JP3766605B2 - Magnetic sensing element and manufacturing method thereof - Google Patents

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【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁気抵抗効果を利用して磁界を検出する磁気検出素子に係り、特に供給された電流の分流を抑え、磁気検出感度を向上させることのできる磁気検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１９は従来の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
図１９に示す磁気検出素子では、図示しない下部シールド層上に下部ギャップ層１０が積層され、下部ギャップ層１０上に下地層１１を介して反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性導電層１４、フリー磁性層１５、及び保護層１６が形成され、下地層１１から保護層１６までの積層体が多層膜１７として構成されている。
【０００３】
反強磁性層１２はＰｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金などの反強磁性材料により形成されている。
【０００４】
固定磁性層１３およびフリー磁性層１５は、Ｎｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金で形成されており、非磁性導電層１４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。
【０００５】
そして多層膜１７の両側部の下部ギャップ層１０上及び固定磁性層１３、非磁性導電層１４、及びフリー磁性層１５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バイアス下地層１８が形成されており、このバイアス下地層１８の形成によって、後述するハードバイアス層１９から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０００６】
バイアス下地層１８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１９が形成されている。
【０００７】
ハードバイアス層１９は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、ハードバイアス層１９からのＸ方向へのバイアス磁界により、フリー磁性層１５の磁化は図示Ｘ方向に揃えられている。
【０００８】
またハードバイアス層１９上には、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどで形成された電極層２０が形成されている。
【０００９】
さらに、多層膜１７及び電極層２０上に絶縁材料からなる上部ギャップ層２１が積層され、上部ギャップ層２１上に図示しない上部シールド層が形成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１９に示された磁気検出素子は、いわゆるスピンバルブ型磁気検出素子であり、固定磁性層１３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１５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１３とフリー磁性層１５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、フリー磁性層１５の磁化が変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層１３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。
【００１１】
電極層２０は、多層膜１７にセンス電流を供給するためのものである。
図１９に示された磁気検出素子は、多層膜１７の両側に設けられたバイアス下地層１８及びハードバイアス層１９が導電性を有する材料によって形成されているので、電極層２０から供給された電流はバイアス下地層１８及びハードバイアス層１９を介して、反強磁性層１２にも流れこむ。すなわち、センス電流の分流が発生する。
【００１２】
図１９に示されるような従来の磁気検出素子では、反強磁性層１２に分流する電流の大きさが、センス電流の１０％程度になることがあり、磁気検出素子の磁気検出感度を向上を図る際の妨げになっていた。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気検出感度を向上させることのできる磁気検出素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に、下から反強磁性層、前記反強磁性層との交換結合磁界により磁化方向が固定される固定磁性層、非磁性材料層、及び磁化が外部磁界に対し変動するフリー磁性層の順に積層された構造を含む多層膜を有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層中に、絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層が形成されており、
前記多層膜の両側部には、第１絶縁層が形成され、前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側に位置するように形成されるとともに、前記非磁性材料層よりも下側に形成され、
前記第１絶縁層の上層に電極層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
前記第１絶縁層が形成されているために、前記電極層から供給されるセンス電流が、前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に対向する反対側に分流することを防ぐことができる。
【００１６】
また、前記非磁性材料層から前記固定磁性層に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層で反射させられる。
【００１７】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【００１８】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【００１９】
本発明では、前記第１絶縁層の上層に、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ためのバイアス層が形成されるようにできる。
【００２０】
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ためには、前記フリー磁性層の側端面の少なくとも一部が、前記ハードバイアス層の側端面と対向していることが好ましい。
【００２１】
また、前記バイアス層または前記電極層の下面がバイアス下地層を介してまたは直接に、前記多層膜の下層に形成された下部ギャップ層に対向していると、放熱性が向上するので好ましい。
【００２２】
本発明では、前記バイアス層が前記電極層を兼ねてもよい。
また本発明では、前記多層膜の下層には下部ギャップ層が形成され、前記下部ギャップ層から前記多層膜の側端面に接する突出形状の前記第１絶縁層が形成されていてもよい。
【００２３】
前記第１絶縁層が、例えばＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＮｉＯ、ＷＯ、ＷＯ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されることができる。
【００２４】
特に、前記第１絶縁層が、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されると放熱性、平坦性、絶縁耐圧性が向上するので好ましい。
【００２５】
本発明では、前記フリー磁性層中に、絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成されていてもよい。また、前記フリー磁性層上に、絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成されていてもよい。
【００２６】
本発明の磁気検出素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ａ）絶縁性材料からなる下部ギャップ層上に、下から、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層の順に積層された構造を含む多層膜を形成し、前記固定磁性層の形成の際、前記固定磁性層中に絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層を形成する工程と、
（ｂ）形成される磁気検出素子の光学トラック幅に相当する幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジスト層を前記多層膜上に形成し、前記リフトオフ用のレジスト層に覆われていない領域の前記多層膜を除去する工程と、
（ｃ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して第１のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記下部ギャップ層上から前記多層膜の両側面にかけて第１絶縁層を形成し、このとき前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁を前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側で且つ前 記非磁性材料層よりも下側に形成する工程と、
（ｄ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して前記第１のスパッタ粒子入射角度よりも大きい第２のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記第１絶縁層上にバイアス層及び電極層を形成する工程と、
（ｅ）前記リフトオフ用のレジスト層を除去する工程、
【００２７】
または、本発明の磁気検出素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ｆ）絶縁性材料からなる下部ギャップ層上に、下から、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層の順に積層された構造を含む多層膜を形成し、前記固定磁性層の形成の際、前記固定磁性層中に絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層を形成する工程と、
（ｇ）形成される磁気検出素子の光学トラック幅に相当する幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジスト層を前記多層膜上に形成し、前記リフトオフ用のレジスト層に覆われていない領域の前記多層膜及び前記下部ギャップ層の一部を除去する工程と、
（ｈ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して第１のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記下部ギャップ層上から前記多層膜の両側面にかけて第１絶縁層を形成する工程と、
（ｉ）前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側で且つ前記非磁性材料層よりも下側に位置するように、前記第１絶縁層の上端側を除去する工程と、
（ｊ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して前記第１のスパッタ粒子入射角度よりも小さい第２のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記第１絶縁層上にバイアス層及び電極層を形成する工程と、
（ｋ）前記リフトオフ用のレジスト層を除去する工程、
【００２８】
また、前記（ｈ）の工程において、前記第１絶縁層を、前記多層膜の側面に接している突出部及び前記下部ギャップ層表面に対して平行に重なっている平坦部を有するものとして形成することが好ましい。
【００２９】
上記製造方法によって、前記バイアス層または前記電極層の下面がバイアス下地層を介して、または直接、前記磁気抵抗効果素子の下層に形成された下部ギャップ層に対向している磁気検出素子を容易に形成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【００３１】
図１に示す磁気検出素子は、反強磁性層３４、固定磁性層３５、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７が順次積層されてなるいわゆるボトム型のスピンバルブ型磁気検出素子である。
【００３２】
図１に示された磁気検出素子は、固定磁性層３５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３７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３５とフリー磁性層３７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、フリー磁性層３７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３５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。
【００３３】
図１では、シード層３３、反強磁性層３４、第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、第２固定磁性層３５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層３５、非磁性材料層３６、第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、保護層３８が積層された多層膜Ｔ１が形成されている。なお、多層膜Ｔ１の上面の幅寸法がトラック幅寸法に対応する。
【００３４】
多層膜Ｔ１の下層には、基板（図示せず）上に、アルミナなどの絶縁性材料からなる下地層（図示せず）を介して、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２が成膜されている。
【００３５】
シード層３３は、面心立方晶の（１１１）面あるいは体心立方晶の（１１０）面が優先配向する磁性材料層あるいは非磁性材料層の単層構造であるか、または下地層の上に前記磁性材料層あるいは前記非磁性材料層が形成された積層構造であることが好ましい。これによって反強磁性層３４の結晶配向を、（１１１）面を優先配向させることができ、磁気検出素子の抵抗変化率を向上させることができる。
【００３６】
例えば本発明では、シード層３３は、ＮｉＦｅＹ合金（ただしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉから選ばれる少なくとも１種以上）で形成され、またシード層３３の下層にＴａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上からなる下地層が形成されてもよい。
【００３７】
反強磁性層３４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）合金で形成する。
【００３８】
これらの合金は、成膜直後の状態では、不規則系の面心立方構造（ｆｃｃ）であるが、熱処理によってＣｕＡｕＩ型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態する。
【００３９】
反強磁性層３４の膜厚は、トラック幅方向の中心付近において８０〜３００Å、例えば２００Åである。
【００４０】
ここで、反強磁性層３４を形成するための、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。特に規定しない限り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以下、以上を意味する。
【００４１】
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。
【００４２】
これらの合金を使用し、これを熱処理することにより、第１固定磁性層３５ａとの間で大きな交換結合磁界を発生する反強磁性層３４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反強磁性層３４を得ることができる。
【００４３】
固定磁性層３５は、第１固定磁性層３５ａ、第２固定磁性層３５ｃ、及び非磁性中間層３５ｂからなる。本実施の形態では、第２固定磁性層３５ｃは、非磁性中間層３５ｂに接する強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層（固定磁性層中鏡面反射層）Ｓ１、及び非磁性材料層３６に接する強磁性材料層３５ｃ１から構成されている。
【００４４】
第１固定磁性層３５ａ並びに第２固定磁性層３５ｃの強磁性材料層３５ｃ１は、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金により形成されることが好ましい。また、第１固定磁性層３５ａ及び強磁性材料層３５ｃ１は同一の材料で形成されることが好ましい。
【００４５】
また、鏡面反射層Ｓ１は、ＣｏＯ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも一種以上である）の組成式で示される絶縁酸化物から選択されるいずれか１種または２種以上からなる。
【００４６】
強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、強磁性材料層３５ｃ１は、強磁性結合によって磁気的に結合しており磁化方向が同一方向を向いている。
【００４７】
また、非磁性中間層３５ｂ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。
【００４８】
非磁性材料層３６は、固定磁性層３５とフリー磁性層３７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。
【００４９】
フリー磁性層３７は、第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、及び第１フリー磁性層３７ｃからなる。
【００５０】
第２フリー磁性層３７ａの強磁性層３７ａ２及び第１フリー磁性層３７ｃは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。
【００５１】
非磁性中間層３７ｂ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。
【００５２】
なお、図１では、第２フリー磁性層３７ａが拡散防止層３７ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、強磁性層３７ａ２から形成されている。拡散防止層３７ａ１は強磁性材料からなるもので例えばＣｏによって形成されるものであり、強磁性層３７ａ２と非磁性材料層３６の相互拡散を防止する。なお、拡散防止層３７ａ１が形成されず強磁性層３７ａ２が非磁性材料層に接していてもよい。鏡面反射層Ｓ２は鏡面反射層Ｓ１と同じ材料からなる。
【００５３】
鏡面反射層Ｓ１、Ｓ２は、後述する鏡面反射効果によって多層膜Ｔ１中を流れる伝導電子のスピン方向を保存したまま反射させ、アップスピンの伝導電子の平均自由行程を延し、磁気抵抗変化率を大きくさせる機能を有する。
【００５４】
拡散防止層３７ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、強磁性層３７ａ２は、強磁性結合によって磁気的に結合しており磁化方向が同一方向を向いている。
【００５５】
保護層３８はＴａからなるＴａ層３８ａと酸化タンタルからなるＴａＯ層３８ｂからなる。
【００５６】
多層膜Ｔ１の両側部であって下部ギャップ層３２上に、第１絶縁層３９が積層されている。第１絶縁層３９は、多層膜Ｔ１に対向する側端面３９ａの上端縁３９ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａと重なる位置に形成されている。第１絶縁層３９は、非磁性材料層３６よりも下側に形成されている。第１絶縁層３９の側端面３９ａは、反強磁性層３４の側端面に対向し、下面３９ｂは下部ギャップ層３２の表面に接している。
【００５７】
第１絶縁層３９は、ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＮｉＯ、ＷＯ、ＷＯ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成される。特に、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されると、放熱性、平坦性、絶縁耐性が良好になるので好ましい。特に、ＡｌＳｉＯの絶縁性材料中のＳｉは全体の２ａｔ％以上で９ａｔ％以下含有されていることが好ましい。
【００５８】
第１絶縁層３９上から、第２固定磁性層３５ｃの鏡面反射層Ｓ１の側面、強磁性材料層３５ｃ１の側面、非磁性材料層３６の側面、及び第２フリー磁性層３７ａの側面に接して、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ５０Ｍｏ５０などによってバイアス下地層４０が形成されている。
【００５９】
バイアス下地層４０の上には、ハードバイアス層４１が形成されている。ハードバイアス層４１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おり、図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されている。
【００６０】
ハードバイアス層４１上には、Ｔａなどの非磁性材料で形成された中間層４２が形成され、この中間層４２の上に、Ｃｒ，Ａｕ，Ｔａ，Ｗ、などで形成された電極層４３が形成されている。
【００６１】
多層膜Ｔ１の表面、及び電極層４３の表面に上部ギャップ層４４が成膜され、上部ギャップ層４４上には上部シールド層４５が形成されている。上部シールド層４５は、無機絶縁材料からなる図示しない保護層によって覆われる。
【００６２】
電極層４３とハードバイアス層４１との間に、ＴａまたはＣｒからなる中間層４２が設けられると、熱拡散を防ぐことができ、ハードバイアス層４１の磁気特性の劣化を防止できる。
【００６３】
電極層４３としてＴａを用いる場合には、Ｃｒの中間層４２を設けることによってＣｒの上層に積層されるＴａの結晶構造を低抵抗の体心立方構造にしやすくなる。
【００６４】
また、電極層４３としてＣｒを用いる場合には、Ｔａの中間層４２を設けることにより、Ｃｒがエピタキシャルに成長して、抵抗値を低減できる。
【００６５】
バイアス下地層４０を結晶構造がｂｃｃ（体心立方格子）構造であるＣｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ５０Ｍｏ５０などを用いて形成すると、ハードバイアス層４１の保磁力及び角形比が大きくなりバイアス磁界を大きくできる。
【００６６】
下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、シード層３３、反強磁性層３４、固定磁性層３５、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７、保護層３８、第１絶縁層３９、バイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、電極層４３、上部ギャップ層４４、上部シールド層４５、及び保護層はスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって形成される。
【００６７】
下部シールド層３１及び上部シールド層４５はＮｉＦｅなどの磁性材料を用いて形成される。なお、下部シールド層３１及び上部シールド層４５は磁化容易軸がトラック幅方向（図示Ｘ方向）を向いていることが好ましい。なお、下部シールド層３１と上部シールド層４５は、メッキ法によって形成されても良い。
【００６８】
下部ギャップ層３２、上部ギャップ層４４、及び上部シールド層を覆う保護層はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの非磁性無機材料を用いて形成される。
【００６９】
本実施の形態では、第１絶縁層３９が形成されているために、電極層４３から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、固定磁性層３５の強磁性材料層３５ｃ１、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａ、反強磁性層３４、及びシード層３３に分流することを防ぐことができる。
【００７０】
また、非磁性材料層３６から固定磁性層３５に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ１で鏡面反射させられる。
【００７１】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【００７２】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、フリー磁性層３７中にも鏡面反射層Ｓ２を形成して、磁気抵抗変化率の向上を図っているが、鏡面反射層Ｓ２は形成されなくともよい。
【００７４】
ここで、スピンバルブ型磁気検出素子が磁気を検出する原理及び鏡面反射効果について説明する。
【００７５】
スピンバルブ型磁気検出素子にセンス電流を印加すると、伝導電子はおもに電気抵抗の小さい非磁性材料層付近を移動する。この伝導電子にはアップスピンとダウンスピンの２種類の電子が確率的に等量存在する。
【００７６】
スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率は、これらの２種類の伝導電子の平均自由行程の行程差に対して正の相関を示す。
【００７７】
ダウンスピンの伝導電子については、印加される外部磁界の向きにかかわらず、非磁性材料層とフリー磁性層との界面で常に散乱され、フリー磁性層に移動する確率は低いまま維持され、その平均自由行程はアップスピンの伝導電子の平均自由行程に比べて短いままである。
【００７８】
一方、アップスピンの伝導電子については、外部磁界によってフリー磁性層の磁化方向が固定磁性層の磁化方向と平行状態になったときに、非磁性材料層からフリー磁性層に移動する確率が高くなり、平均自由行程が長くなっている。
【００７９】
これは、アップスピンを持つ電子の平均自由行程が、例えば、５．０ｎｍ程度であるのに対して、ダウンスピンを持つ電子の平均自由行程が０．６ｎｍ程度であり、１０分の１程度と極端に小さいためである。
【００８０】
フリー磁性層の膜厚は、０．６ｎｍ程度であるダウンスピンを持つ電子の平均自由行程よりも大きく、５．０ｎｍ程度であるアップスピンを持つ電子の平均自由行程よりも小さく設定されている。
【００８１】
従って、電子がフリー磁性層を通り抜けようとするときに、この電子がフリー磁性層の磁化方向に平行なアップスピンを持てば自由に移動できるが、反対にダウンスピンを持ったときには直ちに散乱されてしまう（フィルタアウトされる）。
【００８２】
同様に、フリー磁性層で発生した電子が非磁性材料層を通過し、固定磁性層を通り抜けようとするときに、この電子が固定磁性層の磁化方向に平行なアップスピンを持てば自由に移動できるが、反対にダウンスピンを持ったときには直ちに散乱されてしまう（フィルタアウトされる）。
【００８３】
固定磁性層またはフリー磁性層で発生し、非磁性材料層を通過するダウンスピン電子は、フリー磁性層と非磁性材料層との界面または固定磁性層と非磁性材料層との界面付近で散乱される。つまり、このダウンスピン電子は、フリー磁性層の磁化方向が回転しても平均自由行程に変化はなく、ＧＭＲ効果による抵抗変化率に影響しない。従ってＧＭＲ効果にはアップスピン電子の挙動のみを考えればよい。
【００８４】
ここで、外部磁界によってフリー磁性層の磁化方向が固定磁性層の磁化方向に対して平行状態から変化すると、非磁性材料層とフリー磁性層との界面または固定磁性層と非磁性材料層との界面で散乱される確率が増加し、アップスピンの伝導電子の平均自由行程が短くなる。
【００８５】
このように外部磁界の作用によって、アップスピンの伝導電子の平均自由行程がダウンスピンの伝導電子の平均自由行程に比べて大きく変化し、行程差が大きく変化する。すると、伝導電子全体の平均自由行程も大きく変化し、スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が大きくなる。
【００８６】
図１に示される本実施の形態の磁気検出素子では、第２固定磁性層３５ｃの強磁性材料層３５ｃ１と鏡面反射層Ｓ１との界面では、これらの層の比抵抗に大きな差があるためにポテンシャル障壁が形成される。
【００８７】
このポテンシャル障壁は、センス電流を流した際に伝導電子を、そのスピンの方向を保存させたまま鏡面反射させ、第２固定磁性層３５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が平行となる状態でのアップスピンの伝導電子の平均自由行程を伸ばすことができる。このため、外部磁界の印加によるアップスピン電子の平均自由行程の変化量が大きくなって、スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）をより向上させることができる。
【００８８】
図１８に、鏡面反射層Ｓ１による鏡面反射効果を説明するための模式図を示す。
図１８には、反強磁性層３４、固定磁性層３５（第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、第２固定磁性層３５ｃ（強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、強磁性材料層３５ｃ１）、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７（第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃ）、を順次積層した積層体Ｇ１を示す。
【００８９】
図１８では、フリー磁性層３７側から固定磁性層３５に向って移動する電子の磁気抵抗効果に対する寄与を考える。ここで、アップスピンの伝導電子を符号ｅ１で示し、ダウンスピンの伝導電子をｅ２で示している。アップスピンの伝導電子ｅ１とダウンスピンの伝導電子ｅ２は確率的に等量存在している。
【００９０】
ダウンスピンの伝導電子ｅ２は、印加される外部磁界の向きにかかわらず、非磁性材料層３６と第２固定磁性層３５ｃとの界面で常に散乱され、固定磁性層３５に移動する確率は低いまま維持され、その平均自由行程はアップスピンの伝導電子ｅ１の平均自由行程に比べて短いままである。
【００９１】
一方、アップスピン電子ｅ１は、第２固定磁性層３５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が平行となる状態では、非磁性材料層３６から第２固定磁性層３５ｃ内にまで到達する。そして、第２固定磁性層３５ｃ内部を移動して強磁性材料層３５ｃ１と鏡面反射層Ｓ１との界面付近に到達する。
【００９２】
強磁性材料層３５ｃ１と鏡面反射層Ｓ１との界面付近には、ポテンシャル障壁が形成されるため、アップスピン電子ｅ１が強磁性材料層３５ｃ１と鏡面反射層Ｓ１との界面付近で鏡面反射（鏡面散乱）する。鏡面反射よって、アップスピンｅ１の伝導電子のスピン状態が維持されるので、再び第２固定磁性層３５ｃ中を移動することになる。
【００９３】
これは、アップスピン電子ｅ１が鏡面反射した分、反射平均自由行程λ＋ｓだけ平均自由行程が延びたことを意味する。
【００９４】
鏡面反射層Ｓ１を有する本実施の形態では、第２固定磁性層３５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が平行となる状態でのアップスピンの伝導電子ｅ１の平均自由行程を伸ばすことができる。
【００９５】
このため、外部磁界の印加によるアップスピン電子ｅ１の平均自由行程の変化量が大きくなって、スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）をより向上させることができる。
【００９６】
また、図１では、磁気的膜厚が異なる第１固定磁性層３５ａと第２固定磁性層３５ｃが、非磁性中間層３５ｂを介して積層されたものが、一つの固定磁性層３５として機能する。第１固定磁性層３５ａの磁気的膜厚は、第１固定磁性層３５ａの飽和磁束密度と膜厚との積の値である。
【００９７】
また、第２固定磁性層３５ｃの磁気的膜厚は、強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、及び強磁性材料層３５ｃ１、それぞれの層の飽和磁束密度と膜厚との積の和である。
【００９８】
第１固定磁性層３５ａは反強磁性層３４と接して形成され、磁場中アニールが施されることにより、第１固定磁性層３５ａと反強磁性層３４との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、第１固定磁性層３５ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。第１固定磁性層３５ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定されると、非磁性中間層３５ｂを介して対向する第２固定磁性層３５ｃの磁化方向が、前記第１固定磁性層３５ａの磁化方向と反平行の状態で固定される。
【００９９】
このように、第１固定磁性層３５ａと第２固定磁性層３５ｃ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と、第１固定磁性層３５ａと第２固定磁性層３５ｃ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３５の磁化方向を一定方向に強力に固定することができる。
【０１００】
なお、第１固定磁性層３５ａの磁気モーメントと第２固定磁性層３５ｃ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固定磁性層３５の磁化方向となる。
【０１０１】
本実施の形態では、第２固定磁性層３５ｃの磁気的膜厚を第１固定磁性層３５ａの磁気的膜厚より厚くしている。
【０１０２】
また、第１固定磁性層３５ａ及び第２固定磁性層３５ｃの固定磁化による反磁界（双極子磁界）を、第１固定磁性層３５ａ及び第２固定磁性層３５ｃの静磁界結合同士が相互に打ち消し合うことによりキャンセルできる。これにより、固定磁性層３５の固定磁化による反磁界（双極子磁界）からの、フリー磁性層３７の変動磁化への寄与を減少させることができる。
【０１０３】
従って、フリー磁性層３７の変動磁化の方向を所望の方向に補正することがより容易になり、アシンメトリーの小さい対称性の優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を得ることが可能になる。
【０１０４】
ここで、アシンメトリーとは、再生出力波形の非対称性の度合いを示すものであり、再生出力波形が与えられた場合、波形が対称であればアシンメトリーが小さくなる。従って、アシンメトリーが０に近づく程再生出力波形が対称性に優れていることになる。
【０１０５】
前記アシンメトリーは、フリー磁性層３７の磁化の方向と固定磁性層３５の固定磁化の方向とが直交しているときに０となる。アシンメトリーが大きくずれるとメディアからの情報の読み取りが正確にできなくなり、エラーの原因となる。このため、前記アシンメトリーが小さいものほど、再生信号処理の信頼性が向上することになり、スピンバルブ薄膜磁気素子として優れたものとなる。
