JP3823034B2 - Magnetic sensing element and manufacturing method thereof - Google Patents

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Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハードディスク装置などの磁気再生装置やその他の磁気検出装置に搭載されるＣＰＰ（current perpendicular plane）型の磁気検出素子に係り、特に再生出力や抵抗変化率の向上を適切に図ることが可能な磁気検出素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来におけるＣＰＰ（current perpendicular plane）型の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０００３】
符号１は第１電極層であり、前記第１電極層１の上にＰｔＭｎ合金などで形成された反強磁性層２、ＮｉＦｅ合金などで形成された固定磁性層３、Ｃｕなどで形成された非磁性材料層４、ＮｉＦｅ合金などで形成されたフリー磁性層５からなる積層体９が形成されている。
【０００４】
図１１に示すように、前記積層体９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側であって、前記第１電極層１の上には、Ａｌ2Ｏ3などで形成された絶縁層６が形成され、前記絶縁層６の上にＣｏＰｔなどで形成されたハードバイアス層７が形成されている。
【０００５】
そして前記ハードバイアス層７上からフリー磁性層５上にかけて第２電極層８が形成されている。
【０００６】
前記固定磁性層３の磁化は前記反強磁性層２との間で発生する交換結合磁界によってハイト方向（図示Ｙ方向）に固定され、一方、フリー磁性層５の磁化は、前記ハードバイアス層７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）に揃えられる。
【０００７】
図１１に示すＣＰＰ型の磁気検出素子では、積層体９の各膜面に対し垂直方向（図示Ｚ方向）からセンス電流を流す。
【０００８】
今後の高記録密度化によって素子サイズの狭小化が進むにつれて、センス電流を各層の膜面に対し垂直方向から流すＣＰＰ型の磁気検出素子の方が、前記センス電流を膜面と平行な方向から流すＣＩＰ型（current in the plane）型の磁気検出素子よりも、再生出力の向上を期待することができた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図１１に示す構造のＣＰＰ型磁気検出素子では以下のような問題点が生じた。
【００１０】
今後の高記録密度化に伴い、前記フリー磁性層５の上面のトラック幅方向の幅寸法で規制されるトラック幅Ｔｗが小さくなっていくと、前記フリー磁性層５自体の大きさが小さくなっていくことで、前記フリー磁性層５にハードバイアス層７から縦バイアス磁界が供給されても、前記フリー磁性層５はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に適切に単磁区化しにくく、また前記フリー磁性層５の反磁界の影響も強くなり、再生特性の安定性が低下した。
【００１１】
これを解決するために、前記ハードバイアス層７の膜厚を厚くして強い縦バイアス磁界が前記フリー磁性層５に供給できるようにすることも考えられるが、これでは非常に小さい領域の前記フリー磁性層５の磁化が固着されやすく、外部磁界に対して感度良く磁化変動できなくなり再生出力が低下するといった問題が発生する。
【００１２】
次に、図１１に示すように前記積層体９のトラック幅方向の両側には絶縁層６が設けられている。前記絶縁層６は、前記電極層１、８から前記積層体９に流れる電流が、効果的に前記積層体９内を流れるようにするために設けられたものである。
【００１３】
ところが、前記絶縁層６の上にはハードバイアス層７が形成されているため、前記電極層１、８から前記積層体９内に流れるべき電流の一部は、ハードバイアス層７に分流してしまう。そしてこの分流した電流はフリー磁性層５を介さずに非磁性材料層４や固定磁性層３などに流れ込む。
【００１４】
すなわち電流経路は電極層１、８から前記積層体９内に流れる正規ルートだけでなく、フリー磁性層５を介さずにハードバイアス層７に分流する電流ルートも生じ、これがシャントロスとなり、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の低下を招いた。
【００１５】
例えば上記課題を解決するために、図１２（図１１の一部を拡大した部分断面図）に示すように、前記絶縁層６を前記フリー磁性層５の両側端面５ａ上にも厚い膜厚で形成することで、前記積層体９の両側端面は適切に前記絶縁層６によって覆われた状態になり、前記電極層１、８から前記ハードバイアス層７に分流する電流量を低減させることができるが、前記フリー磁性層５とハードバイアス層７間に厚い膜厚の絶縁層６が介在すると、前記ハードバイアス層７から前記フリー磁性層５に供給されるべき縦バイアス磁界が小さくなり、その結果、前記フリー磁性層５を単磁区化できなくなり再生特性の低下を招いてしまう。
【００１６】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、フリー磁性層の磁化を整えるためのバイアス方式及び前記フリー磁性層の構造を適切に改良することで、今後の高記録密度化においても、再生出力や抵抗変化率の上昇など再生特性の向上を適切に図ることが可能な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。
【００１７】
【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反強磁性層と、この第１反強磁性層の上面に形成され、前記第１反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化が所定方向にされる固定磁性層と、前記固定磁性層の上面に形成された非磁性材料層とを有する積層体と、
この積層体のトラック幅方向の両側に形成された絶縁層と、
前記非磁性材料層の上面から前記絶縁層の上面にかけて形成され、磁化が前記固定磁性層と交叉する方向に揃えられたフリー磁性層と、前記フリー磁性層上に形成された非磁性中間層と、前記非磁性中間層上に形成された強磁性層と、前記強磁性層上に形成された第２反強磁性層とを有して成り、
前記積層体と膜厚方向に対向する位置には、前記第２反強磁性層の上面から前記非磁性中間層の表面にまで達する凹部が形成され、前記凹部から前記非磁性中間層表面が露出しており、
前記積層体の下側及び前記第２反強磁性層の上側に電極層が形成され、
前記非磁性材料層は、Ｃｕ層、Ｒｈ層、Ｒｕ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｃｒ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層あるいはこれら材質を組み合せた混合層からなる下層の上に、Ｒｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層あるいはこれら材質を組み合わせた混合層からなる上層が積層されて形成されていることを特徴とするものである。
あるいは本発明は、前記非磁性材料層は全体が、Ｒｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層あるいはこれら材質を組み合わせた混合層で形成されていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明はＣＰＰ（current perpendicular plane）型の磁気検出素子に関するものであり、センス電流は、前記磁気検出素子を構成する各層の膜面に対し垂直方向から流れる。
【００１９】
本発明は、従来のようにフリー磁性層のトラック幅方向における両側にハードバイアス層が設けられたハードバイアス方式を採用せず、前記フリー磁性層の上側に第２反強磁性層を設けたエクスチェンジバイアス方式を採用するものである。
【００２０】
前記エクスチェンジバイアス方式であると、前記フリー磁性層のトラック幅方向における幅寸法をトラック幅Ｔｗよりも長く形成することができる。
【００２１】
特に本発明では積層体上のみでなくその両側に形成された絶縁層上にもフリー磁性層を形成できる。
【００２２】
このため前記トラック幅Ｔｗが今後の高記録密度化に伴って小さくされても、前記トラック幅Ｔｗの寸法及び積層体の幅寸法に左右されることなく前記フリー磁性層の幅寸法を長く形成することができ、したがって前記フリー磁性層を適切に単磁区化することが可能になり、またフリー磁性層の反磁界の影響も弱くすることができ、今後のトラック幅Ｔｗの狭小化においても、感度に優れ、再生出力の向上を適切に図ることが可能な磁気検出素子を製造することが可能である。
【００２３】
次に本発明では、反強磁性層、固定磁性層及び非磁性材料層とを有してなる積層体のトラック幅方向の両側は絶縁層によって埋められている。
【００２４】
従来では、前記フリー磁性層の両側にハードバイアス層があり、このハードバイアス層に分流した電流が、前記フリー磁性層を介さずに、非磁性材料層や固定磁性層に流れたため、これがシャントロスとなり抵抗変化率の低下を招いたが、本発明では、ハードバイアス層自体がなく、また前記積層体の両側には絶縁層が埋められていることで、電極層から流れる電流は適切にフリー磁性層から前記積層体内を通り、したがって従来に比べて分流ロスが少なく抵抗変化率の向上を適切に図ることが可能である。
【００２５】
また本発明では、前記積層体の上面のトラック幅方向における幅寸法は、前記凹部の下面のトラック幅方向における幅寸法と同じか、あるいはそれよりも小さいことが好ましい。
【００２６】
前記積層体の上面のトラック幅方向における幅寸法は、電気的なトラック幅として規制される。したがって前記積層体の幅寸法は、できる限り小さいことが、直流抵抗値（ＤＣＲ）を大きくする上で好ましい。
【００２７】
一方、前記凹部の下面のトラック幅方向における幅寸法は、磁気的なトラック幅Ｔｗとして規制される。すなわち前記凹部と対向する位置にあるフリー磁性層は実質的に磁気抵抗効果に関与する感度領域として機能する。
【００２８】
よって前記凹部の下面のトラック幅方向の寸法が狭くなることは、前記フリー磁性層の感度領域が小さくなることを意味するが、前記感度領域があまり狭くなりすぎると、再生出力が低下して好ましくない。
【００２９】
すなわち高記録密度化に適切に対応するためには、前記感度領域（＝磁気的なトラック幅Ｔｗ）を小さくする必要があるが、あまり小さくしすぎると再生出力が低下してしまい、これに対して積層体の上面の幅寸法で決まる電気的なトラック幅は、前記磁気的なトラック幅Ｔｗの寸法に左右されることなく、さらに狭小化することが直流抵抗値を高める上で好ましい。
【００３０】
そこで本発明では、前記積層体の上面のトラック幅方向における幅寸法を前記凹部の下面のトラック幅方向における幅寸法と同じか、あるいはそれよりも小さく形成することとした。これによってＣＰＰ型磁気検出素子の直流抵抗値（ＤＣＲ）と再生出力の向上を適切に図ることが可能になる。
【００３５】
この発明では、前記フリー磁性層、非磁性中間層及び強磁性層の３層で積層フェリ構造となっている。前記強磁性層は、凹部が形成されたそのトラック幅方向の両側における第２反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によってトラック幅方向に磁化される。
【００３６】
一方、前記フリー磁性層は、前記強磁性層との間で発生するＲＫＫＹ相互作用による結合磁界によって、前記強磁性層の磁化方向とは反平行に磁化される。
【００３７】
この実施形態では、前記凹部が形成されたそのトラック幅方向の両側の第２の反強磁性層下に形成された強磁性層、およびフリー磁性層の磁化は固定され、実質的に磁気抵抗効果に関与しない領域である。
【００３８】
一方、前記凹部の下に形成されているフリー磁性層の磁化は外部磁界によって反転することができる程度に弱く単磁区化された状態で、この領域が実質的に磁気抵抗効果に関与する感度領域となっている。
【００３９】
上記のように、前記フリー磁性層の上に非磁性中間層、および強磁性層を積層した積層フェリ構造であると、前記フリー磁性層の磁化を安定した単磁区化構造にでき、再生出力の向上を適切に図ることが可能になる。
【００４１】
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電極層の上に、第１反強磁性層、固定磁性層及び非磁性材料層の順に積層された積層体を形成し、このとき前記非磁性材料層を、Ｃｕ層、Ｒｈ層、Ｒｕ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｃｒ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層あるいはこれら材質を組み合せた混合層からなる下層の上に、Ｒｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、あるいはこれら材質を組み合わせた混合層からなる上層を積層して形成する工程と、
（ｂ）前記積層体の上面にリフトオフ用のレジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記積層体のトラック幅方向の両側端面を除去する工程と、
（ｃ）前記積層体のトラック幅方向の両側に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
（ｄ）前記絶縁層上から前記非磁性材料層上にかけてフリー磁性層を形成し、さらに前記フリー磁性層上に第２反強磁性層を積層する工程と、
（ｅ）前記第２反強磁性層上に、前記積層体と膜厚方向に対向する位置に穴部を有するマスク層を形成した後、この穴部から露出する前記第２反強磁性層を堀り込み、前記第２反強磁性層に凹部を形成する工程と、
（ｆ）前記第２反強磁性層上に第２電極層を形成する工程。
上記のようにＣｕなどで形成される非磁性材料層が大気に曝されると、コンタミネーション（Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）などによるダメージや酸化によってバルク散乱効果が有効に発揮されないなどの問題が生じ、抵抗変化率などの再生特性の低下を招きやすくなる。
本発明では、前記Ｃｕなどで形成された下層を形成した後、前記下層の上に連続してＲｕ層などの上層を形成し、前記下層が大気に曝されるのを適切に防いでいる。前記Ｒｕ層などで形成された上層は大気に曝されてもコンタミネーションなどのダメージが少なく、また酸化されにくいため、前記Ｃｕなどで形成された下層を大気暴露から適切に保護できると共に、下層及び上層は双方とも非磁性材料で形成されるので、前記下層と上層で非磁性材料層を構成することができる。
または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。
（ｇ）第１電極層の上に、第１反強磁性層、固定磁性層及び非磁性材料層の順に積層された積層体を形成し、このとき前記非磁性材料層を、Ｒｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層あるいはこれら材質を組み合わせた混合層で形成する工程と、
（ｈ）前記積層体の上面にリフトオフ用のレジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記積層体のトラック幅方向の両側端面を除去する工程と、
（ｉ）前記積層体のトラック幅方向の両側に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
（ｊ）前記絶縁層上から前記非磁性材料層上にかけてフリー磁性層を形成し、さらに前記フリー磁性層上に第２反強磁性層を積層する工程と、
（ｋ）前記第２反強磁性層上に、前記積層体と膜厚方向に対向する位置に穴部を有するマスク層を形成した後、この穴部から露出する前記第２反強磁性層を堀り込み、前記第２反強磁性層に凹部を形成する工程と、
（ｌ）前記第２反強磁性層上に第２電極層を形成する工程。
【００４２】
上記の製造方法によれば、前記フリー磁性層の上側に第２反強磁性層を形成し、エクスチェンジバイアス方式によって前記フリー磁性層をトラック幅方向に単磁区化させることができる。
【００４３】
この方式によれば前記フリー磁性層を、ハードバイアス方式によって磁化させる場合に比べてトラック幅方向に長く延ばして形成することができ、特に本発明では積層体の両側に形成された絶縁層上にも前記フリー磁性層を形成できるから、前記フリー磁性層をトラック幅Ｔｗ及び前記積層体の寸法に左右されることなく長く延ばして形成でき、よって今後の高記録密度化に伴って素子サイズの狭小化においても前記フリー磁性層を前記第２反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって適切に単磁区化することができる。
【００４４】
また前記フリー磁性層の下に形成される、第１反強磁性層、固定磁性層及び非磁性材料層からなる積層体のトラック幅方向における両側を適切に絶縁層で埋めることができ、シャントロスが生じ難く抵抗変化率を適切に向上させることが可能な磁気検出素子を製造することができる。
【００４５】
従って本発明における磁気検出素子の製造方法によれば、高記録密度化においても再生出力や抵抗変化率など再生特性を適切に向上させることが可能な磁気検出素子を容易に製造することができる。
【００４６】
また本発明では、前記（ｅ）工程または（ｋ）工程で、前記凹部の下面のトラック幅方向における幅寸法を前記積層体の上面のトラック幅方向における幅寸法よりも大きく形成することが好ましい。
【００５１】
また本発明では、前記（ｄ）工程または（ｊ）工程で、前記フリー磁性層上に、非磁性中間層、強磁性層をこの順に積層した後、前記強磁性層上に前記第２反強磁性層を形成することが好ましい。
【００５２】
また本発明では、前記（ｅ）工程または（ｋ）工程で、前記強磁性層表面が露出するまで前記第２反強磁性層を掘り込んでもよいし、あるいは前記第２反強磁性層の途中まで前記第２反強磁性層を掘り込んでもよい。ここで前記凹部下に一部残された前記第２反強磁性層の部分は、反強磁性としての機能が損なわれる程度に薄い膜厚であり、前記凹部下領域と前記フリー磁性層間（あるいは前記強磁性層間）で交換結合磁界が発生しないか、あるいは発生しても非常に弱い交換結合磁界であり、前記フリー磁性層（あるいは強磁性層）が強固に固定されることが無い。
【００５３】
従って前記第２反強磁性層に形成された前記凹部下のフリー磁性層（及び強磁性層）を、適切に磁気抵抗効果を発揮し得る感度領域として機能させることができる。
【００５４】
なお本発明では、前記マスク層を、無機材料で形成することが好ましい。
また本発明では、前記（ｄ）工程ないし（ｆ）工程または前記（ｊ）工程ないし（ｌ）工程に代えて以下の工程を有するものであってもよい。
（ｍ）前記絶縁層上から前記非磁性材料層上にかけてフリー磁性層を形成した後、前記フリー磁性層上に非磁性中間層を形成する工程と、
（ｎ）前記積層体と膜厚方向に対向する位置での前記非磁性中間層上にリフトオフ用レジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記非磁性中間層のトラック幅方向の両側に強磁性層及び第２反強磁性層を積層し、このとき、前記第２反強磁性層間から露出する前記非磁性中間層表面のトラック幅方向における幅寸法を、前記積層体上面のトラック幅方向における幅寸法より小さく形成する工程と、
（ｏ）前記レジスト層を除去する工程。
【００５５】
上記した（ｎ）及び（ｏ）工程を使用すると、上記した（ｅ）工程または（ｋ）工程における第２反強磁性層を掘り込む工程が必要無くなる。そして前記（ｎ）及び（ｏ）工程によれば、前記第２反強磁性層間に形成された凹部からは、前記非磁性中間層の上面が露出する形態を形成することができる。
【００５６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明におけるＣＰＰ（current perpendicular plane）型の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００５７】
図１に示す磁気検出素子の上下には、ギャップ層（図示しない）を介してシールド層（図示しない）が設けられており、前記磁気検出素子、ギャップ層及びシールド層を合わせてＭＲヘッドと呼んでいる。
【００５８】
前記ＭＲ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ものである。また本発明では、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。前記磁気検出素子の上側に形成されたシールド層（上部シールド層）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いてもよい。
【００５９】
また前記ＭＲ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。
【００６０】
図１に示す符号２０は、第１電極層である。前記第１電極層２０が前記ギャップ層を兼ねていてもよいし、あるいは前記第１電極層２０が磁性材料で形成されるときは、前記シールド層を兼ねていてもよい。なお前記第１電極層２０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。
【００６１】
図１に示すように、前記第１電極層２０上には、下地層２１が形成され、前記下地層２１の上にはシードレイヤ２２が形成される。
【００６２】
前記下地層２１は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上の元素で形成されることが好ましい。また前記シードレイヤ２２は、ＮｉＦｅＣｒ合金やＣｒなどで形成される。前記シードレイヤ２２が形成されることで、その上に形成される各層の結晶粒径が大きくなり抵抗変化率の向上などを図ることが可能になる。
【００６３】
前記シードレイヤ２２の上には第１反強磁性層２３が形成されている。前記第１反強磁性層２３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。例えばＰｔＭｎ合金などで形成される。
【００６４】
あるいは本発明では、前記第１反強磁性層２３は、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，Ｉｒ，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）で形成されてもよい。
【００６５】
なお前記元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組成比は、４５（ａｔ％）以上６０（ａｔ％）以下であることが好ましい。
【００６６】
前記第１反強磁性層２３の上には固定磁性層２７が形成されている。この実施形態では前記固定磁性層２７は積層フェリ構造で形成されている。
【００６７】
図１に示すように、前記固定磁性層２７は下から磁性層２４、非磁性中間層２５及び磁性層２６の順に積層形成されている。ここで前記磁性層２４、２６は、例えばＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成される。また前記非磁性中間層２５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成されることが好ましい。
【００６８】
図１に示す固定磁性層２７では、前記磁性層２４は前記第１反強磁性層２３との間で発生する交換結合磁界によって例えば図示Ｙ方向に固定される。一方、磁性層２６は前記磁性層２４との間で発生するＲＫＫＹ相互作用における結合磁界によって図示Ｙ方向とは逆の方向に磁化される。
【００６９】
すなわち積層フェリ構造では、前記磁性層２４と磁性層２６とが互いに反平行状態に磁化されるのである。なお前記積層フェリ構造を構成するためには、前記磁性層２４と磁性層２６の単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）が異なるようにしなければならない。例えば前記磁性層２４と磁性層２６が同じ材質で形成されるときは、前記磁性層２４と磁性層２６の膜厚を異ならせて形成する。
【００７０】
図１に示すように、前記固定磁性層２７の上には非磁性材料層４８が形成される。この実施形態では前記非磁性材料層４８は２層構造であり、下層２８はＣｕ層、Ｒｈ層、Ｒｕ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｃｒ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、またはこれら材質の混合層で形成されており、上層２９は、Ｒｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、またはこれら材質の混合層で形成されている。前記上層２９は、特にＲｕ層で形成されていることが好ましい。
【００７１】
なお前記非磁性材料層４８の膜厚は１０Å以上で７０Å以下であることが好ましい。Ｒｕなどで形成された非磁性材料層４８は、固定磁性層２７及び／またはフリー磁性層３２を構成するＦｅやＣｏ元素との界面で、アップスピンやダウンスピンの伝導電子の透過率、反射率があまり大きくないので、前記非磁性材料層４８の膜厚はそれほど厚くないことが好ましい。より好ましい前記非磁性材料層４８の膜厚は３Å以上で２０Å以下である。
【００７２】
前記Ｒｕなどで形成された上層２９は、後で製造工程で詳しく説明するように、Ｃｕなどで形成された下層２８を大気暴露によるコンタミなどや酸化から適切に保護するための層である。Ｒｕなどで形成された上層２９は、大気暴露によってもコンタミの発生は少なく、また酸化などの侵食も無いことから適切に下層２８を保護する役割を有すると共に、前記上層２９も非磁性材料で形成されるから前記上層２９を下層２８とともに非磁性材料層４８として機能させることができる。
【００７３】
なた図１においては、非磁性材料層４８を構成する前記下層２８と上層２９とは明確な２層構造として表されているが、前記下層２８と上層２９との界面で元素が入り交じり、前記非磁性材料層４８の下面側に比べて表面側にＲｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、またはこれら材質の混合層が多く存在する組成変調を起していてもよい。
【００７４】
図１に示すように、前記第１反強磁性層２３から非磁性材料層４８までの積層体３０は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面３０ａが連続面となり、前記両側端面３０ａは、前記第１反強磁性層２３側から前記非磁性材料層４８側にかけて（図示Ｚ方向）徐々に幅寸法が狭くなる傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【００７５】
なお図１に示す実施形態では前記第１反強磁性層２３の下側領域２３ａは、前記両側端面３０ａからさらにトラック幅方向（図示Ｘ方向）に延びて形成されているが、前記延出した下側領域２３ａの部分は除去されて、その除去された部分からシードレイヤ２２、下地層２１あるいは第１電極層２０が露出していてもかまわない。
【００７６】
