間層４０が露出し、前記中央部Ｃでの第１磁性層２６は１層の磁性層３９がフリー磁性層として機能する。両側端部Ｓでは、前記第１磁性層２６は積層フェリ構造を保ち、一方向性交換バイアス磁界が増強され、より確実に前記第１磁性層２６の両側端部Ｓをトラック幅方向に固定でき、サイドリーディングの発生を抑制できる磁気検出素子を製造できる。
また図１０に示すバックド層４６を有する形態で第１磁性層２６を形成する場合、図１３工程後、電極層３０上をレジストで覆い、あるいは電極層３０そのものをマスク層として、前記レジスト間（あるいは電極層３０間）から露出した非磁性層２７をイオンミリングで削ってもよい。これにより中央部Ｃではバックド層４６が露出する。
図１４ないし図１６に示す製造工程は図４ないし図６に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。各図は記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
まず図１４工程では、ＮｉＦｅ系合金などの磁性材料からなる下部シールド層２０上に、Ａｌ２Ｏ３などの絶縁材料からなる下部ギャップ層２１を形成し、さらに前記下部ギャップ層２１上に下地層２２、第１反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、第１磁性層２６および非磁性層２７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。図１４に示す固定磁性層２４は、例えばＣｏＦｅ合金などで形成された磁性層２４ａと磁性層２４ｃと、両磁性層２４ａ、２４ｃ間に介在するＲｕなどの非磁性の中間層２４ｂとの積層フェリ構造である。前記第１磁性層２６は、ＣｏＦｅ合金などの拡散防止層２６ａとＮｉＦｅ合金などの磁性材料層２６ｂとの積層構造である。
本発明では前記第１反強磁性層２３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。
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。
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。
また、前記第１反強磁性層２３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前記第１反強磁性層２３を形成することにより磁場中アニールで、前記第１反強磁性層２３と固定磁性層２４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。
図１４工程では、前記第１磁性層２６上に非磁性層２７を形成することで、図１４に示す積層体が大気暴露しても前記第１磁性層２６が酸化されるのを適切に防止できる。
ここで前記非磁性層２７は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である必要がある。また熱拡散などにより前記非磁性層２７が第１磁性層２６内部に侵入しても強磁性材料層としての性質を劣化させない材質である必要がある。
前記非磁性層２７をＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属で形成することが好ましい。
Ｒｕなどの貴金属からなる非磁性層２７は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である。したがって前記非磁性層２７の膜厚を薄くしても前記第１磁性層２６が大気暴露によって酸化されるのを適切に防止できる。
図１４の成膜段階において前記非磁性層２７を３Å以上で２０Å以下で形成することが好ましい。より好ましくは３Å以上で１０Å以下である。この程度の薄い膜厚の非磁性層２７によっても適切に前記第１磁性層２６が大気暴露によって酸化されるのを適切に防止することが可能である。
上記のように前記非磁性層２７をＲｕなどの貴金属で形成し、しかも前記非磁性層２７を３Å〜２０Å、より好ましくは３Å〜１０Å程度の薄い膜厚で形成したことに特徴点がある。このように薄い膜厚で前記非磁性層２７を形成したことによって次工程のイオンミリング制御を適切に且つ容易に行うことができるのである。
図１４に示すように下部シールド層２０上に非磁性層２７までの各層を積層した後、第１の磁場中アニールを施す。トラック幅Ｔｗ（図示Ｘ方向）と直交する方向である第１の磁界（図示Ｙ方向）を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、第１の反強磁性層２３と固定磁性層２４を構成する磁性層２４ａとの間に交換結合磁界を発生させて、前記磁性層２４ａの磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の磁性層２４ｃの磁化は、前記磁性層２４ａ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。なお例えば前記第１の熱処理温度を２７０℃とし、磁界の大きさを８００ｋ（Ａ／ｍ）とする。
上記した第１の磁場中アニールによって、非磁性層２７を構成するＲｕなどの貴金属元素が、第１磁性層２６内部に拡散するものと考えられる。従って熱処理後における前記第１磁性層２６の構成元素は、強磁性層を構成する元素と貴金属元素とから構成される。また前記第１磁性層２６内部に拡散した貴金属元素は、前記第１磁性層２６の下面側よりも前記第１磁性層２６の表面側の方が多く、拡散した貴金属元素の組成比は、前記第１磁性層２６の表面から下面に向うに従って徐々に減るものと考えられる。このような組成変調は、ＳＩＭＳ分析装置などで確認することが可能である。
次に図１４工程で前記非磁性層２７の表面全体をイオンミリングし、前記非磁性層２７を点線Ｊの位置まで削る。
ここで前記非磁性層２７を一部削る理由は、非磁性層２７表面に吸着した有機物などの不純物を取り除くためと、できる限り前記非磁性層２７の膜厚を所定の膜厚範囲内に薄くしておかないと前記非磁性層２７の両側端部２７ａ上に形成される強磁性層２８と第１磁性層２６の両側端部Ｓとの間で強磁性的な結合を生じさせることができず、第１磁性層２６の磁化制御を適切に行うことができなくなるからである。
図１４工程で、前記非磁性層２７をＲｕで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記非磁性層２７の膜厚が０Åより大きく６Å以下となるように、前記非磁性層２７表面をイオンミリングすることが好ましい。
また、前記非磁性層２７をＣｒで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記非磁性層２７の膜厚が、０Åより大きく８Å以下となるように、前記非磁性層２７表面をイオンミリングすることが好ましい。
また、前記非磁性層２７をＩｒで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記非磁性層２７の膜厚が、０Åより大きく２．５Å以下となるように、前記非磁性層２７表面をイオンミリングすることが好ましい。
また、前記非磁性層２７をＲｈで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記非磁性層２７の膜厚が、０Åより大きく３Å以下となるように前記非磁性層２７表面をイオンミリングすることが好ましい。
