JP3973495B2 - 磁気ヘッド及びその製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に、ハードディスク装置や磁気センサなどに用いられる磁気検出素子及びその製造方法に係り、特に磁界検出能に優れた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２１に従来の再生用の磁気ヘッドの斜視図を示す。
【０００３】
この磁気ヘッドを構成する磁気検出素子Ｓは、固定磁性層１０１、非磁性材料層１０２及びフリー磁性層１０３を有する多層膜からなるものである。固定磁性層１０１及びフリー磁性層１０３はＮｉＦｅなどの強磁性材料によって形成され、非磁性材料層１０２はＣｕなどによって形成されている。
【０００４】
固定磁性層１０１はその磁化方向が一方向に固定されている。一方、フリー磁性層１０３の磁化は外部磁界が印加されるとその方向が変動する。その結果、フリー磁性層１０３の磁化と固定磁性層１０１の磁化の相対的な向きが変化して磁気検出素子Ｓの電気抵抗が変化する。この電気抵抗変化を電圧変化あるいは電流変化として取り出すことにより外部磁界を検出することができる。なお、フリー磁性層１０３は、バルクハウゼンノイズの発生を抑えるために、磁化方向が一方向にそろえられて単磁区化状態になっている。
【０００５】
図２１に示す磁気ヘッドでは、磁気検出素子Ｓをハイト方向（図示Ｙ方向）後方に後退させて、磁気検出素子Ｓが記録媒体との対向面から露出しないようにしている。
【０００６】
図２１に示す符号１０４は、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成された下部シールド層である。下部シールド層１０４の上には図示しない絶縁材料性の下部ギャップ層が形成され、下部ギャップ層の上に磁束ガイド層１０５が形成されている。磁束ガイド層１０５は、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金あるいはＣｏなどの磁性材料で形成される。磁束ガイド層１０５は、磁気検出素子Ｓのフリー磁性層１０３と磁気的に接続されている。
【０００７】
磁束ガイド層１０５上から磁気検出素子Ｓ、上にかけて図示しない上部ギャップ層が形成され、前記上部ギャップ層の上にはＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成された上部シールド層１０６が形成されている。
【０００８】
磁束ガイド層１０５は、先端部１０５ａが記録媒体との対向面に露出しており、磁気検出素子Ｓのフリー磁性層１０３に外部磁界による磁化変動を導くための導入層となっている。外部磁界によって引き起こされた磁束ガイド層１０５の磁化変動は、フリー磁性層１０３に伝わり、フリー磁性層の磁化方向は外部磁界の変化に対応して変動する。
【０００９】
図２１に示されるように、磁気検出素子Ｓが磁気ヘッドの記録媒体との対向面からハイト方向の奥側に後退したものであると、磁気検出素子が記録媒体との対向面に露出するかあるいは薄い保護膜に覆われただけのものに比べてサーマルアスペリティなどに対する耐熱性が向上する。また、前記記録媒体との対向面が帯電することによって引き起こされる静電破壊に対する耐性を向上させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２１に示される磁気ヘッドにおいて、磁束ガイド層１０５の磁区制御がなされず、磁束ガイド層１０５が多磁区化構造を有すると、磁束ガイド層１０５を磁化の変動が伝播していくときにバルクハウゼンノイズが発生する。
【００１１】
このため、フリー磁性層１０３の磁化制御だけでなく、磁束ガイド層１０５の磁化制御も行う必要がある。
【００１２】
ここで、特開２００１−２７３６１３号公報には、トンネル型磁気抵抗効果膜と磁束ガイド層を備えた磁気抵抗効果センサの、フリー磁性層と磁束ガイド層の双方を磁区制御することについて記載されている。
【００１３】
しかし、特開２００１−２７３６１３号の図２、図３、図４に記載されている磁気抵抗効果センサでは、単一の磁区制御層１５を自由層２５（フリー磁性層）と磁束ガイド層１４の双方に接続するために、磁束ガイド層１４をトンネル型磁気抵抗効果膜付近で屈曲させねばならず、磁束ガイド層１４の磁束伝達効率が低下している。
【００１４】
また、特開２００１−２７３６１３号の図５に記載されている磁気抵抗効果センサでは、トンネル型磁気抵抗効果膜１３の上部に形成されるフリー磁性層２５とトンネル型磁気抵抗効果膜の下層に形成される磁束ガイド層を単一の磁区制御層１５によって磁区制御しなければならず、磁区制御層１５の形状が複雑になり適切な磁区制御を行うことが難しい。
【００１５】
また、特開２００１−２７３６１３号の図６、図９に記載されている磁気抵抗効果センサでは、トンネル型磁気抵抗効果膜１３の下または上に形成された磁束ガイド層１４，４４のトンネル型磁気抵抗効果膜１３と対向する面の反対側に磁区制御層１５、４５が形成されるため磁気抵抗効果センサの厚さが増加し、ギャップ長が大きくなってしまう。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、フリー磁性層に磁気的に接続する磁束ガイド層の磁区制御を効率的に行うことができ、また小型化に適した磁気ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下から順に積層された固定磁性層と非磁性材料層とフリー磁性層を有する多層膜が記録媒体との対向面からハイト方向奥側の所定位置に形成されており、強磁性材料からなり前記フリー磁性層と磁気的に結合している磁束ガイド層を有する磁気ヘッドにおいて、
前記磁束ガイド層は、前記フリー磁性層上に非磁性層を介して対向するとともに、記録媒体との対向面方向に延びており、
前記多層膜の前記対向面側前方であって、前記磁束ガイド層の下側の空間に、前記磁束ガイド層の磁化方向をトラック幅方向に揃えるための磁区制御層が形成されており、前記フリー磁性層の磁化方向は、前記非磁性層を介して、前記磁束ガイド層の磁化方向と反平行を向いていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明では、前記フリー磁性層が前記固定磁性層の上層に積層されており、このフリー磁性層の上に記録媒体との対向面方向に延びる前記磁束ガイド層が形成されている。すると、前記磁束ガイド層の下には空間ができる。本発明では、この空間に前記磁区制御層を形成することによって、前記磁束ガイドの形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【００１９】
また、本発明では、前記磁区制御層の上に前記磁束ガイド層を積層するだけで前記磁束ガイド層の磁化制御を行うことができるので、前記磁区制御層を平坦に近い薄膜層にでき、安定したバイアス磁界の供給ができる。
【００２０】
また、本発明では、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
【００２１】
本発明では、前記磁束ガイド層の磁化方向が外部磁界によって変化したとき、前記磁束ガイド層の前記非磁性材料層上に位置する領域の磁化と固定磁性層の磁化の相対的な方向が変化して、前記磁束ガイド層と前記多層膜の合計電気抵抗値が変化する。この合計電気抵抗変化を電流変化または電圧変化として取り出すことにより外部磁界（記録信号磁界）を検出する。
【００２３】
また、本発明では、前記磁束ガイド層は前記多層膜のハイト方向奥側にも延びており、前記多層膜のハイト方向奥側であって、前記磁束ガイド層の下側の空間に、前記磁束ガイド層の磁化方向をトラック幅方向に揃えるための磁区制御層が形成されていると、前記磁束ガイド層の磁化制御がより確実になるので好ましい。
【００２５】
なお、前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に非磁性中間層が介在していてもよい。この非磁性中間層によって前記磁区制御層と前記磁束ガイド層間のバイアス磁界の大きさを調節できる。
【００２６】
また、本発明では、前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に強磁性層が形成されていてもよい。
【００２７】
なお、前記磁区制御層と前記強磁性層の間に非磁性中間層が介在していると、前記磁区制御層と前記強磁性層間のバイアス磁界の大きさを調節できる。
【００２８】
なお、前記強磁性層と前記磁束ガイド層との間に非磁性中間層が介在していてもよい。
【００４１】
前記磁区制御層が反強磁性材料によって形成されていても、硬磁性材料によって形成されていてもよい。
【００４２】
本発明の磁気ヘッドの製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ａ）基板上に、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｃｕのうちいずれか１種または２種以上からなる非磁性層の順に積層された多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜の記録媒体との対向面側前方を除去する工程と、
（ｃ）前記対向面側前方に、磁区制御層を形成する工程と、
（ｄ）前記磁区制御層上から前記非磁性層上にかけて磁束ガイド層を形成する工程と、
（ｅ）前記磁束ガイド層の磁化方向をトラック幅方向に揃えるとともに、前記フリー磁性層の磁化方向を前記非磁性層を介して前記磁束ガイド層の磁化方向と反平行に揃える工程。
【００４３】
本発明では、前記フリー磁性層上に、前記非磁性層を積層し、その上に、前記磁束ガイド層を形成するので、前記磁束ガイド層と前記フリー磁性層を確実に磁気的結合させることができる。
【００４４】
その理由は、前記非磁性層を、Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｃｕのうちいずれか１種または２種以上によって形成するためである。これらの非磁性材料は、酸化しにくいか、或は、酸化しても酸化が膜厚方向に進行しにくい。従って，製造工程中に前記非磁性層が酸化しても、その酸化層を後述する低エネルギーのイオンミリングで除去することができ、前記フリー磁性層の磁気特性の劣化を防止できる。
【００４７】
本発明では、前記磁区制御層を平坦状に近い薄膜にでき、安定したバイアス磁界の供給ができ、さらに前記磁束ガイドの形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができる。
【００４８】
また、本発明では、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
また、本発明では、前記（ａ）工程後、前記（ｄ）工程の前までに、
（ｆ）前記多層膜のハイト方向奥側後方を除去する工程と、
（ｇ）前記ハイト方向奥側後方に磁区制御層を形成する工程と、を有し、
前記（ｄ）工程で、前記磁束ガイド層を、前記多層膜の前記対向面側前方に形成された前記磁区制御層上から前記非磁性層上、さらに、前記多層膜の前記ハイト方向奥側後方に形成された前記磁区制御層上にかけて形成することが好ましい。
【００４９】
本発明では、前記磁束ガイド層を形成する前に、前記フリー磁性層上に形成された非磁性層を一部削ることが好ましい。前記フリー磁性層上に形成された非磁性層は、フリー磁性層を大気暴露による酸化から護る保護層として機能する。
【００５０】
また、本発明では、前記（ｃ）工程、あるいは前記（ｇ）工程、又は、前記（ｃ）工程及び前記（ｇ）工程にて、前記磁区制御層上に非磁性中間層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記非磁性中間層上に前記磁束ガイド層を形成してもよい。
また、本発明では、前記（ｃ）工程、あるいは前記（ｇ）工程、又は、前記（ｃ）工程及び前記（ｇ）工程にて、前記磁区制御層上に強磁性層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記強磁性層上に前記磁束ガイド層を形成してもよい。
【００５２】
また、本発明では、前記（ｃ）工程、あるいは前記（ｇ）工程、又は、前記（ｃ）工程及び前記（ｇ）工程にて、前記磁区制御層上に非磁性中間層を形成し、さらに前記非磁性中間層上に前記強磁性層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記強磁性層上に前記磁束ガイド層を形成することが好ましい。
また、前記強磁性層上に非磁性中間層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記非磁性中間層上に前記磁束ガイド層を形成してもよい。
前記（ｄ）工程前に、前記非磁性中間層を一部または全部削り、その後、前記（ｄ）工程を行うことが好ましい。
【００５３】
前記非磁性層は、前記磁区制御層または前記強磁性層を大気暴露による酸化から護る保護層として機能する。
【００５８】
本発明では、前記磁区制御層を反強磁性材料で形成しても、硬磁性材料によって形成してもよい。
【００５９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の磁気ヘッドの第１の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【００６０】
図１に示す磁気ヘッドは、記録媒体に磁気記録された記録信号を再生するための磁気ヘッドである。
【００６１】
図１では、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性材料層１３、フリー磁性層１４を有する多層膜Ｔ１が、下部シールド層１５の上に積層された下部ギャップ層１６の上であって、記録媒体との対向面Ｆからハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１だけ離れた位置に形成されている。
【００６２】
多層膜Ｔ１は磁気抵抗効果を有する磁気検出素子であり、例えばスピンバルブ型ＧＭＲ型磁気抵抗効果素子あるいはスピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子である。多層膜Ｔ１の詳しい構造については後述する。
【００６３】
また、磁束ガイド層１７が、多層膜（磁気検出素子）Ｔ１のフリー磁性層１４上に接続されている。
【００６４】
磁束ガイド層１７の上には、図示しない非磁性材料製の上部ギャップ層を介して上部シールド層２０が積層されている。
【００６５】
下部シールド層１５、上部シールド層２０はＮｉＦｅなどの磁性材料によってメッキあるいはスパッタ形成される。また、下部ギャップ層１６及び上部ギャップ層はＴａ、Ｃｒなどの非磁性金属材料、またはＡｌ2０3やＳｉ０2などの絶縁材料でスパッタ形成される。
【００６６】
また、本実施の形態の磁気ヘッドは、例えばアルミナ−チタンカーバイト（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）で形成されたスライダのトレーリング端面上に形成される。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。
【００６７】
また本発明では、前記磁気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。このとき、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もよい。
【００６８】
なお、記録媒体との対向面Ｆは、例えば多層膜Ｔ１を構成する薄膜の膜面に垂直で且つ磁気検出素子のフリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向と平行な平面である。図１では、記録媒体との対向面はＸ−Ｚ平面に平行な平面である。磁気検出素子が浮上式の磁気ヘッドに用いられる場合、記録媒体との対向面Ｆとは、いわゆるＡＢＳ面のことである。
【００６９】
なお、以下の説明において、トラック幅方向とは、外部磁界によって磁化方向が変動する領域の幅方向のことであり、例えば、フリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向、すなわち図示Ｘ方向である。
【００７０】
また、前記記録媒体は磁気ヘッドの記録媒体との対向面Ｆに対向しており、図示Ｚ方向に移動する。この記録媒体からの洩れ磁界方向は図示Ｙ方向である。
【００７１】
磁束ガイド層１７は、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＮｉＦｅＮｂ合金、非晶質Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ合金、Ｆｅ−Ｚｒ−Ｏ合金あるいはＣｏなどの磁性材料で形成される。
【００７２】
磁束ガイド層１７は、先端部１７ａが記録媒体との対向面Ｆに露出している。あるいは、記録媒体との対向面上に形成された薄い膜厚の保護層の下面に接触している。
【００７３】
磁束ガイド層１７は、多層膜（磁気検出素子）Ｔ１のフリー磁性層１４に外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）による磁化変動を導くための導入層となっている。外部磁界によって引き起こされた磁束ガイド層１７の磁化変動は、フリー磁性層１４に伝わり、フリー磁性層１４の磁化方向は外部磁界の変化に対応して変動する。
