JP3737920B2 - 磁気抵抗効果素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば固定磁性層（ピン（Pinned）磁性層）の磁化の方向と外部磁界の影響を受けるフリー（Free）磁性層の磁化の方向との関係で電気抵抗が変化するいわゆるスピンバルブ型薄膜素子に係り、特に、多層膜に有効にセンス電流を流すことができる磁気抵抗効果素子およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３３は、磁気抵抗効果素子の従来の構造をＡＢＳ面から見た断面図である。図３３に示す磁気抵抗効果素子は、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ（giant magnetoresistive）素子の１種であるスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれるものであり、ハードディスクなどの記録媒体からの記録磁界を検出するものである。
【０００３】
このスピンバルブ型薄膜素子は、下から下地層６、反強磁性層１、固定磁性層（ピン（Pinned）磁性層）２、非磁性導電層３、フリー磁性層（Free）４、及び保護層７で構成された多層膜９と、この多層膜９の両側に形成された一対のハードバイアス層５，５と、このハードバイアス層５，５の上に形成された一対の電極層８，８とで構成されている。なお下地層６及び保護層７は、Ｔａ（タンタル）膜などで形成されている。またこの多層膜９の上面の幅寸法によってトラック幅Ｔｗが決定される。
【０００４】
前記反強磁性層１にはＦｅ−Ｍｎ（鉄−マンガン）合金膜やＮｉ−Ｍｎ（ニッケル−マンガン）合金膜、固定磁性層２及びフリー磁性層４にはＮｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金膜、非磁性導電層３にはＣｕ（銅）膜、ハードバイアス層５，５にはＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金膜、また電極層８，８にはＣｒ膜が一般的に使用される。
【０００５】
図３３に示すように、固定磁性層２の磁化は、反強磁性層１との交換異方性磁界によりＹ方向（記録媒体からの漏れ磁界方向；ハイト方向）に単磁区化され、フリー磁性層４の磁化は、前記ハードバイアス層５，５からのバイアス磁界の影響を受けてＸ方向に揃えられる。
【０００６】
すなわち固定磁性層２の磁化と、フリー磁性層４の磁化とが、直交するように設定されている。
【０００７】
このスピンバルブ型薄膜素子では、ハードバイアス層５，５上に形成された電極層８，８から、固定磁性層２、非磁性導電層３及びフリー磁性層４に検出電流（センス電流）が与えられる。ハードディスクなどの記録媒体の走行方向はＺ方向であり、記録媒体からの洩れ磁界がＹ方向に与えられると、フリー磁性層４の磁化がＸからＹ方向へ向けて変化する。このフリー磁性層４内での磁化の方向の変動と、固定磁性層２の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し（これを磁気抵抗効果という）、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図３３に示す従来の磁気抵抗効果素子では、以下のような問題点が発生する。
【０００９】
固定磁性層２の磁化は、前述したように、図示Ｙ方向に単磁区化され固定されているが、前記固定磁性層２の両側にはＸ方向に磁化されているハードバイアス層５，５が設けられている。そのために、特に、固定磁性層２の両端の磁化が、前記ハードバイアス層５，５からのバイアス磁界の影響を受け、図示Ｙ方向に固定されなくなっている。
【００１０】
すなわち、前記ハードバイアス層５，５のＸ方向の磁化を受けて、Ｘ方向に単磁区化されているフリー磁性層４の磁化と、固定磁性層２の磁化とは、特に多層膜９の側端部付近では、直交関係にない。フリー磁性層４の磁化と、固定磁性層２の磁化とを直交関係に設定しておく理由は、フリー磁性層４の磁化が小さな外部磁界でも容易に変動可能で、電気抵抗を大きく変化させることができ、再生感度を向上させることができるからである。さらに前記直交関係にあると、良好な対称性を有する出力波形を得ることが可能になるためである。
【００１１】
しかもフリー磁性層４のうち、その側端部付近における磁化は、ハードバイアス層５，５からの強い磁化の影響を受けるため固定されやすく、外部磁界に対し磁化が変動しにくくなっており、図３３に示すように、多層膜９の側端部付近には、再生感度の悪い不感領域が形成される。
【００１２】
多層膜９のうち、不感領域を除いた中央部分の領域が、実質的に記録磁界の再生に寄与し、磁気抵抗効果を発揮する感度領域であり、この感度領域の幅は、多層膜９の形成時に設定されたトラック幅Ｔｗよりも不感領域の幅寸法分だけ短くなっている。
【００１３】
このように磁気抵抗効果素子の多層膜９には、その両側付近に再生出力にほとんど寄与しない不感領域が形成され、この不感領域は、単に直流抵抗値（ＤＣＲ）を上昇させる領域でしかなかった。
【００１４】
また、図３３の従来の磁気抵抗効果素子のように、多層膜９の両側にのみ電極層８，８が形成されている構造であると、前記電極層８，８からのセンス電流は、ハードバイアス層５，５に流れ易くなり、前記多層膜９に流れる割合が減り、また特に不感領域の存在により、さらに感度領域へ流れるセンス電流の量は激減する結果となる。このように、有効量の前記センス電流を感度領域に流すことができず、直流抵抗の上昇とともに再生出力の低下が問題となっていた。
【００１５】
本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、特に多層膜の不感領域上に電極層をオーバーラップさせることにより、直流抵抗を低減させることができ、再生特性を向上させることが可能な磁気抵抗効果素子を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、反強磁性層と、この反強磁性層上に形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層上に非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層とを有する多層膜と、この多層膜の両側に形成され、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃える一対のバイアス層と、このバイアス層上に形成され、固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与える一対の電極層とが設けられて成る磁気抵抗効果素子において、
前記多層膜は、再生感度に優れ、実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る中央部分の感度領域と、前記感度領域の両側に形成され、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域とで構成されており、
前記反強磁性層は、その上に形成された前記各層の両側の領域に延びており、この両側領域の反強磁性層上に、金属膜を介して一対のバイアス層及び電極層が積層され、前記電極層は、多層膜の不感領域上に、０μｍより大きく０．０８μｍの範囲内の幅寸法で延ばされており、
前記フリー磁性層上には、Ｔａで形成された保護層と、前記保護層上に形成された絶縁層との積層体が形成され、前記積層体は、トラック幅方向における電極層間にのみ設けられ、
前記積層体のトラック幅方向の両側端面は、下側から上側に向けて、徐々に前記積層体の幅寸法が狭くなる傾斜面で形成され、前記電極層の前端面は、前記傾斜面上に接して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、酸化防止などを目的とした、Ｔａからなる保護層がフリー磁性層上に形成されている。
ただし、前記保護層上に前記電極層が積層されると、電気抵抗が増加するなど、磁気抵抗効果素子の特性に悪影響を及ぼすことがあるので、前記保護層は、トラック幅方向における電極層間にのみ設けられている。
本発明では、前記多層膜上に延びて形成された部分の各電極層の幅寸法は、０．０５μｍ以上であることが好ましい。
【００２７】
また、前記固定磁性層は、磁気モーメントが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を介して積層され、前非磁性材料層を介して隣接する前記軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態であると、前記固定磁性層を構成する複数の軟磁性膜が、互いに他の軟磁性膜の磁化方向を固定しあうので、全体として固定磁性層の磁化方向を一定方向に安定させることができるので好ましい。
【００２８】
ここでも、前記軟磁性薄膜の磁気モーメントの大きさは、前記軟磁性薄膜の飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）の積で表される。
【００２９】
なお、前記非磁性材料層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されていることが好ましい。
【００３０】
本発明では、前記反強磁性層は、ＰｔＭｎ合金により形成されていることが好ましい。または前記反強磁性層は、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ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のいずれか１種または２種以上の元素である）合金で形成されていることが好ましい。
【００３２】
前記多層膜と前記バイアス層との磁気的接続面の上縁部及び／又は下縁部の媒体走行方向の高さ位置が、前記フリー磁性層の上面及び／又は下面の媒体走行方向の高さ位置と等しいことが好ましい。
【００３３】
前記バイアス層は、前記多層膜のトラック幅方向の側面に、直接または下地層などの他の層を介して磁気的に接続されている。前記バイアス層は、前記多層膜の中の、前記フリー磁性層の磁化方向を一定方向に揃えるためのものである。従って、前記バイアス層は、前記フリー磁性層とのみ磁気的に接続されていればよい。特に、前記バイアス層が、前記固定磁性層と磁気的に接続されていなければ、前記バイアス層から発生する磁界が前記固定磁性層の磁化方向に影響を与えることを抑えることができるのでより好ましい。
【００３６】
なお本発明では、前記多層膜の感度領域は、電極層が多層膜の両側にのみ形成された磁気抵抗効果素子を、ある信号が記録された微小トラック上にトラック幅方向で走査させた場合に、得られた再生出力のうち最大出力の５０％以上の出力が得られた領域として定義され、また前記多層膜の不感領域は、前記感度領域の両側であって、出力が最大出力の５０％以下となる領域として定義されるものである。
【００３７】
また本発明では、前記多層膜の感度領域は、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと同じ幅寸法で形成されることが好ましい。
【００４３】
さらに、前記多層膜上に延びて形成された部分の各電極層の幅寸法は、前記多層膜の不感領域の幅寸法にほぼ等しく形成されていることが好ましい。
【００６０】
例えば反強磁性層、固定磁性層、非磁性導電層、及びフリー磁性層を積層して形成された多層膜の上面の幅寸法を、トラック幅Ｔｗとして設定しても、実際には、この多層膜全体が磁気抵抗効果を発揮するのではなく、その中央領域のみが再生感度に優れ、実質的にこの中央領域のみが、磁気抵抗効果を発揮し得る領域である。この再生感度に優れた多層膜の領域を感度領域と呼び、前記感度領域の両側であって、再生感度の悪い領域を不感領域と呼ぶが、多層膜に占める感度領域及び不感領域は、マイクロトラックプロファイル法によって測定される。以下、マイクロトラックプロファイル法について図３１を参照しながら説明する。
【００６１】
図３１に示すように磁気抵抗効果を発揮する多層膜と、その両側に形成されたハードバイアス層と、このハードバイアス層上に形成された電極層とを有する、従来の磁気抵抗効果素子（図３３参照）を基板上に形成する。前記電極層は、多層膜の両側にのみ形成された構造となっている。
【００６２】
次に光学顕微鏡によって、電極層が覆い被さっていない多層膜の上面の幅寸法Ａを測定する。この幅寸法Ａは、光学的方法によって測定されたトラック幅Ｔｗ（以下、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗという）として定義される。
【００６３】
そして、記録媒体上に微小トラックで、ある信号を記録しておき、磁気抵抗効果素子を、微小トラック上でトラック幅方向に走査させて、多層膜の幅寸法Ａと、再生出力との関係を測定する。あるいは、微小トラックが形成された記録媒体側を、磁気抵抗効果素子上にトラック幅方向に走査させて、多層膜の幅寸法Ａと、再生出力との関係を測定してもよい。その測定結果は、図３１の下側に示されている。
【００６４】
この測定結果を見ると、多層膜の中央付近では、再生出力が高くなり、前記多層膜の側部付近では、再生出力は低くなることがわかる。この結果から、多層膜の中央付近では、良好に磁気抵抗効果が発揮され、再生機能に関与するが、その側部付近では、磁気抵抗効果が悪化して再生出力が低く、再生機能が低下しているといえる。
【００６５】
本発明では、最大再生出力に対し５０％以上の再生出力が発生する多層膜上面の幅寸法Ｂで形成された領域を、感度領域と定義し、最大再生出力に対し５０％以下の再生出力しか発生し得ない多層膜上面の幅寸法Ｃを有して形成された領域を不感領域を定義した。
【００６６】
この不感領域では、再生機能が有効に働かず、単に直流抵抗（ＤＣＲ）を上昇させる領域でしかなかったことから、本発明では、電極層を前記不感領域上にまで延ばして形成することにより、多層膜と、前記多層膜の両側に形成されているハードバイアス層及び電極層との接合面積を大きくでき、しかも前記電極層からのセンス電流はハードバイアス層を介さず、多層膜に流れやすくなるので、直流抵抗値の低下を図り、再生特性を向上させることが可能である。
【００６７】
【発明の実施の形態】
図１は、磁気抵抗効果素子の構造をＡＢＳ面側から見た断面図である。なお、図１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。
【００６８】
この磁気抵抗効果素子は、スピンバルブ型薄膜素子と呼ばれるものであり、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ（giant magnetoresistive）素子の一種である。このスピンバルブ型薄膜素子は、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などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向はＺ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ方向である。
【００６９】
図１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１０である。この下地層１０の上に反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性導電層１３、およびフリー磁性層１４が積層されている。そして、前記フリー磁性層１４の上にＴａ（タンタル）などの保護層１５が形成されている。前記下地層１０から保護層１５までの各層によって、多層膜１６が構成されている。図１に示すように前記多層膜１６の上面の幅寸法はＴ３０で形成されている。
【００７０】
前記固定磁性層１２は反強磁性層１１と接して形成され、磁場中アニールが施されることにより、前記反強磁性層１１と固定磁性層１２との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、前記固定磁性層１２の磁化が図示Ｙ方向に固定される。
【００７１】
前記反強磁性層１１がＰｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金膜により形成されている。Ｐｔ−Ｍｎ合金膜は、従来から反強磁性層として使用されているＦｅ−Ｍｎ合金膜、Ｎｉ−Ｍｎ合金膜などに比べて耐食性に優れており、またブロッキング温度も高く、さらに交換異方性磁界（Ｈｅｘ）が大きいなど反強磁性材料として優れた特性を有している。
【００７２】
また、前記Ｐｔ−Ｍｎ合金に代えて、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素である）で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種または２種以上の元素である）で形成されていてもよい。
【００７３】
前記固定磁性層１２およびフリー磁性層１４は、Ｎｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ−Ｃｏ（鉄−コバルト）合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金などで形成されており、前記非磁性導電層１３は、Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
【００７４】
図１に示すように、下地層１０から保護層１５までの多層膜１６の両側には、ハードバイアス層１７，１７が形成されており、このハードバイアス層１７，１７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ている。
【００７５】
前記ハードバイアス層１７，１７は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、前記ハードバイアス層１７，１７からのＸ方向へのバイアス磁界により、前記フリー磁性層１４の磁化は図示Ｘ方向に揃えられている。
【００７６】
ところで図１に示すように多層膜１６の中央に位置する幅寸法Ｔ２の領域は、感度領域Ｅであり、その両側であって、幅寸法Ｔ１の領域は、不感領域Ｄ，Ｄである。
【００７７】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層１１の磁化が、適正に図示Ｙ方向に固定され、しかもフリー磁性層１４の磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層１１とフリー磁性層１４の磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層１４の磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層１２の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【００７８】
すなわち多層膜１６の感度領域Ｅは、実質的に磁気抵抗効果が発揮される部分であり、この部分で良好に再生機能が働く。
【００７９】
これに対し、前記感度領域Ｅの両側に位置する不感領域Ｄ，Ｄでは、固定磁性層１２及びフリー磁性層１４の磁化が、ハードバイアス層１７からの磁化の影響を強く受け、前記フリー磁性層１４の磁化は、外部磁界に対し変動しにくくなっている。すなわち不感領域Ｄは、磁気抵抗効果が弱く、再生機能が低下した領域である。
【００８０】
本発明では、多層膜１６における感度領域Ｅの幅寸法Ｔ２、及び不感領域Ｄ，Ｄの幅寸法を、上述したマイクロトラックプロファイル法（図３１参照）によって測定している。
【００８１】
図１に示すように、多層膜１６の両側であって、ハードバイアス層１７上に形成される電極層１８が、前記多層膜１６の不感領域Ｄ上にまでＴ３の幅寸法で延ばされて形成されている。なお前記電極層１８は、例えばＣｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ膜などで形成されている。また前記電極層１８に覆われていない多層膜１６の上面の幅寸法は、光学的方法で測定された光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗ（Optical read track width）として定義される。
【００８２】
また上面が電極層１８に覆われてない感度領域Ｅの幅寸法が、実質的に実質的にトラック幅として機能し、この幅寸法は磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（Magnetic read track width）として定義される。
【００８３】
図１では、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗ、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ、及び感度領域Ｅの幅寸法Ｔ２がすべてほぼ同じ寸法値となっている。
【００８４】
これにより、電極層１８，１８からのセンス電流が、ハードバイアス層１７，１７に流れにくくなり、前記ハードバイアス層１７，１７を介さずに、直接多層膜１６に、前記センス電流を流す割合を多くでき、しかも前記電極層１８を不感領域Ｄ，Ｄ上にまで延ばして形成することにより、多層膜１６と、ハードバイアス層１７及び電極層１８との接合面積も大きくなるため直流抵抗値（ＤＣＲ）を下げることができ、再生特性を向上させることが可能である。
【００８５】
また、電極層１８，１８が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【００８６】
特に光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと感度領域Ｅの幅寸法Ｔ２（＝磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ）を同じ幅寸法で形成した場合にあっては、センス電流を感度領域Ｅに適切に流しやすくなり、再生特性の向上をより一層図ることができる。
【００８７】
