JP3774375B2 - 磁気検出素子及びその製造方法、ならびに前記磁気検出素子を用いた薄膜磁気ヘッド - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、固定磁性層の磁化の方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層の磁化の方向との関係で電気抵抗が変化する磁気検出素子に係り、特にヒステリシスが無く、再生波形の安定性に優れた磁気検出素子、およびその製造方法、ならびに前記磁気検出素子を用いた薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１５は従来のスピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図である。
【０００３】
符号６はＴａなどの下地層であり、前記下地層６の上に反強磁性材料で形成された反強磁性層１が形成されている。さらにその上にはＮｉＦｅ合金などの磁性材料製の固定磁性層２、Ｃｕなどの非磁性金属材料で形成された非磁性中間層３、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料製のフリー磁性層４及びＴａなどの保護層７が積層されている。
【０００４】
前記固定磁性層２の磁化は、前記反強磁性層１と固定磁性層２との界面で発生した交換異方性磁界によってハイト方向（図示Ｙ方向）に固定されている。
【０００５】
前記下地層６から保護層７までの多層膜９の両側には、ハードバイアス層５と電極層８とが積層されている。また前記ハードバイアス層５の下には、例えばＣｒなどの非磁性材料で形成されたバイアス下地層１０が敷かれており、前記バイアス下地層１０は前記多層膜９のトラック幅方向における両側端面上にまで延びて形成されている。
【０００６】
前記フリー磁性層４の磁化は前記ハードバイアス層５からの縦バイアス磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられ、前記固定磁性層２の磁化とほど直交関係にされている。
【０００７】
図１５に示すように、前記フリー磁性層４の上面のトラック幅方向における幅寸法でトラック幅Ｔｗが規定されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
ところで図１５に示すように、前記ハードバイアス層５の下にＣｒなどのバイアス下地層１０を設ける理由は、前記ハードバイアス層５の特性（保磁力Ｈｃと角形比Ｓ）を向上させるためであった。
【０００９】
前記ハードバイアス層５の下に前記バイアス下地層１０を敷くと、前記ハードバイアス層５の保磁力Ｈｃ及び角形比Ｓが大きくなることが知られている。
【００１０】
しかしながら図１５に示す従来の構造では、前記フリー磁性層４のトラック幅方向の両側にも前記バイアス下地層１０が形成され、前記フリー磁性層４とバイアス下地層１０とが磁気的な連続体となっていないため、前記フリー磁性層４のトラック幅方向における両側端部の磁化は、反磁界の影響で乱れて磁壁が生じるという磁化不連続現象、いわゆるバックリング現象が起こることがわかった。
【００１１】
特に今後の高記録密度化に伴い、トラック幅Ｔｗを狭くすると、前記反磁界が増加し、前記バックリング現象が顕著になるため、前記フリー磁性層４の磁区制御に悪影響を及ぼし、再生波形の安定性が低下し、また再生出力が低下することがわかった。
【００１２】
そこで図１５に示すスピンバルブ型薄膜素子の構造に代えて、図１６に示すスピンバルブ型薄膜素子の構造が考えられた。図１６はスピンバルブ型薄膜素子を記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図である。
【００１３】
図１６に示す構造では、図１５と異なり、前記ハードバイアス層５の保磁力Ｈｃ及び角形比Ｓを向上させるためのバイアス下地層１０が、前記ハードバイアス層５の下のみに形成され、前記フリー磁性層４の両側には形成されていない。
【００１４】
図１６における前記バイアス下地層１０の形成は、スパッタの際におけるスパッタ粒子照射角度を基板に対し垂直方向に近い角度とすることで達成される。
【００１５】
図１６では、ハードバイアス層５が前記フリー磁性層４の両側に直接接続され、磁気的な連続体を形成することで、前記フリー磁性層４の反磁界を減少させることができ、上記のバックリング現象を低減させることができると考えられた。
【００１６】
ところが、前記フリー磁性層４の両側に形成されたハードバイアス層５は、保磁力Ｈｃが非常に大きく、図１６の構造では、前記ハードバイアス層５の保磁力Ｈｃが前記フリー磁性層４に転写されてしまい、これによってヒステリシスが生じ、また再生波形のベースラインシフトなどの不具合が懸念された。
【００１７】
そこで本発明は上記従来の問題点を解決するためのものであり、特にヒステリシスが無く再生波形の安定性を向上させることが可能な磁気検出素子、およびその製造方法、ならびに前記磁気検出素子を用いた薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明における磁気検出素子は、第１の反強磁性層と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性中間層を介して形成されたフリー磁性層とを有する多層膜が設けられ、
前記多層膜のトラック幅方向の両側領域には、第２の反強磁性層と、少なくとも前記フリー磁性層の両側に形成される軟磁性層とが設けられ、前記軟磁性層のトラック幅方向の両側にはバイアス層が設けられていることを特徴とするものである。
【００２０】
このように前記バイアス層を前記フリー磁性層からトラック幅方向に離して形成することで、前記フリー磁性層への前記バイアス層の保磁力の転写の問題やバックリング現象の問題は発生せず、また前記フリー磁性層と前記バイアス層間に介在する軟磁性層の磁化は前記バイアス層からの縦バイアス磁界によってトラック幅方向に向けられているため、前記軟磁性層との強磁性結合により、前記フリー磁性層の磁化は、適切にトラック幅方向に揃えられる。
【００２１】
よって本発明では、従来のようにヒステリシスが生じず、また再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【００２６】
また本発明では、前記多層膜のトラック幅方向の両側に第２の反強磁性層とフリー磁性層の両側で接する軟磁性層とが積層されている。これにより前記第２の反強磁性層と前記軟磁性層間で交換異方性磁界が発生し、前記軟磁性層の磁化はトラック幅方向に固定される。また前記軟磁性層のトラック幅方向の両側に形成されたバイアス層から、前記軟磁性層に縦バイアス磁界が供給されることで、前記軟磁性層と前記フリー磁性層間の強磁性結合が強まり、前記フリー磁性層の磁区制御が容易となり、前記フリー磁性層の単磁区化を促進することができる。
【００２７】
また上記のように前記軟磁性層の磁化はトラック幅方向に固定されるものであるが、これによって以下のような効果を期待することができる。
【００２８】
すなわち、前記軟磁性層の磁化が適切にトラック幅方向に固定されていることで、外部磁界が侵入してきても、前記外部磁界によって前記軟磁性層の磁化が回転することが無い。前記軟磁性層とフリー磁性層とは強磁性結合をしているため、仮に前記軟磁性層の磁化が回転すると、その磁化変動が、前記フリー磁性層にも伝播して前記フリー磁性層の磁化まで回転する、いわゆるサイドリーディング（Ｓｉｄｅ Ｒｅａｄｉｎｇ）の問題が発生しやすく、これによって再生波形にノイズが乗り、再生波形の安定性が低下する。
【００２９】
本発明では、前記軟磁性層の磁化が、トラック幅方向に固定されているから、前記サイドリーディングの問題は発生せず、したがってノイズの発生がない再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能になっている。
【００３０】
また本発明における具体的な磁気検出素子は、前記多層膜が下から、第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層およびフリー磁性層の順で積層され、前記多層膜の両側領域に、前記第２の反強磁性層と、その上に前記軟磁性層とが積層されている構造である。この構造は図３に提示してある。
【００３１】
あるいは本発明における具体的な磁気検出素子は、前記多層膜が下からフリー磁性層、非磁性中間層、固定磁性層及び第１の反強磁性層の順で積層され、前記多層膜の両側領域に、前記軟磁性層と、その上に前記第２の反強磁性層とが積層されている構造である。この構造は図４に提示してある。
【００３２】
また本発明では、前記軟磁性層は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＮｉＦｅＣｏ合金で形成されることが好ましい。
【００３３】
あるいは本発明では、前記軟磁性層は、ＮｉＦｅＸ合金（ただし元素Ｘは、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕのうちいずれか１種または２種以上）で形成されることが好ましい。
【００３４】
前記軟磁性層の膜厚が大きく形成され、また前記軟磁性層がＮｉＦｅ合金などの比抵抗の小さい材質で形成されていると、前記軟磁性層そのものの持つ異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ効果）が無視できなくなり、フリー磁性層と同様に磁気抵抗効果に寄与する可能性がある。そこで前記軟磁性層が磁気抵抗効果に寄与しなくするためには、前記軟磁性層の比抵抗を高めることが効果的であり、そのためＮｉＦｅ合金に元素Ｘを添加して前記軟磁性層の比抵抗値を高めている。さらにＮｉＦｅＸ合金で形成された前記軟磁性層は、残留磁化が小さくなるため、以下に記述する残留磁化×膜厚値の制御を容易化できる。
【００３５】
本発明では、前記軟磁性層の残留磁化×膜厚は、前記バイアス層の残留磁化×膜厚に比べて小さいことが好ましい。
【００３６】
これにより前記軟磁性層と前記フリー磁性層間の強磁性結合は、従来、前記フリー磁性層とバイアス層間における静磁結合に比べて小さくなる。
【００３７】
前記フリー磁性層に従来のようにハードバイアス層から強い磁場が与えられると、前記フリー磁性層の特にトラック幅方向の両側端部における磁化が外部磁界によって動き難くなり、前記両側端部における再生感度が低下してしまい特にこの傾向は狭トラック化が進むほど顕著になるが、本発明では、前記フリー磁性層と軟磁性層間の強磁性結合を、前記バイアス層との静磁結合に比べて弱めることができるので、前記フリー磁性層全体の再生感度を向上させることができ、従来に比べて高い再生出力を得ることが可能である。よって本発明では狭トラック化においても、前記フリー磁性層の再生感度の向上を図ることができ、今後の高記録密度化に対応可能な磁気検出素子を製造することが可能である。