【０１０６】
また、固定磁性層の固定磁化による反磁界（双極子磁界）は、素子高さ方向において、その端部で大きく中央部で小さいという不均一な分布を持ち、フリー磁性層３７内における単磁区化が妨げられる場合があるが、固定磁性層３５を上記の積層構造とすることにより双極子磁界をほぼ０とすることができ、これによってフリー磁性層３７内に磁壁ができて磁化の不均一が発生しバルクハウゼンノイズなどが発生することを防止することができる。
【０１０７】
フリー磁性層３７は、磁気的膜厚の大きさが異なる第２フリー磁性層３７ａと第１フリー磁性層３７ｃが、非磁性中間層３７ｂを介して積層され、第２フリー磁性層３７ａと第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態である。第１フリー磁性層３７ｃの磁気的膜厚は、その飽和磁束密度と膜厚との積の値である。
【０１０８】
なお、第２フリー磁性層３７ａの磁気的膜厚は、拡散防止層３７ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、強磁性層３７ａ２の磁気的膜厚（飽和磁束密度×膜厚）の和である。
【０１０９】
図１に示される磁気検出素子では、第２フリー磁性層３７ａの磁気的膜厚を第１フリー磁性層３７ｃの磁気的膜厚より大きくしている。
【０１１０】
第２フリー磁性層３７ａの磁気的膜厚を第１フリー磁性層３７ｃの磁気的膜厚より大きくすることで、フリー磁性層３７のスピンフロップ磁界を大きくすることができ、これにより、フリー磁性層３７がフェリ磁性状態を保つ磁界の範囲が広くなり、フリー磁性層が安定してフェリ磁性状態を保つことができる。
【０１１１】
なお、スピンフロップ磁界とは、磁化方向が反平行である２つの磁性層に対して外部磁界を印加したときに、２つの磁性層の磁化方向が反平行でなくなる外部磁界の大きさである。スピンフロップ磁界が大きいほど、外部磁界中においてもフェリ磁性状態を安定して維持できる。
【０１１２】
このとき、磁気的膜厚が大きい方、例えば、第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が、ハードバイアス層４１から発生する磁界の方向に向き、第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向が、１８０度反対方向に向いた状態になる。
【０１１３】
第２フリー磁性層３７ａの磁気モーメントと第２フリー磁性層３７ｂ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フリー磁性層３７の磁化方向となる。
【０１１４】
第２フリー磁性層３７ａと第１フリー磁性層３７ｃ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３７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３７の磁化が変動しやすくなって、磁気検出素子の磁界検出感度が向上する。
【０１１５】
ハードバイアス層４１の多層膜Ｔ１と対向する側の側面４１ａは、フリー磁性層３７の第１フリー磁性層３７ｃと第２フリー磁性層３７ａのうち、第２フリー磁性層３７ａの側面とのみ対向している。
【０１１６】
ハードバイアス層４１は、フリー磁性層３７を構成する第２フリー磁性層３７ａと第１フリー磁性層３７ｃのうち、一方の磁化方向を揃えるだけでよい。図１では、第２フリー磁性層３７ａの磁化方向のみをそろえている。第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が一定方向に揃えられると、第１フリー磁性層３７ｃは磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態となり、フリー磁性層３７全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。
【０１１７】
本実施の形態では、ハードバイアス層４１は図示Ｘ方向の静磁界を、主に第２フリー磁性層３７ａに与える。従って、ハードバイアス層４０から発生する図示Ｘ方向の静磁界によって、第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向（図示Ｘ方向と逆向き）が乱されることを抑えることができる。
【０１１８】
ただし、ハードバイアス層４１の多層膜Ｔ１と対向する側の側面４１ａが、第１フリー磁性層３７ｃと第２フリー磁性層３７ａの両方の側面と対向してもよい。
【０１１９】
なお、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３５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層３７ａ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。
【０１２０】
図２は、本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。図２に示された磁気検出素子は、図１に示された磁気検出素子と、第１絶縁層３９、ハードバイアス層４１の積層高さが異っている。
【０１２１】
本発明では、図２に示される本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子のように、第１絶縁層３９の多層膜Ｔ１に対向する側端面３９ａの上端縁３９ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより上側に形成されてもよい。
【０１２２】
このとき、第１絶縁層３９の上面３９ｃは、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａの仮想延長平面Ａよりも上側に位置する。
【０１２３】
ただし、フリー磁性層３７の磁化方向を固定磁性層３５の磁化方向と交叉する方向へ揃えるために、フリー磁性層３７の側端面の少なくとも一部が、ハードバイアス層４１の側端面４１ａと対向している必要がある。すなわち、ハードバイアス層４１の側端面４１ａの上端部４１ａ１がフリー磁性層３７の下面３７ｄより上側に位置し、かつハードバイアス層４１の下面４１ｂがフリー磁性層３７の上面３７ｅよりも下側に位置することが必要である。
【０１２４】
好ましくは、ハードバイアス層４１の側端面４１ａの上端部４１ａ１がフリー磁性層３７の上面３７ｅより上側に位置し、かつハードバイアス層４１の下面４１ｂがフリー磁性層３７の下面３７ｄよりも下側に位置することである。このとき、フリー磁性層３７の側端面の全部が、ハードバイアス層４１の側端面４１ａと対向する。
【０１２５】
より好ましくは、ハードバイアス層４１の側端面４１ａの上端部４１ａ１が第２フリー磁性層３７の下面３７ｃ１より下側に位置し、かつハードバイアス層４１の下面４１ｂがフリー磁性層３７の下面３７ｄよりも下側に位置することである。このとき、ハードバイアス層４１からのバイアス磁界はおもに第２フリー磁性層３７ａにのみかけられるので、第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向の乱れを抑えることができる。
【０１２６】
本実施の形態でも、第１絶縁層３９が形成されているために、電極層４３から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、固定磁性層３５の強磁性材料層３５ｃ１、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａ、反強磁性層３４、及びシード層３３に分流することを防ぐことができる。
【０１２７】
また、非磁性材料層３６から固定磁性層３５に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ１で鏡面反射させられる。
【０１２８】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０１２９】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０１３０】
図３は、本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【０１３１】
図３に示される磁気検出素子では、鏡面反射層Ｓ３がフリー磁性層３７の非磁性材料層３６に対向する面の反対側に形成されている多層膜Ｔ２が形成され、多層膜Ｔ２の両側部であって電極層４３上に第２絶縁層５０が形成されている点で図１に示された磁気検出素子と異っている。
【０１３２】
第２絶縁層５０の多層膜Ｔ２に対向する側端面５０ａの下端縁５０ａ１が鏡面反射層Ｓ３の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ３ａと重なる位置に形成されている。第２絶縁層５０の上面は上部ギャップ層４４に接している。
【０１３３】
なお、フリー磁性層３７の側面の一部がハードバイアス層４１の側端面に対向するのであれば、下端縁５０ａ１が面Ｓ３ａより下側に位置するように第２絶縁層５０が形成されてもよい。また、第１絶縁層３９の多層膜Ｔ１に対向する側端面３９ａの上端縁３９ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより上側に形成されてもよい。
【０１３４】
本実施の形態では、第１絶縁層３９及び第２絶縁層５０が形成されているために、電極層４３から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１と鏡面反射層Ｓ２に挟まれた領域内に集中して流されるので、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０１３５】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０１３６】
また、本実施の形態では、電極層４３と上部ギャップ層４４の間に第２絶縁層５０が形成されるので、電極層４３と上部シールド層４５間の電気的絶縁性を向上させることができる。
【０１３７】
図４は、本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【０１３８】
図４に示される磁気検出素子では、多層膜Ｔ３中に形成される鏡面反射層が固定磁性層３５中に形成される鏡面反射層Ｓ１のみである点、電極層４３が、多層膜Ｔ３の不感領域Ｄ，Ｄ上にまで延ばされて形成されている点、及びフリー磁性層３７の非磁性材料層３６と接する反対側の面に導伝性材料からなるバックド層Ｂ１が形成されている点で図１に示される磁気検出素子と異なる。
【０１３９】
ハードバイアス層４１からのＸ方向へのバイアス磁界により、フリー磁性層３７の磁化は図示Ｘ方向に揃えられている。
【０１４０】
ところで図４に示すように多層膜Ｔ３中央に位置する領域は、感度領域Ｅであり、その両側は、不感領域Ｄ，Ｄである。
【０１４１】
感度領域Ｅでは、固定磁性層３５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３７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３５とフリー磁性層３７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、フリー磁性層３７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３５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。
【０１４２】
すなわち多層膜Ｔ３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。
【０１４３】
これに対し、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３５及びフリー磁性層３７の磁化が、ハードバイアス層４１からの磁化の影響を強く受け、フリー磁性層３７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，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。
【０１４４】
図４では、電極層４３が、多層膜Ｔ３の不感領域Ｄ，Ｄ上にまで延ばされて形成されているので、多層膜Ｔ３と、電極層４３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。
【０１４５】
また、電極層４３が不感領域Ｄ，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，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。
【０１４６】
また、電極層４３からのセンス電流が、ハードバイアス層４１に流れにくくなり、直接多層膜Ｔ３に、前記センス電流を流す割合を多くできる。
【０１４７】
すなわち、本実施の形態では、第１絶縁層３９が形成されていることによるセンス電流の分流の防止効果と電極層４３からのセンス電流を多層膜Ｔ３内をより多く流すことができるという両方の効果によって、磁気抵抗変化率を図１に示された磁気検出素子よりもさらに向上させることができる。
【０１４８】
なお、バックド層Ｂ１は、第２固定磁性層３５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が平行となる状態でのアップスピンの伝導電子の平均自由行程を伸ばすことにより、外部磁界の印加によるアップスピン電子の平均自由行程の変化量が大きくして、スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）をより向上させるためのものである。
【０１４９】
図５は、参考例の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
図５に示す磁気検出素子は、反強磁性層３４、固定磁性層３５、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７が順次積層されてなるいわゆるボトム型のスピンバルブ型磁気検出素子である。
【０１５０】
図５では、シード層３３、反強磁性層３４、第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、第２固定磁性層３５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層３５、非磁性材料層３６、第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、保護層３８が積層された多層膜Ｔ４が形成されている。なお、多層膜Ｔ４の上面の幅寸法がトラック幅寸法に対応する。
【０１５１】
多層膜Ｔ４の下層には、基板（図示せず）上に、アルミナなどの絶縁性材料からなる下地層（図示せず）を介して、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２が成膜されている。
【０１５２】
図５では、第２フリー磁性層３７ａが拡散防止層３７ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ４、強磁性層３７ａ２から形成されている。拡散防止層３７ａ１は強磁性材料からなるもので例えばＣｏによって形成されるものであり、強磁性層３７ａ２と非磁性材料層３６の相互拡散を防止する。なお、拡散防止層３７ａ１が形成されず第２フリー磁性層３７ａが強磁性層３７ａ２のみで構成されてもよい。
【０１５３】
また鏡面反射層Ｓ４は、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ−Ｑ−Ｏ（Ｑは、Ｂ，Ｓｉ、Ｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種以上の元素）、Ｒ−Ｏ（ＲはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ．Ｗから選択される一種以上）などの絶縁酸化物によって形成されている。このとき鏡面反射層Ｓ４の上下に積層される第１フリー磁性層３７ｃと第２フリー磁性層３７ａは、反強磁性的に結合して、磁化方向が反平行になる。
【０１５４】
ただし、鏡面反射層Ｓ４は、ＣｏＯ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも一種以上である）の組成式で示される絶縁酸化物から選択されるいずれか１種または２種以上から形成されてもよい。
【０１５５】
鏡面反射層Ｓ４が上述した強磁性材料によって形成されるときには、第２フリー磁性層３７ａ、鏡面反射層Ｓ４、第１フリー磁性層３７ｃは、強磁性結合によって磁気的に結合しており磁化方向が同一方向を向いている。
【０１５６】
多層膜Ｔ４中の反強磁性層３４は、図示Ｘ方向に延長され延出部３４ａが形成されている。反強磁性層３４の延出部３４ａ上から固定磁性層３５非磁性材料層３６の側面、及び第２フリー磁性層３７ａの側面に接して、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ５０Ｍｏ５０などによってバイアス下地層４０が形成されている。
【０１５７】
バイアス下地層４０の上には、ハードバイアス層６０が形成されている。ハードバイアス層６０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おり、図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されている。図５では、ハードバイアス層６０が多層膜Ｔ４にセンス電流を供給する電極層としても機能する。
【０１５８】
図５のように反強磁性層３４の延出部３４ａが図示Ｘ方向に延長されて形成され、この上層にバイアス下地層４０及びハードバイアス層６０が積層されると、ハードバイアス層６０の膜厚の厚い部分がフリー磁性層３７の側面に接し、フリー磁性層３７に充分な大きさのバイアス磁界をかけることができるので好ましい。
【０１５９】
ハードバイアス層６０上には、多層膜Ｔ４の両側部に、第２絶縁層６１が積層されている。第２絶縁層６１は、多層膜Ｔ４に対向する側端面６１ａの下端縁６１ａ１が鏡面反射層Ｓ４の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ４ａと重なる位置に形成されている。第２絶縁層６１は、非磁性材料層３６よりも上側に形成されている。
【０１６０】
第２絶縁層６１は、ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＮｉＯ、ＷＯ、ＷＯ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成される。特に、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されると、放熱性、平坦性、絶縁耐性が良好になるので好ましい。
【０１６１】
多層膜Ｔ４の表面、及び絶縁層６１の表面に上部ギャップ層４４が成膜され、上部ギャップ層４４上には上部シールド４５が形成されている。上部シールド層４５は、図示しない保護層によって覆われる。
【０１６２】
なお、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、シード層３３、反強磁性層３４、非磁性材料層３６、保護層３８、バイアス下地層４０上部ギャップ層４４、上部シールド層４５、及び保護層の材料は図１に示された磁気検出素子の材料と同じなので説明を省略する。
【０１６３】
図５では、第２絶縁層６１が形成されているために、電極層をかねるハードバイアス層６０から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ４の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、第１フリー磁性層３７ｃ及び保護層３８に分流することを防ぐことができる。
【０１６４】
また、非磁性材料層３６からフリー磁性層３７に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ４で鏡面反射させられる。
【０１６５】
従って、図５の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層３６周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０１６６】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０１６７】
また、図５では、ハードバイアス層６０と上部ギャップ層４４の間に第２絶縁層６１が形成されるので、ハードバイアス層６０と上部シールド層４５間の電気的絶縁性を向上させることができる。
【０１６８】
なお、固定磁性層３５内に鏡面反射層Ｓ１を形成し、反強磁性層３４の延出部３４ａの上面に接して、多層膜Ｔ４に対向する側端面の上端縁が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面に重なる位置に又は前記反対側の面より上側に位置するように、形成される第１絶縁層が形成されてもよい。
【０１６９】
図６は、本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【０１７０】
図６に示された磁気検出素子の、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、多層膜Ｔ１、上部ギャップ層４４、及び上部シールド層４５の構成及び材料は、図１に示された磁気検出素子と同じであるので説明を省略する。
【０１７１】
図６に示された磁気検出素子でも、多層膜Ｔ１の両側部であって下部ギャップ層３２上に、第１絶縁層７０が積層されている。第１絶縁層７０上にはバイアス下地層７１を介してハードバイアス層７２が積層され、ハードバイアス層７２上には中間層７３を介して電極層７４が積層されている。第１絶縁層７０、バイアス下地層７１、ハードバイアス層７２、中間層７３、及び電極層７４の材料は、図１に示された磁気検出素子の第１絶縁層３９、バイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、及び電極層４３と同じである。
【０１７２】
第１絶縁層７０は、多層膜Ｔ１に対向する側端面７０ａの上端縁７０ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより上側に形成されている。ただし、上端縁７０ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａに重なる位置に形成されてもよい。
【０１７３】
本実施の形態では、ハードバイアス層７２の下面がバイアス下地層７１を介して、多層膜Ｔ１の下層であって下部シールド層３１の上に形成されている下部ギャップ層３２に対向している。
【０１７４】
すなわち、ハードバイアス層７２の下層の第１絶縁層７０の体積が小さくなり、磁気検出素子の放熱性が向上するので好ましい。
【０１７５】
本実施の形態でも、第１絶縁層７０が形成されているために、電極層７４から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、固定磁性層３５の強磁性材料層３５ｃ１、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａ、反強磁性層３４、及びシード層３３に分流することを防ぐことができる。
【０１７６】
また、非磁性材料層３６から固定磁性層３５に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ１で鏡面反射させられる。
【０１７７】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０１７８】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０１７９】
図７は、参考例の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
図７に示す磁気検出素子は、図１に示された磁気検出素子とは逆に、フリー磁性層３７、非磁性材料層３６、固定磁性層３５、反強磁性層３４が順次積層されてなるいわゆるトップ型のスピンバルブ型磁気検出素子である。
【０１８０】
図７では、下地層８０、第１フリー磁性層３７ｃ、非磁性中間層３７ｂ、第２フリー磁性層３７ａからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、非磁性材料層３６、第２固定磁性層３５ｃ、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層３５、反強磁性層３４、及び保護層３９が積層された多層膜Ｔ５が形成されている。
【０１８１】
多層膜Ｔ５の下層には、基板（図示せず）上に、アルミナなどの絶縁性材料からなる下地層（図示せず）を介して、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２が成膜されている。
【０１８２】
なお、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、反強磁性層３４、固定磁性層３５、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７、保護層３８は、図１に示された磁気検出素子と同等の材料からなる。
【０１８３】
下地層８０はＴａなどからなる。
固定磁性層３５は、強磁性材料により形成される第１固定磁性層３５ａ及び第２固定磁性層３５ｃ、非磁性材料により形成される非磁性中間層３５ｂからなる。図７では、第２固定磁性層３５ｃは、非磁性中間層３５ｂに接する強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、及び非磁性材料層３６に接する強磁性材料層３５ｃ１から構成されている。
【０１８４】
フリー磁性層３７は、第２フリー磁性層３７ａ、第１フリー磁性層３７ｃ及び非磁性中間層３７ｂからなる。
【０１８５】
第２フリー磁性層３７ａは拡散防止層３７ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、強磁性層３７ａ２から形成されている。なお、拡散防止層３７ａ１が形成されず強磁性層３７ａ２が非磁性材料層３６に接していてもよい。
【０１８６】
下部ギャップ層３１の上面と下地層８０の側面、及び第１フリー磁性層３７ｃの側面に接してバイアス下地層８１が形成されている。
【０１８７】
バイアス下地層８１の上には、ハードバイアス層８２が形成されている。ハードバイアス層８２は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されている。
【０１８８】
ハードバイアス層８２上には、Ｔａなどの非磁性材料で形成された中間層８３が形成され、この中間層８３の上に、電極層８４が形成されている。
【０１８９】
多層膜Ｔ５の両側部であって電極層８４上に第２絶縁層８５が形成されている。第２絶縁層８５の多層膜Ｔ５に対向する側端面８５ａの下端縁８５ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層に対向する面と反対側の面Ｓ１ａと重なるように形成されている。
【０１９０】
バイアス下地層８１、ハードバイアス層８２、中間層８４、電極層８４、及び第２絶縁層８５を形成する材料は、図１に示された磁気検出素子のバイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、電極層４３、及び第１絶縁層３９と同等の材料であるので説明を省略する。
【０１９１】
多層膜Ｔ５の表面、及び第２絶縁層８５の表面に上部ギャップ層４４が成膜され、上部ギャップ層４４上には上部シールド４５が形成されている。上部シールド層４５は、無機絶縁材料からなる図示しない保護層によって覆われる。
【０１９２】
ハードバイアス層４１は、第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向のみをそろえている。第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向が一定方向に揃えられると、第２フリー磁性層３７ａは磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態となり、フリー磁性層３７全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。
【０１９３】
図７においては、多層膜Ｔ５の第１フリー磁性層３７ｃは、反強磁性層３４よりも下方に形成されており、ハードバイアス層８２の膜厚の厚い部分と隣接しており、従って第１フリー磁性層３７ｃ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。
【０１９４】
なお、側端面８５ａの下端縁８５ａ１は、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより下側に位置するように形成されてもよい。
【０１９５】
図７では、第２絶縁層８５が形成されているために、電極層８４から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、固定磁性層３５の強磁性材料層３５ｃ１、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａ、反強磁性層３４、及び保護層３８に分流することを防ぐことができる。
【０１９６】
また、非磁性材料層３６から固定磁性層３５に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ１で鏡面反射させられる。
【０１９７】
従って、図７の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０１９８】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０１９９】
また、図７では、電極層８４と上部ギャップ層４４の間に第２絶縁層５０が形成されるので、電極層４３と上部シールド層４５間の電気的絶縁性を向上させることができる。
【０２００】
なお、図７に示された磁気検出素子のハードバイアス層８２上に、多層膜Ｔ５に対向する側端面の上端縁が、フリー磁性層３７中に形成されている鏡面反射層Ｓ２の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ２ａに重なる位置にまたは面Ｓ２ａより上側に位置するような第１絶縁層が形成されてもよい。
【０２０１】
図８は、本発明の第６の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【０２０２】
このスピンバルブ型薄膜素子は、非磁性中間層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、非磁性材料層１０４，１０８、第１固定磁性層１０３，第３固定磁性層１０９、非磁性中間層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１ないし図７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シード層３３で、最も上側に形成されている層が保護層３８であり、シード層３３から保護層３８までの積層体によって多層膜Ｔ６が構成されている。
【０２０３】
図８に示される磁気検出素子では、第１固定磁性層１０３は、非磁性中間層１０２に接する強磁性材料層１０３ａ、鏡面反射層Ｓ５、及び非磁性材料層１０４に接する強磁性材料層１０３ａから構成されている。また、第３固定磁性層１０９は、非磁性中間層１１０に接する強磁性材料層１０９ａ、鏡面反射層Ｓ６、及び非磁性材料層１０８に接する強磁性材料層１０９ａから構成されている。
【０２０４】
非磁性材料層１０４，１０８、及び反強磁性層１００，１１２、シード層３３及び保護層３８の材料は、図１に示された磁気検出素子の非磁性材料層３６、反強磁性層３４、シード層３３及び保護層３８の材料と同じである。
【０２０５】
また、第１フリー磁性層１０５、及び第２フリー磁性層１０７は、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。
【０２０６】
非磁性中間層１０６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。
【０２０７】
第１固定磁性層１０３を構成する強磁性材料層１０３ａ、鏡面反射層Ｓ５、第３固定磁性層１０９は、非磁性中間層１１０に接する強磁性材料層１０９ａ、鏡面反射層Ｓ６、及び非磁性材料層１０８に接する強磁性材料層１０９ａから構成されている。
【０２０８】
第２固定磁性層１０１及び第１固定磁性層１０３の強磁性材料層１０３ａ、並びに第４固定磁性層１１１及び第３固定磁性層１０９の強磁性材料層１０９ａは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金により形成されることが好ましい。また、第２固定磁性層１０１及び強磁性材料層１０３ａ並びに第４固定磁性層１０１及び強磁性材料層１０９ａは同一の材料で形成されることが好ましい。
【０２０９】
第１固定磁性層１０３の強磁性材料層１０３ａ、鏡面反射層Ｓ５、強磁性材料層１０３ａは、強磁性結合によって磁気的に結合しており磁化方向が同一方向を向いている。同様に、第３固定磁性層の強磁性材料層１０９ａ、鏡面反射層Ｓ６、強磁性材料層１０９ａも、強磁性結合によって磁気的に結合しており磁化方向が同一方向を向いている。
【０２１０】
また、非磁性中間層１０２、１１０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。
なお、鏡面反射層Ｓ５、鏡面反射層Ｓ６は、ＣｏＯ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも一種以上である）の組成式で示される絶縁酸化物から選択されるいずれか１種または２種以上からなる。
【０２１１】
多層膜Ｔ６の両側部であって下部ギャップ層３２上に、第１絶縁層１１３が積層されている。第１絶縁層１１３は、多層膜Ｔ６に対向する側端面１１３ａの上端縁１１３ａ１が鏡面反射層Ｓ６の非磁性材料層１０８に対向する面と反対側の面Ｓ６ａと重なる位置に形成されている。
【０２１２】
第１絶縁層１１３上には、Ｃｒなどで形成された緩衝膜及び配向膜となるバイアス下地層１１４，１１５を介してハードバイアス層１１５が積層されている。
【０２１３】
ハードバイアス層１１５，１１５は、Ｃｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などによって形成される。
【０２１４】
バイアス下地層１１４，１１４の形成によって、ハードバイアス層１１５，１１５から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０２１５】
またハードバイアス層１１５，１１５上には、Ｔａなどの非磁性材料で形成された中間層１１６，１１６が形成され、この中間層１１６，１１６の上に、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｃｕなどで形成された電極層１１７が形成されている。
【０２１６】
電極層１１７の上面には第２絶縁層１１８が形成されている。
第２絶縁層１１８の多層膜Ｔ６に対向する側端面１１８ａの下端縁１１８ａ１が鏡面反射層Ｓ５の非磁性材料層に対向する面と反対側の面Ｓ５ａと重なる位置に形成されている。
【０２１７】
多層膜Ｔ６の表面、第２絶縁層１１８の表面には、上部ギャップ層１１９が成膜され、上部ギャップ層１１９上には上部シールド層４５が形成されている。上部シールド層４５は、無機絶縁材料からなる保護層４６によって覆われる。
【０２１８】
下部シールド層３１、上部シールド層４５の材料は、図１に示された磁気検出素子の材料と同じである。
【０２１９】
第１絶縁層１１３、第２絶縁層１１８、下部ギャップ層３２及び上部ギャップ層１１９は、ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＮｉＯ、ＷＯ、ＷＯ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されることができる。