なお、電極層１８が、不感領域Ｄ上を完全に覆って形成されているが、前記電極層１８は、完全に不感領域Ｄ，Ｄを覆っていなくてもよく、前記不感領域Ｄの一部が露出していてもよい。この場合、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗの幅は、磁気的トラック幅Ｍ−Ｔｗよりも大きくなる。ただし多層膜１６上に延ばされて形成された電極層１８の幅寸法Ｔ３は、具体的には、０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ３は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【００８８】
前記電極層１８の幅寸法Ｔ３を０．０８μｍ以上にすると、再生出力にノイズ信号が発生することが実験により確認されている。０．０８μｍという数値は不感領域Ｄの上面の最大幅寸法であり、電極層１８の幅寸法Ｔ３を０．０８μｍ以上にすれば、すなわち前記電極層１８を部分的に感度領域Ｅ上にも形成することになる。
【００８９】
しかしながら多層膜１６上に延ばされて形成される電極層１８，１８は、感度領域Ｄ上にまで延ばされて形成されてはいけない。
【００９０】
多層膜１６の上面に延ばされて形成された電極層１８からは、その先端から主にセンス電流が流れるため、上記のように、実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る感度領域Ｅ上にまでも電極層１８が形成された場合には、電極層１８が覆い被さった部分の感度領域Ｅにセンス電流は流れにくく、折角、磁気抵抗効果を良好に発揮し得る感度領域Ｅの一部を殺してしまうことになり、再生出力の低下に繋がり好ましくない。また電極層１８が覆い被さった部分の感度領域Ｅは、多少感度を有するために、磁気的トラック幅Ｍ−Ｔｗの両端で、磁気抵抗変化が生じるためノイズを発生してしまい好ましくない。
【００９１】
また、前記電極層１８の幅寸法Ｔ３を０．０５μｍ以上にすると、前記電極層１８は、フリー磁性層１４の磁化方向が乱れている領域上を覆って磁気抵抗効果素子の再生特性を向上させることができることがマイクロマグネティックシミュレーションの結果から導かれた。
【００９２】
また、前記保護層１５表面１５ａと、前記多層膜１６の不感領域上に延ばされた前記電極層１８の前端面１８ａとがなす角度θ１が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【００９３】
ただし、前記表面１５ａと、前記前端面１８ａとがなす角度θ１があまり大きすぎると、保護層１５及び電極層１８上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層１８と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面１５ａと、前記前端面１８ａとがなす角度θ１は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【００９４】
図２に示すスピンバルブ型薄膜素子においても、下地層１０、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性導電層１３、フリー磁性層１４、及び保護層１５で構成される多層膜２０と、その両側に形成されるハードバイアス層１７，１７と電極層１８，１８とで構成される。前記電極層１８は、多層膜２０上にまでＴ５の幅寸法で延ばされて形成されており、例えば前記多層膜２０上に延ばされた電極層１８は、不感領域Ｄ上を完全に覆っている。この場合、電極層１８，１８に覆われていない多層膜２０の上面の幅寸法で決定される光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗと、上面が前記電極層１８に覆われていない部分の感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）はほぼ同じ幅寸法となる。
【００９５】
あるいは前記電極層１８は完全に不感領域Ｄ上を覆っていなくてもよく、多層膜２０上に延ばされた電極層１８の幅寸法Ｔ５は、不感領域Ｄよりも短く形成されてもよい。この場合、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅Ｍ−Ｔｗよりも大きくなる。前記電極層１８の幅寸法Ｔ５は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍの範囲内であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ５は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。この範囲内であれば、良好に直流抵抗を低減させることが可能であり、また再生出力にノイズが発生しないようにすることができる。
【００９６】
多層膜２０の上面の幅寸法が、図１に示す多層膜１６の幅寸法Ｔ３０よりも大きな幅寸法Ｔ３１で形成されている。そして図１に示す多層膜１６に比べて実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る感度領域Ｅの幅寸法が大きくなっている。図２に示す感度領域Ｅの幅寸法は、例えば図１に示す多層膜１６の上面の幅寸法Ｔ３０とほぼ同じ程度の幅寸法で形成される。
【００９７】
このように多層膜２０の幅寸法を延ばすことにより、前記ハードバイアス層１７の影響が小さく、実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る領域である感度領域Ｅの幅寸法を図１の場合に比べて大きくできる。これは不感領域Ｄの幅寸法は、多層膜２０の上面の幅寸法Ｔ３１に関係なくほぼ一定の範囲内の幅寸法で形成されるからである。このため図２に示すように、多層膜２０の幅寸法を任意に設定することにより、感度領域Ｅの幅寸法、すなわち磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗの幅を任意に設定することが可能である。
【００９８】
さらに詳述すると、図１に示すように、磁気抵抗効果素子の多層膜１６の上面の幅寸法がＴ３０で形成されても、実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る部分は、感度領域Ｅの幅寸法Ｔ２でしかない。図２では、前記感度領域Ｅの幅寸法を図１に示す感度領域Ｅの幅寸法Ｔ２に比べ長く延ばすことを主目的としたものであり、そのために多層膜２０の上面の幅寸法をＴ３１に延ばしたのである。
【００９９】
また、前記保護層１５の表面１５ａと、前記多層膜２０の不感領域上に延ばされた前記電極層１８の前端面１８ａとがなす角度θ２が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１００】
ただし、前記表面１５ａと、前記前端面１８ａとがなす角度θ２があまり大きすぎると、保護層１５及び電極層１８上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層１８と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面１５ａと、前記前端面１８ａとがなす角度θ２は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０１０１】
図３に示すスピンバルブ型薄膜素子の多層膜２１は、図２に示すスピンバルブ型薄膜素子の多層膜２０の積層の順番を逆にしたものである。つまり、図３では、下地層１０の上にフリー磁性層１４、非磁性導電層１３、固定磁性層１２、及び反強磁性層１１が連続して積層されている。
【０１０２】
図３に示す多層膜２１のフリー磁性層１４は、反強磁性層１１よりも下方に形成されているために、ハードバイアス層１７，１７の膜厚の厚い部分と隣接しており、従って前記フリー磁性層１４の磁化は容易にＸ方向に揃えられる。これにより、バルクハウゼンノイズの発生を低減させることができる。
【０１０３】
また、図３では、前記多層膜２１と前記ハードバイアス層１７，１７との磁気的接続面Ｍの上縁部の媒体走行方向（図示Ｚ方向）の高さ位置が、前記フリー磁性層１４の上面の媒体走行方向の高さ位置と等しくなっている。
【０１０４】
前記ハードバイアス層１７，１７は、前記フリー磁性層１４とのみ磁気的に接続されていればよい。特に、図３では、前記ハードバイアス層１７，１７が、前記固定磁性層１２と磁気的に接続されないので、前記ハードバイアス層１７，１７から発生する磁界が前記固定磁性層１２の磁化方向に影響を与えることを抑えることができる。
【０１０５】
そして、多層膜２１の上面の幅寸法は、図１に示す実施例の多層膜１６の上面の幅寸法Ｔ３０よりも延ばされて形成されており、感度領域Ｅの幅寸法が、図１に示す感度領域Ｅの幅寸法Ｔ２に比べて長くなっている。
【０１０６】
また図３に示すように、前記多層膜２１の両側に形成されている電極層１８，１８は、前記多層膜２１上に幅寸法Ｔ７で延ばされて、多層膜２１の不感領域Ｄ上が、前記電極層１８によって覆われた状態になっている。前記電極層１８の幅寸法Ｔ７は、０μｍより大きく０．０８μｍの範囲内であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ７は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０１０７】
多層膜２１上に形成される電極層１８は、完全に不感領域Ｄを覆わない状態で形成されている。すなわち図３では、前記電極層１８，１８に覆われていない多層膜２１上面の幅寸法で決定される光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗが、上面が電極層１８，１８に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも長く形成されている。なおこの実施例においても、多層膜２０上で電極層１８が不感領域Ｄ上を完全に覆い、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されていてもよい。
【０１０８】
また、前記保護層１５の表面１５ａと、前記多層膜２１の不感領域上に延ばされた前記電極層１８の前端面１８ａとがなす角度θ３が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１０９】
ただし、前記表面１５ａと、前記前端面１８ａとがなす角度θ３があまり大きすぎると、保護層１５及び電極層１８上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層１８と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面１５ａと、前記前端面１８ａとがなす角度θ３は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０１１０】
図４は、他の磁気抵抗効果素子の構造をＡＢＳ面から見た断面図である。
【０１１１】
図４に示すスピンバルブ型薄膜素子は、下地層１０の上に形成される反強磁性層３０が、図示Ｘ方向に長く形成され、Ｘ方向の中心では前記反強磁性層３０が高さ寸法ｄ１だけ突出して形成されている。そしてこの突出した反強磁性層３０上に、固定磁性層３１、非磁性導電層３２、フリー磁性層３３、及び保護層１５が形成され、下地層１０から保護層１５までの積層体が多層膜３５として構成されている。
【０１１２】
反強磁性層３０がＰｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金膜により形成されている。あるいは前記Ｐｔ−Ｍｎ合金に代えて、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素である）で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種または２種以上の元素である）で形成されていてもよい。
【０１１３】
前記固定磁性層３１およびフリー磁性層３３は、Ｎｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ−Ｃｏ（鉄−コバルト）合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金などで形成されており、前記非磁性導電層３２は、Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
【０１１４】
そして図４に示すように、図示Ｘ方向に延ばされて形成された反強磁性層３０の幅寸法Ｔ８上から、固定磁性層３１、非磁性導電層３２、及びフリー磁性層３３の側面にかけて、Ｃｒなどで形成された緩衝膜及び配向膜となる金属膜３６が形成されており、この金属膜３６の形成によって、後述するハードバイアス層３７から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０１１５】
さらに前記金属膜３６の上には、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たハードバイアス層３７が形成されている。
【０１１６】
前記ハードバイアス層３７は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、前記ハードバイアス層３７からのＸ方向へのバイアス磁界により、前記フリー磁性層３３の磁化は図示Ｘ方向に揃えられている。
【０１１７】
図４では、前記反強磁性層３０が前記ハードバイアス層３７，３７の下層にまで延びているので、前記ハードバイアス層３７，３７の膜厚を薄くできる。従って、前記ハードバイアス層３７，３７をスパッタ法などによって形成することが容易になる。
【０１１８】
また前記ハードバイアス層３７，３７上には、Ｔａなどの非磁性材料で形成された中間層３８，３８が形成され、この中間層３８，３８の上に、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどで形成された電極層３９，３９が形成されている。
【０１１９】
前記多層膜３５の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、図４に示すように、幅寸法Ｔ９の多層膜３５の領域が感度領域Ｅであり、幅寸法Ｔ１０の領域が不感領域Ｄである。
【０１２０】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層３１の磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層３３の磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層３１とフリー磁性層３３の磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層３３の磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層３１の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【０１２１】
そして前記多層膜３５の両側に形成された電極層３９，３９は、前記多層膜３５上にまで延ばされて形成され、前記電極層３９が形成されていない多層膜３５の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗである。
【０１２２】
また上面が電極層３９に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗは、前記感度領域Ｅと同じ幅寸法Ｔ９である。
【０１２３】
多層膜３５上に形成される電極層３９が、完全に不感領域Ｄを覆っておらずそれよりも短いので、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも大きくなっている。なお多層膜３５上に形成される電極層３９が、完全に不感領域Ｄを覆って、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されていてもよい。
【０１２４】
これにより、ハードバイアス層３７を介さずに、多層膜３５内に前記電極層３９からのセンス電流を流す割合を多くすることができ、しかも前記電極層３９を不感領域Ｄ上にまで延ばして形成することにより、多層膜３４と、ハードバイアス層３７及び電極層３９との接合面積も大きくなるため直流抵抗値（ＤＣＲ）を下げることができ、再生特性を向上させることが可能である。
【０１２５】
また、電極層３９，３９が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１２６】
なお図４に示すように、多層膜３５の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層３９の幅寸法Ｔ１１は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ１１は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０１２７】
また、前記保護層１５の表面１５ａと、前記多層膜３５の不感領域上に延ばされた前記電極層３９の前端面３９ａとがなす角度θ４が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１２８】
ただし、前記表面１５ａと、前記前端面３９ａとがなす角度θ４があまり大きすぎると、保護層１５及び電極層３９上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層３９と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面１５ａと、前記前端面３９ａとがなす角度θ４は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０１２９】
図５のスピンバルブ型薄膜素子は、図４のスピンバルブ型薄膜素子とその構成自体は同じであるが、図５では、スピンバルブ型薄膜素子の多層膜４０の上面の幅寸法を、図４に示すスピンバルブ型薄膜素子の多層膜３５の上面の幅寸法よりも図示Ｘ方向に延ばして形成している。
【０１３０】
これにより図５に示す多層膜４０では、感度領域Ｅの幅寸法が、図４に示す多層膜４０の感度領域Ｅの幅寸法Ｔ９よりも延ばされて形成されている。
【０１３１】
そして前記多層膜４０の両側に形成されている電極層３９が多層膜４０上にまで延ばされて形成されており、前記電極層３９が形成されていない多層膜４０の上面の幅寸法が磁気的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗとして定義されている。
【０１３２】
図５に示すように、多層膜４０の上面に形成される電極層３９は、不感領域Ｄ上をほぼ覆った状態になっているので、前記磁気的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと、上面が前記電極層３９に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されている。なお前記電極層３９は不感領域Ｄ上を完全に覆っていなくてもよく、この場合、前記光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも大きく形成される。なお多層膜４０の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層３９の幅寸法Ｔ１３は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ１３は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０１３３】
また、前記保護層１５の表面１５ａと、前記多層膜４０の不感領域上に延ばされた前記電極層３９の前端面３９ａとがなす角度θ５が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１３４】
ただし、前記表面１５ａと、前記前端面３９ａとがなす角度θ５があまり大きすぎると、保護層１５及び電極層３９上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層３９と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面１５ａと、前記前端面３９ａとがなす角度θ５は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０１３５】
図６は、他の磁気抵抗効果素子の構造をＡＢＳ面から見た断面図である。
【０１３６】
このスピンバルブ型薄膜素子は、フリー磁性層４４を中心として、その上下に非磁性導電層４３，４５、固定磁性層４２，４６、及び反強磁性層４１，４７が形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれるものであり、図１ないし図５に示すスピンバルブ型薄膜素子（シングルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる）よりも高い再生出力を得ることが可能である。なお最も下側に形成されている層が下地層１０で、最も上側に形成されている層が保護層１５であり、下地層１０から保護層１５までの積層体によって多層膜４８が構成されている。
【０１３７】
反強磁性層４１，４７がＰｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金膜により形成されている。あるいは前記Ｐｔ−Ｍｎ合金に代えて、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素である）で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種または２種以上の元素である）で形成されていてもよい。
【０１３８】
前記固定磁性層４２，４６およびフリー磁性層４４は、Ｎｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ−Ｃｏ（鉄−コバルト）合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金などで形成されており、前記非磁性導電層４３，４５は、Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
【０１３９】