また、前記非磁性層２７をＲｕで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記非磁性層２７の膜厚が、０Åより大きく５Å以下あるいは１０Å以上で１３Å以下となるように、前記非磁性層２７表面をイオンミリングすることが好ましい。
また、前記非磁性層２７をＲｈで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記非磁性層２７の膜厚が、０Åより大きく４Å以下あるいは１０Å以上で１４Å以下となるように、前記非磁性層２７表面をイオンミリングすることが好ましい。
また、前記非磁性層２７をＣｕで形成し、第１磁性層２６及び次工程で形成される強磁性層２８が非磁性層２７と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記非磁性層２７の膜厚が０Åより大きく４Å以下あるいは１１Å以上で１５Å以下となるように、前記非磁性層２７表面をイオンミリングすることが好ましい。
上記のように非磁性層２７の膜厚を調整することで、非磁性層２７の両側端部２７ａの上下で対向する強磁性層２８と第１磁性層２６の両側端部Ｓ間に強磁性的な結合を生じさせ、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓを前記強磁性層２８の磁化方向と同一方向に強固に磁化固定することが可能になる。
図１４に示すイオンミリング工程では、低エネルギーのイオンミリングを使用できる。その理由は、成膜段階で前記非磁性層２７が好ましくは３Å〜２０Å程度、より好ましくは３Å〜１０Å程度の非常に薄い膜厚で形成されているからである。このため本発明では、低エネルギーのイオンミリングによって前記非磁性層２７の途中でミリングを止めやすく、従来に比べてミリング制御を向上させることができるのである。
なお図１４工程で示すイオンミリング工程をしなくてもよい場合もある。成膜段階で前記非磁性層２７の膜厚が３Å以上で且つ、図１４工程で説明したイオンミリング後の膜厚範囲内を満たしている場合、図１４工程でイオンミリングを施さなくても、前記第１磁性層２６を酸化から適切に防止できると共に、前記非磁性層２７の両側端部２７ａを介して強磁性層２８と第１磁性層２６の両側端部Ｓ間に効果的に強磁性的な結合を生じさせることが可能である。
次に図１５に示す工程では、前記非磁性層２７上に強磁性層２８及び第２反強磁性層２９を成膜し、さらに連続して前記第２反強磁性層２９の上にＴａなどで形成された保護層３５を成膜する。保護層３５は、第２反強磁性層２９を大気暴露によって酸化されないように保護するためのものである。
なお前記第２反強磁性層２９を８０Å以上で５００Å以下の膜厚で形成することが好ましい。これによって前記第２反強磁性層２９と強磁性層２８間に十分な大きさの交換結合磁界を発生させることができる。
次に図１６に示す工程では、前記保護層３５上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔５０ａを開けて例えば無機材料で形成されたマスク層５０を形成する。前記無機材料としては、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ、Ｓｉ−Ｏなどを選択できる。このうち金属材料で前記マスク層５０を形成する場合には、前記マスク層５０を製造工程後においてもそのまま残して電極層３０として機能させることもできる。
前記マスク層５０の形成は、例えば前記保護層３５の中央部上にレジスト層（図示しない）を立てておき、その両側を前記マスク層５０で埋めた後、前記レジスト層を除去して前記マスク層５０に所定幅の間隔５０ａを形成する。あるいは前記保護層３５上全体にマスク層５０を形成した後、レジスト層（図示しない）を前記マスク層５０上に重ねて形成し、前記レジスト層の中央部に露光現像によって穴部を形成した後、この穴部から露出する前記マスク層５０を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで削って、前記マスク層５０に所定幅の間隔５０ａを形成する。
あるいは、マスク層５０をレジストで形成してもよい。
図１６に示す工程では、前記マスク層５０の間隔５０ａ内から露出する保護層３５をＲＩＥやイオンミリングによって削り、さらに前記保護層３５下の第２反強磁性層２９を二点鎖線Ｋの位置まで削り込む。このとき二点鎖線Ｋ下の第２反強磁性層２９の膜厚が５０Å以下になるまで前記第２反強磁性層２９を削り込むことが好ましい。より好ましくは４０Å以下である。そうしないと、前記第２反強磁性層２９の中央部Ｃが反強磁性の性質を残してしまい、次工程の第２磁場中アニールで、前記第２反強磁性層２９の中央部Ｃと強磁性層２８間で交換結合磁界が発生し、前記第１磁性層２６の中央部Ｃの磁化が強固に固定されてしまうからである。
図１６の二点鎖線Ｋのように第２反強磁性層２９の途中まで削り込み、第１磁性層２６の中央部Ｃ上に強磁性層２８及び前記第２反強磁性層２９の一部を残す場合、図６に示す磁気検出素子を製造することができる。
また前記マスク層５０の間隔５０ａ内から露出する前記第２反強磁性層２９をすべて除去し、強磁性層２８を前記間隔５０ａ内から露出させてもよい。このとき、前記強磁性層２８を途中まで一点鎖線Ｌまで削ってもよいし、前記強磁性層２８を削らずにそのまま残してもよい。前記強磁性層２８を前記間隔５０ａ内から露出させた段階でミリングを止めると図５に示す磁気検出素子が完成する。
さらに前記強磁性層２８もすべて削り、その下に形成されている非磁性層２７を露出させてミリングを止めると、図４に示す磁気検出素子が完成する。このとき露出した非磁性層２７を若干削ってもよい。
図１６に示すように、前記第２反強磁性層２９は、下部シールド層２０表面に対し垂直方向に削り込まれるので、前記第２反強磁性層２９の内側端部２９ａは前記下部シールド層２０表面に対し垂直（図示Ｚ方向）に近い方向に形成される。なお当然に、前記第２反強磁性層２９の下側に形成された層まで削り込むときには、削り込まれた各層の内側端面は前記下部シールド層２０表面に対し垂直方向に近い方向に形成された状態になっている。
なお例えば図１６の点線Ｍのように、マスク層５０の内側端部５０ｂが、下面から上面に向け徐々に前記間隔５０ａが広がる傾斜面や湾曲面で形成されている場合、第２反強磁性層２９等の内側端部２９ａも傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
マスク層５０の内側端部５０ｂが傾斜面あるいは湾曲面として形成されていると、削り込まれる間隔５０ａ内のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は下面に向うほど狭くなっていく。このためトラック幅Ｔｗを、前記マスク層５０の間隔５０ａの幅よりもさらに小さくでき、より狭トラック化に対応可能な磁気検出素子を製造することができる。
またどこまで削り込むかは任意であるが、少なくとも前記第１磁性層２６の中央部Ｃ上に反強磁性を帯びる程度の厚い膜厚の第２反強磁性層２９を残さないこと、および第１磁性層２６が前記ＲＩＥやイオンミリング工程で削り込まれないようにすることが重要である。第１磁性層２６がイオンミリング等で削り込まれると、従来と同じように、前記第１磁性層２６がミリングによるダメージを受けて磁気特性の劣化を招きやすくなり好ましくない。
ただし図８に示す積層フェリ構造で第１磁性層２６を形成した場合、中央部Ｃ上の非磁性層２７を全て除去した後、露出する前記第１磁性層２６の磁性層４１を全て除去してもよい。かかる場合、図１６に示すレジスト層５０の間隔５０ａ内からは、前記第１磁性層２６を構成する非磁性の中間層４０が露出する。