【００７４】
一方、固定磁性層１２は反強磁性層１１との間に発生する交換結合磁界によってその磁化方向が図示Ｙ方向に固定されている。
【００７５】
その結果、フリー磁性層１４の磁化と固定磁性層１２の磁化の相対的な向きが変化して多層膜（磁気検出素子）Ｔ１の電気抵抗が変化する。この電気抵抗変化を電圧変化あるいは電流変化として取り出すことにより外部磁界を検出することができる。
【００７６】
本実施の形態では、記録媒体との対向面に露出しているか、あるいは記録媒体との対向面に形成された保護層の下面に接触する磁束ガイド層１７の先端部１７ａのトラック幅方向の幅寸法が磁気ヘッドの光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗを規定する。なお、本実施の形態の磁気検出素子では、光学トラック幅Ｔｗを０．１μｍ以下、特に０．０８μｍ以下にして、２００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2以上の記録密度に対応することができる。
【００７７】
なお、記録媒体との対向面Ｆからハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１は、磁束ガイド層１７がフリー磁性層１４に外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）による磁化変動を確実に導けるように、０．０３μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましい。また、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂのハイト方向長さＨ３は、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲にするのが好ましい。
【００７８】
また、多層膜Ｔ１のハイト方向長さＨ２は０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましく、多層膜Ｔ１のトラック幅方向長さ（図１には図示せず）はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、１００Ｇｂ／ｉｎ2以上では、０．０６μｍ〜０．２μｍの範囲にすることが好ましい。
【００７９】
また、磁束ガイド層１７の膜厚は３０Å〜１００Åの範囲にするのが好ましい。
【００８０】
本実施の形態における多層膜Ｔ１は、フリー磁性層１４が固定磁性層１２の上層に積層されており、固定磁性層１２の下層に反強磁性層１１が位置しているものであり、いわゆるボトムスピンバルブ型の磁気検出素子である。
【００８１】
磁束ガイド層１７は、フリー磁性層１４上から記録媒体との対向面方向に延びており、磁束ガイド層１７の下層であって多層膜Ｔ１の記録媒体との対向面Ｆ側前方に磁区制御層１８が形成されている。
【００８２】
さらに、磁束ガイド層１７が多層膜Ｔ１のハイト方向奥側（図示Ｙ方向）にも延びており、ハイト方向奥側に延びる磁束ガイド層１７の後端部１７ｂの下層であって多層膜Ｔ１のハイト方向側後方に、磁区制御層１９が形成されている。
【００８３】
磁束ガイド層１７の磁化方向は磁区制御層１８及び磁区制御層１９との磁気的結合により、トラック幅方向（図示Ｘ方向）またはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【００８４】
また、フリー磁性層１４は、磁束ガイド層１７と磁気的に結合しているため、その磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）又はトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【００８５】
磁区制御層１８，１９は反強磁性材料または硬磁性材料によって形成される。
なお、図１では図示を省略しているが、磁区制御層１８，１９と磁束ガイド層１７の間に非磁性中間層や強磁性層が介在している。これらの層については後述する。
【００８６】
本実施の形態では、磁束ガイド層１７の下及び多層膜Ｔ１の記録媒体との対向面Ｆ側前方の空間に磁区制御層１８を形成することによって、磁束ガイド層１７の形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【００８７】
また、磁区制御層１８の上に磁束ガイド層１７を積層することによって磁束ガイド層１７の磁化制御を行うので、磁区制御層の形状を平坦に近い薄膜として形成でき、磁束ガイドに供給されるバイアス磁界を安定化することができる。
【００８８】
また、磁区制御層１８は多層膜Ｔ１の記録媒体との対向面Ｆ側前方の空間に形成され磁区制御層１９は多層膜Ｔ１のハイト方向側後方の空間に形成されるので、磁区制御層１８，１９を形成しても、磁気ヘッド全体の厚さ寸法が大きくなることを抑制できる。すなわち、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１を小さく維持することが容易になる。なお、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１は、記録媒体との対向面における下部シールド層１５と上部シールド層２０間の距離によって規定される。
【００８９】
なお、本実施の形態では、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂが多層膜Ｔ１のハイト方向奥側に延びており、これによって磁束ガイド層１７の磁化制御がより確実になっている。しかし、磁束ガイド層１７がフリー磁性層１４上から記録媒体との対向面の間にのみ形成され、後端部１７ｂが形成されなくとも、フリー磁性層に外部磁界による磁化変動を導く導入層としての機能を発揮することができる。
【００９０】
また、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂが点線で示されるように扇型の後端部１７ｂ１であると反磁界を減少させることができ好ましい。
【００９１】
本実施の形態では、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１は記録媒体との対向面における下部シールド層１５と上部シールド層２０間の距離である。従って、記録媒体との対向面Ｆからハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１だけ離れた位置に形成されている多層膜Ｔ１全体の厚さが大きくても、記録媒体との対向面における下部シールド層１５と上部シールド層２０間を小さくすることにより、狭ギャップ化を図ることができる。
【００９２】
前述のように、本実施の形態の磁気ヘッドはスライダ上に形成される。このスライダは、ディスク状の記録媒体が回転するときに発生する気流によって浮上する。近年の記録媒体の高記録密度化において、磁気へッドの高い再生出力を得るために、磁気ヘッドの記録媒体上の浮上量は小さくなっており、今後磁気ヘッドが記録媒体とほとんど接触に近い状態で浮上している疑似コンタクト状態、あるいは接触しているコンタクト状態になると考えられている。
【００９３】
疑似コンタクト状態あるいはコンタクト状態で磁気ヘッドの記録媒体との対向面が記録媒体上を摺動すると、磁気ヘッドが発熱してサーマルアスペリティと呼ばれるスパイク状のノイズを発生したり、また静電気を帯びて多層膜Ｔ１の静電破壊が発生しやすくなる。
【００９４】
本発明では、多層膜Ｔ１が磁気ヘッドの記録媒体との対向面からハイト方向の奥側に距離Ｈ１だけ後退したものであるので、多層膜Ｔ１が記録媒体との対向面Ｆに露出するかあるいは薄い保護膜に覆われただけのものに比べてサーマルアスペリティなどに対する耐熱性が向上する。また、記録媒体との対向面Ｆが帯電することによって引き起こされる静電破壊に対する耐性を向上させることができる。
【００９５】
なお、本発明は、多層膜Ｔ１がＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気検出素子であるときに特に有効である。ＣＰＰ型とは、多層膜Ｔ１の上下に、例えば磁束ガイド層１７の上面及び下地層２１（図２に記載）の下面に、一対の電極層が設けられ、前記電極層から多層膜Ｔ１内に流れる電流が、多層膜Ｔ１の各層の膜面に対し垂直方向に流れる構造を有するものである。
【００９６】
ＣＰＰ型の磁気検出素子のうち、多層膜Ｔ１の非磁性材料層１３が非磁性導電性材料からなるものをＣＰＰ−ＧＭＲ素子（スピンバルブＧＭＲ型磁気抵抗効果素子）といい、非磁性材料層１３が絶縁材料からなるものをＣＰＰ−ＴＭＲ素子（スピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子）という。ＣＰＰ型の磁気検出素子は光学的トラック幅が０．１μｍ以下の磁気検出素子の磁界検出感度を向上させるのに適した構造である。
【００９７】
ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の抵抗変化ΔＲを向上させるためには、多層膜Ｔ１の電気抵抗の絶対値を大きくすることが必要であり、そのためには、多層膜Ｔ１を構成する各層の膜厚を大きくすることが有効である。
【００９８】
本発明では、多層膜Ｔ１が記録媒体との対向面Ｆからハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１だけ離れた位置に形成されているので、多層膜Ｔ１全体の厚さが大きくなっても、記録媒体との対向面における下部シールド層１５と上部シールド層２０間を小さくすることにより、狭ギャップ化を図ることができる。
【００９９】
トンネル型磁気抵抗効果型素子は、トンネル効果を利用して抵抗変化を生じさせるものであり、固定磁性層１２とフリー磁性層１４との磁化が反平行のとき、最も非磁性材料層１３を介したトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、固定磁性層１２とフリー磁性層１４との磁化が平行のとき、最もトンネル電流が流れ易くなり抵抗値は最小になる。
【０１００】
この原理を利用し、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層１４の磁化が変動することにより、変化する電気抵抗を電圧変化（定電流動作の場合）または電流変化（定電圧動作の場合）としてとらえ、記録媒体からの洩れ磁界が検出されるようになっている。
【０１０１】
トンネル型磁気抵抗効果型素子の非磁性材料層１３はトンネル効果を発生する程度に薄く（１Å〜数Å）形成されるので、固定磁性層１２とフリー磁性層１４とが短絡しやすい。しかし、本発明では多層膜Ｔ１が記録媒体との対向面Ｆに露出しないので、非磁性材料層１３による固定磁性層１２とフリー磁性層１４間の絶縁を維持することが容易である。
【０１０２】
なお、本発明では、多層膜Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側部上に一対の電極層を設け、前記電極層から多層膜Ｔ１内に流れる電流が多層膜Ｔ１内を各層の膜面に対して平行な方向に流してもよい。この場合、多層膜Ｔ１は、ＣＩＰ（current in the plane）型のスピンバルブＧＭＲ型磁気抵抗効果素子になる。
【０１０３】
ただし、ＣＩＰ型の場合は、下部ギャップ層１６、上部ギャップ層をアルミナやＳｉＯ2などの絶縁材料によって形成する必要があるとともに、磁区制御層１８及び磁区制御層１９の下にアルミナなどからなる絶縁層３１，３１を形成することが好ましい。
【０１０４】
図２は、本発明の第１の実施の形態の磁気へッドを一点鎖線２−２で縦方向に切断し、矢印方向からみた断面図である。なお、図２では、下部シールド層１５、下部ギャップ層１６、上部シールド層２０の図示を省略している。
【０１０５】
まず、多層膜Ｔ１の構成について詳説する。
多層膜Ｔ１は、下から順に、下地層２１、シード層２２、反強磁性層１１、第１固定磁性層１２ａ、非磁性中間層１２ｂ、第２固定磁性層１２ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層１２、非磁性材料層１３、第２フリー磁性層１４ａ、非磁性中間層１４ｂ、第１フリー磁性層１４ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層１４、非磁性層２３が下から順に積層されたものである。
【０１０６】
なお、磁気抵抗変化に直接寄与するのは第２固定磁性層１２ｃの磁化方向と第２フリー磁性層１４ａの磁化方向の相対角であり、これらの相対角が検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が印加されていない状態で直交していることが好ましい。
【０１０７】
下地層２１、シード層２２、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性材料層１３、フリー磁性層１４、非磁性層２３はスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって形成される。
【０１０８】
なお、図２に示すように上記した下地層２１から非磁性層２３の各層で構成される多層膜Ｔ１の前端面Ｔ１ａと後端面Ｔ１ｂは、下地層２１の下面から非磁性層２３の上面まで連続した傾斜面となっている。
【０１０９】
下地層２１は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成されることが好ましい。下地層は５０Å以下程度の膜厚で形成される。なおこの下地層２１は形成されていなくても良い。
【０１１０】
シード層２２は、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒやＣｒなどを用いて形成する。
反強磁性層１１は、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成する。
【０１１１】
これらの合金は、成膜直後の状態では、不規則系の面心立方構造（ｆｃｃ）であるが、熱処理によってＣｕＡｕＩ型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態する。
【０１１２】
反強磁性層１１の膜厚は、トラック幅方向の中心付近において８０〜３００Å、例えば２００Åである。
【０１１３】
ここで、反強磁性層１１を形成するための、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。特に規定しない限り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以下、以上を意味する。
【０１１４】
また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。さらに、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２〜１０ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、Ｘ’がＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉのいずれか１種または２種以上の元素である場合には、Ｘ’は０．２〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。
【０１１５】
これらの合金を使用し、これを熱処理することにより、大きな交換結合磁界を発生する反強磁性層を得ることができる。特に、ＰｔＭｎ合金であれば、４８ｋＡ／ｍ以上、例えば６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を有し、前記交換結合磁界を失うブロッキング温度が３８０℃と極めて高い優れた反強磁性層１１を得ることができる。
【０１１６】
図２では、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ；飽和磁化と膜厚の積）が異なる第１固定磁性層１２ａと第２固定磁性層１２ｃが、非磁性中間層１２ｂを介して積層されたものが、一つの固定磁性層として機能する。
【０１１７】
第１固定磁性層１２ａ及び第２固定磁性層１２ｃは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＦｅ合金またはＣｏにより形成されることが好ましい。また、第１固定磁性層１２ａ及び第２固定磁性層１２ｃは同一の材料で形成されることが好ましい。
【０１１８】
また、非磁性中間層１２ｂは、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
【０１１９】
第１固定磁性層１２ａ及び第２固定磁性層１２ｃは、それぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また非磁性中間層１２ｂの膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【０１２０】
なお固定磁性層は上記したいずれかの磁性材料を使用した１層構造あるいは上記したいずれかの磁性材料からなる層とＣｏ層などの拡散防止層の２層構造で形成されていても良い。