図６に示すように、多層膜４８の両側には、ハードバイアス層４９，４９が形成されており、このハードバイアス層４９，４９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ている。
【０１４０】
前記ハードバイアス層４９，４９は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、前記ハードバイアス層４９，４９からのＸ方向へのバイアス磁界により、前記フリー磁性層４４の磁化は図示Ｘ方向に揃えられている。
【０１４１】
前記多層膜４８の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定しているが、図６に示すように多層膜４８の中央に位置する幅寸法Ｔ１５の領域は、感度領域Ｅであり、その両側であって、幅寸法Ｔ１４の領域は、不感領域Ｄである。
【０１４２】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層４２，４６の磁化が、適正に図示Ｙ方向に固定され、しかもフリー磁性層４４の磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層４２，４６とフリー磁性層４４の磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層４４の磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層４２，４６の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【０１４３】
図６に示すように、多層膜４８の両側であって、ハードバイアス層４９，４９上に非磁性材料製の中間層５０，５０を介して形成される電極層５１，５１が、前記多層膜４８の不感領域Ｄ上にまで延ばされて形成されている。なお前記電極層５１，５１は、例えばＣｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ膜などで形成されている。
【０１４４】
前記電極層５１，５１に覆われていない多層膜４８の上面の幅寸法が光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗとして定義されており、上面が前記電極層５１に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法Ｔ１５が、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗとして定義されている。例えば前記多層膜４８上に延ばされた電極層５１は、不感領域Ｄ上を完全に覆っている。この場合、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗと、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）はほぼ同じ幅寸法となる。
【０１４５】
あるいは前記電極層５１は完全に不感領域Ｄ上を覆っていなくてもよく、多層膜４８上に延ばされた電極層５１の幅寸法Ｔ５は、不感領域Ｄよりも短く形成されてもよい。この場合、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅Ｍ−Ｔｗよりも大きくなる。
【０１４６】
これにより、前記電極層５１からのセンス電流はハードバイアス層４９を介さず、直接、多層膜４８に流れやすくなり、しかも前記電極層５１，５１を不感領域Ｄ上にまで延ばして形成することにより、多層膜４８と、ハードバイアス層４９及び電極層５１との接合面積も大きくなるため直流抵抗値（ＤＣＲ）を下げることができ、再生特性を向上させることが可能である。
【０１４７】
また、電極層５１，５１が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１４８】
図６に示すように、多層膜４８の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層５１の幅寸法Ｔ１６は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ１６は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０１４９】
また、前記保護層１５の表面１５ａと、前記多層膜４８の不感領域上に延ばされた前記電極層５１の前端面５１ａとがなす角度θ６が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１５０】
ただし、前記表面１５ａと、前記前端面５１ａとがなす角度θ６があまり大きすぎると、保護層１５及び電極層５１上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層５１と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面１５ａと、前記前端面５１ａとがなす角度θ６は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０１５１】
図７に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子は、図６に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構成と同じであるが、図７に示す多層膜６０の幅寸法は、図６に示す多層膜４８の幅寸法よりも図示Ｘ方向に長く形成されている。
【０１５２】
図７に示すように、前記多層膜６０は、図６に示す多層膜４８に比べ図示Ｘ方向に延ばされて形成されており、これにより前記多層膜６０における感度領域Ｅの幅寸法は、前記多層膜４８の感度領域Ｅの幅寸法よりも大きくなっている。
【０１５３】
前記多層膜６０の両側に形成されている電極層５１は、前記多層膜６０上にまで延ばされて形成されており、前記多層膜６０のうち不感領域Ｄ上が、前記電極層５１によって覆われている。
【０１５４】
なお、前記多層膜６０の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層５１の幅寸法Ｔ１８は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ１８は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。 また、前記保護層１５の表面１５ａと、前記多層膜６０の不感領域上に延ばされた前記電極層５１の前端面５１ａとがなす角度θ７が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１５５】
ただし、前記表面１５ａと、前記前端面５１ａとがなす角度θ７があまり大きすぎると、保護層１５及び電極層５１上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層５１と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面１５ａと、前記前端面５１ａとがなす角度θ７は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０１５６】
図８は、他の磁気抵抗効果素子をＡＢＳ面側から見た断面図である。
【０１５７】
図８に示す磁気抵抗効果素子は、ＡＭＲ（amisotropic magnetoresisitive）素子と呼ばれるものであり、下から軟磁性層（ＳＡＬ層）５２、非磁性層（ＳＨＵＮＴ層）５３、磁気抵抗層５４（ＭＲ層）５４及び保護層５５の順に積層され、この積層体が多層膜６１である。この多層膜６１の両側には、ハードバイアス層５６，５６が形成されている。前記軟磁性層５２には、ＮｉＦｅＮｂ合金膜、非磁性層５３にはＴａ膜、磁気抵抗層５４にはＮｉＦｅ合金膜、ハードバイアス層５６にはＣｏＰｔ合金膜が、一般的に使用される。
【０１５８】
前記多層膜６１の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、前記多層膜６１の中央に位置する幅寸法Ｔ１９の領域が感度領域Ｅであり、その両側に位置する幅寸法Ｔ２０の領域が不感領域Ｄである。
【０１５９】
多層膜６１の両側に形成されているハードバイアス層５６，５６の上には、非磁性材料製の中間層５７，５７が形成され、この中間層５７，５７の上には、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどで形成された電極層５８，５８が形成されている。
【０１６０】
図８に示すように前記電極層５８，５８は、多層膜６１の上面にも延ばされて形成されており、前記多層膜６１の上に電極層５８が形成されていない前記多層膜６１の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗであり、上面が電極層５８で覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗが決定される。例えば前記多層膜６１上に延ばされた電極層５８は、不感領域Ｄ上を完全に覆っている。この場合、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗと、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗはほぼ同じ幅寸法となる。
【０１６１】
あるいは前記電極層５８は完全に不感領域Ｄ上を覆っていなくてもよく、多層膜６１上に延ばされた電極層５８の幅寸法Ｔ２１は、不感領域Ｄよりも短く形成されてもよい。この場合、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅Ｍ−Ｔｗよりも大きくなる。
【０１６２】
これにより、前記電極層５１からのセンス電流はハードバイアス層４９を介さず、直接、多層膜４８に流れやすくなり、しかも前記電極層５８，５８を不感領域Ｄ上にまで延ばして形成することにより、多層膜６１と、ハードバイアス層５６及び電極層５８との接合面積も大きくなるため直流抵抗値（ＤＣＲ）を下げることができ、再生特性を向上させることが可能である。
【０１６３】
また、電極層５８が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１６４】
なお、前記多層膜６１の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層５８の幅寸法Ｔ２１は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ２１は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０１６５】
このＡＭＲ素子では、ハードバイアス層５６が図示Ｘ方向に磁化されており、このハードバイアス層５６により磁気抵抗層５４にＸ方向のバイアス磁界が与えられる。さらに軟磁性層５２から磁気抵抗層５４に図示Ｙ方向のバイアス磁界が与えられる。磁気抵抗層５４にＸ方向とＹ方向のバイアス磁界が与えられることにより、磁気抵抗層５４の磁界変化に対する磁化変化が直線性を有する状態に設定される。
【０１６６】
電極層５８からのセンス電流は、感度領域Ｅの磁気抵抗層５４に直接与えられる。記録媒体の走行方向はＺ方向であり、記録媒体からの洩れ磁界がＹ方向に与えられると、磁気抵抗層５４の磁化方向が変化することにより、抵抗値が変化し、これが電圧変化として検出される。
【０１６７】
また、前記保護層５５の表面５５ａと、前記多層膜６１の不感領域上に延ばされた前記電極層５８の前端面５８ａとがなす角度θ８が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１６８】
ただし、前記表面５５ａと、前記前端面５８ａとがなす角度θ８があまり大きすぎると、保護層５５及び電極層５８上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層５８と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面５５ａと、前記前端面５８ａとがなす角度θ８は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０１６９】
図９に示すＡＭＲ素子は、図８に示すＡＭＲ素子の構成と同じであるが、図９に示す多層膜６２の幅寸法は、図８に示す多層膜６１の幅寸法よりも図示Ｘ方向に長く形成されている。よって図９に示す多層膜６２の感度領域Ｅの幅寸法は、図８に示す多層膜６１の感度領域Ｅの幅寸法に比べて大きく形成されている。
【０１７０】
前記多層膜６２の両側に形成されている電極層５８は、前記多層膜６２上にまで延ばされて形成されており、前記多層膜６２のうち不感領域Ｄ上が、前記電極層５８によって覆われている。
【０１７１】
なお、前記多層膜６２の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層５８の幅寸法Ｔ２３は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ２３は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０１７２】
また、前記保護層５５の表面５５ａと、前記多層膜６２の不感領域上に延ばされた前記電極層５８の前端面５８ａとがなす角度θ９が２０度以上、より好ましくは２５度以上、また、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０１７３】
図１０は、他の磁気抵抗効果素子の構造をＡＢＳ面から見た断面図である。
【０１７４】
図１０に示すスピンバルブ型薄膜素子は、下地層１０の上に形成される反強磁性層７０が、図示Ｘ方向に長く形成され、Ｘ方向の中心では前記反強磁性層７０が突出して形成されている。そしてこの突出した反強磁性層７０上に、固定磁性層７１、非磁性導電層７２、第１フリー磁性層７３、非磁性材料層７４、第２フリー磁性層７５及び保護層１５が形成され、下地層１０から保護層１５までの積層体が多層膜２００として構成されている。
【０１７５】
前記固定磁性層７１は、前記反強磁性層７０と接して形成され、磁場中アニールが施されることにより、前記固定磁性層７１と前記反強磁性層７０との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、前記固定磁性層７１の磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。
【０１７６】
前記反強磁性層７０がＰｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金膜により形成されている。あるいは前記Ｐｔ−Ｍｎ合金に代えて、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素である）で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種または２種以上の元素である）で形成されていてもよい。
【０１７７】
前記固定磁性層７１および第１フリー磁性層７３及び第２フリー磁性層７５は、Ｎｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ−Ｃｏ（鉄−コバルト）合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金などで形成されている。
【０１７８】
前記非磁性導電層７２は、Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
【０１７９】
そして図１０に示すように、図示Ｘ方向に延ばされて形成された前記反強磁性層７０の幅寸法Ｔ４０上から、固定磁性層７１、非磁性導電層７２、第１フリー磁性層７３、非磁性材料層７４、及び第２フリー磁性層７５の側面にかけて、Ｃｒなどで形成された緩衝膜及び配向膜となる金属膜７６，７６が形成されており、この金属膜７６，７６の形成によって、後述するハードバイアス層７７，７７から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０１８０】
さらに前記金属膜７６，７６の上には、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たハードバイアス層７７，７７が形成されている。
【０１８１】
また前記ハードバイアス層７７，７７上には、Ｔａなどの非磁性材料で形成された中間層７８，７８が形成され、この中間層７８，７８の上に、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどで形成された電極層７９，７９が形成されている。
【０１８２】
図１０では、前記反強磁性層７０が前記ハードバイアス層７７，７７の下層にまで延びているので、前記ハードバイアス層７７，７７の膜厚を薄くできる。従って、前記ハードバイアス層７７，７７をスパッタ法などによって形成することが容易になる。
【０１８３】
なお、前記第１フリー磁性層７３及び前記第２フリー磁性層７５は、それぞれの磁気モーメントが異なるように形成されている。磁気モーメントは、飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）の積で表される。従って、例えば、前記第１フリー磁性層７３及び前記第２フリー磁性層７５を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、前記第１フリー磁性層７３及び前記第２フリー磁性層７５の磁気モーメントを異ならせることができる。
【０１８４】
さらに、前記第１フリー磁性層７３と前記第２フリー磁性層７５の間の非磁性材料層７４は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されている。
【０１８５】
図１０では、磁気モーメントが異なる前記第１フリー磁性層７３と前記第２フリー磁性層７５が、前記非磁性材料層７４を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Ｆとして機能する。
【０１８６】
前記第１フリー磁性層７３と前記第２フリー磁性層７５の磁化方向は１８０度異なる反平行のフェリ磁性状態になっている。このとき、磁気モーメントが大きい方、例えば、前記第１フリー磁性層７３の磁化方向が、前記ハードバイアス層７７，７７から発生する磁界の方向に向き、前記第２フリー磁性層７５の磁化方向が、１８０度反対方向に向いた状態になる。
【０１８７】
前記第１フリー磁性層７３と前記第２フリー磁性層７５の磁化方向が１８０度異なる反平行のフェリ磁性状態になると、フリー磁性層Ｆの膜厚を薄くすることと同等の効果が得られ、飽和磁化が小さくなり、フリー磁性層Ｆの磁化が変動しやすくなって、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上する。
【０１８８】
前記第１フリー磁性層７３の磁気モーメントと前記第２フリー磁性層７５の磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層Ｆの磁化方向となる。
【０１８９】
ただし、固定磁性層７１の磁化方向との関係で出力に寄与するのは前記第１フリー磁性層７３の磁化方向のみである。
【０１９０】
前記ハードバイアス層７７，７７は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、前記ハードバイアス層７７，７７からのＸ方向へのバイアス磁界により、前記フリー磁性層Ｆの磁化方向は図示Ｘ方向になっている。
【０１９１】
しかし、磁化方向が前記ハードバイアス層７７，７７から発生する磁界の方向に対して１８０度反対方向に向いている前記第２フリー磁性層７５は、前記ハードバイアス層７７，７７と磁気的に接続している両側端部付近において磁化方向が乱れてしまう。このとき、前記第１フリー磁性層７３の両側端部付近の磁化方向もつられて乱れる。
【０１９２】
前記フリー磁性層Ｆの、両側端部付近の磁化方向が乱れている領域は、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域となっている。
【０１９３】
前記多層膜２００の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、図１０に示すように、幅寸法Ｔ４１の多層膜２００の領域が感度領域Ｅであり、幅寸法Ｔ４２の領域が不感領域Ｄである。
【０１９４】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層７１の磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層Ｆの磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層７１とフリー磁性層Ｆの磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層Ｆの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層７１の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。ただし、電気抵抗値の変化（出力）に直接寄与するのは固定磁性層７１の磁化方向と第１フリー磁性層７３の磁化方向の相対角であり、これが検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が与えられていない状態で直交していることが好ましい。
【０１９５】
そして前記多層膜２００の両側に形成された電極層７９，７９は、前記多層膜２００上にまで延ばされて形成され、前記電極層７９，７９が形成されていない多層膜２００の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗである。
【０１９６】
また上面が電極層７９，７９に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗは、前記感度領域Ｅと同じ幅寸法Ｔ４１である。
【０１９７】
多層膜２００上に形成される電極層７９，７９が、完全に不感領域Ｄを覆って、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されている。
【０１９８】