なお前記第１反強磁性層２３の下側領域２３ａ上面から前記第１反強磁性層２３上面までの膜厚は概ね１００〜１５０Å程度である。
【００７７】
図１に示すように前記積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側には、絶縁層３１、３１が形成されている。前記絶縁層３１はＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁材料で形成される。
【００７８】
なお前記絶縁層３１の内側先端部３１ｂ、３１ｂは、前記積層体３０上に延出して形成されることが好ましい。これによって前記積層体３０の両側領域を適切に絶縁状態にすることができる。なお前記絶縁層３１の膜厚は概ね１５０Å程度である。
【００７９】
本発明では図１に示すように、前記絶縁層３１上から前記積層体３０上にかけてフリー磁性層３２が形成されている。前記フリー磁性層３２は、例えばＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどで形成される。
【００８０】
また前記フリー磁性層３２は、磁性材料の積層構造で形成されてもよく、例えば下からＣｏＦｅ合金膜、ＮｉＦｅ合金膜の順に積層された構造を提示することができる。前記ＣｏＦｅ合金を前記積層体３０と接する側に形成することにより、前記非磁性材料層４８との界面での金属元素等の拡散を防止し、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくすることができる。
【００８１】
図１に示すように前記フリー磁性層３２の上には、非磁性中間層３３が形成され、その上には強磁性層３４が積層される。前記非磁性中間層３３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成されることが好ましい。また前記強磁性層３４は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成される。
【００８２】
さらに本発明では、図１に示すように前記強磁性層３４の上には第２反強磁性層３５が形成される。前記第２反強磁性層３５は第１反強磁性層２３と同様の反強磁性材料で形成されることが好ましい。具体的には前記第２反強磁性層３５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。例えばＰｔＭｎ合金などで形成される。
【００８３】
あるいは本発明では、前記第２反強磁性層３５は、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，Ｉｒ，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）で形成されてもよい。
【００８４】
なお前記元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組成比は、４５（ａｔ％）以上６０（ａｔ％）以下であることが好ましい。
【００８５】
図１に示すように前記第２反強磁性層３５には、前記積層体３０と膜厚方向（図示Ｚ方向）にて対向する位置の上面から前記積層体方向に向けて凹部３５ａが形成されている。
【００８６】
図１に示す実施形態では、前記第２反強磁性層３５と前記強磁性層３４との間で発生する交換結合磁界によって前記強磁性層３４の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定されるが、前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａ下における強磁性層３４の中央部（感度領域）Ａは磁化が固定されておらず磁化変動できる程度に弱く磁化された状態になっている。
【００８７】
上記したように前記第２反強磁性層３５にはその中央部分に凹部３５ａが形成されており、この凹部３５ａが形成された部分での前記第２反強磁性層３５の膜厚は非常に薄くなっている。例えば前記凹部３５ａ下の前記第２反強磁性層３５の膜厚Ｈ１は１０〜７０Åである。このように前記凹部３５ａが形成された部分では前記第２反強磁性層３５の膜厚Ｈ１が非常に薄く形成されているから、膜厚Ｈ１で形成された第２反強磁性層３５と強磁性層３４間にはほとんど交換結合磁界が発生しない状態になっており、したがって前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａ下における強磁性層３４の中央部Ａの磁化は強固に固定された状態には無い。一方、前記中央部Ａの両側領域（不感領域）Ｂの強磁性層３４は、その上に形成された厚い膜厚の第２反強磁性層３５との間で十分な交換結合磁界が発生し、前記強磁性層３４の両側領域Ｂの磁化は図示Ｘ方向に強固に固定された状態になる。
【００８８】
一方、前記フリー磁性層３２の磁化は、前記強磁性層３４との間で発生するＲＫＫＹ相互作用における結合磁界によって前記強磁性層３４の磁化方向とは反平行に磁化される。
【００８９】
前記フリー磁性層３２の両側領域（不感領域）Ｃの磁化は、上記したＲＫＫＹ相互作用による結合磁界によって強固に固定されるが、前記フリー磁性層３２の中央部（感度領域）Ｄの磁化は外部磁界に対し変動できる程度に弱く磁化された状態になっており、外部磁界がこの磁気検出素子に流入してくると、前記フリー磁性層の中央部Ｄと強磁性層３４の中央部Ａの磁化が反平行状態を保ちながら変動し、固定磁性層２７の固定磁化との関係で電気抵抗が変化することで、外部信号が再生されるようになっている。
【００９０】
また図１に示すように、前記第２反強磁性層３５の上にはＴａなどで形成された保護層３６が形成されている。なお前記保護層３６は、前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａ内には形成されていない。
【００９１】
そして前記保護層３６上から前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａ内にかけて電極層（第２電極層）３７が形成されている。前記第２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。なお前記第２電極層３７が前記ギャップ層を兼ねていてもよいし、あるいは前記第２電極層３７が磁性材料で形成されるときは、前記シールド層を兼ねていてもよい。
【００９２】
本発明の磁気検出素子はＣＰＰ型であるから、図１のように電極層２０、３７は素子の膜厚方向の上下に形成され、前記電極層２０、３７からのセンス電流は、前記素子を構成する各層の膜面に対し垂直方向に流れる。
【００９３】
以上、図１の磁気検出素子を構成する各層について説明したが、以下では本発明における磁気検出素子の特徴的構造について説明する。
（１）フリー磁性層３２が絶縁層３１上から積層体３０上にかけて形成されており、前記フリー磁性層３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は、トラック幅Ｔｗ（ここでのトラック幅Ｔｗは磁気的なトラック幅をいう。なお以下、単にトラック幅Ｔｗというときは、前記磁気的なトラック幅のことを指す）よりも長く延ばされて形成されている。
【００９４】
図１の実施形態において前記トラック幅Ｔｗは、前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａの下面３５ｃのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法で決定される。
【００９５】
上記したように、前記凹部３５ａと膜厚方向で対向する位置にある前記フリー磁性層３２の中央部Ｄが、外部磁界に対し磁化変動できる感度領域であり、この中央部Ｄのトラック幅方向における幅寸法は前記トラック幅Ｔｗとほぼ一致する。
【００９６】
前記トラック幅Ｔｗは今後の高記録密度化に伴って益々小さくなる傾向にある。例えば前記トラック幅Ｔｗは０．１μｍ程度にまで狭小化される。
【００９７】
このため従来のように前記フリー磁性層３２のトラック幅方向における幅寸法がトラック幅Ｔｗで形成されると、前記フリー磁性層３２が非常に小さくなってしまい、反磁界の影響も強まり、前記フリー磁性層３２を適切に単磁区化することは非常に難しい。
【００９８】
一方、本発明では前記トラック幅Ｔｗの寸法に左右されることなく前記フリー磁性層３２のトラック幅方向における幅寸法を長く延ばして形成できる。そして前記フリー磁性層３２のトラック幅Ｔｗ領域（＝感度領域）となる中央部Ｄ以外の両側領域（不感領域；実質的に磁気抵抗効果に寄与しない領域）Ｃの上側に厚い膜厚の第２反強磁性層３５を形成した、いわゆるエクスチェンジバイアス方式を採用することで、反磁界も弱く、前記両側領域Ｃの磁化を適切にトラック幅方向に固定できると共に、前記中央部Ｄを外部磁界に対し磁化変動できる程度に弱く単磁区化でき、トラック幅Ｔｗの狭小化においても感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【００９９】
特に本発明においては、前記フリー磁性層３２を、積層体３０の両側に形成された絶縁層３１上にまで延ばして形成することが可能であるため、トラック幅Ｔｗの寸法のみならず前記積層体３０の幅寸法にも左右されることなく前記フリー磁性層３２の幅寸法を決定できる。
【０１００】
例えば従来の図１１のように積層体９の一部としてフリー磁性層５を含む場合は、前記積層体９の幅寸法を延ばせば、前記フリー磁性層５の幅寸法を長く延ばすことができるが、当然、前記フリー磁性層５の幅寸法が、前記積層体９の幅寸法より大きくなることはない。
【０１０１】
そして図９に示す積層体９の構造において、エクスチェンジバイアス方式を採用しても、後述するように、前記積層体９の幅自体も直流抵抗値などの関係から狭くする必要があり、したがって、積層体９の幅＝フリー磁性層５の幅という関係にあっては、十分に前記フリー磁性層５の幅寸法を長くできず、かかる場合、エクスチェンジバイアス方式を使用しても、今後の高記録密度化に適切に対応できるほどの出力を得ることはできない。
【０１０２】
一方、本発明では、前記フリー磁性層３２の幅寸法は、トラック幅Ｔｗの寸法のみならず、積層体３０の幅寸法にも左右されることがなく、したがって前記トラック幅Ｔｗ及び積層体３０の幅の狭小化に関わらず、前記フリー磁性層３２を長く延ばすことができる。
【０１０３】
よって本発明では、従来に比べて前記フリー磁性層３２の磁化制御をより適切に及び容易に行うことが可能なのである。
（２）第１反強磁性層２３から非磁性材料層４８まで形成された積層体３０のトラック幅方向の両側には絶縁層３１が形成されており、前記絶縁層から非磁性材料層４８上にかけてフリー磁性層３２が形成されている。
【０１０４】
このように前記積層体３０のトラック幅方向の両側に絶縁層３１が形成されていることで、電極層２０、３７から流れる電流は、フリー磁性層３２を介して前記積層体３０内部を適切に通過する。
【０１０５】
すなわち必ずフリー磁性層３２から積層体３０内部へ、あるいは前記積層体３０内部からフリー磁性層３２に電流が流れ、電流の分流が起こり難い構造となっている。
【０１０６】
これは前記フリー磁性層３２の磁化制御を第２反強磁性層３５を用いたエクスチェンジバイアス方式としたからである。従来では前記フリー磁性層３２の磁化制御を、前記フリー磁性層３２の両側にハードバイアス層を用いて行うハードバイアス方式を採用していたが、これでは前記電流がハードバイアス層に分流しやすく、いわゆるシャントロスの増大を招いていた。
【０１０７】
一方、本発明では、前記積層体３０の両側を絶縁層３１で埋めてしまうと共に、フリー磁性層３２の磁化制御をエクスチェンジバイアス方式とすることで、電流は必ずから積層体３０に、あるいは積層体３０からフリー磁性層３２に流れる経路を通るため、電流の分流はハードバイアス方式に比べて減り、シャントロスの低減によって抵抗変化率の向上を図ることが可能になる。
【０１０８】
以上のように本発明では、トラック幅Ｔｗの狭小化においても、感度に優れ、再生出力が高く、しかも抵抗変化率が大きいＣＰＰ型（current perpendicular plane）の磁気検出素子を適切且つ容易に製造することが可能である。
【０１０９】
次に本発明では、前記積層体３０の上面３０ｂのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法Ｔ１が、前記トラック幅Ｔｗと同じか、あるいはそれよりも小さいことが好ましい。
【０１１０】
前記積層体３０の上面３０ｂのトラック幅方向における幅寸法Ｔ１は、電気的なトラック幅として規制される。ＣＰＰ型磁気検出素子においては、前記積層体の幅寸法Ｔ１をできる限り小さくし、これによって直流抵抗値（ＤＣＲ）を大きくすることが好ましい。
【０１１１】
一方、前記凹部３５ａの下面３５ｃのトラック幅方向における幅寸法は、磁気的なトラック幅Ｔｗとして規制される。すなわち前記凹部３５ａと対向する位置にある強磁性層３４とフリー磁性層３２の中央部Ａ、Ｄは実質的に磁気抵抗効果に関与する感度領域として機能する。
【０１１２】
高記録密度化においては、磁気的なトラック幅Ｔｗを小さくし、記録密度を向上させることが必要となるが、あまり磁気的なトラック幅Ｔｗを小さくしすぎると、感度領域が非常に小さくなりすぎて再生出力の低下が顕著となる。
【０１１３】
このため磁気的なトラック幅Ｔｗは、高記録密度化に適切に対応でき、再生出力の低下が増大しない程度に狭小化するとともに、積層体３０の上面３０ｂの幅寸法（電気的なトラック幅）は、前記磁気的なトラック幅Ｔｗと同程度か、あるいはそれよりもさらに小さくして素子の直流抵抗値（ＤＣＲ）をより的確に高めることができるようにすることが好ましい。
【０１１４】
そこで本発明では、前記積層体３０の上面３０ｂのトラック幅方向における幅寸法Ｔ１を、前記凹部３５ａの下面３５ｃのトラック幅方向における幅寸法（＝磁気的なトラック幅Ｔｗ）と同じか、あるいはそれよりも小さく形成すると規定した。
【０１１５】
なお前記凹部３５ａのトラック幅Ｔｗは０．１μｍ程度であることが好ましく、前記積層体３０の幅寸法Ｔ１は、０．１μｍ以下であることが好ましい。
【０１１６】
これによって再生出力と直流抵抗値（ＤＣＲ）の双方を適切に高めることが可能である。
【０１１７】
なお本発明において、前記積層体３０の上面３０ｂのトラック幅方向における幅寸法Ｔ１と、前記凹部３５ａの下面３５ｃのトラック幅方向における幅寸法（＝磁気的なトラック幅Ｔｗ）との寸法関係を、Ｔ１≦Ｔｗと規制できる理由は、本発明では前記積層体３０上から前記積層体３０の両側に形成された絶縁層３１上にかけてフリー磁性層３２を形成しているため、前記フリー磁性層３２の上側に形成される第２反強磁性層３５のトラック幅方向における幅寸法を、前記積層体３０の上面３０ｂの幅寸法Ｔ１より長く形成できるからである。従って本発明では、前記積層体３０の上面３０ｂの幅寸法Ｔ１の寸法に左右されることなく、前記第２反強磁性層３５に、前記幅寸法Ｔ１と同じか、あるいはそれよりも大きい幅の凹部３５ａを形成することが可能になっている。
【０１１８】
次に前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａの形状などについて以下に説明する。
【０１１９】
図１に示す実施形態では前記凹部３５ａの内側側面３５ｂ、３５ｂは、下面３５ｃから垂直方向（図示Ｚ方向）に立ち上がって形成されているが、前記内側側面３５ｂは、前記凹部３５ａの下面３５ｃから上面に向うにしたがって徐々に前記内側側面３５ｂ間の間隔が広くなるような傾斜面あるいは湾曲面として形成されていてもかまわない。
【０１２０】
次に図１に示す実施形態では、前記凹部３５ａの下には第２反強磁性層３５が一部残された状態になっており、前述したように、この凹部３５ａ下での前記第２反強磁性層３５の膜厚Ｈ１は非常に薄いために交換結合磁界が強磁性層３４との間でほとんど発生しない状態になっている。
【０１２１】
ここで本発明のＣＰＰ型の磁気検出素子の場合、前記凹部３５ａの下に一部、第２反強磁性層３５を残しておいても、ＣＩＰ型（すなわち電流を各層の膜面と平行に流すタイプ）の磁気検出素子に比べてシャントロスの発生を適切に低減させることができる。
【０１２２】
本発明のようにＣＰＰ型磁気検出素子の場合には、センス電流は各層の膜面と垂直方向に流れるから、実質的に磁気抵抗効果に寄与するフリー磁性層３２の中央部（感度領域）Ｄ上に第２反強磁性層３５が一部残されていても、この第２反強磁性層３５を介して前記フリー磁性層３２の中央部Ｄにセンス電流は流れる。従ってシャントロスは発生し難い。
【０１２３】
しかしＣＩＰ型の場合、前記フリー磁性層３２の中央部Ｄ上に第２反強磁性層３５が一部残されていると、前記前記第２反強磁性層３５の部分に流れたセンス電流は、前記フリー磁性層３２に流入せずに（あるいは一部流入したとしても）、主として前記第２反強磁性層３５内を膜面と平行な方向（図示Ｘ方向）に横切って流れてしまう。すなわちこれがシャントロスとなり抵抗変化率の低下を招く。
【０１２４】
以上のように、本発明のＣＰＰ型磁気検出素子の場合、前記フリー磁性層３２の中央部（感度領域）Ｄ上に一部、第２反強磁性層３５が残されていても抵抗変化率は低下しにくく、ＣＩＰ型磁気検出素子に比べて、前記凹部３５ａの形成が楽であり、効果的に抵抗変化率の高い磁気検出素子を形成することが可能である。
【０１２５】
ところで前記凹部３５ａは、前記第２反強磁性層３５を例えばイオンミリングなどによって削ることで形成される。従ってイオンミリングでの削り量によって前記膜厚Ｈ１の寸法を適切に制御することができ、また前記削り量が多くなれば、前記凹部３５ａと膜厚方向で対向する前記第２反強磁性層３５の部分は全て除去され強磁性層３４表面が露出することもある。
【０１２６】
かかる場合、本発明では例えば点線で示すように前記強磁性層３４表面も若干削られて、前記凹部３５ａの下面３５ｃが、前記強磁性層３４の上面３４ａより低い位置となる（符号３５ｃの点線による引出し線を参照されたい）。
【０１２７】
さらに前記凹部３５ａが形成される位置と膜厚方向で対向する前記強磁性層３４の部分がすべて除去されて前記非磁性中間層３３の表面が前記凹部３５ａから露出した状態であってもかまわない。
【０１２８】
ただし前記凹部３５ａが形成される位置と膜厚方向で対向する前記非磁性中間層３３の部分をも全て除去し、フリー磁性層３２表面を前記凹部３５ａから露出させる形態でないことが好ましい。前記非磁性中間層３３をすべて除去すると、このときフリー磁性層３２までも一部削られてしまう。前記フリー磁性層３２の中央部Ｄは実質的に磁気抵抗効果に関与する感度領域であるから、この部分での膜厚変動は、再生特性に大きな影響を及ぼすことになり、再生特性の劣化を招きやすくなる。また前記フリー磁性層３２が露出し、その部分が外気などによって汚染されると再生特性の低下を招く。
【０１２９】
従って前記フリー磁性層３２表面は露出しないように、少なくとも前記フリー磁性層３２上に非磁性中間層３３が残るようにイオンミリング時間などを調整して、前記凹部３５ａを形成する必要がある。
【０１３０】
図２は本発明における第２実施形態のＣＰＰ型の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。
【０１３１】
図２に示す実施形態では、積層体３０構造、前記積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に絶縁層３１が形成されている点、さらに前記絶縁層３１から積層体３０上にかけてフリー磁性層３２が形成され、前記フリー磁性層３２の上に非磁性中間層３３が形成されている点は、図１とほぼ同じである。
【０１３２】
図２において図１と異なるのは、図２では、第２反強磁性層４１及び強磁性層４０間に形成された凹部４１ａが、非磁性中間層３３上まで形成され、前記凹部４１ａから前記非磁性中間層３３表面が露出している点である。
【０１３３】
上記のように図１の場合でも前記凹部３５ａから前記非磁性中間層３３表面を露出させることは可能であるが、図１に示す凹部３５ａの形成は、イオンミリングなどによって削り込むことで行なわれるため、前記凹部３５ａから露出した前記非磁性中間層３３表面も一部削られてその部分での膜厚は薄くなりやすい。
【０１３４】
図２の場合においては、非磁性中間層３３上に図２の形状の強磁性層４０及び第２反強磁性層４１をレジストを用いて形成することで前記第２反強磁性層４１間に前記凹部４１ａを形成しており、イオンミリングでの削り込みで前記凹部４１ａの形成が行なわれているわけではない。図２の製造方法については後で詳しく説明する。
【０１３５】
従って図２では、前記凹部４１ａから露出した非磁性中間層３３表面に削られた跡はなく平らであり、前記凹部４１ａ下での前記非磁性中間層３３の膜厚は、他の位置での前記非磁性中間層３３の膜厚とほぼ同じである。また前記非磁性中間層３３表面は、前記凹部４１ａから露出する部分も含めてほぼ平坦化面として形成されている。
【０１３６】
図２に示す実施形態では、前記非磁性中間層３３上に形成された強磁性層４０及び第２反強磁性層４１の内側端面４２は、下面から上面（図示Ｚ方向）に向うにしたがって、徐々に前記内側端面４２、４２間の間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面として形成されている。
【０１３７】
図２に示す実施形態でも図１と同様に、フリー磁性層３２が絶縁層３１上から積層体３０上にかけて形成されており、前記フリー磁性層３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は、トラック幅Ｔｗ及び積層体３０の幅寸法よりも長く延ばされて形成されている。
【０１３８】
そして前記フリー磁性層３２のトラック幅Ｔｗ領域（＝感度領域）となる中央部Ｄ以外の両側領域（不感領域）Ｃの上側に厚い膜厚の第２反強磁性層４１を形成した、いわゆるエクスチェンジバイアス方式を採用することで、前記両側領域Ｃの磁化を適切にトラック幅方向に固定できると共に、前記中央部Ｄを外部磁界に対し変動できる程度に弱く単磁区化でき、トラック幅Ｔｗや積層体３０の狭小化においても感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【０１３９】
また第１反強磁性層２３から非磁性材料層５０まで形成された積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側には絶縁層３１が形成されており、前記絶縁層３１から非磁性材料層５０上にかけてフリー磁性層３２が形成されている。
【０１４０】
このように前記積層体３０のトラック幅方向の両側に絶縁層３１が形成されていることで、電極層２０、３７から流れる電流は、前記積層体３０内部を適切に通過する。
【０１４１】
すなわち本発明では、前記積層体３０の両側を絶縁層３１で埋めてしまうと共に、フリー磁性層３２の磁化制御を第２反強磁性層４１を用いたエクスチェンジバイアス方式とすることで、電流がフリー磁性層３２から積層体３０に流れる経路以外に分流することが抑制され、いわゆるシャントロスの低減によって抵抗変化率の向上を図ることが可能になる。
【０１４２】
以上のように本発明では、トラック幅Ｔｗの狭小化においても、感度に優れ、再生出力が高く、しかも抵抗変化率が大きいＣＰＰ型磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を適切且つ容易に製造することが可能である。
【０１４３】
なお図２に示す実施形態においては、前記非磁性材料層５０は１層のみで構成されている。この非磁性材料層５０は、図１に示す非磁性材料層４８の上層２９を構成するＲｕなどで形成されている。Ｒｕなど前記上層２９の材質はすべて非磁性材料であるから、これらの材質で形成された層を非磁性材料層５０として機能させることができる。また前記非磁性材料層５０がＲｕなど前記上層２９を構成する材質の単層で形成されれば、そもそも大気暴露によるコンタミや酸化などの汚染から前記非磁性材料層５０を適切に保護できる。
【０１４４】
また後述する製造方法で説明するように、前記非磁性材料層５０を形成した後、その上にフリー磁性層３２を構成する工程において、素子が大気に曝されない状況であれば、前記非磁性材料層５０を従来と同様に図１の下層２８を構成するＣｕなどの材質のみで形成してもかまわない。
【０１４５】
なお上記非磁性材料層５０の構成は図１及び、次に説明する図３の実施形態においても適用可能である。
【０１４６】
図３は本発明における第３実施形態のＣＰＰ型の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。
【０１４７】
図３に示す実施形態では図１及び図２と異なり、フリー磁性層３２上と第２反強磁性層３５間に非磁性中間層３３及び強磁性層３４が形成されていない。
【０１４８】
図１及び図２に示す実施形態では、いずれもフリー磁性層３２の両側領域Ｃの部分が非磁性中間層３３と強磁性層３４との積層フェリ構造とされており、前記フリー磁性層３２の磁化制御は、前記積層フェリ構造と第２反強磁性層とを組み合わせた、シンセティフィック・バイアス・カップリングのエクスチェンジバイアス方式を用いて行なわれている。
【０１４９】
一方、図３では、前記フリー磁性層３２上に直接、第２反強磁性層３５が形成されている。そして前記第２反強磁性層３５とフリー磁性層３２間に発生する交換結合磁界によって前記フリー磁性層３２はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化される。
【０１５０】
ここで前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａの下面のトラック幅方向における幅寸法は、トラック幅Ｔｗ（磁気的なトラック幅）として規制され、前記凹部３５ａ下に残された第２反強磁性層３５の膜厚Ｈ１は非常に薄くなっている。そしてこの部分では前記第２反強磁性層３５とフリー磁性層３２間でほとんど交換結合磁界が発生せず、前記凹部３５ａ下に位置するフリー磁性層３２の中央部（感度領域）Ｄの磁化がトラック幅方向に強固に固定されることはない。
【０１５１】
一方、前記フリー磁性層３２の中央部Ｄのトラック幅方向の両側に位置する両側領域（不感領域）Ｃ、Ｃでは、その上に形成された厚い膜厚の第２反強磁性層３５との間で大きな交換結合磁界が発生するため前記両側領域Ｃ、Ｃの磁化はトラック幅方向に適切に固定された状態にある。
【０１５２】
前記フリー磁性層３２の中央部Ｄのトラック幅方向における幅寸法は、前記凹部３５ａの下面の幅寸法で決定されるトラック幅Ｔｗとほぼ同じ幅寸法を有し、前記フリー磁性層３２の両側領域Ｃの磁化が図示Ｘ方向に固定されたことで、前記フリー磁性層３２の中央部Ｄの磁化が外部磁界に対し反転できる程度に図示Ｘ方向に揃えられる。
【０１５３】
図３に示す実施形態でも図１と同様に、フリー磁性層３２が絶縁層３１上から積層体３０上にかけて形成されており、前記フリー磁性層３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は、トラック幅Ｔｗ及び積層体３０の幅寸法よりも長く延ばされて形成されている。
【０１５４】
そして前記フリー磁性層３２のトラック幅Ｔｗ領域（＝感度領域）となる中央部Ｄ以外の両側領域（不感領域）Ｃ上に厚い膜厚の第２反強磁性層３５を形成した、いわゆるエクスチェンジバイアス方式を採用することで、前記両側領域Ｃの磁化を適切にトラック幅方向に固定できると共に、前記中央部Ｄを外部磁界に対し変動できる程度に弱く単磁区化でき、トラック幅Ｔｗや積層体３０の狭小化においても感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【０１５５】
また第１反強磁性層２３から非磁性材料層４８まで形成された積層体３０のトラック幅方向の両側には絶縁層３１が形成されており、前記絶縁層３１から非磁性中間層４８上にかけてフリー磁性層３２が形成されている。