【００３８】
また本発明では、前記フリー磁性層のトラック幅方向の端面の中心からトラック幅方向における前記軟磁性層の幅寸法は、５００Å以上で２０００Å以下であることが好ましい。
【００３９】
また本発明では、少なくとも前記バイアス層の下には、バイアス下地層が形成されていることが好ましい。
【００４０】
また本発明では、前記バイアス下地層は、結晶構造がｂｃｃ構造の金属膜で形成されていることが好ましく、前記バイアス下地層はＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのうちいずれか１種または２種以上の金属膜で形成されることが好ましい。
【００４１】
また本発明では、少なくとも前記バイアス層の上には電極層が形成されていることが好ましい。
【００４２】
また本発明における磁気検出素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ａ）第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層及びフリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜に、ハイト方向の第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理を行い、前記第１の反強磁性層と固定磁性層間に交換異方性磁界を発生させ、前記固定磁性層の磁化を前記ハイト方向に固定する工程と、
（ｃ）前記多層膜の両側領域に第２の反強磁性層と、少なくとも前記フリー磁性層の両側に対向する軟磁性層とを積層し、トラック幅方向に、前記第１の反強磁性層の交換異方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、前記第１の反強磁性層のブロッキング温度よりも低い第２の熱処理温度で熱処理して、前記第２の反強磁性層と軟磁性層間に交換異方性磁界を発生させ、前記軟磁性層の磁化をトラック幅方向に固定する工程と、
（ｄ）前記第２の反強磁性層及び前記軟磁性層の両側にバイアス層を形成し、前記バイアス層の上に電極層を形成する工程。
【００４３】
上記の製造方法では、印加磁界と熱処理温度の大きさを適切に制御することで、前記第１の反強磁性層に接する固定磁性層の磁化をトラック幅方向と交叉する方向（ハイト方向）に固定し、第２の反強磁性層と接する軟磁性層の磁化を前記トラック幅方向に固定することができる。
【００４４】
このように、前記固定磁性層の磁化制御と軟磁性層の磁化制御を、印加磁界と熱処理温度を調整するのみで簡単に行うことができる。
【００４５】
また本発明では、前記第１の反強磁性層と第２の反強磁性層を、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成することが好ましい。
【００４６】
また本発明では、前記第１の反強磁性層と第２の反強磁性層をＸ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）で形成しても良い。
【００４７】
また本発明における薄膜磁気ヘッドは、下部シールド層上に下部ギャップ層を介して、上記した磁気検出素子が形成され、前記磁気検出素子上に上部ギャップ層を介して上部シールド層が形成されることを特徴とするものである。
【００４８】
この発明では、ヒステリシスがなく、また再生波形の安定性に優れた薄膜磁気ヘッドを製造できると共に、前記上部ギャップ層を電気的短絡が無いように容易に形成でき、さらに前記多層膜のトラック幅方向の両側における前記シールド層間の距離を小さくできることで実効トラック幅を小さくでき、クロストークの問題を低減させることができる。
【００４９】
【発明の実施の形態】
図１は、参考例の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００５０】
図１に示す薄膜磁気ヘッドは、記録媒体に記録された外部信号を再生するためのＭＲヘッドである。図１には前記ＭＲヘッドのみが開示されているが、前記ＭＲヘッドの上に記録用のインダクティブヘッドが積層されていてもよい。前記インダクティブヘッドは磁性材料製のコア層とコイル層とを有して構成される。
【００５１】
また前記薄膜磁気ヘッドは、例えばアルミナ−チタンカーバイト（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）で形成されたスライダのトレーリング端面上に形成される。前記スライダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス材などによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気ヘッド装置が構成される。
【００５２】
図１に示す符号２０は、下部シールド層である。前記下部シールド層２０はＮｉＦｅ合金やセンダストなどの磁性材料によって形成される。
【００５３】
前記下部シールド層２０上にはＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料製の下部ギャップ層２１が形成されている。
【００５４】
そして前記下部ギャップ層２１上に磁気検出素子２２が形成される。図１に示す磁気検出素子２２は、いわゆるシングルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構成である。以下、前記磁気検出素子２２を構成する各層について説明する。
【００５５】
まず、前記下部ギャップ層２１の図面中央の上面には下地層２３が形成される。前記下地層２３は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成されることが好ましい。前記下地層２３は５０Å以下程度の膜厚で形成される。なおこの下地層２３は形成されていなくても良い。
【００５６】
次に前記下地層２３の上には反強磁性層２６が形成される。前記反強磁性層２６は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。あるいは前記反強磁性層２６は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎを含有する反強磁性材料により形成されることが好ましい。
【００５７】
これらの反強磁性材料は、耐食性に優れしかもブロッキング温度も高く次に説明する固定磁性層２７との界面で大きな交換異方性磁界を発生し得る。また前記反強磁性層２６は８０Å以上で２５０Å以下の膜厚で形成されることが好ましい。
【００５８】
次に前記反強磁性層２６の上には固定磁性層２７が形成されている。前記固定磁性層２７はＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金などにより形成される。前記固定磁性層２７が積層された後、ハイト方向（図示Ｙ方向）への磁場中アニールを施すことで、前記固定磁性層２７と反強磁性層２６との界面で発生する交換異方性磁界により、前記固定磁性層２７の磁化はハイト方向（図示Ｙ方向）に強固に固定される。前記固定磁性層２７は１０Å以上で６０Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。
【００５９】
前記固定磁性層２７の上には非磁性中間層２８が形成されている。前記非磁性中間層２８は例えばＣｕなどの電気抵抗の低い導電性材料によって形成される。前記非磁性中間層２８は例えば１８〜３０Å程度の膜厚で形成される。
【００６０】
次に前記非磁性中間層２８の上にはフリー磁性層２９が形成される。前記フリー磁性層２９は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金などにより形成される。また前記フリー磁性層２９は、２０Å以上で４０Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。また前記フリー磁性層２９は２層構造で形成され、前記非磁性中間層２８と対向する側にＣｏ膜が形成されていることが好ましい。これにより前記非磁性中間層２８との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくすることができる。
【００６１】
次に前記フリー磁性層２９の上には保護層３０が形成される。前記保護層３０はＴａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成される。前記保護層３０の膜厚は３０Å程度である。
【００６２】
図１に示すように上記した前記下地層２３から保護層３０の各層で構成される多層膜３１は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面３１ａ，３１ａが、前記下地層２３の下面から前記保護層３０の上面まで連続した傾斜面となっており、例えば前記多層膜３１は図１に示すような略台形状で形成される。
【００６３】
次に前記多層膜３１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側領域３１ｂ，３１ｂには、電極層３２（なお図１及び図２に示す形態では前記電極層を第１の電極層と称す）とその上に軟磁性層３３、及び保護層３０が積層形成されている。
【００６４】
前記軟磁性層３３は前記フリー磁性層２８の両側に接して形成されている。また図１に示すように前記第１の電極層３２の上面は前記フリー磁性層２９の下面と同位置かあるいはそれよりも下側に位置し、前記第１の電極層３２の上に形成された前記軟磁性層３３の上面は前記フリー磁性層２９の上面と同位置かあるいはそれよりも上側まで形成されている。これにより前記フリー磁性層２９の両側端面は前記軟磁性層３３のみが接合された状態になっている。
【００６５】
また図１に示すように、前記第１の電極層３２及び前記軟磁性層３３のトラック幅方向における両側端面３４、３４は、連続した傾斜面となっており、この形態では、前記第１の電極層３２の下層側は、前記両側端面３４、３４よりもさらに図示Ｘ方向に延びて形成されている。なお前記両側端面３４、３４は、前記下部ギャップ層２１にまで形成されていてもかまわない。
【００６６】