ただし、多層膜２００上に形成される電極層７９，７９が、完全に不感領域Ｄを覆わずにそれよりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも大きく形成される。
【０１９９】
これにより、ハードバイアス層７７，７７を介さずに、多層膜２００内に前記電極層７９からのセンス電流を流す割合を多くすることができる。
【０２００】
また、電極層７９，７９が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０２０１】
なお図１０に示すように、多層膜２００の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層７９の幅寸法Ｔ４３は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、電極層７９の幅寸法Ｔ４３は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０２０２】
また、前記保護層１５の表面１５ａと、前記多層膜２００の不感領域上に延ばされた前記電極層７９の前端面７９ａとがなす角度θ１０が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０２０３】
ただし、前記表面１５ａと、前記前端面７９ａとがなす角度θ１０があまり大きすぎると、保護層１５及び電極層７９上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層７９と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面１５ａと、前記前端面７９ａとがなす角度θ１０は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０２０４】
図１１は、他の磁気抵抗効果素子の構造をＡＢＳ面から見た断面図である。
【０２０５】
図１１に示すスピンバルブ型薄膜素子は、下地層１０の上に形成される反強磁性層８０が、図示Ｘ方向に長く形成され、Ｘ方向の中心では前記反強磁性層８０が突出して形成されている。そしてこの突出した反強磁性層８０上に、第１固定磁性層８１、非磁性材料層８２、第２固定磁性層８３、非磁性導電層８４、第１フリー磁性層８５、非磁性材料層８６、第２フリー磁性層８７及び保護層１５が形成され、下地層１０から保護層１５までの積層体が多層膜２０１として構成されている。
【０２０６】
反強磁性層８０がＰｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金膜により形成されている。あるいは前記Ｐｔ−Ｍｎ合金に代えて、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素である）で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種または２種以上の元素である）で形成されていてもよい。
【０２０７】
第１固定磁性層８１、第２固定磁性層８３、第１フリー磁性層８５及び第２フリー磁性層８７は、Ｎｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ−Ｃｏ（鉄−コバルト）合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金などで形成されている。
【０２０８】
前記非磁性導電層８４は、Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
【０２０９】
そして図１１に示すように、図示Ｘ方向に延ばされて形成された反強磁性層８０の幅寸法Ｔ４４上から、第１固定磁性層８１、非磁性材料層８２、第２固定磁性層８３、非磁性導電層８４、及び第１フリー磁性層８５の側面にかけて、Ｃｒなどで形成された緩衝膜及び配向膜となる金属膜８８，８８が形成されており、この金属膜８８，８８の形成によって、後述するハードバイアス層８９，８９から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０２１０】
さらに前記金属膜８８，８８の上には、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たハードバイアス層８９，８９が形成されている。
【０２１１】
また前記ハードバイアス層８９，８９上には、Ｔａなどの非磁性材料で形成された中間層９０，９０が形成され、この中間層９０，９０の上に、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどで形成された電極層９１，９１が形成されている。
【０２１２】
図１１では、前記反強磁性層８０が前記ハードバイアス層８９，８９の下層にまで延びているので、前記ハードバイアス層８９，８９の膜厚を薄くできる。従って、前記ハードバイアス層８９，８９をスパッタ法などによって形成することが容易になる。
【０２１３】
また、図１１では、磁気モーメントが異なる前記第１固定磁性層８１と前記第２固定磁性層８３が、前記非磁性材料層８２を介して積層されたものが、一つの固定磁性層Ｐとして機能する。
【０２１４】
前記第１固定磁性層８１は反強磁性層８０と接して形成され、磁場中アニールが施されることにより、前記第１固定磁性層８１と反強磁性層８０との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、前記第１固定磁性層８１の磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。前記第１固定磁性層８１の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されると、前記非磁性材料層８２を介して対向する第２固定磁性層８３の磁化方向が、前記第１固定磁性層８１の磁化方向と反平行の状態で固定される。
【０２１５】
なお、前記第１固定磁性層８１の磁気モーメントと前記第２固定磁性層８３の磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記固定磁性層Ｐの磁化方向となる。
【０２１６】
このように、前記第１固定磁性層８１と前記第２固定磁性層８３の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状態になっており、前記第１固定磁性層８１と前記第２固定磁性層８３とが互いに他方の磁化方向を固定しあうので、全体として固定磁性層Ｐの磁化方向を一定方向に安定させることができるので好ましい。
【０２１７】
図１１では、前記第１固定磁性層８１及び前記第２固定磁性層８３を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、それぞれの磁気モーメントを異ならせている。
【０２１８】
さらに、前記第１固定磁性層８１と前記第２固定磁性層８３の間の前記非磁性材料層８２は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されている。
【０２１９】
また、前記第１フリー磁性層８５及び前記第２フリー磁性層８７は、それぞれの磁気モーメントが異なるように形成されている。ここでも、前記第１フリー磁性層８５及び前記第２フリー磁性層８７を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、前記第１フリー磁性層８５及び前記第２フリー磁性層８７の磁気モーメントを異ならせている。
【０２２０】
さらに、非磁性材料層８６は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されている。
【０２２１】
図１１では、前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７が、前記非磁性材料層８６を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Ｆとして機能する。
【０２２２】
前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７の磁化方向は、１８０度異なる反平行のフェリ磁性状態になっており、フリー磁性層Ｆの膜厚を薄くすることと同等の効果が得られ、フリー磁性層Ｆ全体の飽和磁化が小さくなって磁化が変動しやすくなり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上する。
【０２２３】
前記第１フリー磁性層８５の磁気モーメントと前記第２フリー磁性層８７の磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層Ｆの磁化方向となる。ただし、出力に寄与するのは第２固定磁性層８３の磁化方向と第１フリー磁性層８５の磁化方向の相対角度である。
【０２２４】
前記ハードバイアス層８９，８９は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、前記ハードバイアス層８９，８９からのＸ方向へのバイアス磁界により、前記フリー磁性層Ｆの磁化方向は図示Ｘ方向になっている。
【０２２５】
しかし、フリー磁性層Ｆの、両側端部付近の領域は磁化方向が乱れており、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域となっている。
【０２２６】
前記多層膜２０１の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、図１１に示すように、幅寸法Ｔ４５の多層膜２０１の領域が感度領域Ｅであり、幅寸法Ｔ４６の領域が不感領域Ｄである。
【０２２７】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層Ｐの磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層Ｆの磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層Ｐとフリー磁性層Ｆの磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層Ｆの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層Ｐの固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。ただし、電気抵抗値の変化（出力）に直接寄与するのは第２固定磁性層８３の磁化方向と第１フリー磁性層８５の磁化方向の相対角であり、これが検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が印加されていない状態で直交していることが好ましい。
【０２２８】
そして前記多層膜２０１の両側に形成された電極層９１，９１は、前記多層膜２０１上にまで延ばされて形成され、前記電極層９１，９１が形成されていない多層膜２０１の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗである。
【０２２９】
また上面が電極層９１，９１に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗは、前記感度領域Ｅと同じ幅寸法Ｔ４５である。
【０２３０】
多層膜２０１上に形成される電極層９１，９１が、完全に不感領域Ｄを覆って、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されている。
【０２３１】
ただし、多層膜２０１上に形成される電極層９１，９１が、完全に不感領域Ｄを覆わずにそれよりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも大きく形成される。
【０２３２】
これにより、ハードバイアス層８９を介さずに、多層膜２０１内に前記電極層９１，９１からのセンス電流を流す割合を多くすることができる。
【０２３３】
また、電極層９１，９１が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０２３４】
なお図１１に示すように、多層膜２０１の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層９１，９１の幅寸法Ｔ４７は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、電極層９１，９１の幅寸法Ｔ４７は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０２３５】
また、前記保護層１５を除いた多層膜２０１の表面、図１１では第２フリー磁性層８７の表面８７ａと、前記多層膜２０１の不感領域上に延ばされた前記電極層９１の前端面９１ａとがなす角度θ１１が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０２３６】
ただし、前記表面８７ａと、前記前端面９１ａとがなす角度θ１１があまり大きすぎると、保護層１５及び電極層９１，９１上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層９１，９１と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面８７ａと、前記前端面９１ａとがなす角度θ１１は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０２３７】
また、図１１では、前記多層膜２０１と前記ハードバイアス層８９，８９との磁気的接続面Ｍ，Ｍが、前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７の側面のうち、前記第１フリー磁性層８５の側面とのみ重なり合っている。
【０２３８】
前記ハードバイアス層８９，８９は、前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７のいずれかの磁化方向を揃えるだけでよい。いずれかのフリー磁性層の磁化方向が一定方向に揃えられると、隣接するフリー磁性層は磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態となり、第１および第２フリー磁性層を合わせた合成磁気モーメントの方向が一定方向、図１１の場合はトラック幅方向に揃えられる。
【０２３９】
前記ハードバイアス層８９，８９が、前記第１フリー磁性層８５及び第２フリー磁性層８７の双方と磁気的に接続されていると、前記第１フリー磁性層８５及び第２フリー磁性層８７の両側端部において磁化方向の乱れが大きくなるが、図１１の構成であれば、前記両フリー磁性層の両側端部の磁化方向の乱れを抑えて、感度領域Ｅの幅寸法Ｔ４５を大きくすることができる。
【０２４０】
また、図１１では、前記多層膜２０１上の前記電極層９１，９１と接合していない部分に前記保護層１５が形成されており、前記電極層９１，９１が前記保護層１５を介さずに直接前記第２フリー磁性層８７と接合している。
【０２４１】
従って、前記保護層１５上に前記電極層９１，９１が積層される場合よりも、電気抵抗を低下させることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることができる。
【０２４２】
図１２に示すスピンバルブ型薄膜素子の多層膜２０２は、図１１に示すスピンバルブ型薄膜素子の多層膜２０１の積層の順番を逆にしたものである。つまり、図１２では、下地層１０の上に第２フリー磁性層８７、非磁性材料層８６、第１フリー磁性層８５、非磁性導電層８４、第２固定磁性層８３、非磁性材料層８２、第１固定磁性層８１、反強磁性層８０、及び保護層１５が連続して積層されている。
【０２４３】
図１２では、前記ハードバイアス層８９，８９は、第１固定磁性層８１及び第２固定磁性層８３の側面と磁気的に接続していない。従って、前記ハードバイアス層８９，８９によって印加される磁界によって、図示Ｙ方向に平行な方向に揃えられている第１固定磁性層８１及び第２固定磁性層８３の磁化方向が変動することを抑えることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることができる。
【０２４４】
また、図１２でも、磁気モーメントが異なる前記第１固定磁性層８１と前記第２固定磁性層８３が、前記非磁性材料層８２を介して積層されたものが、一つの固定磁性層Ｐとして機能する。図１２では、前記第１固定磁性層８１及び前記第２固定磁性層８３を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、それぞれの磁気モーメントを異ならせている。
【０２４５】
図１２でも、前記第１固定磁性層８１は、反強磁性層８０と接して形成され、磁場中アニールが施されることにより、前記第１固定磁性層８１と反強磁性層８０との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、前記第１固定磁性層８１の磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。前記第１固定磁性層８１の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されると、前記非磁性材料層８２を介して対向する第２固定磁性層８３の磁化方向が、前記第１固定磁性層８１の磁化方向と反平行の状態で固定される。なお前記第１固定磁性層８１の磁気モーメントと前記第２固定磁性層８３の磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記固定磁性層Ｐの磁化方向となる。
【０２４６】
また、前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７が、前記非磁性材料層８６を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Ｆとして機能する。
【０２４７】
ここでも、前記第１フリー磁性層８５及び前記第２フリー磁性層８７を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、前記第１フリー磁性層８５及び前記第２フリー磁性層８７の磁気モーメントを異ならせている。
【０２４８】
図１２のスピンバルブ型薄膜素子においても、前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７の磁化方向は、１８０度異なる反平行のフェリ磁性状態になっており、フリー磁性層Ｆの膜厚を薄くすることと同等の効果が得られ、フリー磁性層Ｆ全体の飽和磁化が小さくなって磁化が変動しやすくなり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上する。
【０２４９】
前記第１フリー磁性層８５の磁気モーメントと前記第２フリー磁性層８７の磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層Ｆの磁化方向となる。
【０２５０】
前記ハードバイアス層８９，８９は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、前記ハードバイアス層８９，８９からのＸ方向へのバイアス磁界により、前記フリー磁性層Ｆの磁化方向は図示Ｘ方向になっている。
【０２５１】
しかし、前記フリー磁性層Ｆの、両側端部付近の領域は磁化方向が乱れており、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域となっている。
【０２５２】
前記多層膜２０２の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、図１２に示すように、幅寸法Ｔ４８の多層膜２０２の領域が感度領域Ｅであり、幅寸法Ｔ４９の領域が不感領域Ｄである。
【０２５３】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層Ｐの磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層Ｆの磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層Ｐとフリー磁性層Ｆの磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層Ｆの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層Ｐの固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。ただし、電気抵抗値の変化（出力）に直接寄与するのは第２固定磁性層８３の磁化方向と第１フリー磁性層８５の磁化方向の相対角であり、これが検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が印加されていない状態で直交していることが好ましい。
【０２５４】
そして前記多層膜２０２の両側に形成された電極層９１，９１は、前記多層膜２０２上にまで延ばされて形成され、前記電極層９１，９１が形成されていない多層膜２０２の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗである。
【０２５５】
また上面が電極層９１，９１に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗは、前記感度領域Ｅと同じ幅寸法Ｔ４８である。
【０２５６】
多層膜２０２上に形成される電極層９１，９１が、完全に不感領域Ｄを覆って、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されている。
【０２５７】
ただし、多層膜２０２上に形成される電極層９１，９１が、完全に不感領域Ｄを覆わずにそれよりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも大きく形成される。
【０２５８】
これにより、ハードバイアス層８９を介さずに、多層膜２０２内に前記電極層９１，９１からのセンス電流を流す割合を多くすることができる。
【０２５９】
また、電極層９１，９１が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０２６０】
