JP2008288235A - 磁気検出素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 特に、下地層を改良して、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に代表される再生特性を低下させることなく、従来に比べて、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を向上でき高記録密度化に適した磁気検出素子を提供することを目的としている。
【解決手段】 下地層１は、アモルファスの磁性材料であるＣｏ−Ｆｅ−Ｂで形成される。よって、上下シールド間のギャップ長（ＧＬ）の下部シールド層２１側の基準位置を、前記下地層１上とみなすことができ、従来に比べて狭ギャップ化を図ることができる。さらに前記下地層１はアモルファス構造であるため、前記下地層１がその上に形成される各層に対する結晶配向性に悪影響を及ぼすことなく、しかも前記下地層の表面は平坦化性にも優れる。以上により抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）等を低下させることなく、従来に比べて、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を向上でき高記録密度化に適した構造とすることができる。
【選択図】 図１

Description

本発明は、特に、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に代表される再生特性を低下させることなく、従来に比べて、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を向上させることができ高記録密度化に適した磁気検出素子及びその製造方法に関する。

例えばトンネル型磁気抵抗効果素子は、膜厚方向にて対向する下部シールド層と上部シールド層間にトンネル型磁気抵抗効果を利用した多層膜が介在する構造となっている。

より具体的には、下部シールド層上には、例えば、下から下地層、反強磁性層、固定磁性層、絶縁障壁層、フリー磁性層及び保護層の順に積層された多層膜が形成されている。

従来、一般的に、前記下地層には、非磁性材料であるＴａが使用されていた。特許文献１の［００５６］欄にもＴａを下地層として使用した例が開示されている。
特開２００１−１７６０２７号公報 特開２００１−５２３１６号公報 特開２００１−２８１０８号公報

ところで、高記録密度化には、短いビット間隔の情報を正確に読み取ることが求められており、そのためには波形半値幅（ＰＷ５０）を小さくすることが重要であった。

前記波形半値幅（ＰＷ５０）を小さくするには、上下シールド層の間隔で求められるギャップ長（ＧＬ）を小さくすることが効果的であった。従来のトンネル型磁気検出素子の構造では、上下シールド間のギャップ長は、前記上下シールド間に介在する多層膜の膜厚となっていた。

よって単純に多層膜の膜厚を薄くすれば、前記ギャップ長を小さくできるが、既に多層膜の各層は数十Åという極薄い膜厚であり、各層の膜厚をなるべく変えずに、狭ギャップ化を目指したい。

また狭ギャップ化の際に、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に代表される再生特性の劣化を招いてはいけない。

すなわち抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を低下させることなく、狭ギャップ化によって波形半値幅（ＰＷ５０）を小さくすることが求められたが、従来では、再生特性を劣化させることなく狭ギャップ化を促進する目的のために、特に、前記下部シールド層に接して形成される下地層に関して何ら改良はなされていなかった。

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、特に、下地層を改良して、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に代表される再生特性を低下させることなく、従来に比べて、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を向上でき高記録密度化に適した磁気検出素子を提供することを目的としている。

本発明における磁気検出素子は、
膜厚方向に間隔を空けて対向する下部シールド層と上部シールド層の間に、複数の層が積層されて成る多層膜が形成されており、
前記多層膜のトラック幅方向の最大幅寸法は、前記下部シールド層及び前記上部シールド層のトラック幅方向の幅寸法に比べて小さく、前記多層膜のトラック幅方向の両側部は、バイアス層と絶縁層との積層構造で埋められており、
前記多層膜の最下層は下地層で前記下部シールド層上に接して形成されており、前記多層膜の最上層は保護層であり、前記下地層と前記保護層間には、膜厚方向に、少なくとも固定磁性層と、フリー磁性層と、前記固定磁性層とフリー磁性層との間に位置する非磁性材料層とが形成されており、
前記下地層は、アモルファスの磁性材料で形成されていることを特徴とするものである。

本発明では上記のように下部シールド層上に接して形成される前記下地層は磁性層であるため、前記下地層をＴａ等の非磁性材料で形成していた従来と異なり、上下シールド間のギャップ長（ＧＬ）の下部シールド層側の基準位置を、前記下地層上とみなすことができ、従来に比べて狭ギャップ化を図ることができる。実際、後述する実験では、前記下地層をＴａで形成した従来例に比べて、ＰＷ５０（再生半値幅）を小さくできることなどが証明されている。

さらに本発明では前記下地層はアモルファス構造であるため、前記下地層がその上に形成される各層に対する結晶配向性に悪影響を及ぼすことなく、しかも前記下地層の表面は平坦化性にも優れる。したがって、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）も従来と同様の値を維持することが可能である。

以上により本発明では、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に代表される再生特性を低下させることなく、従来に比べて、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を向上でき高記録密度化に適した磁気検出素子の構造とすることができる。

本発明では、前記下地層は、Ｃｏ−Ｘ、あるいは、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｘ（ただしＸは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）、又は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｙ（ただしＹは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）で形成されることが好ましい。

特に、前記下地層は、{Ｃｏ_ａＦｅ_{１００−ａ}}_{１００−ｂ}Ｘ_ｂ（ただし原子比率ａは、２５〜１００、元素Ｘの濃度ｂは、１０〜５０ａｔ％）の組成式からなる磁性材料で形成されることが好ましい。また、前記濃度ｂは、１０〜４０ａｔ％であることがより好ましい。

上記の材質により前記下地層を形成することで、適切に前記下地層をアモルファスの磁性層で形成でき、また前記下地層の表面の平坦化性も良好に保つことが出来る。

本発明では、前記下地層の平均膜厚は、１０Å以上で１００Å以下であることが好ましい。前記下地層の平均膜厚は１０Å以上で５０Å以下であることがより好ましい。これにより下地層としての機能を損なわず、また、前記下地層の軟磁気特性を良好な状態に保つことができるため、より効果的に、従来と同様の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を維持しつつ、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を向上させることが可能である。

本発明では、前記下部シールド層は、前記下地層より軟磁気特性に優れる磁性材料で形成されることが好ましい。例えば、前記下部シールド層は、Ｎｉ−Ｆｅで形成されることが好適である。これによりシールド機能を効果的に向上させることが可能である。

また本発明では、前記非磁性材料層は、絶縁障壁層で形成されることが好ましい。前記絶縁障壁層は、Ａｌ−Ｏ、あるいはＭｇ−Ｏで形成されることが好適である。後述する実験でも、前記絶縁障壁層を、Ａｌ−Ｏ、あるいはＭｇ−Ｏで形成したとき、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）やＰＷ５０等に関して良好な実験結果が得られている。

また本発明では、前記多層膜は、下から下地層、シード層、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、及び保護層の順に形成されていることが安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）等を得ることができ好適である。