【０１２１】
非磁性材料層は、固定磁性層とフリー磁性層との磁気的な結合を防止する層であり、多層膜Ｔ１がＧＭＲ素子であるときは、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇなど導電性を有する非磁性材料により形成される。特にＣｕによって形成されることが好ましい。また、多層膜Ｔ１がＴＭＲ素子であるときは、Ａｌ2０3などの絶縁性材料で形成される。非磁性材料層は例えば１〜３０Å程度の膜厚で形成される。
【０１２２】
第１フリー磁性層１４ｃ及び第２フリー磁性層１４ａは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＮｉＦｅ合金またはＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。
【０１２３】
非磁性中間層は、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
【０１２４】
第１フリー磁性層１４ｃ及び第２フリー磁性層１４ａは、それぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また非磁性中間層の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【０１２５】
なお、第２フリー磁性層１４ａが２層構造で形成され、非磁性材料層と対向する側にＣｏ膜が形成されていることが好ましい。これにより非磁性材料層との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくすることができる。
【０１２６】
なおフリー磁性層は上記したいずれかの磁性材料を使用した１層構造で形成されていても良い。
【０１２７】
フリー磁性層は、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ；飽和磁化と膜厚の積）の大きさが異なる第２フリー磁性層１４ａと第１フリー磁性層１４ｃが、非磁性中間層１４ｂを介して積層され、第２フリー磁性層１４ａと第１フリー磁性層１４ｃの磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態である。このとき、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）が大きい方、例えば、第２フリー磁性層１４ａの磁化方向が、ハードバイアス層から発生する磁界の方向（図示Ｘ方向）に向き、第１フリー磁性層１４ｃの磁化方向が、１８０度反対方向（図示Ｘ方向と反平行方向）に向いた状態になる。
【０１２８】
第２フリー磁性層１４ａの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）と第１フリー磁性層１４ｃの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）を足し合わせた合成の磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）の方向がフリー磁性層の磁化方向となる。
【０１２９】
また、フリー磁性層の磁化方向は、記録媒体との対向面に対して平行方向を向いている。
【０１３０】
多層膜Ｔ１の記録媒体との対向面Ｆ側前方に磁区制御層１８が形成され、多層膜Ｔ１のハイト方向側後方に、磁区制御層１９が形成されている。図２では、磁区制御層１８は多層膜Ｔ１の前端面Ｔ１ａに接しており、磁区制御層１９は多層膜Ｔ１の後端面Ｔ１ｂに接している。
【０１３１】
磁区制御層１８は反強磁性材料または硬磁性材料によって形成される。反強磁性材料としては、前述の反強磁性層１１を形成するための反強磁性材料と同一のもの、すなわち前記ＰｔＭｎ合金、前記Ｘ−Ｍｎ合金または前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金が好ましい。また、硬磁性材料としてはＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金、ＣｏＣｒＴａ合金を用いることができる。
【０１３２】
磁区制御層１８及び磁区制御層１９の膜厚は、８０Å〜３００Åである。
図２に示されるように、磁区制御層１８及び磁区制御層１９の上には、それぞれ非磁性中間層２４及び非磁性中間層２７を介して、強磁性層２５及び強磁性層２８が積層されている。
【０１３３】
また強磁性層２５及び強磁性層２８の上に非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９を介して磁束ガイド層１７が積層されている。
【０１３４】
磁束ガイド層１７は記録媒体との対向面から、強磁性層２５、フリー磁性層１４及び強磁性層２８上にかけて積層されている。
【０１３５】
強磁性層２５及び強磁性層２８はＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金あるいはＣｏＦｅＮｉ合金によって形成される。強磁性層２５及び強磁性層２８の膜厚は１０Å〜３０Åであることが好ましい。
【０１３６】
磁区制御層１８と強磁性層２５の間に介在する非磁性中間層２４及び磁区制御層１９と強磁性層２８の間に介在する非磁性中間層２７は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅによって形成される。非磁性中間層２４及び非磁性中間層２７の膜厚は３Å〜３０Åであることが好ましい。
【０１３７】
非磁性中間層２４、２７が存在していると、磁区制御層１８と強磁性層２５間及び磁区制御層１９と強磁性層２８間の交換結合磁界あるいはバイアス磁界の大きさを調節することができる。その結果、磁束ガイド層１７を単磁区化しつつ、磁束ガイド層１７の磁化を外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）によって適切に変動させることが容易になる。従って、フリー磁性層１４の磁化方向も外部磁界の変化に対応して鋭敏に変動し、磁界検出能が向上する。
【０１３８】
また、強磁性層２５及び強磁性層２８と磁束ガイド層１７との間の、非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９も、強磁性層２５及び強磁性層２８と磁束ガイド層１７との間の層間結合磁界の大きさを調節する機能を有する。また、非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９は、磁気ヘッドの製造工程で酸化防止層としても働く。非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属、またはＣｒで形成されることが好ましい。
【０１３９】
これらの材料は、酸化層が膜厚方向に深く形成されにくい材質であり、非磁性中間層の膜厚が薄くても十分な酸化防止効果を発揮する。したがって、磁気ヘッドの製造過程で、非磁性中間層２６、２９の表面に酸化層が形成されても、低エネルギーのイオンミリングで除去でき、前記非磁性中間層の下層にある強磁性層２５，２８の強磁性特性の劣化を防ぐことができる。
【０１４０】
また、フリー磁性層１４上に形成される非磁性層２３も、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属、またはＣｒで形成されることが好ましく、フリー磁性層１４と磁束ガイド層１７との間の層間結合磁界の大きさを調節する機能及び酸化防止機能を有する。
【０１４１】
なお、非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９の膜厚が０．５Å〜６Åであるときには、強磁性層２５及び強磁性層２８の磁化方向と磁束ガイド層１７の磁化方向は平行方向を向く。また、非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９の膜厚が６Å〜１１Åであるときには、強磁性層２５及び強磁性層２８の磁化方向との磁束ガイド層１７の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、強磁性層２５及び強磁性層２８の磁化方向との磁束ガイド層１７の磁化方向は平行方向であることが好ましい。一方、磁束ガイド層のトラック幅方向の端部での反磁界による磁化方向の乱れを防止するには、強磁性層２５及び強磁性層２８の磁化方向との磁束ガイド層１７の磁化方向は反平行方向であることが好ましい。
【０１４２】
また、非磁性層２３の膜厚が０．５Å〜６Åであるときには、フリー磁性層１４の磁化方向と磁束ガイド層１７の磁化方向は平行方向を向き、非磁性層２３、の膜厚が６Å〜１１Åであるときには、フリー磁性層１４の磁化方向との磁束ガイド層１７の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、フリー磁性層１４の磁化方向との磁束ガイド層１７の磁化方向は反平行方向であることが好ましい。
【０１４４】
また、図３に示されるように、磁区制御層１８と強磁性層２５の間に介在する非磁性中間層２４または磁区制御層１９と強磁性層２８の間に介在する非磁性中間層２７が形成されなくてもよい。非磁性中間層２４と非磁性中間層２７が形成されないときには、強磁性層２５と強磁性層２８の材料や膜厚を選択して磁区制御層１８、磁区制御層１９との間の交換結合磁界または強磁性結合を調節することにより、磁束ガイド層１７を単磁区化しつつ、磁束ガイド層１７の磁化を外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）によって適切に変動させることが必要になる。。
【０１４５】
磁区制御層１８と強磁性層２５間の交換結合磁界及び磁区制御層１９と強磁性層２８間の交換結合磁界を小さくするには、例えば、強磁性層２５、２８をＮｉＦｅやＮｉＦｅＮｂで形成するとよい。また、磁束ガイド層１７をＮｉＦｅＮｂＦｅ−Ｚｒ−Ｏ合金、非晶質ＣｏＮｂＺｒ合金などで形成することも有効である。
【０１４６】
図４は、本発明の第３の実施の形態の磁気へッドを記録媒体との対向面に垂直な面で切断した縦断面図である。
【０１４７】
図４に示される磁気ヘッドは、磁区制御層１８と磁区制御層１９の上に直接非磁性中間層２６、非磁性中間層２９が積層され、非磁性層２３、非磁性中間層２６、非磁性中間層２９の上に磁束ガイド層１７が形成されている点で図２に示される磁気ヘッドと異なっている。
【０１４８】
非磁性中間層２６、非磁性中間層２９が存在することによって、磁区制御層１８と磁区制御層１９が前記ＰｔＭｎ合金、前記Ｘ−Ｍｎ合金または前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金などの反強磁性材料によって形成され、図１及び図２に示される強磁性層２５及び強磁性層２８が形成されない磁気ヘッドであっても、磁束ガイド層１７に適切な適度に弱いバイアス磁界を供給することができる。
【０１４９】
非磁性中間層２６、非磁性中間層２９は０．２Å〜３０Åの膜厚ｔ８で形成される。非磁性中間層２６、非磁性中間層２９と磁区制御層１８及び磁区制御層１９が重なっている領域では、非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９を介して磁束ガイド層１７へ交換結合が媒介されるか、或は、非磁性中間層２６、非磁性中間層２９に存在するピンホールを介して磁束ガイド層１７と磁区制御層１８、１９が直接交換結合する。
【０１５０】
その結果、磁区制御層１８及び磁区制御層１９と重なっている磁束ガイド層１７との間で交換結合磁界が発生し、磁束ガイド層１７の磁化をトラック幅方向に揃えることが可能になる。
【０１５１】
なお、磁区制御層１８の膜厚と磁区制御層１９の膜厚は、それぞれ８０Å以上で３００Å以下であることが好ましい。
【０１５２】
これによって、磁区制御層１８及び磁区制御層１９は適切に反強磁性の性質を有するようになる。
【０１５４】
なお、図４に示される磁気ヘッドにおいて、磁区制御層１８及び磁区制御層１９を硬磁性材料によって形成したときには、磁区制御層１８及び磁区制御層１９上に非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９のみを介して、または直接磁束ガイド層１７を積層してもよい。
【０１５５】
図５は参考例の磁気ヘッドの形態を模式的に示す斜視図である。
図５に示される磁気ヘッドでも、図１に示される磁気ヘッドと同様に、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性材料層１３、フリー磁性層１４を有する多層膜Ｔ１が、下部シールド層１５の上に積層された下部ギャップ層１６の上であって、記録媒体との対向面Ｆからハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１だけ離れた位置に形成されている。
【０１５６】
また、磁束ガイド層１７が、多層膜（磁気検出素子）Ｔ１のフリー磁性層１４の上に接続されている。
【０１５７】
磁束ガイド層１７の上には、図示しない非磁性材料製の上部ギャップ層を介して上部シールド層２０が積層されている。
【０１５８】
図５に示される磁気ヘッドが、図１に示される磁気ヘッドと異なる点は、多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部に縦バイアス層４１，４１が形成され、縦バイアス層４１，４１の上に磁束ガイド層１７と一体に形成されたタブ層４０，４０がトラック幅方向に延びて形成されている点である。
【０１５９】
タブ層４０，４０は、磁束ガイド層１７と同様に、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金あるいはＣｏのうちから選ばれる強磁性材料によって形成されている。ただし、タブ層４０，４０の部分では、ＮｉＦｅＮｂを用いない方が、磁化の固定力を強くできる。
【０１６０】
縦バイアス層４１，４１は反強磁性材料または硬磁性材料によって形成され、特に磁区制御層１８、１９と同じ材料で形成されることが好ましい。
【０１６１】
従って、反強磁性材料としては前記ＰｔＭｎ合金、前記Ｘ−Ｍｎ合金または前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金が好ましい。また、硬磁性材料としてはＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金、ＣｏＣｒＴａ合金を用いることができる。
【０１６２】
タブ層４０，４０の磁化方向は、縦バイアス層４１，４１との間の交換結合磁界あるいは強磁性結合磁界によってトラック幅方向またはトラック幅方向と反平行方向にそろえられている。
【０１６３】
また、タブ層４０，４０は、磁束ガイド層１７を介してフリー磁性層１４に磁気的に結合している。その結果、フリー磁性層１４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）またはトラック幅方向と反平行方向に磁化が向けられた単磁区構造を安定化できる。
【０１６４】
なお、図５では図示を省略しているが、縦バイアス層４１，４１と磁束ガイド層１７の間に非磁性中間層や強磁性層が介在している。これらの層については後述する。
【０１６５】
本形態では、磁束ガイド層１７の下であって、及び多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部の空間に縦バイアス層４１，４１を形成することによって、タブ層４０，４０の形状を平坦状にして磁化の固定力を向上させることができる。
【０１６６】
また、縦バイアス層４１，４１の上にタブ層４０，４０を積層することによってタブ層４０，４０の磁化制御を行うので、縦バイアス層４１，４１の形状を平坦に近い薄膜として形成でき、タブ層４０，４０に供給されるバイアス磁界を安定化することができる。
【０１６７】
また、縦バイアス層４１，４１は多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部の空間に形成されるので、縦バイアス層４１，４１を形成しても、磁気ヘッド全体の厚さ寸法が大きくなることを抑制できる。すなわち、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１を小さく維持することが容易になる。なお、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１は、記録媒体との対向面における下部シールド層１５と上部シールド層２０間の距離によって規定される。
【０１６８】
また、図５に示される磁気ヘッドでは、磁区制御層１８及び磁区制御層１９の膜厚ｔ１１と縦バイアス層の膜厚ｔ１０を等しくすることができるので、磁束ガイド層１７とタブ層４０，４０を平坦化でき、フリー磁性層１４に安定した縦バイアス磁界を供給できる。
【０１６９】
図６は、図５に示された参考例の形態の磁気へッドを一点鎖線６−６で切断し矢印方向からみたときの断面図、すなわち、記録媒体との対向面側から見た断面図である。なお、図６では、下部シールド層１５、下部ギャップ層１６、上部シールド層２０の図示を省略している。
【０１７０】
まず、多層膜Ｔ１の構成は図２に示された多層膜Ｔ１と同じ構成であるので説明を省略する。
【０１７１】