次に図１に示すように、前記第１の電極層３２上から前記両側端面３４、３４上にかけてバイアス下地層３５、３５が形成されており、前記バイアス下地層３５の上にハードバイアス層３６が形成されている。さらに前記ハードバイアス層３６の上には電極層３７（なお図１、２に示す形態及び図７に示す実施形態では前記電極層を第２の電極層と称す）が形成されている。前記第２の電極層３７と前記第１の電極層３２とは、バイアス下地層を介して電気的に接続されている。
【００６７】
前記第１の電極層３２及び第２の電極層３７は、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）、Ｒｈ、Ｉｒ、ＲｕやＷ（タングステン）などで形成されている。前記第１の電極層３２及び第２の電極層３７は同じ材質の金属材料で形成されていても良いし異なる金属材料で形成されていても良い。また前記ハードバイアス層３６は、例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成されている。
【００６８】
次に図１に示すように、前記電極層３７上から軟磁性層３３上及び多層膜３１上にかけて上部ギャップ層３８が形成され、前記上部ギャップ層３８の上に上部シールド層３９が形成される。前記上部ギャップ層３８は前記下部ギャップ層２１として使用可能な非磁性材料で形成され、また上部シールド層３９は下部シールド層２０として使用可能な磁性材料で形成される。なお前記上部シールド層３９の上にインダクティブヘッドも形成される場合には、前記上部シールド層３９は前記インダクティブヘッドの下部コア層として兼用されても良いし、前記下部コア層を別に形成しても良い。
【００６９】
ところで図１では、前記フリー磁性層２９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に軟磁性層３３を介してハードバイアス層３６が設けられている。図１では、前記ハードバイアス層３６はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化されており、前記ハードバイアス層３６からの縦バイアス磁界の影響を受けて前記軟磁性層３３はトラック幅方向に磁化されている。そして前記軟磁性層３３とフリー磁性層２９とが直接接合されていることで強磁性結合によって、前記フリー磁性層２９はトラック幅方向に磁化され、前記固定磁性層２７の磁化とほぼ交叉する方向に揃えられる。
【００７０】
図１に示す形態では、前記軟磁性層３３とハードバイアス層３６との間には、バイアス下地層３５が介在しているので、前記軟磁性層３３の前記ハードバイアス層３６と対向する側の端部３３ａでは反磁界が大きくなって、図１５で説明した前記バックリング現象が起こりやすくなっている。しかしながら前記ハードバイアス層３６から離れた前記フリー磁性層２９と接する側の端部３３ｂ、３３ｂでは、もはや上記のバックリング現象は起こっておらず、前記端部３３ｂでの磁化は適切にトラック幅方向に向けられている。
【００７１】
また前記軟磁性層３３とハードバイアス層３６間に前記バイアス下地層３５が形成されておらず、前記バイアス下地層３５は前記ハードバイアス層３６の下のみに形成され、前記軟磁性層３３と前記ハードバイアス層３６が直接接合されていてもよい。かかる場合、前記軟磁性層３３の前記ハードバイアス層３６と対向する側の端部３３ａでは、前記ハードバイアス層３６の高い保磁力Ｈｃが転写されやすくなっているが、前記ハードバイアス層３６から離れた前記フリー磁性層２９と接する側の端部３３ｂ、３３ｂでは、もはや上記の保磁力Ｈｃの転写は低減されており、前記端部３３ｂでの保磁力Ｈｃは軟磁性材料そのものが有する保磁力Ｈｃ程度までに小さくなっている。
【００７２】
したがって、前記フリー磁性層２９の両側に軟磁性層３３を形成し、さらにその両側にハードバイアス層３６を形成する構成とすることで、前記フリー磁性層２９には、従来のようにバックリング現象が起こらず、またハードバイアス層３６からの保磁力Ｈｃの転写も無く、前記軟磁性層３３との強磁性結合によって適切にトラック幅方向に磁化されたフリー磁性層２９の形成が可能になるのである。
【００７３】
よって従来に比べて前記フリー磁性層の磁区制御が容易となり、ヒステリシスの無い、再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【００７４】
次に本発明における前記軟磁性層３３の好ましい材質について以下に説明する。
【００７５】
本発明では、前記軟磁性層３３は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＮｉＦｅＣｏ合金で形成されることが好ましい。これらの磁性材料で形成された軟磁性層３３は比抵抗が小さく、第１の電極層３２及び第２の電極層３７からのセンス電流を前記軟磁性層３３を介してフリー磁性層２９、非磁性中間層２８及び固定磁性層２７に導きやすくできる。
【００７６】
ただし前記軟磁性層３３の膜厚は薄い方が好ましく、前記軟磁性層３３の膜厚は５０Å以上で１５０Å以下であることが好ましい。前記軟磁性層３３の膜厚が厚くなると、残留磁化×膜厚が大きくなることで、前記フリー磁性層２９と前軟磁性層３３間の強磁性結合が強まり、前記フリー磁性層２９のトラック幅方向における両側端部が強固にトラック幅方向に固定されてしまい、前記両側端部での再生感度が低下し、再生出力が低下する。特に前記フリー磁性層２９の上面のトラック幅方向の寸法で決定されるトラック幅Ｔｗ（光学的なトラック幅）が小さくなることによって、上記問題は顕著になる。
【００７７】
そこで本発明では、前記軟磁性層３３の残留磁化×膜厚は、前記ハードバイアス層３６の残留磁化×膜厚よりも小さくなるように、前記軟磁性層３３の材質及び膜厚を設定することが好ましい。これにより前記フリー磁性層２９と前記軟磁性層３３間の強磁性結合の強さを、従来の前記フリー磁性層２９とハードバイアス層３６間の静磁結合に比べて弱めることができ、前記フリー磁性層２９のトラック幅方向全体を適切な感度領域として機能させることができ、再生出力を向上させることができる。
【００７８】
本発明では、前記軟磁性層３３は、ＮｉＦｅＸ合金（ただし元素Ｘは、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕのうちいずれか１種または２種以上）で形成されても良い。これらの磁性材料は元素ＸがＮｉＦｅ合金に添加されていることで比抵抗が大きくなり、また残留磁化は低下する。
【００７９】
したがって、図１の別の形態として、例えば第１の電極層３２を形成せず、あるいは前記第１の電極層３２を薄く形成して、前記第１の電極層３２が形成されていた領域にも前記軟磁性層３３を形成した場合でも、前記軟磁性層３３の残留磁化×膜厚を、前記ハードバイアス層３６の残留磁化×膜厚に比べて小さくすることが可能である。したがって、前記軟磁性層３３にＮｉＦｅＸ合金を使用した方が、ＮｉＦｅ合金を使用する場合に比べて、前記軟磁性層３３及び第１の電極層３２の膜厚の制御を容易にできる。
【００８０】
また本発明では、前記軟磁性層３３の磁化は外部磁界の影響を受けて回転する可能性がある。このように前記軟磁性層３３の磁化が外部磁界の影響を受けて回転すると、前記軟磁性層３３のフリー磁性層２９に近い側の端部３３ｂの部分も磁気抵抗効果に寄与する虞があり、トラック幅Ｔｗが実質的に前記端部３３ｂ付近にまで広がる可能性がある。これでは今後の高記録密度化に伴う狭トラック化を適切に図ることができなくなる。
【００８１】
このため前記軟磁性層３３を上記したＮｉＦｅＸ合金で形成し、前記軟磁性層３３の比抵抗を上げて異方性磁気抵抗効果（ＡＭＲ効果）を低減させることで、前記軟磁性層３３の端部３３ｂが、磁気抵抗効果に寄与しないようにすることができる。
【００８２】
ただし前記軟磁性層３３の膜厚が上記した５０Å〜１５０Å程度に薄ければ、前記軟磁性層３３が前記ＮｉＦｅ合金などの比抵抗の小さい磁性材料で形成されても、前記軟磁性層３３が寄与する磁気抵抗効果は無視できるほどに小さくなるので、かかる場合、前記軟磁性層３３を前記ＮｉＦｅ合金などの比抵抗の小さい磁性材料で形成することが好ましい。
【００８３】
次に、前記軟磁性層３３の前記フリー磁性層２９の端面３１ａ中心からトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法Ｔ１について規定する。
【００８４】
本発明では前記幅寸法Ｔ１は５００Å以上で２０００Å以下であることが好ましい。
【００８５】
前記幅寸法Ｔ１が５００Åよりも小さくなると、前記ハードバイアス層３６からの高い保磁力Ｈｃが前記軟磁性層３３のフリー磁性層２９に近い側の端部３３ｂにまで転写されやすく、前記フリー磁性層２９の保磁力Ｈｃも大きくなりやすい。また前記軟磁性層３３のハードバイアス層３６と対向する側の端部３３ａで発生していたバックリング現象の影響を受けて、前記軟磁性層３３全体の磁化が乱れ、前記フリー磁性層２９の磁化をトラック幅方向に適切に単磁区化できないといった問題が発生しやすい。
【００８６】
また前記幅寸法Ｔ１が２０００Åよりも大きくなると、前記軟磁性層３３のフリー磁性層２９に接する端部３３ｂまで適切にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化されにくく、前記フリー磁性層２９の磁化をトラック幅方向に適切に単磁区化できないといった問題が発生する。
【００８７】
よって本発明では上記のように前記軟磁性層３３の前記フリー磁性層２９の端面３１ａ中心からトラック幅方向への幅寸法Ｔ１を５００Å以上で２０００Å以下に設定した。
【００８８】
次に第２の電極層３７の構造について以下に説明する。図１に示す形態では、前記磁気検出素子２２が現れるトラック幅方向（図示Ｘ方向）の断面では、前記第２の電極層３７は前記ハードバイアス層３６の上のみに形成されている。
【００８９】
ただし前記第２の電極層３７は、図１の点線３７ａに示すように、前記ハードバイアス層３６上から前記軟磁性層３３上にかけて形成されていても良い。かかる場合、図１の点線３７ａで示すように、前記多層膜３１の上面と、前記第２の電極層３７の内側端部３７ｂ間が離れていることが好ましい。これにより以下のような効果を期待することができる。
【００９０】
第１に、前記多層膜３１上から前記軟磁性層３３上さらには前記第２の電極層３７上にかけて形成される上部ギャップ層３８をピンホールなどの欠陥がなく所定膜厚で形成でき、電気的絶縁性を良好にできる。
【００９１】
第２に、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂであって、前記第２の電極層３７が前記軟磁性層３３上に形成されていない部分での、シールド層２０、３９間の膜厚Ｈ１と、前記多層膜３１とその上下に形成されたシールド層２０、３９間の膜厚（ギャップと呼ばれる）Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）が９０ｎｍ以下で−２０ｎｍ以上であれば、クロストークの問題を低減できる。