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） 下部シールド層を形成する工程、
（ｂ） 前記下部シールド層上に、複数の層を積層して成り、各層を同一真空中で連続成膜して成る多層膜を形成し、このとき、前記多層膜の最下層に、アモルファスの磁性材料にて下地層を前記下部シールド層上に接して形成し、前記多層膜の最上層に保護層を形成し、前記下地層と前記保護層間には、膜厚方向に、少なくとも固定磁性層と、フリー磁性層と、前記固定磁性層とフリー磁性層との間に位置する非磁性材料層とを形成する工程、
（ｃ） 前記多層膜のトラック幅方向の最大幅寸法が、前記下部シールド層のトラック幅方向の幅寸法に比べて小さくなるように、前記多層膜のトラック幅方向の両側部を除去する工程、
（ｄ） 前記多層膜の前記両側部にバイアス層と絶縁層との積層構造を形成して、前記両側部を埋める工程、
（ｅ） 前記多層膜上から前記両側部上にかけて、トラック幅方向の幅寸法が前記多層膜の幅寸法よりも大きい上部シールド層を形成する工程。

本発明では、上記（ｂ）工程に示すように、多層膜の各層を同一真空中で連続成膜し、このとき、前記多層膜の最下層に、アモルファスの磁性材料で形成された下地層を前記下部シールド層上に接して形成している。このように多層膜の各層を連続成膜するとともに、下部シールド層上にアモルファスの下地層を形成することで、各層の表面を外気に曝すことなく、各層の結晶配向性を適切に整えることが出来る。また前記下地層上の各層に対する下部シールド層の結晶配向性等の影響を抑制できるとともに、前記下地層自体が各層の結晶配向性に悪影響を及ぼすことなく、また前記下地層の表面の平坦性も向上させることができる。

また前記下地層を磁性層で形成するため、上下シールド層間のギャップ長（ＧＬ）の下部シールド層側の基準位置を、前記下地層上とみなすことが可能であり、狭ギャップ化を図ることが出来る。

以上により、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に代表される再生特性を低下させることなく、従来に比べて、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を向上させることができ高記録密度化に適した磁気検出素子を簡単且つ適切に製造することが出来る。

本発明では、前記下地層を、Ｃｏ−Ｘ、あるいは、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｘ（ただしＸは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）、又は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｙ（ただしＹは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）で形成することが好ましい。

特に本発明では、前記下地層を、{Ｃｏ_ａＦｅ_{１００−ａ}}_{１００−ｂ}Ｘ_ｂ（ただし原子比率ａは、２５〜１００、元素Ｘの濃度ｂは、１０〜５０ａｔ％）の組成式からなる磁性材料で形成することが好ましい。このとき、前記濃度ｂを、１０〜４０ａｔ％で調整することがより好ましい。

上記の材質により前記下地層を形成することで、適切に前記下地層をアモルファスの磁性層で形成でき、また前記下地層の表面の平坦化性も良好に保つことが出来る。

また本発明では、前記下地層の膜厚を、１０Å以上で１００Å以下で形成することが好ましい。また、前記下地層の膜厚を１０Å以上で５０Å以下で形成することがより好ましい。これにより下地層としての機能を損なわず、また、前記下地層の軟磁気特性を良好な状態に保つことができる。

また本発明では、前記下部シールド層を、前記下地層より軟磁気特性に優れる磁性材料で形成することが好ましい。特に、前記下部シールド層を、Ｎｉ−Ｆｅで形成することがより好ましい。

また本発明では、前記非磁性材料層を、Ａｌ−Ｏ、あるいはＭｇ−Ｏの絶縁障壁層で形成することが好ましい。

また本発明では、前記多層膜を、下から下地層、シード層、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、及び保護層の順に形成することが好ましい。

本発明のように、下地層をアモルファスの磁性材料で形成したとき、上記のように材質や積層順を規定することで、従来に比べてより効果的に、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に代表される再生特性を低下させることなく、従来に比べて、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を向上させることができ高記録密度化に適した磁気検出素子を簡単且つ適切に製造することが出来る。

本発明では、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に代表される再生特性を低下させることなく、従来に比べて、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を向上させることができ高記録密度化に適した磁気検出素子の構造とすることが出来る。

図１は本実施形態のトンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図である。

トンネル型磁気検出素子は、例えば、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部に設けられて、磁気記録媒体からの漏れ磁界（記録磁界）を検出するものである。なお、図中においてＸ方向は、トラック幅方向、Ｙ方向は、磁気記録媒体からの漏れ磁界の方向（ハイト方向）、Ｚ方向は、磁気記録媒体の移動方向及び前記トンネル型磁気検出素子の各層の積層方向、である。

図１の最も下に形成されているのは、例えばＮｉ−Ｆｅで形成された下部シールド層２１である。前記下部シールド層２１上に多層膜Ａが形成されている。前記多層膜Ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側部Ｂに形成された下側絶縁層２２、ハードバイアス層２３、上側絶縁層２４とで構成される。

前記多層膜Ａの最下層は、アモルファスの磁性材料で形成された下地層１である。前記下地層１は前記下部シールド層２１上に接して形成されている。

前記下地層１上にはシード層２が設けられる。前記シード層２は、例えば、Ｒｕによって形成される。

前記シード層２の上に形成された反強磁性層３は、元素Ｚ（ただしＺは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。

また前記反強磁性層３は、元素Ｚと元素Ｚ′（ただし元素Ｚ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。

前記反強磁性層３は例えばＩｒ−Ｍｎで形成される。
前記反強磁性層３上には固定磁性層４が形成されている。前記固定磁性層４は、下から第１固定磁性層４ａ、非磁性中間層４ｂ、第２固定磁性層４ｃの順で積層された積層フェリ構造である。前記反強磁性層３との界面での交換結合磁界及び非磁性中間層４ｂを介したＲＫＫＹ的相互作用による結合磁界により前記第１固定磁性層４ａと第２固定磁性層４ｃの磁化方向は互いに反平行状態にされる。前記固定磁性層４を積層フェリ構造で形成することにより前記固定磁性層４の磁化を安定した状態にできる。また前記固定磁性層４と反強磁性層３との界面で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができる。なお前記第１固定磁性層４ａ及び第２固定磁性層４ｃは例えば１２〜４０Å程度で形成され、非磁性中間層４ｂは８Å〜１０Å程度で形成される。

前記第１固定磁性層４ａは、例えばＣｏ−Ｆｅで形成される。第２固定磁性層４ｃは、例えばＣｏ−Ｆｅ−Ｂで形成される。前記第２固定磁性層４ｃは、{Ｃｏ_αＦｅ_{１００−α}}_{１００−β}Ｂ_βの組成式からなり、原子比率αは、２５〜１００、Ｂ濃度βは１０〜４０ａｔ％で形成される。また非磁性中間層４ｂは、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。