多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部に縦バイアス層４１，４１が形成されている。図６では、縦バイアス層４１，４１は多層膜Ｔ１の両端面Ｔ１ｃ，Ｔ１ｃに接している。
【０１７２】
図６に示されるように、縦バイアス層４１，４１の上には、それぞれ非磁性中間層４２，４２を介して、強磁性層４３，４３が積層されている。
【０１７３】
また強磁性層４３，４３の上に非磁性中間層４４，４４を介してタブ層４０，４０が積層されている。タブ層４０，４０は多層膜Ｔ１上の磁束ガイド層１７と一体に形成される強磁性材料からなる層である。つまり、トラック幅方向に延びる同一部材の強磁性材料からなる層の多層膜Ｔ１に重なる中央部Ｅを磁束ガイド層１７とよび、縦バイアス層４１，４１に重なる両側部Ｃ，Ｃをタブ層４０，４０とよんでいるのである。
【０１７４】
強磁性層４３，４３はＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金あるいはＣｏＦｅＮｉ合金によって形成される。強磁性層４３，４３の膜厚ｔ１２は１０Å〜３０Åであることが好ましい。
【０１７５】
縦バイアス層４１，４１と強磁性層４３，４３の間に介在する非磁性中間層４２，４２は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｈによって形成される。非磁性中間層４２，４２の膜厚ｔ１３は０．５Å〜３０Åであることが好ましい。
【０１７６】
非磁性中間層４２，４２が存在していると、縦バイアス層４１，４１と強磁性層４３，４３間の交換結合磁界あるいはバイアス磁界の大きさを調節することができる。その結果、タブ層４０，４０を介して磁束ガイド層１７を単磁区化しつつ、磁束ガイド層１７の磁化を外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）によって適切に変動させることが容易になる。従って、フリー磁性層１４の磁化方向も外部磁界の変化に対応して鋭敏に変動し、磁界検出能が向上する。
【０１７７】
また、強磁性層４３，４３とタブ層４０，４０との間の、非磁性中間層４４，４４も、強磁性層４３，４３とタブ層４０，４０間の層間結合磁界の大きさを調節する機能を有する。また、非磁性中間層４４，４４は、磁気ヘッドの製造工程で酸化防止層としても働く。非磁性中間層４４，４４は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属、またはＣｒで形成されることが好ましい。
【０１７８】
これらの材料は、酸化層が膜厚方向に深く形成されにくい材質であり、非磁性中間層の膜厚が薄くても十分な酸化防止効果を発揮する。したがって、磁気ヘッドの製造過程で、非磁性中間層４４，４４の表面に酸化層が形成されても、低エネルギーのイオンミリングで除去でき、前記非磁性中間層の下層にある強磁性層４３，４３の強磁性特性の劣化を防ぐことができる。
【０１７９】
また、フリー磁性層１４上に非磁性層２３が形成され、非磁性層２３の材料がＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属、またはＣｒで形成されることが好ましいことは前述のとおりである。
【０１８０】
なお、非磁性中間層４４，４４の膜厚が０．５Å〜６Åであるときには、強磁性層４３，４３の磁化方向とタブ層４０，４０の磁化方向は平行方向を向く。また、非磁性中間層４４，４４の膜厚が６Å〜１１Åであるときには、強磁性層４３，４３の磁化方向とタブ層４０，４０の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、強磁性層４３，４３の磁化方向とタブ層４０，４０の磁化方向は反平行方向、かつフリー磁性層１４と磁束ガイド層１７の磁化方向が平行方向であることが好ましい。
【０１８１】
また、非磁性層２３の膜厚が０．５Å〜６Åであるときには、フリー磁性層１４の磁化方向と磁束ガイド層１７の磁化方向は平行方向を向き、非磁性層２３、の膜厚が６Å〜１１Åであるときには、フリー磁性層１４の磁化方向と磁束ガイド層１７の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、強磁性層４３，４３の磁化方向とタブ層４０，４０の磁化方向が平行、かつフリー磁性層１４の磁化方向と磁束ガイド層１７の磁化方向を反平行方向とすることもできる。
【０１８３】
また、縦バイアス層４１，４１と強磁性層４３，４３の間に介在する非磁性中間層４２，４２が形成されない方が好ましい。タブ層４０，４０と縦バイアス層４１，４１と重なる部分では、記録媒体からの信号磁束を媒介しないので、磁束ガイド層１７と磁区制御層１８のように交換結合磁界を適度に弱める必要がない。
【０１８４】
また、多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部に縦バイアス層４１，４１及びタブ層４０，４０を形成するときにも、強磁性層４３，４３の形成を省略し、非磁性中間層４４，４４を直接縦バイアス層４１，４１の上に積層し、その上に磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０を形成することができる。
【０１８５】
なお、縦バイアス層は、上記した構成のものに限らない。
例えば、図７に示されるように、多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部がアルミナやＳｉＯ2などの絶縁層５０，５０で埋められ、絶縁層５０，５０の上に、Ｃｒなどからなるバイアス下地層５１，５１を介してハードバイアス層５２，５２が磁束ガイド層１７のトラック幅方向両側部に隣接するように形成されてもよい。ハードバイアス層５２，５２は、ＣｏＰｔなどの硬磁性材料によって形成される。
【０１８６】
あるいは、図８に示されるように、多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部がアルミナやＳｉＯ2などの絶縁層５０，５０で埋められ、絶縁層５０，５０の上に磁束ガイド層１７と一体に形成されたタブ層４０，４０が直接積層され、タブ層４０，４０の上に一対の反強磁性層５３，５３がトラック幅方向に間隔をあけて形成されるものであってもよい。反強磁性層５３，５３の材料は反強磁性層１１、磁区制御層１８，１９と同じである。
【０１８７】
図１及び図２に示された磁気ヘッドの製造方法を説明する。
図９から図１２は、製造工程にある磁気ヘッドの縦断面図であり、断面の方向は図１に示す磁気ヘッドに対する図２の断面図の方向である。
【０１８８】
図９に示す工程では、例えば下部ギャップ層（図９には図示せず）上に、下から下地層２１、シード層２２、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性材料層１３、フリー磁性層１４、非磁性層２３を連続成膜して多層膜Ｔをベタ膜状に形成する。成膜工程にはスパッタや蒸着が使用される。
【０１８９】
下地層２１、シード層２２、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性材料層１３、フリー磁性層１４、非磁性層２３の材料及び成膜時の膜厚は、図２に示される多層膜Ｔ１と同じ符号で示された層の材料及び膜厚と同じであるので説明を省略する。
【０１９０】
非磁性層２３は、大気暴露によってフリー磁性層１４が酸化されるのを防止するために設けられた保護層的役割を有している。
【０１９１】
非磁性層２３はＣｒ或いはＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属によって、２Å〜１０Å、より好ましくは２Å〜５Å程度の非常に薄い膜厚で形成されている。
【０１９２】
これらの材料は、従来酸化保護膜として用いられてきたＴａ膜に比べて大気暴露によって酸化しにくいか酸化が膜厚方向に進行しにくい材質である。
【０１９３】
次に、第１の磁場中アニールを施す。トラック幅方向（図示Ｘ方向）と直交する方向である第１の磁界（図示Ｙ方向）を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、反強磁性層１１と固定磁性層１２を構成する第１固定磁性層１２ａとの間に交換結合磁界を発生させて、第１固定磁性層１２ａの磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の第２固定磁性層１２ｃの磁化は、第１固定磁性層１２ａとの間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって図示Ｙ方向とは逆方向に固定される。なお例えば前記第１の熱処理温度を２７０℃とし、磁界の大きさを８００（ｋＡ／ｍ）とする。
【０１９４】
なお、上記アニールによって、非磁性層２３を構成する元素は、フリー磁性層１４の第１フリー磁性層１４ｃ中に拡散する。非磁性層２３を構成する元素の拡散は、例えばＳＩＭＳ分析装置や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるＥＤＸ分析などによって測定できる。
【０１９５】
次に非磁性層２３上にリフトオフ用のレジスト層Ｒ１を形成する。
そしてレジスト層Ｒ１に覆われていない、多層膜Ｔの記録媒体との対向面側領域とハイト方向奥側（図示Ｙ方向）領域を、図９の点線に沿って、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去する。このとき、多層膜Ｔのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側領域も露出させてイオンミリング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去することができる。このイオンミリング工程によって、平面形状が図１３に示されるような略正方形状、または略長方形状の多層膜Ｔ１になる。イオンミリング後の多層膜Ｔ１のハイト方向長さＨ２は、図１に示される磁気ヘッドの完成後の多層膜Ｔ１のハイト方向長さＨ２に等しい。
【０１９６】
また、記録媒体との対向面Ｆになる面からハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１は、０．０３μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましい。なお、図９及び図１３工程が、ウェハー上で行われるときは、製造過程において記録媒体との対向面Ｆは現れていない。従って、前記所定の距離Ｈ１は、記録媒体との対向面Ｆになる面から多層膜Ｔ１までの距離として示している。
【０１９７】
また、多層膜Ｔ１のハイト方向長さＨ２は０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましく、多層膜Ｔ１のトラック幅方向長さＷ１は、後に形成される磁束ガイド層１７のトラック幅方向長さと同じか、それより若干大きめで形成する。具体的には多層膜Ｔ１のトラック幅方向長さＷ１はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、１００Ｇｂ／ｉｎ2以上では、０．０６μｍ〜０．２μｍの範囲にすることが好ましい。
【０１９８】
図１０は前記イオンミリング工程後の縦断面図である。
次に、図１１工程では、多層膜Ｔ１の周囲に反強磁性材料層６０を成膜する。多層膜Ｔ１の周囲に反強磁性材料層６０が成膜された状態の平面図を図１３に示す。この反強磁性材料層６０は後工程でレジストフォトリソグラフィー及びイオンミリングによって加工されることにより、磁区制御層１８及び磁区制御層１９になるものである。
【０１９９】
反強磁性材料層６０は、反強磁性層１１と同じ材料で形成されることが好ましい。具体的には、前記ＰｔＭｎ合金、前記Ｘ−Ｍｎ合金または前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金が好ましい。
【０２００】
なお、硬磁性材料からなる磁区制御層１８及び磁区制御層１９を形成するときには、反強磁性材料層６０の代わりにＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金、ＣｏＣｒＴａ合金などからなる硬磁性材料層を成膜する。
【０２０１】
さらに、真空状態を維持したまま多層膜Ｔ１の周囲であって反強磁性材料層６０上に、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３を連続して成膜する。
【０２０２】
レジスト層Ｒ１上には、それぞれ反強磁性材料層６０、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３と同じ材料のカバー層６０ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａが積層し、多層膜Ｔ１の非磁性層２３上には反強磁性材料層６０、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３は積層しない。
【０２０３】
非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３は後工程でレジストフォトリソグラフィー及びイオンミリングによって加工されることにより、それぞれ、非磁性中間層２４、２７、強磁性層２５、２８、非磁性中間層２６、２９になるものである。従って、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３の材料は、前述した非磁性中間層２４、２７、強磁性層２５、２８、非磁性中間層２６、２９の材料と同じである。また、非磁性中間層６１、強磁性層６２の成膜時の膜厚は、磁気ヘッド完成後の非磁性中間層２４、２７、強磁性層２５、２８の膜厚と同じである。なお、非磁性中間層６３の成膜時の好ましい膜厚は２Å〜１０Å、より好ましくは２Å〜５Åである。
【０２０４】
次に、カバー層６０ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａが積層したレジスト層Ｒ１を除去し、図１２工程で、非磁性層２３及び非磁性中間層６３を表面からイオンミリング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で削って、非磁性層２３及び非磁性中間層６３の表面に形成された酸化層を除去する。このとき、非磁性層２３及び非磁性中間層６３を、６Å〜１１Åの膜厚で残す。
【０２０５】
図１２に示すイオンミリング工程では、低エネルギーのイオンミリングを使用できる。
【０２０６】
ＲｕやＣｒやＣｕなどで形成される非磁性層２３及び非磁性中間層６３は上記のような薄い膜厚であっても、第１フリー磁性層１４ｃ及び強磁性層６２が酸化されるのを十分に防止でき、低エネルギーのイオンミリングによって非磁性層２３及び非磁性中間層６３の途中または第１フリー磁性層１４ｃ及び強磁性層６２の上面でミリングを止めるようにミリング制御しやすい。
【０２０７】
従って、第１フリー磁性層１４ｃと強磁性層６２の表面がイオンミリング工程で削られることによって、第１フリー磁性層１４ｃと強磁性層６２の強磁性特性が劣化することを防止できる。
【０２０８】
なお、低エネルギーのイオンミリングとは、ビーム電圧（加速電圧）が１０００Ｖ未満のイオンビームを用いたイオンミリングであると定義される。例えば、１００Ｖ〜５００Ｖのビーム電圧が用いられる。本実施の形態では、２００Ｖの低ビーム電圧のアルゴン（Ａｒ）イオンビームを用いている。このように本発明では低エネルギーのイオンミリングを使用でき、従来に比べてミリング制御を向上させることができるのである。
【０２０９】
また、ミリング時間は２０秒から４０秒程度、ミリング角度は、非磁性層２３及び非磁性中間層６３表面の垂直方向に対し３０°から７０°、好ましくは４０°から６０°傾いた角度で行うことが好ましい。
【０２１０】
これに対し、非磁性層２３及び非磁性中間層６３として例えば従来よく使われてきたＴａを使用すると、Ｔａは大気暴露によって酸化されやすいので、３０Å〜５０Å程度の厚い膜厚で形成しないと、十分にその下の層を酸化から保護できず、しかもＴａは酸化によって体積が大きくなり、非磁性層２３及び非磁性中間層６３の膜厚は約５０Å以上にまで膨れ上がる。
【０２１１】
このような厚い膜厚の非磁性層２３及び非磁性中間層６３をイオンミリングで除くには、高エネルギーのイオンミリングが必要となって、非磁性層２３及び非磁性中間層６３のみが除去されるようにミリング制御することは非常に難しくなる。その結果、非磁性層２３及び非磁性中間層６３の下に形成されているフリー磁性層１４ｃ及び強磁性層６２表面も一部削られ、第１フリー磁性層１４ｃ及び強磁性層６２の強磁性特性が劣化する。
【０２１２】
上記したＲＩＥやイオンミリング工程が終了した後、磁束ガイド層１７を形成する。まず、非磁性層２３及び非磁性中間層６３の上全面に、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＮｉＦｅＮｂ合金、Ｆｅ−Ｚｒ−Ｏ合金、非晶質Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ合金あるいはＣｏなどの強磁性材料からなる薄膜層をベタ膜状にスパッタ成膜する。
【０２１３】