なお、多層膜２０２の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層９１の幅寸法Ｔ５０は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、電極層９１の幅寸法Ｔ５０は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０２６１】
また、前記保護層１５を除いた多層膜２０２の表面、図１２では反強磁性層８０の表面８０ａと、前記多層膜２０２の不感領域上に延ばされた前記電極層９１の前端面９１ａとがなす角度θ１２が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０２６２】
ただし、保護層１５及び電極層９１上に、上部シールド層を積層したときに、電極層９１と前記上部シールド層との短絡を防ぐために、前記表面８０ａと、前記前端面９１ａとがなす角度θ１２は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０２６３】
また、図１２では、前記多層膜２０２と前記ハードバイアス層８９，８９との磁気的接続面Ｍ，Ｍが、前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７の側面のうち、前記第２フリー磁性層８７の側面とのみ重なり合っており、前記両フリー磁性層の両側端部の磁化方向の乱れを抑えて、感度領域Ｅの幅寸法Ｔ４８を大きくしている。
【０２６４】
また、図１２では、前記多層膜２０２上の前記電極層９１，９１と接合していない部分に前記保護層１５が形成されており、前記電極層９１，９１が前記保護層１５を介さずに直接前記反強磁性層８０と接合している。
【０２６５】
従って、前記保護層１５上に前記電極層９１，９１が積層される場合よりも、電気抵抗を低下させることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることができる。
【０２６６】
図１３は、他の磁気抵抗効果素子の構造をＡＢＳ面から見た断面図である。
【０２６７】
このスピンバルブ型薄膜素子は、非磁性材料層１０６を中心として、その上下に第１フリー磁性層１０５、第２フリー磁性層１０７、非磁性導電層１０４，１０８、第１固定磁性層１０３，第３固定磁性層１０９、非磁性材料層１０２，１１０、第２固定磁性層１０１，第４固定磁性層１１１及び反強磁性層１００，１１２が形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれるものであり、図１０ないし図１３に示すスピンバルブ型薄膜素子（シングルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる）よりも高い再生出力を得ることが可能である。なお最も下側に形成されている層が下地層１０で、最も上側に形成されている層が保護層１５であり、下地層１０から保護層１５までの積層体によって多層膜２０３が構成されている。
【０２６８】
なお、図１３では、下地層１０の上に形成される反強磁性層１００が、図示Ｘ方向に長く形成され、Ｘ方向の中心では前記反強磁性層１００が突出して形成されている。
【０２６９】
反強磁性層１００，１１２がＰｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金膜により形成されている。あるいは前記Ｐｔ−Ｍｎ合金に代えて、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素である）で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種または２種以上の元素である）で形成されていてもよい。
【０２７０】
前記第１フリー磁性層１０５、前記第２フリー磁性層１０７、前記第１固定磁性層１０３、前記第２固定磁性層１０１、前記第３固定磁性層１０９、前記第４固定磁性層１１１は、Ｎｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金、Ｃｏ（コバルト）、Ｆｅ−Ｃｏ（鉄−コバルト）合金、Ｆｅ−Ｃｏ−Ｎｉ合金などで形成されており、前記非磁性導電層１０４，１０８は、Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
【０２７１】
そして図１３に示すように、図示Ｘ方向に延ばされて形成された反強磁性層１００の幅寸法Ｔ５１上から、第２固定磁性層１０１、非磁性材料層１０２、第１固定磁性層１０３、非磁性導電層１０４、第１フリー磁性層１０５の側面にかけて、Ｃｒなどで形成された緩衝膜及び配向膜となる金属膜１１３，１１３が形成されており、この金属膜１１３，１１３の形成によって、後述するハードバイアス層１１４，１１４から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０２７２】
さらに前記金属膜１１３，１１３の上には、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たハードバイアス層１１４，１１４が形成されている。
【０２７３】
また前記ハードバイアス層１１４，１１４上には、Ｔａなどの非磁性材料で形成された中間層１１５，１１５が形成され、この中間層１１５，１１５の上に、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどで形成された電極層１１６，１１６が形成されている。
【０２７４】
図１３では、前記反強磁性層１００が前記ハードバイアス層１１４，１１４の下層にまで延びているので、前記ハードバイアス層１１４，１１４の膜厚を薄くできる。従って、前記ハードバイアス層１１４，１１４をスパッタ法などによって形成することが容易になる。
【０２７５】
また、図１３では、磁気モーメントが異なる前記第１固定磁性層１０３と前記第２固定磁性層１０１が、前記非磁性材料層１０２を介して積層されたものが、一つの固定磁性層Ｐ₁として機能する。また、磁気モーメントが異なる前記第３固定磁性層１０９と前記第４固定磁性層１１１が、前記非磁性材料層１１０を介して積層されたものが、一つの固定磁性層Ｐ₂として機能する。
【０２７６】
前記第１固定磁性層１０３と前記第２固定磁性層１０１の磁化方向は、１８０度異なる反平行のフェリ磁性状態になっており、前記第１固定磁性層１０３と前記第２固定磁性層１０１とが互いに他方の磁化方向を固定しあうので、全体として固定磁性層Ｐ₁の磁化方向を一定方向に安定させることができる。
【０２７７】
図１３では、前記第１固定磁性層１０３及び前記第２固定磁性層１０１を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、それぞれの磁気モーメントを異ならせている。
【０２７８】
また、前記第３固定磁性層１０９と前記第４固定磁性層１１１の磁化方向も、１８０度異なる反平行のフェリ磁性状態になっており、前記第３固定磁性層１０９と前記第４固定磁性層１１１とが互いに他方の磁化方向を固定しあっている。
【０２７９】
なお、前記非磁性材料層１０２、１１０は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されている。
【０２８０】
前記第２固定磁性層１０１及び第４固定磁性層１１１は、それぞれ反強磁性層１００及び１１２と接して形成され、磁場中アニールが施されることにより、前記第２固定磁性層１０１及び反強磁性層１００との界面並びに前記第４固定磁性層１１１及び反強磁性層１１２との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じる。
【０２８１】
前記第２固定磁性層１０１の磁化方向は、図示Ｙ方向に固定される。前記第２固定磁性層１０１の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されると、前記非磁性材料層１０２を介して対向する第１固定磁性層１０３の磁化方向が、前記第２固定磁性層１０１の磁化方向と反平行の状態で固定される。なお前記第２固定磁性層１０１の磁気モーメントと前記第１固定磁性層１０３の磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記固定磁性層Ｐ₁の磁化方向となる。
【０２８２】
前記第２固定磁性層１０１の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されるとき、前記第４固定磁性層１１１の磁化方向は、図示Ｙ方向と反平行方向に固定されることが好ましい。このとき、前記非磁性材料層１１０を介して対向する第３固定磁性層１０９の磁化方向が、前記第４固定磁性層１１１の磁化方向と反平行方向に、すなわち、Ｙ方向に固定される。なお前記第４固定磁性層１１１の磁気モーメントと前記第３固定磁性層１０９の磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記固定磁性層Ｐ₂の磁化方向となる。
【０２８３】
すると、前記第１フリー磁性層１０５、前記非磁性材料層１０６、前記第２フリー磁性層１０７を介して対向する、前記第１固定磁性層１０３と前記第３固定磁性層１０９の磁化方向は、互いに１８０度異なる反平行状態になる。
【０２８４】
図１３では、後述するように、フリー磁性層Ｆが前記第１フリー磁性層１０５と前記第２フリー磁性層１０７が、前記非磁性材料層１０６を介して積層されたものとして形成され、前記第１フリー磁性層１０５と前記第２フリー磁性層１０７の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態になっている。
【０２８５】
前記第１フリー磁性層１０５と前記第２フリー磁性層１０７は、外部磁界の影響を受けて、フェリ磁性状態を保ったまま磁化方向を変化させる。このとき、前記第１固定磁性層１０３と前記第３固定磁性層１０９の磁化方向が、互いに１８０度異なる反平行状態になっていると、フリー磁性層Ｆより上層部分の抵抗変化率とフリー磁性層Ｆより下層部分の抵抗変化率が等しくなる。
【０２８６】
さらに、前記固定磁性層Ｐ₁の磁化方向と前記固定磁性層Ｐ₂の磁化方向が、反平行方向であることが好ましい。
【０２８７】
例えば、磁化方向が図示Ｙ方向に固定されている前記第２固定磁性層１０１の磁気モーメントの大きさを前記第１固定磁性層１０３の磁気モーメントの大きさよりも大きくし、固定磁性層Ｐ₁の磁化方向を図示Ｙ方向にする。一方、磁化方向が図示Ｙ方向に固定されている前記第３固定磁性層１０９の磁気モーメントの大きさを前記第４固定磁性層１１１の磁気モーメントの大きさよりも小さくし、固定磁性層Ｐ₂の磁化方向を図示Ｙ方向と反平行方向にする。
【０２８８】
すると、センス電流を図示Ｘ方向に流したときに発生するセンス電流磁界の方向と、固定磁性層Ｐ₁の磁化方向及び固定磁性層Ｐ₂の磁化方向が一致し、前記第１固定磁性層１０３と前記第２固定磁性層１０１のフェリ磁性状態、及び前記第３固定磁性層１０９と前記第４固定磁性層１１１のフェリ磁性状態が安定する。
【０２８９】
また、前記第１フリー磁性層１０５及び前記第２フリー磁性層１０７は、それぞれの磁気モーメントが異なるように形成されている。ここでも、前記第１フリー磁性層１０５及び前記第２フリー磁性層１０７を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、前記第１フリー磁性層１０５及び前記第２フリー磁性層１０７の磁気モーメントを異ならせている。
【０２９０】
さらに、非磁性材料層１０２，１０６，１１６は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されている。
【０２９１】
図１３では、前記第１フリー磁性層１０５と前記第２フリー磁性層１０７が、前記非磁性材料層１０６を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Ｆとして機能する。
【０２９２】
前記第１フリー磁性層１０５と前記第２フリー磁性層１０７の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状態になっており、フリー磁性層Ｆの膜厚を薄くすることと同等の効果が得られ、フリー磁性層Ｆ全体の飽和磁化が小さくなって磁化が変動しやすくなり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上する。
【０２９３】
前記第１フリー磁性層１０５の磁気モーメントと前記第２フリー磁性層１０７の磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層Ｆの磁化方向となる。
【０２９４】
前記ハードバイアス層１１４，１１４は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、前記ハードバイアス層１１４，１１４からのＸ方向へのバイアス磁界により、前記フリー磁性層Ｆの磁化方向は図示Ｘ方向になっている。
【０２９５】
しかし、前記第１フリー磁性層１０５及び前記第２フリー磁性層１０７の、両側端部付近の領域は磁化方向が乱れており、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域となっている。
【０２９６】
前記多層膜２０３の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定しているが、図１３に示すように多層膜２０３の中央に位置する幅寸法Ｔ５２の領域は、感度領域Ｅであり、その両側であって、幅寸法Ｔ５３の領域は、不感領域Ｄである。
【０２９７】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層Ｐ₁、Ｐ₂の磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層Ｆの磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層Ｐ₁、Ｐ₂とフリー磁性層Ｆの磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層Ｆの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層Ｐ₁、Ｐ₂の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。ただし、電気抵抗値の変化（出力）に直接寄与するのは第１固定磁性層１０３の磁化方向と第１フリー磁性層１０５の磁化方向の相対角、及び第３固定磁性層１０９の磁化方向と第２フリー磁性層１０７の磁化方向の相対角であり、これらの相対角が検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が印加されていない状態で直交していることが好ましい。
【０２９８】
図１３に示すように、多層膜２０３の両側であって、ハードバイアス層１１４，１１４上に非磁性材料製の中間層１１５，１１５を介して形成される電極層１１６，１１６が、前記多層膜２０３の不感領域Ｄ上にまで延ばされて形成されている。なお前記電極層１１６，１１６は、例えばＣｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ膜などで形成されている。
【０２９９】
前記電極層１１６，１１６に覆われていない多層膜２０３の上面の幅寸法が光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗとして定義されており、上面が前記電極層１１６，１１６に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法Ｔ５２が、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗとして定義されている。例えば前記多層膜２０３上に延ばされた電極層１１６，１１６は、不感領域Ｄ上を完全に覆っている。この場合、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗと、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）はほぼ同じ幅寸法となる。
【０３００】
あるいは前記電極層１１６，１１６は完全に不感領域Ｄ上を覆っていなくてもよく、多層膜２０３上に延ばされた電極層１１６，１１６の幅寸法Ｔ５４は、不感領域Ｄよりも短く形成されてもよい。この場合、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅Ｍ−Ｔｗよりも大きくなる。
【０３０１】
これにより、前記電極層１１６，１１６からのセンス電流はハードバイアス層１１４，１１４を介さず、直接、多層膜２０３に流れやすくなり、しかも前記電極層１１６，１１６を不感領域Ｄ上にまで延ばして形成することにより、多層膜２０３と電極層１１６，１１６との接合面積も大きくなるため直流抵抗値（ＤＣＲ）を下げることができ、再生特性を向上させることが可能である。
【０３０２】
また、電極層１１６，１１６が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０３０３】
図１３に示すように、多層膜２０３の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層１１６の幅寸法Ｔ５４は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ５４は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０３０４】
また、前記保護層１５を除いた多層膜２０３の表面、図１３では反強磁性層１１２の表面１１２ａと、前記多層膜２０３の不感領域上に延ばされた前記電極層１１６の前端面１１６ａとがなす角度θ１３が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０３０５】
ただし、保護層１５及び電極層１１６，１１６上に、上部シールド層を積層したときに、電極層１１６，１１６と前記上部シールド層との短絡を防ぐために、前記表面１１２ａと、前記前端面１１６ａとがなす角度θ１３は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０３０６】
また、図１３では、前記多層膜２０３と前記ハードバイアス層１１４，１１４との磁気的接続面Ｍ，Ｍが、前記第１フリー磁性層１０５と前記第２フリー磁性層１０７の側面のうち、前記第１フリー磁性層１０５の側面とのみ重なり合っており、前記両フリー磁性層の両側端部の磁化方向の乱れを抑えて、感度領域Ｅの幅寸法Ｔ５２を大きくしている。
【０３０７】
また、図１３では、前記多層膜２０３上の前記電極層１１６，１１６と接合していない部分に前記保護層１５が形成されており、前記電極層１１６，１１６が前記保護層１５を介さずに直接前記反強磁性層１１２と接合している。
【０３０８】
従って、前記保護層１５上に前記電極層１１６，１１６が積層される場合よりも、電気抵抗を低下させることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることができる。
【０３０９】
図１４は、他の磁気抵抗効果素子をＡＢＳ面側から見た断面図である。
【０３１０】
図１４に示す磁気抵抗効果素子は、ＡＭＲ（amisotropic magnetoresisitive）素子と呼ばれるものであり、素子の膜構成は図８に示されたＡＭＲ素子と同じである。
【０３１１】
前記多層膜６１の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、前記多層膜６１の中央に位置する幅寸法Ｔ１９の領域が感度領域Ｅであり、その両側に位置する幅寸法Ｔ２０の領域が不感領域Ｄである。
【０３１２】
図１４のＡＭＲ素子は、図８のＡＭＲ素子と、前記多層膜６１上の前記電極層１２０，１２０と接合していない部分に前記保護層５５が形成されており、前記電極層１２０，１２０が前記保護層５５を介さずに直接前記磁気抵抗層５４と接合している点でのみ異なっている。
【０３１３】
従って、前記保護層５５上に前記電極層１２０，１２０が積層される場合よりも、電気抵抗を低下させることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることができる。
【０３１４】
図１４に示すように前記電極層１２０，１２０は、多層膜６１の上面にも延ばされて形成されており、前記多層膜６１の上に電極層５８が形成されていない前記多層膜６１の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗであり、上面が電極層１２０で覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗが決定される。例えば前記多層膜６１上に延ばされた電極層１２０は、不感領域Ｄ上を完全に覆っている。この場合、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗと、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗはほぼ同じ幅寸法となる。
【０３１５】
あるいは前記電極層１２０は完全に不感領域Ｄ上を覆っていなくてもよく、多層膜６１上に延ばされた電極層１２０の幅寸法Ｔ５５は、不感領域Ｄよりも短く形成されてもよい。この場合、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅Ｍ−Ｔｗよりも大きくなる。
【０３１６】
なお、前記多層膜６１の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層１２０の幅寸法Ｔ５５は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、前記幅寸法Ｔ５５は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０３１７】
また、前記磁気抵抗層の表面５４ａと、前記多層膜６１の不感領域上に延ばされた前記電極層１２０の前端面１２０ａとがなす角度θ１４が２０度以上、より好ましくは２５度以上であると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０３１８】