また図１０に示すバックド層４６を有する第１磁性層２６を形成した場合、中央部Ｃ上の非磁性層２７を全て除去して、前記バックド層４６表面を露出させてもよい。
上記したＲＩＥやイオンミリング工程が終了した後、第２の磁場中アニールを施す。このときの磁場方向は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）である。なおこの第２の磁場中アニールは、第２の印加磁界を、第１反強磁性層２３の交換異方性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、前記第１反強磁性層２３のブロッキング温度よりも低くする。これによって前記第１反強磁性層２３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、前記第２反強磁性層２９の両側端部Ｓの交換異方性磁界をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けることができる。なお第２の熱処理温度は例えば２５０℃であり、磁界の大きさは２４ｋ（Ａ／ｍ）である。
図１５工程で前記強磁性層２８と第２反強磁性層２９とが連続成膜されているから、上記の第２磁場中アニールによって、前記強磁性層２８の両側端部Ｓと第２反強磁性層２９の両側端部Ｓ間に交換結合磁界を生じさせることができ、前記強磁性層２８の両側端部Ｓをトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強固に磁化固定することができる。
また前記非磁性層２７を介して前記強磁性層２８と対向する第１磁性層２６の両側端部Ｓは、前記強磁性層２８との間で発生する強磁性的な結合によって、前記強磁性層２８の磁化方向と同一方向に強固に磁化固定される。
一方、前記第１磁性層２６の中央部Ｃ上には第２反強磁性層２９が設けられておらず、設けられていても前記第２反強磁性層２９は、反強磁性の性質を帯びない程度の薄い膜厚で形成されているから、上記の第２の磁場中アニールによっても、前記第１磁性層２６の中央部Ｃの磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強固に磁化固定されることはなく、前記第１磁性層２６の中央部Ｃの磁化を外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く単磁区化してフリー磁性層として機能させることが可能になっている。
このように、従来に比べて第１磁性層２６の磁化制御を適切に行うことができ、狭トラック化においても再生感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
また上記の第２の磁場中アニールで、非磁性層２７を構成するＲｕなどの貴金属元素が、第１磁性層２６及び強磁性層２８内部に拡散するものと考えられる。従って熱処理後における前記第１磁性層２６及び強磁性層２８の構成元素は、強磁性層を構成する元素と貴金属元素とから構成される。また前記第１磁性層２６及び強磁性層２８内部に拡散した貴金属元素は、前記第１磁性層２６の下面側よりも前記第１磁性層２６の表面側の方が多く、強磁性層２８の表面側よりも下面側の方が多い。拡散した貴金属元素の組成比は、前記第１磁性層２６の表面から下面に向うに従って、及び強磁性層２８の下面から表面に向うにしたがって従って徐々に減るものと考えられる。このような組成変調は、ＳＩＭＳ分析装置などで確認することが可能である。
またこの第２の磁場中アニールを図１５工程の後、すなわち非磁性層２７上に強磁性層２８、第２反強磁性層２９及び保護層３５を成膜した後、施してもよい。かかる場合、第２の磁場中アニールを施すと、前記第２反強磁性層２９全体は規則化変態し、前記第２反強磁性層２９と強磁性層２８との間で大きな交換結合磁界が生じ、前記強磁性層２８との間で強磁性的な結合を生じる第１磁性層２６全体の磁化は、一旦、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定されやすくなるが、図１６工程で、第２反強磁性層２９の中央部Ｃや前記第２反強磁性層２９及び強磁性層２８の中央部Ｃを削り込むことで、前記第１磁性層２６の中央部Ｃ上に形成された強磁性層２８の中央部Ｃと第２反強磁性層２９の中央部Ｃ間の交換結合磁界は弱まりあるいは消滅し、前記第１磁性層２６の中央部Ｃを磁化反転しやすい程度に弱い磁化に変えることができるものと考えられる。
図１７は、電極層３０の形成工程を示す一工程図である。図面は記録媒体との対向面側から部分拡大断面図である。
図１６に示すマスク層５０がレジストなど、残しておいても電極層とはなり得ない材質の場合、前記マスク層５０を除去した後、電極層３０を前記第２反強磁性層２９上に形成しなければならない。
図１７工程に示すように、前記第２反強磁性層２９間の間隔２９ｄから、さらに前記第２反強磁性層２９の一部の上面にまでレジスト層５１を形成する。なお前記間隔２９ｄ内にのみレジスト層５１を設けてもよい。そして前記レジスト層５１に覆われていない前記第２反強磁性層２９上に電極層３０を成膜し、前記レジスト層５１を除去する。これによって前記第２反強磁性層２９上に電極層３０を形成できる。
以上、図１１ないし図１７に示す工程図に基づいて図１ないし図６に示す磁気検出素子の製造方法について説明したが、本形態では、まず第１磁性層２６上に非磁性層２７を成膜している。前記非磁性層２７をＲｕなど、大気暴露によっても酸化されにくい材質で形成し、この非磁性層２７を３Åから２０Å程度、より好ましくは３Åから１０Å程度の薄い膜厚で成膜している。このため前記非磁性層２７をイオンミリングで削る工程のとき、低エネルギーによるイオンミリングを使用でき、前記非磁性層２７の途中でイオンミリングを止めやすく、前記第１磁性層２６にイオンミリングによるダメージを与えてしまうといった問題が発生しない。
またこのように非磁性層２７をイオンミリングで薄く形成することで、前記第１磁性層２６の両側端部Ｓと、その上に前記非磁性層２７を介して形成された強磁性層２８間に強磁性的な結合を生じさせることができ、磁場中アニールによって前記強磁性層２８及び第１磁性層２６の両側端部Ｓをトラック幅方向（図示Ｘ方向）の同一方向に強固に磁化固定することができる。
一方、前記第１磁性層２６の中央部Ｃ上には、前記強磁性層２８及び第２反強磁性層２９が形成されていないか、形成されていても前記強磁性層２８には第２反強磁性層２９からの強い交換結合磁界は与えられず、前記第１磁性層２６の中央部Ｃの磁化は外部磁界に対し磁化反転可能な程度に弱く単磁区化され、フリー磁性層として機能する。
以上のように磁気検出素子の製造方法によれば、Ｒｕなどで形成された膜厚の薄い非磁性層２７の存在によって、低エネルギーのイオンミリングを使用でき、また前記非磁性層２７の両側端部２７ａを介して強磁性層２８と第１磁性層２６の両側端部Ｓとを対向させることで、前記強磁性層２８と第１磁性層２６間に強磁性的な結合を生じさせることができ、狭トラック化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが可能になっている。
ところで図１ないし図６に示す磁気検出素子は、電極層３０，３０から、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、第１磁性層２６を有する多層膜内に流れる電流が、前記多層膜内を各層の膜面に対して平行な方向に流れるＣＩＰ（current in the plane）型の磁気検出素子と呼ばれる構造である。