その後、第２の磁場中アニールを行う。このときの磁場方向は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）である。なおこの第２の磁場中アニールは、第２の印加磁界を、反強磁性層１１と第１固定磁性層１２ａ間の交換異方性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、反強磁性層１１のブロッキング温度よりも低くする。なお前記第２の磁界の大きさをフリー磁性層１４の保磁力及びフリー磁性層１４の反磁界より大きくすることがより好ましい。これによって反強磁性層１１の交換異方性磁界の方向をハイト方向（図示Ｙ方向）に向けたまま、反強磁性材料層６０と強磁性層６２間の交換異方性磁界をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けることができる。なお第２の熱処理温度は例えば２５０℃であり、磁界の大きさは２４（ｋＡ／ｍ）である。
【０２１４】
なお、図１２に示されるイオンミリングによって、非磁性層２３及び非磁性中間層６３が６Å〜１１Åの範囲で残されるときには、磁束ガイド層１７となる強磁性材料の薄膜の磁化方向と強磁性層６２の磁化方向は反平行方向を向く。
【０２１５】
次に、フォトリソグラフィーによるレジストマスクのパターン形成及びミリング工程を用いて、磁束ガイド層１７をパターン形成する。このとき記録媒体との対向面Ｆとなる面に位置する、磁束ガイド層１７の先端部１７ａのトラック幅方向の幅寸法が磁気ヘッドの光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗを規定する。なお、本実施の形態の磁気検出素子では、光学トラック幅Ｔｗを０．１μｍ以下、特に０．０８μｍ以下にして、２００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2以上の記録密度に対応することができる。
【０２１６】
なお、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂのハイト方向長さＨ３は、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲にするのが好ましい。
【０２１７】
磁束ガイド層１７をパターン形成するときに、磁束ガイド層１７の平面形状にあわせて、非磁性中間層６３、強磁性層６２、非磁性中間層６１、及び反強磁性材料層６０をミリング加工する。
【０２１８】
これによって、図１及び図２に示されるような、磁束ガイド層１７が、フリー磁性層１４上から記録媒体との対向面方向及びハイト方向奥側に延びており、磁束ガイド層１７の下層であって多層膜Ｔ１の記録媒体との対向面Ｆ側前方に磁区制御層１８が、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂの下層であって多層膜Ｔ１のハイト方向側後方に磁区制御層１９が形成されている磁気ヘッドが形成される。
【０２１９】
本発明では、多層膜Ｔ１の周囲に、非磁性中間層６３、強磁性層６２、非磁性中間層６１、及び反強磁性材料層６０、磁束ガイド層１７となる強磁性材料層を、ほぼ平坦状に積層してパターニングするだけでよいので製造が容易である。
【０２２０】
なお、磁区制御層１８と磁束ガイド層１７の間には、非磁性中間層２４、強磁性層２５、及び非磁性中間層２６が介在し、磁区制御層１９と磁束ガイド層１７（後端部１７ｂ）の間には、非磁性中間層２７、強磁性層２８、及び非磁性中間層２９が介在している。
【０２２１】
パターン形成後の磁束ガイド層１７の磁化方向は、磁区制御層１８及び磁区制御層１９との磁気的結合により、トラック幅方向（図示Ｘ方向）あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【０２２２】
また、フリー磁性層１４は、磁束ガイド層１７と磁気的に結合しているため、その磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【０２２３】
なお、磁束ガイド層１７及び強磁性層６２のみを、先端部１７ａのトラック幅方向の幅寸法が磁気ヘッドの光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗになるようにパターン形成し、磁束ガイド層１７の下層の非磁性中間層６１、及び反強磁性材料層６０をミリングによって削らずにそのまま残しても、磁気ヘッドの磁界検出能が大きく低下することはない。
【０２２４】
なお、第２の磁場中アニールを磁束ガイド層１７のパターン形成後に行ってもよい。
【０２２５】
また、図５及び図６に示される磁気へッドを形成するときには、図１２工程の後に強磁性材料からなるベタ膜状の薄膜を形成後、この薄膜を図１５に示される平面形状にパターニングする。これによって、フリー磁性層１４上から記録媒体との対向面Ｆ方向及びハイト方向奥側に延びる磁束ガイド層１７と多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部に延びるタブ層４０，４０を一体の強磁性材料からなる層として同時に形成することができる。
【０２２６】
さらに、磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０をパターン形成するときに、磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０の平面形状にあわせて、非磁性中間層６３、強磁性層６２、非磁性中間層６１、及び反強磁性材料層６０をミリング加工する。
【０２２７】
これによって、磁束ガイド層１７の下層に磁区制御層１８及び磁区制御層１９が形成され、さらに、多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部であってタブ層４０，４０の下層に縦バイアス層４１，４１が形成された、図５及び図６に示される磁気ヘッドを形成できる。
【０２２８】
なお、縦バイアス層４１，４１とタブ層４０，４０の間には、非磁性中間層４２，４２、強磁性層４３，４３、及び非磁性中間層４４，４４が介在している。
【０２２９】
パターン形成後の磁束ガイド層１７並びにタブ層４０，４０の磁化方向は、磁区制御層１８及び磁区制御層１９または縦バイアス層４１，４１との磁気的結合により、トラック幅方向（図示Ｘ方向）あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【０２３０】
また、フリー磁性層１４は、磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０と磁気的に結合しているため、その磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【０２３１】
なお、磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０のみを、図１５に示される平面形状にパターン形成し、磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０の下層の非磁性中間層６３、強磁性層６２、非磁性中間層６１、及び反強磁性材料層６０をミリングによって削らずにそのまま残しても、磁気ヘッドの磁界検出能が大きく低下することはない。
【０２３２】
上述した製造工程によって形成されることにより、磁区制御層１８、磁区制御層１９、及び縦バイアス層４０，４０はすべて同じ材料で形成されることになる。また、磁区制御層１８、磁区制御層１９、及び縦バイアス層４０，４０の膜厚も等しくなる。
【０２３３】
図１及び図２に示された磁気ヘッドの他の製造方法を説明する。
まず、図９工程と同様に、ベタ膜状の多層膜Ｔを形成する。次に、トラック幅方向（図示Ｘ方向）と直交する方向の磁場中で、前述の第１の磁場中アニールを施す。
【０２３４】
そして、図１６に示すように、記録媒体との対向面Ｆになる面からハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１離れた位置に、ハイト方向長さＨ２の領域Ｋ１を覆う、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に延ばされたストライプ状のレジスト層Ｒ２を形成する。距離Ｈ１は０．０３μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましい。ハイト方向長さＨ２は０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましい。なお、図１６工程が、ウェハー上で行われるときは、製造過程において記録媒体との対向面Ｆは現れていない。従って、前記所定の距離Ｈ１は、記録媒体との対向面Ｆになる面からレジスト層Ｒ２までの距離として示している。
【０２３５】
そしてレジスト層Ｒ２に覆われていない、多層膜Ｔの記録媒体との対向面側領域Ｋ２とハイト方向奥側（図示Ｙ方向）領域Ｋ３を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去する。多層膜Ｔの残される部分を多層膜Ｔ１Ａとする。
【０２３６】
次に、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで削られた記録媒体との対向面側領域Ｋ２とハイト方向奥側（図示Ｙ方向）領域Ｋ３に反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層を成膜する。なお、次に示す図１７においては、最上層の非磁性中間層のみ符号７０．７０で示している。反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層は、それぞれ、図１１に示される反強磁性材料層６０、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３と同じ材料、同じ膜厚で形成される。
【０２３７】
次に、レジスト層Ｒ２を除去し、図１７に示されるごとく、多層膜Ｔ１Ａと非磁性中間層７０，７０の上に、トラック幅方向長さＷ１の領域を覆う、ハイト方向（図示Ｙ方向）に延ばされたストライプ状のレジスト層Ｒ３を形成する。レジスト層Ｒ３のトラック幅方向長さＷ１は、後に形成される磁束ガイド層１７のトラック幅方向長さと同じか、それより若干大きめで形成する。具体的にはトラック幅方向長さＷ１はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、１００Ｇｂ／ｉｎ2以上では、０．０６μｍ〜０．２μｍにする。
【０２３８】
そしてレジスト層Ｒ３に覆われていない、トラック幅方向両側領域Ｌ２，Ｌ３を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去する。多層膜Ｔ１Ａの残される部分が多層膜Ｔ１になる。
【０２３９】
イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで削られたトラック幅方向両側領域Ｌ２，Ｌ３に反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層を成膜した後、レジスト層Ｒ３を除去すると図１８に示された状態になる。なお、図１８においては、最上層の非磁性中間層のみ符号７１．７１で示す。また、反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層は、それぞれ、図１１に示される反強磁性材料層６０、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３と同じ材料、同じ膜厚で形成される。
【０２４０】
図１８に示される状態は、多層膜Ｔ１の周囲に、反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層が積層された状態であり、図１１に示される状態に類似している。ただし、図１６工程ないし図１８工程によって、多層膜Ｔ１を形成する方が、多層膜Ｔ１のトラック幅方向寸法Ｗ１とハイト方向寸法Ｈ２を正確に加工することができる。
【０２４１】
図１８工程の後は、図１２工程と同様の低エネルギーのイオンミリングを施し、さらに、図１４工程または図１５工程と同様の工程で、磁束ガイド層１７を形成し、さらに、トラック幅方向の磁場中で、前述の第２の磁場中アニールを行う。
【０２４２】
なお、以下の製造方法を用いて磁気ヘッドを形成することもできる。
まず、図１６工程によって、多層膜Ｔ１Ａ及び、多層膜Ｔ１Ａの記録媒体との対向面側領域Ｋ２とハイト方向奥側領域Ｋ３に反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層を形成する。
【０２４３】
次に、レジスト層Ｒ２を除去し、図１２工程と同様の低エネルギーのイオンミリングを施し、さらに、磁束ガイド層１７となる強磁性材料層８０をベタ膜状に成膜する。その後、トラック幅方向の磁場中で、第２の磁場中アニールを行う。
【０２４４】
次に、図１９に示されるごとく、磁束ガイド層１７となる強磁性材料層８０の上に、トラック幅方向長さＬ１の領域を覆う、ハイト方向（図示Ｙ方向）に延ばされたストライプ状のレジスト層Ｒ４を形成する。レジスト層Ｒ４のトラック幅方向長さＬ１は、後に形成される磁束ガイド層１７のトラック幅方向長さと同じか、それより若干大きめで形成する。具体的にはトラック幅方向長さＬ１はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、１００Ｇｂ／ｉｎ2以上では、０．０６μｍ〜０．２μｍにする。
【０２４５】
そしてレジスト層Ｒ４に覆われていない、トラック幅方向両側領域Ｌ２，Ｌ３を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去する。多層膜Ｔ１Ａの残される部分が多層膜Ｔ１になり、多層膜Ｔ１上から記録媒体との対向面側領域及びハイト方向奥側領域に延びる磁束ガイド層１７が形成される。なお、このイオンミリングまたはＲＩＥ工程によって、磁束ガイド層１７のトラック幅寸法が光学的トラック幅になる。
【０２４６】
次に、イオンミリングまたはＲＩＥなどで削られたトラック幅方向両側領域Ｌ２，Ｌ３にアルミナやＳｉＯ2などの絶縁材料を用いて、絶縁層を成膜する。さらに、この絶縁層上であって、磁束ガイド層１７のトラック幅方向両側部に、硬磁性材料からなるハードバイアス層を形成し、レジスト層Ｒ４を除去し、ハードバイアス層をトラック幅方向に着磁する。
【０２４７】
この製法によって作られた磁気ヘッドは、磁束ガイド層１７の下に反強磁性材料からなる磁区制御層が形成され、磁束ガイド層１７のトラック幅方向両側部にハードバイアス層が形成されたものになる。
【０２４８】
なお、上述した磁気ヘッドの製造方法の説明では、電極層の形成工程の説明を省略したが、多層膜Ｔ１がＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気検出素子であるときには、多層膜Ｔ１の上下に、例えば磁束ガイド層１７の上面及び下地層２１の下面に、一対の電極層を設ける工程を加える。このとき、上部シールド層２０と下部シールド層１５を電極層として用いてもよい。ただし、多層膜Ｔ１の上下に形成される電極層は、多層膜Ｔ１の上下の領域にのみスルーホールが明けられた絶縁層を介して積層されることが好ましい。
【０２４９】
また、多層膜Ｔ１がＣＩＰ（current in the plane）型の磁気検出素子であるときには、多層膜Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側部上に一対の電極層を設ける工程を加える。なお、ＣＩＰ型の場合は、反強磁性材料層６０を成膜する前にアルミナなどからなる絶縁層３１，３１を形成することが好ましい。また、絶縁層３１，３１は多層膜Ｔ１の側面にも接するように形成されるとより好ましい。
【０２５０】
また、図７または図８に示されたようなハードバイアス層５２，５２または反強磁性層５３，５３を形成するときは、磁束ガイド層１７をパターン形成した後磁束ガイド層１７の多層膜Ｔ１に重なる領域のトラック幅方向両側部にハードバイアス層５２，５２または反強磁性層５３，５３を形成する。
【０２５１】
図２０は、参考例の形態を示す磁気ヘッドを記録媒体との対向面に垂直な方向からみた縦断面図である。
【０２５２】
本形態の磁気ヘッドは、多層膜Ｔ２が固定磁性層１２と非磁性材料層１３を有しているが、フリー磁性層を有しておらず、非磁性材料層１３上に直接磁束ガイド層１７が積層されている点で図１及び図２に示される磁気ヘッドと異なる。また、強磁性層２５及び強磁性層２８と磁束ガイド層１７の間に非磁性中間層が形成されていない。なお、多層膜Ｔ２は、記録媒体との対向面からハイト方向奥側にＨ２だけ離れた位置に形成されている。
【０２５３】
非磁性材料層１３、強磁性層２５及び強磁性層２８上に磁束ガイド層１７が直接形成されている点以外の構成、各層の材料、膜厚は、図１及び図２に示された磁気ヘッドと同じである。また、多層膜Ｔ２のハイト方向長さＨ２、トラック幅方向寸法（図１６では図示せず）、磁束ガイド層１７の先端部１７ａで決まる光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ（図１６では図示せず）も図１及び図２に示された磁気ヘッドと同じである。
【０２５４】