ただし、前記表面５４ａと、前記前端面１２０ａとがなす角度θ１４があまり大きすぎると、保護層５５及び電極層１２０，１２０上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層１２０，１２０と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面５４ａと、前記前端面１２０ａとがなす角度θ１４は、６０度以下より好ましくは４５度以下であることが好ましい。
【０３１９】
このＡＭＲ素子では、ハードバイアス層５６，５６が図示Ｘ方向に磁化されており、このハードバイアス層５６，５６により磁気抵抗層５４にＸ方向のバイアス磁界が与えられる。さらに軟磁性層５２から磁気抵抗層５４に図示Ｙ方向のバイアス磁界が与えられる。磁気抵抗層５４にＸ方向とＹ方向のバイアス磁界が与えられることにより、磁気抵抗層５４の磁界変化に対する磁化変化が直線性を有する状態に設定される。
【０３２０】
電極層１２０，１２０からのセンス電流は、感度領域Ｅの磁気抵抗層５４に直接与えられる。記録媒体の走行方向はＺ方向であり、記録媒体からの洩れ磁界がＹ方向に与えられると、磁気抵抗層５４の磁化方向が変化することにより、抵抗値が変化し、これが電圧変化として検出される。
【０３２１】
なお、後述する磁気抵抗効果素子の製造方法を用いることにより、図１から図１４に示された磁気抵抗効果素子は、ハードバイアス層の多層膜と接する面付近は膜厚が薄く形成され、ハードバイアス層の上面が、多層膜付近で、図示下方方向に傾斜あるいは湾曲する。
【０３２２】
図３３に示された従来の磁気抵抗効果素子のように、ハードバイアス層の上面が、多層膜付近で図示上方方向に突出していると、この突出部において、漏れ磁界やループ磁界が発生しフリー磁性層の磁化方向が安定しにくくなっていた。
【０３２３】
図１から図１４のように、ハードバイアス層の上面が、多層膜付近で、図示下方方向に傾斜あるいは湾曲していると、漏れ磁界やループ磁界の発生を防ぐことができ、フリー磁性層の磁化方向を安定させることができる。
【０３２４】
次に図１から図１４に示された磁気抵抗効果素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０３２５】
まず図１５に示すように、基板１６０上に、磁気抵抗効果素子の多層膜１６１を成膜する。なおこの多層膜１６１は、図１、図２、図３、図４、図５、図１０、図１１、及び図１２に示すシングルスピンバルブ型薄膜素子の多層膜、図６、図７、及び図１３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子の多層膜、あるいは図８、図９、及び図１４に示すＡＭＲ素子の多層膜のいずれであってもよい。
【０３２６】
また図４、図５、図１０、図１１、及び図１３に示す磁気抵抗効果素子のように、反強磁性層３０、７０、８０、１００を図示Ｘ方向に長く形成するには、図１５に示す多層膜１６１の側面をエッチングで削り取る段階で、反強磁性層３０、７０、８０、１００の側面を削り取らず残るようにエッチングレート及びエッチング時間を制御すればよい。
【０３２７】
なお前記多層膜１６１を、シングルスピンバルブ型薄膜素子あるいはデュアルスピンバルブ型薄膜素子の多層膜で形成する場合、前記多層膜１６１を構成する反強磁性層を、ＰｔＭｎ合金により形成することが好ましく、またはＸ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素である）あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種または２種以上の元素である）で形成してもよい。前記反強磁性層を上述した材質で形成する場合、固定磁性層との界面で交換結合磁界を発生させるには熱処理を施す必要がある。
【０３２８】
そして予め、図３１に示すように、多層膜の両側にのみハードバイアス層と電極層が形成された従来型（例えば図３３参照）の磁気抵抗効果素子を用い、この磁気抵抗効果素子の多層膜の上面の幅寸法Ａを光学顕微鏡にて測定する。次に、前記磁気抵抗効果素子を、ある信号が記録された微小トラック上でトラック幅方向にて走査させ、再生出力を検出し、この再生出力のうち、最大出力の５０％以上の再生出力を発する上面の幅寸法がＢの領域を感度領域Ｅと、最大出力の５０％以下の再生出力を発する上面の幅寸法がＣの領域を不感領域Ｄと定義する。
【０３２９】
この測定結果に基づき、マイクロトラックプロファイル法によって予めわかっている不感領域Ｄの幅寸法Ｃを考慮しながら、多層膜１６１上にリフトオフ用のレジスト層１６２を形成する。図１５に示すように、前記レジスト層１６２には、その下面に切り込み部１６２ａ，１６２ａが形成されているが、この切り込み部１６２ａ，１６２ａは、多層膜１６１のうち、不感領域Ｄ上に形成されるようにし、多層膜１６１のうち感度領域Ｅの上は、前記レジスト層１６２によって完全に覆われた状態にしておく。
【０３３０】
次に図１６に示す工程では、エッチングにより多層膜１６１の両側を削り込む。
【０３３１】
なお、図１１から図１４に示された磁気抵抗効果素子を製造する場合には、前記多層膜１６１の最上層に保護層を形成しておき、この保護層上にレジスト層１６２を積層する。さらに、前記レジスト層１６２の切り込み部１６２ａ，１６２ａの下になる前記保護層の部分、すなわち、前記保護層と前記レジスト層１６２とが直接接合していない保護層の部分を斜め方向から入射するイオンミリングによって除去して、前記保護層の下層を露出させておく。
【０３３２】
さらに図１７に示す工程では、前記多層膜１６１の両側にハードバイアス層１６３，１６３を成膜する。このハードバイアス層１６３，１６３の成膜及び次の工程で行われる電極層１６５の成膜の際に使用されるスパッタ法は、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、あるいはコリメーションスパッタ法のいずれか１種以上であることが好ましい。
【０３３３】
図１７に示すように、多層膜１６１の形成された基板１６０を、ハードバイアス層１６３，１６３の組成で形成されたターゲット１６４に対し垂直方向に置き、これにより例えばイオンビームスパッタ法を用いることで、前記多層膜１６１に対し垂直方向からハードバイアス層１６３，１６３を成膜することができるから、多層膜１６１上に形成されたレジスト層１６２の切り込み部１６２ａ，１６２ａ内に、ハードバイアス層１６３，１６３が入り込んで形成されることがない。また、ハードバイアス層１６３，１６３の多層膜１６１と接する面付近は、レジスト層１６２の両端部によって覆われているので、スパッタ粒子が積層されにくい。従って、ハードバイアス層１６３，１６３の多層膜１６１と接する面付近は膜厚が薄く形成され、ハードバイアス層１６３，１６３の上面は、多層膜１６１付近で、図示下方方向に傾斜あるいは湾曲している。なお図１７に示すように、レジスト層１６２上にも前記ハードバイアス層１６３，１６３と同じ組成の層１６３ａが形成される。
【０３３４】
なお、図１７の工程において、前記多層膜１６１と前記バイアス層１６３，１６３との磁気的接続面の上縁部及び／又は下縁部の媒体走行方向（図示Ｚ方向）の高さ位置が、前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層の上面及び／又は下面の媒体走行方向の高さ位置と等しくなるように、ハードバイアス層１６３、１６３を形成することが好ましい。
【０３３５】
前記ハードバイアス層１６３，１６３は、前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層とのみ磁気的に接続されていればよい。特に、前記ハードバイアス層１６３，１６３が、前記固定磁性層と磁気的に接続されていなければ、前記バイアス層から発生する磁界が前記固定磁性層の磁化方向に影響を与えることを抑えることができる。
【０３３６】
さらに、前記多層膜１６１が、図１０から図１３に示された薄膜素子の多層膜のように、前記フリー磁性層が、磁気モーメントが異なる複数の軟磁性薄膜が非磁性材料層を介して積層されたものであるときには、前記多層膜１６１と前記ハードバイアス層１６３，１６３との磁気的接続面が前記フリー磁性層を構成する複数の軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性薄膜の側面とのみ重なり合うように、前記ハードバイアス層１６３，１６３を形成することが好ましい。
【０３３７】
前記多層膜１６１と前記ハードバイアス層１６３，１６３との磁気的接続面が前記フリー磁性層を構成する複数の軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性薄膜の側面とのみ重なりあっていると、前記軟磁性薄膜の両端部において磁化方向が乱れることを防ぐことができる。
【０３３８】
次に図１８に示す工程では、前記多層膜１６１に対し斜め方向から前記ハードバイアス層１６３，１６３上に電極層１６５，１６５を成膜し、この際、前記電極層１６５，１６５を、多層膜１６１上に設けられた前記レジスト層１６２の下面に形成された切り込み部１６２ａ，１６２ａ内にまで成膜する。
【０３３９】
例えば図１８に示すように、多層膜１６１が形成された基板１６０に対し、電極層１６５の組成で形成されたターゲット１６６を斜めに傾けて、前記ターゲット１６６を前記基板１６０上で移動させながら、イオンビームスパッタ法により前記電極層１６５，１６５をハードバイアス層１６３，１６３上に成膜する。このとき、斜め方向からスパッタされる電極層１６５，１６５は、ハードバイアス層１６３，１６３上のみならず、多層膜１６１の上に形成されたレジスト層１６２の切り込み部１６２ａ，１６２ａ内にも侵入し成膜される。すなわち、前記切り込み部１６２ａ，１６２ａ内に成膜された電極層１６５，１６５は、多層膜１６１の不感領域Ｄ上を覆う位置に成膜される。
【０３４０】
なお図１８では、基板１６０を固定し、ターゲット１６６側を前記基板１６０に対し斜め方向に移動させているが、ターゲット１６６を固定して基板１６０側を、前記ターゲット１６６に対し斜め方向に移動させてもよい。また図１８に示すように、レジスト層１６２の上に形成された層１６３ａ上には、電極層１６５，１６５と同じ組成の層１６５ａが成膜される。
【０３４１】
なお、前記多層膜１６１の最上層に形成された前記保護層の前記レジスト層１６２とが直接接合していない部分を除去して、前記保護層の下層を露出させておいた場合には、図１１から図１４に示される磁気抵抗効果素子のように、前記電極層１６５，１６５は前記保護層の下層のフリー磁性層、反強磁性層、または磁気抵抗効果層と直接接合するように形成される。
【０３４２】
そして図１９に示す工程では、図１８に示すレジスト層１６２を、レジスト剥離液を用いながらリフトオフによって除去し、これによって多層膜１６１のうち不感領域Ｄ上にまで電極層１６５，１６５が成膜された磁気抵抗効果素子が完成する。
【０３４３】
なお、前記電極層１６５，１６５を成膜する工程において、前記多層膜表面１６１ａと、前記電極層の前記切り込み部１６２ａ内に入り込んで形成される前端面１６５ｂとがなす角度θを２０度以上、より好ましくは２５度以上に形成すると、センス電流が分流して不感領域に流れ込み、ノイズを発生させることを抑えることができる。
【０３４４】
しかし、図１５から図１９に示された製造方法では、前記表面１６１ａと前記前端面１６５ｂとがなす角度θを大きく形成することが困難である。また、前記表面１６１ａと前記前端面１６５ｂとがなす角度θがあまり大きすぎると、多層膜１６１及び電極層１６５，１６５上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、電極層１６５，１６５と前記上部シールド層との短絡が生じ易くなる。従って、前記表面１６１ａと前記前端面１６５ｂとがなす角度θは、６０度以下より好ましくは４５度以下に形成することが好ましい。
【０３４５】
図２０は、他の磁気抵抗効果素子をＡＢＳ面側から見た断面図である。
【０３４６】
図２０の磁気抵抗効果素子は、図１０に示された磁気抵抗効果素子と同じ構成の多層膜２００上に、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる絶縁層１３１が積層され、前記絶縁層１３１の両側面部に、電極層１３０，１３０の前端面１３０ａ，１３０ａが接しているものである。
【０３４７】
前記多層膜２００の膜構成および材料は、全て図１０に示された磁気抵抗効果素子と同一である。
【０３４８】
また、図示Ｘ方向に延ばされて形成された反強磁性層７０の幅寸法Ｔ５６上に積層された金属膜７６，７６、ハードバイアス層７７，７７、中間層７８，７８の膜構成及び材料も図１０の磁気抵抗効果素子と同一である。
【０３４９】
すなわち図２０の磁気抵抗効果素子は、磁気モーメントが異なる前記第１フリー磁性層７３と前記第２フリー磁性層７５の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態になっており、また、前記第１フリー磁性層７３と前記第２フリー磁性層７５が、前記非磁性材料層７４を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Ｆとして機能している。
【０３５０】
前記フリー磁性層Ｆの、両側端部付近の磁化方向が乱れている領域は、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域となっている。
【０３５１】
前記多層膜２００の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、図２０に示すように、幅寸法Ｔ５７の多層膜２００の領域が感度領域Ｅであり、幅寸法Ｔ５８の領域が不感領域Ｄである。
【０３５２】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層Ｐの磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層Ｆの磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層Ｐとフリー磁性層Ｆの磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層Ｆの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層Ｐの固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。ただし、電気抵抗値の変化（出力）に直接寄与するのは固定磁性層７１の磁化方向と第１フリー磁性層７３の磁化方向の相対角であり、この相対角が検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が印加されていない状態で直交していることが好ましい。すなわち、電気抵抗値の変化は非磁性導電層７２を介して隣接するフリー磁性層と固定磁性層の磁化方向の相対角によって決定される。
【０３５３】
そして前記多層膜２００の両側に形成された電極層１３０，１３０は、前記多層膜２００上にまで延ばされて形成され、前記電極層１３０，１３０が形成されていない多層膜２００の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗである。
【０３５４】
また上面が電極層１３０，１３０に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗは、前記感度領域Ｅと同じ幅寸法Ｔ５７である。
【０３５５】
多層膜２００上に形成される電極層１３０が、完全に不感領域Ｄを覆って、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されている。
【０３５６】
ただし、多層膜２００上に形成される電極層１３０，１３０が、完全に不感領域Ｄを覆わずにそれよりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラッ幅寸法Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも大きく形成される。
【０３５７】
これにより、ハードバイアス層７７を介さずに、多層膜２００内に前記電極層１３０，１３０からのセンス電流を流す割合を多くすることができる。
また、電極層１３０，１３０が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０３５８】
また、電極層１３０，１３０が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０３５９】
図２０の磁気抵抗効果素子を、後述する製造方法を用いて形成すると、前記多層膜２００の不感領域上に延ばされた前記電極層１３０の前記絶縁層１３１の両側面部に接している前端面１３０ａと、前記保護層１５の表面１５ａとがなす角度θ２０を６０度以上、さらには、９０度以上にすることができる。したがって、電極層１３０の先端部まで、常に一定量のセンス電流を流すことができる。つまり、センス電流が分流して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを、図１０に示された磁気抵抗効果素子よりも効果的に、抑えることができる。
【０３６０】
また、図１から図１４に示された磁気抵抗効果素子のように、電極層の先端部が先細り形状になっているものを、図１５から図１９に示された製造方法によって形成すると、電極層の不感領域上に延ばされた部分の幅寸法を一定にして形成することが難しく、電極層の先端が感度領域上にまで延びてしまう磁気抵抗効果素子が形成されてしまう可能性もあった。
【０３６１】
電極層の先端部が感度領域上にまで延びると、センス電流が流れる領域の幅寸法が前記感度領域の幅寸法よりも短くなり、磁気抵抗効果素子が実際に磁界を検出できる領域が狭くなる。
【０３６２】
一方、図２０の磁気抵抗効果素子では、後述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層１３１の前記多層膜２００上での位置を正確に設定することができるので、前記電極層１３０が不感領域を越えて延びてしまうことを防ぐことができる。
【０３６３】
なお図２０に示すように、多層膜２００の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層１３０の幅寸法Ｔ５９は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、電極層１３０の幅寸法Ｔ５９は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０３６４】
なお、図２０の磁気抵抗効果素子を後述する製造方法を用いて形成することにより、図２０の磁気抵抗効果素子の前記多層膜２００の側面と前記絶縁層１３１の側面は平行になっている。
【０３６５】
図２１は、本発明における磁気抵抗効果素子をＡＢＳ面側から見た断面図である。
【０３６６】
図２１の磁気抵抗効果素子は、図１１に示された磁気抵抗効果素子と同じ構成の多層膜２０１上に、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる絶縁層１３３が積層され、前記絶縁層１３３の両側面部に、電極層１３２，１３２の前端面１３２ａ，１３２ａが接しているものである。
【０３６７】
前記多層膜２０１の膜構成および材料は、全て図１１に示された磁気抵抗効果素子と同一である。
【０３６８】
また、図示Ｘ方向に延ばされて形成された反強磁性層８０の幅寸法Ｔ６０上に積層された金属膜８８，８８、ハードバイアス層８９，８９、中間層９０，９０の膜構成及び材料も図１１の磁気抵抗効果素子と同一である。
【０３６９】
また、前記第１固定磁性層８１と前記第２固定磁性層８３の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状態になっており、前記第１固定磁性層８１と前記第２固定磁性層８３とが互いに他方の磁化方向を固定しあい、全体として固定磁性層Ｐの磁化方向を一定方向に安定させている。
【０３７０】
また、図２１の磁気抵抗効果素子は、磁気モーメントが異なる前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態になっており、また、前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８が、前記非磁性材料層８６を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Ｆとして機能している。
【０３７１】
前記フリー磁性層Ｆの、両側端部付近の磁化方向が乱れている領域は、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域となっている。
【０３７２】
この実施例においても、前記多層膜２０１の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、図２１に示すように、幅寸法Ｔ６１の多層膜２０１の領域が感度領域Ｅであり、幅寸法Ｔ６２の領域が不感領域Ｄである。
【０３７３】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層Ｐの磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層Ｆの磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層Ｐとフリー磁性層Ｆの磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層Ｆの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層Ｐの固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【０３７４】
そして前記多層膜２０１の両側に形成された電極層１３２，１３２は、前記多層膜２０１上にまで延ばされて形成され、前記電極層１３２，１３２が形成されていない多層膜２０１の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗである。
【０３７５】
また上面が電極層１３２，１３２に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗは、前記感度領域Ｅと同じ幅寸法Ｔ６１である。