【０１５６】
このように前記積層体３０のトラック幅方向の両側に絶縁層３１が形成されていることで、電極層２０、３７から流れる電流は、フリー磁性層３２から前記積層体３０内部に、あるいは積層体３０からフリー磁性層３２に適切に流れる。
【０１５７】
すなわち本発明では、前記積層体３０の両側を絶縁層３１で埋めてしまうと共に、フリー磁性層３２の磁化制御を第２反強磁性層３５を用いたエクスチェンジバイアス方式とすることで、電流がフリー磁性層３２から積層体３０に流れる経路以外に分流し難くなり、いわゆるシャントロスの低減によって抵抗変化率の向上を図ることが可能になる。
【０１５８】
以上のように本発明では、トラック幅Ｔｗの狭小化においても、感度に優れ、再生出力が高く、しかも抵抗変化率が大きいＣＰＰ型の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を適切且つ容易に製造することが可能である。
【０１５９】
図４ないし図８は、本発明におけるＣＰＰ型の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）の製造工程図である。各図は、磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１６０】
図４に示す工程では、下から第１電極層２０、下地層２１、シードレイヤ２２、第１反強磁性層２３、固定磁性層２７、下層２８と上層２９からなる非磁性材料層４８を連続成膜する。成膜工程にはスパッタや蒸着が使用される。
【０１６１】
本発明では前記第１電極層２０には、α−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）、Ｒｈ、Ｉｒ、ＲｕやＷ（タングステン）、下地層２１には、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上の元素、シードレイヤ２２にはＮｉＦｅＣｒ合金やＣｒなど、第１反強磁性層２３には、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、あるいは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，Ｉｒ，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）を用いて形成することが好ましい。
【０１６２】
なお図４に示す製造工程で用いている下地層２１及びシードレイヤ２２は設けてもよいし設けなくてもどちらでもよい。
【０１６３】
次に固定磁性層２７は積層フェリ構造と呼ばれる構造で、磁性層２４、２６間に非磁性中間層２５が介在した３層構造となっている。本発明では前記磁性層２４、２６をＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成することが好ましい。また前記非磁性中間層２５をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成することが好ましい。
【０１６４】
また適切な積層フェリ構造を得るには、前記磁性層２４と磁性層２６との単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）を異ならせる必要がある。例えば前記磁性層２４及び磁性層２６に同じ材質を使用した場合には、前記磁性層２４及び磁性層２６を異なる膜厚で形成する。
【０１６５】
なお前記第１反強磁性層２３及び固定磁性層２７を成膜した後、熱処理を施して前記第１反強磁性層２３と固定磁性層２７間に交換結合磁界を発生させ、前記固定磁性層２７をハイト方向（図示Ｙ方向）に磁化する。前記固定磁性層２７を構成する磁性層２４、２６の磁化は互いに反平行状態にされる。またこの熱処理をいつ行うかは任意であり、例えば非磁性材料層４８まで形成した後に行ってもよいし、固定磁性層までを成膜した段階で行ってもよい。
【０１６６】
また本発明では前記非磁性材料層４８を構成する下層２８をＣｕ層、Ｒｈ層、Ｒｕ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｃｒ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、またはこれら材質の混合層で形成することが好ましい。
【０１６７】
ところで本発明における非磁性材料層４８は、下層２８の上に上層２９が設けられた積層構造となっている。前記上層２９は、Ｒｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、またはこれら材質の混合層で形成されることが好ましい。特にＲｕ層で形成されることが好ましい。前記上層２９を設けることで、図４からなる膜構成の磁気検出素子を別の装置内に移動させるときに前記磁気検出素子が大気に曝されても前記下層２８の大気暴露によるダメージを抑制することができる。
【０１６８】
仮にＲｕなどで形成された上層２９が無いときは、Ｃｕなどで形成された下層２８には、大気暴露によってコンタミネーションなどが発生し、また前記下層２８が酸化されやすく、バルク散乱効果の低下などによって抵抗変化率の低下を招きやすい。
【０１６９】
従ってＲｕなどからなる上層２９をＣｕなどからなる下層２８上に設けることで、前記非磁性材料層４８としての機能を適切に維持することができる。
【０１７０】
あるいは前記非磁性材料層４８を２層構造で形成しなくても、例えば図２の磁気検出素子のように非磁性材料層５０を一層構造で形成してもよい。かかる場合、前記非磁性材料層５０を上層２９と同じ材質で形成することが好ましい。これによって前記非磁性材料層５０が大気に曝されても適切にコンタミネーションや酸化などの汚染から前記非磁性材料層５０を防止することができる。
【０１７１】
なお図４に示す磁気検出素子が大気暴露されないときなどは、前記非磁性材料層５０を図４に示すＣｕなどで形成された下層２８と同じ材質の単層膜で形成してもよい。
【０１７２】
また図４においては、非磁性材料層４８を構成する前記下層２８と上層２９とは明確な２層構造として表されているが、後工程での熱処理などによって前記下層２８と上層２９とが熱拡散を起す可能性があり、かかる場合、前記下層２８と上層２９との界面は不明確になるものと考えられる。ただし組成分析によって非磁性材料層４８中に、Ｃｕなどの下層２８を構成する材質と、Ｒｕなどの上層２９を構成する材質とが入り交じっていれば、成膜当初は、図４のように２層構造として成膜されたものと推定することができる。なお上記組成分析によれば、前記非磁性材料層４８の下面側に比べて表面側にＲｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、またはこれら材質の混合層が多く存在する組成変調を確認することができる。
【０１７３】
次に図５に示す工程では図４に示す非磁性材料層４８上にリフトオフ用のレジスト層４５（図５を参照）を形成する。
【０１７４】
そして前記レジスト層４５に覆われていない、第１反強磁性層２３から非磁性材料層４８までの積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側領域をイオンミリングなどで除去する。図５では、除去された部分が点線で示されている。
【０１７５】
また図５に示す工程で、前記レジスト層４５下に残された積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面３０ａは、下方から上方（第１反強磁性層２３側から非磁性材料層４８側；図示Ｚ方向）に向うにしたがって前記積層体３０のトラック幅方向への幅寸法が徐々に小さくなる傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【０１７６】
なお前記レジスト層４５の大きさであるが、前記レジスト層４５の下に残される積層体３０の上面３０ｂのトラック幅方向における幅寸法Ｔ１が約０．１μｍ以下になるように前記レジスト層４５の大きさを調整する。
【０１７７】
また図５では、前記積層体３０の第１反強磁性層２３の下側領域２３ａ、２３ａは前記両側端面３０ａよりもさらに図示Ｘ方向に延びて形成されているが、この延出した下側領域２３ａも全て除去され、前記第１反強磁性層２３が略台形状で形成されていてもよい。かかる場合は、除去された前記積層体３０のトラック幅方向の両側からシードレイヤ２２、下地層２１あるいは第１電極層２０のいずれかの層表面が露出する。
【０１７８】
次に図６に示す工程では、図５に示す積層体３０のトラック幅方向における両側領域に絶縁層３１を成膜する（図６を参照のこと）。前記成膜にはスパッタ法や蒸着法などが使用される。
【０１７９】
本発明では前記絶縁層３１をＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁材料で形成することが好ましい。
【０１８０】
また図６に示す絶縁層３１の上面が前記積層体３０の上面と同程度の位置となるように前記絶縁層３１を成膜し、このとき前記積層体３０の両側端面３０ａの一部が露出しないようにする。前記積層体３０の両側端面３０ａの一部が露出すると分流ロスの原因となりやすいからである。
【０１８１】
前記積層体３０の両側端面３０ａを完全に前記絶縁層３１によって埋めるには、図６に示すように前記絶縁層３１の内側先端部３１ｂを、リフトオフ用のレジスト層４５の下面に形成された切欠部４５ａ下に入り込ませ、前記内側先端部３１ａが前記積層体３０の上面に乗るように形成する。
【０１８２】
このように前記レジスト層４５に形成された切欠部４５ａ下に絶縁層３１の内側先端部３１ｂを入り込ませるには、前記絶縁層３１のスパッタ成膜時に、スパッタ角度を第１電極層２０下の基板（図示しない）に対し垂直方向（図示Ｚ方向）からやや斜めに傾けてスパッタ成膜を行う。
【０１８３】
また前記絶縁層３１の成膜時に、前記絶縁層３１を構成する絶縁材料３１ａが前記レジスト層４５の周囲にも付着する。そして前記リフトオフ用レジスト層４５を除去する。
【０１８４】
次に図７に示す工程では、前記絶縁層３１上から前記積層体３０上にかけてフリー磁性層３２、非磁性中間層３３、強磁性層３４、第２反強磁性層３５及び保護層３６を連続成膜する。
【０１８５】
本発明では前記フリー磁性層３２をＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で、前記非磁性中間層３３を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で、前記強磁性層３４を、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料で、前記第２反強磁性層３５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あるいは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，Ｉｒ，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）などで、前記保護層３６をＴａなどで形成することが好ましい。
【０１８６】
次に熱処理を施して前記第２反強磁性層３５と強磁性層３４間に交換結合磁界を発生させ、前記強磁性層３４をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化させる。なおこの熱処理をいつ行うかは任意であり、例えば後で説明する図８工程での凹部形成後に行ってもかまわない。
【０１８７】
なお図７に示す実施形態では、前記強磁性層３４、非磁性中間層３３及びフリー磁性層３２の３層構造で積層フェリ構造を構成しているため、前記強磁性層３４とフリー磁性層３２間で発生するＲＫＫＹ相互作用における結合磁界によって前記強磁性層３４とフリー磁性層３２の磁化を互いに反平行状態にすることができる。
【０１８８】
なお図３の実施形態に示すように、フリー磁性層３２上に直接、第２反強磁性層３５を設ける場合には、図７に示すフリー磁性層３２を成膜後、前記フリー磁性層３２上に第２反強磁性層３５を成膜する。
【０１８９】
次に図７に示すように、前記保護層３６上に穴部４６ａが形成されたマスク層４６を形成する。本発明では前記マスク層４６を無機材料で形成することが好ましい。
【０１９０】
マスク層４６に無機材料を使用する理由は前記マスク層４６の膜厚を薄く形成できるからである。またエッチングレートが遅い。特に無機材料の中でもＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏなどの無機絶縁材料がこのような作用効果を得られやすく好ましい。前記マスク層４６としてレジストなどを使用してもよいが、レジストの場合、前記マスク層４６の膜厚は非常に厚くなるため、露光現像によって前記マスク層４６に微小な間隔の穴部４６ａを形成しづらくなる。またこのマスク層４６の穴部４６ａ内の両側端面にだれなどが発生し、前記穴部４６ａを所定形状で形成しにくい。
【０１９１】
前記マスク層４６に形成された穴部４６ａの間隔は、次の工程でトラック幅Ｔｗ（磁気的なトラック幅）を規制するための間隔となるため、前記穴部４６ａは所定の寸法で、および所定の形状で適切に形成されていなければならない。このような理由から膜厚を薄く形成できる無機材料で前記マスク層４６を形成することとしている。
【０１９２】
ただし前記マスク層４６として使用される無機材料は、保護層３６や第２反強磁性層３５よりもエッチングレートの遅い硬質な材料でなければならない。そうでなければ次の工程で前記第２反強磁性層３５に適切な深さの凹部を形成できなくなるからである。前記無機材料には、Ｔａ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｗ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ、Ｓｉ−Ｏなどを選択することが好ましい。
【０１９３】
このように、前記マスク層４６にはその中央部に穴部４６ａが形成されているが、この穴部４６ａは、例えば、前記保護層３６の中央部上にレジスト層（図示しない）を立てておきその両側を前記マスク層４６で埋めた後、前記レジスト層を除去して前記マスク層４６に前記穴部４６ａを形成する。あるいは前記保護層３６上の全体にマスク層４６を成膜した後、レジスト層（図示しない）を前記マスク層４６上に重ねて形成し、前記レジスト層の中央部に露光現像によって穴部を形成した後、この穴部から露出する前記マスク層４６をＲＩＥなどで削って前記マスク層４６に穴部４６ａを形成する方法などが考えられる。
【０１９４】
なお本発明では、前記マスク層４６に形成された穴部４６ａのトラック幅方向における幅寸法Ｔ２を、前記積層体３０上面の幅寸法Ｔ１と同じかあるいはそれよりも大きく形成することが好ましい。例えば前記マスク層４６に形成された穴部４６ａの幅寸法Ｔ２を０．１μｍ程度で形成することが好ましい。
【０１９５】
次に図８に示す工程では、図７工程でマスク層４６に形成された穴部４６ａ間から露出する保護層３６及び第２反強磁性層３５をイオンミリングなどで堀り込む（図８を参照のこと）。
【０１９６】
図８に示すように、前記イオンミリングで前記第２反強磁性層３５を途中まで掘り込む。これによって形成された凹部３５ａの下には、一部、前記第２反強磁性層３５が残されるが、残された第２反強磁性層３５の膜厚は非常に薄くなっており、このため、前記凹部３５ａ下の反強磁性層３５と強磁性層３４との間で発生する交換結合磁界が非常に小さくなり、前記凹部３５ａ下に位置する強磁性層３４の中央部Ａ及びフリー磁性層３２の中央部Ｄの磁化は外部磁界に対し変動できる程度に弱く単磁区化された状態になる。すなわち前記中央部Ａ、Ｄが感度領域として規制される。
【０１９７】
また前記凹部３５ａをどの層まで掘り込んで形成するかであるが、図８のように、前記凹部３５ａ下に一部、第２反強磁性層３５が残されるように、あるいは前記凹部３５ａから強磁性層３４の表面（点線部分を参照されたい）または非磁性中間層３３の表面が露出するように、前記第２反強磁性層３５や強磁性層３４まで掘り込んで前記凹部３５ａを形成する。
【０１９８】
また上記のように前記マスク層４６に形成された穴部４６ａのトラック幅方向における幅寸法Ｔ２を、前記積層体３０上面の幅寸法Ｔ１と同じか、あるいはそれよりも大きく形成しているため、前記第２反強磁性層３５に形成される凹部３５ａの下面３５ｃのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法（＝トラック幅Ｔｗ）を、積層体３０の上面３０ｂのトラック幅方向における幅寸法Ｔ１と同じかあるいはそれよりも大きく形成することができる。
【０１９９】
図８に示す前記凹部３５ａ形成のためのイオンミリング後、前記マスク層４６を除去し、さらに前記保護層３６上から前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａ内に第２電極層３７（図１を参照のこと）を成膜すると図１に示す磁気検出素子の構造が完成する。なお前記マスク層４６は、非常に薄い膜厚であるため除去しなくても前記第２電極層３７を成膜する上で邪魔になることはなく、例えば前記マスク層４６が金属材料で形成される場合には前記マスク層４６を電極層の一部として使用できるので、前記第２反強磁性層３５に凹部３５ａを形成した後、前記マスク層４６表面をクリーニングなどして前記マスク層４６を除去せずに、第２電極層３７を形成してもかまわない。なおマスク層４０を除去してもよい。
【０２００】
図９及び図１０は図２に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。なお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。
【０２０１】
まず図９の工程の前に図４ないし図６と同じ工程を施す。図９に示す工程では、積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成された絶縁層３１上から積層体３０上にかけてフリー磁性層３２及び非磁性中間層３３を積層する。
【０２０２】
その後、前記非磁性中間層３３上にリフトオフ用のレジスト層４７を形成する。このリフトオフ用のレジスト層４７の下面のトラック幅方向における幅寸法Ｔ３はトラック幅Ｔｗを規制するための幅寸法であり、前記幅寸法Ｔ３を前記積層体３０の上面のトラック幅方向における幅寸法Ｔ１と同じかそれよりも大きい寸法で形成することが好ましい。
【０２０３】
次に図１０に示す工程では、前記レジスト層４７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に露出した非磁性中間層３３上に強磁性層４０及び第２反強磁性層４１を連続成膜する。前記成膜にはスパッタ法や蒸着法が使用される。
【０２０４】
前記強磁性層４０及び第２反強磁性層４１を成膜するときは、できるだけ前記レジスト層４７の下面に形成された切欠部４７ａ内に前記強磁性層４０及び第２反強磁性層４１の内側先端部を入り込ませるために、スパッタ角度を基板（図示しない）に対する垂直方向（図示Ｚ方向）から斜めに傾いた角度として、スパッタを行う。これにより前記強磁性層４０及び第２反強磁性層４１の内側先端部が、前記レジスト層４７の切欠部４７ａ内に入り込み、前記強磁性層４０間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における間隔（凹部の幅）を、図９に示すレジスト層４７の下面の幅寸法Ｔ３とほぼ一致させることができる。図１０では、前記強磁性層４０の間に露出する非磁性中間層の幅寸法でトラック幅Ｔｗが規制される。
【０２０５】
また上記のように前記レジスト層４７のトラック幅方向における幅寸法Ｔ３を、前記積層体３０上面の幅寸法Ｔ１と同じか、あるいはそれよりも大きく形成しているため、前記第２反強磁性層４１及び強磁性層４０間に形成されたトラック幅方向（図示Ｘ方向）の凹部４１ａ（図２を参照されたい）の幅寸法（＝トラック幅Ｔｗ）を、積層体３０の上面３０ｂのトラック幅方向における幅寸法Ｔ１と同じかあるいはそれよりも大きく形成することができる。
【０２０６】
前記強磁性層４０及び第２反強磁性層４１を成膜した後、前記レジスト層４７を除去すると図２に示す磁気検出素子が完成する。
【０２０７】
以上説明した本発明における磁気検出素子の製造方法では、積層体３０上から前記積層体３０のトラック幅方向の両側に形成された絶縁層３１上にかけて、フリー磁性層３２を形成し、フリー磁性層３２の上に第２反強磁性層３５、４１を形成し、この間で発生する交換結合磁界によって、あるいは強磁性層３４、４０とのＲＫＫＹ相互作用における結合磁界によって前記フリー磁性層３２をトラック幅方向に磁化させることができる。
【０２０８】
上記のように本発明では、前記フリー磁性層３２を積層体３０上のみでなく絶縁層３１上にまで長く延ばして形成でき、トラック幅Ｔｗ及び積層体３０の狭小化においても前記フリー磁性層３２を適切に単磁区化することができる。
【０２０９】
また前記フリー磁性層３２の下に形成される、第１反強磁性層２３、固定磁性層２７、非磁性材料層４８からなる積層体３０のトラック幅方向における両側を適切に絶縁層３１で埋めることができ、シャントロスが生じ難く抵抗変化率を適切に向上させることが可能な磁気検出素子を製造することができる。
【０２１０】
従って本発明における磁気検出素子の製造方法によれば、高記録密度化においても再生出力や抵抗変化率など再生特性を適切に向上させることが可能な磁気検出素子を容易に製造することができる。
【０２１１】
また本発明では、前記Ｃｕなどで形成された下層２８上にＲｕなどで形成された上層２９を形成して非磁性材料層４８を構成し、あるいは非磁性材料層５０を前記上層２９と同じ材質の単層膜として形成することで、前記非磁性材料層のコンタミネーションの発生や酸化を抑制でき、前記非磁性材料層としての機能を適切に維持することが可能である。
【０２１２】
また本発明では、前記第２反強磁性層３５、４１に形成された凹部３５ａ、４１ａの下面の幅寸法（＝トラック幅Ｔｗ）を、積層体３０の上面３０ｂの幅寸法Ｔ１より大きく形成することが可能である。これは、フリー磁性層３２を積層体３０上のみでなく絶縁層３１上にまで延ばして形成し、前記フリー磁性層３２の上側に形成される第２反強磁性層３５のトラック幅方向における幅寸法を、前記積層体３０の上面３０ｂの幅寸法Ｔ１より大きく形成できるからである。
【０２１３】
従って前記第２反強磁性層３５に凹部３５ａを形成する場、あるいはレジスト層４７を用いて強磁性層４０及び反強磁性層４１を積層して、前記凹部４１ａを形成する場において、前記凹部３５ａの幅寸法を、前記積層体３０の上面の幅寸法Ｔ１より容易に大きく形成できる。
【０２１４】
本発明のようにＣＰＰ型磁気検出素子の場合、できる限り前記積層体３０の幅を小さくしてある所定の直流抵抗値（ＤＣＲ）を確保する必要があり、一方、凹部３５ａの下面の幅寸法で決定されるトラック幅Ｔｗ（磁気的なトラック幅）も、今後の高記録密度化において狭小化する必要があるが、前記積層体３０の幅寸法に比べ、前記トラック幅Ｔｗをあまり狭くしすぎると出力低下が懸念される。
【０２１５】
従って上記のように、本発明では、凹部の幅寸法が、積層体３０の幅寸法より大きくなるように互いの幅寸法を規制し、これによって直流抵抗値（ＤＣＲ）及び再生出力の双方の向上を適切に図ることが可能な磁気検出素子を製造することができる。
【０２１６】
また図９及び図１０に示した製造工程では、図４ないし図８に示す製造工程の場合のように、凹部３５ａ形成のためのイオンミリングなどによる掘り込み工程が必要ないため、より所定形状の磁気検出素子を製造しやすい。
【０２１７】
以上詳述した本発明におけるＣＰＰ型のスピンバルブ型薄膜素子は、ハードディスク装置内に搭載される再生用ヘッドとして使用できる他、ＭＲＡＭ等のメモリとして使用することができる。
【０２１８】
また前記スピンバルブ型薄膜素子を使用した再生用ヘッドは、摺動型であってもよいし浮上型であってもどちらでもよい。
【０２１９】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、フリー磁性層が反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層からなる積層体の両側に形成された絶縁層上から前記積層体上にかけて形成されており、前記フリー磁性層のトラック幅方向への幅寸法は、トラック幅Ｔｗよりも長く延ばされて形成されている。さらに前記フリー磁性層上には、第２反強磁性層が形成され、前記フリー磁性層はエクスチェンジバイアス方式によって磁化される。
【０２２０】
これによって前記フリー磁性層を適切に単磁区化構造にでき、トラック幅Ｔｗ及び積層体の狭小化においても感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【０２２１】
また前記積層体の両側を絶縁層で埋めてしまうと共に、フリー磁性層の磁化制御を第２反強磁性層を用いたエクスチェンジバイアス方式とすることで、電流がフリー磁性層から積層体に流れる経路以外に分流することが減り、いわゆるシャントロスの低減によって抵抗変化率の向上を図ることが可能になる。
【０２２２】
また本発明では、前記積層体のトラック幅方向における幅寸法をトラック幅Ｔｗより小さく形成することが好ましい。これによって素子の直流抵抗値と再生出力の双方を適切に高めることができる。
【０２２３】
以上のように本発明では、トラック幅Ｔｗの狭小化においても、感度に優れ、再生出力が高く、しかも抵抗変化率が大きいＣＰＰ型の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を適切且つ容易に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１実施形態のＣＰＰ型磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図２】本発明における第２実施形態のＣＰＰ型磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）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３実施形態のＣＰＰ型磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図４】本発明の図１に示す構造のＣＰＰ型磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【図５】図４の次に行なわれる一工程図、
【図６】図５の次に行なわれる一工程図、
【図７】図６の次に行なわれる一工程図、
【図８】図７の次に行なわれる一工程図、
【図９】本発明の図２に示す構造のＣＰＰ型磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【図１０】図９の次に行なわれる一工程図、
【図１１】従来のＣＰＰ型磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図１２】図１１の一部の部分拡大図、
【符号の説明】
２０ 第１電極層
２３ 第１反強磁性層
２７ 固定磁性層
３０ 積層体
３１ 絶縁層
３２ フリー磁性層
３３ 非磁性中間層
３４、４０ 強磁性層
３５、４１ 第２反強磁性層
３７ 第２電極層
４５、４７ レジスト層
４６ マスク層