図２０に示される磁気ヘッドでは、磁束ガイド層１７の磁化方向が外部磁界によって変化したとき、非磁性材料層１３上に位置する磁束ガイド層１７の領域Ｉの磁化と第２固定磁性層１２ｃの磁化の相対的な方向が変化して、磁束ガイド層１７と多層膜Ｔ２の合計電気抵抗値が変化する。この合計電気抵抗変化を電流変化または電圧変化として取り出すことにより外部磁界（記録信号磁界）を検出する。
【０２５５】
本形態では、磁束ガイド層１７は、非磁性材料層１３上から記録媒体との対向面方向に延びており、磁束ガイド層１７の下層であって多層膜Ｔ２の記録媒体との対向面Ｆ側前方に磁区制御層１８が形成されている。
【０２５６】
さらに、磁束ガイド層１７が多層膜Ｔ２のハイト方向奥側（図示Ｙ方向）にも延びており、ハイト方向奥側に延びる磁束ガイド層１７の後端部１７ｂの下層であって多層膜Ｔ２のハイト方向側後方に、磁区制御層１９が形成されている。
【０２５７】
磁束ガイド層１７の磁化方向は磁区制御層１８及び磁区制御層１９との磁気的結合により、トラック幅方向（図示Ｘ方向）またはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【０２５８】
本形態でも、磁束ガイド層１７の下及び多層膜Ｔ２の記録媒体との対向面Ｆ側前方の空間に磁区制御層１８を形成することによって、磁束ガイド層１７の形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【０２５９】
また、磁区制御層１８の上に磁束ガイド層１７を積層することによって磁束ガイド層１７の磁化制御を行うので、磁区制御層の形状を平坦に近い薄膜として形成でき、磁束ガイドに供給されるバイアス磁界を安定化することができる。
【０２６０】
また、磁区制御層１８は多層膜Ｔ２の記録媒体との対向面Ｆ側前方の空間に形成され磁区制御層１９は多層膜Ｔ２のハイト方向側後方の空間に形成されるので、磁区制御層１８，１９を形成しても、磁気ヘッド全体の厚さ寸法が大きくなることを抑制できる。すなわち、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１を小さく維持することが容易になる。なお、磁気ヘッドのギャップ長は、記録媒体との対向面における下部シールド層と上部シールド層間の距離によって規定される。
【０２６１】
なお、本形態では、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂが多層膜Ｔ２のハイト方向奥側に延びており、これによって磁束ガイド層１７のハイト方向における反磁界を低減し、磁界検出感度を上げることができる。しかし、磁束ガイド層１７が非磁性材料層１３上から記録媒体との対向面の間にのみ形成され、後端部１７ｂが形成されなくとも、磁束ガイド層１７は外部磁界による磁化変動を導く導入層としての機能を発揮することができる。
【０２６２】
図２０に示される磁気ヘッドは、図９から図１４に示された工程と類似の工程によって形成される。
【０２６３】
例えば、図９工程において、非磁性材料層１３の上に直接、Ｃｒ或いはＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈのいずれか１種または２種以上からなる貴金属によって形成される非磁性層２３を成膜する。非磁性層２３の膜厚は、２Å〜１０Å、より好ましくは２Å〜５Å程度である。また、非磁性材料層１３がＣｕで形成される場合は非磁性層２３を形成しなくてもよい。
【０２６４】
次に、図９工程のところで説明したのと同じ条件の第１の磁場中アニールにかけた後、リフトオフ用のレジスト層Ｒ１を積層して、レジスト層Ｒ１に覆われていない、多層膜Ｔ２の記録媒体との対向面側領域とハイト方向奥側（図示Ｙ方向）領域、及びトラック幅方向（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。
【０２６５】
その後、図１１工程と同様に、反強磁性材料層６０、またはＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金、ＣｏＣｒＴａ合金などからなる硬磁性材料層、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３を連続して成膜する。
【０２６６】
次に、図１２工程と同様に、非磁性層２３または非磁性材料層１３表面の酸化層及び非磁性中間層６３を表面から前述した低エネルギーのイオンミリングまたはＲＩＥによって全部除去する。ただし、非磁性中間層６３は、０．５Å〜６Åの膜厚で残してもよい。
【０２６７】
非磁性層２３及び非磁性中間層６３を除去した後、磁束ガイド層１７の形成、反強磁性材料層６０、非磁性中間層６１、強磁性層６２のパターンニングをする。さらに、第２の磁場中アニール工程によって、磁束ガイド層１７の磁化と固定磁性層１２の磁化を交叉させる。
【０２６８】
なお、図１６に示された磁気ヘッドでも、図３に示される磁気ヘッドのように、非磁性中間層２４、２７が形成されなくともよい。
【０２６９】
また、磁束ガイド層１７の非磁性材料層１３上に位置する領域Ｉのトラック幅方向両側部に直接、または磁束ガイド層１７に一体に形成されたタブ層を介して図４から図８に示されたエクスチェンジ型またはハードバイアス型の縦バイアス層が形成されてもよい。
【０２７０】
なお、非磁性材料層１３には、前述の第１の磁場中アニール工程によって、非磁性層２３の材料、すなわち、Ｃｒ或いはＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈのいずれか１種または２種以上からなる貴金属が拡散した状態になっている。非磁性層２３の材料の拡散はＳＩＭＳ分析装置や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるＥＤＸ分析などによって測定できる。
【０２７１】
以上本発明をその好ましい実施例に関して述べたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。
【０２７２】
なお、上述した実施例はあくまでも例示であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【０２７３】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明では、前記多層膜に形成されている前記フリー磁性層上から記録媒体との対向面方向に延びている前記磁束ガイド層の下層に、前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層が形成されている。
【０２７４】
本発明では、前記フリー磁性層が前記固定磁性層の上層に積層されており、このフリー磁性層の上に前記磁束ガイド層が形成されている。すると、前記磁束ガイド層の下には空間ができる。本発明では、この空間に前記磁区制御層を形成することによって、前記磁束ガイドの形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【０２７５】
また、本発明では、前記磁区制御層の上に前記磁束ガイド層を積層するだけで前記磁束ガイド層の磁化制御を行うことができるので、前記磁区制御層の形状を単純な平坦状の薄膜にでき、安定したバイアス磁界の供給ができる。
【０２７６】
また、本発明では、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
また、本発明では、ハイト方向奥側に延びる前記磁束ガイド層の下層に前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層を形成することにより、前記磁束ガイド層の磁化制御をより確実にできるとともに、再生感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の磁気ヘッドの模式的な部分斜視図、
【図２】図１の磁気ヘッドを２−２線で切断し、矢印方向からみた縦断面図、
【図３】本発明の第２の実施の形態の磁気ヘッドの縦断面図、
【図４】本発明の第３の実施の形態の磁気ヘッドの縦断面図、
【図５】参考例の形態の磁気ヘッドの模式的な部分斜視図、
【図６】図５の磁気ヘッドを６−６線で切断し、矢印方向からみた断面図、
【図７】参考例の形態の磁気ヘッドの断面図、
【図８】参考例の形態の磁気ヘッドの断面図、
【図９】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図１０】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図１１】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図１２】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図１３】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図１４】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図１５】図５及び図６に示される磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図１６】図１及び図２に示される磁気ヘッドの他の製造工程を示す平面図、
【図１７】図１及び図２に示される磁気ヘッドの他の製造工程を示す平面図、
【図１８】図１及び図２に示される磁気ヘッドの他の製造工程を示す平面図、
【図１９】本発明の他の磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図２０】参考例の形態の磁気ヘッドの縦断面図、
【図２１】従来の磁気ヘッドの模式的な部分斜視図、
【符号の説明】
１１ 反強磁性層
１２ 固定磁性層
１３ 非磁性材料層
１４ フリー磁性層
１５ 下部シールド層
１７ 磁束ガイド層
１８、１９ 磁区制御層
２０ 上部シールド層
２３ 非磁性層
２４、２６、２７、２９、４２、４４ 非磁性中間層
２５、２８、４３ 強磁性層
４０ タブ層
４１ 縦バイアス層
Ｔ１ 多層膜
Ｆ 記録媒体との対向面
【発明の属する技術分野】
本発明は主に、ハードディスク装置や磁気センサなどに用いられる磁気検出素子及びその製造方法に係り、特に磁界検出能に優れた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２１に従来の再生用の磁気ヘッドの斜視図を示す。
【０００３】
この磁気ヘッドを構成する磁気検出素子Ｓは、固定磁性層１０１、非磁性材料層１０２及びフリー磁性層１０３を有する多層膜からなるものである。固定磁性層１０１及びフリー磁性層１０３はＮｉＦｅなどの強磁性材料によって形成され、非磁性材料層１０２はＣｕなどによって形成されている。
【０００４】
固定磁性層１０１はその磁化方向が一方向に固定されている。一方、フリー磁性層１０３の磁化は外部磁界が印加されるとその方向が変動する。その結果、フリー磁性層１０３の磁化と固定磁性層１０１の磁化の相対的な向きが変化して磁気検出素子Ｓの電気抵抗が変化する。この電気抵抗変化を電圧変化あるいは電流変化として取り出すことにより外部磁界を検出することができる。なお、フリー磁性層１０３は、バルクハウゼンノイズの発生を抑えるために、磁化方向が一方向にそろえられて単磁区化状態になっている。
【０００５】
図２１に示す磁気ヘッドでは、磁気検出素子Ｓをハイト方向（図示Ｙ方向）後方に後退させて、磁気検出素子Ｓが記録媒体との対向面から露出しないようにしている。
【０００６】
図２１に示す符号１０４は、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成された下部シールド層である。下部シールド層１０４の上には図示しない絶縁材料性の下部ギャップ層が形成され、下部ギャップ層の上に磁束ガイド層１０５が形成されている。磁束ガイド層１０５は、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金あるいはＣｏなどの磁性材料で形成される。磁束ガイド層１０５は、磁気検出素子Ｓのフリー磁性層１０３と磁気的に接続されている。
【０００７】
磁束ガイド層１０５上から磁気検出素子Ｓ、上にかけて図示しない上部ギャップ層が形成され、前記上部ギャップ層の上にはＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成された上部シールド層１０６が形成されている。
【０００８】
磁束ガイド層１０５は、先端部１０５ａが記録媒体との対向面に露出しており、磁気検出素子Ｓのフリー磁性層１０３に外部磁界による磁化変動を導くための導入層となっている。外部磁界によって引き起こされた磁束ガイド層１０５の磁化変動は、フリー磁性層１０３に伝わり、フリー磁性層の磁化方向は外部磁界の変化に対応して変動する。
【０００９】
図２１に示されるように、磁気検出素子Ｓが磁気ヘッドの記録媒体との対向面からハイト方向の奥側に後退したものであると、磁気検出素子が記録媒体との対向面に露出するかあるいは薄い保護膜に覆われただけのものに比べてサーマルアスペリティなどに対する耐熱性が向上する。また、前記記録媒体との対向面が帯電することによって引き起こされる静電破壊に対する耐性を向上させることができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、図２１に示される磁気ヘッドにおいて、磁束ガイド層１０５の磁区制御がなされず、磁束ガイド層１０５が多磁区化構造を有すると、磁束ガイド層１０５を磁化の変動が伝播していくときにバルクハウゼンノイズが発生する。
【００１１】
このため、フリー磁性層１０３の磁化制御だけでなく、磁束ガイド層１０５の磁化制御も行う必要がある。
【００１２】
ここで、特開２００１−２７３６１３号公報には、トンネル型磁気抵抗効果膜と磁束ガイド層を備えた磁気抵抗効果センサの、フリー磁性層と磁束ガイド層の双方を磁区制御することについて記載されている。
【００１３】
しかし、特開２００１−２７３６１３号の図２、図３、図４に記載されている磁気抵抗効果センサでは、単一の磁区制御層１５を自由層２５（フリー磁性層）と磁束ガイド層１４の双方に接続するために、磁束ガイド層１４をトンネル型磁気抵抗効果膜付近で屈曲させねばならず、磁束ガイド層１４の磁束伝達効率が低下している。
【００１４】
また、特開２００１−２７３６１３号の図５に記載されている磁気抵抗効果センサでは、トンネル型磁気抵抗効果膜１３の上部に形成されるフリー磁性層２５とトンネル型磁気抵抗効果膜の下層に形成される磁束ガイド層を単一の磁区制御層１５によって磁区制御しなければならず、磁区制御層１５の形状が複雑になり適切な磁区制御を行うことが難しい。
【００１５】
また、特開２００１−２７３６１３号の図６、図９に記載されている磁気抵抗効果センサでは、トンネル型磁気抵抗効果膜１３の下または上に形成された磁束ガイド層１４，４４のトンネル型磁気抵抗効果膜１３と対向する面の反対側に磁区制御層１５、４５が形成されるため磁気抵抗効果センサの厚さが増加し、ギャップ長が大きくなってしまう。
【００１６】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、フリー磁性層に磁気的に接続する磁束ガイド層の磁区制御を効率的に行うことができ、また小型化に適した磁気ヘッド及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下から順に積層された固定磁性層と非磁性材料層とフリー磁性層を有する多層膜が記録媒体との対向面からハイト方向奥側の所定位置に形成されており、強磁性材料からなり前記フリー磁性層と磁気的に結合している磁束ガイド層を有する磁気ヘッドにおいて、
前記磁束ガイド層は、前記フリー磁性層上に非磁性層を介して対向するとともに、記録媒体との対向面方向に延びており、
前記多層膜の前記対向面側前方であって、前記磁束ガイド層の下側の空間に、前記磁束ガイド層の磁化方向をトラック幅方向に揃えるための磁区制御層が形成されており、前記フリー磁性層の磁化方向は、前記非磁性層を介して、前記磁束ガイド層の磁化方向と反平行を向いていることを特徴とするものである。
【００１８】
本発明では、前記フリー磁性層が前記固定磁性層の上層に積層されており、このフリー磁性層の上に記録媒体との対向面方向に延びる前記磁束ガイド層が形成されている。すると、前記磁束ガイド層の下には空間ができる。本発明では、この空間に前記磁区制御層を形成することによって、前記磁束ガイドの形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【００１９】
また、本発明では、前記磁区制御層の上に前記磁束ガイド層を積層するだけで前記磁束ガイド層の磁化制御を行うことができるので、前記磁区制御層を平坦に近い薄膜層にでき、安定したバイアス磁界の供給ができる。
【００２０】
また、本発明では、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
【００２１】
本発明では、前記磁束ガイド層の磁化方向が外部磁界によって変化したとき、前記磁束ガイド層の前記非磁性材料層上に位置する領域の磁化と固定磁性層の磁化の相対的な方向が変化して、前記磁束ガイド層と前記多層膜の合計電気抵抗値が変化する。この合計電気抵抗変化を電流変化または電圧変化として取り出すことにより外部磁界（記録信号磁界）を検出する。
【００２３】