【００９２】
クロストークとは、前記多層膜３１の両側領域３１ｂにおけるシールド層２０、３９間の間隔が広がると、前記シールド層２０、３９のシールド機能が低下することで、前記多層膜３１の両側領域３１ｂと対向する位置で発生している外部信号が、前記多層膜３１内に引きずり込まれることであり、これにより実効トラック幅Ｔｗは広がってしまう。
【００９３】
このようなクロストークの問題を低減させるには、前記第２の電極層３７が前記軟磁性層３３上に形成されていない部分での、シールド層２０、３９間の膜厚Ｈ１を、膜厚Ｈ２程度にまで小さくし、前記シールド層２０、３９間の距離を狭めてシールド機能を向上させることが好ましく、本発明では、前記膜厚Ｈ１とＨ２との差（Ｈ１−Ｈ２）を、９０ｎｍ以下で−２０ｎｍ以上に規定している。なお好ましくは７０ｎｍ以下、より好ましくは３０ｎｍ以下である。そしてこれによって実効トラック幅を小さくできる。本発明では上記数値範囲を満たすことで前記実効トラック幅Ｔｗを０．１７μｍ以下にでき、狭トラック化に対応可能な磁気検出素子２２を製造することが可能である。なお実効トラック幅の測定は、フルトラックプロファイル法やマイクロトラックプロファイル法などによって測定されており、前記実効トラック幅は、図１に図示されている、光学的な方法によって測定されたトラック幅Ｔｗ（これを光学的トラック幅Ｔｗと呼ぶ）とは異なる測定方法によって求められたものである。
【００９４】
次に前記ハードバイアス層３６と軟磁性層３３及び第１の電極層３２の端面３４間に形成されているバイアス下地層３５の材質について以下に説明する。
【００９５】
本発明では、前記バイアス下地層３５は、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で形成されることが好ましい。なおこのとき前記バイアス下地層３５の結晶配向は（１００）面が優先配向することが好ましい。
【００９６】
このような結晶構造及び結晶配向性を有する金属膜によってバイアス下地層３５を形成する理由は、前記バイアス下地層３５上に形成されるハードバイアス層３６の保磁力Ｈｃ及び角形比Ｓを高めるためである。
【００９７】
前記ハードバイアス層３６は、ＣｏＰｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金などで形成される。これら合金の結晶構造は一般的にはバルクにおいて、面心立方構造（ｆｃｃ）と稠密六方構造（ｈｃｐ）の混相となる組成付近の膜組成に設定されている。
【００９８】
ここで上記の金属膜で形成されたバイアス下地層３５とハードバイアス層３６を構成するＣｏＰｔ系合金のｈｃｐ構造の格子定数は近い値となるために、ＣｏＰｔ系合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造で形成されやすくなる。このときｈｃｐ構造のｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層の境界面内に優先配向される。前記ｈｃｐ構造はｆｃｃ構造に比べてｃ軸方向に大きな磁気異方性を生じるため、ハードバイアス層に磁界を与えたときの保磁力Ｈｃは大きくなるのである。さらにｈｃｐのｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層との境界面内で優先配向となっているため、残留磁化が増大し、残留磁化／飽和磁化で求められる角形比Ｓは大きくなる。その結果、前記ハードバイアス層３６の特性を向上させることができ、前記ハードバイアス層３６から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【００９９】
本発明では、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜は、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１種または２種以上の元素で形成されることが好ましい。
【０１００】
また既に説明したように、前記バイアス下地層３５は、前記ハードバイアス層３６の下のみに形成されていても良い。
【０１０１】
また図１の場合、前記多層膜３１の両側端面３１ａ、３１ａは下地層２３から保護層３０まで連続した傾斜面となっているが、前記反強磁性層２６の下側の一部がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に延びて形成されていてもかまわない。
【０１０２】
このようにして形成された磁気検出素子では、図示Ｙ方向の外部磁界により、フリー磁性層２９のトラック幅Ｔｗ領域の磁化が図示Ｘ方向から図示Ｙ方向に変化する。このフリー磁性層２９内での磁化の方向の変動と、固定磁性層２７の固定磁化方向（図示Ｙ方向）との関係で電気抵抗値が変化し、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。なおこの原理は図２以降の磁気検出素子においても同じである。
【０１０３】
図２は、参考例の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１０４】
図２では図１と異なり、前記多層膜３１は下から下地層２３、フリー磁性層２９、非磁性中間層２８、固定磁性層２７、反強磁性層２６及び保護層３０の順に積層されている。
【０１０５】
また前記多層膜３１のトラック幅方向における両側領域３１ｂでは、下から軟磁性層３３及び第１の電極層３２の順に積層され、前記軟磁性層３３は、前記フリー磁性層２９の上面と同位置か、あるいはそれよりもさらに上側にまで形成され、前記フリー磁性層２９の両側全体に前記軟磁性層３３を形成することが好ましい。
【０１０６】
この形態では、前記軟磁性層３３の下には、下地層４０が形成されている。これにより前記軟磁性層３３の結晶配向を膜面と平行な方向に（１１１）優先配向させている。ただし前記下地層４０は前記軟磁性層３３と前記フリー磁性層２９の両側端面間には形成されておらず、前記軟磁性層３３が直接、前記フリー磁性層２９の両側に接合されている。また前記下地層４０は、前記軟磁性層３３とフリー磁性層２９間に若干形成されていてもよいが、その膜厚は、１ｎｍ以下とする。前記膜厚が１ｎｍ以下であれば、前記下地層４０にピンホールなどが生じ易く、前記軟磁性層３３とフリー磁性層２９とが強磁性結合により磁気的に連続体となりやすいからである。
【０１０７】
なお前記下地層４０の材質は、Ｔａ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｚｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗのうち少なくとも１種以上で形成されることが好ましい。また前記下地層４０は形成されていなくても良い。
【０１０８】
この形態でも図１と同様に、前記フリー磁性層２９の両側に軟磁性層３３を形成し、さらに両側にハードバイアス層３６を形成する構成とすることで、前記フリー磁性層２９には、従来のようにバックリング現象が起こらず、またハードバイアス層３６からの保磁力Ｈｃの転写も無く、前記軟磁性層３３との強磁性結合によって適切にトラック幅方向に磁化されたフリー磁性層２９の形成が可能になる。
【０１０９】
よって従来に比べて前記フリー磁性層の磁区制御が容易となり、ヒステリシスの無い、再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【０１１０】
なお前記軟磁性層３３のフリー磁性層２９の端面の中心からトラック幅方向における幅寸法Ｔ１や、前記軟磁性層３３の膜厚や材質、さらには前記多層膜３１の両側領域３１ｂであって、前記第２の電極層３７が形成されていない部分での前記シールド層２０、３９間の膜厚Ｈ１と、前記多層膜３１が形成された部分でのシールド層２０、３９間の膜厚Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）、第２の電極層３７の形状などは図１で説明した通りである。
【０１１１】
図３は本発明における第１実施形態の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１１２】
この実施形態では、下部シールド層２０の上に下部ギャップ層２１を介して、磁気検出素子２２が形成されている。前記磁気検出素子２２は、前記下部ギャップ層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における上面中央に下地層２３、反強磁性層２６（なお前記反強磁性層２６は図３、４では第１の反強磁性層と称す）、固定磁性層２７、非磁性中間層２８、フリー磁性層２９及び保護層３０の順で積層された多層膜３１と、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂとで構成される。
【０１１３】
図３に示すように、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂには下から第２の反強磁性層４２及び軟磁性層３３が積層形成されている。前記第２の反強磁性層４２の上面は、前記フリー磁性層２９の下面と同程度かあるいはそれよりも下側に形成され、前記前記軟磁性層３３の上面は、前記フリー磁性層２９の上面と同位置かあるいはそれよりも上側に形成され、前記フリー磁性層２９の両側前端に前記軟磁性層３３が形成されていることが好ましい。なお前記軟磁性層３３と前記フリー磁性層とは直接、接合されている。
【０１１４】
さらに前記下部ギャップ層２１上から前記第２の反強磁性層４２及び軟磁性層３３の両側端面４３にかけてバイアス下地層３５が形成され、前記バイアス下地層３５の上にハードバイアス層３６及び、前記ハードバイアス層３６の上に電極層３７が積層形成されている。
【０１１５】
図３に示すように、前記電極層３７上から前記軟磁性層３３上、さらには前記多層膜３１上にかけて上部ギャップ層３８が形成され、前記上部ギャップ層３８の上に上部シールド層３９が形成されている。
【０１１６】
この実施形態では図１及び図２と異なり、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂには、第２の反強磁性層４２と軟磁性層３３が形成され、前記第２の反強磁性層４２と前記軟磁性層３３との間で発生する交換異方性磁界によって前記軟磁性層３３の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定される。