本発明は、図２５以降に示すＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気検出素子にも適用できる。ＣＰＰ型とは、例えば図２５に示すように、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、第１磁性層２６を有する多層膜Ｔ１の上下に上部電極層７２、下部電極層７０が設けられ、上部電極層７２、下部電極層７０からの電流が多層膜Ｔ１内を膜面と垂直な方向に流れる構造のことである。
ＣＰＰ型の磁気検出素子においても、図１ないし図６のＣＩＰ型の磁気検出素子と同じ効果を期待することができる。
すなわち、第１磁性層２６の両側端部Ｓ，Ｓ上には非磁性層２７が形成され、この非磁性層２７の上に強磁性層２８が形成されている。このため、第１磁性層２６の両側端部Ｓ，Ｓは非磁性層２７の存在によって適切にイオンミリングから守られ、すなわち従来のように第１磁性層２６の両側端部Ｓ，Ｓがイオンミリングによるダメージを受けておらず、第１磁性層２６の両側端部Ｓ，Ｓの磁気特性は良好に保たれている。
従って、第１磁性層２６の両側端部Ｓ，Ｓを非磁性層２７を介した強磁性層２８との間で発生する強磁性的な結合によって効果的に磁化固定することができ、第１磁性層２６の中央部は外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く単磁区化できる。よって狭トラック化においても適切に第１磁性層２６の磁化制御が可能な磁気検出素子の製造をすることができる。
成膜段階における非磁性層２７の膜厚を適切に調整し、低エネルギーのイオンミリングによって非磁性層２７の両側端部Ｓ，Ｓがすべて除去されないようにできるので、第１磁性層２６の両側端部Ｓ，Ｓ上に非磁性層２７を残すことができる。
また、非磁性層２７の成膜段階の膜厚が強磁性層２８及び第１磁性層２６間に効果的に強磁性的な結合を生じさせる場合には、非磁性層２７の両側端部Ｓ，Ｓをイオンミリングで削る必要がない。
ところで図２５に示す磁気検出素子は、下地層２２から非磁性層２７までの多層膜の構造は図１に示す磁気検出素子と同じである。図２５の磁気検出素子と図１の磁気検出素子は以下の点で構造が異なる。
図２５に示す前記多層膜の下には下部シールドを兼ねた下部電極層７０が設けられている。下部電極層７０はパーマロイ（ＮｉＦｅ）などの磁性材料でメッキ形成されたものである。
また図２５に示すように第２反強磁性層２９及び非磁性層２７上には絶縁層７１が設けられている。絶縁層７１は、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ３Ｎ４などの絶縁材料で形成される。この絶縁層７１には非磁性層２７の中央部上に開口する穴部７１ａが設けられ、この穴部７１ａを通じて、上部電極層７２と前記多層膜が導通している。穴部７１ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）間距離が光学的トラック幅Ｔｗになる。絶縁層７１は分流ロスを防ぐことができる適度な膜厚を有して形成される。
また、絶縁層７１上から非磁性層２７上にかけて上部シールド層を兼ねた上部電極層７２が設けられている。上部電極層７２はＮｉＦｅなどの磁性材料からなる。
このように図２５に示す磁気検出素子では前記多層膜の上下にシールド層を兼た上部電極層７２及び下部電極層７０が設けられ、上部電極層７２及び下部電極層７０間に流れる電流は、前記多層膜内を膜面に対し垂直な方向に流れるようになっている。
図２５に示す磁気検出素子では、第２反強磁性層２９の上面が絶縁層７１によって覆われているので、上部電極層７２から前記多層膜内に流れる電流が、第２反強磁性層２９等に分流せず、電流は絶縁層７１の穴部７１ａのトラック幅寸法で決定されるトラック幅Ｔｗ内を適切に流れる。よって図２５に示す構造の磁気検出素子であれば、電流経路がトラック幅Ｔｗから広がるのを抑制でき再生出力の大きいＣＰＰ型の磁気検出素子を製造することが可能になる。
また図２５に示すように絶縁層７１上から非磁性層２７上にかけて点線で描かれた非磁性層７３が設けられていてもよい。非磁性層７３は、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成されることが好ましい。非磁性層７３は、上部ギャップ層としての役割を有するものであるが、電流経路の出入口となる非磁性層２７上を例えば絶縁材料からなる非磁性層７３で覆うことは電流が前記多層膜内に流れにくくなるため好ましくない。よって本発明では非磁性層７３を非磁性導電材料で形成することが好ましい。
また図２５に示す磁気検出素子では前記多層膜を構成する非磁性材料層２５がＣｕなどの非磁性導電材料で形成されてもよいし、あるいは非磁性材料層２５がＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成されてもよい。前者の磁気検出素子はスピンバルブ型ＧＭＲ磁気抵抗効果素子と呼ばれる構造であり、後者の磁気検出素子はトンネル型磁気抵抗効果型素子と呼ばれる構造である。
トンネル型磁気抵抗効果型素子は、トンネル効果を利用して抵抗変化を生じさせるものであり、磁性層２４ｃと第１磁性層２６との磁化が反平行のとき、最も非磁性材料層２５を介してトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、磁性層２４ｃと第１磁性層２６との磁化が平行のとき、最もトンネル電流は流れ易くなり抵抗値は最小になる。
この原理を利用し、外部磁界の影響を受けて第１磁性層２６の磁化が変動することにより、変化する電気抵抗を電圧変化または電流変化としてとらえ、記録媒体からの洩れ磁界が検出されるようになっている。
図２６は、図２に示す磁気検出素子を図２５と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子にした実施形態である。
図２７は、図４に示す磁気検出素子を図２５と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子にした実施形態である。
図２７の磁気検出素子と図４の磁気検出素子は以下の点で構造が異なる。
図２７に示す下地層２２から非磁性層２７までの多層膜の下には下部シールドを兼ねる下部電極層７０が設けられている。下部電極層７０はパーマロイ（ＮｉＦｅ）などの磁性材料でメッキ形成されたものである。
また図２７に示すように第２反強磁性層２９の上面２９ｅには絶縁層７４が設けられている。絶縁層７４は、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ３Ｎ４などの絶縁材料で形成される。
また第２反強磁性層２９のトラック幅方向の中央に対向する内側端部２９ａ上には、絶縁層７５が形成されている。絶縁層７５は、例えばＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ３Ｎ４などの絶縁材料で形成される。
第２反強磁性層２９の上面２９ｅ上に形成された絶縁層７４と、内側端部２９ａに形成された絶縁層７５とは別体で形成される。後述する製造方法によれば、絶縁層７４、７５を別々に形成することができ、それぞれの絶縁層７４、７５は分流ロスを防ぐことができる適度な膜厚を有して形成される。