【０２２０】
特に、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されると放熱性、平坦性、絶縁耐圧性が向上するので好ましい。
【０２２１】
また、図８では、単位面積当りの磁気モーメントが異なる第１固定磁性層１０３と第２固定磁性層１０１が、非磁性中間層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、単位面積当りの磁気モーメントが異なる第３固定磁性層１０９と第４固定磁性層１１１が、非磁性中間層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。
【０２２２】
第１固定磁性層１０３と第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、第１固定磁性層１０３と第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。
【０２２３】
図８では、第１固定磁性層１０３及び第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、それぞれの単位面積当りの磁気モーメントを異ならせている。
【０２２４】
また、第３固定磁性層１０９と第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、第３固定磁性層１０９と第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。
【０２２５】
なお、非磁性中間層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。
【０２２６】
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、第２固定磁性層１０１及び反強磁性層１００との界面並びに第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。
【０２２７】
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。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、非磁性中間層１０２を介して対向する第１固定磁性層１０３の磁化方向が、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。なお第２固定磁性層１０１の単位面積当りの磁気モーメントと第１固定磁性層１０３の単位面積当りの磁気モーメントを足し合わせた合成単位面積当りの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。
【０２２８】
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、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、非磁性中間層１１０を介して対向する第３固定磁性層１０９の磁化方向が、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。なお第４固定磁性層１１１の単位面積当りの磁気モーメントと第３固定磁性層１０９の単位面積当りの磁気モーメントを足し合わせた単位面積当りの合成磁気モーメントの方向が固定磁性層Ｐ２の磁化方向となる。
【０２２９】
すると、第１フリー磁性層１０５、非磁性材料層１０６、第２フリー磁性層１０７を介して対向する、第１固定磁性層１０３と第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。
【０２３０】
図８では、後述するように、フリー磁性層Ｆが第１フリー磁性層１０５と第２フリー磁性層１０７が、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、第１フリー磁性層１０５と第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。
【０２３１】
第１フリー磁性層１０５と第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、第１固定磁性層１０３と第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の位相が等しくなる。
【０２３２】
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。
【０２３３】
例えば、磁化方向が図示Ｙ方向に固定されている第２固定磁性層１０１の単位面積当りの磁気モーメントの大きさを第１固定磁性層１０３の単位面積当り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第３固定磁性層１０９の単位面積当りの磁気モーメントの大きさを第４固定磁性層１１１の単位面積当り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。
【０２３４】
すると、センス電流を図示Ｘ方向と反対向き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、第１固定磁性層１０３と第２固定磁性層１０１のフェリ磁性状態、及び第３固定磁性層１０９と第４固定磁性層１１１のフェリ磁性状態が安定する。
【０２３５】
また、第１フリー磁性層１０５及び第２フリー磁性層１０７は、それぞれの単位面積当り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、第１フリー磁性層１０５及び第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、第１フリー磁性層１０５及び第２フリー磁性層１０７の単位面積当りの磁気モーメントを異ならせている。
【０２３６】
図８では、第１フリー磁性層１０５と第２フリー磁性層１０７が、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。
【０２３７】
第１フリー磁性層１０５と第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全体の単位面積あたりの実効的な単位面積当りの磁気モーメント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。
【０２３８】
第１フリー磁性層１０５の単位面積当りの磁気モーメントと第２フリー磁性層１０７の単位面積当り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。
【０２３９】
ハードバイアス層１１５は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、ハードバイアス層１１５，１１５からのＸ方向へのバイアス磁界により、フリー磁性層Ｆの磁化方向は図示Ｘ方向になっている。
【０２４０】
ハードバイアス層１１５は、フリー磁性層Ｆを構成する第１フリー磁性層１０５と第２フリー磁性層１０７のうち、一方の磁化方向を揃えるだけでよい。図７ではハードバイアス層１１５の多層膜Ｔ６に対向する側端面１１５ａは、第２フリー磁性層１０７の側端面と対向し、第１フリー磁性層１０５の側端面とは対向していない。
【０２４１】
すなわち、ハードバイアス層１１５は第２フリー磁性層１０７の磁化方向のみを揃えている。第２フリー磁性層１０７の磁化方向が一定方向に揃えられると、第１フリー磁性層１０５は磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態となり、フリー磁性層Ｆ全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。
【０２４２】
本実施の形態では、ハードバイアス層１１５は図示Ｘ方向の静磁界を、主に第２フリー磁性層１０７に与える。従って、ハードバイアス層１１５から発生する図示Ｘ方向の静磁界によって、第１フリー磁性層１０５の磁化方向（図示Ｘ方向と逆向き）が乱されることを抑えることができる。
【０２４３】
ただし、ハードバイアス層１１５から発生する図示Ｘ方向の静磁界が第１フリー磁性層１０５に印加されてもよい。
【０２４４】
図８に示される磁気検出素子では、固定磁性層Ｐ１、Ｐ２の磁化方向が、適正に図示Ｙ方向あるいはＹと反対方向に固定され、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の磁化方向が交差している。
【０２４５】
そして記録媒体からの外部磁界に対し、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。
【０２４６】
本実施の形態でも、第１絶縁層１１３及び第２絶縁層１１８が形成されているために、電極層１１７から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ５と鏡面反射層Ｓ６に挟まれた領域内に集中して流されるので、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０２４７】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０２４８】
また、本実施の形態では、電極層１１７と上部ギャップ層１１９の間に第２絶縁層１１８が形成されるので、電極層１１７と上部シールド層４５間の電気的絶縁性を向上させることができる。
【０２４９】
図９は、本発明の第７の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【０２５０】
図９に示す磁気検出素子は、反強磁性層３４、固定磁性層３５、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７が順次積層されてなるいわゆるボトム型のスピンバルブ型磁気検出素子である。
【０２５１】
図９では、下地層３２、シード層３３、反強磁性層３４、第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、第２固定磁性層３５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層３５、非磁性材料層３６、第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、バックド層Ｂ１、保護層３９が積層された多層膜Ｔ７が形成されている。
【０２５２】
本実施の形態の磁気検出素子は図１に示された磁気検出素子と同様に、固定磁性層３５が、強磁性材料により形成される第１固定磁性層３５ａ及び第２固定磁性層３５ｃ、非磁性材料により形成される非磁性中間層３５ｂからなっており、さらに、第２固定磁性層３５ｃは、非磁性中間層３５ｂに接する強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、及び非磁性材料層３６に接する強磁性材料層３５ｃ１から構成されている。
【０２５３】
第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、第２固定磁性層３５ｃ（強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１）の材料は、図１に示された磁気検出素子と同じであるので説明を省略する。
【０２５４】
多層膜Ｔ７の下層には、基板（図示せず）上に、アルミナなどの絶縁性材料からなる下地層（図示せず）を介して、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２が成膜されている。
【０２５５】
なお、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、シード層３３、反強磁性層３４、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７及び上部ギャップ層４４は、図１の磁気検出素子と同等の構成及び材質であるので、説明を省略する。また、上部ギャップ層４４上には、磁性材料からなる図示しない上部シールド層が形成されている。
【０２５６】
図９に示される本実施の形態の磁気検出素子は、第１フリー磁性層３７ｃ上に、第２の反強磁性層１２０が積層され、第１フリー磁性層３７ｃの磁化が、第２の反強磁性層１２０との間の交換異方性磁界によってＸ方向に揃えられる、いわゆるエクスチェンジバイアス方式の磁気検出素子である。
【０２５７】
第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向が図示Ｘ方向を向くと、第２フリー磁性層３７ａは磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態となり、フリー磁性層３７全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。
【０２５８】
このように、本実施の形態でもフリー磁性層３７はシンセティックフェリフリー状態になっている。
【０２５９】
また、固定磁性層３５全体の磁化方向は、反強磁性層３４との間の交換異方性磁界によって図示Ｙ方向にそろえられている。
【０２６０】
第２の反強磁性層１２０は、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ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。
【０２６１】
第２の反強磁性層１２０を形成するための、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、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。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。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。
なお、第２反強磁性層１２０の間隔寸法がトラック幅寸法に対応する。
【０２６２】
本実施の形態の磁気検出素子では、磁気検出素子の形成時に設定されたトラック幅（光学的トラック幅）の領域に不感領域が生じないので、高記録密度化に対応するために磁気検出素子の光学的トラック幅を小さくしていった場合の再生出力の低下を抑えることができる。
【０２６３】
さらに、本実施の形態では磁気検出素子の側端面Ｓ，Ｓがトラック幅方向に対して垂直となるように形成されることが可能なので、フリー磁性層３７のトラック幅方向長さのバラつきを抑えることができる。
【０２６４】
第１フリー磁性層３７ｃ上であって、第２の反強磁性層１２０にはさまれる領域には、バックド層Ｂ１及び保護層３８が順次積層されている。
【０２６５】
バックド層Ｂ１は図４に示されたバックド層Ｂ１と同様の材料を用いて形成され、バックド層３８と同様にスピンフィルター効果を有する。
【０２６６】
多層膜Ｔ７の両側部であって下部ギャップ層３２上に、第１絶縁層１２１が積層されている。第１絶縁層１２１は、多層膜Ｔ７に対向する側端面１２１ａの上端縁１２１ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａと重なる位置に形成されている。第１絶縁層１２１は、非磁性材料層３６よりも下側に形成されている。
第１絶縁層１２１の上には、電極層１２２が積層されている。
【０２６７】
本実施の形態でも、第１絶縁層１２１が形成されているために、電極層１２２から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、固定磁性層３５の強磁性材料層３５ｃ１、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａ、反強磁性層３４、及びシード層３３に分流することを防ぐことができる。
【０２６８】
また、非磁性材料層３６から固定磁性層３５に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ１で鏡面反射させられる。
【０２６９】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０２７０】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０２７１】
図１に示された磁気検出素子の製造方法について説明する。
図１０に示されるように下部ギャップ３１上に下地層３２及びシード層３３を介して反強磁性層３４を積層する。さらに第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、強磁性材料層３５ｃ１をスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって、同一真空成膜装置中で連続成膜する。
【０２７２】
次に、強磁性材料層３５ｃ１上に、組成式がＣｏＯ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも一種以上である）の組成式で示される材料から選択されるいずれか１種または２種以上を用いて鏡面反射層Ｓ１を成膜する。
【０２７３】
鏡面反射層Ｓ１を、例えばＣｏ−Ｆｅ−Ｏを用いて形成するときには、例えばターゲットとしてＣｏＦｅで形成されたターゲットを使用する。前記ターゲットにはＯ（酸素）が含まれていないので、スパッタで形成される鏡面反射層Ｓ１内に酸素を含有させるために、スパッタ装置内にＡｒガス以外にＯ２ガスを導入し、反応性スパッタ法によってＣｏ−Ｆｅ−Ｏ膜を成膜する。
【０２７４】
この製造方法ではＣｏ−Ｆｅ−Ｏターゲット形成のとき、Ｆｅの含有量をＣｏの含有量との比のみで調整することができる。
【０２７５】
また本発明では上記した製造方法に限らず、ターゲットとして予め組成比が所定範囲内に調整されたＣｏ−Ｆｅ−Ｏからなる焼結ターゲットを形成してもよい。この場合、導入ガスとしては不活性なＡｒガスのみでもよいし、あるいはＯ２ガスを導入して、Ｏの組成比を適切に調整してもよい。
【０２７６】
または、Ｆｅの含有量をＣｏの含有量との比で調整したＣｏ−Ｆｅターゲットを形成し、ＤＣスパッタ法などのスパッタ法によって、強磁性材料層３４上にＣｏ−Ｆｅ膜を成膜し、このＣｏ−Ｆｅ膜を酸化させてＣｏ−Ｆｅ−Ｏ膜を得ることもできる。
【０２７７】
Ｃｏ−Ｆｅ膜を酸化させる方法として、Ｏ２ガス中で自然酸化させる方法、Ｏ２プラズマ中で酸化させる方法、Ｏ２プラズマ中からＯ２ラジカルを引出し、このＯ２ラジカル中で酸化させる方法を使用することができる。
【０２７８】
特に、Ｏ２ラジカル中で酸化させる方法は酸化速度を適切に調節することが容易であり、Ｃｏ−Ｆｅ膜を均一に酸化させることが容易になるので好ましい。
【０２７９】
Ｃｏ−Ｆｅ膜を酸化させてＣｏ−Ｆｅ−Ｏ膜を得る方法では、Ｃｏ−Ｆｅターゲット形成のとき、Ｆｅの含有量をＣｏの含有量との比のみで調整することができる。
【０２８０】
あるいは、気相成長法（ＣＶＤ法）によって、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ膜を成膜することもできる。
【０２８１】
鏡面反射層Ｓ１をＣｏ−Ｆｅ−Ｏ以外のＣｏＯ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも一種以上である）の組成式で示される材料を用いて形成するときにも、同様の方法を用いることができる。
【０２８２】
さらに、鏡面反射層Ｓ１上に、強磁性材料層３５ｃ１を積層してシンセティックフェリピンド型の固定磁性層３５を形成する。
【０２８３】
さらに非磁性材料層３６、強磁性材料層３７ａ１、鏡面反射層Ｓ２、強磁性材料層３７ａ１からなる第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、保護層３８を積層することにより多層膜Ｔ１を形成する。
【０２８４】
多層膜Ｔ１の形成後、多層膜Ｔ１を磁場中熱処理にかけて、反強磁性層３４と固定磁性層３５との間に交換異方性磁界を生じさせる。
【０２８５】
次に、形成する磁気検出素子の光学トラック幅の領域を覆うリフトオフ用のレジスト層Ｒ１を、多層膜Ｔ１上にパターン形成する。
【０２８６】
図１０に示すように、レジスト層Ｒ１には、その下面に切り込み部Ｒ１ａ，Ｒ１ａが形成されている。
【０２８７】
次に図１１に示す工程では、エッチングにより多層膜Ｔ１の両側を削り込む。
本工程では、反強磁性層３４の側面を完全に削り取っている。ただし、エッチングレート及びエッチング時間を制御し、反強磁性層３４の側面を完全に削り取らず延出部３４ａが形成されるようにすると図５に示されたような磁気検出素子を得ることができる。
【０２８８】
さらに図１２に示す工程では、多層膜Ｔ１の両側部であって下部ギャップ層３２上に、第１絶縁層３９を成膜する。第１絶縁層３９は、多層膜Ｔ１に対向する側端面３９ａの上端縁３９ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａと重なるように成膜する。なお、第１絶縁層３９は、非磁性材料層３６よりも下側に形成される。
【０２８９】
第１絶縁層３９の成膜は、異方性を有するイオンビームスパッタ法を用いて、下部ギャップ層３２の表面に対する法線方向に対して角度θ１の方向から行った。ここで角度θ１は０°〜２０°の範囲とした。
【０２９０】
なお、多層膜Ｔ１に対向する側端面３９ａの上端縁３９ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより上側に位置するように第１絶縁層３９を成膜してもよい。
【０２９１】
第１絶縁層３９形成後、多層膜Ｔ１の側面に付着した第１絶縁層の材料をドライエッチングによって除去する。
【０２９２】
次に、図１３に示す工程において、第１絶縁層３９上に、バイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、電極層４３を成膜する。本実施の形態では、バイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、電極層４３を下部ギャップ層３２の表面の法線方向（多層膜Ｔ１が形成される図示しない基板の面垂直方向）に対して角度θ２の方向からからスパッタ粒子を入射させた。ここで角度θ２は２０°〜５０°の範囲とした。
【０２９３】
本実施の形態では、ハードバイアス層４１は多層膜Ｔ１と対向する側の側面４１ａの最上部４１ｂが第２フリー磁性層３７ａの上面３７ａ３と重なる高さ位置に形成される。ただし、ハードバイアス層４１の側面４１ａが、固定磁性層３５の側面、非磁性材料層３６の側面、第２のフリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、及び第１フリー磁性層３７ｃの側面と対向するようにしてもよい。
【０２９４】
本実施の形態では、ハードバイアス層４１は図示Ｘ方向の静磁界を、主に第２のフリー磁性層３７ａに与える。従って、ハードバイアス層４０から発生する図示Ｘ方向の静磁界によって、第１フリー磁性層３７の磁化方向（図示Ｘ方向と逆向き）が乱されることを抑えることができる。
【０２９５】
さらに、レジスト層Ｒ１が除去され、多層膜Ｔ１の表面、及び電極層４３の表面に上部ギャップ層４４が成膜され、上部ギャップ層４４上には上部シールド（図示せず）が形成され、この上部シールド層が、無機絶縁材料からなる図示しない保護層によって覆われることにより第１の実施の形態の磁気検出素子が形成される。
【０２９６】
なお、図３、図７、または図８に示される磁気検出素子のように、電極層４３、８４または１１７上に第２絶縁層５０、８５、または１１８を形成するときには、電極層４３、８４または１１７の成膜後、レジスト層Ｒ１を除去する前にレジスト層Ｒ１をマスクとして第２絶縁層５０、８５、または１１８を成膜する。
【０２９７】
なお、下部シールド層３１、下部ギャップ層３１、シード層３２、反強磁性層３４、固定磁性層３５（第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１）、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７（拡散防止層３７ａ１、強磁性材料層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃ）、保護層３８、第１絶縁層３９、バイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、電極層４３、及び上部ギャップ層４４は、前述した材料を用いて形成する。
【０２９８】
図６に示された磁気検出素子の製造方法について説明する。
まず、図１０に示されるように下部ギャップ３１上に下地層３２及びシード層３３を介して反強磁性層３４を積層する。さらに第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、強磁性材料層３５ｃ１、非磁性材料層３６、強磁性材料層３７ａ１、鏡面反射層Ｓ２、強磁性材料層３７ａ１からなる第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、保護層３８をスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって、同一真空成膜装置中で連続成膜して多層膜Ｔ１を形成する。
【０２９９】
さらに、形成される磁気抵抗効果素子の光学トラック幅に相当する幅寸法の領域を覆う、リフトオフ用レジスト層Ｒ１を、多層膜Ｔ１上に形成する。
【０３００】
次に、図１４に示されるように、リフトオフ用レジスト層Ｒ１に覆われていない領域の多層膜Ｔ１及び下部ギャップ層３２の一部を、イオンミリングなどのミリング法によって削って除去する。
【０３０１】
次に、図１５に示す工程では、下部ギャップ層３２表面の法線方向（多層膜Ｔ１が形成される図示しない基板の面垂直方向）に対して第１のスパッタ粒子入射角度θ３を有するイオンビームスパッタ法を用いて、多層膜Ｔ１の両側部の下部ギャップ層３２上から多層膜Ｔ１の両側面にかけて、第１絶縁層７０を成膜する。ここで角度θ３は２０°〜５０°の範囲とした。
【０３０２】
次に、第１絶縁層７０の多層膜Ｔ１に対向する側端面７０ａの上端縁７０ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより上側に位置するように第１絶縁層７０の上端側をイオンミリングなどのドライエッチング法により削って除去する（図１６）。このイオンミリングは、下部ギャップ層３２表面の法線方向に対して前記θ３よりも大きな角度、例えば５０°〜８０°の入射角度で行われる。
【０３０３】
第１絶縁層７０の多層膜Ｔ１の側面に接している突出部７０ａ以外の、下部ギャップ層３２表面に対して平行に重なっている平坦部７０ｄは、下部ギャップ層３２の一部になる。
【０３０４】
なお、側端面７０ａの上端縁７０ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａに重なる位置に第１絶縁層７０を形成してもよい。第１絶縁層７０形成後、多層膜Ｔ１の側面に付着した第１絶縁層の材料をドライエッチングによって除去する。
【０３０５】
次に、下部ギャップ層３２表面の法線方向（多層膜Ｔ１が形成される図示しない基板の面垂直方向）に対して第１のスパッタ粒子入射角度θ３よりも小さい第２のスパッタ粒子入射角度θ４を有するイオンビームスパッタ法を用いて、第１絶縁層７０上にハードバイアス層７２、中間層７３及び電極層７４を形成する（図１７）。ここで角度θ４は２０°〜４０°である。
【０３０６】
さらに、レジスト層Ｒ１が除去され、多層膜Ｔ１の表面、及び電極層７４の表面に上部ギャップ層４４が成膜され、上部ギャップ層４４上には上部シールド（図示せず）が形成され、この上部シールド層が、無機絶縁材料からなる図示しない保護層によって覆われることにより図６に示された磁気検出素子が形成される。
【０３０７】
なお、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、シード層３３、反強磁性層３４、固定磁性層３５（第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１）、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７（拡散防止層３７ａ１、強磁性材料層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃ）、保護層３８、第１絶縁層７０、バイアス下地層７１、ハードバイアス層７２、中間層７３、電極層７４、及び上部ギャップ層４４は、前述した材料を用いて形成する。
【０３０８】
上述した製造方法を用いることにより、ハードバイアス層７２の下面がバイアス下地層７１を介して、前記磁気抵抗効果素子の下層であって下部シールド層３１の上に形成されている下部ギャップ層３２に対向している磁気検出素子を形成できる。
【０３０９】
すなわち、ハードバイアス層７２の下層の第１絶縁層７０の体積が小さくなり、磁気検出素子の放熱性が向上させることができる。
【０３１０】
また、フリー磁性層３７、Ｆは単層あるいは２層（ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅなど）の強磁性材料層として形成されてもよい。この場合、ハードバイアス層４１、７２、８３、１１５、６０はフリー磁性層３７、Ｆの両側端面の全部に対向することが好ましい。
【０３１１】
また、固定磁性層３５、Ｐは単層あるいは２層（ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅなど）の強磁性材料層として形成されてもよい。
【０３１２】
また鏡面反射層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４はＡｌ２Ｏ３、Ａｌ−Ｑ−Ｏ（Ｑは、Ｂ，Ｓｉ、Ｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種以上の元素）、Ｒ−Ｏ（ＲはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ．Ｗから選択される一種以上）などの絶縁酸化物によって形成してもよい。この場合、鏡面反射層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の上下に積層される強磁性材料からなる層は、反強磁性的に結合して、磁化方向が反平行になる。
【０３１３】
また、鏡面反射層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をα−Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯなどの反強磁性材料によって形成してもよい。
【０３１４】
なお、本発明の磁気検出素子に重ねて記録用のインダクティブヘッドが形成されてもよい。
【０３１５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した本発明によれば、前記固定磁性層中に絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成されている。
【０３１６】
また、本発明では、前記多層膜の両側部には、第１絶縁層が形成され、前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側に位置するように形成されるとともに、前記非磁性材料層よりも下側に形成され、前記第１絶縁層の上層に電極層が形成されている。
【０３１７】
前記第１絶縁層が形成されているために、前記電極層から供給されるセンス電流が、前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に対向する反対側に分流することを防ぐことができる。
【０３１８】
さらに、前記非磁性材料層から前記固定磁性層に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層で反射させられる。
【０３１９】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０３２０】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図２】本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図３】本発明の第３の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図４】本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図５】参考例の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図６】本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図７】参考例の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図８】本発明の第６の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図９】本発明の第７の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図１０】図１に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１１】図１に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１２】図１に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１３】図１に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１４】図６に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１５】図６に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１６】図６に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１７】図６に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１８】図１に示された磁気検出素子における鏡面反射効果を説明するための説明図、
【図１９】従来の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【符号の説明】
３３ シード層
３４ 反強磁性層
３５ａ 第１固定磁性層
３５ｂ 非磁性中間層
３５ｃ 第２固定磁性層
３５ 固定磁性層
３５ｃ１ 強磁性材料層
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３ 鏡面反射層
３６ 非磁性材料層
３７ａ 第２フリー磁性層
３７ｂ 非磁性中間層
３７ｃ 第１フリー磁性層
３７ フリー磁性層３７
３８ 保護層
３９、７０、１１３、１２１ 第１絶縁層
５０、６１、８５、１１８ 第２絶縁層
４１、６０、７２、８２、１１５ ハードバイアス層
１２０ 第２の反強磁性層
４３、７４、８４、１１７、１２２、 電極層
ｅ１ アップスピン電子
ｅ２ ダウンスピン電子[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
  The present invention relates to a magnetic detection element that detects a magnetic field using a magnetoresistive effect, and more particularly to a magnetic detection element that can suppress a shunt of a supplied current and improve magnetic detection sensitivity.