前記固定磁性層４上に形成された絶縁障壁層５は、例えば、Ａｌ−Ｏ（酸化アルミニウム）、あるいは、Ｍｇ−Ｏ（酸化マグネシウム）で形成される。

前記絶縁障壁層５上には、フリー磁性層６が形成されている。前記フリー磁性層６は、下から例えばＣｏ−Ｆｅで形成されたエンハンス層６ａと、前記エンハンス層６ａ上に形成された例えばＮｉ−Ｆｅから成る軟磁性層６ｂの積層構造で形成される。

前記フリー磁性層６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法でトラック幅Ｔｗが決められる。
前記フリー磁性層６上にはＴａ等で形成された保護層７が形成されている。

前記多層膜Ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面１２，１２は、下側から上側に向けて徐々に前記トラック幅方向の幅寸法が小さくなるように傾斜面で形成されている。

図１に示すように、前記多層膜Ａの両側に広がる下部シールド層２１上から前記多層膜Ａの両側端面１２上にかけて下側絶縁層２２が形成され、前記下側絶縁層２２上にハードバイアス層２３が形成され、さらに前記ハードバイアス層２３上に上側絶縁層２４が形成されている。

前記下側絶縁層２２と前記ハードバイアス層２３間にバイアス下地層（図示しない）が形成されていてもよい。前記バイアス下地層は例えばＣｒ、Ｗ、Ｔｉで形成される。

前記絶縁層２２，２４はＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２等の絶縁材料で形成されている。前記絶縁層２２，２４は、前記多層膜Ａ内を各層の界面と垂直方向に流れる電流が、前記多層膜Ａのトラック幅方向の両側に分流するのを抑制すべく前記ハードバイアス層２３の上下を絶縁するものである。前記ハードバイアス層２３は例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成される。

前記多層膜Ａ上及び上側絶縁層２４上には例えばＮｉ−Ｆｅで形成された上部シールド層２６が形成されている。前記多層膜Ａと上部シールド層２６とが接して形成されていてもよいし、前記多層膜Ａと上部シールド層２６間に非磁性導電材料が介在する形態であってもよい。

図１に示す実施形態では、前記下部シールド層２１及び上部シールド層２６が前記多層膜Ａに対する電極層として機能し、前記多層膜Ａの各層の膜面に対し垂直方向（図示Ｚ方向と平行な方向）に電流が流される。

前記フリー磁性層６は、前記ハードバイアス層２３からのバイアス磁界を受けてトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に磁化されている。一方、固定磁性層４を構成する第１固定磁性層４ａ及び第２固定磁性層４ｃはハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化されている。前記固定磁性層４は積層フェリ構造であるため、第１固定磁性層４ａと第２固定磁性層４ｃはそれぞれ反平行に磁化されている。前記固定磁性層４の磁化は固定されている（外部磁界によって磁化変動しない）が、前記フリー磁性層６の磁化は外部磁界により変動する。

前記フリー磁性層６が、外部磁界により磁化変動すると、第２固定磁性層４ｃとフリー磁性層６との磁化が反平行のとき、前記第２固定磁性層４ｃとフリー磁性層６との間に設けられた絶縁障壁層５を介してトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になる。一方、前記第２固定磁性層４ｃとフリー磁性層６との磁化が平行のとき、最も前記トンネル電流は流れ易くなり抵抗値は最小になる。

この原理を利用して、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層６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としてとらえ、磁気記録媒体からの漏れ磁界が検出されるようになっている。

本実施形態におけるトンネル型磁気検出素子の特徴的部分について以下に説明する。
本実施形態では、多層膜Ａの最下層であり下部シールド層２１上に接する前記下地層１が、アモルファスの磁性材料で形成されている。

図１に示すように前記多層膜Ａには、最上層に非磁性の保護層７が形成されている。また前記下地層１と保護層７との間には膜厚方向に、少なくとも固定磁性層４、フリー磁性層６及び、前記固定磁性層４とフリー磁性層６間に位置する絶縁障壁層（非磁性材料層）５が形成されている。

図１に示すように前記下部シールド層２１のトラック幅方向の幅寸法はＴ１、上部シールド層２６のトラック幅方向の幅寸法はＴ２であり、具体的には前記幅寸法Ｔ１，Ｔ２は１０〜２００μｍ程度である。

一方、前記多層膜Ａのトラック幅方向の幅寸法は最も広い裾部でＴ３であり、前記幅寸法Ｔ３は、前記幅寸法Ｔ１，Ｔ２に比べて十分に小さい。前記幅寸法Ｔ３は、０．０５〜０．５μｍ程度である。またトラック幅Ｔｗは０.０３〜０．３μｍ程度である。

以上のように、本実施形態では前記下地層１が磁性材料で形成されているため、図１に示すように、上下シールド間のギャップ長（ＧＬ）の下部シールド層側の基準位置を、前記下地層上とみなすことができ、従来に比べて狭ギャップ化を図ることが可能である。狭ギャップ化によって以下に示すようにＰＷ５０（波形半値幅）を小さくできる。

図１３は、本実施形態における磁気検出素子と、磁気記録媒体との関係を示す模式図である。

図１３に示すように前記磁気検出素子の多層膜Ａの膜厚がＨ、磁気検出素子と記録媒体間のスペーシングがｄ、前記磁気記録媒体の磁化反転幅がａ、記録層膜厚がδであると、ＰＷ５０は以下の数式によって求められる。

数１に示すように、多層膜Ａの膜厚Ｈが小さくなればＰＷ５０は小さくなる関係にある。多層膜Ａの膜厚Ｈは、上下シールド層間のギャップ長（ＧＬ）と換言できるが、本実施形態のように、上下シールド間のギャップ長の下部シールド層側の基準位置を下地層１上とすると下地層１の膜厚分、前記ギャップ長が小さくなり、その結果、ＰＷ５０を小さくすることが可能である。

なお図１３では、記録媒体は水平磁気記録方式により記録されているが垂直磁気記録方式であっても、多層膜Ａの膜厚Ｈが小さくなればＰＷ５０は小さくなる関係にある。

また、上記したように、前記下地層１はアモルファスで形成される。よって、前記下地層１は、前記下部シールド層２１の結晶配向性等が、前記下地層１上の各層に影響を及ぼすのを抑制する緩衝層的な役割を有しているとともに、前記下地層１そのものが、前記下地層１上の各層の結晶配向性に悪影響を及ぼさない層となっている。しかも前記下地層１の表面は平坦性にも優れている。

よって本実施形態では、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）等に代表される再生特性を従来とほぼ同様にできる。