また図２７に示すように、絶縁層７４上から非磁性層２７上にかけて上部シールドを兼ねた上部電極層７２が設けられている。
このように図２７に示す磁気検出素子では前記多層膜の上下にシールドを兼ねた下部電極層７０、上部電極層７２が設けられ、下部電極層７０、上部電極層７２間に流れる電流は、前記多層膜内を膜面に対し垂直な方向に流れるようになっている。
図２７に示す磁気検出素子では、第２反強磁性層２９の上面２９ｅおよび内側端部２９ａ、さらに、強磁性層２８の内側端部２８ａが絶縁層７４、７５によって覆われているので、上部電極層７２から前記多層膜内に流れる電流が、第２反強磁性層２９等に分流せず、前記電流は前記絶縁層７５，７５間の間隔で決定されるトラック幅Ｔｗ内を適切に流れる。よって図２７に示す構造の磁気検出素子であれば、電流経路がトラック幅Ｔｗから広がるのを抑制でき再生出力の大きいＣＰＰ型の磁気検出素子を製造することが可能になる。
また図２７に示すように絶縁層７４上から絶縁層７５上、および非磁性層２７上にかけて点線で描かれた非磁性層７３が設けられていてもよい。非磁性層７３は、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成されることが好ましい。非磁性層７３は、上部ギャップ層としての役割を有するものであるが、非磁性層７３は非磁性層２７の上に接して形成されるため、非磁性導電材料で形成することが好ましい。
図２８は図５に示す磁気検出素子を図２５と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子にした実施形態であり、図２９は図６に示す磁気検出素子を図２５と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子にした実施形態である。
すなわち図２８及び図２９に示す磁気検出素子はいずれも、第１反強磁性層２３の下に下部シールドを兼用した下部電極層７０が設けられ、また第２反強磁性層２９上には絶縁層７４、７５が設けられ、さらに上部シールドを兼用した上部電極層７２が設けられている。
図３０及び図３１に示す磁気検出素子は、図２５ないし図２９と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子であるが、下部電極層８０の形状が図２５ないし図２９のそれとは異なっている。
図３０及び図３１がそれぞれ図２５及び図２７と異なっている点は、下部シールドを兼用した下部電極層８０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部に、下地層２２から非磁性層２７までの多層膜の方向（図示Ｚ方向）に突出した突出部８０ａが設けられ、この突出部８０ａの上面８０ａ１が前記多層膜の下面に接しており、突出部８０ａから前記多層膜内に（あるいは前記多層膜から突出部８０ａに）電流が流れるようになっている点である。
そして図３０及び図３１に示す形態では下部電極層８０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部８０ｂと前記多層膜間に絶縁層８１が設けられている。絶縁層８１は、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ３Ｎ４などの絶縁材料で形成される。
図３０及び図３１に示す形態では、下部電極層８０は、突出部８０ａの形成によって前記多層膜に対する電流経路が絞り込まれ、さらに下部電極層８０の両側端部８０ｂと前記多層膜間に絶縁層８１が設けられたことで、両側端部８０ｂから前記多層膜内に電流が分流することを適切に抑制でき、より効果的に再生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能になる。
図３０及び図３１に示す形態では、下部電極層８０の突出部８０ａの上面８０ａ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法は領域Ｃのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法と一致しているが、上面８０ａ１の幅寸法が領域Ｃの幅寸法より広くてもよい。より好ましくは上面８０ａ１の幅寸法がトラック幅Ｔｗと一致することである。これによってより効果的に前記多層膜に対しトラック幅Ｔｗの領域内にのみ電流を流すことができ再生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能である。
また図３０、３１に示す形態では、下部電極層８０に形成された突出部８０ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側面８０ａ２は、突出部８０ａのトラック幅方向における幅寸法が、前記多層膜から離れる（図示Ｚ方向と逆方向）にしたがって徐々に広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成されているが、両側面８０ａ２は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に対して垂直面であってもかまわない。
なお、下部電極層８０に突出部８０ａが形成され、第２反強磁性層２９上に絶縁層７１、または絶縁層７４、７５が設けられていない磁気検出素子であってもよい。この場合、上部電極層７２と第２反強磁性層２９間が絶縁されていないので、電流経路はトラック幅Ｔｗよりも広がりやすく再生出力は劣るものと考えられるが、前記多層膜の下面側で、下部電極層８０に突出部８０ａが形成されることによって電流経路を絞り込むことができ、電流経路の広がりを抑えて再生出力の低下を抑制することができる。
また図３０及び図３１に示す磁気検出素子では、下部電極層８０に形成された突出部８０ａの上面８０ａ１と、その両側に形成された絶縁層８１の上面８１ａとが同一平面で形成されていることが好ましい。これによって突出部８０ａ上から絶縁層８１上にかけて形成される前記多層膜の各層の膜面をトラック幅方向に、より平行に形成でき、再生特性に優れた磁気検出素子を製造することが可能になる。
なお、図２５ないし図３１に示すＣＰＰ型の磁気検出素子ではいずれも下部電極層７０または８０及び上部電極層７２を多層膜の上下に接して形成し、シールド層の機能を持たせているが、このような構成によって電極層とシールド層とを別々に形成する必要性が無くなり、ＣＰＰ型の磁気検出素子の製造を容易化することが可能になる。
しかも電極機能とシールド機能とを兼用させれば、シールド層間の間隔で決定されるギャップ長Ｇ１を非常に短くすることができ（図２５を参照、なお非磁性層７３が設けられる場合は、非磁性層７３の膜厚も含めてギャップ長Ｇｌが決定される）、今後の高記録密度化により適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが可能になる。
ただし本発明では、図２５ないし図３１に示す実施形態に限るものではなく、多層膜の上面及び／または下面に、例えばＡｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどからなる電極層を設け、多層膜と反対側の電極層の面にギャップ層を介して磁性材料製のシールド層を設ける構成であってもかまわない。