４８、５０ 非磁性材料層[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a CPP (current perpendicular plane) type magnetic detecting element mounted on a magnetic reproducing device such as a hard disk device or other magnetic detecting device, and in particular, appropriately improves the reproduction output and the resistance change rate. The present invention relates to a magnetic sensing element capable of performing the above and a manufacturing method thereof.
[0002]
[Prior art]
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of a conventional CPP (current perpendicular plane) type magnetic sensing element (spin valve thin film element) as viewed from the side facing the recording medium.
[0003]
Reference numeral 1 denotes a first electrode layer, which is formed on the first electrode layer 1 with an antiferromagnetic layer 2 made of a PtMn alloy or the like, a fixed magnetic layer 3 made of a NiFe alloy or the like, Cu or the like. A laminated body 9 including a nonmagnetic material layer 4 and a free magnetic layer 5 formed of a NiFe alloy or the like is formed.
[0004]
As shown in FIG. 11, Al is formed on both sides of the laminate 9 in the track width direction (X direction in the drawing) and on the first electrode layer 1.2OThreeAn insulating layer 6 formed of, for example, is formed, and a hard bias layer 7 formed of CoPt or the like is formed on the insulating layer 6.
[0005]
A second electrode layer 8 is formed from the hard bias layer 7 to the free magnetic layer 5.
[0006]
The magnetization of the pinned magnetic layer 3 is pinned in the height direction (Y direction in the drawing) by an exchange coupling magnetic field generated between the pinned magnetic layer 3 and the magnetization of the free magnetic layer 5 while the hard bias layer 7 Are aligned in the track width direction (the X direction in the drawing) by the longitudinal bias magnetic field from.
[0007]
In the CPP type magnetic sensing element shown in FIG. 11, a sense current is applied to each film surface of the stacked body 9 from the vertical direction (Z direction in the drawing).
[0008]
As the device size becomes narrower as the recording density increases in the future, the CPP-type magnetic sensing element in which the sense current is passed from the direction perpendicular to the film surface of each layer is more effective in the sense current from the direction parallel to the film surface. It was expected that the reproduction output could be improved as compared with the CIP type (current in the plane) type magnetic detection element.
[0009]
[Problems to be solved by the invention]
However, the CPP type magnetic sensing element having the structure shown in FIG. 11 has the following problems.
[0010]
As the recording density increases in the future, as the track width Tw regulated by the width dimension in the track width direction on the upper surface of the free magnetic layer 5 becomes smaller, the size of the free magnetic layer 5 itself becomes smaller. As a result, even when a longitudinal bias magnetic field is supplied from the hard bias layer 7 to the free magnetic layer 5, the free magnetic layer 5 is not easily formed into a single magnetic domain in the track width direction (X direction in the drawing), and the free magnetic layer 5 The influence of the demagnetizing field of the layer 5 was also increased, and the stability of the reproduction characteristics was lowered.
[0011]
In order to solve this problem, it is conceivable to increase the thickness of the hard bias layer 7 so that a strong longitudinal bias magnetic field can be supplied to the free magnetic layer 5. There is a problem that the magnetization of the magnetic layer 5 is easily fixed, and the magnetization cannot be changed with high sensitivity to an external magnetic field, resulting in a decrease in reproduction output.
[0012]
Next, as shown in FIG. 11, insulating layers 6 are provided on both sides of the laminate 9 in the track width direction. The insulating layer 6 is provided in order to allow the current flowing from the electrode layers 1 and 8 to the stacked body 9 to flow effectively in the stacked body 9.
[0013]
However, since the hard bias layer 7 is formed on the insulating layer 6, a part of the current that should flow from the electrode layers 1 and 8 into the stacked body 9 is shunted to the hard bias layer 7. End up. The divided current flows into the nonmagnetic material layer 4 and the pinned magnetic layer 3 without passing through the free magnetic layer 5.
[0014]
That is, the current path is not only a normal route that flows from the electrode layers 1 and 8 into the laminate 9 but also a current route that shunts to the hard bias layer 7 without passing through the free magnetic layer 5, which becomes a chantle and changes resistance. The rate (ΔR / R) decreased.
[0015]
For example, in order to solve the above-mentioned problem, as shown in FIG. 12 (a partial cross-sectional view in which a part of FIG. 11 is enlarged), the insulating layer 6 is also thick on both side end surfaces 5a of the free magnetic layer 5. By forming, both end surfaces of the laminate 9 are appropriately covered with the insulating layer 6, and the amount of current diverted from the electrode layers 1, 8 to the hard bias layer 7 can be reduced. However, when a thick insulating layer 6 is interposed between the free magnetic layer 5 and the hard bias layer 7, the longitudinal bias magnetic field to be supplied from the hard bias layer 7 to the free magnetic layer 5 is reduced, and as a result. As a result, the free magnetic layer 5 cannot be made into a single magnetic domain and the reproduction characteristics are lowered.
[0016]
Therefore, the present invention is to solve the above-described conventional problems, and in the future, to increase the recording density by appropriately improving the bias system for adjusting the magnetization of the free magnetic layer and the structure of the free magnetic layer. Another object of the present invention is to provide a magnetic detection element capable of appropriately improving reproduction characteristics such as an increase in reproduction output and a rate of change in resistance, and a method for manufacturing the same.
[0017]
[Means for Solving the Problems]
  The magnetic sensing element according to the present invention is formed on a first antiferromagnetic layer and an upper surface of the first antiferromagnetic layer, and magnetization is in a predetermined direction by an exchange coupling magnetic field generated between the first antiferromagnetic layer and the first antiferromagnetic layer. A laminated body having a pinned magnetic layer and a nonmagnetic material layer formed on an upper surface of the pinned magnetic layer;
  An insulating layer formed on both sides of the stack in the track width direction;
  A free magnetic layer formed from the top surface of the nonmagnetic material layer to the top surface of the insulating layer and having a magnetization aligned in a direction crossing the pinned magnetic layer; and the free magnetic layerA nonmagnetic intermediate layer formed thereon, a ferromagnetic layer formed on the nonmagnetic intermediate layer, and on the ferromagnetic layerA second antiferromagnetic layer formed,
  Position facing the laminate in the film thickness directionIn placeFrom the top surface of the second antiferromagnetic layerReaches the surface of the non-magnetic intermediate layerA recess is formed,The nonmagnetic intermediate layer surface is exposed from the recess,
  An electrode layer is formed on the lower side of the laminate and the upper side of the second antiferromagnetic layer,
  The nonmagnetic material layer includes a Ru layer, a Cu layer, a Rh layer, a Ru layer, a Re layer, an Os layer, a Cr layer, an Ir layer, a Pt layer, a Pd layer, or a mixed layer obtained by combining these materials. The Rh layer, the Re layer, the Os layer, the Ir layer, the Pt layer, the Pd layer, or an upper layer made of a combination layer of these materials is laminated and formed.
  Alternatively, the present invention is characterized in that the nonmagnetic material layer is entirely formed of a Ru layer, a Rh layer, a Re layer, an Os layer, an Ir layer, a Pt layer, a Pd layer, or a mixed layer combining these materials. It is what.
[0018]
The present invention relates to a CPP (current perpendicular plane) type magnetic sensing element, and a sense current flows from a direction perpendicular to the film surface of each layer constituting the magnetic sensing element.
[0019]
The present invention does not employ a hard bias system in which hard bias layers are provided on both sides in the track width direction of a free magnetic layer as in the prior art, and an exchange in which a second antiferromagnetic layer is provided on the free magnetic layer. A bias method is adopted.
[0020]
With the exchange bias method, the width dimension in the track width direction of the free magnetic layer can be formed longer than the track width Tw.
[0021]
In particular, in the present invention, the free magnetic layer can be formed not only on the laminate but also on the insulating layers formed on both sides thereof.
[0022]
For this reason, even if the track width Tw is reduced as the recording density is increased in the future, the width of the free magnetic layer is increased regardless of the size of the track width Tw and the width of the laminated body. Therefore, the free magnetic layer can be appropriately made into a single magnetic domain, the influence of the demagnetizing field of the free magnetic layer can be weakened, and sensitivity can be improved even in the future narrowing of the track width Tw. It is possible to manufacture a magnetic detection element that is excellent in the above and can appropriately improve the reproduction output.
[0023]
Next, in the present invention, both sides in the track width direction of the laminate including the antiferromagnetic layer, the pinned magnetic layer, and the nonmagnetic material layer are filled with an insulating layer.
[0024]
Conventionally, there are hard bias layers on both sides of the free magnetic layer, and the current shunted to the hard bias layer flows to the nonmagnetic material layer and the pinned magnetic layer without passing through the free magnetic layer. However, in the present invention, the hard bias layer itself is not present, and the insulating layer is buried on both sides of the laminate, so that the current flowing from the electrode layer is appropriately free magnetic. Therefore, it is possible to appropriately improve the resistance change rate with less shunt loss as compared with the prior art.
[0025]
In the present invention, it is preferable that the width dimension in the track width direction of the upper surface of the laminate is the same as or smaller than the width dimension in the track width direction of the lower surface of the recess.
[0026]
The width dimension in the track width direction of the upper surface of the laminate is regulated as an electrical track width. Therefore, the width of the laminate is preferably as small as possible in order to increase the direct current resistance (DCR).
[0027]
On the other hand, the width dimension in the track width direction of the lower surface of the recess is regulated as the magnetic track width Tw. That is, the free magnetic layer located at a position facing the concave portion substantially functions as a sensitivity region related to the magnetoresistive effect.
[0028]
Therefore, a reduction in the dimension in the track width direction on the lower surface of the recess means that the sensitivity region of the free magnetic layer is reduced. However, if the sensitivity region is too narrow, the reproduction output is preferably reduced. Absent.
[0029]
That is, in order to appropriately cope with an increase in recording density, it is necessary to reduce the sensitivity area (= magnetic track width Tw). However, if it is too small, the reproduction output is lowered. The electrical track width determined by the width dimension of the upper surface of the laminate is not limited by the dimension of the magnetic track width Tw, and it is preferable to further reduce the electrical track width in order to increase the DC resistance value.