また、本発明では、前記磁束ガイド層は前記多層膜のハイト方向奥側にも延びており、前記多層膜のハイト方向奥側であって、前記磁束ガイド層の下側の空間に、前記磁束ガイド層の磁化方向をトラック幅方向に揃えるための磁区制御層が形成されていると、前記磁束ガイド層の磁化制御がより確実になるので好ましい。
【００２５】
なお、前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に非磁性中間層が介在していてもよい。この非磁性中間層によって前記磁区制御層と前記磁束ガイド層間のバイアス磁界の大きさを調節できる。
【００２６】
また、本発明では、前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に強磁性層が形成されていてもよい。
【００２７】
なお、前記磁区制御層と前記強磁性層の間に非磁性中間層が介在していると、前記磁区制御層と前記強磁性層間のバイアス磁界の大きさを調節できる。
【００２８】
なお、前記強磁性層と前記磁束ガイド層との間に非磁性中間層が介在していてもよい。
【００４１】
前記磁区制御層が反強磁性材料によって形成されていても、硬磁性材料によって形成されていてもよい。
【００４２】
本発明の磁気ヘッドの製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ａ）基板上に、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｃｕのうちいずれか１種または２種以上からなる非磁性層の順に積層された多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜の記録媒体との対向面側前方を除去する工程と、
（ｃ）前記対向面側前方に、磁区制御層を形成する工程と、
（ｄ）前記磁区制御層上から前記非磁性層上にかけて磁束ガイド層を形成する工程と、
（ｅ）前記磁束ガイド層の磁化方向をトラック幅方向に揃えるとともに、前記フリー磁性層の磁化方向を前記非磁性層を介して前記磁束ガイド層の磁化方向と反平行に揃える工程。
【００４３】
本発明では、前記フリー磁性層上に、前記非磁性層を積層し、その上に、前記磁束ガイド層を形成するので、前記磁束ガイド層と前記フリー磁性層を確実に磁気的結合させることができる。
【００４４】
その理由は、前記非磁性層を、Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｃｕのうちいずれか１種または２種以上によって形成するためである。これらの非磁性材料は、酸化しにくいか、或は、酸化しても酸化が膜厚方向に進行しにくい。従って，製造工程中に前記非磁性層が酸化しても、その酸化層を後述する低エネルギーのイオンミリングで除去することができ、前記フリー磁性層の磁気特性の劣化を防止できる。
【００４７】
本発明では、前記磁区制御層を平坦状に近い薄膜にでき、安定したバイアス磁界の供給ができ、さらに前記磁束ガイドの形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができる。
【００４８】
また、本発明では、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
また、本発明では、前記（ａ）工程後、前記（ｄ）工程の前までに、
（ｆ）前記多層膜のハイト方向奥側後方を除去する工程と、
（ｇ）前記ハイト方向奥側後方に磁区制御層を形成する工程と、を有し、
前記（ｄ）工程で、前記磁束ガイド層を、前記多層膜の前記対向面側前方に形成された前記磁区制御層上から前記非磁性層上、さらに、前記多層膜の前記ハイト方向奥側後方に形成された前記磁区制御層上にかけて形成することが好ましい。
【００４９】
本発明では、前記磁束ガイド層を形成する前に、前記フリー磁性層上に形成された非磁性層を一部削ることが好ましい。前記フリー磁性層上に形成された非磁性層は、フリー磁性層を大気暴露による酸化から護る保護層として機能する。
【００５０】
また、本発明では、前記（ｃ）工程、あるいは前記（ｇ）工程、又は、前記（ｃ）工程及び前記（ｇ）工程にて、前記磁区制御層上に非磁性中間層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記非磁性中間層上に前記磁束ガイド層を形成してもよい。
また、本発明では、前記（ｃ）工程、あるいは前記（ｇ）工程、又は、前記（ｃ）工程及び前記（ｇ）工程にて、前記磁区制御層上に強磁性層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記強磁性層上に前記磁束ガイド層を形成してもよい。
【００５２】
また、本発明では、前記（ｃ）工程、あるいは前記（ｇ）工程、又は、前記（ｃ）工程及び前記（ｇ）工程にて、前記磁区制御層上に非磁性中間層を形成し、さらに前記非磁性中間層上に前記強磁性層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記強磁性層上に前記磁束ガイド層を形成することが好ましい。
また、前記強磁性層上に非磁性中間層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記非磁性中間層上に前記磁束ガイド層を形成してもよい。
前記（ｄ）工程前に、前記非磁性中間層を一部または全部削り、その後、前記（ｄ）工程を行うことが好ましい。
【００５３】
前記非磁性層は、前記磁区制御層または前記強磁性層を大気暴露による酸化から護る保護層として機能する。
【００５８】
本発明では、前記磁区制御層を反強磁性材料で形成しても、硬磁性材料によって形成してもよい。
【００５９】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の磁気ヘッドの第１の実施の形態を模式的に示す斜視図である。
【００６０】
図１に示す磁気ヘッドは、記録媒体に磁気記録された記録信号を再生するための磁気ヘッドである。
【００６１】
図１では、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性材料層１３、フリー磁性層１４を有する多層膜Ｔ１が、下部シールド層１５の上に積層された下部ギャップ層１６の上であって、記録媒体との対向面Ｆからハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１だけ離れた位置に形成されている。
【００６２】
多層膜Ｔ１は磁気抵抗効果を有する磁気検出素子であり、例えばスピンバルブ型ＧＭＲ型磁気抵抗効果素子あるいはスピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子である。多層膜Ｔ１の詳しい構造については後述する。
【００６３】
また、磁束ガイド層１７が、多層膜（磁気検出素子）Ｔ１のフリー磁性層１４上に接続されている。
【００６４】
磁束ガイド層１７の上には、図示しない非磁性材料製の上部ギャップ層を介して上部シールド層２０が積層されている。
【００６５】
下部シールド層１５、上部シールド層２０はＮｉＦｅなどの磁性材料によってメッキあるいはスパッタ形成される。また、下部ギャップ層１６及び上部ギャップ層はＴａ、Ｃｒなどの非磁性金属材料、またはＡｌ2０3やＳｉ０2などの絶縁材料でスパッタ形成される。
【００６６】
また、本実施の形態の磁気ヘッドは、例えばアルミナ−チタンカーバイト（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）で形成されたスライダのトレーリング端面上に形成される。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。
【００６７】
また本発明では、前記磁気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。このとき、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もよい。
【００６８】
なお、記録媒体との対向面Ｆは、例えば多層膜Ｔ１を構成する薄膜の膜面に垂直で且つ磁気検出素子のフリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向と平行な平面である。図１では、記録媒体との対向面はＸ−Ｚ平面に平行な平面である。磁気検出素子が浮上式の磁気ヘッドに用いられる場合、記録媒体との対向面Ｆとは、いわゆるＡＢＳ面のことである。
【００６９】
なお、以下の説明において、トラック幅方向とは、外部磁界によって磁化方向が変動する領域の幅方向のことであり、例えば、フリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向、すなわち図示Ｘ方向である。
【００７０】
また、前記記録媒体は磁気ヘッドの記録媒体との対向面Ｆに対向しており、図示Ｚ方向に移動する。この記録媒体からの洩れ磁界方向は図示Ｙ方向である。
【００７１】
磁束ガイド層１７は、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＮｉＦｅＮｂ合金、非晶質Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ合金、Ｆｅ−Ｚｒ−Ｏ合金あるいはＣｏなどの磁性材料で形成される。
【００７２】
磁束ガイド層１７は、先端部１７ａが記録媒体との対向面Ｆに露出している。あるいは、記録媒体との対向面上に形成された薄い膜厚の保護層の下面に接触している。
【００７３】
磁束ガイド層１７は、多層膜（磁気検出素子）Ｔ１のフリー磁性層１４に外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）による磁化変動を導くための導入層となっている。外部磁界によって引き起こされた磁束ガイド層１７の磁化変動は、フリー磁性層１４に伝わり、フリー磁性層１４の磁化方向は外部磁界の変化に対応して変動する。
【００７４】
一方、固定磁性層１２は反強磁性層１１との間に発生する交換結合磁界によってその磁化方向が図示Ｙ方向に固定されている。
【００７５】
その結果、フリー磁性層１４の磁化と固定磁性層１２の磁化の相対的な向きが変化して多層膜（磁気検出素子）Ｔ１の電気抵抗が変化する。この電気抵抗変化を電圧変化あるいは電流変化として取り出すことにより外部磁界を検出することができる。
【００７６】
本実施の形態では、記録媒体との対向面に露出しているか、あるいは記録媒体との対向面に形成された保護層の下面に接触する磁束ガイド層１７の先端部１７ａのトラック幅方向の幅寸法が磁気ヘッドの光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗを規定する。なお、本実施の形態の磁気検出素子では、光学トラック幅Ｔｗを０．１μｍ以下、特に０．０８μｍ以下にして、２００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2以上の記録密度に対応することができる。
【００７７】
なお、記録媒体との対向面Ｆからハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１は、磁束ガイド層１７がフリー磁性層１４に外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）による磁化変動を確実に導けるように、０．０３μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましい。また、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂのハイト方向長さＨ３は、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲にするのが好ましい。
【００７８】
また、多層膜Ｔ１のハイト方向長さＨ２は０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましく、多層膜Ｔ１のトラック幅方向長さ（図１には図示せず）はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、１００Ｇｂ／ｉｎ2以上では、０．０６μｍ〜０．２μｍの範囲にすることが好ましい。
【００７９】
また、磁束ガイド層１７の膜厚は３０Å〜１００Åの範囲にするのが好ましい。
【００８０】
本実施の形態における多層膜Ｔ１は、フリー磁性層１４が固定磁性層１２の上層に積層されており、固定磁性層１２の下層に反強磁性層１１が位置しているものであり、いわゆるボトムスピンバルブ型の磁気検出素子である。
【００８１】
磁束ガイド層１７は、フリー磁性層１４上から記録媒体との対向面方向に延びており、磁束ガイド層１７の下層であって多層膜Ｔ１の記録媒体との対向面Ｆ側前方に磁区制御層１８が形成されている。
【００８２】
さらに、磁束ガイド層１７が多層膜Ｔ１のハイト方向奥側（図示Ｙ方向）にも延びており、ハイト方向奥側に延びる磁束ガイド層１７の後端部１７ｂの下層であって多層膜Ｔ１のハイト方向側後方に、磁区制御層１９が形成されている。
【００８３】
磁束ガイド層１７の磁化方向は磁区制御層１８及び磁区制御層１９との磁気的結合により、トラック幅方向（図示Ｘ方向）またはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【００８４】
また、フリー磁性層１４は、磁束ガイド層１７と磁気的に結合しているため、その磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）又はトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【００８５】
磁区制御層１８，１９は反強磁性材料または硬磁性材料によって形成される。
なお、図１では図示を省略しているが、磁区制御層１８，１９と磁束ガイド層１７の間に非磁性中間層や強磁性層が介在している。これらの層については後述する。
【００８６】
本実施の形態では、磁束ガイド層１７の下及び多層膜Ｔ１の記録媒体との対向面Ｆ側前方の空間に磁区制御層１８を形成することによって、磁束ガイド層１７の形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【００８７】
また、磁区制御層１８の上に磁束ガイド層１７を積層することによって磁束ガイド層１７の磁化制御を行うので、磁区制御層の形状を平坦に近い薄膜として形成でき、磁束ガイドに供給されるバイアス磁界を安定化することができる。
【００８８】
また、磁区制御層１８は多層膜Ｔ１の記録媒体との対向面Ｆ側前方の空間に形成され磁区制御層１９は多層膜Ｔ１のハイト方向側後方の空間に形成されるので、磁区制御層１８，１９を形成しても、磁気ヘッド全体の厚さ寸法が大きくなることを抑制できる。すなわち、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１を小さく維持することが容易になる。なお、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１は、記録媒体との対向面における下部シールド層１５と上部シールド層２０間の距離によって規定される。
【００８９】
なお、本実施の形態では、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂが多層膜Ｔ１のハイト方向奥側に延びており、これによって磁束ガイド層１７の磁化制御がより確実になっている。しかし、磁束ガイド層１７がフリー磁性層１４上から記録媒体との対向面の間にのみ形成され、後端部１７ｂが形成されなくとも、フリー磁性層に外部磁界による磁化変動を導く導入層としての機能を発揮することができる。
【００９０】
また、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂが点線で示されるように扇型の後端部１７ｂ１であると反磁界を減少させることができ好ましい。
【００９１】
本実施の形態では、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１は記録媒体との対向面における下部シールド層１５と上部シールド層２０間の距離である。従って、記録媒体との対向面Ｆからハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１だけ離れた位置に形成されている多層膜Ｔ１全体の厚さが大きくても、記録媒体との対向面における下部シールド層１５と上部シールド層２０間を小さくすることにより、狭ギャップ化を図ることができる。
【００９２】
前述のように、本実施の形態の磁気ヘッドはスライダ上に形成される。このスライダは、ディスク状の記録媒体が回転するときに発生する気流によって浮上する。近年の記録媒体の高記録密度化において、磁気へッドの高い再生出力を得るために、磁気ヘッドの記録媒体上の浮上量は小さくなっており、今後磁気ヘッドが記録媒体とほとんど接触に近い状態で浮上している疑似コンタクト状態、あるいは接触しているコンタクト状態になると考えられている。
【００９３】
疑似コンタクト状態あるいはコンタクト状態で磁気ヘッドの記録媒体との対向面が記録媒体上を摺動すると、磁気ヘッドが発熱してサーマルアスペリティと呼ばれるスパイク状のノイズを発生したり、また静電気を帯びて多層膜Ｔ１の静電破壊が発生しやすくなる。