【０１１７】
また前記軟磁性層３３の両側に形成されたハードバイアス層３６はトラック幅方向に磁化されており、前記ハードバイアス層３６からの縦バイアス磁界によって、前記軟磁性層３３と前記フリー磁性層２９間の強磁性結合は強められている。
【０１１８】
この実施形態においても図１及び図２と同様に、前記フリー磁性層２９の両側に軟磁性層３３を形成し、さらに両側にハードバイアス層３６を形成する構成とすることで、前記フリー磁性層２９には、従来のようにバックリング現象が起こらず、またハードバイアス層３６からの保磁力Ｈｃの転写も無く、前記軟磁性層３３との強磁性結合によって適切にトラック幅方向に磁化されたフリー磁性層２９の形成が可能になる。
【０１１９】
よって従来に比べて前記フリー磁性層の磁区制御が容易となり、ヒステリシスの無い、再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【０１２０】
しかも図３に示す実施形態では、前記軟磁性層３３の下側に第２の反強磁性層４２が形成され、前記第２の反強磁性層４２との交換異方性磁界によって、前記軟磁性層３３の磁化は図示Ｘ方向に固定されており、外部磁界が侵入してきても前記軟磁性層３３の磁化は回転しにくくなっている。
【０１２１】
仮に前記軟磁性層３３の磁化が外部磁界の影響を受けて回転すると、前記軟磁性層３３とフリー磁性層２９とが強磁性結合していることで、前記の磁化回転の影響が磁壁の厚み分（約５００Å〜１０００Å程度）離れた前記フリー磁性層２９の磁化まで及び、前記フリー磁性層２９の磁化が回転する、サイドリーディングの問題が発生することにより、再生波形にノイズが乗り、再生波形の安定性は低下してしまう。
【０１２２】
そこで本発明では、前記軟磁性層３３を、第２の反強磁性層４２との交換異方性磁界によってトラック幅方向に固定できるようにしている。
【０１２３】
図４（本発明における第２実施形態の磁気再生素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図）も同様で、図４では、多層膜３１は、下から下地層２３、フリー磁性層２９、非磁性中間層２８、固定磁性層２７、第１の反強磁性層２６及び保護層３０の順に積層されており、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂには、下から軟磁性層３３及び第２の反強磁性層４２が積層されている。前記軟磁性層３３は、前記フリー磁性層２９の上面と同程度の位置か、それよりも上側にまで形成され、前記フリー磁性層の両側端面全体に前記軟磁性層３３が形成されていることが好ましい。
【０１２４】
前記軟磁性層３３の磁化は、前記第２の反強磁性層４２との間で発生する交換異方性磁界によって適切にトラック幅方向に固定されており、また前記軟磁性層３３のトラック幅方向における両側にはハードバイアス層３６が設けられていることで、前記軟磁性層３３とフリー磁性層２９との強磁性結合を強めることができる。図４の実施形態も図３と同様にサイドリーディングの問題を解消でき、再生波形にノイズが乗らない、再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【０１２５】
なお図３及び図４の実施形態において、前記軟磁性層３３のフリー磁性層２９の端面の中心からトラック幅方向における幅寸法Ｔ１や、前記軟磁性層３３の膜厚や材質、さらには前記多層膜３１の両側領域３１ｂであって、前記第２の電極層３７が形成されていない部分での前記シールド層２０、３９間の膜厚Ｈ１と、前記多層膜３１が形成された部分でのシールド層２０、３９間の膜厚Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）、第２の電極層３７の形状などは図１で説明した通りである。
【０１２６】
ところで図３及び図４に示す実施形態では、反強磁性層２６、４２が２層形成されている。前記第１の反強磁性層２６は固定磁性層２７の磁化をハイト方向（図示Ｙ方向）に固定するために用いられるものであり、第２の反強磁性層４２は前記軟磁性層３３の磁化をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定することによりフリー磁性層２９の磁化をトラック幅方向に向けるために用いられるものである。
【０１２７】
このように固定磁性層２７とフリー磁性層２９の磁化を前記反強磁性層２６、４２を用いて互いに交叉する方向に向けるためには、以下のように製造方法を工夫する必要性がある。
【０１２８】
図１１ないし図１４は、図３に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図であり、各図は、記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１２９】
図１１に示す工程では、基板４４上に、下から下地層２３、第１の反強磁性層２６、固定磁性層２７、非磁性中間層２８、フリー磁性層２９及び保護層３０の順で積層された多層膜３１を形成する。各層の形成は例えばスパッタ成膜である。スパッタ成膜では、例えばＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれか、またはそれらを組み合せたスパッタ法などを使用できる。
【０１３０】
本発明では前記第１の反強磁性層２６を、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成することが好ましい。あるいは、前記第１の反強磁性層２６を、Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）で形成することが好ましい。
【０１３１】
前記元素Ｘの組成比、あるいは元素Ｘ＋元素Ｘ′の組成比を、例えば３７原子％以上で６３原子％以下に設定する。または前記元素Ｘの組成比、あるいは前記元素Ｘ＋元素Ｘ′の組成比を４７原子％以上で５７原子％以下に設定することが好ましい。
【０１３２】
次に第１の熱処理工程を行う。まずハイト方向（図示Ｙ方向）に第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、前記第１の反強磁性層２６に交換異方性磁界を発生させて、前記固定磁性層２７の磁化をハイト方向に固定する。
例えば前記第１の熱処理温度を２７０℃とし、磁界の大きさを８００ｋ（Ａ／ｍ）とする。
【０１３３】
次に図１１に示すように、前記保護層３０の上にリフトオフ用のレジスト層４５を形成する。そして前記レジスト層４５に覆われていない前記多層膜３１をイオンミリングで除去し、前記多層膜３１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面３１ａ、３１ａを傾斜面にて形成する。
【０１３４】
次に図１２に示す工程では、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂに下からバイアス下地層４０、第２の反強磁性層４２、軟磁性層３３及び保護層３０を積層する。なお各層はスパッタ成膜されることが好ましく、スパッタ成膜では、例えばＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれか、またはそれらを組み合せたスパッタ法などを使用できる。
【０１３５】
なお本発明では、前記第２の反強磁性層４２の上面４２ａは、前記フリー磁性層２９の下側に位置するように前記第２の反強磁性層４２の膜厚を調整し、前記第２の反強磁性層４２の上に形成される軟磁性層３３を前記フリー磁性層２９の両側端面に直接接合できるようにする。そして、前記レジスト層４５を除去する。
【０１３６】
また本発明では前記第２の反強磁性層４２を、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成することが好ましい。あるいは、前記第１の反強磁性層２６を、Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）で形成することが好ましい。
【０１３７】
このとき、前記元素Ｘの組成比、あるいは元素Ｘ＋元素Ｘ′の組成比を、例えば３７原子％以上で６３原子％以下に設定し、または前記元素Ｘの組成比、あるいは前記元素Ｘ＋元素Ｘ′の組成比を４７原子％以上で５７原子％以下に設定することが好ましい。
【０１３８】
次に第２の熱処理工程を行う。この工程では第１の印加磁界と交叉する方向、すなわちトラック幅方向（図示Ｘ方向）に、前記第１の反強磁性層２６の交換異方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、前記第１の反強磁性層２６のブロッキング温度よりも低い熱処理温度で処理する。
【０１３９】
この工程により、第２の反強磁性層４２には交換異方性磁界が発生し、前記軟磁性層３３の磁化をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定することができる。
【０１４０】
なおこの第２の熱処理工程では、第２の印加磁界は、第１の反強磁性層２６の交換異方性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度は、前記第１の反強磁性層２６のブロッキング温度よりも低いから、前記第１の反強磁性層２６の交換異方性磁界の方向をハイト方向に向けたまま、前記第２の反強磁性層４２の交換異方性磁界をトラック幅方向に向けることができる。この際、固定磁性層２７を例えばＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅなる積層構造の人工フェリ磁性状態として形成することにより第１の反強磁性層２６の交換異方性磁界を高めることができ、第２の熱処理による固定磁性層の磁化の傾斜を最小限に抑えることができる。なお前記第１の反強磁性層２６と第２の反強磁性層４２の組成は同じであっても良いし異なっていても良い。
【０１４１】
なお第２の熱処理温度は例えば２５０℃であり、磁界の大きさは２４ｋ（Ａ／ｍ）である。また上記した組成比で形成された反強磁性層２６、４２では、４８ｋ（Ａ／ｍ）以上の交換結合磁界を得ることができ、またブロッキング温度を３８０℃程度にすることができる。
【０１４２】
次に、図１３に示すように、前記多層膜３１及び前記軟磁性層３３の上に、前記レジスト層４５よりもトラック幅方向の幅寸法が長いリフトオフ用のレジスト層４６を形成する。前記リフトオフ用のレジスト層４６の下面４６ａが少なくとも前記多層膜３１の上面のトラック幅方向における幅寸法よりも長くなるように、前記レジスト層４６を形成する。