以上のように本実施形態では、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）等に代表される再生特性を従来とほぼ同様に維持しつつ、ＰＷ５０（波形半値幅）に代表される再生分解能を従来よりも向上させることができ、高記録密度化を効果的に促進できる。

本実施形態では、前記下地層１は、Ｃｏ−Ｘ、あるいは、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｘ（ただしＸは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）、又は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｙ（ただしＹは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）で形成されることが好ましい。特に、前記下地層１は、{Ｃｏ_ａＦｅ_{１００−ａ}}_{１００−ｂ}Ｘ_ｂ（ただし原子比率ａは、２５〜１００、元素Ｘの濃度ｂは、１０〜５０ａｔ％）の組成式からなる磁性材料で形成されることがより好ましい。また、前記濃度ｂは、１０〜４０ａｔ％であることが好ましい。また元素ＸにはＢを選択することが好ましい。

元素Ｘや元素Ｙはアモルファス化を促進させるための元素である。元素Ｘや元素Ｙの濃度は、少ないとアモルファス化が不十分であるが、多すぎると磁性が失われるので、アモルファスで且つ磁性を帯びる組成範囲が選択される。上記したように、元素Ｘの濃度ｂを、１０〜５０ａｔ％、好ましくは、１０〜４０ａｔ％とする。また元素Ｙの濃度ｃを、２〜２０ａｔ％の範囲内に設定する。

特に後述する実験では、前記下地層１としてＣｏ−Ｆｅ−Ｂを用いることで、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を従来とほぼ同様の値に維持できることがわかっており、またＣｏ−Ｆｅ−Ｂの軟磁気特性も保磁力Ｈｃが小さく（具体的には１〜２Ｏｅ）、前記下地層１をシールド層として適切に機能させることができる。よってＰＷ５０やＳＮ比等を効果的に向上させることが可能である。

また、アモルファスの磁性材料で形成された下地層１は、例えば従来から下地層として使用されていたＴａに比べて、ミリングレートが速い。従来、Ｔａの下地層を使用した場合、Ｔａはミリングレートが磁性層等より遅いため、トンネル型磁気検出素子の記録媒体との対向面（ＡＢＳ面）をミリング処理（前記ＡＢＳ面に保護膜を形成するための前処理）したとき、前記下地層が他の層に比べて前方（記録媒体側）に突き出す傾向にあった。前記下地層が前方に突き出すと記録媒体表面との衝突を避けるため、薄膜磁気ヘッドが記録媒体上にて浮上している際の前記記録媒体とトンネル型磁気検出素子間の距離（スペーシング）を大きくしなければならないといった問題があった。これに対し、下地層１をアモルファスの磁性材料で形成することで、前記下地層１のミリングレートを、他の層のミリングレートに近付けることができ、前記下地層１が突き出す従来の問題点を解消できる。

また本実施形態では、前記下地層１の膜厚は、１０Å以上で１００Å以下であることが好ましい。また本実施形態では、前記下地層１の膜厚は１０Å以上で５０Å以下であることがより好ましい。後述する実験によれば、前記下地層１の膜厚を、１０Å以上で１００Å以下、より好ましくは５０Å以下とすることで、前記下地層１をＴａで形成していた従来構成に比べて、ＰＷ５０やＳＮ比の向上を図ることが可能であるし、また抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）も従来とほぼ同様の値に維持できる。

本実施形態では前記下部シールド層２１は前記下地層１より軟磁気特性に優れた磁性材料で形成されることが好適である。これによってシールド機能を向上させることができる。軟磁気特性が優れた磁性材料にＮｉ−Ｆｅを挙げることができるが、Ｎｉ−Ｆｅにて前記下地層１を形成すると、前記下地層１が結晶質となりやすく、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が従来に比べて大きく低下してしまう。また、前記下地層１と同様にＣｏ−Ｆｅ−Ｂで前記下部シールド層２１を形成すると、シールド機能が低下して、ＰＷ５０やＳＮ比が、前記下部シールド層２１をＮｉ−Ｆｅで形成した形態に比べて低下してしまう。

よって前記下地層１をＣｏ−Ｆｅ−Ｂで、下部シールド層２１をＮｉ−Ｆｅで形成する形態とすることで、より効果的に、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）等に代表される再生特性を従来とほぼ同様に維持しつつ、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を従来よりも向上させることができる。

図１に示す磁気検出素子はトンネル型磁気検出素子である。よって前記多層膜Ａには絶縁障壁層５が形成されるが、本実施形態では前記絶縁障壁層５は、Ａｌ−Ｏ（酸化アルミニウム）、あるいは、Ｍｇ−Ｏ（酸化マグネシウム）で形成されることが好適である。

前記絶縁障壁層５がＭｇ−Ｏで形成される場合、第２固定磁性層４ｃ／絶縁障壁層５／エンハンス層６ａは、膜面と平行な面方向（図示Ｘ−Ｙ平面）に、代表的に｛１００｝面として表される等価な結晶面が優先配向した体心立方構造（ｂｃｃ構造）で形成されることが、高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得る上で好適である。ここで、「代表的に｛１００｝面として表される結晶面」とは、ミラー指数を用いて表した結晶格子面を示し、前記｛１００｝面として表される等価な結晶面としては、（１００）面、（−１００）面、（０１０）面（０−１０）面、（００１）面、（００−１）面が存在する。このように結晶配向性を整えるには、前記下地層１がその上に形成される各層の結晶配向性に影響を及ぼす状態であってはいけない。また特に、トンネル型磁気検出素子では、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図るために、絶縁障壁層５と第２固定磁性層４ｃ間の界面、及び絶縁障壁層５とエンハンス層６ａ間の界面の平坦性が良好であることが求められる。

そこで本実施形態のように前記下地層１としてアモルファスの磁性材料、とりわけＣｏ−Ｆｅ−Ｂを用いることで、前記下地層１自体がその上に形成される各層の結晶配向性に対して影響を及ぼさず、また表面の平坦性にも優れるため、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が従来に比べて低下するのを抑制することが可能である。

また前記シード層２としてＲｕを用いることで、その上に形成される各層の結晶配向性を良好な状態に整えることができ、安定して高い抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を得ることが可能である。

図１に示す実施形態の多層膜Ａと異なって、下から、下地層１、フリー磁性層６、絶縁障壁層５、固定磁性層４、反強磁性層３、及び保護層７の順に積層される多層膜についても、前記下地層１をアモルファスの磁性材料で形成することで、図１の実施形態と同様の効果を得ることが可能である。