[0030]
Therefore, in the present invention, the width dimension in the track width direction of the upper surface of the laminate is formed to be the same as or smaller than the width dimension in the track width direction of the lower surface of the recess. This makes it possible to appropriately improve the direct current resistance (DCR) and reproduction output of the CPP type magnetic detection element.
[0035]
In the present invention, the three layers of the free magnetic layer, the nonmagnetic intermediate layer, and the ferromagnetic layer form a laminated ferrimagnetic structure. The ferromagnetic layer is magnetized in the track width direction by an exchange coupling magnetic field generated between the second antiferromagnetic layer on both sides in the track width direction where the recesses are formed.
[0036]
On the other hand, the free magnetic layer is magnetized antiparallel to the magnetization direction of the ferromagnetic layer by a coupling magnetic field generated by the RKKY interaction generated between the free magnetic layer and the ferromagnetic layer.
[0037]
In this embodiment, the magnetization of the ferromagnetic layer formed under the second antiferromagnetic layer on both sides in the track width direction in which the concave portion is formed, and the free magnetic layer are fixed, and the magnetoresistive effect is substantially achieved. This is an area that is not involved in
[0038]
  On the other hand, it is formed under the recessFThe magnetization of the Lea magnetic layer is weak enough to be reversed by an external magnetic field and is made into a single magnetic domain, and this region is substantially a sensitivity region related to the magnetoresistive effect.
[0039]
As described above, the laminated ferrimagnetic structure in which the nonmagnetic intermediate layer and the ferromagnetic layer are laminated on the free magnetic layer allows the magnetization of the free magnetic layer to have a stable single-domain structure, and the reproduction output can be improved. It becomes possible to improve appropriately.
[0041]
  In addition, the method for manufacturing a magnetic detection element according to the present invention includes the following steps.
(A) A laminated body in which a first antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, and a nonmagnetic material layer are laminated in this order is formed on the first electrode layer.At this time, the nonmagnetic material layer is formed on a lower layer made of a Cu layer, Rh layer, Ru layer, Re layer, Os layer, Cr layer, Ir layer, Pt layer, Pd layer, or a mixed layer combining these materials. And an upper layer made of a Ru layer, Rh layer, Re layer, Os layer, Ir layer, Pt layer, Pd layer, or a mixed layer combining these materials.And a process of
(B) forming a lift-off resist layer on the upper surface of the laminate, and removing both end faces in the track width direction of the laminate not covered with the resist layer;
(C) forming an insulating layer on both sides in the track width direction of the laminate, and removing the resist layer;
(D) forming a free magnetic layer from the insulating layer to the nonmagnetic material layer, and further laminating a second antiferromagnetic layer on the free magnetic layer;
(e) On the second antiferromagnetic layer, after forming a mask layer having a hole at a position facing the stacked body in the film thickness direction, the second antiferromagnetic layer exposed from the hole is dug. Forming a recess in the second antiferromagnetic layer,
(f) Forming a second electrode layer on the second antiferromagnetic layer;
  When the non-magnetic material layer formed of Cu or the like as described above is exposed to the atmosphere, problems such as damage due to contamination (Contamination) or the like, the bulk scattering effect is not effectively exhibited due to oxidation, and the resistance change rate It tends to cause a decrease in reproduction characteristics.
  In the present invention, after the lower layer formed of Cu or the like is formed, an upper layer such as a Ru layer is continuously formed on the lower layer to appropriately prevent the lower layer from being exposed to the atmosphere. The upper layer formed of the Ru layer or the like has little damage such as contamination even when exposed to the atmosphere and is not easily oxidized. Therefore, the lower layer formed of the Cu or the like can be appropriately protected from the atmospheric exposure, Since both upper layers are formed of a non-magnetic material, the lower layer and the upper layer can constitute a non-magnetic material layer.
  Or the manufacturing method of the magnetic detection element in this invention has the following processes, It is characterized by the above-mentioned.
(G) On the first electrode layer, a stacked body in which a first antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, and a nonmagnetic material layer are stacked in this order is formed. At this time, the nonmagnetic material layer is formed of a Ru layer, Rh Forming a layer, a Re layer, an Os layer, an Ir layer, a Pt layer, a Pd layer, or a mixed layer combining these materials;
(H) forming a lift-off resist layer on the upper surface of the laminate, and removing both end faces in the track width direction of the laminate that are not covered by the resist layer;
(I) forming an insulating layer on both sides in the track width direction of the laminate, and removing the resist layer;
(J) forming a free magnetic layer from the insulating layer to the nonmagnetic material layer, and further laminating a second antiferromagnetic layer on the free magnetic layer;
(K) On the second antiferromagnetic layer, after forming a mask layer having a hole at a position facing the laminate in the film thickness direction, the second antiferromagnetic layer exposed from the hole is formed. Digging and forming a recess in the second antiferromagnetic layer;
(L) A step of forming a second electrode layer on the second antiferromagnetic layer.
[0042]
According to the above manufacturing method, the second antiferromagnetic layer can be formed above the free magnetic layer, and the free magnetic layer can be made into a single magnetic domain in the track width direction by the exchange bias method.
[0043]
According to this method, the free magnetic layer can be formed to extend longer in the track width direction than in the case of being magnetized by the hard bias method, and in the present invention, in particular, on the insulating layers formed on both sides of the laminate. Since the free magnetic layer can also be formed, the free magnetic layer can be formed to extend long without being influenced by the track width Tw and the dimensions of the stacked body. Therefore, as the recording density increases in the future, the element size becomes narrower. Even in the process, the free magnetic layer can be appropriately made into a single magnetic domain by an exchange coupling magnetic field generated between the second antiferromagnetic layer and the free magnetic layer.
[0044]
In addition, both sides in the track width direction of the laminate composed of the first antiferromagnetic layer, the pinned magnetic layer, and the nonmagnetic material layer formed under the free magnetic layer can be appropriately filled with an insulating layer, and Therefore, it is possible to manufacture a magnetic sensing element that can improve the resistance change rate appropriately.
[0045]
Therefore, according to the method for manufacturing a magnetic detection element of the present invention, it is possible to easily manufacture a magnetic detection element capable of appropriately improving the reproduction characteristics such as reproduction output and resistance change rate even when the recording density is increased.
[0046]
  In the present invention, the above (e) ProcessOr (k) processThus, it is preferable that the width dimension in the track width direction of the lower surface of the recess is formed larger than the width dimension in the track width direction of the upper surface of the laminate.
[0051]
  In the present invention, the step (d)Or (j) processThus, it is preferable that after the nonmagnetic intermediate layer and the ferromagnetic layer are laminated in this order on the free magnetic layer, the second antiferromagnetic layer is formed on the ferromagnetic layer.
[0052]
  In the present invention, the above (e) ProcessOr (k) processThus, the second antiferromagnetic layer may be dug until the surface of the ferromagnetic layer is exposed, or the second antiferromagnetic layer may be dug halfway through the second antiferromagnetic layer. Here, the portion of the second antiferromagnetic layer that is partially left under the recess is thin enough to impair the function as antiferromagnetism, and the region below the recess and the free magnetic layer (or An exchange coupling magnetic field is not generated in the ferromagnetic layer) or is an extremely weak exchange coupling magnetic field even if it is generated, and the free magnetic layer (or ferromagnetic layer) is not firmly fixed.
[0053]
Therefore, the free magnetic layer (and the ferromagnetic layer) below the recess formed in the second antiferromagnetic layer can function as a sensitivity region that can appropriately exhibit the magnetoresistive effect.
[0054]
  In the present invention, the mask layer is preferably formed of an inorganic material.
  In the present invention, the step (d) to (f) ProcessOr the said process (j) thru | or (l) processIt may replace with and may have the following processes.
(m) Forming a nonmagnetic intermediate layer on the free magnetic layer after forming a free magnetic layer on the nonmagnetic material layer from the insulating layer;
(n) A lift-off resist layer is formed on the non-magnetic intermediate layer at a position facing the laminated body in the film thickness direction, and strong on both sides in the track width direction of the non-magnetic intermediate layer not covered with the resist layer. A magnetic layer and a second antiferromagnetic layer are laminated, and at this time, the width dimension in the track width direction of the surface of the nonmagnetic intermediate layer exposed from the second antiferromagnetic layer is set in the track width direction of the upper surface of the laminate. Forming smaller than the width dimension;
(o) A step of removing the resist layer.
[0055]
  As described above (n)as well as(o) Process, as described above (e) ProcessOr (k) processThe step of digging the second antiferromagnetic layer in is eliminated. And said (n)as well as(oAccording to the step, a form in which the upper surface of the nonmagnetic intermediate layer is exposed from the recess formed between the second antiferromagnetic layers can be formed.
[0056]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a CPP (current perpendicular plane) type magnetic sensing element (spin valve thin film element) according to the present invention as viewed from the side facing a recording medium.
[0057]
A shield layer (not shown) is provided above and below the magnetic detection element shown in FIG. 1 via a gap layer (not shown). The magnetic detection element, the gap layer, and the shield layer are collectively referred to as an MR head. It is out.
[0058]
The MR head is for reproducing an external signal recorded on a recording medium. In the present invention, a recording inductive head may be laminated on the MR head. The shield layer (upper shield layer) formed on the upper side of the magnetic detection element may also be used as the lower core layer of the inductive head.
[0059]
The MR head is made of, for example, alumina-titanium carbide (Al2OThree-TiC) formed on the trailing end face of the slider. The slider is bonded to an elastically deformable support member made of stainless steel or the like on the side opposite to the surface facing the recording medium to constitute a magnetic head device.
[0060]
Reference numeral 20 shown in FIG. 1 denotes a first electrode layer. The first electrode layer 20 may also serve as the gap layer, or when the first electrode layer 20 is formed of a magnetic material, the first electrode layer 20 may also serve as the shield layer. The first electrode layer 20 is made of, for example, α-Ta, Au, Cr, Cu (copper), Rh, Ir, Ru, W (tungsten), or the like.
[0061]
As shown in FIG. 1, a base layer 21 is formed on the first electrode layer 20, and a seed layer 22 is formed on the base layer 21.
[0062]
The underlayer 21 is preferably formed of at least one element selected from Ta, Hf, Nb, Zr, Ti, Mo, and W. The seed layer 22 is made of a NiFeCr alloy, Cr, or the like. By forming the seed layer 22, the crystal grain size of each layer formed on the seed layer 22 is increased, and the resistance change rate can be improved.
[0063]
A first antiferromagnetic layer 23 is formed on the seed layer 22. The first antiferromagnetic layer 23 includes an element X (where X is one or more of Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, and Os) and Mn. It is preferable to form with a material. For example, it is made of a PtMn alloy or the like.
[0064]
Alternatively, in the present invention, the first antiferromagnetic layer 23 is made of an X—Mn—X ′ alloy (where the element X ′ is 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, Ir, Sn, Hf, Ta, W, Re, Au, Pb, and It may be formed of one or more elements among rare earth elements).
[0065]
The composition ratio of the element X or the element X + X ′ is preferably 45 (at%) or more and 60 (at%) or less.
[0066]
A pinned magnetic layer 27 is formed on the first antiferromagnetic layer 23. In this embodiment, the pinned magnetic layer 27 has a laminated ferrimagnetic structure.
[0067]
As shown in FIG. 1, the pinned magnetic layer 27 is formed by laminating a magnetic layer 24, a nonmagnetic intermediate layer 25, and a magnetic layer 26 in this order from the bottom. Here, the magnetic layers 24 and 26 are formed of a magnetic material such as a CoFe alloy, a CoFeNi alloy, Co, or a NiFe alloy. The nonmagnetic intermediate layer 25 is preferably formed of a nonmagnetic conductive material such as Ru, Rh, Ir, Cr, Re, or Cu.
[0068]
In the pinned magnetic layer 27 shown in FIG. 1, the magnetic layer 24 is pinned, for example, in the Y direction in the drawing by an exchange coupling magnetic field generated between the magnetic layer 24 and the first antiferromagnetic layer 23. On the other hand, the magnetic layer 26 is magnetized in a direction opposite to the Y direction in the figure by a coupling magnetic field in the RKKY interaction generated between the magnetic layer 24 and the magnetic layer 24.
[0069]
That is, in the laminated ferrimagnetic structure, the magnetic layer 24 and the magnetic layer 26 are magnetized in an antiparallel state. In order to construct the laminated ferrimagnetic structure, the magnetic moments per unit area (saturation magnetization Ms × film thickness t) of the magnetic layer 24 and the magnetic layer 26 must be different. For example, when the magnetic layer 24 and the magnetic layer 26 are formed of the same material, the magnetic layer 24 and the magnetic layer 26 are formed with different thicknesses.
[0070]
As shown in FIG. 1, a nonmagnetic material layer 48 is formed on the pinned magnetic layer 27. In this embodiment, the nonmagnetic material layer 48 has a two-layer structure, and the lower layer 28 is a Cu layer, Rh layer, Ru layer, Re layer, Os layer, Cr layer, Ir layer, Pt layer, Pd layer, or these materials. The upper layer 29 is formed of a Ru layer, Rh layer, Re layer, Os layer, Ir layer, Pt layer, Pd layer, or a mixed layer of these materials. The upper layer 29 is preferably formed of a Ru layer.
[0071]
The film thickness of the nonmagnetic material layer 48 is preferably 10 to 70 mm. The nonmagnetic material layer 48 formed of Ru or the like is an interface with Fe or Co element constituting the pinned magnetic layer 27 and / or the free magnetic layer 32, and the transmittance and reflectance of conduction electrons of upspin and downspin. Is not so large, the nonmagnetic material layer 48 is preferably not so thick. The film thickness of the nonmagnetic material layer 48 is more preferably 3 mm or more and 20 mm or less.
[0072]
The upper layer 29 formed of Ru or the like is a layer for appropriately protecting the lower layer 28 formed of Cu or the like from contamination or oxidation due to atmospheric exposure, as will be described in detail later in the manufacturing process. The upper layer 29 formed of Ru or the like has a role of protecting the lower layer 28 appropriately from the generation of contamination even when exposed to the atmosphere and is free from erosion such as oxidation, and the upper layer 29 is also formed of a nonmagnetic material. Therefore, the upper layer 29 can function as the nonmagnetic material layer 48 together with the lower layer 28.
[0073]
In FIG. 1, the lower layer 28 and the upper layer 29 constituting the nonmagnetic material layer 48 are expressed as a clear two-layer structure, but the elements intermingle at the interface between the lower layer 28 and the upper layer 29, Composition modulation occurs in which there are more Ru layers, Rh layers, Re layers, Os layers, Ir layers, Pt layers, Pd layers, or mixed layers of these materials on the surface side compared to the lower surface side of the nonmagnetic material layer 48. You may do it.
[0074]
As shown in FIG. 1, in the laminate 30 from the first antiferromagnetic layer 23 to the nonmagnetic material layer 48, both end faces 30a in the track width direction (X direction in the drawing) are continuous surfaces, and both end faces 30a are From the first antiferromagnetic layer 23 side to the nonmagnetic material layer 48 side (in the Z direction in the figure), it is formed as an inclined surface or a curved surface whose width dimension gradually decreases.
[0075]
In the embodiment shown in FIG. 1, the lower region 23a of the first antiferromagnetic layer 23 is formed so as to extend further in the track width direction (X direction in the drawing) from the both end surfaces 30a. The portion of the lower region 23a may be removed, and the seed layer 22, the base layer 21, or the first electrode layer 20 may be exposed from the removed portion.
[0076]
The film thickness from the upper surface of the lower region 23a of the first antiferromagnetic layer 23 to the upper surface of the first antiferromagnetic layer 23 is about 100 to 150 mm.
[0077]
As shown in FIG. 1, insulating layers 31 and 31 are formed on both sides of the laminate 30 in the track width direction (X direction in the drawing). The insulating layer 31 is made of Al.2OThreeAnd SiO2Formed of an insulating material.
[0078]
In addition, it is preferable that the inner front end portions 31 b and 31 b of the insulating layer 31 are formed to extend on the stacked body 30. As a result, both side regions of the laminate 30 can be appropriately insulated. The film thickness of the insulating layer 31 is about 150 mm.
[0079]
In the present invention, as shown in FIG. 1, a free magnetic layer 32 is formed from above the insulating layer 31 to the laminated body 30. The free magnetic layer 32 is formed of, for example, a NiFe alloy, a CoFe alloy, a CoFeNi alloy, Co, or the like.
[0080]
The free magnetic layer 32 may be formed of a laminated structure of magnetic materials. For example, a structure in which a CoFe alloy film and a NiFe alloy film are laminated in this order from the bottom can be presented. By forming the CoFe alloy on the side in contact with the stacked body 30, diffusion of metal elements and the like at the interface with the nonmagnetic material layer 48 can be prevented and the resistance change rate (ΔR / R) can be increased. it can.
[0081]
As shown in FIG. 1, a nonmagnetic intermediate layer 33 is formed on the free magnetic layer 32, and a ferromagnetic layer 34 is laminated thereon. The nonmagnetic intermediate layer 33 is preferably formed of a nonmagnetic conductive material such as Ru, Rh, Ir, Cr, Re, or Cu. The ferromagnetic layer 34 is made of a magnetic material such as a NiFe alloy, a CoFe alloy, a CoFeNi alloy, or Co.
[0082]
Furthermore, in the present invention, a second antiferromagnetic layer 35 is formed on the ferromagnetic layer 34 as shown in FIG. The second antiferromagnetic layer 35 is preferably formed of the same antiferromagnetic material as the first antiferromagnetic layer 23. Specifically, the second antiferromagnetic layer 35 contains the element X (where X is one or more of Pt, Pd, Ir, Rh, Ru, and Os) and Mn. The antiferromagnetic material is preferably formed. For example, it is made of a PtMn alloy or the like.
[0083]
Alternatively, in the present invention, the second antiferromagnetic layer 35 is made of an X—Mn—X ′ alloy (where the element X ′ is 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, Ir, Sn, Hf, Ta, W, Re, Au, Pb, and It may be formed of one or more elements among rare earth elements).
[0084]
The composition ratio of the element X or the element X + X ′ is preferably 45 (at%) or more and 60 (at%) or less.
[0085]
As shown in FIG. 1, the second antiferromagnetic layer 35 is formed with a recess 35a from the upper surface at a position facing the stacked body 30 in the film thickness direction (Z direction in the drawing) toward the stacked body. ing.
[0086]
In the embodiment shown in FIG. 1, the magnetization of the ferromagnetic layer 34 is fixed in the track width direction (X direction in the drawing) by an exchange coupling magnetic field generated between the second antiferromagnetic layer 35 and the ferromagnetic layer 34. However, the central portion (sensitivity region) A of the ferromagnetic layer 34 under the concave portion 35a formed in the second antiferromagnetic layer 35 is not magnetized and is weakly magnetized so that the magnetization can be varied. It has become.
[0087]
As described above, the second antiferromagnetic layer 35 has a recess 35a in the central portion thereof, and the thickness of the second antiferromagnetic layer 35 in the portion where the recess 35a is formed is very high. It is getting thinner. For example, the film thickness H1 of the second antiferromagnetic layer 35 under the recess 35a is 10 to 70 mm. Thus, since the thickness H1 of the second antiferromagnetic layer 35 is very thin in the portion where the recess 35a is formed, the second antiferromagnetic layer 35 formed with the thickness H1 is stronger. An exchange coupling magnetic field is hardly generated between the magnetic layers 34, and therefore the magnetization of the central portion A of the ferromagnetic layer 34 under the recess 35a formed in the second antiferromagnetic layer 35 is firmly fixed. It is not in the state that was done. On the other hand, a sufficient exchange coupling magnetic field is generated between the ferromagnetic layer 34 in both side regions (insensitive region) B of the central part A and the thick second antiferromagnetic layer 35 formed thereon. The magnetization of both side regions B of the ferromagnetic layer 34 is firmly fixed in the X direction shown in the figure.
[0088]
On the other hand, the magnetization of the free magnetic layer 32 is magnetized antiparallel to the magnetization direction of the ferromagnetic layer 34 by a coupling magnetic field in the RKKY interaction generated with the ferromagnetic layer 34.
[0089]
The magnetization of both side regions (insensitive regions) C of the free magnetic layer 32 is firmly fixed by the coupling magnetic field due to the above-described RKKY interaction, but the magnetization of the central portion (sensitive region) D of the free magnetic layer 32 is external. When the external magnetic field flows into the magnetic sensing element, the magnetization of the central portion D of the free magnetic layer and the central portion A of the ferromagnetic layer 34 is weakly magnetized so that it can fluctuate with respect to the magnetic field. Fluctuates while maintaining an antiparallel state, and the electric resistance changes in relation to the fixed magnetization of the fixed magnetic layer 27, so that an external signal is reproduced.