【０１４３】
次に図１３に示すように、前記レジスト層４６によって覆われていない第２の反強磁性層４２、軟磁性層３３及び保護層３０をイオンミリングで斜め方向から削り、前記第２の反強磁性層４２、軟磁性層３３及び保護層３０の両側端面４３、４３を傾斜面で形成する。
【０１４４】
図１４に示す最終工程では、前記基板４４と、前記第２の反強磁性層４２、軟磁性層３３及び保護層３０の両側端面４３、４３との間にバイアス下地層３５、ハードバイアス層３６及び電極層３７を積層する。なお各層はスパッタ成膜されることが好ましく、スパッタ成膜では、例えばイオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法のいずれか、またはそれらを組み合せたスパッタ法などを使用できる。
【０１４５】
そして前記レジスト層４６を除去すると、図３と同じ磁気検出素子が完成する。
【０１４６】
なお図４も図１１ないし図１４と同じ製造方法に基づいて形成することができ、図１１工程では、多層膜３１を形成した後、第１の熱処理工程を行い、図１２に示す工程では、前記多層膜３１の両側に下から軟磁性層３３及び第２の反強磁性層４２を形成した後、第２の熱処理工程を行い、図１３、１４工程で、前記軟磁性層３３及び第２の反強磁性層４２の両側にハードバイアス層３６及び電極層３７を形成する。
【０１４７】
また図１及び図２における磁気検出素子の製造方法についても説明すると、図１１と同じ工程を施した後、図１２に示す工程で、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂに、電極層３２と軟磁性層３３を積層形成し、図１３と同じ工程を施して、前記電極層３２及び軟磁性層３３の両側端部をイオンミリングで除去し、次に図１４と同じ工程を施して、ハードバイアス層３６及び電極層３７を形成すれば、図１及び図２に示す磁気検出素子が完成する。
【０１４８】
図５は参考例の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１４９】
図５に示す形態では、多層膜３１の膜構成は図１における多層膜３１の膜構成と同じであり、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂには、第１の電極層３２と前記第１の電極層３２の上に軟磁性層３３が積層形成されている。
【０１５０】
この形態では図１と異なり、前記軟磁性層３３の上であって、前記多層膜３１からトラック幅方向に離れた位置に反強磁性層４７が形成されているが、これにより前記反強磁性層４７と前記軟磁性層３３間で発生する交換異方性磁界によって前記軟磁性層３３の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けられている。
【０１５１】
そして前記軟磁性層３３は前記フリー磁性層２９の両側端面に直接接合されており、前記軟磁性層３３とフリー磁性層２９間の強磁性結合により前記軟磁性層３３の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に適切に揃えられる。なお前記強磁性結合を強めるために、前記軟磁性層３３のトラック幅方向の両側にハードバイアス層を設けてもよい。
【０１５２】
この形態では、前記フリー磁性層２９のトラック幅方向の両側には、軟磁性層３３が形成され、前記多層膜３１からトラック幅方向に離れた位置での前記軟磁性層３３上には、反強磁性層４７が形成されている。
【０１５３】
このように、従来のようにフリー磁性層の両側にハードバイアス層が設けられたものではないから、前記フリー磁性層２９には、従来のようにバックリング現象が起こらず、またハードバイアス層からの保磁力Ｈｃの転写も無く、前記軟磁性層３３との強磁性結合によって適切にトラック幅方向に磁化されたフリー磁性層２９の形成が可能になる。
【０１５４】
よって従来に比べて前記フリー磁性層の磁区制御が容易となり、ヒステリシスの無い、再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【０１５５】
なお前記反強磁性層４７は前記軟磁性層３３の下側に形成されてもかまわないが、図５に示すように前記反強磁性層４７を前記軟磁性層３３上に形成する方が、製造工程を容易化できて好ましい。
【０１５６】
図６は本発明における第３実施形態の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１５７】
図６に示す実施形態の多層膜３１は、図４の実施形態の多層膜３１と同じ膜構成であり、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂには、下から軟磁性層３３及び第２の反強磁性層４２が積層形成されている。
【０１５８】
この実施形態では、電極層３７が、前記第２の反強磁性層４２上にまで延びて形成されている。ただし前記多層膜３１の上面と、前記電極層３７の内側端面３７ｃとの間は離れており、図１で説明したのと同様に、前記多層膜３１の両側領域３１ｂの前記電極層３７が延びて形成されていない部分でのシールド層２０、３９間の膜厚Ｈ１と、前記多層膜３１が形成された位置での前記シールド層２０、３９間の膜厚Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）は、９０ｎｍ以下で−２０ｎｍ以上であることが好ましい。これにより電気的絶縁性に優れた記上部ギャップ層３８を形成できると共に、クロストークの問題を低減させることができる。
【０１５９】
また図６に示す実施形態では、前記電極層３７の上であって、前記電極層３７の内側端面３７ｃよりもトラック幅方向に離れた前記電極層３７の上にさらに電極層４８が設けられている。これにより磁気検出素子の直流抵抗値が大きくなることを抑えることができる。
【０１６０】
なお図６に示す実施形態は、図４に示す膜構成の場合のみに適用可能なものではない。図１ないし図３、および図５のいずれの形態でも適用可能なものである。
【０１６１】
図７は本発明における第４実施形態の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１６２】
図７に示す実施形態は図４に示す実施形態の一部を変更したものである。図７では、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂに、下から軟磁性層３３、第２の反強磁性層４２及び電極層４９が積層形成されている。
【０１６３】
この実施形態では、図４の場合よりも、軟磁性層３３の上に形成された第２の反強磁性層４２の膜厚を薄くし、前記第２の反強磁性層４２上と前記多層膜３１間に前記電極層４９が形成できるようにしている。
【０１６４】
この実施形態でも、前記多層膜３１の両側領域３１ｂの部分でのシールド層２０、３９間の膜厚Ｈ１と、前記多層膜３１が形成された位置での前記シールド層２０、３９間の膜厚Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）は、９０ｎｍ以下で−２０ｎｍ以上であることが好ましい。このような数値範囲となるように、前記軟磁性層３３、第２の反強磁性層４２、電極層４９の膜厚を調整する。これによって電気的絶縁性に優れた上部ギャップ層３８を形成できると共に、クロストークの問題を低減させることができる。
【０１６５】
なお図７の実施形態は、図３でも適用できる。すなわち図３に示す多層膜３１の両側領域３１ｂには、下から電極層４９、第２の反強磁性層４２、軟磁性層３３が積層形成されるようにする。そして前記多層膜３１の両側領域３１ｂの部分でのシールド層２０、３９間の膜厚Ｈ１と、前記多層膜３１が形成された位置での前記シールド層２０、３９間の膜厚Ｈ２との差（Ｈ１−Ｈ２）が、９０ｎｍ以下で−２０ｎｍ以上となるように、前記軟磁性層３３、第２の反強磁性層４２、電極層４９の膜厚を調整する。
【０１６６】
図７に示す実施形態では、前記多層膜３１の両側に電極層４９が形成されることで、前記多層膜３１のフリー磁性層２９、非磁性中間層２８及び固定磁性層２７に適切な大きさのセンス電流を供給することができ、素子の直流抵抗値を低減させると共に、通電信頼性（耐エレクトロマイグレーション）を向上させることができる。
【０１６７】
図８は、多層膜３１の部分を拡大した部分拡大断面図であり、本発明における好ましい膜構成が示されている。
【０１６８】
図８では、下地層２３の上にシードレイヤ５０が形成されている。前記シードレイヤ５０は一層の非磁性材料あるいは磁性材料で形されているが、特に高抵抗材料で形成されることが好ましい。前記シードレイヤ５０は例えば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）で形成されることが好ましい。このうち前記シードレイヤ５０はＮｉＦｅＣｒ合金で形成されることがより好ましい。前記シードレイヤ５０の（１１１）面を、より適切に反強磁性層２６との界面と平行な方向に優先配向させることができ、さらに高比抵抗にできるからである。
【０１６９】
前記シードレイヤ５０が高比抵抗であると、電極層３７から流れるセンス電流の前記シードレイヤ５０への分流を抑制することが可能である。これによって抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を向上させることができ、またバルクハウゼンノイズを減少させることができる。
【０１７０】
上記したように前記シードレイヤ５０は、前記反強磁性層２６との界面と平行な方向に面心立方晶の（１１１）面あるいは体心立方晶の（１１０）面が優先配向していることで、前記シードレイヤ５０上に形成される反強磁性層２６の（１１１）面、さらには前記反強磁性層２６上に形成される各層の（１１１）面を前記界面と平行な方向に優先配向させることが可能であり、これによって結晶粒径が大きくなり抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を向上させることが可能である。
【０１７１】
図８に示す実施形態では前記反強磁性層２６の上に形成された固定磁性層２７は３層構造で形成される。
【０１７２】
前記固定磁性層２７を構成する符号５１及び５３の層は磁性層であり、例えばＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどで形成される。前記磁性層５１，５３間にはＲｕなどで形成された中間層５２が介在し、この構成により、前記磁性層５１と前記磁性層５３の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これはいわゆる人工フェリ状態と呼ばれ、この構成により前記固定磁性層２７の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層２７と反強磁性層２６との界面で発生する交換異方性磁界を見かけ上大きくすることができる。