[0002]
[Prior art]
  Figure19FIG. 3 is a cross-sectional view of a conventional magnetic detection element as viewed from a surface facing a recording medium.
  Figure19In the magnetic sensing element shown in FIG. 1, a lower gap layer 10 is stacked on a lower shield layer (not shown), and an antiferromagnetic layer 12, a fixed magnetic layer 13, and a nonmagnetic conductive layer 14 are formed on the lower gap layer 10 through an underlayer 11. A free magnetic layer 15 and a protective layer 16 are formed, and a multilayer body from the base layer 11 to the protective layer 16 is configured as a multilayer film 17.
[0003]
  The antiferromagnetic layer 12 is made of an antiferromagnetic material such as a Pt—Mn (platinum-manganese) alloy.
[0004]
  The fixed magnetic layer 13 and the free magnetic layer 15 are formed of a Ni—Fe (nickel-iron) alloy, and the nonmagnetic conductive layer 14 is formed of a nonmagnetic conductive material having a low electrical resistance such as Cu (copper). ing.
[0005]
  Then, on the lower gap layer 10 on both sides of the multilayer film 17 and the side surfaces of the pinned magnetic layer 13, the nonmagnetic conductive layer 14, and the free magnetic layer 15, a bias underlayer serving as a buffer film and an alignment film formed of Cr or the like. 18 is formed, and the bias magnetic field generated from the hard bias layer 19 described later can be increased by forming the bias underlayer 18.
[0006]
  A hard bias layer 19 made of, for example, a Co—Pt (cobalt-platinum) alloy or a Co—Cr—Pt (cobalt-chromium-platinum) alloy is formed on the bias underlayer 18.
[0007]
  The hard bias layer 19 is magnetized in the X direction (track width direction) in the figure, and the magnetization of the free magnetic layer 15 is aligned in the X direction in the figure by a bias magnetic field from the hard bias layer 19 in the X direction.
[0008]
  An electrode layer 20 made of Cr, Au, Ta, W or the like is formed on the hard bias layer 19.
[0009]
  Further, an upper gap layer 21 made of an insulating material is laminated on the multilayer film 17 and the electrode layer 20, and an upper shield layer (not shown) is formed on the upper gap layer 21.
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
  Figure19Is a so-called spin-valve type magnetic detection element, in which the magnetization direction of the fixed magnetic layer 13 is appropriately fixed in a direction parallel to the Y direction in the figure, and the magnetization of the free magnetic layer 15 is appropriate. The magnetizations of the pinned magnetic layer 13 and the free magnetic layer 15 are orthogonal to each other. The magnetization of the free magnetic layer 15 fluctuates with respect to the external magnetic field from the recording medium, and the electric resistance changes depending on the relationship between the change in the magnetization direction and the fixed magnetization direction of the fixed magnetic layer 13. A leakage magnetic field from the recording medium is detected by a voltage change based on the change.
[0011]
  The electrode layer 20 is for supplying a sense current to the multilayer film 17.
  Figure19In the magnetic sensing element shown in FIG. 2, since the bias underlayer 18 and the hard bias layer 19 provided on both sides of the multilayer film 17 are made of a conductive material, the current supplied from the electrode layer 20 is biased. It also flows into the antiferromagnetic layer 12 via the underlayer 18 and the hard bias layer 19. That is, a shunt current is generated.
[0012]
  Figure19In the conventional magnetic sensing element as shown in FIG. 1, the magnitude of the current shunted to the antiferromagnetic layer 12 may be about 10% of the sense current, so that the magnetic detection sensitivity of the magnetic sensing element is improved. It was an obstacle.
[0013]
  The present invention is intended to solve the above-described conventional problems, and can provide a magnetic detection element that can flow a sense current in a concentrated manner around a nonmagnetic material layer and can improve magnetic detection sensitivity, and a method for manufacturing the same. The purpose is to provide.
[0014]
[Means for Solving the Problems]
  The present invention provides a substrate on whichFrom belowAn antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer whose magnetization direction is fixed by an exchange coupling magnetic field with the antiferromagnetic layer, a nonmagnetic material layer, and a free magnetic layer whose magnetization varies with an external magnetic fieldIncluding the layered structureIn a magnetic sensing element having a multilayer film,
  In the pinned magnetic layerIn addition,Made of insulating oxideIn the pinned magnetic layerA specular reflection layer is formed,
  On both sides of the multilayer filmThe first insulating layer is formed and the firstThe upper end edge of the side end surface facing the multilayer film of the insulating layer isIn the pinned magnetic layerSpecular reflection layerunderIn a position that overlaps the surface,Or,SaidunderFormed to be located above the surface.And formed below the nonmagnetic material layer,
  in frontUpper layer of the first insulating layerInAn electrode layer is formed.
[0015]
  SaidFirst insulating layerButTherefore, the sense current supplied from the electrode layer can be prevented from being shunted to the opposite side of the specular reflection layer facing the nonmagnetic material layer.
[0016]
  Further, the nonmagnetic material layer to the pinned magnetic layerInThe conduction electrons flowing in the direction are reflected by the specular reflection layer.
[0017]
  Therefore, in the magnetic detection element of the present invention, the sense current can be concentrated and flown around the nonmagnetic material layer, and the magnetoresistance change rate can be improved and the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection element can be improved.
[0018]
  Further, since the sense current can be efficiently used for magnetic detection, the power consumption of the element can be reduced, and the amount of heat generated can be suppressed.
[0019]
  In the present invention, the upper layer of the first insulating layerInA bias layer for aligning the magnetization direction of the free magnetic layer in a direction intersecting with the magnetization direction of the pinned magnetic layer may be formed.
[0020]
  In order to align the magnetization direction of the free magnetic layer in a direction intersecting with the magnetization direction of the pinned magnetic layer, at least a part of the side end surface of the free magnetic layer faces the side end surface of the hard bias layer. It is preferable.
[0021]
  Further, it is preferable that the lower surface of the bias layer or the electrode layer is opposed to the lower gap layer formed in the lower layer of the multilayer film through the bias underlayer or directly because heat dissipation is improved.
[0022]
  In the present invention, the bias layer may also serve as the electrode layer.
In the present invention, a lower gap layer may be formed in a lower layer of the multilayer film, and the protruding first insulating layer in contact with a side end surface of the multilayer film may be formed from the lower gap layer.
[0023]
  The first insulating layerButFor example, AlO, Al2O3, SiO2, Ta2O5, TiO, AlN, AlSiN, TiN, SiN, Si3N4, NiO, WO, WO3, BN, CrN, SiON, AlSiO, or one or more of them can be formed.
[0024]
  In particular, the first insulating layerButIt is preferable to use one or more selected from AlSiO, SiON, and AlN because the heat dissipation, flatness, and withstand voltage are improved.
[0025]
In the present invention, a specular reflection layer made of an insulating oxide may be formed in the free magnetic layer. A specular reflection layer made of an insulating oxide may be formed on the free magnetic layer.
[0026]
  The manufacturing method of the magnetic detection element of this invention has the following processes, It is characterized by the above-mentioned.
(A) On the lower gap layer made of an insulating material,From the bottomAntiferromagnetic layer, pinned magnetic layer, nonmagnetic material layer, and free magnetic layerIn the formation of the pinned magnetic layer, a multilayer film including a structure laminated in the order ofIn the pinned magnetic layerInMade of insulating oxideIn the pinned magnetic layerForming a specular reflection layer;
(B) A lift-off resist layer that covers a region having a width corresponding to the optical track width of the magnetic detection element to be formed is formed on the multilayer film, and the region of the region not covered by the lift-off resist layer is formed. Removing the multilayer film;
(C) Using an ion beam sputtering method having a first sputtered particle incident angle with respect to the normal direction of the surface of the lower gap layer, from above the lower gap layer to both sides of the multilayer filmForming a first insulating layer, wherein the first insulating layerThe upper edge of the side end surface facing the multilayer filmTheSaidIn the pinned magnetic layerSpecular reflection layerunderIn a position that overlaps the surface,Or,SaidunderAbove the surface andin front Formed below the nonmagnetic material layerProcess,
(D) using an ion beam sputtering method having a second sputtered particle incident angle larger than the first sputtered particle incident angle with respect to the normal direction of the lower gap layer surface;FirstForming a bias layer and an electrode layer on the insulating layer;
(E) removing the lift-off resist layer;
[0027]
  Or the manufacturing method of the magnetic detection element of this invention has the following processes, It is characterized by the above-mentioned.
(F) On the lower gap layer made of an insulating material,From the bottomAntiferromagnetic layer, pinned magnetic layer, nonmagnetic material layer, and free magnetic layerIn the formation of the pinned magnetic layer, a multilayer film including a structure laminated in the order ofIn the pinned magnetic layerInMade of insulating oxideIn the pinned magnetic layerForming a specular reflection layer;
(G) A lift-off resist layer that covers a region having a width corresponding to the optical track width of the magnetic detection element to be formed is formed on the multilayer film, and the region of the region not covered with the lift-off resist layer is formed. Removing a part of the multilayer film and the lower gap layer;
(H) Using an ion beam sputtering method having a first sputtered particle incident angle with respect to the normal direction of the lower gap layer surface, from above the lower gap layer to both sides of the multilayer filmFirstForming an insulating layer;
(I) saidFirstThe upper end edge of the side end surface facing the multilayer film of the insulating layer isIn the pinned magnetic layerSpecular reflection layerunderIn a position that overlaps the surface,Or,SaidunderAbove the surfaceAnd below the non-magnetic material layerLocated as aboveFirstRemoving the upper end side of the insulating layer;
(J) using an ion beam sputtering method having a second sputtered particle incident angle smaller than the first sputtered particle incident angle with respect to the normal direction of the lower gap layer surface,FirstForming a bias layer and an electrode layer on the insulating layer;
(K) removing the lift-off resist layer;
[0028]
  In the step (h),FirstIt is preferable to form the insulating layer as having a projecting portion in contact with a side surface of the multilayer film and a flat portion overlapping in parallel with the surface of the lower gap layer.
[0029]
  According to the above manufacturing method, the magnetic sensing element in which the lower surface of the bias layer or the electrode layer is opposed to the lower gap layer formed directly below the magnetoresistive effect element through the bias underlayer or directly. Can be formed.
[0030]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
  FIG. 1 is a cross-sectional view of the magnetic detection element according to the first embodiment of the present invention as viewed from the side facing the recording medium.
[0031]
  The magnetic detection element shown in FIG. 1 is a so-called bottom-type spin valve magnetic detection element in which an antiferromagnetic layer 34, a pinned magnetic layer 35, a nonmagnetic material layer 36, and a free magnetic layer 37 are sequentially stacked.
[0032]
  In the magnetic sensing element shown in FIG. 1, the magnetization direction of the pinned magnetic layer 35 is appropriately fixed in a direction parallel to the Y direction in the drawing, and the magnetization of the free magnetic layer 37 is properly aligned in the X direction in the drawing. The magnetizations of the pinned magnetic layer 35 and the free magnetic layer 37 are orthogonal to each other. Then, the magnetization of the free magnetic layer 37 fluctuates with high sensitivity to an external magnetic field from the recording medium, and the electric resistance changes depending on the relationship between the fluctuation of the magnetization direction and the fixed magnetization direction of the fixed magnetic layer 35. A leakage magnetic field from the recording medium is detected by a voltage change based on the value change.
[0033]
  In FIG. 1, a synthetic ferri-pinned pinned magnetic layer 35 and a nonmagnetic material layer 36, each of which includes a seed layer 33, an antiferromagnetic layer 34, a first pinned magnetic layer 35a, a nonmagnetic intermediate layer 35b, and a second pinned magnetic layer 35c. A multilayer film T1 is formed in which a synthetic ferrifree free magnetic layer 37 including a second free magnetic layer 37a, a nonmagnetic intermediate layer 37b, a first free magnetic layer 37c, and a protective layer 38 are stacked. Note that the width dimension of the upper surface of the multilayer film T1 corresponds to the track width dimension.
[0034]
  Under the multilayer film T1, a lower shield layer 31 and a lower gap layer 32 are formed on a substrate (not shown) via a base layer (not shown) made of an insulating material such as alumina. Yes.
[0035]
  The seed layer 33 has a single-layer structure of a magnetic material layer or a nonmagnetic material layer in which the (111) plane of the face-centered cubic crystal or the (110) plane of the body-centered cubic crystal is preferentially oriented, or on the underlayer A laminated structure in which the magnetic material layer or the nonmagnetic material layer is formed is preferable. As a result, the crystal orientation of the antiferromagnetic layer 34 can be preferentially oriented in the (111) plane, and the resistance change rate of the magnetic detection element can be improved.
[0036]
  For example, in the present invention, the seed layer 33 is formed of a NiFeY alloy (where Y is at least one selected from Cr, Rh, Ta, Hf, Nb, Zr, and Ti). , Hf, Nb, Zr, Ti, Mo, W may be formed with an underlayer composed of at least one of them.
[0037]
  The antiferromagnetic layer 34 is a PtMn alloy or an X—Mn alloy (where X is one or more elements of Pd, Ir, Rh, Ru, Os, Ni, and Fe), Alternatively, Pt—Mn—X ′ (where X ′ is one or more elements of Pd, Ir, Rh, Ru, Au, Ag, Os, Cr, Ni, Ar, Ne, Xe, Kr) ) Made of alloy.
[0038]
  These alloys have an irregular face-centered cubic structure (fcc) immediately after film formation, but undergo structural transformation to a CuAuI-type ordered face-centered tetragonal structure (fct) by heat treatment.
[0039]
  The film thickness of the antiferromagnetic layer 34 is 80 to 300 mm, for example 200 mm, near the center in the track width direction.
[0040]
  Here, in the PtMn alloy and the X-Mn alloy for forming the antiferromagnetic layer 34, it is preferable that Pt or X is in the range of 37 to 63 at%. In the PtMn alloy and the alloy represented by the formula of X—Mn, it is more preferable that Pt or X is in the range of 47 to 57 at%. Unless otherwise specified, the upper and lower limits of the numerical range indicated by means the following.
[0041]
  In the alloy represented by the formula of Pt—Mn—X ′, X ′ + Pt is preferably in the range of 37 to 63 at%. In the alloy represented by the formula of Pt—Mn—X ′, X ′ + Pt is more preferably in the range of 47 to 57 at%. Further, in the alloy represented by the formula of Pt—Mn—X ′, X ′ is preferably in the range of 0.2 to 10 at%. However, when X ′ is one or more elements of Pd, Ir, Rh, Ru, Os, Ni, and Fe, X ′ may be in the range of 0.2 to 40 at%. preferable.
[0042]
  An antiferromagnetic layer 34 that generates a large exchange coupling magnetic field with the first pinned magnetic layer 35a can be obtained by using these alloys and heat-treating them. In particular, in the case of a PtMn alloy, an excellent antiferromagnetic layer 34 having an exchange coupling magnetic field of 48 kA / m or more, for example, exceeding 64 kA / m, and an extremely high blocking temperature of 380 ° C. at which the exchange coupling magnetic field is lost is obtained. Can do.
[0043]
  The pinned magnetic layer 35 includes a first pinned magnetic layer 35a, a second pinned magnetic layer 35c, and a nonmagnetic intermediate layer 35b. In the present embodiment, the second pinned magnetic layer 35c includes a ferromagnetic material layer 35c1 in contact with the nonmagnetic intermediate layer 35b, and a specular reflection layer.(Specular reflection layer in pinned magnetic layer)S1 and the ferromagnetic material layer 35c1 in contact with the nonmagnetic material layer 36 are included.
[0044]
  The ferromagnetic material layer 35c1 of the first pinned magnetic layer 35a and the second pinned magnetic layer 35c is formed of a ferromagnetic material, and is formed of, for example, a NiFe alloy, Co, CoNiFe alloy, CoFe alloy, CoNi alloy, or the like. In particular, it is preferably formed of a CoNiFe alloy or a CoFe alloy. The first pinned magnetic layer 35a and the ferromagnetic material layer 35c1 are preferably formed of the same material.
[0045]
  The specular reflection layer S1 is made of CoO, Co—Fe—O, Fe—O, or Fe—M—O (where the element M is Hf, Zr, Ta, Ti, Mn, Co, Ni, Ba, Sr, Y, Gd, Cu, or Zn), and any one or more selected from insulating oxides represented by the composition formula.
[0046]
  The ferromagnetic material layer 35c1, the specular reflection layer S1, and the ferromagnetic material layer 35c1 are magnetically coupled by ferromagnetic coupling, and the magnetization directions are in the same direction.
[0047]
  The nonmagnetic intermediate layer 35b is formed of a nonmagnetic material, and is formed of one kind of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, or Cu or an alloy of two or more kinds thereof. In particular, it is preferably formed of Ru.
[0048]
  The nonmagnetic material layer 36 is a layer that prevents the magnetic coupling between the pinned magnetic layer 35 and the free magnetic layer 37 and that mainly causes a sense current to flow. The nonmagnetic material layer 36 is a non-conductive material such as Cu, Cr, Au, or Ag. Preferably, it is formed of a magnetic material. In particular, it is preferably formed of Cu.
[0049]
  The free magnetic layer 37 includes a second free magnetic layer 37a, a nonmagnetic intermediate layer 37b, and a first free magnetic layer 37c.
[0050]
  The ferromagnetic layer 37a2 and the first free magnetic layer 37c of the second free magnetic layer 37a are formed of a ferromagnetic material, for example, formed of NiFe alloy, Co, CoFeNi alloy, CoFe alloy, CoNi alloy, or the like. In particular, it is preferably formed of a CoFeNi alloy.
[0051]
  The nonmagnetic intermediate layer 37b is formed of a nonmagnetic material, and is formed of one kind of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, or Cu or an alloy of two or more kinds thereof. In particular, it is preferably formed of Ru.
[0052]
  In FIG. 1, the second free magnetic layer 37a is formed of a diffusion prevention layer 37a1, a ferromagnetic layer 37a2, a specular reflection layer S2, and a ferromagnetic layer 37a2. The diffusion prevention layer 37a1 is made of a ferromagnetic material and is made of, for example, Co, and prevents mutual diffusion between the ferromagnetic layer 37a2 and the nonmagnetic material layer 36. The diffusion prevention layer 37a1 may not be formed and the ferromagnetic layer 37a2 may be in contact with the nonmagnetic material layer. The specular reflection layer S2 is made of the same material as the specular reflection layer S1.
[0053]
  The specular reflection layers S1 and S2 reflect the spin direction of the conduction electrons flowing in the multilayer film T1 by the specular reflection effect described later, while extending the mean free path of the up-spin conduction electrons, and increasing the magnetoresistance change rate. Has the function to make it larger.