図２５に示される磁気検出素子を製造するときには、下部電極層７０をメッキまたはスパッタ形成し、この下部電極層７０上に、下地層２２から非磁性層２７まで成膜し、第１の磁場中アニールを行った後、非磁性層２７のトラック幅Ｔｗの領域を覆うリフトオフ用のレジストを形成する。次に、非磁性層２７の前記レジスト層に覆われない両側端部Ｓ，Ｓを、低エネルギーのイオンミリングで部分的に削り、強磁性層２８、第２反強磁性層２９をスパッタにより連続成膜する。次に、強磁性層２８、第２反強磁性層２９のスパッタ入射角度（前記多層膜の膜面垂直方向からの角度）より大きなスパッタ入射角度から絶縁層７１を成膜する。さらに、第２の磁場中アニール、上部電極層７２のスパッタまたはメッキ形成を行う。
第１の磁場中アニール、非磁性層２７の両側端部Ｓ，Ｓのイオンミリング条件及び削り量は図１の磁気検出素子を製造方法と同様である。
次に、図２７に示されたＣＰＰ型磁気検出素子の製造方法を説明する。
まずメッキ形成された磁性材料製の下部電極層７０上に、下地層２２、第１反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、第１磁性層２６、非磁性層２７、強磁性層２８を連続成膜し、これを第１の磁場中アニールにかける。次に、非磁性層２７の表面を低エネルギーのイオンミリングによって除去した後、第２反強磁性層２９及び絶縁層７４を連続スパッタ成膜し第２の磁場中アニールにかける。熱処理条件等については上述した通りである。
次に、絶縁層７４の上に露光現像によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部に穴部が設けられたレジスト層或いは金属材料からなるメタルマスク層を形成する。前記レジスト層または前記メタルマスク層の内側端面は、絶縁層７４の表面に対する垂直面である。あるいは、前記レジスト層または前記メタルマスク層の内側端面は、下面から上面にかけて徐々に前記穴部のトラック幅方向への間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。
次に絶縁層７４の膜面垂直方向からのイオンミリング或いは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって前記レジスト層または前記メタルマスク層に覆われていないトラック幅方向中央部を削る。図２７に示された磁気検出素子を形成するときには、絶縁層７４、第２反強磁性層２９、強磁性層２８を完全に削り込む。
なお前記レジスト層の内側端面が垂直面であるときは、第２反強磁性層２９のトラック幅方向の中央に対向する内側端部２９ａ、及び強磁性層２８のトラック幅方向の中央に対向する内側端部２８ａ上は、絶縁層７４の上面７４ａに対する垂直面になる。なお、前記レジスト層の内側端面が傾斜面あるいは湾曲面であるとき、あるいは、イオンミリングの入射角度が斜め方向になるときは、内側端部２９ａ、及び側面内側端部２９ａも傾斜面あるいは湾曲面になる。そして前記レジスト層を除去する。なお、前記レジスト層の代わりに前記メタルマスク層を用いるときには、このメタルマスク層を除去しなくともよい。
または、第２反強磁性層２９の成膜後、絶縁層７４をベタ膜状に成膜する代わりに、第２反強磁性層２９のトラック幅Ｔｗの領域を覆うリフトオフ用のレジストを形成し、第２反強磁性層２９の前記レジスト層に覆われない領域上に絶縁層を成膜することにより、トラック幅方向の中央部に穴部が形成された絶縁層を形成し、この絶縁層をマスクとして、第２反強磁性層２９、強磁性層２８を削り込むようにしてもよい。トラック幅方向の中央部に穴部が形成された絶縁層をマスクとするときには、前述のレジスト層やメタルマスク層の形成を省略することができる。
図３２に示す工程では、第２反強磁性層２９の上面２９ｅから内側端部２９ａ及び強磁性層の内側端部２８ａ、非磁性層２７の表面にかけてＡｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、ＡｌＮ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ−Ｎ、Ｓｉ３Ｎ４などの絶縁材料からなる絶縁層７５をスパッタ成膜する。スパッタ法には、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。
ここで注意すべき点は、絶縁層７５を形成する際のスパッタ角度θ１にある。図３２に示すようにスパッタ方向Ｇは、多層膜の各層の膜面の垂直方向に対しθ１のスパッタ角度を有しているが本発明では前記スパッタ角度θ１をできる限り大きくして（すなわちより寝かせて）、第２反強磁性層２９のトラック幅方向の中央に対向する内側端部２９ａ、及び強磁性層２８のトラック幅方向の中央に対向する内側端部２８ａに絶縁層７５が成膜されやすいようにすることが好ましい。例えば前記スパッタ角度θ１は５０°から７０°である。
このように前記スパッタ角度θ１を大きくすることで、第２反強磁性層２９の内側端部２９ａ及び強磁性層２８の内側端部２８ａに形成される絶縁層７５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への膜厚ｔｚ１を、絶縁層７４の上面７４ａ及び非磁性層２７の表面に形成される絶縁層７５の膜厚ｔｚ２よりも厚く形成できる。このように絶縁層７５の膜厚を調整しないと次工程でのイオンミリングで、内側端部２９ａ及び内側端部２８ａの絶縁層７５がすべて除去されてしまい、あるいは絶縁層７５が残ってもその膜厚は非常に薄くなり、適切に分流ロスを低減させるための絶縁層として機能させることができない。
次に図３３に示すように多層膜の各層の膜面と垂直方向（図示Ｚ方向と平行な方向）あるいは垂直方向に近い角度（多層膜の各層表面の垂直方向に対し０°から２０°）からイオンミリングを施す。このとき非磁性層２７の表面２７ｃに形成された絶縁層７５を適切に除去するまでイオンミリングを施す。このイオンミリングによって絶縁層７４の上面７４ａに形成された絶縁層７５も除去される。一方、内側端部２９ａ及び内側端部２８ａに形成された絶縁層７５も若干削れるものの、非磁性層２７の表面２７ｃに形成された絶縁層７５よりも厚い膜厚ｔｚ１を有し、しかもイオンミリングのミリング方向Ｈは、内側端部２９ａ、内側端部２８ａに形成された絶縁層７５から見ると斜め方向になるため、内側端部２９ａ、内側端部２８ａに形成された絶縁層７５は、非磁性層２７の表面２７ｃに形成された絶縁層７５に比べて削られ難く、よって内側端部２９ａ及び２８ａには適度な膜厚の絶縁層７５が残される。
その状態が図３３である。第２反強磁性層２９の内側端部２９ａ及び強磁性層２８の内側端部２８ａに残される絶縁層７５のトラック幅方向における膜厚ｔｚ３は５ｎｍから１０ｎｍであることが好ましい。
図３３に示すように第２反強磁性層２９の上面２９ｅは絶縁層７４によって覆われ、また第２反強磁性層２９の内側端部２９ａ及び強磁性層の内側端部２８ａ絶縁層７５によって覆われた状態になっている。そして必要ならば、絶縁層７４、７５から非磁性層２７の表面２７ｃにかけて図２７に示す非磁性層７３を形成した後、上部シールドを兼ね備えた上部電極層７２をスパッタまたはメッキ形成する。
以上のようにして形成された磁気検出素子では、第２反強磁性層２９の上面２９ｅは絶縁層７４によって覆われ、また第２反強磁性層２９の内側端部２９ａ及び強磁性層の内側端部２８ａは絶縁層７５によって覆われた状態にでき、電極層から流れる電流の分流ロスを適切に抑制できるＣＰＰ型の磁気検出素子を製造することが可能になる。
なお図２８、図２９に示す多層膜の上側領域も同じ工程によって形成することができるので、説明を省略する。