【０３７６】
この実施例では、多層膜２０１上に形成される電極層１３２，１３２が、完全に不感領域Ｄを覆って、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されている。
【０３７７】
ただし、多層膜２０１上に形成される電極層１３２，１３２が、完全に不感領域Ｄを覆わずにそれよりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも大きく形成される。
【０３７８】
これにより本発明では、ハードバイアス層８９，８９を介さずに、多層膜２０１内に前記電極層１３２，１３２からのセンス電流を流す割合を多くすることができる。
【０３７９】
また、電極層１３２，１３２が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０３８０】
また、図２１では、前記多層膜２０１上の前記電極層１３２，１３２と接合していない部分に前記保護層１５が形成され、前記保護層１５上に前記絶縁層１３３が形成されている。前記電極層１３２，１３２は、前記保護層１５を介さずに直接前記第２フリー磁性層８７と接合している。
【０３８１】
従って、前記保護層１５上に前記電極層１３２，１３２が積層される場合よりも、電気抵抗を低下させることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることができる。
【０３８２】
図２１の磁気抵抗効果素子を、後述する製造方法を用いて形成すると、前記多層膜２０１の不感領域上に延ばされた前記電極層１３２の前記絶縁層１３３の両側面部に接している前端面１３２ａと、前記第２フリー磁性層８７の表面８７ａとがなす角度θ２０を６０度以上、さらには、９０度以上にすることができる。したがって、電極層１３２の先端部まで、常に一定量のセンス電流を流すことができる。つまり、センス電流が分流して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを、図１１に示された磁気抵抗効果素子よりも効果的に、抑えることができる。
【０３８３】
図２１の磁気抵抗効果素子では、後述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層１３３の前記多層膜２０１上での位置を正確に設定することができるので、前記電極層１３２，１３２が不感領域を越えて延びてしまうことを防ぐことができ、磁気抵抗効果素子が実際に磁界を検出できる領域が狭くなることを防ぐことができる。
【０３８４】
なお図２１に示すように、多層膜２０１の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層１３２の幅寸法Ｔ６３は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、電極層１３２の幅寸法Ｔ６３は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０３８５】
また、図２１では、前記多層膜２０１と前記ハードバイアス層８９，８９との磁気的接続面Ｍ，Ｍが、前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７の側面のうち、前記第１フリー磁性層８５の側面とのみ重なり合っている。
【０３８６】
なお、図２１の磁気抵抗効果素子を後述する製造方法を用いて形成することにより、図２の磁気抵抗効果素子の前記多層膜２０１の側面と前記絶縁層１３３の側面は平行になっている。
【０３８７】
図２２は、他の磁気抵抗効果素子をＡＢＳ面側から見た断面図である。
【０３８８】
図２２の磁気抵抗効果素子は、図１２に示された磁気抵抗効果素子と同じ構成の多層膜２０２上に、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる絶縁層１３５が積層され、前記絶縁層１３５の両側面部に、電極層１３４，１３４の前端面１３４ａ，１３４ａが接しているものである。
【０３８９】
前記多層膜２０２の膜構成および材料は、図１２に示された磁気抵抗効果素子と同一である。ただし、図２２では、多層膜２０２の最上層に保護層１５が形成されていない。
【０３９０】
また、下地膜１０上に積層された金属膜８８，８８、ハードバイアス層８９，８９、中間層９０，９０の膜構成及び材料も図１２の磁気抵抗効果素子と同一である。
【０３９１】
また、前記第１固定磁性層８１と前記第２固定磁性層８３の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状態になっており、前記第１固定磁性層８１と前記第２固定磁性層８３とが互いに他方の磁化方向を固定しあい、全体として固定磁性層Ｐの磁化方向を一定方向に安定させている。
【０３９２】
また、図２１の磁気抵抗効果素子は、磁気モーメントが異なる前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態になっており、また、前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８が、前記非磁性材料層８６を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Ｆとして機能している。
【０３９３】
前記フリー磁性層Ｆの、両側端部付近の磁化方向が乱れている領域は、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域となっている。
【０３９４】
前記多層膜２０２の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、図２２に示すように、幅寸法Ｔ６４の多層膜２０２の領域が感度領域Ｅであり、幅寸法Ｔ６５の領域が不感領域Ｄである。
【０３９５】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層Ｐの磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層Ｆの磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層Ｐとフリー磁性層Ｆの磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層Ｆの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層Ｐの固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【０３９６】
そして前記多層膜２０２の両側に形成された電極層１３４，１３４は、前記多層膜２０２上にまで延ばされて形成され、前記電極層１３４，１３４が形成されていない多層膜２０２の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗである。
【０３９７】
また上面が電極層１３４，１３４に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗは、前記感度領域Ｅと同じ幅寸法Ｔ６４である。
【０３９８】
多層膜２０２上に形成される電極層１３４，１３４が、完全に不感領域Ｄを覆って、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されている。
【０３９９】
ただし、多層膜２０２上に形成される電極層１３４，１３４が、完全に不感領域Ｄを覆わずにそれよりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも大きく形成される。
【０４００】
これにより、ハードバイアス層８９，８９を介さずに、多層膜２０２内に前記電極層１３４，１３４からのセンス電流を流す割合を多くすることができる。
【０４０１】
また、電極層１３４，１３４が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０４０２】
また、図２２では、前記多層膜２０２の最上層に前記保護層１５は形成されず、前記反強磁性層８０上に直接前記絶縁層１３３が形成され、この前記絶縁層１３３が酸化防止用の保護層の役割も果たしている。また、前記電極層１３４，１３４は、直接前記反強磁性層８０と接合している。
【０４０３】
従って、前記保護層１５上に前記電極層１３４，１３４が積層される場合よりも、電気抵抗を低下させることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることができる。
【０４０４】
図２２の磁気抵抗効果素子を、後述する製造方法を用いて形成すると、前記多層膜２０２の不感領域上に延ばされた前記電極層１３４の前記絶縁層１３５の両側面部に接している前端面１３４ａと、前記反強磁性層８０の表面８０ａとがなす角度θ２２を６０度以上、さらには、９０度以上にすることができる。したがって、電極層１３４の先端部まで、常に一定量のセンス電流を流すことができる。つまり、センス電流が分流して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを、図１２に示された磁気抵抗効果素子よりも効果的に、抑えることができる。
【０４０５】
また、図２２の磁気抵抗効果素子では、後述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層１３５の前記多層膜２０２上での位置を正確に設定することができるので、前記電極層１３４が不感領域を越えて延びてしまうことを防ぐことができ、磁気抵抗効果素子が実際に磁界を検出できる領域が狭くなることを防ぐことができる。
【０４０６】
なお図２２に示すように、多層膜２０２の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層１３４の幅寸法Ｔ６６は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、電極層１３４の幅寸法Ｔ６６は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０４０７】
また、図２２では、前記多層膜２０２と前記ハードバイアス層８９，８９との磁気的接続面Ｍ，Ｍが、前記第１フリー磁性層８５と前記第２フリー磁性層８７の側面のうち、前記第２フリー磁性層８７の側面とのみ重なり合っている。
【０４０８】
なお、図２２の磁気抵抗効果素子を後述する製造方法を用いて形成することにより、図２２の磁気抵抗効果素子の前記多層膜２０２の側面と前記絶縁層１３５の側面は平行になっている。
【０４０９】
図２３は、他の磁気抵抗効果素子をＡＢＳ面側から見た断面図である。
【０４１０】
図２３の磁気抵抗効果素子は、図１３に示された磁気抵抗効果素子と同じ構成の多層膜２０３上に、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる絶縁層１３７が積層され、前記絶縁層１３７の両側面部に、電極層１３６，１３６の前端面１３６ａ，１３６ａが接しているものである。
【０４１１】
前記多層膜２０３の膜構成および材料は、図１３に示された磁気抵抗効果素子と同一である。ただし、図２３では、多層膜の最上層に保護層１５が形成されていない。
【０４１２】
また、図示Ｘ方向に延ばされて形成された反強磁性層１００の幅寸法Ｔ６７上に積層された金属膜１１３，１１３、ハードバイアス層１１４，１１４、中間層１１５，１１５の膜構成及び材料も図１３の磁気抵抗効果素子と同一である。
【０４１３】
また、前記第１固定磁性層１０３と前記第２固定磁性層１０１の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状態になっており、前記第１固定磁性層１０３と前記第２固定磁性層１０１とが互いに他方の磁化方向を固定しあい、全体として固定磁性層Ｐ₁の磁化方向を一定方向に安定させている。さらに、前記第３固定磁性層１０９と前記第４固定磁性層１１１の磁化方向も、反平行となるフェリ磁性状態になっている。
【０４１４】
また、図２３の磁気抵抗効果素子は、磁気モーメントが異なる前記第１フリー磁性層１０５と前記第２フリー磁性層１０７の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態になっており、また、前記第１フリー磁性層１０５と前記第２フリー磁性層１０７が、前記非磁性材料層１０６を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Ｆとして機能している。
【０４１５】
前記フリー磁性層Ｆの、両側端部付近の磁化方向が乱れている領域は、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域となっている。
【０４１６】
前記多層膜２０３の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、図２３に示すように、幅寸法Ｔ６８の多層膜２０３の領域が感度領域Ｅであり、幅寸法Ｔ６９の領域が不感領域Ｄである。
【０４１７】
前記感度領域Ｅでは、固定磁性層Ｐ₁、Ｐ₂の磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層Ｆの磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層Ｐ₁、Ｐ₂とフリー磁性層Ｆの磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、前記フリー磁性層Ｆの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層Ｐ₁、Ｐ₂の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【０４１８】
そして前記多層膜２０３の両側に形成された電極層１３６，１３６は、前記多層膜２０３上にまで延ばされて形成され、前記電極層１３６，１３６が形成されていない多層膜２０３の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗである。
【０４１９】
また上面が電極層１３６，１３６に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗは、前記感度領域Ｅと同じ幅寸法Ｔ６８である。
【０４２０】
多層膜２０３上に形成される電極層１３６，１３６が、完全に不感領域Ｄを覆って、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されている。
【０４２１】
ただし、多層膜２０３上に形成される電極層１３６，１３６が、完全に不感領域Ｄを覆わずにそれよりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも大きく形成される。
【０４２２】
これにより、ハードバイアス層１１４を介さずに、多層膜２０３内に前記電極層１３６，１３６からのセンス電流を流す割合を多くすることができる。
【０４２３】
また、電極層１３６，１３６が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０４２４】
また、図２３では、前記多層膜２０３の最上層に前記保護層１５は形成されず、前記反強磁性層１１２上に直接前記絶縁層１３７が形成され、この前記絶縁層１３７が酸化防止用の保護層の役割も果たしている。また、前記電極層１３６，１３６は、直接前記反強磁性層１１２と接合している。
【０４２５】
従って、前記保護層１５上に前記電極層１３６，１３６が積層される場合よりも、電気抵抗を低下させることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることができる。
【０４２６】
図２３の磁気抵抗効果素子を、後述する製造方法を用いて形成すると、前記多層膜２０３の不感領域上に延ばされた前記電極層１３６の前記絶縁層１３７の両側面部に接している前端面１３６ａと、前記反強磁性層１１２の表面１１２ａとがなす角度θ２３を６０度以上、さらには、９０度以上にすることができる。したがって、電極層１３６の先端部まで、常に一定量のセンス電流を流すことができる。つまり、センス電流が分流して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを、図１３に示された磁気抵抗効果素子よりも効果的に、抑えることができる。
【０４２７】
一方、図２３の磁気抵抗効果素子では、後述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層１３７の前記多層膜２０３上での位置を正確に設定することができるので、前記電極層１３６，１３６が不感領域を越えて延びてしまうことを防ぐことができ、磁気抵抗効果素子が実際に磁界を検出できる領域が狭くなることを防ぐことができる。
【０４２８】
なお図２３に示すように、多層膜２０３の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層１３６の幅寸法Ｔ７０は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、電極層１３６の幅寸法Ｔ７０は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０４２９】
また、図２３では、前記多層膜２０３と前記ハードバイアス層１１４，１１４との磁気的接続面Ｍ，Ｍが、前記第１フリー磁性層１０５と前記第２フリー磁性層１０７の側面のうち、前記第１フリー磁性層１０５の側面とのみ重なり合っている。
【０４３０】
なお、図２３の磁気抵抗効果素子を後述する製造方法を用いて形成することにより、図２３の磁気抵抗効果素子の前記多層膜２０３の側面と前記絶縁層１３７の側面は平行になっている。
【０４３１】
図２４は、他の磁気抵抗効果素子をＡＢＳ面側から見た断面図である。
【０４３２】
図２４の磁気抵抗効果素子は、図１４に示された磁気抵抗効果素子と同じ構成の多層膜６１上に、Ａｌ₂Ｏ₃などからなる絶縁層１４１が積層され、前記絶縁層１４１の両側面部に、電極層１４０，１４０の前端面１４０ａ，１４０ａが接しているものである。
【０４３３】
前記多層膜６１の膜構成および材料は、図１４に示された磁気抵抗効果素子と同一である。ただし、図２４では、多層膜の最上層に保護層５５が形成されていない。
【０４３４】
また、ハードバイアス層５６，５６、中間層５７，５７の膜構成及び材料も図１４の磁気抵抗効果素子と同一である。
【０４３５】
前記多層膜６１の感度領域Ｅと不感領域Ｄを、マイクロトラックプロファイル法によって測定し、図２４に示すように、幅寸法Ｔ１９の多層膜６１の領域が感度領域Ｅであり、幅寸法Ｔ２０の領域が不感領域Ｄである。
【０４３６】
そして前記多層膜６１の両側に形成された電極層１４０，１４０は、前記多層膜６１上にまで延ばされて形成され、前記電極層１４０，１４０が形成されていない多層膜６１の上面の幅寸法が、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗである。
【０４３７】
また上面が電極層１４０，１４０に覆われていない感度領域Ｅの幅寸法で決定される磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗは、前記感度領域Ｅと同じ幅寸法Ｔ１９である。
【０４３８】
多層膜６１上に形成される電極層１４０，１４０が、完全に不感領域Ｄを覆って、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗ（＝感度領域Ｅの幅寸法）とがほぼ同じ幅寸法で形成されている。
【０４３９】
ただし、多層膜６１上に形成される電極層１４０，１４０が、完全に不感領域Ｄを覆わずに、それよりも短く形成されてもよい。このとき、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗよりも大きく形成される。
【０４４０】
これにより、ハードバイアス層５６，５６を介さずに、多層膜６１内に前記電極層１４０，１４０からのセンス電流を流す割合を多くすることができる。
【０４４１】
また、電極層１４０，１４０が不感領域Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０４４２】
また、図２４では、前記多層膜６１の最上層に前記保護層５５は形成されず、前記磁気抵抗層５４上に直接前記絶縁層１４１が形成され、この前記絶縁層１４１が酸化防止用の保護層の役割も果たしている。また、前記電極層１４０，１４０は、直接前記磁気抵抗層５４と接合している。
【０４４３】
従って、前記保護層５５上に前記電極層１４０，１４０が積層される場合よりも、電気抵抗を低下させることができ、磁気抵抗効果素子の特性を向上させることができる。
【０４４４】
図２４の磁気抵抗効果素子を、後述する製造方法を用いて形成すると、前記多層膜６１の不感領域上に延ばされた前記電極層１４０の前記絶縁層１４１の両側面部に接している前端面１４０ａと、前記磁気抵抗層５４の表面５４ａとがなす角度θ２４を６０度以上、さらには、９０度以上にすることができる。したがって、電極層１４０の先端部まで、常に一定量のセンス電流を流すことができる。つまり、センス電流が分流して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを、図１４に示された磁気抵抗効果素子よりも効果的に、抑えることができる。
【０４４５】
また、図２４の磁気抵抗効果素子では、後述する製造方法を用いることにより、前記絶縁層１４１の前記多層膜６１上での位置を正確に設定することができるので、前記電極層１４０が不感領域を越えて延びてしまうことを防ぐことができ、磁気抵抗効果素子が実際に磁界を検出できる領域が狭くなることを防ぐことができる。
【０４４６】
なお図２４に示すように、多層膜６１の不感領域Ｄ上に延ばされて形成された電極層１４０の幅寸法Ｔ７１は、具体的には０μｍより大きく０．０８μｍ以下であることが好ましい。また、電極層１４０の幅寸法Ｔ７１は、０．０５μｍ以上０．０８μｍ以下であることがより好ましい。
【０４４７】
このＡＭＲ素子では、ハードバイアス層５６，５６が図示Ｘ方向に磁化されており、このハードバイアス層５６，５６により磁気抵抗層５４にＸ方向のバイアス磁界が与えられる。さらに軟磁性層５２から磁気抵抗層５４に図示Ｙ方向のバイアス磁界が与えられる。磁気抵抗層５４にＸ方向とＹ方向のバイアス磁界が与えられることにより、磁気抵抗層５４の磁界変化に対する磁化変化が直線性を有する状態に設定される。