[0054]
  The anti-diffusion layer 37a1, the ferromagnetic layer 37a2, the specular reflection layer S2, and the ferromagnetic layer 37a2 are magnetically coupled by ferromagnetic coupling, and the magnetization directions are in the same direction.
[0055]
  The protective layer 38 includes a Ta layer 38a made of Ta and a TaO layer 38b made of tantalum oxide.
[0056]
  A first insulating layer 39 is stacked on both sides of the multilayer film T1 and on the lower gap layer 32. The first insulating layer 39 is formed at a position where the upper end edge 39a1 of the side end surface 39a facing the multilayer film T1 overlaps the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1. The first insulating layer 39 is formed below the nonmagnetic material layer 36. The side end surface 39 a of the first insulating layer 39 faces the side end surface of the antiferromagnetic layer 34, and the lower surface 39 b is in contact with the surface of the lower gap layer 32.
[0057]
  The first insulating layer 39 is made of AlO, Al2O3, SiO2, Ta2O5, TiO, AlN, AlSiN, TiN, SiN, Si3N4, NiO, WO, WO3, BN, CrN, SiON, or AlSiO. In particular, it is preferable to use one or more selected from AlSiO, SiON, and AlN because heat dissipation, flatness, and insulation resistance are improved. In particular, it is preferable that Si in the insulating material of AlSiO is contained at 2 at% or more and 9 at% or less of the whole.
[0058]
  From above the first insulating layer 39, the side surface of the mirror reflection layer S1 of the second pinned magnetic layer 35c, the side surface of the ferromagnetic material layer 35c1, the side surface of the nonmagnetic material layer 36, and the side surface of the second free magnetic layer 37a are in contact. , Cr, Ti, Mo, W50Mo50For example, the bias underlayer 40 is formed.
[0059]
  A hard bias layer 41 is formed on the bias base layer 40. The hard bias layer 41 is formed of, for example, a Co—Pt (cobalt-platinum) alloy or a Co—Cr—Pt (cobalt-chromium-platinum) alloy, and is magnetized in the X direction (track width direction) in the drawing. Yes.
[0060]
  An intermediate layer 42 formed of a nonmagnetic material such as Ta is formed on the hard bias layer 41, and an electrode layer 43 formed of Cr, Au, Ta, W, or the like is formed on the intermediate layer 42. Is formed.
[0061]
  An upper gap layer 44 is formed on the surface of the multilayer film T1 and the surface of the electrode layer 43, and an upper shield layer 45 is formed on the upper gap layer 44. The upper shield layer 45 is covered with a protective layer (not shown) made of an inorganic insulating material.
[0062]
  If the intermediate layer 42 made of Ta or Cr is provided between the electrode layer 43 and the hard bias layer 41, thermal diffusion can be prevented, and deterioration of the magnetic characteristics of the hard bias layer 41 can be prevented.
[0063]
  In the case of using Ta as the electrode layer 43, by providing the Cr intermediate layer 42, the crystal structure of Ta laminated on the upper layer of Cr can be easily changed to a low-resistance body-centered cubic structure.
[0064]
  Further, when Cr is used as the electrode layer 43, by providing the Ta intermediate layer 42, Cr grows epitaxially, and the resistance value can be reduced.
[0065]
  The bias underlayer 40 is made of Cr, Ti, Mo, W, whose crystal structure is a bcc (body-centered cubic lattice) structure.50Mo50For example, the coercive force and the squareness ratio of the hard bias layer 41 are increased, and the bias magnetic field can be increased.
[0066]
  Lower shield layer 31, lower gap layer 32, seed layer 33, antiferromagnetic layer 34, pinned magnetic layer 35, nonmagnetic material layer 36, free magnetic layer 37, protective layer 38, first insulating layer 39, bias underlayer 40 The hard bias layer 41, the intermediate layer 42, the electrode layer 43, the upper gap layer 44, the upper shield layer 45, and the protective layer are formed by a thin film formation process such as sputtering or vapor deposition.
[0067]
  The lower shield layer 31 and the upper shield layer 45 are formed using a magnetic material such as NiFe. The lower shield layer 31 and the upper shield layer 45 preferably have easy axes of magnetization oriented in the track width direction (X direction in the drawing). The lower shield layer 31 and the upper shield layer 45 may be formed by a plating method.
[0068]
  The protective layer covering the lower gap layer 32, the upper gap layer 44, and the upper shield layer is made of Al.2O3And SiO2It is formed using a nonmagnetic inorganic material.
[0069]
  In the present embodiment, since the first insulating layer 39 is formed, the sense current supplied from the electrode layer 43 is opposite to the non-magnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1, that is, fixed magnetic. It is possible to prevent the magnetic material from flowing into the ferromagnetic material layer 35 c 1, the nonmagnetic intermediate layer 35 b, the first pinned magnetic layer 35 a, the antiferromagnetic layer 34, and the seed layer 33 of the layer 35.
[0070]
  Conductive electrons flowing from the nonmagnetic material layer 36 toward the pinned magnetic layer 35 are specularly reflected by the specular reflection layer S1.
[0071]
  Therefore, in the magnetic detection element of the present invention, the sense current can be concentrated and flown around the nonmagnetic material layer, and the magnetoresistance change rate can be improved and the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection element can be improved.
[0072]
  Further, since the sense current can be efficiently used for magnetic detection, the power consumption of the element can be reduced, and the amount of heat generated can be suppressed.
[0073]
  In the present embodiment, the specular reflection layer S2 is also formed in the free magnetic layer 37 to improve the magnetoresistance change rate, but the specular reflection layer S2 may not be formed.
[0074]
  Here, the principle that the spin valve magnetic detection element detects magnetism and the specular reflection effect will be described.
[0075]
  When a sense current is applied to the spin valve type magnetic sensing element, conduction electrons move mainly in the vicinity of the nonmagnetic material layer having a small electrical resistance. This conduction electron has a stochastic equal amount of two types of electrons, upspin and downspin.
[0076]
  The magnetoresistive change rate of the spin-valve type magnetic sensing element shows a positive correlation with the difference in mean free path of these two types of conduction electrons.
[0077]
  Down-spin conduction electrons are always scattered at the interface between the nonmagnetic material layer and the free magnetic layer, regardless of the direction of the applied external magnetic field, and the probability of moving to the free magnetic layer remains low. The free path remains short compared to the mean free path of up-spin conduction electrons.
[0078]
  On the other hand, for up-spin conduction electrons, when the magnetization direction of the free magnetic layer becomes parallel to the magnetization direction of the pinned magnetic layer due to an external magnetic field, the probability of transfer from the nonmagnetic material layer to the free magnetic layer increases. The mean free path is getting longer.
[0079]
  This is because, for example, the mean free path of electrons with upspin is about 5.0 nm, whereas the mean free path of electrons with downspin is about 0.6 nm, which is about 1/10. This is because it is extremely small.
[0080]
  The film thickness of the free magnetic layer is set to be larger than the average free path of electrons having a down spin of about 0.6 nm and smaller than the average free path of electrons having an up spin of about 5.0 nm.
[0081]
  Therefore, when electrons try to pass through the free magnetic layer, they can move freely if they have an up spin parallel to the magnetization direction of the free magnetic layer. (Filtered out).
[0082]
  Similarly, when electrons generated in the free magnetic layer pass through the nonmagnetic material layer and try to pass through the pinned magnetic layer, the electrons move freely if they have an up spin parallel to the magnetization direction of the pinned magnetic layer. On the contrary, when it has a down spin, it is scattered immediately (filtered out).
[0083]
  Downspin electrons generated in the pinned magnetic layer or free magnetic layer and passing through the nonmagnetic material layer are scattered near the interface between the free magnetic layer and the nonmagnetic material layer or near the interface between the pinned magnetic layer and the nonmagnetic material layer. The That is, the down-spin electrons do not change the mean free path even when the magnetization direction of the free magnetic layer rotates, and do not affect the rate of change in resistance due to the GMR effect. Therefore, only the behavior of upspin electrons needs to be considered for the GMR effect.
[0084]
  Here, when the magnetization direction of the free magnetic layer changes from the parallel state to the magnetization direction of the pinned magnetic layer by an external magnetic field, the interface between the nonmagnetic material layer and the free magnetic layer or the pinned magnetic layer and the nonmagnetic material layer The probability of scattering at the interface increases and the mean free path of up-spin conduction electrons is shortened.
[0085]
  Thus, due to the action of the external magnetic field, the mean free path of up-spin conduction electrons changes greatly compared to the mean free path of down-spin conduction electrons, and the stroke difference changes greatly. Then, the mean free path of the whole conduction electrons also changes greatly, and the magnetoresistive change rate (ΔR / R) of the spin valve type magnetic sensing element increases.
[0086]
  In the magnetic sensing element of the present embodiment shown in FIG. 1, there is a large difference in the specific resistance of these layers at the interface between the ferromagnetic material layer 35c1 of the second pinned magnetic layer 35c and the specular reflection layer S1. A potential barrier is formed.
[0087]
  This potential barrier mirror-reflects the conduction electrons when a sense current is passed while maintaining the spin direction, and the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 35c and the magnetization direction of the second free magnetic layer 37a are parallel. It is possible to extend the mean free path of up-spin conduction electrons. For this reason, the amount of change in the mean free path of up-spin electrons due to the application of an external magnetic field is increased, and the magnetoresistance change rate (ΔR / R) of the spin-valve magnetic sensing element can be further improved.
[0088]
  Figure18The schematic diagram for demonstrating the specular reflection effect by specular reflection layer S1 is shown.
  Figure18The antiferromagnetic layer 34, the pinned magnetic layer 35 (first pinned magnetic layer 35a, nonmagnetic intermediate layer 35b, second pinned magnetic layer 35c (ferromagnetic material layer 35c1, specular reflection layer S1, ferromagnetic material layer 35c1). ), A nonmagnetic material layer 36, and a free magnetic layer 37 (second free magnetic layer 37a, nonmagnetic intermediate layer 37b, and first free magnetic layer 37c) are sequentially stacked.
[0089]
  Figure18Let us consider the contribution of the electrons moving from the free magnetic layer 37 side toward the pinned magnetic layer 35 to the magnetoresistive effect. Here, the up-spin conduction electrons are denoted by e1 and the down-spin conduction electrons are denoted by e2. The up-spin conduction electron e1 and the down-spin conduction electron e2 are stochastically equivalent.
[0090]
  The down-spin conduction electrons e2 are always scattered at the interface between the nonmagnetic material layer 36 and the second pinned magnetic layer 35c regardless of the direction of the applied external magnetic field, and the probability of moving to the pinned magnetic layer 35 remains low. The mean free path remains short compared to the mean free path of up-spin conduction electrons e1.
[0091]
  On the other hand, the up-spin electrons e1 reach from the nonmagnetic material layer 36 into the second pinned magnetic layer 35c when the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 35c and the magnetization direction of the second free magnetic layer 37a are parallel to each other. To do. Then, it moves inside the second pinned magnetic layer 35c and reaches the vicinity of the interface between the ferromagnetic material layer 35c1 and the specular reflection layer S1.
[0092]
  Since a potential barrier is formed near the interface between the ferromagnetic material layer 35c1 and the specular reflection layer S1, the up-spin electron e1 is specularly reflected (specular scattering) near the interface between the ferromagnetic material layer 35c1 and the specular reflection layer S1. ) Since the spin state of the conduction electron of the upspin e1 is maintained by the mirror reflection, it moves again in the second pinned magnetic layer 35c.
[0093]
  This is because the reflection average free path λ corresponding to the specular reflection of the upspin electrons e1.+It means that the mean free path is extended by s.
[0094]
  In the present embodiment having the specular reflection layer S1, the mean free path of the up-spin conduction electron e1 in the state where the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 35c and the magnetization direction of the second free magnetic layer 37a are parallel to each other is extended. be able to.
[0095]
  For this reason, the amount of change in the mean free path of the up-spin electrons e1 due to the application of the external magnetic field is increased, and the magnetoresistance change rate (ΔR / R) of the spin valve type magnetic sensing element can be further improved.
[0096]
  In FIG. 1, a first pinned magnetic layer 35 a and a second pinned magnetic layer 35 c having different magnetic thicknesses are stacked via a nonmagnetic intermediate layer 35 b to function as one pinned magnetic layer 35. . The magnetic film thickness of the first pinned magnetic layer 35a is the product of the saturation magnetic flux density and the film thickness of the first pinned magnetic layer 35a.
[0097]
  The magnetic film thickness of the second pinned magnetic layer 35c is the sum of the products of the saturation magnetic flux density and the film thickness of each of the ferromagnetic material layer 35c1, the specular reflection layer S1, and the ferromagnetic material layer 35c1. .
[0098]
  The first pinned magnetic layer 35 a is formed in contact with the antiferromagnetic layer 34, and is subjected to annealing in a magnetic field, whereby an exchange difference due to exchange coupling occurs at the interface between the first pinned magnetic layer 35 a and the antiferromagnetic layer 34. A isotropic magnetic field is generated, and the magnetization direction of the first pinned magnetic layer 35a is pinned in the Y direction in the figure. When the magnetization direction of the first pinned magnetic layer 35a is pinned in the Y direction in the figure, the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 35c opposed via the nonmagnetic intermediate layer 35b is the magnetization direction of the first pinned magnetic layer 35a. And fixed in an antiparallel state.
[0099]
  As described above, when the magnetization directions of the first pinned magnetic layer 35a and the second pinned magnetic layer 35c are antiparallel, the first pinned magnetic layer 35a and the second pinned magnetic layer 35c are separated from each other. Since the other magnetization direction is fixed to each other, the magnetization direction of the fixed magnetic layer 35 can be strongly fixed in a fixed direction as a whole.
[0100]
  The direction of the combined magnetic moment obtained by adding the magnetic moment of the first pinned magnetic layer 35 a and the magnetic moment of the second pinned magnetic layer 35 c is the magnetization direction of the pinned magnetic layer 35.
[0101]
  In the present embodiment, the magnetic film thickness of the second pinned magnetic layer 35c is larger than the magnetic film thickness of the first pinned magnetic layer 35a.
[0102]
  Further, the demagnetizing field (dipole magnetic field) caused by the fixed magnetization of the first pinned magnetic layer 35a and the second pinned magnetic layer 35c cancels each other out of the static magnetic field coupling of the first pinned magnetic layer 35a and the second pinned magnetic layer 35c. Cancel by matching. Thereby, the contribution to the variable magnetization of the free magnetic layer 37 from the demagnetizing field (dipole magnetic field) due to the fixed magnetization of the fixed magnetic layer 35 can be reduced.
[0103]
  Therefore, it becomes easier to correct the direction of the variable magnetization of the free magnetic layer 37 to a desired direction, and it is possible to obtain a spin valve thin film magnetic element with small asymmetry and excellent symmetry.
[0104]
  Here, the asymmetry indicates the degree of asymmetry of the reproduction output waveform. When the reproduction output waveform is given, the asymmetry becomes small if the waveform is symmetric. Therefore, the closer the asymmetry is to 0, the better the reproduced output waveform is.
[0105]
  The asymmetry is 0 when the direction of magnetization of the free magnetic layer 37 and the direction of fixed magnetization of the fixed magnetic layer 35 are orthogonal to each other. If the asymmetry deviates greatly, the information cannot be read accurately from the media, which causes an error. For this reason, the smaller the asymmetry, the more reliable the reproduction signal processing, and the better the spin valve thin film magnetic element.
[0106]
  Further, the demagnetizing field (dipole magnetic field) due to the fixed magnetization of the fixed magnetic layer has a non-uniform distribution that is large at the end and small at the center in the height direction of the element. However, if the pinned magnetic layer 35 has the above-described laminated structure, the dipole magnetic field can be reduced to almost zero, thereby forming a domain wall in the free magnetic layer 37 and causing nonuniform magnetization. Generation of Barkhausen noise and the like can be prevented.
[0107]
  In the free magnetic layer 37, a second free magnetic layer 37a and a first free magnetic layer 37c having different magnetic film thicknesses are stacked via a nonmagnetic intermediate layer 37b, and the second free magnetic layer 37a and the first free magnetic layer 37c are stacked. This is a ferrimagnetic state in which the magnetization direction of the free magnetic layer 37c is antiparallel. The magnetic film thickness of the first free magnetic layer 37c is the product of the saturation magnetic flux density and the film thickness.
[0108]
  The magnetic film thickness of the second free magnetic layer 37a is the sum of the magnetic film thicknesses (saturated magnetic flux density × film thickness) of the diffusion preventing layer 37a1, the ferromagnetic layer 37a2, the specular reflection layer S2, and the ferromagnetic layer 37a2. is there.
[0109]
  In the magnetic detection element shown in FIG. 1, the magnetic film thickness of the second free magnetic layer 37a is made larger than the magnetic film thickness of the first free magnetic layer 37c.
[0110]
  By making the magnetic film thickness of the second free magnetic layer 37a larger than the magnetic film thickness of the first free magnetic layer 37c, the spin flop magnetic field of the free magnetic layer 37 can be increased. The magnetic field range 37 maintains the ferrimagnetic state is widened, and the free magnetic layer can be stably maintained in the ferrimagnetic state.
[0111]
  Note that the spin-flop magnetic field is the magnitude of an external magnetic field in which the magnetization directions of the two magnetic layers are not antiparallel when an external magnetic field is applied to the two magnetic layers whose magnetization directions are antiparallel. As the spin flop magnetic field is larger, the ferrimagnetic state can be stably maintained even in an external magnetic field.
[0112]
  At this time, the direction with a larger magnetic film thickness, for example, the magnetization direction of the second free magnetic layer 37a is directed to the direction of the magnetic field generated from the hard bias layer 41, and the magnetization direction of the first free magnetic layer 37c is 180 degrees. It will be in the opposite direction.
[0113]
  The direction of the combined magnetic moment obtained by adding the magnetic moment of the second free magnetic layer 37 a and the magnetic moment of the second free magnetic layer 37 b becomes the magnetization direction of the free magnetic layer 37.
[0114]
  When the anti-parallel ferrimagnetic state in which the magnetization directions of the second free magnetic layer 37a and the first free magnetic layer 37c are different by 180 degrees is obtained, an effect equivalent to that of reducing the film thickness of the free magnetic layer 37 is obtained, and saturation magnetization is obtained. Becomes smaller, the magnetization of the free magnetic layer 37 is likely to fluctuate, and the magnetic field detection sensitivity of the magnetic detection element is improved.
[0115]
  The side surface 41a of the hard bias layer 41 facing the multilayer film T1 faces only the side surface of the second free magnetic layer 37a of the first free magnetic layer 37c and the second free magnetic layer 37a of the free magnetic layer 37. ing.
[0116]
  The hard bias layer 41 only needs to align one of the magnetization directions of the second free magnetic layer 37a and the first free magnetic layer 37c constituting the free magnetic layer 37. In FIG. 1, only the magnetization direction of the second free magnetic layer 37a is aligned. When the magnetization direction of the second free magnetic layer 37a is aligned in a certain direction, the first free magnetic layer 37c is in a ferrimagnetic state in which the magnetization direction is antiparallel, and the entire magnetization direction of the free magnetic layer 37 is aligned in a certain direction. .
[0117]
  In the present embodiment, the hard bias layer 41 mainly applies a static magnetic field in the X direction shown to the second free magnetic layer 37a. Therefore, it is possible to suppress the magnetization direction (opposite to the X direction shown in the drawing) of the first free magnetic layer 37c from being disturbed by the static magnetic field in the X direction shown from the hard bias layer 40.
[0118]
  However, the side surface 41a of the hard bias layer 41 facing the multilayer film T1 may be opposed to both the side surfaces of the first free magnetic layer 37c and the second free magnetic layer 37a.
[0119]
  Note that it is the relative angle between the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 35c and the magnetization direction of the second free magnetic layer 37a that directly contributes to the change (output) of the electrical resistance value. It is preferable that they are orthogonal in a state where the signal magnetic field is not applied.
[0120]
  FIG. 2 is a cross-sectional view of the magnetic detection element according to the second embodiment of the present invention as viewed from the side facing the recording medium. The magnetic detection element shown in FIG. 2 is different from the magnetic detection element shown in FIG. 1 in the stacked height of the first insulating layer 39 and the hard bias layer 41.
[0121]
  In the present invention, like the magnetic detection element of the second embodiment of the present invention shown in FIG. 2, the upper edge 39a1 of the side end surface 39a facing the multilayer film T1 of the first insulating layer 39 is the specular reflection layer S1. It may be formed above the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36.
[0122]
  At this time, the upper surface 39c of the first insulating layer 39 is positioned above the virtual extension plane A of the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1.
[0123]
  However, in order to align the magnetization direction of the free magnetic layer 37 in the direction intersecting with the magnetization direction of the pinned magnetic layer 35, at least a part of the side end face of the free magnetic layer 37 faces the side end face 41 a of the hard bias layer 41. Need to be. That is, the upper end portion 41 a 1 of the side end surface 41 a of the hard bias layer 41 is located above the lower surface 37 d of the free magnetic layer 37, and the lower surface 41 b of the hard bias layer 41 is located below the upper surface 37 e of the free magnetic layer 37. It is necessary to.
[0124]
  Preferably, the upper end portion 41a1 of the side end surface 41a of the hard bias layer 41 is positioned above the upper surface 37e of the free magnetic layer 37, and the lower surface 41b of the hard bias layer 41 is below the lower surface 37d of the free magnetic layer 37. Is to be located. At this time, the entire side end face of the free magnetic layer 37 faces the side end face 41 a of the hard bias layer 41.
[0125]
  More preferably, the upper end portion 41 a 1 of the side end surface 41 a of the hard bias layer 41 is positioned below the lower surface 37 c 1 of the second free magnetic layer 37, and the lower surface 41 b of the hard bias layer 41 is from the lower surface 37 d of the free magnetic layer 37. Is also located on the lower side. At this time, since the bias magnetic field from the hard bias layer 41 is mainly applied only to the second free magnetic layer 37a, it is possible to suppress disturbance in the magnetization direction of the first free magnetic layer 37c.
[0126]
  Also in the present embodiment, since the first insulating layer 39 is formed, the sense current supplied from the electrode layer 43 is opposite to the non-magnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1, that is, fixed magnetic. It is possible to prevent the magnetic material from flowing into the ferromagnetic material layer 35 c 1, the nonmagnetic intermediate layer 35 b, the first pinned magnetic layer 35 a, the antiferromagnetic layer 34, and the seed layer 33 of the layer 35.
[0127]
  Conductive electrons flowing from the nonmagnetic material layer 36 toward the pinned magnetic layer 35 are specularly reflected by the specular reflection layer S1.
[0128]
  Therefore, in the magnetic detection element of the present invention, the sense current can be concentrated and flown around the nonmagnetic material layer, and the magnetoresistance change rate can be improved and the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection element can be improved.
[0129]
  Further, since the sense current can be efficiently used for magnetic detection, the power consumption of the element can be reduced, and the amount of heat generated can be suppressed.
[0130]
  FIG. 3 is a cross-sectional view of the magnetic detection element according to the first embodiment of the present invention as viewed from the side facing the recording medium.
[0131]
  In the magnetic detection element shown in FIG. 3, a multilayer film T2 is formed in which the specular reflection layer S3 is formed on the opposite side of the surface of the free magnetic layer 37 facing the nonmagnetic material layer 36, and both side portions of the multilayer film T2 are formed. However, it differs from the magnetic sensing element shown in FIG. 1 in that the second insulating layer 50 is formed on the electrode layer 43.