図３０及び図３１に示す磁気検出素子では下部電極層８０に突出部８０ａ及び下部電極層８０の両側端部８０ｂと多層膜間に絶縁層８１を形成するものであるが、これはまず下部電極層８０をメッキ形成した後、下部電極層８０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部上にレジスト層を形成し、このレジスト層に覆われていない下部電極層８０の両側端部８０ｂをイオンミリングで途中まで削り込む。これによって下部電極層８０のトラック幅方向の中央部に突出部８０ａを形成することができる。
さらに前記レジスト層に覆われていない下部電極層８０の両側端面８０ｂ上に絶縁層８１をスパッタ成膜し、絶縁層８１の上面が下部電極層８０の突出部８０ａの上面８０ａ１とほぼ同一平面となった時点で前記スパッタ成膜を終了する。そして前記レジスト層を除去する。なお前記レジスト層を除去した後、前記下部電極層８０の突出部８０ａの上面８０ａ１及び絶縁層８１の上面をＣＭＰなどを用いて研磨し、突出部８０ａの上面８０ａ１と絶縁層８１の上面８１ａを高精度に同一平面となるようにしてもよい。
なお上述したＣＩＰ型の磁気検出素子を用いて磁気ヘッドを構成するときには、磁気検出素子上に、絶縁性材料からなる上部ギャップ層３１、及びこの上部ギャップ層３１上に積層される磁性合金からなる上部シールド層３２が形成される。なお、ＣＰＰ型の磁気検出素子の場合には、既に上部シールドを兼用する上部電極層が形成されている。また、前記上部シールド層３２または上部電極層７２上に書き込み用のインダクティブ素子が積層されてもよい。
また本発明における磁気検出素子はハードディスク装置に内蔵される磁気ヘッドに装備されるほか磁気センサなどにも使用可能である。
本実施形態である磁気検出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、 本実施形態である磁気検出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、 本実施形態である磁気検出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、 参考例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部分断面図、 参考例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部分断面図、 参考例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部分断面図、 本発明におけるフリー磁性層の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、 本発明におけるフリー磁性層の別の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、 本発明におけるフリー磁性層の別の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、 本発明におけるフリー磁性層の別の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、 図１の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図 図１１の次に行なわれる一工程図、 図１２の次に行なわれる一工程図、 図４の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図 図１４の次に行なわれる一工程図、 図１５の次に行なわれる一工程図、 電極層を形成するための工程を示す一工程図、 ＮｉＦｅ／Ｒｕ／ＮｉＦｅの膜構成を有する積層膜において、Ｒｕの膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）との関係を示すグラフ、 ＮｉＦｅ／Ｉｒ／ＮｉＦｅの膜構成を有する積層膜において、Ｉｒの膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）との関係を示すグラフ、 ＮｉＦｅ／Ｒｈ／ＮｉＦｅの膜構成を有する積層膜において、Ｒｈの膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）との関係を示すグラフ、 ＮｉＦｅ／Ｃｒ／ＮｉＦｅの膜構成を有する積層膜において、Ｃｒの膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）及びスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）との関係を示すグラフ、 Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏの膜構成を有する積層膜において、Ｒｕの膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）との関係を示すグラフ、 Ｃｏ／Ｖ／Ｃｏ、Ｃｏ／Ｍｏ／Ｃｏ、あるいはＣｏ／Ｒｈ／Ｃｏの膜構成を有する積層膜において、Ｖ、ＭｏあるいはＲｈの膜厚と飽和磁界（Ｈｓ）との関係を示すグラフ、 Ｃｏ／Ｃｕ／Ｃｏ、Ｃｏ／Ｍｏ／Ｃｏの膜構成を有する積層膜において、Ｃｕの膜厚と抵抗変化率との関係を示すグラフ、 本実施形態である磁気検出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、 本実施形態である磁気検出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、 参考例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部分断面図、 参考例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部分断面図、 参考例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部分断面図、 本実施形態である磁気検出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、 参考例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部分断面図、 図２７の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、 図３２の次工程を示す一工程図、 従来における磁気検出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、 従来における別の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、 図３５の次に行なわれる一工程図、
符号の説明
２０ 下部シールド層
２３ 第１反強磁性層
２４ 固定磁性層
２５ 非磁性材料層
２６ 第１磁性層（フリー磁性層）
２７ 非磁性層
２８ 強磁性層
２９ 第２反強磁性層
３０ 電極層
３２ 上部シールド層
４９、５１ レジスト層
５０ マスク層
７０、８０ 下部電極層
７１、７４、７５ 絶縁層
７２ 上部電極層
Ｃ 中央部
Ｓ 両側端部

Claims (22)

  1. 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、下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、第１磁性層、非磁性層の順に積層された多層膜を形成し、このとき、前記非磁性層を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｐｔ、Ａｕのいずれか１種または２種以上で形成する工程と、