[0090]
As shown in FIG. 1, a protective layer 36 made of Ta or the like is formed on the second antiferromagnetic layer 35. The protective layer 36 is not formed in the recess 35a formed in the second antiferromagnetic layer 35.
[0091]
An electrode layer (second electrode layer) 37 is formed over the protective layer 36 and into the recess 35 a formed in the second antiferromagnetic layer 35. The second electrode layer 37 is formed of, for example, α-Ta, Au, Cr, Cu (copper), Rh, Ir, Ru, W (tungsten), or the like. The second electrode layer 37 may also serve as the gap layer, or when the second electrode layer 37 is formed of a magnetic material, the second electrode layer 37 may also serve as the shield layer.
[0092]
Since the magnetic sensing element of the present invention is a CPP type, the electrode layers 20 and 37 are formed above and below the film thickness direction of the element as shown in FIG. 1, and the sense current from the electrode layers 20 and 37 It flows in a direction perpendicular to the film surface of each constituent layer.
[0093]
Although the respective layers constituting the magnetic detection element of FIG. 1 have been described above, the characteristic structure of the magnetic detection element in the present invention will be described below.
(1) The free magnetic layer 32 is formed from the insulating layer 31 to the laminated body 30. The width dimension of the free magnetic layer 32 in the track width direction (X direction in the drawing) is the track width Tw (here The track width Tw is a magnetic track width (hereinafter, simply referred to as the track width Tw refers to the magnetic track width).
[0094]
In the embodiment of FIG. 1, the track width Tw is determined by the width dimension in the track width direction (X direction in the drawing) of the lower surface 35c of the recess 35a formed in the second antiferromagnetic layer 35.
[0095]
As described above, the central portion D of the free magnetic layer 32 at a position facing the concave portion 35a in the film thickness direction is a sensitivity region where magnetization can be varied with respect to an external magnetic field, and the central portion D in the track width direction. The width dimension substantially coincides with the track width Tw.
[0096]
The track width Tw tends to become smaller as the recording density increases. For example, the track width Tw is reduced to about 0.1 μm.
[0097]
For this reason, when the width dimension in the track width direction of the free magnetic layer 32 is formed with the track width Tw as in the prior art, the free magnetic layer 32 becomes very small and the influence of the demagnetizing field is also increased, and the free magnetic layer 32 is increased. It is very difficult to appropriately make the magnetic layer 32 a single magnetic domain.
[0098]
On the other hand, in the present invention, the free magnetic layer 32 can be formed by extending the width dimension in the track width direction without being influenced by the dimension of the track width Tw. Then, a second film having a large thickness is formed above both side regions (insensitive regions; regions that do not substantially contribute to the magnetoresistive effect) C other than the central portion D to be the track width Tw region (= sensitivity region) of the free magnetic layer 32. By adopting the so-called exchange bias system in which the antiferromagnetic layer 35 is formed, the demagnetizing field is also weak, the magnetization of the both side regions C can be appropriately fixed in the track width direction, and the central portion D is set against the external magnetic field. A magnetic detecting element that is weak enough to fluctuate in magnetization and can be made into a single magnetic domain and has excellent sensitivity even when the track width Tw is narrowed can be manufactured.
[0099]
In particular, in the present invention, since the free magnetic layer 32 can be formed to extend onto the insulating layers 31 formed on both sides of the stacked body 30, not only the size of the track width Tw but also the stacked body. The width of the free magnetic layer 32 can be determined without being affected by the width of 30.
[0100]
For example, when the free magnetic layer 5 is included as a part of the laminate 9 as shown in FIG. 11 of the related art, the width of the free magnetic layer 5 can be increased by extending the width of the laminate 9. Of course, the width dimension of the free magnetic layer 5 does not become larger than the width dimension of the laminate 9.
[0101]
In the structure of the laminate 9 shown in FIG. 9, even if the exchange bias system is adopted, the width of the laminate 9 itself needs to be narrowed due to the direct current resistance value, etc., as will be described later. If the width of the body 9 is equal to the width of the free magnetic layer 5, the width dimension of the free magnetic layer 5 cannot be sufficiently increased. In such a case, even if the exchange bias method is used, the future high recording density It is not possible to obtain an output that can appropriately cope with the conversion.
[0102]
On the other hand, in the present invention, the width dimension of the free magnetic layer 32 is not affected by not only the dimension of the track width Tw but also the width dimension of the stacked body 30. Therefore, the track width Tw and the stacked body 30 Regardless of the narrowing of the width, the free magnetic layer 32 can be elongated.
[0103]
Therefore, in the present invention, the magnetization control of the free magnetic layer 32 can be performed more appropriately and easily than in the prior art.
(2) Insulating layers 31 are formed on both sides in the track width direction of the laminate 30 formed from the first antiferromagnetic layer 23 to the nonmagnetic material layer 48, and the insulating layer 31 is formed on the nonmagnetic material layer 48 from the insulating layer. A free magnetic layer 32 is formed.
[0104]
As described above, since the insulating layers 31 are formed on both sides of the stacked body 30 in the track width direction, the current flowing from the electrode layers 20 and 37 can appropriately flow through the free magnetic layer 32 in the stacked body 30. pass.
[0105]
That is, the current always flows from the free magnetic layer 32 to the inside of the laminated body 30 or from the inside of the laminated body 30 to the free magnetic layer 32, so that current shunting hardly occurs.
[0106]
This is because the magnetization control of the free magnetic layer 32 is an exchange bias method using the second antiferromagnetic layer 35. Conventionally, a hard bias method is employed in which the magnetization control of the free magnetic layer 32 is performed using a hard bias layer on both sides of the free magnetic layer 32. However, in this case, the current is easily divided into the hard bias layer, This led to an increase in the so-called Chantros.
[0107]
On the other hand, in the present invention, both sides of the laminate 30 are filled with the insulating layer 31 and the exchange control is used for the magnetization control of the free magnetic layer 32, so that the current is always supplied to the laminate 30 or the laminate. Since the current flows from 30 to the free magnetic layer 32, the current shunt is reduced as compared with the hard bias method, and the resistance change rate can be improved by reducing the shunt loss.
[0108]
As described above, according to the present invention, even when the track width Tw is narrowed, a CPP type (current perpendicular plane) magnetic detection element that is excellent in sensitivity, has a high reproduction output, and has a large resistance change rate is manufactured appropriately and easily. It is possible.
[0109]
Next, in the present invention, it is preferable that a width dimension T1 in the track width direction (X direction in the drawing) of the upper surface 30b of the stacked body 30 is equal to or smaller than the track width Tw.
[0110]
A width dimension T1 in the track width direction of the upper surface 30b of the laminate 30 is regulated as an electrical track width. In the CPP type magnetic sensing element, it is preferable to make the width dimension T1 of the laminate as small as possible and thereby increase the direct current resistance (DCR).
[0111]
On the other hand, the width dimension in the track width direction of the lower surface 35c of the recess 35a is regulated as the magnetic track width Tw. That is, the ferromagnetic layers 34 and the central portions A and D of the free magnetic layer 32 located at the position facing the concave portion 35a substantially function as a sensitivity region related to the magnetoresistive effect.
[0112]
To increase the recording density, it is necessary to reduce the magnetic track width Tw and improve the recording density. However, if the magnetic track width Tw is too small, the sensitivity region becomes too small. As a result, the reproduction output is significantly reduced.
[0113]
For this reason, the magnetic track width Tw can be appropriately adapted to higher recording density, narrowed to such an extent that the reproduction output does not decrease, and the width dimension (electrical track width) of the upper surface 30b of the stacked body 30. Is preferably equal to or smaller than the magnetic track width Tw so that the direct current resistance (DCR) of the element can be increased more accurately.
[0114]
Therefore, in the present invention, the width dimension T1 in the track width direction of the upper surface 30b of the laminate 30 is the same as the width dimension (= magnetic track width Tw) in the track width direction of the lower surface 35c of the recess 35a, or It was defined that it formed smaller.
[0115]
The track width Tw of the recess 35a is preferably about 0.1 μm, and the width T1 of the laminate 30 is preferably 0.1 μm or less.
[0116]
As a result, both the reproduction output and the direct current resistance value (DCR) can be appropriately increased.
[0117]
In the present invention, the dimensional relationship between the width dimension T1 in the track width direction of the upper surface 30b of the laminate 30 and the width dimension (= magnetic track width Tw) in the track width direction of the lower surface 35c of the recess 35a is as follows. The reason that T1 ≦ Tw can be regulated is that the free magnetic layer 32 is formed on the insulating layer 31 formed on both sides of the stacked body 30 from the stacked body 30 in the present invention. This is because the width dimension in the track width direction of the second antiferromagnetic layer 35 formed on the upper side can be formed longer than the width dimension T1 of the upper surface 30b of the multilayer body 30. Therefore, in the present invention, the second antiferromagnetic layer 35 has a width equal to or larger than the width dimension T1 without being affected by the width dimension T1 of the upper surface 30b of the stacked body 30. The recess 35a can be formed.
[0118]
Next, the shape of the recess 35a formed in the second antiferromagnetic layer 35 will be described below.
[0119]
In the embodiment shown in FIG. 1, the inner side surfaces 35b and 35b of the recess 35a are formed so as to rise in the vertical direction (Z direction in the drawing) from the lower surface 35c, but the inner side surface 35b is formed from the lower surface 35c of the recess 35a. It may be formed as an inclined surface or a curved surface so that the space between the inner side surfaces 35b gradually increases toward the upper surface.
[0120]
Next, in the embodiment shown in FIG. 1, a part of the second antiferromagnetic layer 35 is left below the recess 35a. As described above, the second antiferromagnetic layer 35 is below the recess 35a. Since the film thickness H1 of the antiferromagnetic layer 35 is very thin, an exchange coupling magnetic field is hardly generated between the antiferromagnetic layer 35 and the ferromagnetic layer 34.
[0121]
Here, in the case of the CPP type magnetic sensing element of the present invention, even if the second antiferromagnetic layer 35 is partially left under the recess 35a, the CIP type (that is, the current is parallel to the film surface of each layer). As compared with a magnetic detection element of a flow type), it is possible to appropriately reduce the occurrence of Chantroth.
[0122]
In the case of the CPP type magnetic sensing element as in the present invention, the sense current flows in the direction perpendicular to the film surface of each layer, so that the central portion (sensitivity region) D of the free magnetic layer 32 that substantially contributes to the magnetoresistive effect. Even if a part of the second antiferromagnetic layer 35 remains, a sense current flows through the central portion D of the free magnetic layer 32 via the second antiferromagnetic layer 35. Therefore, it is difficult to generate chantroth.
[0123]
However, in the case of the CIP type, if a part of the second antiferromagnetic layer 35 is left on the central portion D of the free magnetic layer 32, the sense current flowing through the second antiferromagnetic layer 35 is Without flowing into the free magnetic layer 32 (or even partially flowing), it flows mainly through the second antiferromagnetic layer 35 across the direction parallel to the film surface (X direction in the drawing). That is, this becomes a chantroth and causes a decrease in the resistance change rate.
[0124]
As described above, in the case of the CPP type magnetic sensing element of the present invention, even if the second antiferromagnetic layer 35 is partially left on the central portion (sensitivity region) D of the free magnetic layer 32, the rate of resistance change As compared with the CIP type magnetic detection element, the formation of the concave portion 35a is easy and it is possible to effectively form a magnetic detection element having a high resistance change rate.
[0125]
By the way, the recess 35a is formed by scraping the second antiferromagnetic layer 35 by, for example, ion milling. Therefore, the dimension of the film thickness H1 can be appropriately controlled by the amount of cutting by ion milling, and when the amount of cutting increases, the second antiferromagnetic layer 35 facing the recess 35a in the film thickness direction. These portions are all removed and the surface of the ferromagnetic layer 34 may be exposed.
[0126]
In this case, in the present invention, for example, the surface of the ferromagnetic layer 34 is slightly shaved as shown by a dotted line, and the lower surface 35c of the recess 35a is positioned lower than the upper surface 34a of the ferromagnetic layer 34 (dotted line 35c). See the leader line).
[0127]
Further, the portion of the ferromagnetic layer 34 facing the position where the recess 35a is formed in the film thickness direction is all removed, and the surface of the nonmagnetic intermediate layer 33 may be exposed from the recess 35a. .
[0128]
However, it is preferable that the portion of the nonmagnetic intermediate layer 33 facing the position where the concave portion 35a is formed in the film thickness direction is also completely removed so that the surface of the free magnetic layer 32 is exposed from the concave portion 35a. If all of the nonmagnetic intermediate layer 33 is removed, even the free magnetic layer 32 is partly removed at this time. Since the central portion D of the free magnetic layer 32 is a sensitivity region that is substantially involved in the magnetoresistive effect, the film thickness fluctuation in this portion has a great influence on the reproduction characteristics, and the reproduction characteristics are deteriorated. It becomes easy to invite. Further, when the free magnetic layer 32 is exposed and the portion is contaminated by outside air or the like, the reproduction characteristics are deteriorated.
[0129]
Accordingly, it is necessary to adjust the ion milling time or the like so that the nonmagnetic intermediate layer 33 remains at least on the free magnetic layer 32 so that the surface of the free magnetic layer 32 is not exposed to form the recess 35a.
[0130]
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of the structure of a CPP-type magnetic detecting element (spin valve thin film element) according to a second embodiment of the present invention as viewed from the side facing the recording medium. The layers denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same layers as those in FIG.
[0131]
In the embodiment shown in FIG. 2, the structure of the laminated body 30, the point that the insulating layers 31 are formed on both sides of the laminated body 30 in the track width direction (the X direction in the drawing), and further from the insulating layer 31 to the top of the laminated body 30. The free magnetic layer 32 is formed, and the nonmagnetic intermediate layer 33 is formed on the free magnetic layer 32 as in FIG.
[0132]
2 differs from FIG. 1 in FIG. 2. In FIG. 2, a recess 41a formed between the second antiferromagnetic layer 41 and the ferromagnetic layer 40 is formed up to the nonmagnetic intermediate layer 33, and the recess 41a extends from the recess 41a. The surface of the nonmagnetic intermediate layer 33 is exposed.
[0133]
As described above, the surface of the nonmagnetic intermediate layer 33 can be exposed from the concave portion 35a even in the case of FIG. 1, but the concave portion 35a shown in FIG. 1 is formed by cutting by ion milling or the like. Therefore, a part of the surface of the nonmagnetic intermediate layer 33 exposed from the recess 35a is also scraped, and the film thickness at that portion tends to be thin.
[0134]
In the case of FIG. 2, the ferromagnetic layer 40 and the second antiferromagnetic layer 41 having the shape shown in FIG. 2 are formed on the nonmagnetic intermediate layer 33 using a resist, thereby forming a gap between the second antiferromagnetic layers 41. The recess 41a is formed, and the recess 41a is not formed by cutting by ion milling. The manufacturing method of FIG. 2 will be described in detail later.
[0135]
Accordingly, in FIG. 2, the surface of the nonmagnetic intermediate layer 33 exposed from the concave portion 41a is flat without being scraped, and the film thickness of the nonmagnetic intermediate layer 33 under the concave portion 41a is set at other positions. The thickness of the nonmagnetic intermediate layer 33 is substantially the same. The surface of the nonmagnetic intermediate layer 33 is formed as a substantially flattened surface including the portion exposed from the recess 41a.
[0136]
In the embodiment shown in FIG. 2, the inner end face 42 of the ferromagnetic layer 40 and the second antiferromagnetic layer 41 formed on the nonmagnetic intermediate layer 33 moves from the lower surface to the upper surface (Z direction in the drawing). It is formed as an inclined surface or a curved surface in which the interval between the inner end surfaces 42 and 42 gradually increases.
[0137]
In the embodiment shown in FIG. 2, as in FIG. 1, the free magnetic layer 32 is formed from the insulating layer 31 to the stacked body 30, and the width of the free magnetic layer 32 in the track width direction (X direction in the drawing). The dimension is formed to extend longer than the track width Tw and the width dimension of the stacked body 30.
[0138]
A so-called exchange in which a thick second antiferromagnetic layer 41 is formed above both side regions (insensitive regions) C other than the central portion D, which is the track width Tw region (= sensitivity region) of the free magnetic layer 32. By adopting the bias method, the magnetization of the both side regions C can be appropriately fixed in the track width direction, and the central portion D can be made single domain weak enough to fluctuate with respect to the external magnetic field. Even with a narrowing of 30, a magnetic sensing element with excellent sensitivity can be manufactured.
[0139]
Insulating layers 31 are formed on both sides of the stack 30 formed from the first antiferromagnetic layer 23 to the nonmagnetic material layer 50 in the track width direction (X direction in the drawing). A free magnetic layer 32 is formed on the material layer 50.
[0140]
As described above, since the insulating layers 31 are formed on both sides of the stacked body 30 in the track width direction, the current flowing from the electrode layers 20 and 37 appropriately passes through the stacked body 30.
[0141]
In other words, in the present invention, both sides of the laminate 30 are filled with the insulating layer 31 and the current is free by controlling the magnetization of the free magnetic layer 32 by the exchange bias system using the second antiferromagnetic layer 41. It is possible to suppress the diversion of the magnetic layer 32 other than the path flowing from the laminated body 30 and to improve the resistance change rate by reducing so-called Chantros.
[0142]
As described above, according to the present invention, even when the track width Tw is narrowed, a CPP type magnetic sensing element (spin valve type thin film element) having excellent sensitivity, high reproduction output, and high resistance change rate can be manufactured appropriately and easily. Is possible.
[0143]
In the embodiment shown in FIG. 2, the nonmagnetic material layer 50 is composed of only one layer. The nonmagnetic material layer 50 is formed of Ru or the like constituting the upper layer 29 of the nonmagnetic material layer 48 shown in FIG. Since the material of the upper layer 29 such as Ru is a nonmagnetic material, the layer formed of these materials can function as the nonmagnetic material layer 50. If the nonmagnetic material layer 50 is formed of a single layer of the material constituting the upper layer 29 such as Ru, the nonmagnetic material layer 50 can be appropriately protected from contamination such as contamination and oxidation due to atmospheric exposure.
[0144]
Further, as will be described later in the manufacturing method, after forming the nonmagnetic material layer 50, in the step of forming the free magnetic layer 32 thereon, if the element is not exposed to the atmosphere, the nonmagnetic material The layer 50 may be formed of only a material such as Cu constituting the lower layer 28 in FIG.
[0145]
The configuration of the nonmagnetic material layer 50 can also be applied to the embodiment of FIG. 1 and FIG. 3 to be described next.
[0146]
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of the structure of the CPP type magnetic sensing element (spin valve thin film element) of the third embodiment of the present invention as viewed from the side facing the recording medium. The layers denoted by the same reference numerals as those in FIG. 1 indicate the same layers as those in FIG.
[0147]
In the embodiment shown in FIG. 3, unlike FIGS. 1 and 2, the nonmagnetic intermediate layer 33 and the ferromagnetic layer 34 are not formed on the free magnetic layer 32 and between the second antiferromagnetic layers 35.
[0148]
In both of the embodiments shown in FIGS. 1 and 2, both side regions C of the free magnetic layer 32 have a laminated ferrimagnetic structure of a nonmagnetic intermediate layer 33 and a ferromagnetic layer 34. Magnetization control is performed using an exchange bias method of synthetic bias coupling in which the laminated ferrimagnetic structure and the second antiferromagnetic layer are combined.
[0149]
On the other hand, in FIG. 3, the second antiferromagnetic layer 35 is formed directly on the free magnetic layer 32. The free magnetic layer 32 is magnetized in the track width direction (X direction in the drawing) by an exchange coupling magnetic field generated between the second antiferromagnetic layer 35 and the free magnetic layer 32.
[0150]
Here, the width dimension in the track width direction of the lower surface of the recess 35a formed in the second antiferromagnetic layer 35 is regulated as a track width Tw (magnetic track width), and the second dimension left below the recess 35a. 2 The film thickness H1 of the antiferromagnetic layer 35 is very thin. In this portion, almost no exchange coupling magnetic field is generated between the second antiferromagnetic layer 35 and the free magnetic layer 32, and the magnetization of the central portion (sensitivity region) D of the free magnetic layer 32 located under the concave portion 35a. It is not firmly fixed in the track width direction.
[0151]
On the other hand, in both side regions (insensitive regions) C and C located on both sides in the track width direction of the central portion D of the free magnetic layer 32, the second antiferromagnetic layer 35 having a thick film formed on it is formed. Since a large exchange coupling magnetic field is generated between the two regions C and C, the magnetizations of the two side regions C and C are appropriately fixed in the track width direction.