[0132]
  The lower end edge 50a1 of the side end surface 50a facing the multilayer film T2 of the second insulating layer 50 is formed at a position overlapping the surface S3a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S3. The upper surface of the second insulating layer 50 is in contact with the upper gap layer 44.
[0133]
  If a part of the side surface of the free magnetic layer 37 faces the side end surface of the hard bias layer 41, the second insulating layer 50 may be formed so that the lower end edge 50a1 is located below the surface S3a. Good. Further, the upper edge 39a1 of the side end surface 39a facing the multilayer film T1 of the first insulating layer 39 may be formed above the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1. .
[0134]
  In the present embodiment, since the first insulating layer 39 and the second insulating layer 50 are formed, the sense current supplied from the electrode layer 43 is a region sandwiched between the specular reflection layer S1 and the specular reflection layer S2. Since the flow is concentrated inside, it is possible to improve the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection element by improving the magnetoresistance change rate.
[0135]
  Further, since the sense current can be efficiently used for magnetic detection, the power consumption of the element can be reduced, and the amount of heat generated can be suppressed.
[0136]
  In the present embodiment, since the second insulating layer 50 is formed between the electrode layer 43 and the upper gap layer 44, the electrical insulation between the electrode layer 43 and the upper shield layer 45 can be improved. .
[0137]
  FIG. 4 is a cross-sectional view of the magnetic detection element according to the fourth embodiment of the present invention as viewed from the side facing the recording medium.
[0138]
  In the magnetic sensing element shown in FIG. 4, the mirror reflection layer formed in the multilayer film T3 is only the mirror reflection layer S1 formed in the fixed magnetic layer 35, and the electrode layer 43 is insensitive to the multilayer film T3. The point which is extended to the regions D and D, and the point that the back layer B1 made of a conductive material is formed on the surface of the free magnetic layer 37 opposite to the nonmagnetic material layer 36. This is different from the magnetic detection element shown in FIG.
[0139]
  Due to the bias magnetic field in the X direction from the hard bias layer 41, the magnetization of the free magnetic layer 37 is aligned in the X direction in the figure.
[0140]
  By the way, as shown in FIG. 4, the area | region located in multilayer film T3 center is the sensitivity area | region E, and the both sides are the insensitive area | regions D and D. As shown in FIG.
[0141]
  In the sensitivity region E, the magnetization of the pinned magnetic layer 35 is appropriately fixed in the Y direction in the drawing, and the magnetization of the free magnetic layer 37 is properly aligned in the X direction in the drawing. Are perpendicular to each other. Then, the magnetization of the free magnetic layer 37 fluctuates with high sensitivity to an external magnetic field from the recording medium, and the electric resistance changes depending on the relationship between the fluctuation of the magnetization direction and the fixed magnetization direction of the fixed magnetic layer 35. A leakage magnetic field from the recording medium is detected by a voltage change based on the value change.
[0142]
  That is, the sensitivity region E of the multilayer film T3 is a portion where the magnetoresistive effect is substantially exhibited, and the reproducing function works well in this portion.
[0143]
  On the other hand, in the insensitive regions D and D located on both sides of the sensitivity region E, the magnetization of the pinned magnetic layer 35 and the free magnetic layer 37 is strongly influenced by the magnetization from the hard bias layer 41, and the free magnetic layer 37 Magnetization is less likely to vary with respect to an external magnetic field. That is, the insensitive areas D and D are areas where the magnetoresistive effect is weak and the reproduction function is lowered.
[0144]
  In FIG. 4, since the electrode layer 43 is formed so as to extend over the insensitive regions D and D of the multilayer film T3, the junction area between the multilayer film T3 and the electrode layer 43 also increases, so that the DC resistance value is increased. (DCR) can be lowered and reproduction characteristics can be improved.
[0145]
  Further, when the electrode layer 43 is formed to extend over the insensitive regions D and D, it is possible to suppress the sense current from flowing into the insensitive regions D and D and generating noise.
[0146]
  In addition, it becomes difficult for the sense current from the electrode layer 43 to flow to the hard bias layer 41, and the ratio of the sense current flowing directly to the multilayer film T3 can be increased.
[0147]
  That is, in the present embodiment, both the effect of preventing the shunting of the sense current due to the formation of the first insulating layer 39 and the larger amount of the sense current from the electrode layer 43 can flow in the multilayer film T3. By the effect, the magnetoresistance change rate can be further improved as compared with the magnetic sensing element shown in FIG.
[0148]
  Note that the backed layer B1 extends the mean free path of up-spin conduction electrons in a state where the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 35c and the magnetization direction of the second free magnetic layer 37a are parallel to each other. This is to increase the amount of change in the mean free path of up-spin electrons by application, thereby further improving the magnetoresistance change rate (ΔR / R) of the spin-valve magnetic sensing element.
[0149]
  FIG.Reference exampleFIG. 3 is a cross-sectional view of the magnetic detection element when viewed from the side facing the recording medium.
  The magnetic detection element shown in FIG. 5 is a so-called bottom-type spin valve magnetic detection element in which an antiferromagnetic layer 34, a pinned magnetic layer 35, a nonmagnetic material layer 36, and a free magnetic layer 37 are sequentially stacked.
[0150]
  In FIG. 5, a synthetic ferri-pinned pinned magnetic layer 35 and a nonmagnetic material layer 36 comprising a seed layer 33, an antiferromagnetic layer 34, a first pinned magnetic layer 35a, a nonmagnetic intermediate layer 35b, and a second pinned magnetic layer 35c. A multilayer film T4 is formed in which a synthetic ferrifree free magnetic layer 37 including a second free magnetic layer 37a, a nonmagnetic intermediate layer 37b, a first free magnetic layer 37c, and a protective layer 38 are stacked. The width dimension of the upper surface of the multilayer film T4 corresponds to the track width dimension.
[0151]
  Under the multilayer film T4, a lower shield layer 31 and a lower gap layer 32 are formed on a substrate (not shown) via a base layer (not shown) made of an insulating material such as alumina. Yes.
[0152]
  In FIG. 5, the second free magnetic layer 37a is formed of a diffusion prevention layer 37a1, a ferromagnetic layer 37a2, a specular reflection layer S4, and a ferromagnetic layer 37a2. The diffusion prevention layer 37a1 is made of a ferromagnetic material and is made of, for example, Co, and prevents mutual diffusion between the ferromagnetic layer 37a2 and the nonmagnetic material layer 36. Note that the diffusion preventing layer 37a1 may not be formed, and the second free magnetic layer 37a may be composed of only the ferromagnetic layer 37a2.
[0153]
  The specular reflection layer S4 is made of Al.2O3, Al—Q—O (Q is one or more elements selected from B, Si, N, Ti, V, Mn, Fe, Co, and Ni), R—O (R is Ti, V, Cr, Zr) , Nb, Mo, Hf, Ta.W, etc.). At this time, the first free magnetic layer 37c and the second free magnetic layer 37a stacked above and below the specular reflection layer S4 are antiferromagnetically coupled so that the magnetization directions are antiparallel.
[0154]
  However, the specular reflection layer S4 is made of CoO, Co—Fe—O, Fe—O, or Fe—M—O (where the element M is Hf, Zr, Ta, Ti, Mn, Co, Ni, Ba, Sr, It may be formed of any one or more selected from insulating oxides represented by a composition formula of at least one of Y, Gd, Cu, and Zn.
[0155]
  When the specular reflection layer S4 is formed of the above-described ferromagnetic material, the second free magnetic layer 37a, the specular reflection layer S4, and the first free magnetic layer 37c are magnetically coupled by ferromagnetic coupling and have a magnetization direction. They are facing the same direction.
[0156]
  The antiferromagnetic layer 34 in the multilayer film T4 is extended in the X direction in the drawing to form an extending portion 34a. In contact with the side surface of the nonmagnetic material layer 36 of the pinned magnetic layer 35 and the side surface of the second free magnetic layer 37a from the extension 34a of the antiferromagnetic layer 34, Cr, Ti, Mo, W50Mo50For example, the bias underlayer 40 is formed.
[0157]
  A hard bias layer 60 is formed on the bias underlayer 40. The hard bias layer 60 is made of, for example, a Co—Pt (cobalt-platinum) alloy or a Co—Cr—Pt (cobalt-chromium-platinum) alloy, and is magnetized in the X direction (track width direction) in the drawing. Yes.FIG.Then, the hard bias layer 60 also functions as an electrode layer that supplies a sense current to the multilayer film T4.
[0158]
  As shown in FIG. 5, the extended portion 34 a of the antiferromagnetic layer 34 is formed to extend in the X direction in the drawing, and when the bias underlayer 40 and the hard bias layer 60 are laminated on this, the film of the hard bias layer 60 is formed. The thick part is preferable because it contacts the side surface of the free magnetic layer 37 and a sufficiently large bias magnetic field can be applied to the free magnetic layer 37.
[0159]
  On the hard bias layer 60, the second insulating layer 61 is laminated on both sides of the multilayer film T4. The second insulating layer 61 is formed at a position where the lower end edge 61a1 of the side end surface 61a facing the multilayer film T4 overlaps the surface S4a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S4. The second insulating layer 61 is formed above the nonmagnetic material layer 36.
[0160]
  The second insulating layer 61 is made of AlO, Al2O3, SiO2, Ta2O5, TiO, AlN, AlSiN, TiN, SiN, Si3N4, NiO, WO, WO3, BN, CrN, SiON, or AlSiO. In particular, it is preferable to use one or more selected from AlSiO, SiON, and AlN because heat dissipation, flatness, and insulation resistance are improved.
[0161]
  An upper gap layer 44 is formed on the surface of the multilayer film T 4 and the surface of the insulating layer 61, and an upper shield 45 is formed on the upper gap layer 44. The upper shield layer 45 is covered with a protective layer (not shown).
[0162]
  The lower shield layer 31, the lower gap layer 32, the seed layer 33, the antiferromagnetic layer 34, the nonmagnetic material layer 36, the protective layer 38, the bias underlayer 40, the upper gap layer 44, the upper shield layer 45, and the protective layer The material is the same as that of the magnetic sensing element shown in FIG.
[0163]
  FIG.Then, since the second insulating layer 61 is formed, the sense current supplied from the hard bias layer 60 that also serves as the electrode layer is opposite to the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S4, that is, the first It is possible to prevent the free magnetic layer 37c and the protective layer 38 from being shunted.
[0164]
  Conductive electrons flowing from the nonmagnetic material layer 36 toward the free magnetic layer 37 are specularly reflected by the specular reflection layer S4.
[0165]
  Therefore,FIG.In this magnetic detection element, the sense current can be concentrated and flown around the nonmagnetic material layer 36, and the magnetoresistance change rate can be improved and the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection element can be improved.
[0166]
  Further, since the sense current can be efficiently used for magnetic detection, the power consumption of the element can be reduced, and the amount of heat generated can be suppressed.
[0167]
  Also,FIG.Then, since the second insulating layer 61 is formed between the hard bias layer 60 and the upper gap layer 44, electrical insulation between the hard bias layer 60 and the upper shield layer 45 can be improved.
[0168]
  The specular reflection layer S1 is formed in the pinned magnetic layer 35, and the upper edge of the side end surface facing the multilayer film T4 is in contact with the upper surface of the extended portion 34a of the antiferromagnetic layer 34, and the specular reflection layer S1. The first insulating layer formed may be formed so as to overlap with the surface opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 or above the surface opposite to the surface.
[0169]
  FIG. 6 shows the first aspect of the present invention.5It is sectional drawing which looked at the magnetic detection element of this embodiment from the opposing surface side with a recording medium.
[0170]
  The configuration and materials of the lower shield layer 31, the lower gap layer 32, the multilayer film T1, the upper gap layer 44, and the upper shield layer 45 of the magnetic detection element shown in FIG. 6 are the same as those of the magnetic detection element shown in FIG. Since it is the same, description is abbreviate | omitted.
[0171]
  Also in the magnetic detection element shown in FIG. 6, the first insulating layer 70 is laminated on the lower gap layer 32 on both sides of the multilayer film T1. A hard bias layer 72 is stacked on the first insulating layer 70 via a bias base layer 71, and an electrode layer 74 is stacked on the hard bias layer 72 via an intermediate layer 73. The materials of the first insulating layer 70, the bias base layer 71, the hard bias layer 72, the intermediate layer 73, and the electrode layer 74 are the first insulating layer 39, the bias base layer 40, and the hard layer of the magnetic sensing element shown in FIG. The same as the bias layer 41, the intermediate layer 42, and the electrode layer 43.
[0172]
  In the first insulating layer 70, the upper end edge 70a1 of the side end surface 70a facing the multilayer film T1 is formed above the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1. However, the upper end edge 70a1 may be formed at a position overlapping the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1.
[0173]
  In the present embodiment, the lower surface of the hard bias layer 72 is opposed to the lower gap layer 32 formed on the lower shield layer 31 below the multilayer film T1 with the bias base layer 71 interposed therebetween.
[0174]
  That is, it is preferable because the volume of the first insulating layer 70 below the hard bias layer 72 is reduced and the heat dissipation of the magnetic detection element is improved.
[0175]
  Also in the present embodiment, since the first insulating layer 70 is formed, the sense current supplied from the electrode layer 74 is opposite to the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1, that is, fixed magnetic. It is possible to prevent the magnetic material from flowing into the ferromagnetic material layer 35 c 1, the nonmagnetic intermediate layer 35 b, the first pinned magnetic layer 35 a, the antiferromagnetic layer 34, and the seed layer 33 of the layer 35.
[0176]
  Conductive electrons flowing from the nonmagnetic material layer 36 toward the pinned magnetic layer 35 are specularly reflected by the specular reflection layer S1.
[0177]
  Therefore, in the magnetic detection element of the present invention, the sense current can be concentrated and flown around the nonmagnetic material layer, and the magnetoresistance change rate can be improved and the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection element can be improved.
[0178]
  Further, since the sense current can be efficiently used for magnetic detection, the power consumption of the element can be reduced, and the amount of heat generated can be suppressed.
[0179]
  FIG.Reference exampleFIG. 3 is a cross-sectional view of the magnetic detection element when viewed from the side facing the recording medium.
  The magnetic detection element shown in FIG. 7 is formed by laminating a free magnetic layer 37, a nonmagnetic material layer 36, a fixed magnetic layer 35, and an antiferromagnetic layer 34 in order, contrary to the magnetic detection element shown in FIG. This is a so-called top-type spin valve magnetic detection element.
[0180]
  In FIG. 7, a synthetic ferrifree type free magnetic layer 37 comprising a base layer 80, a first free magnetic layer 37c, a nonmagnetic intermediate layer 37b, and a second free magnetic layer 37a, a nonmagnetic material layer 36, a second pinned magnetic layer. A multilayer film T5 is formed by laminating a synthetic ferri-pinned pinned magnetic layer 35, an antiferromagnetic layer 34, and a protective layer 39, each including 35c, a nonmagnetic intermediate layer 35b, and a first pinned magnetic layer 35a.
[0181]
  Under the multilayer film T5, a lower shield layer 31 and a lower gap layer 32 are formed on a substrate (not shown) via a base layer (not shown) made of an insulating material such as alumina. Yes.
[0182]
  The lower shield layer 31, the lower gap layer 32, the antiferromagnetic layer 34, the pinned magnetic layer 35, the nonmagnetic material layer 36, the free magnetic layer 37, and the protective layer 38 are the same as those of the magnetic sensing element shown in FIG. Made of materials.
[0183]
  The underlayer 80 is made of Ta or the like.
  The pinned magnetic layer 35 includes a first pinned magnetic layer 35a and a second pinned magnetic layer 35c formed of a ferromagnetic material, and a nonmagnetic intermediate layer 35b formed of a nonmagnetic material.FIG.The second pinned magnetic layer 35c includes a ferromagnetic material layer 35c1 in contact with the nonmagnetic intermediate layer 35b, a specular reflection layer S1, and a ferromagnetic material layer 35c1 in contact with the nonmagnetic material layer 36.
[0184]
  The free magnetic layer 37 includes a second free magnetic layer 37a, a first free magnetic layer 37c, and a nonmagnetic intermediate layer 37b.
[0185]
  The second free magnetic layer 37a is formed of a diffusion prevention layer 37a1, a ferromagnetic layer 37a2, a specular reflection layer S2, and a ferromagnetic layer 37a2. The diffusion prevention layer 37a1 may not be formed and the ferromagnetic layer 37a2 may be in contact with the nonmagnetic material layer 36.
[0186]
  A bias underlayer 81 is formed in contact with the upper surface of the lower gap layer 31, the side surface of the underlayer 80, and the side surface of the first free magnetic layer 37c.
[0187]
  A hard bias layer 82 is formed on the bias base layer 81. The hard bias layer 82 is magnetized in the X direction (track width direction).
[0188]
  An intermediate layer 83 formed of a nonmagnetic material such as Ta is formed on the hard bias layer 82, and an electrode layer 84 is formed on the intermediate layer 83.
[0189]
  The second insulating layer 85 is formed on the electrode layer 84 on both sides of the multilayer film T5. The lower end edge 85a1 of the side end face 85a facing the multilayer film T5 of the second insulating layer 85 is formed so as to overlap the face S1a opposite to the face facing the nonmagnetic material layer of the specular reflection layer S1.
[0190]
  The materials for forming the bias base layer 81, the hard bias layer 82, the intermediate layer 84, the electrode layer 84, and the second insulating layer 85 are the bias base layer 40, the hard bias layer 41, and the magnetic detecting element shown in FIG. Since the material is the same as that of the intermediate layer 42, the electrode layer 43, and the first insulating layer 39, the description thereof is omitted.
[0191]
  The upper gap layer 44 is formed on the surface of the multilayer film T5 and the surface of the second insulating layer 85, and the upper shield 45 is formed on the upper gap layer 44. The upper shield layer 45 is covered with a protective layer (not shown) made of an inorganic insulating material.
[0192]
  The hard bias layer 41 has only the magnetization direction of the first free magnetic layer 37c. When the magnetization direction of the first free magnetic layer 37c is aligned in a certain direction, the second free magnetic layer 37a is in a ferrimagnetic state in which the magnetization direction is antiparallel, and the entire magnetization direction of the free magnetic layer 37 is aligned in a certain direction. .
[0193]
  FIG., The first free magnetic layer 37c of the multilayer film T5 is formed below the antiferromagnetic layer 34 and is adjacent to the thick portion of the hard bias layer 82, and therefore the first free magnetic layer 37c. The magnetization of the layer 37c is easily aligned in the X direction. Thereby, generation of Barkhausen noise can be reduced.
[0194]
  The lower end edge 85a1 of the side end face 85a may be formed so as to be positioned below the face S1a opposite to the face facing the nonmagnetic material layer of the specular reflection layer S1.
[0195]
  FIG.Then, since the second insulating layer 85 is formed, the sense current supplied from the electrode layer 84 is opposite to the non-magnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1, that is, the strength of the pinned magnetic layer 35. It is possible to prevent the magnetic material layer 35c1, the nonmagnetic intermediate layer 35b, the first pinned magnetic layer 35a, the antiferromagnetic layer 34, and the protective layer 38 from being shunted.
[0196]
  Conductive electrons flowing from the nonmagnetic material layer 36 toward the pinned magnetic layer 35 are specularly reflected by the specular reflection layer S1.
[0197]
  Therefore,FIG.In this magnetic detection element, the sense current can be concentrated and flown around the nonmagnetic material layer, and the magnetoresistance change rate can be improved and the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection element can be improved.
[0198]
  Further, since the sense current can be efficiently used for magnetic detection, the power consumption of the element can be reduced, and the amount of heat generated can be suppressed.
[0199]
  Also,FIG.Then, since the second insulating layer 50 is formed between the electrode layer 84 and the upper gap layer 44, the electrical insulation between the electrode layer 43 and the upper shield layer 45 can be improved.
[0200]
  The non-magnetic material of the specular reflection layer S2 in which the upper end edge of the side end surface facing the multilayer film T5 is formed in the free magnetic layer 37 on the hard bias layer 82 of the magnetic detection element shown in FIG. A first insulating layer may be formed at a position overlapping the surface S2a opposite to the surface facing the layer 36 or above the surface S2a.
[0201]
  FIG. 8 shows the first aspect of the present invention.6It is sectional drawing which looked at the magnetic detection element of this embodiment from the opposing surface side with a recording medium.
[0202]
  This spin-valve type thin film element has a first free magnetic layer 105, a second free magnetic layer 107, nonmagnetic material layers 104 and 108, a first pinned magnetic layer 103, a first magnetic layer 103, and a first magnetic layer 105 on and below the nonmagnetic intermediate layer 106. A so-called dual spin-valve type thin film element in which three pinned magnetic layers 109, nonmagnetic intermediate layers 102 and 110, second pinned magnetic layers 101, fourth pinned magnetic layers 111, and antiferromagnetic layers 100 and 112 are formed. Therefore, it is possible to obtain a higher reproduction output than the spin valve thin film element (referred to as a single spin valve thin film element) shown in FIGS. The lowermost layer is the seed layer 33, the uppermost layer is the protective layer 38, and the multilayer film T <b> 6 is composed of a laminate from the seed layer 33 to the protective layer 38. Yes.
[0203]
  In the magnetic detection element shown in FIG. 8, the first pinned magnetic layer 103 includes a ferromagnetic material layer 103a in contact with the nonmagnetic intermediate layer 102, a specular reflection layer S5, and a ferromagnetic material layer 103a in contact with the nonmagnetic material layer 104. It is configured. The third pinned magnetic layer 109 is composed of a ferromagnetic material layer 109a in contact with the nonmagnetic intermediate layer 110, a specular reflection layer S6, and a ferromagnetic material layer 109a in contact with the nonmagnetic material layer 108.
[0204]
  The materials of the nonmagnetic material layers 104 and 108, the antiferromagnetic layers 100 and 112, the seed layer 33, and the protective layer 38 are the nonmagnetic material layer 36, the antiferromagnetic layer 34, and the magnetic sensing element shown in FIG. The same material as the seed layer 33 and the protective layer 38 is used.
[0205]
  The first free magnetic layer 105 and the second free magnetic layer 107 are made of a ferromagnetic material, and are made of, for example, a NiFe alloy, Co, CoFeNi alloy, CoFe alloy, CoNi alloy, or the like. In particular, it is preferably formed of a CoFeNi alloy.
[0206]
  The nonmagnetic intermediate layer 106 is formed of a nonmagnetic material, and is formed of one kind of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, or Cu, or an alloy of two or more kinds thereof. In particular, it is preferably formed of Ru.
[0207]
  The ferromagnetic material layer 103a, the specular reflection layer S5, and the third pinned magnetic layer 109 constituting the first pinned magnetic layer 103 are the ferromagnetic material layer 109a in contact with the nonmagnetic intermediate layer 110, the specular reflection layer S6, and the nonmagnetic material. The ferromagnetic material layer 109 a is in contact with the layer 108.