【０１７３】
同様に、前記固定磁性層２７の上に非磁性中間層２８を介して形成されたフリー磁性層２９も３層構造で形成され、前記フリー磁性層２９を構成する符号５４及び５６の層はＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどの磁性層であり、前記磁性層５４，５６間にＲｕなどの中間層５５が介在する。これによって前記磁性層５４，５６の磁化は互いに反平行にされ、前記フリー磁性層２９の磁化を安定した状態にでき、フリー磁性層２９全体としての磁気的な膜厚を薄く形成できる。これによって前記フリー磁性層の磁化は、前記磁性層５４，５６が外部磁界に対し反平行を保ちながら反転しやすくなり、再生特性の向上を図ることができる。
【０１７４】
なお前記人工フェリ構造は固定磁性層２７及びフリー磁性層２９のどちらか一方において形成されていてもよい。この場合は特に固定磁性層２７においてのみ形成されることが好ましい。
【０１７５】
また前記磁性層５１，５３および磁性層５４，５６の膜厚はそれぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また中間層５２、５５の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【０１７６】
また図８に示す実施形態では、前記フリー磁性層２９の上に、金属材料あるいは非磁性金属のＣｕ，Ａｕ，Ａｇからなるバックド層５７が形成されている。また前記バックド層５７の上に形成される保護層３０はＴａなどから成り、その表面が酸化された酸化層であることが好ましい。
【０１７７】
前記バックド層５７が形成されることによって、磁気抵抗効果に寄与する＋スピン（上向きスピン）の電子における平均自由行程（ｍｅａｎ ｆｒｅｅ ｐａｔｈ）を延ばし、いわゆるスピンフィルター効果（ｓｐｉｎ ｆｉｌｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）により磁気抵抗効果素子において、大きな抵抗変化率が得られ、高記録密度化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【０１７８】
前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂには、例えば図３と同様に下から第２の反強磁性層４２及び軟磁性層３３が積層されている。図８のようにフリー磁性層２９がフェリ構造であるときは、一方の磁性層５４、５６の両側端部のみに前記軟磁性層３３の端部が接するように前記第２の反強磁性層４２及び軟磁性層３３の膜厚を調整することが好ましい。これにより前記一方の磁性層が前記軟磁性層３３の磁化方向と同一方向に磁化され、他方の磁性層の磁化が前記一方の磁性層の磁化方向と反平行にされて、安定した人工フェリ状態を維持できる。
【０１７９】
ただし前記磁性層５４、５６の双方の両側端部に前記軟磁性層３３の端部が接して形成されていても良い。前記磁性層５４、５６は、飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔとをかけて求められる単位面積当たりの磁気モーメントが異なっており、前記磁気モーメントが大きい方の磁性層が優先的に前記軟磁性層３３の磁化方向と同一方向に磁化され、磁気モーメントの小さい方の磁性層の磁化は、前記磁気モーメントの大きい磁性層の磁化方向と反平行に向けられるようになっている。
【０１８０】
また図８に示すように前記軟磁性層３３の上には図７に示す実施形態と同様に電極層４９を形成しても良いし、形成しなくても良い。また前記多層膜３１からトラック幅方向に離れた位置に形成された電極層３７を前記軟磁性層３３上にまで延ばして形成しても良い。
【０１８１】
また図８に示す前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂの膜構成は、図１と同様に下から電極層３２及び軟磁性層３３の順に積層されたものであっても良い。
【０１８２】
図９は本発明における別の好ましい多層膜３１の構造を示す部分拡大断面図である。
【０１８３】
図９では、下地層２３の上に３層のフェリ構造で形成されたフリー磁性層２９が形成されている。また前記フリー磁性層２９の上には非磁性中間層２８を介して、３層のフェリ構造で形成された固定磁性層２７が形成されている。また前記固定磁性層２７の上には反強磁性層２６及び保護層３０が形成されている。
【０１８４】
前記フリー磁性層２９を構成する磁性層５４、５６及び固定磁性層２７を構成する磁性層５１、５３は、Ｃｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどの磁性層であり、符号５５、５２がＲｕなどの中間層である。また前記磁性層５１，５３および磁性層５４，５６の膜厚はそれぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また中間層５２、５５の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成される。
【０１８５】
図９における実施形態では、前記多層膜３１の両側領域３１ｂ、３１ｂには、下から下地層４０、軟磁性層３３及び電極層３２が積層形成されている。すなわち図２と同じ積層構成である。
【０１８６】
図９に示す実施形態では、前記フリー磁性層２９は３層のフェリ構造で形成されているから、磁性層５４、５６のうち一方の磁性層の両側端部にのみ前記軟磁性層３３の端部が接合されていることが好ましい。これによって前記フリー磁性層２９の人工フェリ状態を安定化することができる。ただし前記磁性層５４、５６の双方の両側端部に前記軟磁性層３３の端部が接して形成されていても良い。前記磁性層５４、５６は、飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔとをかけて求められる単位面積当たりの磁気モーメントが異なっており、前記磁気モーメントが大きい方の磁性層が優先的に前記軟磁性層３３の磁化方向と同一方向に磁化され、磁気モーメントの小さい方の磁性層の磁化は、前記磁気モーメントの大きい磁性層の磁化方向と反平行に向けられるようになっている。
【０１８７】
また図９に示す実施形態では図４と同様に前記軟磁性層３３の上に第２の反強磁性層４２が形成されていている構造であっても良い。また図７と同様に前記第２の反強磁性層４２の上に電極層４９が重ねて形成されていても良い。
【０１８８】
なお図９では、固定磁性層２７及びフリー磁性層２９の一方が上記の人工フェリ構造であっても良い。この場合、固定磁性層２７が人工フェリ磁性構造とされることが好ましい。
【０１８９】
図１０は本発明における別の多層膜３１の好ましい構造を示す部分拡大断面図である。
【０１９０】
図１０に示す多層膜３１の構造は図１ないし図９とは異なりデュアルスピンバルブ型と呼ばれるものである。
【０１９１】
図１０に示すように、下地層２３の上には第１の反強磁性層５８が形成され、その上にはＲｕなどの中間層５２を介してＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどの磁性層５１、５３が対向する３層のフェリ構造の第１の固定磁性層６０が形成される。さらに前記第１の固定磁性層６０の上には非磁性中間層２８を介して、Ｒｕなどの中間層５５を介してＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどの磁性層５４、５６が対向する３層のフェリ構造のフリー磁性層２９が形成される。さらに前記フリー磁性層２９の上には非磁性中間層２８を介して、Ｒｕなどの中間層５２を介してＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどの磁性層５１、５３が対向する３層のフェリ構造の第２の固定磁性層６１が形成される。さらに前記第２の固定磁性層６１の上には反強磁性層５９が形成され、前記反強磁性層５９の上には、保護層３０が形成される。
【０１９２】
前記フリー磁性層の磁性層５４、５６の磁化は反平行状態にされており、前記磁性層５４と対向する第１の固定磁性層６０の磁性層５３の磁化が図示Ｙ方向に固定されている場合、前記磁性層５６と対向する第２の固定磁性層６１の磁性層５３の磁化は図示Ｙ方向と逆方向に固定されるようになっている。
【０１９３】
また前記フリー磁性層２９が単層、あるいはＮｉＦｅ合金などの磁性層の上下にＣｏのなどの磁性層が形成された３層の磁性層構造である場合には、前記第１の固定磁性層６０及び第２の固定磁性層６１の磁性層５３は共に同じ方向（例えば図示Ｙ方向）に固定される。
【０１９４】
図１０に示すように前記多層膜３１の両側には、図２と同様に、軟磁性層３３とその上に電極層３２とが積層形成されている。図１０では前記フリー磁性層２９は３層の人工フェリ構造であるから、前記軟磁性層３３の端部は、前記フリー磁性層２９の一方の磁性層５４の両側端部のみ接合されるように、前記軟磁性層３３の膜厚を調整することが好ましい。これにより前記フリー磁性層２９の人工フェリ構造を安定化させることができる。ただし前記磁性層５４、５６の双方の両側端部に前記軟磁性層３３の端部が接して形成されていても良い。前記磁性層５４、５６は、飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔとをかけて求められる単位面積当たりの磁気モーメントが異なっており、前記磁気モーメントが大きい方の磁性層が優先的に前記軟磁性層３３の磁化方向と同一方向に磁化され、磁気モーメントの小さい方の磁性層の磁化は、前記磁気モーメントの大きい磁性層の磁化方向と反平行に向けられるようになっている。
【０１９５】
また図１０では、図４と同様に前記軟磁性層３３の上に第２の反強磁性層４２が形成された構造であっても良く、あるいは図７と同様に前記第２の反強磁性層４２の上にさらに電極層４９が重ねて形成されている構成であってもよい。あるいは前記電極層４９を形成せず、前記多層膜３１よりもトラック幅方向に離れた位置に形成された電極層３７を前記第２の反強磁性層４２にまで延ばして形成してもかまわない。
【０１９６】