【０４４８】
電極層１４０，１４０からのセンス電流は、感度領域Ｅの磁気抵抗層５４に直接与えられる。記録媒体の走行方向はＺ方向であり、記録媒体からの洩れ磁界がＹ方向に与えられると、磁気抵抗層５４の磁化方向が変化することにより、抵抗値が変化し、これが電圧変化として検出される。
【０４４９】
なお、図２４の磁気抵抗効果素子を後述する製造方法を用いて形成することにより、図２４の磁気抵抗効果素子の前記多層膜６１の側面と前記絶縁層１４１の側面は平行になっている。
【０４５０】
また、図２０から図２４に示された磁気抵抗効果素子は、電極層間に絶縁層が形成されているので上面がなだらかになり、前記保護層、フリー磁性層、または反強磁性層の表面と前記電極層の前端面とがなす角度が大きくなっても、前記多層膜及び前記電極層上に、軟磁性材料からなる上部シールド層を積層したときに、前記電極層と前記上部シールド層との短絡が生じにくくなる。
【０４５１】
次に図２０から図２４に示された磁気抵抗効果素子の製造方法について図面を参照しながら説明する。
【０４５２】
まず図２５に示すように、基板１５０上に、磁気抵抗効果素子の多層膜１５１を成膜し、この多層膜１５１上にＡｌ₂Ｏ₃などを用いて、絶縁層１５２を成膜する。なおこの多層膜１５１は、図２０、図２１、図２２に示すシングルスピンバルブ型薄膜素子の多層膜、図２３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子の多層膜、あるいは図２４に示すＡＭＲ素子の多層膜のいずれであってもよい。
【０４５３】
また図２０、図２１、図２３に示すスピンバルブ型薄膜素子のように、反強磁性層７０、８０、または１００を図示Ｘ方向に長く形成するには、図２６に示す多層膜１５１及び絶縁層１５２の側面をエッチングで削り取る段階で、反強磁性層７０、８０、又は１００の側面を削り取らず残るようにエッチングレート及びエッチング時間を制御すればよい。
【０４５４】
なお前記多層膜１５１を、シングルスピンバルブ型薄膜素子あるいはデュアルスピンバルブ型薄膜素子の多層膜で形成する場合、前記多層膜１５１を構成する反強磁性層を、ＰｔＭｎ合金により形成することが好ましく、またはＸ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素である）あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種または２種以上の元素である）で形成してもよい。前記反強磁性層を上述した材質で形成する場合、固定磁性層との界面で交換結合磁界を発生させるには熱処理を施す必要がある。
【０４５５】
そして予め、図３１に示すように、多層膜の両側にのみハードバイアス層と電極層が形成された従来型（例えば図３３参照）の磁気抵抗効果素子を用い、この磁気抵抗効果素子の多層膜の上面の幅寸法Ａを光学顕微鏡にて測定する。次に、前記磁気抵抗効果素子を、ある信号が記録された微小トラック上でトラック幅方向にて走査させ、再生出力を検出し、この再生出力のうち、最大出力の５０％以上の再生出力を発する上面の幅寸法がＢの領域を感度領域Ｅと、最大出力の５０％以下の再生出力を発する上面の幅寸法がＣの領域を不感領域Ｄと定義する。
【０４５６】
この測定結果に基づき、マイクロトラックプロファイル法によって予めわかっている不感領域Ｄの幅寸法Ｃを考慮しながら、絶縁層１５２上にリフトオフ用のレジスト層１５３を形成する。
【０４５７】
図２５に示すように、前記レジスト層１５３には、その下面に切り込み部１５３ａ，１５３ａが形成されている。レジスト層１５３は、後の工程で絶縁層１５２をエッチングするときのマスクとなる。絶縁層１５２がエッチングされた後に、この絶縁層１５２の底面が多層膜１５１の感度領域Ｅ上を完全に覆うことができるように、レジスト層１５３を調節して積層する。切り込み部１５３ａ，１５３ａは、多層膜１５１のうち主に不感領域Ｄ上に形成されるが、エッチング後にレジスト層１５３の側面が傾斜面となるときには、この傾斜面を考慮して切り込み部１５３ａ，１５３ａを若干感度領域Ｅ上にまで延長してもよい。
【０４５８】
次に図２６に示す工程では、エッチングにより多層膜１５１及び絶縁層１５２の両側を削り込む。
【０４５９】
次に図２７に示す工程では、アルカリ溶液によってＡｌ₂Ｏ₃からなる絶縁層１５２のみをエッチングすることにより、多層膜１５１の不感領域Ｄ上を露出させる。このとき、多層膜１５１を構成する各層はアルカリ溶液によって溶出しない。図２７の状態では、この絶縁層１５２の底面が多層膜１５１の感度領域Ｅ上を完全に覆っている。
【０４６０】
アルカリ溶液によってＡｌ₂Ｏ₃からなる絶縁層１５２をエッチングすると、絶縁層１５２の側面は前記多層膜１５１の側面と平行にされた状態を維持してエッチングされるので、エッチング後の絶縁層１５２の側面と多層膜１５１の側面は平行になる。
【０４６１】
なお、図２１に示された磁気抵抗効果素子を製造する場合には、前記多層膜１５１の最上層に保護層を形成しておき、この保護層上に絶縁層１５２、レジスト層１５３を順次積層する。さらに、図２７の工程の後で、前記レジスト層１５３の切り込み部１５３ａ，１５３ａの下になり前記絶縁層１５２によって覆われていない前記保護層の部分を斜め方向から入射するイオンミリングによって除去して、前記保護層の下層を露出させておく。
【０４６２】
さらに図２８に示す工程では、前記多層膜１５１の両側にハードバイアス層１５４，１５４を成膜する。このハードバイアス層１５４，１５４の成膜及び次の工程で行われる電極層１５６の成膜の際に使用されるスパッタ法は、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、あるいはコリメーションスパッタ法のいずれか１種以上であることが好ましい。
【０４６３】
図２８に示すように、多層膜１５１の形成された基板１５０を、ハードバイアス層１５４，１５４の組成で形成されたターゲット１５５に対し垂直方向に置き、これにより例えばイオンビームスパッタ法を用いることで、前記多層膜１５１に対し垂直方向からハードバイアス層１５４，１５４を成膜することができる。ハードバイアス層１５４，１５４が多層膜１５１と接する面付近は、レジスト層１５３の両端部によって覆われているので、スパッタ粒子が積層されにくい。従って、ハードバイアス層１５４，１５４の多層膜１５１と接する面付近は膜厚が薄く形成され、ハードバイアス層１５４，１５４の上面は、多層膜１５１付近で、図示下方方向に傾斜あるいは湾曲している。なお図２８に示すように、レジスト層１５３上にも前記ハードバイアス層１５４と同じ組成の層１５４ａが形成される。
【０４６４】
なお、図２８の工程において、前記多層膜１５１と前記バイアス層１５４，１５４との磁気的接続面の上縁部及び／又は下縁部の媒体走行方向（図示Ｚ方向）の高さ位置が、前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層の上面及び／又は下面の媒体走行方向の高さ位置と等しくなるように、ハードバイアス層１５４、１５４を形成することが好ましい。
【０４６５】
前記ハードバイアス層１５４，１５４は、前記フリー磁性層又は前記磁気抵抗効果層とのみ磁気的に接続されていればよい。特に、前記ハードバイアス層１５４，１５４が、前記固定磁性層と磁気的に接続されていなければ、前記バイアス層から発生する磁界が前記固定磁性層の磁化方向に影響を与えることを抑えることができる。
【０４６６】
さらに、前記多層膜１５１が、図２０から図２３に示された薄膜素子の多層膜のように、前記フリー磁性層が、磁気モーメントが異なる複数の軟磁性薄膜が非磁性材料層を介して積層されたものであるときには、前記多層膜１５１と前記ハードバイアス層１５４，１５４との磁気的接続面が前記フリー磁性層を構成する複数の軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性薄膜の側面とのみ重なり合うように、前記ハードバイアス層１５４，１５４を形成することが好ましい。
【０４６７】
前記多層膜１５１と前記ハードバイアス層１５４，１５４との磁気的接続面が前記フリー磁性層を構成する複数の軟磁性薄膜の側面のうち、一つの軟磁性薄膜の側面とのみ重なりあっていると、前記軟磁性薄膜の両端部において磁化方向が乱れることを防ぐことができる。
【０４６８】
次に図２９に示す工程では、前記多層膜１５１に対し斜め方向から前記ハードバイアス層１５４，１５４上に電極層１５６，１５６を成膜し、この際、前記電極層１５６，１５６を、多層膜１５１上に設けられた前記レジスト層１５３の下面に形成された切り込み部１５３ａ，１５３ａ内にまで成膜する。
【０４６９】
例えば図２９に示すように、多層膜１５１が形成された基板１５０に対し、電極層１５６の組成で形成されたターゲット１５７を斜めに傾けて、前記ターゲット１５７を前記基板１５０上で移動させながら、イオンビームスパッタ法により前記電極層１５６，１５６をハードバイアス層１５４，１５４上に成膜する。このとき、斜め方向からスパッタされる電極層１５６は、ハードバイアス層１５４，１５４上のみならず、絶縁層１５２の上に形成されたレジスト層１５３の切り込み部１５３ａ内にも侵入し成膜される。
【０４７０】
すなわち、前記切り込み部１５３ａ，１５３ａ内に成膜された電極層１５６，１５６は、多層膜１５１の不感領域Ｄ上を覆う位置に成膜される。
【０４７１】
さらに、前記電極層１５６，１５６の前端面１５６ｂは前記絶縁層１５２の両側面部に接する。
【０４７２】
なお図２９では、基板１５０を固定し、ターゲット１５７側を前記基板１５０に対し斜め方向に移動させているが、ターゲット１５７を固定して基板１５０側を、前記ターゲット１５７に対し斜め方向に移動させてもよい。また図２９に示すように、レジスト層１５３の上に形成された層１５４ａ上には、電極層１５６と同じ組成の層１５６ａが成膜される。
【０４７３】
なお、前記多層膜１５１の最上層に形成された前記保護層の下層を露出させておいた場合には、図２１に示される薄膜磁気素子のように、前記電極層１５６，１５６は前記保護層の下層のフリー磁性層上に形成される。
【０４７４】
そして図３０に示す工程では、図２９に示すレジスト層１５３を、レジスト剥離液を用いながらリフトオフによって除去し、これによって多層膜１５１のうち不感領域Ｄ上にまで電極層１５６，１５６が成膜され、前記電極層１５６，１５６間に絶縁層１５２が形成された磁気抵抗効果素子が完成する。
【０４７５】
なお、前記電極層１５６，１５６を成膜する工程において、前記多層膜１５１の不感領域Ｄ上に延ばされた前記電極層１５６の前記絶縁層１５２の両側面部に接している前端面１５６ｂと、前記多層膜１５１の表面１５１ａとがなす角度θを６０度以上、さらには、９０度以上にすることができる。したがって、電極層１５６の先端部まで、常に一定量のセンス電流を流すことができる。つまり、センス電流が分流して不感領域に流れ込みノイズを発生させることを、図１から図１４に示された磁気抵抗効果素子よりも効果的に、抑えることのできる磁気抵抗効果素子を製造できる。
【０４７６】
また、前記絶縁層１５２の前記多層膜１５１上での位置を正確に設定することができるので、前記電極層１５６，１５６が不感領域を越えて延びてしまうことを防ぐことができ、磁気抵抗効果素子が実際に磁界を検出できる領域が狭くなることを防ぐことができる。
【０４７７】
【実施例】
本発明では、磁気抵抗効果素子を構成する多層膜上にまで延ばして形成された部分の各電極層の幅寸法と、直流抵抗（ＤＣＲ）及びノイズ発生率との関係について測定した。
【０４７８】
実験に使用した磁気抵抗効果素子は、図５に示すスピンバルブ型薄膜素子であり、前記磁気抵抗効果素子を構成する多層膜の上面の幅寸法を１．４μｍで形成した。
【０４７９】
そして、前記多層膜の両側に形成される電極層を、前記多層膜上にまで延ばして形成するが、このとき、多層膜上に延ばされて形成される電極層の幅寸法を０．００μｍから０．１２μｍまで０．０１μｍずつ大きくして形成された複数の磁気抵抗効果素子を製造し、各磁気抵抗効果素子における電極層の多層膜上に延ばされた幅寸法と直流抵抗及びノイズ発生率との関係について測定した。その実験結果を図３２に示す。
【０４８０】
図３２に示すように、多層膜上に延ばされて形成された各電極層の幅寸法が長くなれば、直流抵抗値は小さくなっていくことがわかる。これは、多層膜上に電極層を形成し、その幅寸法を前記多層膜上で延ばして形成すれば、前記多層膜の側部付近に形成される不感領域Ｄ上を前記電極層で覆うことができ、前記電極層からのセンス電流を、より有効に感度領域Ｅに流すことができること、及び、多層膜との接合面積を大きくできることから、直接抵抗値を低減できるものと考えられる。
【０４８１】
特に図３２に示すように、多層膜上に延ばして形成される電極層の幅寸法を０．０８μｍ以下にすれば、多層膜上に全く電極層を形成しない場合の直流抵抗値（電極層の幅寸法＝０μｍの際の直流抵抗値）に比べて直流抵抗値を低減でき、且つ再生出力にノイズが発生しないことがわかる。
【０４８２】
ただし、前記多層膜上に形成される電極層の幅寸法をあまり長くしすぎると、再生出力にノイズが発生することがわかる。
【０４８３】
図３２に示すように、多層膜上に延ばされて形成される電極層の幅寸法が０．０８μｍ以上になると、ノイズの発生率が大きくなっているが、これは多層膜の縁部から０．０８μｍの領域までが不感領域Ｄであり、前記多層膜上に０．０８μｍ以上の幅寸法の有する電極層が形成されると、この電極部が、感度領域Ｅ上にまでも形成されることになるからである。すなわち感度領域Ｅは有効に磁気抵抗効果を発揮し得るにも係らず、前記感度領域Ｅのうち、上面に電極層が形成された部分の感度領域Ｅは、磁気的トラック幅寸法Ｍ−Ｔｗから外れた位置に存するために、この部分で再生された出力はノイズとなって発生しまうのである。この実験結果から、多層膜上に延ばして形成される電極層は、不感領域Ｄ上までで感度領域Ｅ上にまで形成されないことが好ましいとわかる。
【０４８４】
以上により本発明では、多層膜上に形成される電極層の幅寸法を０μｍより大きく０．０８μｍ以下の範囲内で形成することが好ましいとした。
【０４８５】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、多層膜の両側に形成される電極層を、前記多層膜のうち、磁気抵抗効果が悪く実質的に再生機能を有しない、多層膜の両側付近に形成される感度領域上にまで延ばして形成することにより、電極層からのセンス電流を、ハードバイアス層を介さずに、多層膜に流しやすくなり、しかも多層膜との接合面積を大きくできるから、直流抵抗を低減でき、再生特性を向上させることができる。
【０４８６】
また本発明では、リフトオフ用のレジスト層を用い、イオンビームスパッタ法等によって、前記多層膜の不感領域上に確実にしかも容易に電極層を延ばして形成することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図２】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図３】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図４】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図５】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図６】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図７】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図８】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図９】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図１０】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図１１】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図１２】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図１３】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図１４】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図１５】磁気抵抗効果素子の製造方法を示す一工程図、
【図１６】図１５の工程の次に行われる一工程図、
【図１７】図１６の工程の次に行われる一工程図、
【図１８】図１７の工程の次に行われる一工程図、
【図１９】図１８の工程の次に行われる一工程図、
【図２０】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図２１】本発明の実施形態の磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図２２】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図２３】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図２４】磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、
【図２５】磁気抵抗効果素子の製造方法を示す一工程図、
【図２６】図２５の工程の次に行われる一工程図、
【図２７】図２６の工程の次に行われる一工程図、
【図２８】図２７の工程の次に行われる一工程図、
【図２９】図２８の工程の次に行われる一工程図、
【図３０】図２９の工程の次に行われる一工程図、
【図３１】磁気抵抗効果素子の多層膜に占める感度領域と不感領域Ｄの測定方法を示す測定図、
【図３２】多層膜の上に形成された電極層の幅寸法と直流抵抗値及びノイズ発生率との関係を示すグラフ、
【図３３】従来の磁気抵抗効果素子の構造を示す部分断面図、

Claims (11)

1. 反強磁性層と、この反強磁性層上に形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層上に非磁性導電層を介して形成されたフリー磁性層とを有する多層膜と、この多層膜の両側に形成され、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃える一対のバイアス層と、このバイアス層上に形成され、固定磁性層と非磁性導電層とフリー磁性層に検出電流を与える一対の電極層とが設けられて成る磁気抵抗効果素子において、
   前記多層膜は、再生感度に優れ、実質的に磁気抵抗効果を発揮し得る中央部分の感度領域と、前記感度領域の両側に形成され、再生感度が悪く実質的に磁気抵抗効果を発揮し得ない不感領域とで構成されており、
   前記反強磁性層は、その上に形成された前記各層の両側の領域に延びており、この両側領域の反強磁性層上に、金属膜を介して一対のバイアス層及び電極層が積層され、前記電極層は、多層膜の不感領域上に、０μｍより大きく０．０８μｍの範囲内の幅寸法で延ばされており、
   前記フリー磁性層上には、Ｔａで形成された保護層と、前記保護層上に形成された絶縁層との積層体が形成され、前記積層体は、トラック幅方向における電極層間にのみ設けられ、
   前記積層体のトラック幅方向の両側端面は、下側から上側に向けて、徐々に前記積層体の幅寸法が狭くなる傾斜面で形成され、前記電極層の前端面は、前記傾斜面上に接して形成されていることを特徴とする磁気抵抗効果素子。
2. 前記多層膜上に延びて形成された部分の各電極層の幅寸法は、０．０５μｍ以上である請求項１に記載の磁気抵抗効果素子。
3. 前記固定磁性層は、磁気モーメントの大きさが異なる複数の軟磁性薄膜が、非磁性材料層を介して積層され、前記非磁性材料層を介して隣接する前記軟磁性薄膜の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態である請求項１または２に記載の磁気抵抗効果素子。
4. 前記非磁性材料層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されている請求項３に記載の磁気抵抗効果素子。
5. 前記反強磁性層は、ＰｔＭｎ合金により形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
6. 前記反強磁性層は、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気抵抗効素子。
7. 前記反強磁性層は、Ｐｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で形成されている請求項１ないし請求項４のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
8. 前記多層膜と前記バイアス層との磁気的接続面の上縁部及び／又は下縁部の媒体走行方向の高さ位置が、前記フリー磁性層の上面及び／又は下面の媒体走行方向の高さ位置と等しい請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
9. 前記多層膜の感度領域は、電極層が多層膜の両側にのみ形成された磁気抵抗効果素子を、ある信号が記録された微小トラック上にトラック幅方向で走査させた場合に、得られた再生出力のうち最大出力の５０％以上の出力が得られた領域として定義され、また前記多層膜の不感領域は、前記感度領域の両側であって、出力が最大出力の５０％以下となる領域として定義される請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
10. 前記多層膜の感度領域は、光学的トラック幅寸法Ｏ−Ｔｗと同じ幅寸法で形成される請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気抵抗効果素子。
11. 前記多層膜上に延びて形成された部分の各電極層の幅寸法は、前記多層膜の不感領域の幅寸法に等しく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抵抗効果素子。

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