[0208]
  The ferromagnetic material layer 103a of the second pinned magnetic layer 101 and the first pinned magnetic layer 103, and the ferromagnetic material layer 109a of the fourth pinned magnetic layer 111 and the third pinned magnetic layer 109 are formed of a ferromagnetic material. For example, it is formed of NiFe alloy, Co, CoNiFe alloy, CoFe alloy, CoNi alloy or the like, and particularly preferably formed of CoFeNi alloy or CoFe alloy. The second pinned magnetic layer 101 and the ferromagnetic material layer 103a, and the fourth pinned magnetic layer 101 and the ferromagnetic material layer 109a are preferably formed of the same material.
[0209]
  The ferromagnetic material layer 103a, the specular reflection layer S5, and the ferromagnetic material layer 103a of the first pinned magnetic layer 103 are magnetically coupled by ferromagnetic coupling, and the magnetization directions are in the same direction. Similarly, the ferromagnetic material layer 109a, the specular reflection layer S6, and the ferromagnetic material layer 109a of the third pinned magnetic layer are also magnetically coupled by ferromagnetic coupling, and the magnetization directions are in the same direction.
[0210]
  The nonmagnetic intermediate layers 102 and 110 are formed of a nonmagnetic material, and are formed of one kind of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, or Cu, or an alloy of two or more kinds thereof. In particular, it is preferably formed of Ru.
Note that the specular reflection layer S5 and the specular reflection layer S6 are CoO, Co—Fe—O, Fe—O, or Fe—MO (where the element M is Hf, Zr, Ta, Ti, Mn, Co, Ni). , Ba, Sr, Y, Gd, Cu, and Zn), and any one or more selected from insulating oxides represented by a composition formula.
[0211]
  A first insulating layer 113 is laminated on both sides of the multilayer film T6 and on the lower gap layer 32. The first insulating layer 113 is formed at a position where the upper end edge 113a1 of the side end surface 113a facing the multilayer film T6 overlaps the surface S6a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 108 of the specular reflection layer S6.
[0212]
  On the first insulating layer 113, a hard bias layer 115 is laminated via a bias base layer 114, 115 serving as an alignment film and a buffer film made of Cr or the like.
[0213]
  The hard bias layers 115 and 115 are formed of a Co—Pt (cobalt-platinum) alloy, a Co—Cr—Pt (cobalt-chromium-platinum) alloy, or the like.
[0214]
  By forming the bias underlayers 114 and 114, the bias magnetic field generated from the hard bias layers 115 and 115 can be increased.
[0215]
  On the hard bias layers 115 and 115, intermediate layers 116 and 116 made of a nonmagnetic material such as Ta are formed. On the intermediate layers 116 and 116, Cr, Au, Ta, W, Rh, An electrode layer 117 made of Ir, Ru, Cu or the like is formed.
[0216]
  A second insulating layer 118 is formed on the upper surface of the electrode layer 117.
  The lower end edge 118a1 of the side end surface 118a facing the multilayer film T6 of the second insulating layer 118 is formed at a position overlapping the surface S5a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer of the specular reflection layer S5.
[0217]
  An upper gap layer 119 is formed on the surface of the multilayer film T6 and the surface of the second insulating layer 118, and an upper shield layer 45 is formed on the upper gap layer 119. The upper shield layer 45 is covered with a protective layer 46 made of an inorganic insulating material.
[0218]
  The material of the lower shield layer 31 and the upper shield layer 45 is the same as the material of the magnetic sensing element shown in FIG.
[0219]
  The first insulating layer 113, the second insulating layer 118, the lower gap layer 32, and the upper gap layer 119 are made of AlO, Al2O3, SiO2, Ta2O5, TiO, AlN, AlSiN, TiN, SiN, Si3N4, NiO, WO, WO3, BN, CrN, SiON, AlSiO, or one or more of them can be formed.
[0220]
  In particular, it is preferable to use one or more selected from AlSiO, SiON, and AlN because heat dissipation, flatness, and withstand voltage are improved.
[0221]
  In FIG. 8, the first pinned magnetic layer 103 and the second pinned magnetic layer 101 having different magnetic moments per unit area are stacked via the nonmagnetic intermediate layer 102 as one pinned magnetic layer P1. Function. In addition, a structure in which the third pinned magnetic layer 109 and the fourth pinned magnetic layer 111 having different magnetic moments per unit area are stacked via the nonmagnetic intermediate layer 110 functions as one pinned magnetic layer P2.
[0222]
  The magnetization directions of the first pinned magnetic layer 103 and the second pinned magnetic layer 101 are antiparallel to each other by 180 degrees, and the first pinned magnetic layer 103 and the second pinned magnetic layer 101 are opposite to each other. Since the magnetization directions are fixed, the magnetization direction of the fixed magnetic layer P1 can be stabilized in a constant direction as a whole.
[0223]
  In FIG. 8, the first pinned magnetic layer 103 and the second pinned magnetic layer 101 are formed using the same material, and the thicknesses of the respective layers are varied to vary the magnetic moment per unit area. Yes.
[0224]
  Further, the magnetization directions of the third pinned magnetic layer 109 and the fourth pinned magnetic layer 111 are also antiparallel to each other by 180 degrees, and the third pinned magnetic layer 109 and the fourth pinned magnetic layer 111 are mutually connected. The other magnetization direction is fixed.
[0225]
  The nonmagnetic intermediate layers 102 and 110 are made of one or more alloys of Ru, Rh, Ir, Cr, Re, and Cu.
[0226]
  The second pinned magnetic layer 101 and the fourth pinned magnetic layer 111 are formed in contact with the antiferromagnetic layers 100 and 112, respectively, and are annealed in a magnetic field to thereby form the second pinned magnetic layer 101 and the antiferromagnetic layer. Exchange anisotropy magnetic field is generated by exchange coupling at the interface with 100 and the interfaces with the fourth pinned magnetic layer 111 and antiferromagnetic layer 112.
[0227]
  The magnetization direction of the second pinned magnetic layer 101 is pinned in the Y direction shown in the figure. When the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 101 is pinned in the Y direction shown in the figure, the magnetization direction of the first pinned magnetic layer 103 opposed via the nonmagnetic intermediate layer 102 is the same as the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 101. Fixed in anti-parallel state. The direction of the magnetic moment per unit area obtained by adding the magnetic moment per unit area of the second pinned magnetic layer 101 and the magnetic moment per unit area of the first pinned magnetic layer 103 is the magnetization direction of the pinned magnetic layer P1. It becomes.
[0228]
  When the magnetization direction of the second pinned magnetic layer 101 is pinned in the Y direction in the drawing, the magnetization direction of the fourth pinned magnetic layer 111 is preferably pinned in a direction antiparallel to the Y direction in the drawing. At this time, the magnetization direction of the third pinned magnetic layer 109 facing through the nonmagnetic intermediate layer 110 is pinned in a direction antiparallel to the magnetization direction of the fourth pinned magnetic layer 111, that is, in the Y direction. The direction of the combined magnetic moment per unit area obtained by adding the magnetic moment per unit area of the fourth pinned magnetic layer 111 and the magnetic moment per unit area of the third pinned magnetic layer 109 is the magnetization direction of the pinned magnetic layer P2. Become.
[0229]
  Then, the magnetization directions of the first pinned magnetic layer 103 and the third pinned magnetic layer 109 facing each other through the first free magnetic layer 105, the nonmagnetic material layer 106, and the second free magnetic layer 107 are 180 degrees different from each other. Become parallel.
[0230]
  Figure8As will be described later, the free magnetic layer F is formed by laminating the first free magnetic layer 105 and the second free magnetic layer 107 with the nonmagnetic material layer 106 interposed therebetween. The second free magnetic layer 107 is in a ferrimagnetic state in which the magnetization direction is antiparallel.
[0231]
  The first free magnetic layer 105 and the second free magnetic layer 107 are affected by an external magnetic field and change the magnetization direction while maintaining the ferrimagnetic state. At this time, if the magnetization directions of the first pinned magnetic layer 103 and the third pinned magnetic layer 109 are antiparallel to each other by 180 degrees, the resistance change rate in the upper layer portion of the free magnetic layer F and the free magnetic layer F The phase of the resistance change in the lower layer portion becomes equal.
[0232]
  Further, the magnetization direction of the pinned magnetic layer P1 and the magnetization direction of the pinned magnetic layer P2 are preferably antiparallel.
[0233]
  For example, the magnitude of the magnetic moment per unit area of the second pinned magnetic layer 101 whose magnetization direction is pinned in the Y direction in the figure is made larger than the magnitude of the magnetic moment per unit area of the first pinned magnetic layer 103, The magnetization direction of the pinned magnetic layer P1 is set to the Y direction in the figure. On the other hand, the magnitude of the magnetic moment per unit area of the third pinned magnetic layer 109 whose magnetization direction is fixed in the Y direction shown in the drawing is made smaller than the magnitude of the magnetic moment per unit area of the fourth pinned magnetic layer 111, The magnetization direction of the pinned magnetic layer P2 is set to be antiparallel to the Y direction shown in the figure.
[0234]
  Then, the direction of the sense current magnetic field generated when the sense current flows in the direction opposite to the X direction shown in the drawing matches the magnetization direction of the pinned magnetic layer P1 and the magnetization direction of the pinned magnetic layer P2, and the first pinned magnetic layer 103 And the ferrimagnetic state of the second pinned magnetic layer 101 and the ferrimagnetic state of the third pinned magnetic layer 109 and the fourth pinned magnetic layer 111 are stabilized.
[0235]
  The first free magnetic layer 105 and the second free magnetic layer 107 are formed so that the magnetic moments per unit area are different. Also in this case, the first free magnetic layer 105 and the second free magnetic layer 107 are formed using the same material, and the thicknesses of the first free magnetic layer 105 and the second free magnetic layer 107 are different from each other. The magnetic moment per unit area is different.
[0236]
  In FIG. 8, a structure in which a first free magnetic layer 105 and a second free magnetic layer 107 are laminated via a nonmagnetic material layer 106 functions as one free magnetic layer F.
[0237]
  The magnetization directions of the first free magnetic layer 105 and the second free magnetic layer 107 are in an antiparallel ferrimagnetic state, and an effect equivalent to that of reducing the thickness of the free magnetic layer F is obtained. The effective magnetic moment per unit area of the entire magnetic layer F is reduced, the magnetization is likely to change, and the magnetic field detection sensitivity of the magnetoresistive element is improved.
[0238]
  The direction of the combined magnetic moment obtained by adding the magnetic moment per unit area of the first free magnetic layer 105 and the magnetic moment per unit area of the second free magnetic layer 107 is the magnetization direction of the free magnetic layer F.
[0239]
  The hard bias layer 115 is magnetized in the X direction (track width direction) in the figure, and the magnetization direction of the free magnetic layer F becomes the X direction in the figure by the bias magnetic field in the X direction from the hard bias layers 115 and 115. Yes.
[0240]
  The hard bias layer 115 only needs to align the magnetization direction of one of the first free magnetic layer 105 and the second free magnetic layer 107 constituting the free magnetic layer F. In FIG. 7, the side end face 115 a of the hard bias layer 115 facing the multilayer film T <b> 6 faces the side end face of the second free magnetic layer 107 and does not face the side end face of the first free magnetic layer 105.
[0241]
  That is, the hard bias layer 115 has only the magnetization direction of the second free magnetic layer 107. When the magnetization direction of the second free magnetic layer 107 is aligned in a certain direction, the first free magnetic layer 105 is in a ferrimagnetic state in which the magnetization direction is antiparallel, and the magnetization direction of the entire free magnetic layer F is aligned in a certain direction. .
[0242]
  In the present embodiment, the hard bias layer 115 mainly applies a static magnetic field in the X direction shown to the second free magnetic layer 107. Therefore, it is possible to suppress the magnetization direction of the first free magnetic layer 105 (opposite to the X direction shown in the figure) from being disturbed by the static magnetic field in the X direction shown from the hard bias layer 115.
[0243]
  However, a static magnetic field in the X direction shown in the figure generated from the hard bias layer 115 may be applied to the first free magnetic layer 105.
[0244]
  In the magnetic sensing element shown in FIG. 8, the magnetization directions of the pinned magnetic layers P1 and P2 are appropriately fixed in the Y direction shown in the figure or the direction opposite to Y, and the magnetization of the free magnetic layer F is properly aligned in the X direction shown in the figure. The magnetization directions of the pinned magnetic layers P1 and P2 and the free magnetic layer F intersect each other.
[0245]
  The magnetization of the free magnetic layer F fluctuates with high sensitivity to an external magnetic field from the recording medium, and the electrical resistance changes due to the relationship between the fluctuation of the magnetization direction and the fixed magnetization directions of the fixed magnetic layers P1 and P2. The leakage magnetic field from the recording medium is detected by the voltage change based on the change in the electrical resistance value. However, it is the relative angle between the magnetization direction of the first pinned magnetic layer 103 and the magnetization direction of the first free magnetic layer 105 and the magnetization direction of the third pinned magnetic layer 109 that directly contribute to the change (output) of the electrical resistance value. The relative angles of the magnetization directions of the second free magnetic layer 107 are preferably orthogonal in the state where the detection current is applied and the signal magnetic field is not applied.
[0246]
  Also in this embodiment, since the first insulating layer 113 and the second insulating layer 118 are formed, a region where the sense current supplied from the electrode layer 117 is sandwiched between the specular reflection layer S5 and the specular reflection layer S6. Since the flow is concentrated inside, it is possible to improve the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection element by improving the magnetoresistance change rate.
[0247]
  Further, since the sense current can be efficiently used for magnetic detection, the power consumption of the element can be reduced, and the amount of heat generated can be suppressed.
[0248]
  In the present embodiment, since the second insulating layer 118 is formed between the electrode layer 117 and the upper gap layer 119, the electrical insulation between the electrode layer 117 and the upper shield layer 45 can be improved. .
[0249]
  FIG.7It is sectional drawing which looked at the magnetic detection element of this embodiment from the opposing surface side with a recording medium.
[0250]
  The magnetic detection element shown in FIG. 9 is a so-called bottom-type spin valve magnetic detection element in which an antiferromagnetic layer 34, a pinned magnetic layer 35, a nonmagnetic material layer 36, and a free magnetic layer 37 are sequentially stacked.
[0251]
  In FIG. 9, a synthetic ferri-pinned pinned magnetic layer 35 composed of an underlayer 32, a seed layer 33, an antiferromagnetic layer 34, a first pinned magnetic layer 35a, a nonmagnetic intermediate layer 35b, and a second pinned magnetic layer 35c, A multilayer film T7 in which a synthetic ferrifree free magnetic layer 37 comprising a magnetic material layer 36, a second free magnetic layer 37a, a nonmagnetic intermediate layer 37b, a first free magnetic layer 37c, a backed layer B1, and a protective layer 39 are laminated. Is formed.
[0252]
  In the magnetic sensing element of the present embodiment, as in the magnetic sensing element shown in FIG. 1, the pinned magnetic layer 35 includes a first pinned magnetic layer 35a and a second pinned magnetic layer 35c formed of a ferromagnetic material. The second pinned magnetic layer 35c includes a ferromagnetic material layer 35c1, a specular reflection layer S1, and a nonmagnetic material layer 36 that are in contact with the nonmagnetic intermediate layer 35b. Is formed of a ferromagnetic material layer 35c1 in contact therewith.
[0253]
  The materials of the first pinned magnetic layer 35a, the nonmagnetic intermediate layer 35b, and the second pinned magnetic layer 35c (the ferromagnetic material layer 35c1 and the specular reflection layer S1) are the same as those of the magnetic sensing element shown in FIG. Is omitted.
[0254]
  Under the multilayer film T7, a lower shield layer 31 and a lower gap layer 32 are formed on a substrate (not shown) via a base layer (not shown) made of an insulating material such as alumina. Yes.
[0255]
  The lower shield layer 31, the lower gap layer 32, the seed layer 33, the antiferromagnetic layer 34, the nonmagnetic material layer 36, the free magnetic layer 37, and the upper gap layer 44 have the same configuration and configuration as the magnetic detection element of FIG. Since it is a material, description is abbreviate | omitted. An upper shield layer (not shown) made of a magnetic material is formed on the upper gap layer 44.
[0256]
  In the magnetic sensing element of the present embodiment shown in FIG. 9, the second antiferromagnetic layer 120 is laminated on the first free magnetic layer 37c, and the magnetization of the first free magnetic layer 37c is changed to the second antimagnetic layer 37c. This is a so-called exchange bias type magnetic sensing element that is aligned in the X direction by an exchange anisotropic magnetic field with the ferromagnetic layer 120.
[0257]
  When the magnetization direction of the first free magnetic layer 37c is in the X direction shown in the drawing, the second free magnetic layer 37a is in a ferrimagnetic state in which the magnetization direction is antiparallel, and the magnetization direction of the entire free magnetic layer 37 is aligned in a certain direction. .
[0258]
  Thus, also in this embodiment, the free magnetic layer 37 is in a synthetic ferrifree state.
[0259]
  Further, the magnetization direction of the entire pinned magnetic layer 35 is aligned in the Y direction in the figure by an exchange anisotropic magnetic field with the antiferromagnetic layer 34.
[0260]
  The second antiferromagnetic layer 120 is a PtMn alloy or an X—Mn alloy (where X is one or more of Pd, Ir, Rh, Ru, and Os), or Pt—Mn—X ′ (where X ′ is one or more elements of Pd, Ir, Rh, Ru, Au, Ag, Os, Cr, Ni, Ar, Ne, Xe, Kr) Made of alloy.
[0261]
  In the PtMn alloy and the X-Mn alloy for forming the second antiferromagnetic layer 120, Pt or X is preferably in the range of 37 to 63 at%. In the alloy represented by the formula of Pt—Mn—X ′, X ′ + Pt is preferably in the range of 37 to 63 at%. Further, in the alloy represented by the formula of Pt—Mn—X ′, X ′ is preferably in the range of 0.2 to 10 at%. However, when X ′ is one or more elements of Pd, Ir, Rh, Ru, Os, Ni, and Fe, X ′ may be in the range of 0.2 to 40 at%. preferable. Unless otherwise specified, the upper and lower limits of the numerical range indicated by means the following.
  Note that the distance between the second antiferromagnetic layers 120 corresponds to the track width.
[0262]
  In the magnetic detection element of the present embodiment, no insensitive area is generated in the area of the track width (optical track width) set at the time of forming the magnetic detection element. A decrease in reproduction output when the optical track width is reduced can be suppressed.
[0263]
  Furthermore, in the present embodiment, the side end surfaces S, S of the magnetic detection element can be formed so as to be perpendicular to the track width direction, so that variation in the length of the free magnetic layer 37 in the track width direction is suppressed. be able to.
[0264]
  In the region on the first free magnetic layer 37c and sandwiched between the second antiferromagnetic layers 120, a backed layer B1 and a protective layer 38 are sequentially stacked.
[0265]
  The backed layer B <b> 1 is formed using the same material as the backed layer B <b> 1 shown in FIG. 4, and has a spin filter effect like the backed layer 38.
[0266]
  The first insulating layer 121 is laminated on both sides of the multilayer film T7 and on the lower gap layer 32. The first insulating layer 121 is formed at a position where the upper edge 121a1 of the side end surface 121a facing the multilayer film T7 overlaps the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1. The first insulating layer 121 is formed below the nonmagnetic material layer 36.
  An electrode layer 122 is stacked on the first insulating layer 121.
[0267]
  Also in the present embodiment, since the first insulating layer 121 is formed, the sense current supplied from the electrode layer 122 is opposite to the non-magnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1, that is, fixed magnetic. It is possible to prevent the magnetic material from flowing into the ferromagnetic material layer 35 c 1, the nonmagnetic intermediate layer 35 b, the first pinned magnetic layer 35 a, the antiferromagnetic layer 34, and the seed layer 33 of the layer 35.
[0268]
  Conductive electrons flowing from the nonmagnetic material layer 36 toward the pinned magnetic layer 35 are specularly reflected by the specular reflection layer S1.
[0269]
  Therefore, in the magnetic detection element of the present invention, the sense current can be concentrated and flown around the nonmagnetic material layer, and the magnetoresistance change rate can be improved and the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection element can be improved.
[0270]
  Further, since the sense current can be efficiently used for magnetic detection, the power consumption of the element can be reduced, and the amount of heat generated can be suppressed.
[0271]
  A method for manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. 1 will be described.
  As shown in FIG. 10, an antiferromagnetic layer 34 is laminated on the lower gap 31 via an underlayer 32 and a seed layer 33. Further, the first pinned magnetic layer 35a, the nonmagnetic intermediate layer 35b, and the ferromagnetic material layer 35c1 are continuously formed in the same vacuum film forming apparatus by a thin film forming process such as sputtering or vapor deposition.
[0272]
  Next, on the ferromagnetic material layer 35c1, the composition formula is CoO, Co-Fe-O, Fe-O, or Fe-MO (where the element M is Hf, Zr, Ta, Ti, Mn, Co, The specular reflection layer S1 is formed using any one or more selected from materials represented by the composition formula of at least one of Ni, Ba, Sr, Y, Gd, Cu, and Zn. To do.
[0273]
  When the specular reflection layer S1 is formed using, for example, Co—Fe—O, for example, a target formed of CoFe is used as the target. Since the target does not contain O (oxygen), in order to include oxygen in the specular reflection layer S1 formed by sputtering, O in addition to Ar gas is added to the sputtering apparatus.2A gas is introduced and a Co—Fe—O film is formed by reactive sputtering.
[0274]
  In this manufacturing method, when forming a Co—Fe—O target, the Fe content can be adjusted only by the ratio with the Co content.
[0275]
  In the present invention, not only the manufacturing method described above, but also a sintered target made of Co—Fe—O whose composition ratio is adjusted in a predetermined range in advance may be formed as a target. In this case, the introduced gas may be only an inert Ar gas, or O2A composition of O may be appropriately adjusted by introducing gas.
[0276]
  Alternatively, a Co—Fe target in which the Fe content is adjusted by the ratio to the Co content is formed, and a Co—Fe film is formed on the ferromagnetic material layer 34 by a sputtering method such as a DC sputtering method, This Co—Fe film can be oxidized to obtain a Co—Fe—O film.
[0277]
  As a method of oxidizing a Co—Fe film, O2Method of natural oxidation in gas, O2Oxidation method in plasma, O2O in the plasma2Draw a radical, this O2A method of oxidizing in a radical can be used.
[0278]
  In particular, O2The method of oxidizing in a radical is preferable because it is easy to appropriately adjust the oxidation rate and to easily oxidize the Co—Fe film uniformly.
[0279]
  In the method of obtaining the Co—Fe—O film by oxidizing the Co—Fe film, the Fe content can be adjusted only by the ratio with the Co content when forming the Co—Fe target.
[0280]
  Alternatively, a Co—Fe—O film can be formed by a vapor deposition method (CVD method).
[0281]
  The specular reflection layer S1 is made of CoO other than Co-Fe-O, Fe-O, or Fe-MO (where the element M is Hf, Zr, Ta, Ti, Mn, Co, Ni, Ba, Sr, Y, A similar method can also be used when forming using a material represented by the composition formula (at least one of Gd, Cu, and Zn).
[0282]
  Further, a ferromagnetic material layer 35c1 is laminated on the specular reflection layer S1 to form a synthetic ferri-pinned type fixed magnetic layer 35.