[0152]
The width dimension of the central portion D of the free magnetic layer 32 in the track width direction is substantially the same as the track width Tw determined by the width dimension of the lower surface of the recess 35a. Since the magnetization of C is fixed in the X direction in the figure, the magnetization of the central portion D of the free magnetic layer 32 is aligned in the X direction in the figure so that it can be reversed with respect to the external magnetic field.
[0153]
In the embodiment shown in FIG. 3, as in FIG. 1, the free magnetic layer 32 is formed from the insulating layer 31 to the laminated body 30, and the width of the free magnetic layer 32 in the track width direction (X direction in the drawing). The dimensions are formed to be longer than the track width Tw and the width dimension of the stacked body 30.
[0154]
A so-called exchange bias in which a thick second antiferromagnetic layer 35 is formed on both side regions (insensitive regions) C other than the central portion D that becomes the track width Tw region (= sensitivity region) of the free magnetic layer 32. By adopting this method, the magnetization of the two side regions C can be appropriately fixed in the track width direction, and the central portion D can be made weakly single domain that can be fluctuated with respect to the external magnetic field. Even in this narrowing, a magnetic sensing element with excellent sensitivity can be manufactured.
[0155]
In addition, insulating layers 31 are formed on both sides in the track width direction of the laminate 30 formed from the first antiferromagnetic layer 23 to the nonmagnetic material layer 48, and extends from the insulating layer 31 to the nonmagnetic intermediate layer 48. A free magnetic layer 32 is formed.
[0156]
Since the insulating layers 31 are thus formed on both sides of the laminated body 30 in the track width direction, the current flowing from the electrode layers 20 and 37 can flow from the free magnetic layer 32 into the laminated body 30 or from the laminated body. It flows appropriately from 30 to the free magnetic layer 32.
[0157]
In other words, in the present invention, both sides of the multilayer body 30 are filled with the insulating layer 31, and the magnetization control of the free magnetic layer 32 is performed by the exchange bias method using the second antiferromagnetic layer 35, so that the current is free. It becomes difficult to divert other than the path that flows from the magnetic layer 32 to the stacked body 30, and the resistance change rate can be improved by reducing so-called Chantros.
[0158]
As described above, according to the present invention, even when the track width Tw is narrowed, a CPP type magnetic sensing element (spin valve thin film element) having excellent sensitivity, high reproduction output, and high resistance change rate can be appropriately and easily obtained. It is possible to manufacture.
[0159]
4 to 8 are manufacturing process diagrams of a CPP type magnetic sensing element (spin valve type thin film element) according to the present invention. Each figure is a partial cross-sectional view of the magnetic detection element as viewed from the side facing the recording medium.
[0160]
In the process shown in FIG. 4, the first electrode layer 20, the underlayer 21, the seed layer 22, the first antiferromagnetic layer 23, the pinned magnetic layer 27, and the nonmagnetic material layer 48 including the lower layer 28 and the upper layer 29 are continuously formed from below. Form a film. Sputtering or vapor deposition is used for the film forming process.
[0161]
In the present invention, the first electrode layer 20 has α-Ta, Au, Cr, Cu (copper), Rh, Ir, Ru, and W (tungsten), and the underlayer 21 has Ta, Hf, Nb, Zr, At least one element of Ti, Mo, W, NiFeCr alloy, Cr, etc. for the seed layer 22, element X (where X is Pt, Pd, Ir, Rh, An antiferromagnetic material containing Mn and one or more elements of Ru and Os, or an X-Mn-X 'alloy (where element X' is 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, Ir, Sn, One or two of Hf, Ta, W, Re, Au, Pb, and rare earth elements It is preferably formed using a an element above).
[0162]
Note that the base layer 21 and the seed layer 22 used in the manufacturing process shown in FIG. 4 may or may not be provided.
[0163]
Next, the pinned magnetic layer 27 has a structure called a laminated ferrimagnetic structure, and has a three-layer structure in which a nonmagnetic intermediate layer 25 is interposed between the magnetic layers 24 and 26. In the present invention, the magnetic layers 24 and 26 are preferably formed of a magnetic material such as a CoFe alloy, a CoFeNi alloy, Co, or a NiFe alloy. The nonmagnetic intermediate layer 25 is preferably formed of a nonmagnetic conductive material such as Ru, Rh, Ir, Cr, Re, or Cu.
[0164]
In order to obtain an appropriate laminated ferrimagnetic structure, the magnetic moment per unit area (saturation magnetization Ms × film thickness t) needs to be different between the magnetic layer 24 and the magnetic layer 26. For example, when the same material is used for the magnetic layer 24 and the magnetic layer 26, the magnetic layer 24 and the magnetic layer 26 are formed with different film thicknesses.
[0165]
After the first antiferromagnetic layer 23 and the pinned magnetic layer 27 are formed, heat treatment is performed to generate an exchange coupling magnetic field between the first antiferromagnetic layer 23 and the pinned magnetic layer 27, and the pinned magnetic layer. 27 is magnetized in the height direction (Y direction in the figure). The magnetizations of the magnetic layers 24 and 26 constituting the pinned magnetic layer 27 are antiparallel to each other. The time when this heat treatment is performed is arbitrary. For example, the heat treatment may be performed after the nonmagnetic material layer 48 is formed, or may be performed at the stage where the fixed magnetic layer is formed.
[0166]
In the present invention, the lower layer 28 constituting the nonmagnetic material layer 48 is a Cu layer, Rh layer, Ru layer, Re layer, Os layer, Cr layer, Ir layer, Pt layer, Pd layer, or a mixed layer of these materials. It is preferable to form.
[0167]
By the way, the nonmagnetic material layer 48 in the present invention has a laminated structure in which the upper layer 29 is provided on the lower layer 28. The upper layer 29 is preferably formed of a Ru layer, Rh layer, Re layer, Os layer, Ir layer, Pt layer, Pd layer, or a mixed layer of these materials. In particular, it is preferably formed of a Ru layer. By providing the upper layer 29, even when the magnetic detection element having the film configuration shown in FIG. 4 is moved into another apparatus, even if the magnetic detection element is exposed to the atmosphere, damage due to atmospheric exposure of the lower layer 28 is suppressed. be able to.
[0168]
If there is no upper layer 29 formed of Ru or the like, the lower layer 28 formed of Cu or the like is contaminated by exposure to the atmosphere, and the lower layer 28 is easily oxidized, resulting in a decrease in bulk scattering effect, etc. As a result, the resistance change rate is likely to decrease.
[0169]
Therefore, by providing the upper layer 29 made of Ru or the like on the lower layer 28 made of Cu or the like, the function as the nonmagnetic material layer 48 can be appropriately maintained.
[0170]
Alternatively, the nonmagnetic material layer 48 may not be formed with a two-layer structure, but the nonmagnetic material layer 50 may be formed with a single layer structure, for example, as in the magnetic sensing element of FIG. In such a case, the nonmagnetic material layer 50 is preferably formed of the same material as the upper layer 29. Accordingly, even when the nonmagnetic material layer 50 is exposed to the atmosphere, the nonmagnetic material layer 50 can be appropriately prevented from contamination such as contamination and oxidation.
[0171]
When the magnetic detection element shown in FIG. 4 is not exposed to the atmosphere, the nonmagnetic material layer 50 may be formed of a single layer film made of the same material as the lower layer 28 made of Cu or the like shown in FIG.
[0172]
In FIG. 4, the lower layer 28 and the upper layer 29 constituting the nonmagnetic material layer 48 are shown as a clear two-layer structure. However, the lower layer 28 and the upper layer 29 are heated by heat treatment or the like in a later step. In such a case, the interface between the lower layer 28 and the upper layer 29 is considered to be unclear. However, if the material constituting the lower layer 28 such as Cu and the material constituting the upper layer 29 such as Ru are mixed in the nonmagnetic material layer 48 by composition analysis, the initial film formation is as shown in FIG. It can be estimated that the film was formed as a two-layer structure. According to the composition analysis, the Ru layer, Rh layer, Re layer, Os layer, Ir layer, Pt layer, Pd layer, or a mixed layer of these materials is formed on the surface side compared to the lower surface side of the nonmagnetic material layer 48. It is possible to confirm compositional modulation in which a large amount of is present.
[0173]
Next, in the step shown in FIG. 5, a lift-off resist layer 45 (see FIG. 5) is formed on the nonmagnetic material layer 48 shown in FIG.
[0174]
Then, both side regions in the track width direction (X direction in the drawing) of the stacked body 30 from the first antiferromagnetic layer 23 to the nonmagnetic material layer 48 not covered with the resist layer 45 are removed by ion milling or the like. In FIG. 5, the removed portion is indicated by a dotted line.
[0175]
Further, in the step shown in FIG. 5, both end surfaces 30a in the track width direction (X direction in the drawing) of the stacked body 30 left under the resist layer 45 are from below to above (from the first antiferromagnetic layer 23 side to nonmagnetic). The laminated body 30 is formed as an inclined surface or a curved surface in which the width dimension in the track width direction is gradually reduced toward the material layer 48 side (Z direction in the drawing).
[0176]
Although the size of the resist layer 45, the resist layer 45 has a width T1 in the track width direction of the upper surface 30b of the stacked body 30 remaining under the resist layer 45 so that it is about 0.1 μm or less. Adjust the size.
[0177]
In FIG. 5, the lower regions 23 a and 23 a of the first antiferromagnetic layer 23 of the multilayer body 30 are formed so as to extend further in the X direction in the drawing than the both end surfaces 30 a. The region 23a may be completely removed, and the first antiferromagnetic layer 23 may be formed in a substantially trapezoidal shape. In such a case, the layer surface of any one of the seed layer 22, the base layer 21, and the first electrode layer 20 is exposed from both sides of the removed stacked body 30 in the track width direction.
[0178]
Next, in the process shown in FIG. 6, insulating layers 31 are formed in both side regions in the track width direction of the stacked body 30 shown in FIG. 5 (see FIG. 6). Sputtering or vapor deposition is used for the film formation.
[0179]
In the present invention, the insulating layer 31 is made of Al.2OThreeAnd SiO2It is preferable to form with an insulating material.
[0180]
Further, the insulating layer 31 is formed so that the upper surface of the insulating layer 31 shown in FIG. 6 is positioned at the same level as the upper surface of the stacked body 30, and at this time, a part of both side end surfaces 30a of the stacked body 30 is exposed. Do not. This is because if a part of both side end faces 30a of the laminate 30 is exposed, it may cause a loss of diversion.
[0181]
In order to completely fill the both end surfaces 30a of the laminate 30 with the insulating layer 31, the inner tip 31b of the insulating layer 31 is notched on the lower surface of the resist layer 45 for lift-off as shown in FIG. The inner end portion 31 a is formed so as to be on the upper surface of the stacked body 30.
[0182]
In order to allow the inner end portion 31b of the insulating layer 31 to enter under the notch 45a formed in the resist layer 45 in this way, the sputtering angle is set below the first electrode layer 20 when the insulating layer 31 is formed by sputtering. Sputter deposition is performed with a slight inclination with respect to a substrate (not shown) from a vertical direction (Z direction shown).
[0183]
In addition, when the insulating layer 31 is formed, the insulating material 31 a constituting the insulating layer 31 adheres to the periphery of the resist layer 45. Then, the lift-off resist layer 45 is removed.
[0184]
Next, in the step shown in FIG. 7, the free magnetic layer 32, the nonmagnetic intermediate layer 33, the ferromagnetic layer 34, the second antiferromagnetic layer 35 and the protective layer 36 are continuously formed on the insulating layer 31 to the stacked body 30. Form a film.
[0185]
In the present invention, the free magnetic layer 32 is made of a magnetic material such as CoFeNi alloy, CoFe alloy, Co, or NiFe alloy, and the nonmagnetic intermediate layer 33 is made of a nonmagnetic conductive material such as Ru, Rh, Ir, Cr, Re, or Cu. The ferromagnetic layer 34 is made of a magnetic material such as a NiFe alloy, a CoFe alloy, a CoFeNi alloy, or Co, and the second antiferromagnetic layer 35 is made of an element X (where X is Pt, Pd, Ir, Rh, Antiferromagnetic material or X—Mn—X ′ alloy containing one or more elements of Ru and Os and Mn (where element X ′ is 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, Ir, Sn, Hf , Ta, W, Re, Au, Pb, and One kind of earth element or two or more elements) or the like, the protective layer 36 is preferably formed like in Ta.
[0186]
Next, heat treatment is performed to generate an exchange coupling magnetic field between the second antiferromagnetic layer 35 and the ferromagnetic layer 34, and the ferromagnetic layer 34 is magnetized in the track width direction (X direction in the drawing). Note that when this heat treatment is performed is arbitrary. For example, the heat treatment may be performed after forming the recesses in the step of FIG. 8 described later.
[0187]
In the embodiment shown in FIG. 7, the ferromagnetic layer 34, the nonmagnetic intermediate layer 33, and the free magnetic layer 32 form a laminated ferrimagnetic structure. The magnetization of the ferromagnetic layer 34 and the free magnetic layer 32 can be made antiparallel to each other by a coupling magnetic field in the RKKY interaction generated between them.
[0188]
As shown in the embodiment of FIG. 3, when the second antiferromagnetic layer 35 is provided directly on the free magnetic layer 32, the free magnetic layer 32 is formed after forming the free magnetic layer 32 shown in FIG. A second antiferromagnetic layer 35 is formed thereon.
[0189]
Next, as shown in FIG. 7, a mask layer 46 having a hole 46a formed on the protective layer 36 is formed. In the present invention, the mask layer 46 is preferably formed of an inorganic material.
[0190]
The reason for using an inorganic material for the mask layer 46 is that the thickness of the mask layer 46 can be reduced. Also, the etching rate is slow. Especially among inorganic materials, Al2OThreeAnd SiO2An inorganic insulating material such as Al—Si—O is preferable because it is easy to obtain such effects. A resist or the like may be used as the mask layer 46. However, in the case of a resist, since the film thickness of the mask layer 46 becomes very thick, holes 46a with minute intervals are formed in the mask layer 46 by exposure and development. It becomes difficult. Further, sagging or the like occurs on both side end surfaces in the hole 46a of the mask layer 46, and it is difficult to form the hole 46a in a predetermined shape.
[0191]
Since the interval between the hole portions 46a formed in the mask layer 46 is an interval for regulating the track width Tw (magnetic track width) in the next step, the hole portion 46a has a predetermined size, and It must be properly formed in a predetermined shape. For this reason, the mask layer 46 is formed of an inorganic material that can be formed thin.
[0192]
However, the inorganic material used as the mask layer 46 must be a hard material having a slower etching rate than the protective layer 36 and the second antiferromagnetic layer 35. Otherwise, it is impossible to form a recess having an appropriate depth in the second antiferromagnetic layer 35 in the next step. As the inorganic material, Ta, Ti, Si, Zr, Nb, Mo, Hf, W, Al—O, Al—Si—O, Si—O, or the like is preferably selected.
[0193]
As described above, the hole 46a is formed in the central portion of the mask layer 46. For example, the hole 46a has a resist layer (not shown) standing on the central portion of the protective layer 36. After filling both sides with the mask layer 46, the resist layer is removed to form the hole 46 a in the mask layer 46. Alternatively, after the mask layer 46 is formed on the entire protective layer 36, a resist layer (not shown) is formed on the mask layer 46, and a hole is formed in the central portion of the resist layer by exposure and development. Then, a method of forming the hole 46a in the mask layer 46 by cutting the mask layer 46 exposed from the hole by RIE or the like can be considered.
[0194]
In the present invention, the width dimension T2 in the track width direction of the hole 46a formed in the mask layer 46 is preferably formed to be equal to or larger than the width dimension T1 of the upper surface of the laminate 30. For example, it is preferable that the width dimension T2 of the hole 46a formed in the mask layer 46 is about 0.1 μm.
[0195]
Next, in the step shown in FIG. 8, the protective layer 36 and the second antiferromagnetic layer 35 exposed from between the holes 46a formed in the mask layer 46 in the step of FIG. 7 are dug by ion milling or the like (see FIG. 8). See
[0196]
As shown in FIG. 8, the second antiferromagnetic layer 35 is dug halfway by the ion milling. The second antiferromagnetic layer 35 is partially left under the recess 35a formed thereby, but the film thickness of the remaining second antiferromagnetic layer 35 is very thin. Therefore, the exchange coupling magnetic field generated between the antiferromagnetic layer 35 and the ferromagnetic layer 34 under the recess 35a becomes very small, and the central portion A of the ferromagnetic layer 34 located under the recess 35a and the free magnetism. The magnetization of the central portion D of the layer 32 is weak enough to fluctuate with respect to the external magnetic field and is in a single domain state. That is, the central portions A and D are restricted as the sensitivity region.
[0197]
In addition, to what layer the concave portion 35a is dug and formed, as shown in FIG. 8, the second antiferromagnetic layer 35 is partially left under the concave portion 35a, or from the concave portion 35a. The concave portion 35a is formed by digging into the second antiferromagnetic layer 35 and the ferromagnetic layer 34 so that the surface of the ferromagnetic layer 34 (see the dotted line) or the surface of the nonmagnetic intermediate layer 33 is exposed. To do.
[0198]
Further, as described above, the width dimension T2 in the track width direction of the hole 46a formed in the mask layer 46 is the same as or larger than the width dimension T1 of the upper surface of the laminate 30. The width dimension (= track width Tw) in the track width direction (X direction in the drawing) of the lower surface 35 c of the recess 35 a formed in the second antiferromagnetic layer 35 is the width dimension in the track width direction of the upper surface 30 b of the multilayer body 30. It can be formed to be the same as or larger than T1.
[0199]
After the ion milling for forming the recess 35a shown in FIG. 8, the mask layer 46 is removed, and the second electrode layer is formed in the recess 35a formed in the second antiferromagnetic layer 35 from above the protective layer 36. When 37 (see FIG. 1) is formed, the structure of the magnetic detection element shown in FIG. 1 is completed. Note that the mask layer 46 has a very thin film thickness, and therefore does not interfere with the formation of the second electrode layer 37 even if it is not removed. For example, the mask layer 46 is made of a metal material. In this case, the mask layer 46 can be used as a part of the electrode layer. Therefore, after forming the recess 35a in the second antiferromagnetic layer 35, the surface of the mask layer 46 is cleaned to remove the mask layer 46. The second electrode layer 37 may be formed without removing it. The mask layer 40 may be removed.
[0200]
9 and 10 are process diagrams showing a method of manufacturing the magnetic sensing element shown in FIG. Each figure is a partial cross-sectional view as viewed from the side facing the recording medium.
[0201]
First, the same steps as in FIGS. 4 to 6 are performed before the step of FIG. In the step shown in FIG. 9, the free magnetic layer 32 and the nonmagnetic intermediate layer 33 are stacked from the insulating layer 31 formed on both sides of the stacked body 30 in the track width direction (X direction in the drawing) to the stacked body 30.
[0202]
Thereafter, a lift-off resist layer 47 is formed on the nonmagnetic intermediate layer 33. The width dimension T3 in the track width direction on the lower surface of the lift-off resist layer 47 is a width dimension for regulating the track width Tw, and the width dimension T3 is the width dimension T1 in the track width direction on the upper surface of the laminate 30. It is preferable to form with the same dimension as or larger than that.
[0203]
Next, in the step shown in FIG. 10, the ferromagnetic layer 40 and the second antiferromagnetic layer 41 are continuously formed on the nonmagnetic intermediate layer 33 exposed on both sides of the resist layer 47 in the track width direction (X direction in the drawing). To do. A sputtering method or a vapor deposition method is used for the film formation.
[0204]
When the ferromagnetic layer 40 and the second antiferromagnetic layer 41 are formed, the ferromagnetic layer 40 and the second antiferromagnetic layer 41 are formed in the notch 47a formed on the lower surface of the resist layer 47 as much as possible. In order to allow the inner tip portion to enter, sputtering is performed with the sputtering angle inclined obliquely from the direction perpendicular to the substrate (not shown) (Z direction shown). As a result, the inner tips of the ferromagnetic layer 40 and the second antiferromagnetic layer 41 enter the notch 47a of the resist layer 47, and the distance between the ferromagnetic layers 40 in the track width direction (X direction in the drawing). The (concave width) can be made to substantially coincide with the width dimension T3 of the lower surface of the resist layer 47 shown in FIG. In FIG. 10, the track width Tw is regulated by the width dimension of the nonmagnetic intermediate layer exposed between the ferromagnetic layers 40.