また図１に示す実施形態ではシングル型のトンネル型磁気検出素子であるが、デュアル型、具体的には下から、下地層１、シード層２、下側反強磁性層、下側固定磁性層、下側絶縁障壁層、フリー磁性層、上側絶縁障壁層、上側固定磁性層、上側反強磁性層、保護層７の順に積層された形態にも適用できる。

また本実施形態では、トンネル型磁気検出素子であったが、前記絶縁障壁層５の部分がＣｕ等の非磁性導電材料で形成されたＣＰＰ−ＧＭＲ素子にも本実施形態を適用できる。

ただし、下から、下地層１、シード層２、反強磁性層３、固定磁性層４、絶縁障壁層５、フリー磁性層６及び保護層７の順に積層されたトンネル型磁気検出素子の多層膜Ａに本実施形態を適用することが、後述する実験でも証明されているように、効果的に、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）等に代表される再生特性を従来とほぼ同様に維持しつつ、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を従来よりも向上させることができ、好適である。

本実施形態のトンネル型磁気検出素子の製造方法について説明する。図２ないし図４は、製造工程中におけるトンネル型磁気検出素子の部分断面図である。図２〜図４は、いずれも図１に示すトンネル型磁気抵抗効果素子と同じ位置での断面を示している。

図２に示す工程では、磁性材料から成る下部シールド層２１を形成した後、前記下部シールド層２１上に下から順に、下地層１、シード層２、反強磁性層３、第１固定磁性層４ａ、非磁性中間層４ｂ、及び第２固定磁性層４ｃ、絶縁障壁層５、エンハンス層６ａ、軟磁性層６ｂ及び保護層７を連続成膜する。前記第１固定磁性層４ａ／非磁性中間層４ｂ／第２固定磁性層４ｃの３層構造で積層フェリ構造の固定磁性層４を形成する。また前記エンハンス層６ａと軟磁性層６ｂの積層構造でフリー磁性層６を形成する。

前記下部シールド層２１を、前記下地層１より軟磁気特性に優れる磁性材料で形成することが好ましい。具体的には、前記下部シールド層２１を、Ｎｉ−Ｆｅで形成することが好ましい。

本実施形態で、アモルファスの磁性材料から成る下地層１を前記下部シールド層２１上に接して形成する。本実施形態では、前記下地層１を、Ｃｏ−Ｘ、あるいは、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｘ（ただしＸは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）、又は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｙ（ただしＹは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）で形成することが好ましい。特に、前記下地層１を、{Ｃｏ_ａＦｅ_{１００−ａ}}_{１００−ｂ}Ｘ_ｂ（ただし原子比率ａは、２５〜１００、元素Ｘの濃度ｂは、１０〜５０ａｔ％）の組成式からなる磁性材料で形成することがより好ましい。このとき、前記濃度ｂを、１０〜４０ａｔ％で調整することが好ましい。また元素ＸとしてＢを選択することが好ましい。

また、前記下地層１の膜厚を、１０Å以上で１００Å以下で形成することが好ましい。また、前記下地層１の膜厚を１０Å以上で５０Å以下で形成することがより好ましい。

また絶縁障壁層５をＡｌ−Ｏで形成する場合は、Ａｌ層を前記第２固定磁性層４ｃ上に所定膜厚でスパッタ法等で成膜した後、前記Ａｌ層を酸化してＡｌ−Ｏから成る絶縁障壁層５を形成する。また前記絶縁障壁層５をＭｇ−Ｏで形成する場合には、所定の組成比で形成されたＭｇ−Ｏターゲットを用いて、前記第２固定磁性層４ｃ上にＭｇ−Ｏから成る絶縁障壁層５を形成する。

次に、図３に示す工程では、前記下地層１から保護層７までの積層構造で形成された多層膜Ａ上に、リフトオフ用レジスト層３０を形成し、前記リフトオフ用レジスト層３０に覆われていない前記多層膜Ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側部Ｂ，Ｂをエッチング等で除去する。

これにより、前記多層膜Ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における最大幅寸法Ｔ３は、前記下部シールド層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法Ｔ１よりも小さくなる。

次に、前記多層膜Ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側部Ｂであって前記下部シールド層２１上に、下から下側絶縁層２２、ハードバイアス層２３、及び上側絶縁層２４の順に積層する（図４を参照）。

そして前記リフトオフ用レジスト層３０を除去し、前記多層膜Ａ及び前記上側絶縁層２４上に上部シールド層２６を形成する。

上記したトンネル型磁気検出素子の製造方法では、前記多層膜Ａの形成後に熱処理を含む。代表的な熱処理は、前記反強磁性層３と第１固定磁性層４ａ間に交換結合磁界（Ｈｅｘ）を生じさせるための熱処理である。

本実施形態では図２の工程で、下部シールド層２１を形成した後、前記下部シールド層２１上に形成される多層膜Ａの各層を同一真空中にて連続成膜する。このような連続成膜により各層の表面を外気に曝すことなく、各層の結晶配向性を適切に整えることが出来る。

本実施形態では前記下地層１をアモルファスの磁性材料で形成している。これにより前記下地層１は、下部シールド層２１と下地層１上の各層間の緩衝層的な役割を担うとともに、前記下地層１自体が前記下地層１上の各層の結晶配向性等に悪影響を及ぼすことがない。また前記下地層１の表面の平坦性を向上させることができる。

また、前記下地層１を磁性材料で形成することで、上下シールド層間のギャップ長（ＧＬ）の下部シールド層２１側の基準位置を前記下地層１上とみなすことができ、よって従来に比べて狭ギャップ化を図ることができる。

以上、上記した製造方法によれば、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）に代表される再生特性を低下させることなく、従来に比べて、ＰＷ５０（波形半値幅）やＳＮ比等を向上させることが可能な磁気検出素子を簡単且つ適切に製造することが出来る。

本実施形態の磁気検出素子は、ハードディスク装置に内蔵される磁気ヘッドとしての用途以外に、ＭＲＡＭ（磁気抵抗メモリ）や磁気センサとして用いることも出来る。

［実施例１〜実施例５］
図１に示すトンネル型磁気検出素子を形成した。
多層膜Ａを、下から、下地層１；{Ｃｏ_０．７５Ｆｅ_０．２５}_{８０ａｔ％}Ｂ_{２０ａｔ％}（Ｘ）／シード層２；Ｒｕ（３０）／反強磁性層３；Ｉｒ_{２６ａｔ％}Ｍｎ_{７４ａｔ％}（７０）／固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；Ｃｏ_{７０ａｔ％}Ｆｅ_{３０ａｔ％}（２１）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（８．５）／第２固定磁性層４ｃ；｛Ｃｏ_５０Ｆｅ_５０｝_{８０ａｔ％}Ｂ_{２０ａｔ％}（１９）］／絶縁障壁層５／フリー磁性層６［エンハンス層６ａ；Ｃｏ_{２０ａｔ％}Ｆｅ_{８０ａｔ％}（１０）／Ｎｉ_{８８ａｔ％}Ｆｅ_{１２ａｔ％}（５０）］／保護層７；［Ｒｕ（２０）／Ｔａ（２７０）］の順に積層した。
なお上記の多層膜Ａにおける各層の括弧内の数値は平均膜厚を示し単位はÅである。