[0283]
  Further, a synthetic ferri-free type comprising a nonmagnetic material layer 36, a ferromagnetic material layer 37a1, a specular reflection layer S2, a second free magnetic layer 37a comprising a ferromagnetic material layer 37a1, a nonmagnetic intermediate layer 37b, and a first free magnetic layer 37c. A multilayer film T1 is formed by laminating the free magnetic layer 37 and the protective layer 38.
[0284]
  After the formation of the multilayer film T1, the multilayer film T1 is subjected to heat treatment in a magnetic field to generate an exchange anisotropic magnetic field between the antiferromagnetic layer 34 and the pinned magnetic layer 35.
[0285]
  Next, a lift-off resist layer R1 that covers the region of the optical track width of the magnetic detection element to be formed is patterned on the multilayer film T1.
[0286]
  As shown in FIG. 10, the resist layer R1 has cut portions R1a and R1a formed on the lower surface thereof.
[0287]
  Next, in the step shown in FIG. 11, both sides of the multilayer film T1 are etched away by etching.
  In this step, the side surface of the antiferromagnetic layer 34 is completely removed. However, if the etching rate and the etching time are controlled so that the extended portion 34a is formed without completely removing the side surface of the antiferromagnetic layer 34, a magnetic sensing element as shown in FIG. 5 can be obtained. .
[0288]
  Further, in the step shown in FIG. 12, the first insulating layer 39 is formed on the lower gap layer 32 on both sides of the multilayer film T1. The first insulating layer 39 is formed so that the upper edge 39a1 of the side end surface 39a facing the multilayer film T1 overlaps the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1. The first insulating layer 39 is formed below the nonmagnetic material layer 36.
[0289]
  The first insulating layer 39 was formed from the direction of the angle θ1 with respect to the normal direction to the surface of the lower gap layer 32 by using an ion beam sputtering method having anisotropy. Here, the angle θ1 is in the range of 0 ° to 20 °.
[0290]
  The first insulating layer 39 is formed so that the upper edge 39a1 of the side end surface 39a facing the multilayer film T1 is located above the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1. A film may be formed.
[0291]
  After the formation of the first insulating layer 39, the material of the first insulating layer attached to the side surface of the multilayer film T1 is removed by dry etching.
[0292]
  Next, in the step shown in FIG. 13, a bias underlayer 40, a hard bias layer 41, an intermediate layer 42, and an electrode layer 43 are formed on the first insulating layer 39. In the present embodiment, the bias underlayer 40, the hard bias layer 41, the intermediate layer 42, and the electrode layer 43 are in the normal direction of the surface of the lower gap layer 32 (the direction perpendicular to the surface of the substrate (not shown) on which the multilayer film T1 is formed). The sputtered particles were incident from the direction of the angle θ2. Here, the angle θ2 was set in a range of 20 ° to 50 °.
[0293]
  In the present embodiment, the hard bias layer 41 is formed at a height position where the uppermost portion 41b of the side surface 41a on the side facing the multilayer film T1 overlaps the upper surface 37a3 of the second free magnetic layer 37a. However, the side surface 41a of the hard bias layer 41 corresponds to the side surface of the pinned magnetic layer 35, the side surface of the nonmagnetic material layer 36, the side surface of the second free magnetic layer 37a, the nonmagnetic intermediate layer 37b, and the first free magnetic layer 37c. You may make it oppose.
[0294]
  In the present embodiment, the hard bias layer 41 applies a static magnetic field in the X direction shown mainly to the second free magnetic layer 37a. Therefore, it is possible to suppress the magnetization direction (opposite to the X direction shown in the drawing) of the first free magnetic layer 37 from being disturbed by the static magnetic field in the X direction shown from the hard bias layer 40.
[0295]
  Further, the resist layer R1 is removed, and an upper gap layer 44 is formed on the surface of the multilayer film T1 and the surface of the electrode layer 43, and an upper shield (not shown) is formed on the upper gap layer 44. The upper shield layer is covered with a protective layer (not shown) made of an inorganic insulating material, whereby the magnetic detection element of the first embodiment is formed.
[0296]
  When the second insulating layer 50, 85, or 118 is formed on the electrode layer 43, 84, or 117 as in the magnetic detection element shown in FIG. 3, FIG. 7, or FIG. 8, the electrode layer 43, 84 is formed. Alternatively, after the deposition of 117, the second insulating layer 50, 85, or 118 is deposited using the resist layer R1 as a mask before removing the resist layer R1.
[0297]
  The lower shield layer 31, the lower gap layer 31, the seed layer 32, the antiferromagnetic layer 34, the pinned magnetic layer 35 (first pinned magnetic layer 35a, nonmagnetic intermediate layer 35b, ferromagnetic material layer 35c1, specular reflection layer S1) ), Nonmagnetic material layer 36, free magnetic layer 37 (diffusion prevention layer 37a1, ferromagnetic material layer 37a2, specular reflection layer S2, nonmagnetic intermediate layer 37b, first free magnetic layer 37c), protective layer 38, first insulation The layer 39, the bias underlayer 40, the hard bias layer 41, the intermediate layer 42, the electrode layer 43, and the upper gap layer 44 are formed using the materials described above.
[0298]
  A method for manufacturing the magnetic detection element shown in FIG. 6 will be described.
  First, as shown in FIG. 10, an antiferromagnetic layer 34 is laminated on the lower gap 31 via an underlayer 32 and a seed layer 33. Further, the first pinned magnetic layer 35a, the nonmagnetic intermediate layer 35b, the ferromagnetic material layer 35c1, the specular reflection layer S1, the ferromagnetic material layer 35c1, the nonmagnetic material layer 36, the ferromagnetic material layer 37a1, the specular reflection layer S2, and the ferromagnetic material. A thin film forming process such as sputtering or vapor deposition of the second free magnetic layer 37a made of the material layer 37a1, the nonmagnetic intermediate layer 37b, the synthetic ferrifree free magnetic layer 37 made of the first free magnetic layer 37c, and the protective layer 38. Thus, the multilayer film T1 is formed by continuous film formation in the same vacuum film forming apparatus.
[0299]
  Further, a lift-off resist layer R1 that covers a region having a width corresponding to the optical track width of the formed magnetoresistive effect element is formed on the multilayer film T1.
[0300]
  Next, as shown in FIG. 14, a part of the multilayer film T1 and the lower gap layer 32 in the region not covered with the lift-off resist layer R1 is removed by milling such as ion milling.
[0301]
  Next, in the step shown in FIG. 15, an ion beam having a first sputtered particle incident angle θ3 with respect to the normal direction of the surface of the lower gap layer 32 (the direction perpendicular to the surface of the substrate (not shown) on which the multilayer film T1 is formed). The first insulating layer 70 is formed from the lower gap layer 32 on both sides of the multilayer film T1 to both sides of the multilayer film T1 by sputtering. Here, the angle θ3 is set in a range of 20 ° to 50 °.
[0302]
  Next, the upper edge 70a1 of the side end surface 70a facing the multilayer film T1 of the first insulating layer 70 is positioned above the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1. The upper end side of the first insulating layer 70 is removed by dry etching such as ion milling.(Fig. 16). This ion milling is performed at an angle larger than θ3, for example, an incident angle of 50 ° to 80 ° with respect to the normal direction of the surface of the lower gap layer 32.
[0303]
  The flat part 70d overlapping in parallel with the surface of the lower gap layer 32 other than the protruding part 70a in contact with the side surface of the multilayer film T1 of the first insulating layer 70 becomes a part of the lower gap layer 32.
[0304]
  The first insulating layer 70 may be formed at a position where the upper edge 70a1 of the side end surface 70a overlaps the surface S1a opposite to the surface facing the nonmagnetic material layer 36 of the specular reflection layer S1. After the formation of the first insulating layer 70, the material of the first insulating layer attached to the side surface of the multilayer film T1 is removed by dry etching.
[0305]
  Next, a second sputtered particle incident angle θ4 smaller than the first sputtered particle incident angle θ3 with respect to the normal direction of the surface of the lower gap layer 32 (the direction perpendicular to the surface of the substrate (not shown) on which the multilayer film T1 is formed). A hard bias layer 72, an intermediate layer 73, and an electrode layer 74 are formed on the first insulating layer 70 using an ion beam sputtering method having(Fig. 17). Here, the angle θ4 is 20 ° to 40 °.
[0306]
  Further, the resist layer R1 is removed, and an upper gap layer 44 is formed on the surface of the multilayer film T1 and the surface of the electrode layer 74, and an upper shield (not shown) is formed on the upper gap layer 44. The upper shield layer is covered with a protective layer (not shown) made of an inorganic insulating material, whereby the magnetic detection element shown in FIG. 6 is formed.
[0307]
  The lower shield layer 31, the lower gap layer 32, the seed layer 33, the antiferromagnetic layer 34, the pinned magnetic layer 35 (first pinned magnetic layer 35a, nonmagnetic intermediate layer 35b, ferromagnetic material layer 35c1, specular reflection layer S1) ), Nonmagnetic material layer 36, free magnetic layer 37 (diffusion prevention layer 37a1, ferromagnetic material layer 37a2, specular reflection layer S2, nonmagnetic intermediate layer 37b, first free magnetic layer 37c), protective layer 38, first insulation The layer 70, the bias underlayer 71, the hard bias layer 72, the intermediate layer 73, the electrode layer 74, and the upper gap layer 44 are formed using the materials described above.
[0308]
  By using the above-described manufacturing method, the lower surface of the hard bias layer 72 is formed on the lower gap layer 32 formed on the lower shield layer 31 below the magnetoresistive effect element via the bias base layer 71. Opposing magnetic sensing elements can be formed.
[0309]
  That is, the volume of the first insulating layer 70 under the hard bias layer 72 is reduced, and the heat dissipation of the magnetic detection element can be improved.
[0310]
  The free magnetic layers 37 and F may be formed as a single layer or two layers (CoFe / NiFe, etc.) of a ferromagnetic material layer. In this case, it is preferable that the hard bias layers 41, 72, 83, 115, 60 are opposed to all of both end faces of the free magnetic layers 37, F.
[0311]
  The pinned magnetic layers 35 and P may be formed as a single-layer or two-layer (CoFe / NiFe or the like) ferromagnetic material layer.
[0312]
  The specular reflection layers S1, S2, S3, and S4 are made of Al.2O3, Al—Q—O (Q is one or more elements selected from B, Si, N, Ti, V, Mn, Fe, Co, and Ni), R—O (R is Ti, V, Cr, Zr) , Nb, Mo, Hf, Ta.W, etc.). In this case, the layers made of the ferromagnetic material stacked above and below the specular reflection layers S1, S2, S3, and S4 are antiferromagnetically coupled and the magnetization directions are antiparallel.
[0313]
  Further, the specular reflection layers S1, S2, S3, and S4 are changed to α-Fe.2O3Alternatively, it may be formed of an antiferromagnetic material such as NiO.
[0314]
  Note that an inductive head for recording may be formed over the magnetic detection element of the present invention.
[0315]
【The invention's effect】
  As described above, according to the present invention described in detail, in the pinned magnetic layer,InA specular reflection layer made of an insulating oxide is formed.
[0316]
  In the present invention,A first insulating layer is formed on both sides of the multilayer film, and the first insulating layerThe upper end edge of the side end surface facing the multilayer film is theIn the pinned magnetic layerSpecular reflection layerunderIn a position that overlaps the surface,Or,SaidunderFormed to be located above the surface.And is formed below the non-magnetic material layer.Upper layer of the first insulating layerInAn electrode layer is formed.
[0317]
  SaidFirst insulating layerButTherefore, the sense current supplied from the electrode layer can be prevented from being shunted to the opposite side of the specular reflection layer facing the nonmagnetic material layer.
[0318]
  Further, the nonmagnetic material layer to the pinned magnetic layerInThe conduction electrons flowing in the direction are reflected by the specular reflection layer.
[0319]
  Therefore, in the magnetic detection element of the present invention, the sense current can be concentrated and flown around the nonmagnetic material layer, and the magnetoresistance change rate can be improved and the magnetic detection sensitivity of the magnetic detection element can be improved.
[0320]
  Further, since the sense current can be efficiently used for magnetic detection, the power consumption of the element can be reduced, and the amount of heat generated can be suppressed.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a magnetic detection element according to a first embodiment of the present invention as viewed from a surface facing a recording medium;
FIG. 2 is a cross-sectional view of a magnetic detection element according to a second embodiment of the present invention as viewed from the side facing a recording medium;
FIG. 3 is a cross-sectional view of a magnetic detection element according to a third embodiment of the present invention as viewed from the side facing a recording medium;
FIG. 4 is a cross-sectional view of a magnetic detection element according to a fourth embodiment of the present invention as viewed from the side facing a recording medium;
[Figure 5]Reference exampleSectional drawing which looked at the magnetic detection element of from the opposing surface side with a recording medium,
FIG. 6 shows the first of the present invention.5Sectional drawing which looked at the magnetic detection element of the embodiment from the surface facing the recording medium,
[Fig. 7]Reference exampleSectional drawing which looked at the magnetic detection element of the embodiment from the surface facing the recording medium,
FIG. 8 shows the first of the present invention.6Sectional drawing which looked at the magnetic detection element of the embodiment from the surface facing the recording medium,
FIG. 9 shows the first of the present invention.7Sectional drawing which looked at the magnetic detection element of the embodiment from the surface facing the recording medium,
FIG. 10 is a process diagram of a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG.
FIG. 11 is a process diagram of a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG.
FIG. 12 is a process diagram of a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG.
FIG. 13 is a process diagram of a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG.
FIG. 14 is a process diagram of a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG.
FIG. 15 is a process diagram of a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG.
FIG. 16 is a process diagram of a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG.
FIG. 17 is a process diagram of a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG.
18 is an explanatory diagram for explaining a specular reflection effect in the magnetic detection element shown in FIG.
FIG. 19 is a cross-sectional view of a conventional magnetic detection element as seen from the side facing the recording medium;
[Explanation of symbols]
33 Seed layer
34 Antiferromagnetic layer
35a First pinned magnetic layer
35b Nonmagnetic intermediate layer
35c Second pinned magnetic layer
35 Fixed magnetic layer
35c1 ferromagnetic material layer
S1, S2, S3 Specular reflection layer
36 Non-magnetic material layer
37a Second free magnetic layer
37b Nonmagnetic intermediate layer
37c First free magnetic layer
37 Free magnetic layer 37
38 Protective layer
39, 70, 113, 121 First insulating layer
50, 61, 85, 118 Second insulating layer
41, 60, 72, 82, 115 Hard bias layer
120 Second antiferromagnetic layer
43, 74, 84, 117, 122, electrode layer
e1 Upspin electron
e2 Down spin electron

Claims (13)

基板上に、下から反強磁性層、前記反強磁性層との交換結合磁界により磁化方向が固定される固定磁性層、非磁性材料層、及び磁化が外部磁界に対し変動するフリー磁性層の順に積層された構造を含む多層膜を有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層中に、絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層が形成されており、
前記多層膜の両側部には、第１絶縁層が形成され、前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側に位置するように形成されるとともに、前記非磁性材料層よりも下側に形成され、
前記第１絶縁層の上層に電極層が形成されていることを特徴とする磁気検出素子。On a substrate, the anti-ferromagnetic layer from the bottom, of the antiferromagnetic layer and the pinned magnetic layer whose magnetization direction is fixed by exchange coupling magnetic field, a nonmagnetic material layer, and a free magnetic layer varying magnetization in response to an external magnetic field In the magnetic sensing element having a multilayer film including a structure laminated in order ,
In the pinned magnetic layer, a mirror reflection layer in the pinned magnetic layer made of an insulating oxide is formed,
On both sides of the multilayer film, a first insulating layer is formed, the upper edge of the side end surface opposed to the multilayer film of the first insulating layer, the underlying surface of the fixed magnetic layer reflective mirror layer located to, or are formed so as to be located above the bottom surface Rutotomoni, the formed below the nonmagnetic material layer,
Magnetic sensor, wherein a electrode layer is formed on the upper layer of the prior SL first insulating layer. 前記第１絶縁層の上層に、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ためのバイアス層が形成されている請求項１に記載の磁気検出素子。Wherein the upper layer of the first insulating layer, the magnetic sensing element according to claim 1 in which the bias layer is formed for aligning the magnetization direction of the free magnetic layer in a direction crossing the magnetization direction of the pinned magnetic layer. 前記フリー磁性層の側端面の少なくとも一部が、前記バイアス層の側端面と対向している請求項２に記載の磁気検出素子。  The magnetic detection element according to claim 2, wherein at least a part of the side end face of the free magnetic layer is opposed to the side end face of the bias layer. 前記バイアス層または前記電極層の下面がバイアス下地層を介してまたは直接に、前記多層膜の下層に形成された下部ギャップ層に対向している請求項２または３に記載の磁気検出素子。  4. The magnetic detection element according to claim 2, wherein a lower surface of the bias layer or the electrode layer faces a lower gap layer formed in a lower layer of the multilayer film via a bias base layer or directly. 前記バイアス層が前記電極層を兼ねている請求項２ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。  The magnetic detection element according to claim 2, wherein the bias layer also serves as the electrode layer. 前記多層膜の下層には下部ギャップ層が形成され、前記下部ギャップ層から前記多層膜の側端面に接する突出形状の前記第１絶縁層が形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。The lower gap layer is formed in a lower layer of the multilayer film, and the protruding first insulating layer in contact with a side end surface of the multilayer film is formed from the lower gap layer. Magnetic detection element. 前記第１絶縁層が、ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＮｉＯ、ＷＯ、ＷＯ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成される請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。The first insulating layer is made of AlO, Al 2 O 3 , SiO 2 , Ta 2 O 5 , TiO, AlN, AlSiN, TiN, SiN, Si 3 N 4 , NiO, WO, WO 3 BN, CrN, SiON, The magnetic detection element according to any one of claims 1 to 6 , wherein the magnetic detection element is formed of one or more selected from AlSiO. 前記第１絶縁層が、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成される請求項７に記載の磁気検出素子。The magnetic detection element according to claim 7 , wherein the first insulating layer is formed of one or more selected from AlSiO, SiON, and AlN. 前記フリー磁性層中に、絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子。  The magnetic detection element according to claim 1, wherein a specular reflection layer made of an insulating oxide is formed in the free magnetic layer. 前記フリー磁性層上に、絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成される請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。  The magnetic detection element according to claim 1, wherein a specular reflection layer made of an insulating oxide is formed on the free magnetic layer. 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）絶縁性材料からなる下部ギャップ層上に、下から、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層の順に積層された構造を含む多層膜を形成し、前記固定磁性層の形成の際、前記固定磁性層中に絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層を形成する工程と、
（ｂ）形成される磁気検出素子の光学トラック幅に相当する幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジスト層を前記多層膜上に形成し、前記リフトオフ用のレジスト層に覆われていない領域の前記多層膜を除去する工程と、
（ｃ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して第１のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記下部ギャップ層上から前記多層膜の両側面にかけて第１絶縁層を形成し、このとき前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁を前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側で且つ前記非磁性材料層よりも下側に形成する工程と、
（ｄ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して前記第１のスパッタ粒子入射角度よりも大きい第２のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記第 １絶縁層上にバイアス層及び電極層を形成する工程と、
（ｅ）前記リフトオフ用のレジスト層を除去する工程、The manufacturing method of the magnetic detection element characterized by having the following processes.
(A) a lower gap layer made of an insulating material, from the bottom, the antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic material layer, and a multilayer film including a structure laminated in the order of the free magnetic layer, wherein When forming the pinned magnetic layer, forming a specular reflection layer in the pinned magnetic layer made of an insulating oxide in the pinned magnetic layer ; and
(B) A lift-off resist layer that covers a region having a width corresponding to the optical track width of the magnetic detection element to be formed is formed on the multilayer film, and the region of the region not covered by the lift-off resist layer is formed. Removing the multilayer film;
(C) An ion beam sputtering method having a first sputtered particle incident angle with respect to the normal direction of the lower gap layer surface is used to form the first insulating layer from above the lower gap layer to both side surfaces of the multilayer film. formed, in a position underlying surface at this time the first insulating layer and the multilayer film the pinned magnetic layer in the upper edge of the side end surface facing the reflective mirror layer, or, and the non-in above the said bottom surface Forming below the magnetic material layer ;
(D) on the first insulating layer using an ion beam sputtering method having a second sputtered particle incident angle larger than the first sputtered particle incident angle with respect to the normal direction of the lower gap layer surface; Forming a bias layer and an electrode layer;
(E) removing the lift-off resist layer; 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。
（ｆ）絶縁性材料からなる下部ギャップ層上に、下から、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層の順に積層された構造を含む多層膜を形成し、前記固定磁性層の形成の際、前記固定磁性層中に絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層を形成する工程と、
（ｇ）形成される磁気検出素子の光学トラック幅に相当する幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジスト層を前記多層膜上に形成し、前記リフトオフ用のレジスト層に覆われていない領域の前記多層膜及び前記下部ギャップ層の一部を除去する工程と、
（ｈ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して第１のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記下部ギャップ層上から前記多層膜の両側面にかけて第１絶縁層を形成する工程と、
（ｉ）前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側で且つ前記非磁性材料層よりも下側に位置するように、前記第１絶縁層の上端側を除去する工程と、
（ｊ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して前記第１のスパッタ粒子入射角度よりも小さい第２のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記第１絶縁層上にバイアス層及び電極層を形成する工程と、
（ｋ）前記リフトオフ用のレジスト層を除去する工程、The manufacturing method of the magnetic detection element characterized by having the following processes.
(F) a lower gap layer made of an insulating material, from the bottom, the antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, a nonmagnetic material layer, and a multilayer film including a structure laminated in the order of the free magnetic layer, wherein A step of forming a specular reflection layer in the pinned magnetic layer made of an insulating oxide in the pinned magnetic layer when forming the pinned magnetic layer ;
(G) A lift-off resist layer that covers a region having a width corresponding to the optical track width of the magnetic detection element to be formed is formed on the multilayer film, and the region of the region not covered with the lift-off resist layer is formed. Removing a part of the multilayer film and the lower gap layer;
(H) An ion beam sputtering method having a first sputtered particle incident angle with respect to the normal direction of the surface of the lower gap layer is used to form a first insulating layer from above the lower gap layer to both side surfaces of the multilayer film. Forming, and
(I) the upper edge of the side end surface opposed to the multilayer film of the first insulating layer, a position underlying surface of the fixed magnetic layer reflective mirror layer, or, and the non-magnetic upper than the lower surface Removing the upper end side of the first insulating layer so as to be located below the material layer ;
(J) on the first insulating layer using an ion beam sputtering method having a second sputter particle incident angle smaller than the first sputter particle incident angle with respect to a normal direction of the lower gap layer surface; Forming a bias layer and an electrode layer;
(K) removing the lift-off resist layer; 前記（ｈ）の工程において、前記第１絶縁層を、前記多層膜の側面に接している突出部及び前記下部ギャップ層表面に対して平行に重なっている平坦部を有するものとして形成する請求項１２に記載の磁気検出素子の製造方法。In the step (h), the first insulating layer is formed to have a protruding portion in contact with a side surface of the multilayer film and a flat portion overlapping in parallel with the surface of the lower gap layer. A method for producing the magnetic sensing element according to claim 12 .
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