[0205]
Further, as described above, since the width dimension T3 of the resist layer 47 in the track width direction is formed to be equal to or larger than the width dimension T1 of the upper surface of the stacked body 30, the second antiferromagnetic layer is formed. 41 and the ferromagnetic layer 40, the width dimension (= track width Tw) of the recess 41a (see FIG. 2) in the track width direction (X direction in the drawing) is defined as the track width of the upper surface 30b of the stacked body 30. It can be formed to be equal to or larger than the width dimension T1 in the direction.
[0206]
After forming the ferromagnetic layer 40 and the second antiferromagnetic layer 41, the resist layer 47 is removed to complete the magnetic sensing element shown in FIG.
[0207]
In the method for manufacturing a magnetic sensing element according to the present invention described above, the free magnetic layer 32 is formed on the insulating layer 31 formed on both sides of the stacked body 30 in the track width direction from the stacked body 30, thereby forming the free magnetic layer. The second antiferromagnetic layers 35 and 41 are formed on the surface 32, and the free magnetic layer 32 is made to have a track width by an exchange coupling magnetic field generated between them or by a coupling magnetic field in an RKKY interaction with the ferromagnetic layers 34 and 40. It can be magnetized in the direction.
[0208]
As described above, in the present invention, the free magnetic layer 32 can be formed to extend not only on the stacked body 30 but also on the insulating layer 31, and the free magnetic layer 32 can be formed even when the track width Tw and the stacked body 30 are narrowed. Can be appropriately made into a single magnetic domain.
[0209]
Further, both sides in the track width direction of the laminate 30 formed of the first antiferromagnetic layer 23, the pinned magnetic layer 27, and the nonmagnetic material layer 48 formed under the free magnetic layer 32 are appropriately filled with the insulating layer 31. Therefore, it is possible to manufacture a magnetic detecting element that is less likely to cause chantroth and can appropriately improve the resistance change rate.
[0210]
Therefore, according to the method for manufacturing a magnetic detection element of the present invention, it is possible to easily manufacture a magnetic detection element capable of appropriately improving the reproduction characteristics such as reproduction output and resistance change rate even when the recording density is increased.
[0211]
In the present invention, the upper layer 29 made of Ru or the like is formed on the lower layer 28 made of Cu or the like to form the nonmagnetic material layer 48, or the nonmagnetic material layer 50 is made of the same material as the upper layer 29. By forming the single-layer film, it is possible to suppress the occurrence of contamination and oxidation of the non-magnetic material layer, and to appropriately maintain the function as the non-magnetic material layer.
[0212]
In the present invention, the width dimension (= track width Tw) of the lower surface of the recesses 35 a and 41 a formed in the second antiferromagnetic layers 35 and 41 is larger than the width dimension T 1 of the upper surface 30 b of the stacked body 30. It is possible. This is because the free magnetic layer 32 is formed not only on the stacked body 30 but also on the insulating layer 31, and the width in the track width direction of the second antiferromagnetic layer 35 formed above the free magnetic layer 32. This is because the dimension can be formed larger than the width dimension T1 of the upper surface 30b of the laminate 30.
[0213]
Therefore, when the concave portion 35a is formed in the second antiferromagnetic layer 35 or when the ferromagnetic layer 40 and the antiferromagnetic layer 41 are stacked using the resist layer 47 to form the concave portion 41a, the concave portion The width dimension of 35a can be easily formed larger than the width dimension T1 of the upper surface of the laminate 30.
[0214]
In the case of the CPP type magnetic detection element as in the present invention, it is necessary to secure a predetermined direct current resistance (DCR) in which the width of the laminate 30 is as small as possible, while the width dimension of the lower surface of the recess 35a. The track width Tw (magnetic track width) determined by (1) needs to be reduced in future high recording density, but the track width Tw is too narrow compared to the width dimension of the laminate 30. There is a concern about the decrease in output.
[0215]
Therefore, as described above, in the present invention, the width dimension of the recesses is regulated so that the width dimension of the recess is larger than the width dimension of the laminated body 30, thereby improving both the direct current resistance value (DCR) and the reproduction output. Thus, it is possible to manufacture a magnetic detection element capable of appropriately achieving the above.
[0216]
Further, in the manufacturing process shown in FIGS. 9 and 10, unlike the manufacturing process shown in FIGS. 4 to 8, there is no need for a digging process by ion milling or the like for forming the recess 35a. Easy to manufacture magnetic sensing element.
[0217]
The CPP type spin valve thin film element according to the present invention described in detail above can be used not only as a reproducing head mounted in a hard disk device but also as a memory such as an MRAM.
[0218]
The reproducing head using the spin valve thin film element may be either a sliding type or a floating type.
[0219]
【The invention's effect】
According to the present invention described in detail above, the free magnetic layer is formed from the insulating layer formed on both sides of the laminated body including the antiferromagnetic layer, the pinned magnetic layer, and the nonmagnetic material layer to the laminated body. The width of the free magnetic layer in the track width direction is longer than the track width Tw. Further, a second antiferromagnetic layer is formed on the free magnetic layer, and the free magnetic layer is magnetized by an exchange bias method.
[0220]
As a result, the free magnetic layer can be appropriately made into a single-domain structure, and a magnetic sensing element excellent in sensitivity can be manufactured even in the narrowing of the track width Tw and the laminated body.
[0221]
Further, the both sides of the laminate are filled with an insulating layer, and the exchange control method using the second antiferromagnetic layer is used for the magnetization control of the free magnetic layer, whereby a current flows from the free magnetic layer to the laminate. It is possible to improve the rate of resistance change by reducing so-called chantroth.
[0222]
In the present invention, it is preferable that the width dimension of the laminated body in the track width direction is smaller than the track width Tw. As a result, both the DC resistance value of the element and the reproduction output can be appropriately increased.
[0223]
As described above, according to the present invention, even when the track width Tw is narrowed, a CPP type magnetic sensing element (spin valve thin film element) having excellent sensitivity, high reproduction output, and high resistance change rate can be appropriately and easily obtained. It is possible to manufacture.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a partial cross-sectional view of a CPP type magnetic sensing element (spin valve type thin film element) according to a first embodiment of the present invention as viewed from a surface facing a recording medium;
FIG. 2 is a partial cross-sectional view of a CPP type magnetic sensing element (spin valve type thin film element) according to a second embodiment of the present invention as viewed from the side facing a recording medium;
FIG. 3 is a partial cross-sectional view of a CPP type magnetic sensing element (spin valve type thin film element) according to a third embodiment of the present invention as viewed from the side facing a recording medium;
4 is a process diagram showing a manufacturing process of a CPP type magnetic sensing element having the structure shown in FIG. 1 according to the present invention;
FIG. 5 is a process diagram performed next to FIG.
FIG. 6 is a process diagram performed following FIG.
FIG. 7 is a process diagram performed next to FIG.
FIG. 8 is a process chart following FIG.
FIG. 9 is a process diagram showing a manufacturing process of a CPP type magnetic sensing element having the structure shown in FIG. 2 according to the present invention;
FIG. 10 is a process diagram performed subsequent to FIG.
FIG. 11 is a partial cross-sectional view of the structure of a conventional CPP type magnetic sensing element (spin valve type thin film element) as viewed from the side facing the recording medium;
12 is a partially enlarged view of a part of FIG.
[Explanation of symbols]
20 First electrode layer
23 First antiferromagnetic layer
27 Fixed magnetic layer
30 Laminate
31 Insulating layer
32 Free magnetic layer
33 Nonmagnetic intermediate layer
34, 40 Ferromagnetic layer
35, 41 Second antiferromagnetic layer
37 Second electrode layer
45, 47 Resist layer
46 Mask layer
48, 50 Non-magnetic material layer

Claims (11)

第１反強磁性層と、この第１反強磁性層の上面に形成され、前記第１反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化が所定方向にされる固定磁性層と、前記固定磁性層の上面に形成された非磁性材料層とを有する積層体と、
この積層体のトラック幅方向の両側に形成された絶縁層と、
前記非磁性材料層の上面から前記絶縁層の上面にかけて形成され、磁化が前記固定磁性層と交叉する方向に揃えられたフリー磁性層と、前記フリー磁性層上に形成された非磁性中間層と、前記非磁性中間層上に形成された強磁性層と、前記強磁性層上に形成された第２反強磁性層とを有して成り、
前記積層体と膜厚方向に対向する位置には、前記第２反強磁性層の上面から前記非磁性中間層の表面にまで達する凹部が形成され、前記凹部から前記非磁性中間層表面が露出しており、
前記積層体の下側及び前記第２反強磁性層の上側に電極層が形成され、
前記非磁性材料層は、Ｃｕ層、Ｒｈ層、Ｒｕ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｃｒ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層あるいはこれら材質を組み合せた混合層からなる下層の上に、Ｒｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層あるいはこれら材質を組み合わせた混合層からなる上層が積層されて形成されていることを特徴とする磁気検出素子。A first antiferromagnetic layer, and a pinned magnetic layer formed on an upper surface of the first antiferromagnetic layer, the magnetization of which is made a predetermined direction by an exchange coupling magnetic field generated between the first antiferromagnetic layer, A laminate having a nonmagnetic material layer formed on the top surface of the pinned magnetic layer;
An insulating layer formed on both sides of the stack in the track width direction;
A free magnetic layer formed from the top surface of the nonmagnetic material layer to the top surface of the insulating layer, the magnetization of which is aligned in a direction crossing the pinned magnetic layer, and a nonmagnetic intermediate layer formed on the free magnetic layer ; A ferromagnetic layer formed on the nonmagnetic intermediate layer, and a second antiferromagnetic layer formed on the ferromagnetic layer,
The position facing the laminate and the film thickness direction, wherein the upper surface of the second antiferromagnetic layer recess reaching the surface of the non-magnetic intermediate layer is formed, the nonmagnetic intermediate layer surface from the recess Exposed
An electrode layer is formed on the lower side of the laminate and the upper side of the second antiferromagnetic layer,
The nonmagnetic material layer includes a Ru layer, a Cu layer, a Rh layer, a Ru layer, a Re layer, an Os layer, a Cr layer, an Ir layer, a Pt layer, a Pd layer, or a mixed layer obtained by combining these materials. A magnetic sensing element comprising: an Rh layer, a Re layer, an Os layer, an Ir layer, a Pt layer, a Pd layer, or an upper layer made of a mixed layer combining these materials. 第１反強磁性層と、この第１反強磁性層の上面に形成され、前記第１反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化が所定方向にされる固定磁性層と、前記固定磁性層の上面に形成された非磁性材料層とを有する積層体と、
この積層体のトラック幅方向の両側に形成された絶縁層と、
前記非磁性材料層の上面から前記絶縁層の上面にかけて形成され、磁化が前記固定磁性層と交叉する方向に揃えられたフリー磁性層と、前記フリー磁性層上に形成された非磁性中間層と、前記非磁性中間層上に形成された強磁性層と、前記強磁性層上に形成された第２反強磁性層とを有して成り、
前記積層体と膜厚方向に対向する位置には、前記第２反強磁性層の上面から前記非磁性中間層の表面にまで達する凹部が形成され、前記凹部から前記非磁性中間層表面が露出しており、
前記積層体の下側及び前記第２反強磁性層の上側に電極層が形成され、
前記非磁性材料層は全体が、Ｒｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層あるいはこれら材質を組み合わせた混合層で形成されていることを特徴とする磁気検出素子。A first antiferromagnetic layer, and a pinned magnetic layer formed on an upper surface of the first antiferromagnetic layer, the magnetization of which is made a predetermined direction by an exchange coupling magnetic field generated between the first antiferromagnetic layer, A laminate having a nonmagnetic material layer formed on the top surface of the pinned magnetic layer;
An insulating layer formed on both sides of the stack in the track width direction;
A free magnetic layer formed from the top surface of the nonmagnetic material layer to the top surface of the insulating layer, the magnetization of which is aligned in a direction crossing the pinned magnetic layer, and a nonmagnetic intermediate layer formed on the free magnetic layer ; A ferromagnetic layer formed on the nonmagnetic intermediate layer, and a second antiferromagnetic layer formed on the ferromagnetic layer,
The position facing the laminate and the film thickness direction, wherein the upper surface of the second antiferromagnetic layer recess reaching the surface of the non-magnetic intermediate layer is formed, the nonmagnetic intermediate layer surface from the recess Exposed
An electrode layer is formed on the lower side of the laminate and the upper side of the second antiferromagnetic layer,
The magnetic sensing element is characterized in that the nonmagnetic material layer is entirely formed of a Ru layer, a Rh layer, a Re layer, an Os layer, an Ir layer, a Pt layer, a Pd layer, or a mixed layer combining these materials. . 前記積層体の上面のトラック幅方向における幅寸法は、前記凹部の下面のトラック幅方向における幅寸法と同じか、あるいはそれよりも小さい請求項１または２に記載の磁気検出素子。  3. The magnetic detection element according to claim 1, wherein a width dimension in the track width direction of the upper surface of the stacked body is the same as or smaller than a width dimension in the track width direction of the lower surface of the recess. 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電極層の上に、第１反強磁性層、固定磁性層及び非磁性材料層の順に積層された積層体を形成し、このとき前記非磁性材料層を、Ｃｕ層、Ｒｈ層、Ｒｕ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｃｒ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層あるいはこれら材質を組み合せた混合層からなる下層の上に、Ｒｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層、あるいはこれら材質を組み合わせた混合層からなる上層を積層して形成する工程と、
（ｂ）前記積層体の上面にリフトオフ用のレジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記積層体のトラック幅方向の両側端面を除去する工程と、
（ｃ）前記積層体のトラック幅方向の両側に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
（ｄ）前記絶縁層上から前記非磁性材料層上にかけてフリー磁性層を形成し、さらに前記フリー磁性層上に第２反強磁性層を積層する工程と、
（ｅ）前記第２反強磁性層上に、前記積層体と膜厚方向に対向する位置に穴部を有するマスク層を形成した後、この穴部から露出する前記第２反強磁性層を堀り込み、前記第２反強磁性層に凹部を形成する工程と、
（ｆ）前記第２反強磁性層上に第２電極層を形成する工程。The manufacturing method of the magnetic detection element characterized by having the following processes.
(A) A laminated body in which a first antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, and a nonmagnetic material layer are laminated in this order is formed on the first electrode layer. At this time, the nonmagnetic material layer is a Cu layer, Rh A Ru layer, a Rh layer, a Re layer, an Os layer, an Ir layer, a Ru layer, a Re layer, an Os layer, a Cr layer, an Ir layer, a Pt layer, a Pd layer, or a lower layer made of a combination of these materials. Forming a layer, a Pt layer, a Pd layer, or an upper layer made of a mixed layer combining these materials;
(B) forming a lift-off resist layer on the upper surface of the laminate, and removing both end faces in the track width direction of the laminate that are not covered with the resist layer;
(C) forming an insulating layer on both sides in the track width direction of the laminate, and removing the resist layer;
(D) forming a free magnetic layer from the insulating layer to the nonmagnetic material layer, and further laminating a second antiferromagnetic layer on the free magnetic layer;
(E) On the second antiferromagnetic layer, after forming a mask layer having a hole at a position facing the laminate in the film thickness direction, the second antiferromagnetic layer exposed from the hole is formed. Digging and forming a recess in the second antiferromagnetic layer;
(F) forming a second electrode layer on the second antiferromagnetic 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。
（ｇ）第１電極層の上に、第１反強磁性層、固定磁性層及び非磁性材料層の順に積層された積層体を形成し、このとき前記非磁性材料層を、Ｒｕ層、Ｒｈ層、Ｒｅ層、Ｏｓ層、Ｉｒ層、Ｐｔ層、Ｐｄ層あるいはこれら材質を組み合わせた混合層で形成する工程と、
（ｈ）前記積層体の上面にリフトオフ用のレジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記積層体のトラック幅方向の両側端面を除去する工程と、
（ｉ）前記積層体のトラック幅方向の両側に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
（ｊ）前記絶縁層上から前記非磁性材料層上にかけてフリー磁性層を形成し、さらに前記フリー磁性層上に第２反強磁性層を積層する工程と、
（ｋ）前記第２反強磁性層上に、前記積層体と膜厚方向に対向する位置に穴部を有するマスク層を形成した後、この穴部から露出する前記第２反強磁性層を堀り込み、前記第２反強磁性層に凹部を形成する工程と、
（ｌ）前記第２反強磁性層上に第２電極層を形成する工程。The manufacturing method of the magnetic detection element characterized by having the following processes.
(G) On the first electrode layer, a stacked body in which a first antiferromagnetic layer, a pinned magnetic layer, and a nonmagnetic material layer are stacked in this order is formed. Forming a layer, a Re layer, an Os layer, an Ir layer, a Pt layer, a Pd layer, or a mixed layer combining these materials;
(H) forming a lift-off resist layer on the upper surface of the laminate, and removing both end faces in the track width direction of the laminate not covered with the resist layer;
(I) forming an insulating layer on both sides in the track width direction of the laminate, and removing the resist layer;
(J) forming a free magnetic layer from the insulating layer to the nonmagnetic material layer, and further laminating a second antiferromagnetic layer on the free magnetic layer;
(K) On the second antiferromagnetic layer, after forming a mask layer having a hole at a position facing the laminate in the film thickness direction, the second antiferromagnetic layer exposed from the hole is formed. Digging and forming a recess in the second antiferromagnetic layer;
(L) A step of forming a second electrode layer on the second antiferromagnetic layer. 前記（ｅ）工程または（ｋ）工程で、前記凹部の下面のトラック幅方向における幅寸法を前記積層体の上面のトラック幅方向における幅寸法よりも大きく形成する請求項４または５に記載の磁気検出素子の製造方法。The magnetic according to claim 4 or 5 , wherein, in the step (e) or the step (k), a width dimension in a track width direction of the lower surface of the recess is formed larger than a width dimension in a track width direction of the upper surface of the stacked body. A method for manufacturing a detection element. 前記（ｄ）工程または（ｊ）工程で、前記フリー磁性層上に、非磁性中間層、強磁性層をこの順に積層した後、前記強磁性層上に前記第２反強磁性層を形成する請求項４ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。In step (d) or step (j), a nonmagnetic intermediate layer and a ferromagnetic layer are stacked in this order on the free magnetic layer, and then the second antiferromagnetic layer is formed on the ferromagnetic layer. the method of manufacturing a magnetic detection device according to any one of claims 4 to 6. 前記（ｅ）工程または（ｋ）工程で、前記強磁性層表面が露出するまで前記第２反強磁性層を掘り込む請求項７記載の磁気検出素子の製造方法。8. The method of manufacturing a magnetic detecting element according to claim 7, wherein the second antiferromagnetic layer is dug until the surface of the ferromagnetic layer is exposed in the step (e) or the step (k). 前記（ｅ）工程または（ｋ）工程で、前記第２反強磁性層の途中まで前記第２反強磁性層を掘り込む請求項４ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。Wherein (e) in step or (k) process, the manufacturing method of the magnetic sensing element according to any one of the second antiferromagnetic to 4 claims recessing the second antiferromagnetic layer to the middle of the layer 7. 前記（ｅ）工程または（ｋ）工程におけるマスク層を、無機材料で形成する請求項４ないし９に記載の磁気検出素子の製造方法。Step (e) or (k) a mask layer in the process, the manufacturing method of the magnetic sensing element according to claims 4 to 9 to form an inorganic material. 前記（ｄ）工程ないし（ｆ）工程または前記（ｊ）工程ないし（ｌ）工程に代えて以下の工程を有する請求項４ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
（ｍ） 前記絶縁層上から前記非磁性材料層上にかけてフリー磁性層を形成した後、前記フリー磁性層上に非磁性中間層を形成する工程と、
（ｎ）前記積層体と膜厚方向に対向する位置での前記非磁性中間層上にリフトオフ用レジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記非磁性中間層のトラック幅方向の両側に強磁性層及び第２反強磁性層を積層して、前記強磁性層及び第２の反強磁性層間に凹部を形成する工程と、
（ｏ）前記レジスト層を除去する工程。The method for manufacturing a magnetic sensing element according to any one of claims 4 to 10 , further comprising the following steps instead of the steps (d) to (f) or the steps (j) to (l).
(M) forming a nonmagnetic intermediate layer on the free magnetic layer after forming a free magnetic layer on the nonmagnetic material layer from the insulating layer;
(N) A lift-off resist layer is formed on the nonmagnetic intermediate layer at a position facing the laminate in the film thickness direction, and both sides of the nonmagnetic intermediate layer not covered by the resist layer in the track width direction Laminating a ferromagnetic layer and a second antiferromagnetic layer to form a recess between the ferromagnetic layer and the second antiferromagnetic layer;
(O) A step of removing the resist layer.
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