また本発明は、トンネル型磁気抵抗効果型素子と呼ばれる磁気検出素子にも適用可能である。トンネル型磁気抵抗効果型素子では、非磁性中間層２８がＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成される。またトンネル型磁気抵抗効果型素子の場合、電極層は、多層膜３１の上下に形成される。したがってトンネル型磁気抵抗効果型素子に本発明を適用する場合には、図３や図４のように多層膜３１の両側に第２の反強磁性層４２と軟磁性層３３を形成し、前記多層膜３１の上下に電極層を形成する形態や、あるいは図１や図２を利用するときは、多層膜３１の両側に軟磁性層３３のみを形成し、前記多層膜３１の上下に電極層を形成する形態が考えられる。
【０１９７】
なお本発明における磁気検出素子は、ハードディスク装置に搭載される薄膜磁気ヘッドにのみ使用可能なものではなく、テープ用磁気ヘッドや磁気センサなどにも使用可能なものである。
【０１９８】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、フリー磁性層の両側に軟磁性層を介してバイアス層を設けることで、従来のように前記フリー磁性層への前記バイアス層の保磁力の転写の問題やバックリング現象の問題は起こらず、また前記フリー磁性層と前記バイアス層間に介在する前記軟磁性層の磁化は前記バイアス層からの縦バイアス磁界によってトラック幅方向に向けられているため、前記軟磁性層との強磁性結合により、前記フリー磁性層の磁化は、適切にトラック幅方向に揃えられる。
【０１９９】
よって本発明では、従来のようにヒステリシスが生じず、また再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【０２００】
また本発明では、前記軟磁性層に重ねて第２の反強磁性層を形成することで、前記軟磁性層の磁化が適切にトラック幅方向に固定されるので、外部磁界が侵入してきても、前記外部磁界によって前記軟磁性層の磁化が回転することが無い。したがって本発明では、サイドリーディングの問題は発生せず、ノイズの発生がない再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能になっている。
【０２０１】
また本発明における磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドであれば、上記効果に加えて、上部ギャップ層を電気的短絡が無いように容易に形成でき、さらに前記多層膜のトラック幅方向の両側におけるシールド層間の距離を小さくできることで実効トラック幅を小さくでき、クロストークの問題を低減させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】参考例の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図２】参考例の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図３】本発明における第１の実施形態の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図４】本発明における第２の実施形態の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図５】参考例の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図６】本発明における第３の実施形態の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図７】本発明における第４の実施形態の磁気検出素子を備えた薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図８】本発明の好ましい多層膜の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図９】本発明の別の好ましい多層膜の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図１０】本発明の別の好ましい多層膜の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図１１】図３に示す薄膜磁気ヘッドの製造方法を示す一工程図、
【図１２】図１１に示す工程の次に行われる一工程図、
【図１３】図１２に示す工程の次に行われる一工程図、
【図１４】図１３に示す工程の次に行われる一工程図、
【図１５】従来における薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図１６】従来における別の薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【符号の説明】
２０ 下部シールド層
２１ 下部ギャップ層
２２ 磁気検出素子
２３、４０ 下地層
２６、４７ 反強磁性層
２７ 固定磁性層
２８ 非磁性中間層
２９ フリー磁性層
３０ 保護層
３２、３７、４８、４９ 電極層
３３ 軟磁性層
３５ バイアス下地層
３６ ハードバイアス層
３８ 上部ギャップ層
３９ 上部シールド層
４２ 第２の反強磁性層
４５、４６ レジスト層
５０ シードレイヤ
５７ バックド層

Claims (15)

1. 第１の反強磁性層と、この反強磁性層と接して形成され、前記反強磁性層との交換異方性磁界により磁化方向が固定される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性中間層を介して形成されたフリー磁性層とを有する多層膜が設けられ、
   前記多層膜のトラック幅方向の両側領域には、第２の反強磁性層と、少なくとも前記フリー磁性層の両側に形成される軟磁性層とが設けられ、前記軟磁性層のトラック幅方向の両側にはバイアス層が設けられていることを特徴とする磁気検出素子。
2. 前記多層膜は下から、第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層およびフリー磁性層の順で積層され、前記多層膜の両側領域に、前記第２の反強磁性層と、その上に前記軟磁性層とが積層されている請求項１記載の磁気検出素子。
3. 前記多層膜は下からフリー磁性層、非磁性中間層、固定磁性層及び第１の反強磁性層の順で積層され、前記多層膜の両側領域に、前記軟磁性層と、その上に前記第２の反強磁性層とが積層されている請求項１記載の磁気検出素子。
4. 前記軟磁性層は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、あるいはＮｉＦｅＣｏ合金で形成される請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
5. 前記軟磁性層は、ＮｉＦｅＸ合金（ただし元素Ｘは、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｒｕのうちいずれか１種または２種以上）で形成される請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
6. 前記軟磁性層の残留磁化×膜厚は、前記バイアス層の残留磁化×膜厚に比べて小さい請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
7. 前記フリー磁性層のトラック幅方向の端面の中心からトラック幅方向における前記軟磁性層の幅寸法は、５００Å以上で２０００Å以下である請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。
8. 少なくとも前記バイアス層の下には、バイアス下地層が形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
9. 前記バイアス下地層は、結晶構造がｂｃｃ構造の金属膜で形成されたものである請求項８記載の磁気検出素子。
10. 前記バイアス下地層はＣｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのうちいずれか１種または２種以上の金属膜で形成される請求項９記載の磁気検出素子。
11. 少なくとも前記バイアス層の上には電極層が形成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子。
12. 以下の工程を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
    （ａ）第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層及びフリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
    （ｂ）前記多層膜に、ハイト方向の第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理を行い、前記第１の反強磁性層と固定磁性層間に交換異方性磁界を発生させ、前記固定磁性層の磁化を前記ハイト方向に固定する工程と、
    （ｃ）前記多層膜の両側領域に第２の反強磁性層と、少なくとも前記フリー磁性層の両側に対向する軟磁性層とを積層し、トラック幅方向に、前記第１の反強磁性層の交換異方性磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、前記第１の反強磁性層のブロッキング温度よりも低い第２の熱処理温度で熱処理して、前記第２の反強磁性層と軟磁性層間に交換異方性磁界を発生させ、前記軟磁性層の磁化をトラック幅方向に固定する工程と、
    （ｄ）前記第２の反強磁性層及び前記軟磁性層の両側にバイアス層を形成し、前記バイアス層の上に電極層を形成する工程。
13. 前記第１の反強磁性層と第２の反強磁性層を、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成する請求項１２記載の磁気検出素子の製造方法。
14. 前記第１の反強磁性層と第２の反強磁性層をＸ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）で形成する請求項１２記載の磁気検出素子の製造方法。
15. 下部シールド層上に下部ギャップ層を介して、請求項１ないし１１のいずれかに記載された磁気検出素子が形成され、前記磁気検出素子上に上部ギャップ層を介して上部シールド層が形成されることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。

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