実験では、絶縁障壁層５を、前記第２固定磁性層４ｃ上に、平均膜厚が４．３ÅのＡｌ層を成膜した後、前記Ａｌ層を酸化して成るＡｌ−Ｏにて形成した。

前記多層膜Ａを形成した後、１０ｋＯｅの磁場中で、２７０℃で３時間４０分間、アニール処理を行った。

実験では、前記下地層１の平均膜厚を１０Å、２０Å、３０Å、５０Å及び１００Åと変化させて抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）等の膜特性、及びＰＷ５０等の電気特性を夫々の試料に対して測定した。

［従来例１］
上記した多層膜Ａの膜構成のうち、下地層１をＴａ（３０）で置き換えた試料を形成した。

上記と実施例の試料に対して行ったのと同様の磁場中アニール処理を施した後、従来例１の試料に対して、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）等の膜特性、及びＰＷ５０等の電気特性を測定した。

［従来例２］
上記した多層膜Ａの膜構成のうち、下地層１を形成しない試料を形成した。

そして上記の実施例の試料に対して行ったのと同様の磁場中アニール処理を施した後、従来例２の試料に対して、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）等の膜特性を測定した。
その実験結果を以下の表１に示す。

表１に示すＨｅｘは、第１固定磁性層４ａと反強磁性層３との間に生じる交換結合磁界の大きさを指す。またＨｅｘ＊は上記の交換結合磁界や、積層フェリ構造の磁性層間に生じるＲＫＫＹ相互交換作用による結合磁界等を含む固定磁性層の固定磁化のために用いられる磁界全体の大きさを指す。

ＨｅｘやＨｅｘ＊は固定磁性層に対する磁化固定力を強くするために大きいほうが好ましい。また、ＳＮ比やＲｅｓ．（分解能）は、大きいほうが好ましい。またＰＷ５０は小さいほうが好ましい。

図５は、従来例１、実施例２、実施例３、実施例４、及び実施例５におけるＳＮ比の棒グラフである。図６は、従来例１、実施例２、実施例３、実施例４、及び実施例５におけるＰＷ５０の棒グラフである。図７は、従来例１、実施例２、実施例３、実施例４、及び実施例５におけるＲｅｓ．（分解能）の棒グラフである。

図５に示すように実施例のほうが従来例１に比べてＳＮ比が大きくなった。また、図６に示すように、実施例のほうが従来例１に比べてＰＷ５０が小さくなった。また図７に示すように、実施例のほうが従来例１に比べてＲｅｓ．（分解能）が大きくなった。

図５ないし図７に示すように、実施例において、下地層１の膜厚を５０Å以下にするとＰＷ５０、ＳＮ比及びＲｅｓ．（分解能）はいずれも従来例１よりも十分に向上しており、従来に比べて優れた結果を得た。

図８は、従来例１、従来例２、実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、実施例５の各試料におけるＲＡと抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフである。

図８に示すように、実施例１〜実施例５の各試料では、従来例１，２と比較すると、ＲＡが小さくなった。

抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は、実施例２、及び実施例３が従来例２とほぼ同等の値となった。

下地層をＴａで形成した従来例１と対比すると、実施例１〜実施例５のいずれの試料も抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が前記従来例１より小さくなったが、これはＲＡの値に違いがあることによる。

そこで次の実験では、Ｒａをほぼ一定となるように調整して抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を比較することとした。

［実施例６、実施例７］
図１に示すトンネル型磁気検出素子を形成した。
多層膜Ａを、下から、下地層１；{Ｃｏ_０．７５Ｆｅ_０．２５}_{８０ａｔ％}Ｂ_{２０ａｔ％}（Ｘ）／シード層２；Ｒｕ（３０）／反強磁性層３；Ｉｒ_{２６ａｔ％}Ｍｎ_{７４ａｔ％}（８０）／固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；Ｃｏ_{７０ａｔ％}Ｆｅ_{３０ａｔ％}（２１）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（９）／第２固定磁性層４ｃ；｛Ｃｏ_７５Ｆｅ_２５｝_{８０ａｔ％}Ｂ_{２０ａｔ％}（１９）／Ｃｏ_{７０ａｔ％}Ｆｅ_{３０ａｔ％}（６）］／絶縁障壁層５／フリー磁性層６［エンハンス層６ａ；Ｃｏ_{２０ａｔ％}Ｆｅ_{８０ａｔ％}（１０）／Ｎｉ_{８８ａｔ％}Ｆｅ_{１２ａｔ％}（５０）］／保護層７；［Ｒｕ（２０）／Ｔａ（２７０）］の順に積層した。
なお上記の多層膜Ａにおける各層の括弧内の数値は平均膜厚を示し単位はÅである。

実験では、絶縁障壁層５を、前記第２固定磁性層４ｃ上に、平均膜厚が４．３ÅのＡｌ層を成膜した後、前記Ａｌ層を酸化して成るＡｌ−Ｏにて形成した。このとき、ＲＡが３．４（Ωμｍ^２）に近い値となるように酸化時間を調整した。

前記多層膜Ａを形成した後、１０ｋＯｅの磁場中で、２７０℃で３時間４０分間、アニール処理を行った。

実験では、前記下地層１の平均膜厚を２０Å、及び、３０Åと変化させて実施例６及び実施例７の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）やＲＡ等を測定した。

［従来例３］
上記した多層膜Ａの膜構成のうち、下地層１をＴａ（２０）で置き換えた試料を形成した。

そして従来例３の試料では、Ａｌ層を酸化するときにＲＡが３．４（Ωμｍ^２）に近い値となるように酸化時間を調整してＡｌ−Ｏから成る絶縁障壁層を得た。

そして上記の実施例６及び実施例７の試料に対して行ったのと同様の磁場中アニール処理を施した後、従来例３の試料に対して抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）やＲＡ等を測定した。
その実験結果を以下の表２に示す。

図９は、従来例３、実施例６及び実施例７の各試料のＲＡの棒グラフである。図１０は、従来例３、実施例６及び実施例７の各試料の抵抗変化率（Ｒ／Ｒ）の棒グラフである。

図９に示すように、従来例３、実施例６及び実施例７の各試料のＲＡをほぼ同じに調整したとき、図１０に示すように、従来例３、実施例６及び実施例７の各試料の抵抗変化率（Ｒ／Ｒ）をほぼ同じに出来ることがわかった。