    （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をハイト方向に固定する工程と、
    （ｃ）前記非磁性層の中央部上にレジスト層を形成する工程と、
    （ｄ）前記レジスト層のトラック幅方向の両側から露出する非磁性層の両側端部上に強磁性層、および第２反強磁性層を形成する工程と、
    （ｅ）第２の磁場中アニールを施し、前記第２反強磁性層と強磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前記第１磁性層の両側端部の磁化を前記強磁性層との間の強磁性的な結合により、前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に固定し、
    このとき、前記第１磁性層の中央部は、外部磁界に対して磁化反転するフリー磁性層として、磁化方向が前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃えられる工程。
  2. 前記（ｃ）工程で、前記レジスト層を形成した後、前記レジスト層に覆われていない前記非磁性層の両側端部を削り、このとき前記非磁性層の両側端部を一部残す請求項１記載の磁気検出素子の製造方法。
  3. 前記（ａ）工程で、前記非磁性層を３Å以上で２０Å以下で形成する請求項２記載の磁気検出素子の製造方法。
  4. 前記非磁性層を３Å以上で１０Å以下で形成する請求項３記載の磁気検出素子の製造方法。
  5. 前記第２の反強磁性層上に、トラック幅方向に間隔をあけて一対の電極層を積層する工程を有する請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  6. 前記（ａ）工程の前に、
    （ｆ）基板上に、下部電極層を形成する工程を有し、
    前記（ｄ）工程の後に、
    （ｇ）前記第２の反強磁性層上に、前記第２の反強磁性層を覆いトラック幅方向の中央部に穴部が設けられた絶縁層を積層する工程と、
    （ｈ）前記多層膜に電気的に導通する上部電極層を形成する工程と、
    を有する請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  7. 前記（ｆ）工程と前記（ａ）工程の間に、
    （ｉ）前記下部電極層のトラック幅方向の中央に、前記多層膜方向に突出した突出部を形成する工程と
    （ｊ）前記下部電極層の前記突出部のトラック幅方向の両側部に絶縁層を設ける工程とを有し、
    前記（ａ）工程において、
    前記突出部の上面が前記多層膜の下面と接するように、前記多層膜を形成する請求項６記載の磁気検出素子の製造方法。
  8. 前記（ｉ）工程において、
    前記突出部の上面と、前記下部電極層の両側端部上に設けられた前記絶縁層の上面を同一平面にする請求項７記載の磁気検出素子の製造方法。
  9. 前記下部電極層、あるいは、前記上部電極層、又は前記下部磁極層及び前記上部磁極層を、磁性材料で形成する請求項６ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  10. 前記上部電極層を、前記多層膜と電気的に導通する非磁性導電性材料で形成される層と磁性材料で形成される層が積層されたものとして形成する請求項６ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  11. 前記非磁性材料層を非磁性導電材料で形成する請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  12. 前記非磁性材料層を絶縁材料で形成する請求項６ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  13. 前記非磁性層をＲｕで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく６Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整する請求項１ないし１２記載の磁気検出素子の製造方法。
  14. 前記非磁性層をＣｒで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく８Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整する請求項１ないし１２記載の磁気検出素子の製造方法。
  15. 前記非磁性層をＩｒで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく２．５Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整する請求項１ないし１２記載の磁気検出素子の製造方法。
  16. 前記非磁性層をＲｈで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＮｉＦｅ系合金層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく３Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整する請求項１ないし１２記載の磁気検出素子の製造方法。
  17. 前記非磁性層をＲｕで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく５Å以下あるいは１０Å以上で１３Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整する請求項１ないし１２記載の磁気検出素子の製造方法。
  18. 前記非磁性層をＲｈで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく４Å以下あるいは１０Å以上で１４Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整する請求項１ないし１２記載の磁気検出素子の製造方法。
  19. 前記非磁性層をＣｕで形成し、第１磁性層及び強磁性層が非磁性層と接する界面にＣｏを主成分とする層を有するとき、前記（ｄ）工程時に少なくとも前記非磁性層の両側端部の膜厚が、０Åより大きく４Å以下あるいは１１Å以上で１５Å以下となるように、前記非磁性層の両側端部の膜厚を調整する請求項１ないし１２記載の磁気検出素子の製造方法。
  20. 前記（ｄ）工程で、前記強磁性層を、２Å以上で５０Å以下で形成する請求項１ないし１９のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  21. 前記（ａ）工程で、前記第１磁性層を磁性層の３層構造で形成する請求項１ないし２０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  22. 前記第１磁性層をＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅの３層構造で形成する請求項２１記載の磁気検出素子の製造方法。
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