以上から下地層１としてＣｏ−Ｆｅ−Ｂを使用しても、Ｔａを使用していた従来とほぼ同じ抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）及びＲＡを得ることが出来るとわかった。

表２には、フリー磁性層と固定磁性層間に作用する層間結合磁界Ｈｉｎやフリー磁性層の保磁力Ｈｃの実験結果も一緒に載せたが、これらの値は従来例３、実施例６及び実施例７の間でさほど変わらなかった。

［実施例８］
図１に示すトンネル型磁気検出素子を形成した。
多層膜Ａを、下から、下地層１；{Ｃｏ_０．５Ｆｅ_０．５}_{７０ａｔ％}Ｂ_{３０ａｔ％}（３０）／シード層２；Ｒｕ（２５）／反強磁性層３；Ｉｒ_{２６ａｔ％}Ｍｎ_{７４ａｔ％}（７０）／固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；Ｃｏ_{７０ａｔ％}Ｆｅ_{３０ａｔ％}（２２）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（９．１）／第２固定磁性層４ｃ；｛Ｃｏ_５０Ｆｅ_５０｝_{７０ａｔ％}Ｂ_{３０ａｔ％}（１８）／Ｃｏ_{５０ａｔ％}Ｆｅ_{５０ａｔ％}（８）］／絶縁障壁層５；Ｍｇ−Ｏ（Ｘ）／フリー磁性層６［エンハンス層６ａ；Ｃｏ_{５０ａｔ％}Ｆｅ_{５０ａｔ％}（１０）／Ｎｉ_{８６ａｔ％}Ｆｅ_{１４ａｔ％}（６０）］／保護層７；［Ｒｕ（２０）／Ｔａ（１８０）］の順に積層した。
なお上記の多層膜Ａにおける各層の括弧内の数値は平均膜厚を示し単位はÅである。

実験では、Ｍｇ−Ｏターゲットを用いて絶縁障壁層５を形成し、前記絶縁障壁層５の膜厚が異なる複数の試料を形成した。

前記多層膜Ａを形成した後、１０ｋＯｅの磁場中で、２７０℃で３時間４０分間、アニール処理を行った。

実験では上記した絶縁障壁層５の膜厚が異なる各試料（実施例８）のＲＡ及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定した。

［従来例４］
上記した実施例８の積層構造の下地層をＴａ（２０）に置き換えるとともに、前記絶縁障壁層５の膜厚が異なる複数の試料を形成した。

そして従来例４の各試料に対して上記の実施例８と同様の磁場中アニール処理を施した後、各試料のＲＡ及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定した。

［実施例９］
図１に示すトンネル型磁気検出素子を形成した。
多層膜Ａを、下から、下地層１；{Ｃｏ_０．５Ｆｅ_０．５}_{７０ａｔ％}Ｂ_{３０ａｔ％}（Ｘ）／シード層２；Ｒｕ（２５）／反強磁性層３；Ｉｒ_{２６ａｔ％}Ｍｎ_{７４ａｔ％}（７０）／固定磁性層４［第１固定磁性層４ａ；Ｃｏ_{７０ａｔ％}Ｆｅ_{３０ａｔ％}（２２）／非磁性中間層４ｂ；Ｒｕ（９．１）／第２固定磁性層４ｃ；｛Ｃｏ_５０Ｆｅ_５０｝_{７０ａｔ％}Ｂ_{３０ａｔ％}（１８）／Ｃｏ_{５０ａｔ％}Ｆｅ_{５０ａｔ％}（８）］／絶縁障壁層５；Ｍｇ−Ｏ（１１.２）／フリー磁性層６［エンハンス層６ａ；Ｃｏ_{５０ａｔ％}Ｆｅ_{５０ａｔ％}（１０）／Ｎｉ_{８６ａｔ％}Ｆｅ_{１４ａｔ％}（６０）］／保護層７；［Ｒｕ（２０）／Ｔａ（１８０）］の順に積層した。
なお上記の多層膜Ａにおける各層の括弧内の数値は平均膜厚を示し単位はÅである。

実験では、Ｍｇ−Ｏターゲットを用いて絶縁障壁層５を形成した。また、下地層１の膜厚を、１０Å、２０Å、４０及び５０Åと変化させた各試料（実施例９）を形成した。

前記多層膜Ａを形成した後、１０ｋＯｅの磁場中で、２７０℃で３時間４０分間、アニール処理を行った。

実験では上記の実施例９の各試料のＲＡ及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を測定した。
実施例８、実施例９及び従来例４における各試料のＲＡと抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を図１１に示す。

図１１に示すように、ＲＡと抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係は、実施例８と従来例４とでほぼ同じ挙動を示した。また下地層１の膜厚を１０Åから５０Åの範囲内で変化させても、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）はほぼ同じとなった。

図１２は、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｂの下地層の磁化容易軸方向におけるＭ−Ｈ曲線（磁化−磁場曲線；ヒステリシスループ）を示す。図１２の矢印１のヒステリシスループに示すようにＣｏ−Ｆｅ−Ｂの保磁力Ｈｃは１〜２Ｏｅに小さく軟磁気特性に優れていることがわかった。よってＣｏ−Ｆｅ−Ｂを下地層１として使用したときに、前記下地層１をシールド層として十分に機能させることが出来るとわかった。

図１２の実験は、トンネル型磁気検出素子の構造に対して行ったため、図１２にはフリー磁性層のＭ−Ｈ曲線も見られた（矢印２）。

本実施形態のトンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図、 本実施形態のトンネル型磁気検出素子の製造方法を示す一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図）、 図２の次に行われる一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図）、 図３の次に行われる一工程図（製造工程中の前記トンネル型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な面から切断した断面図）、 下地層をＴａで形成した従来例１、下地層をＣｏ−Ｆｅ−Ｂで且つ異なる膜厚で形成した実施例２、実施例３、実施例４、及び、実施例５の各試料のＳＮ比を示す棒グラフ、 下地層をＴａで形成した従来例１、下地層をＣｏ−Ｆｅ−Ｂで且つ異なる膜厚で形成した実施例２、実施例３、実施例４、及び、実施例５の各試料のＰＷ５０を示す棒グラフ、 下地層をＴａで形成した従来例１、下地層をＣｏ−Ｆｅ−Ｂで且つ異なる膜厚で形成した実施例２、実施例３、実施例４、及び、実施例５の各試料のＲｅｓ．（分解能）を示す棒グラフ、 下地層をＴａで形成した従来例１、下地層を形成しない従来例２、下地層をＣｏ−Ｆｅ−Ｂで且つ異なる膜厚で形成した実施例１、実施例２、実施例３、実施例４、及び、実施例５の各試料のＲＡと抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、 下地層をＴａで形成した従来例３、下地層をＣｏ−Ｆｅ−Ｂで且つ異なる膜厚で形成した実施例６、及び、実施例７の各試料のＲＡを示すグラフ、 下地層をＴａで形成した従来例３、下地層をＣｏ−Ｆｅ−Ｂで且つ異なる膜厚で形成した実施例６、及び、実施例７の各試料の抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を示すグラフ、 下地層をＴａで且つ絶縁障壁層の膜厚を変化させて形成した従来例４、下地層をＣｏ−Ｆｅ−Ｂで且つ絶縁障壁層の膜厚を変化させて形成した実施例８、下地層をＣｏ−Ｆｅ−Ｂで且つ下地層を異なる膜厚で形成した実施例９の各試料のＲＡと抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）との関係を示すグラフ、 Ｃｏ−ＦｅＢの下地層の磁化容易軸方向におけるＭ−Ｈ曲線、 ＰＷ５０と上下シールド層間のギャップ長（＝多層膜の膜厚Ｈ）との関係を導き出す際の磁気検出素子と、磁気記録媒体との関係を示す模式図、

符号の説明

１ 下地層
２ シード層
３ 反強磁性層
４ 固定磁性層
４ａ 第１固定磁性層
４ｂ 非磁性中間層
４ｃ 第２固定磁性層
５ 絶縁障壁層
６ フリー磁性層
６ａ エンハンス層
６ｂ 軟磁性層
７ 保護層
２１ 下部シールド層
２２、２４ 絶縁層
２３ ハードバイアス層
２６ 上部シールド層
３０ レジスト層
Ａ 多層膜
Ｂ 両側部
ＧＬ 上部シールド層間のギャップ長

Claims (21)

1. 膜厚方向に間隔を空けて対向する下部シールド層と上部シールド層の間に、複数の層が積層されて成る多層膜が形成されており、
   前記多層膜のトラック幅方向の最大幅寸法は、前記下部シールド層及び前記上部シールド層のトラック幅方向の幅寸法に比べて小さく、前記多層膜のトラック幅方向の両側部は、バイアス層と絶縁層との積層構造で埋められており、
   前記多層膜の最下層は下地層で前記下部シールド層上に接して形成されており、前記多層膜の最上層は保護層であり、前記下地層と前記保護層間には、膜厚方向に、少なくとも固定磁性層と、フリー磁性層と、前記固定磁性層とフリー磁性層との間に位置する非磁性材料層とが形成されており、
   前記下地層は、アモルファスの磁性材料で形成されていることを特徴とする磁気検出素子。
2. 前記下地層は、Ｃｏ−Ｘ、あるいは、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｘ（ただしＸは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）、又は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｙ（ただしＹは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）で形成される請求項１記載の磁気検出素子。
3. 前記下地層は、{Ｃｏ_ａＦｅ_{１００−ａ}}_{１００−ｂ}Ｘ_ｂ（ただし原子比率ａは、２５〜１００、元素Ｘの濃度ｂは、１０〜５０ａｔ％）の組成式からなる磁性材料で形成される請求項２記載の磁気検出素子。
4. 前記濃度ｂは、１０〜４０ａｔ％である請求項３記載の磁気検出素子。
5. 前記下地層の平均膜厚は、１０Å以上で１００Å以下である請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。
6. 前記下地層の平均膜厚は１０Å以上で５０Å以下である請求項５記載の磁気検出素子。
7. 前記下部シールド層は、前記下地層より軟磁気特性に優れる磁性材料で形成される請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。
8. 前記下部シールド層は、Ｎｉ−Ｆｅで形成される請求項７記載の磁気検出素子。
9. 前記非磁性材料層は、絶縁障壁層で形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子。
10. 前記絶縁障壁層は、Ａｌ−Ｏ、あるいはＭｇ−Ｏで形成される請求項９記載の磁気検出素子。
11. 前記多層膜は、下から下地層、シード層、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、及び保護層の順に形成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子。
12. 以下の工程を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
    （ａ） 下部シールド層を形成する工程、
    （ｂ） 前記下部シールド層上に、複数の層を積層して成り、各層を同一真空中で連続成膜して成る多層膜を形成し、このとき、前記多層膜の最下層に、アモルファスの磁性材料にて下地層を前記下部シールド層上に接して形成し、前記多層膜の最上層に保護層を形成し、前記下地層と前記保護層間には、膜厚方向に、少なくとも固定磁性層と、フリー磁性層と、前記固定磁性層とフリー磁性層との間に位置する非磁性材料層とを形成する工程、
    （ｃ） 前記多層膜のトラック幅方向の最大幅寸法が、前記下部シールド層のトラック幅方向の幅寸法に比べて小さくなるように、前記多層膜のトラック幅方向の両側部を除去する工程、
    （ｄ） 前記多層膜の前記両側部にバイアス層と絶縁層との積層構造を形成して、前記両側部を埋める工程、
    （ｅ） 前記多層膜上から前記両側部上にかけて、トラック幅方向の幅寸法が前記多層膜の幅寸法よりも大きい上部シールド層を形成する工程。
13. 前記下地層を、Ｃｏ−Ｘ、あるいは、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｘ（ただしＸは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）、又は、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｙ（ただしＹは、Ｂ、Ｎｂ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、Ｖ、Ｍｎ、Ｃｕ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｈｆのうちいずれか１種以上）で形成する請求項１２記載の磁気検出素子の製造方法。
14. 前記下地層を、{Ｃｏ_ａＦｅ_{１００−ａ}}_{１００−ｂ}Ｘ_ｂ（ただし原子比率ａは、２５〜１００、元素Ｘの濃度ｂは、１０〜５０ａｔ％）の組成式からなる磁性材料で形成する請求項１３記載の磁気検出素子の製造方法。
15. 前記濃度ｂを、１０〜４０ａｔ％で調整する請求項１４記載の磁気検出素子の製造方法。
16. 前記下地層の平均膜厚を、１０Å以上で１００Å以下で形成する請求項１２ないし１５のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
17. 前記下地層の平均膜厚を１０Å以上で５０Å以下で形成する請求項１６記載の磁気検出素子の製造方法。
18. 前記下部シールド層を、前記下地層より軟磁気特性に優れる磁性材料で形成する請求項１２ないし１７のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
19. 前記下部シールド層を、Ｎｉ−Ｆｅで形成する請求項１８記載の磁気検出素子の製造方法。
20. 前記非磁性材料層を、Ａｌ−Ｏ、あるいはＭｇ−Ｏの絶縁障壁層で形成する請求項１２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. 前記多層膜を、下から下地層、シード層、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、及び保護層の順に形成する請求項１２ないし２０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。

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