【００９４】
本発明では、多層膜Ｔ１が磁気ヘッドの記録媒体との対向面からハイト方向の奥側に距離Ｈ１だけ後退したものであるので、多層膜Ｔ１が記録媒体との対向面Ｆに露出するかあるいは薄い保護膜に覆われただけのものに比べてサーマルアスペリティなどに対する耐熱性が向上する。また、記録媒体との対向面Ｆが帯電することによって引き起こされる静電破壊に対する耐性を向上させることができる。
【００９５】
なお、本発明は、多層膜Ｔ１がＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気検出素子であるときに特に有効である。ＣＰＰ型とは、多層膜Ｔ１の上下に、例えば磁束ガイド層１７の上面及び下地層２１（図２に記載）の下面に、一対の電極層が設けられ、前記電極層から多層膜Ｔ１内に流れる電流が、多層膜Ｔ１の各層の膜面に対し垂直方向に流れる構造を有するものである。
【００９６】
ＣＰＰ型の磁気検出素子のうち、多層膜Ｔ１の非磁性材料層１３が非磁性導電性材料からなるものをＣＰＰ−ＧＭＲ素子（スピンバルブＧＭＲ型磁気抵抗効果素子）といい、非磁性材料層１３が絶縁材料からなるものをＣＰＰ−ＴＭＲ素子（スピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子）という。ＣＰＰ型の磁気検出素子は光学的トラック幅が０．１μｍ以下の磁気検出素子の磁界検出感度を向上させるのに適した構造である。
【００９７】
ＣＰＰ−ＧＭＲ素子の抵抗変化ΔＲを向上させるためには、多層膜Ｔ１の電気抵抗の絶対値を大きくすることが必要であり、そのためには、多層膜Ｔ１を構成する各層の膜厚を大きくすることが有効である。
【００９８】
本発明では、多層膜Ｔ１が記録媒体との対向面Ｆからハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１だけ離れた位置に形成されているので、多層膜Ｔ１全体の厚さが大きくなっても、記録媒体との対向面における下部シールド層１５と上部シールド層２０間を小さくすることにより、狭ギャップ化を図ることができる。
【００９９】
トンネル型磁気抵抗効果型素子は、トンネル効果を利用して抵抗変化を生じさせるものであり、固定磁性層１２とフリー磁性層１４との磁化が反平行のとき、最も非磁性材料層１３を介したトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、固定磁性層１２とフリー磁性層１４との磁化が平行のとき、最もトンネル電流が流れ易くなり抵抗値は最小になる。
【０１００】
この原理を利用し、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層１４の磁化が変動することにより、変化する電気抵抗を電圧変化（定電流動作の場合）または電流変化（定電圧動作の場合）としてとらえ、記録媒体からの洩れ磁界が検出されるようになっている。
【０１０１】
トンネル型磁気抵抗効果型素子の非磁性材料層１３はトンネル効果を発生する程度に薄く（１Å〜数Å）形成されるので、固定磁性層１２とフリー磁性層１４とが短絡しやすい。しかし、本発明では多層膜Ｔ１が記録媒体との対向面Ｆに露出しないので、非磁性材料層１３による固定磁性層１２とフリー磁性層１４間の絶縁を維持することが容易である。
【０１０２】
なお、本発明では、多層膜Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側部上に一対の電極層を設け、前記電極層から多層膜Ｔ１内に流れる電流が多層膜Ｔ１内を各層の膜面に対して平行な方向に流してもよい。この場合、多層膜Ｔ１は、ＣＩＰ（current in the plane）型のスピンバルブＧＭＲ型磁気抵抗効果素子になる。
【０１０３】
ただし、ＣＩＰ型の場合は、下部ギャップ層１６、上部ギャップ層をアルミナやＳｉＯ2などの絶縁材料によって形成する必要があるとともに、磁区制御層１８及び磁区制御層１９の下にアルミナなどからなる絶縁層３１，３１を形成することが好ましい。
【０１０４】
図２は、本発明の第１の実施の形態の磁気へッドを一点鎖線２−２で縦方向に切断し、矢印方向からみた断面図である。なお、図２では、下部シールド層１５、下部ギャップ層１６、上部シールド層２０の図示を省略している。
【０１０５】
まず、多層膜Ｔ１の構成について詳説する。
多層膜Ｔ１は、下から順に、下地層２１、シード層２２、反強磁性層１１、第１固定磁性層１２ａ、非磁性中間層１２ｂ、第２固定磁性層１２ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層１２、非磁性材料層１３、第２フリー磁性層１４ａ、非磁性中間層１４ｂ、第１フリー磁性層１４ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層１４、非磁性層２３が下から順に積層されたものである。
【０１０６】
なお、磁気抵抗変化に直接寄与するのは第２固定磁性層１２ｃの磁化方向と第２フリー磁性層１４ａの磁化方向の相対角であり、これらの相対角が検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が印加されていない状態で直交していることが好ましい。
【０１０７】
下地層２１、シード層２２、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性材料層１３、フリー磁性層１４、非磁性層２３はスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって形成される。
【０１０８】
なお、図２に示すように上記した下地層２１から非磁性層２３の各層で構成される多層膜Ｔ１の前端面Ｔ１ａと後端面Ｔ１ｂは、下地層２１の下面から非磁性層２３の上面まで連続した傾斜面となっている。
【０１０９】
下地層２１は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成されることが好ましい。下地層は５０Å以下程度の膜厚で形成される。なおこの下地層２１は形成されていなくても良い。
【０１１０】
シード層２２は、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒやＣｒなどを用いて形成する。
反強磁性層１１は、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成する。
【０１１１】
これらの合金は、成膜直後の状態では、不規則系の面心立方構造（ｆｃｃ）であるが、熱処理によってＣｕＡｕＩ型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態する。
【０１１２】
反強磁性層１１の膜厚は、トラック幅方向の中心付近において８０〜３００Å、例えば２００Åである。
【０１１３】
ここで、反強磁性層１１を形成するための、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。特に規定しない限り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以下、以上を意味する。
【０１１４】
また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。さらに、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２〜１０ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、Ｘ’がＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉのいずれか１種または２種以上の元素である場合には、Ｘ’は０．２〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。
【０１１５】
これらの合金を使用し、これを熱処理することにより、大きな交換結合磁界を発生する反強磁性層を得ることができる。特に、ＰｔＭｎ合金であれば、４８ｋＡ／ｍ以上、例えば６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を有し、前記交換結合磁界を失うブロッキング温度が３８０℃と極めて高い優れた反強磁性層１１を得ることができる。
【０１１６】
図２では、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ；飽和磁化と膜厚の積）が異なる第１固定磁性層１２ａと第２固定磁性層１２ｃが、非磁性中間層１２ｂを介して積層されたものが、一つの固定磁性層として機能する。
【０１１７】
第１固定磁性層１２ａ及び第２固定磁性層１２ｃは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＦｅ合金またはＣｏにより形成されることが好ましい。また、第１固定磁性層１２ａ及び第２固定磁性層１２ｃは同一の材料で形成されることが好ましい。
【０１１８】
また、非磁性中間層１２ｂは、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
【０１１９】
第１固定磁性層１２ａ及び第２固定磁性層１２ｃは、それぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また非磁性中間層１２ｂの膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【０１２０】
なお固定磁性層は上記したいずれかの磁性材料を使用した１層構造あるいは上記したいずれかの磁性材料からなる層とＣｏ層などの拡散防止層の２層構造で形成されていても良い。
【０１２１】
非磁性材料層は、固定磁性層とフリー磁性層との磁気的な結合を防止する層であり、多層膜Ｔ１がＧＭＲ素子であるときは、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇなど導電性を有する非磁性材料により形成される。特にＣｕによって形成されることが好ましい。また、多層膜Ｔ１がＴＭＲ素子であるときは、Ａｌ2０3などの絶縁性材料で形成される。非磁性材料層は例えば１〜３０Å程度の膜厚で形成される。
【０１２２】
第１フリー磁性層１４ｃ及び第２フリー磁性層１４ａは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＮｉＦｅ合金またはＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。
【０１２３】
非磁性中間層は、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
【０１２４】
第１フリー磁性層１４ｃ及び第２フリー磁性層１４ａは、それぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また非磁性中間層の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【０１２５】
なお、第２フリー磁性層１４ａが２層構造で形成され、非磁性材料層と対向する側にＣｏ膜が形成されていることが好ましい。これにより非磁性材料層との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくすることができる。
【０１２６】
なおフリー磁性層は上記したいずれかの磁性材料を使用した１層構造で形成されていても良い。
【０１２７】
フリー磁性層は、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ；飽和磁化と膜厚の積）の大きさが異なる第２フリー磁性層１４ａと第１フリー磁性層１４ｃが、非磁性中間層１４ｂを介して積層され、第２フリー磁性層１４ａと第１フリー磁性層１４ｃの磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態である。このとき、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）が大きい方、例えば、第２フリー磁性層１４ａの磁化方向が、ハードバイアス層から発生する磁界の方向（図示Ｘ方向）に向き、第１フリー磁性層１４ｃの磁化方向が、１８０度反対方向（図示Ｘ方向と反平行方向）に向いた状態になる。
【０１２８】
第２フリー磁性層１４ａの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）と第１フリー磁性層１４ｃの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）を足し合わせた合成の磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）の方向がフリー磁性層の磁化方向となる。
【０１２９】
また、フリー磁性層の磁化方向は、記録媒体との対向面に対して平行方向を向いている。
【０１３０】
多層膜Ｔ１の記録媒体との対向面Ｆ側前方に磁区制御層１８が形成され、多層膜Ｔ１のハイト方向側後方に、磁区制御層１９が形成されている。図２では、磁区制御層１８は多層膜Ｔ１の前端面Ｔ１ａに接しており、磁区制御層１９は多層膜Ｔ１の後端面Ｔ１ｂに接している。
【０１３１】
磁区制御層１８は反強磁性材料または硬磁性材料によって形成される。反強磁性材料としては、前述の反強磁性層１１を形成するための反強磁性材料と同一のもの、すなわち前記ＰｔＭｎ合金、前記Ｘ−Ｍｎ合金または前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金が好ましい。また、硬磁性材料としてはＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金、ＣｏＣｒＴａ合金を用いることができる。
【０１３２】
磁区制御層１８及び磁区制御層１９の膜厚は、８０Å〜３００Åである。
図２に示されるように、磁区制御層１８及び磁区制御層１９の上には、それぞれ非磁性中間層２４及び非磁性中間層２７を介して、強磁性層２５及び強磁性層２８が積層されている。
【０１３３】
また強磁性層２５及び強磁性層２８の上に非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９を介して磁束ガイド層１７が積層されている。
【０１３４】
磁束ガイド層１７は記録媒体との対向面から、強磁性層２５、フリー磁性層１４及び強磁性層２８上にかけて積層されている。
【０１３５】
強磁性層２５及び強磁性層２８はＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金あるいはＣｏＦｅＮｉ合金によって形成される。強磁性層２５及び強磁性層２８の膜厚は１０Å〜３０Åであることが好ましい。
【０１３６】
磁区制御層１８と強磁性層２５の間に介在する非磁性中間層２４及び磁区制御層１９と強磁性層２８の間に介在する非磁性中間層２７は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｒｅによって形成される。非磁性中間層２４及び非磁性中間層２７の膜厚は３Å〜３０Åであることが好ましい。
【０１３７】
非磁性中間層２４、２７が存在していると、磁区制御層１８と強磁性層２５間及び磁区制御層１９と強磁性層２８間の交換結合磁界あるいはバイアス磁界の大きさを調節することができる。その結果、磁束ガイド層１７を単磁区化しつつ、磁束ガイド層１７の磁化を外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）によって適切に変動させることが容易になる。従って、フリー磁性層１４の磁化方向も外部磁界の変化に対応して鋭敏に変動し、磁界検出能が向上する。
【０１３８】
また、強磁性層２５及び強磁性層２８と磁束ガイド層１７との間の、非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９も、強磁性層２５及び強磁性層２８と磁束ガイド層１７との間の層間結合磁界の大きさを調節する機能を有する。また、非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９は、磁気ヘッドの製造工程で酸化防止層としても働く。非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属、またはＣｒで形成されることが好ましい。
【０１３９】
これらの材料は、酸化層が膜厚方向に深く形成されにくい材質であり、非磁性中間層の膜厚が薄くても十分な酸化防止効果を発揮する。したがって、磁気ヘッドの製造過程で、非磁性中間層２６、２９の表面に酸化層が形成されても、低エネルギーのイオンミリングで除去でき、前記非磁性中間層の下層にある強磁性層２５，２８の強磁性特性の劣化を防ぐことができる。
【０１４０】
また、フリー磁性層１４上に形成される非磁性層２３も、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属、またはＣｒで形成されることが好ましく、フリー磁性層１４と磁束ガイド層１７との間の層間結合磁界の大きさを調節する機能及び酸化防止機能を有する。
【０１４１】
なお、非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９の膜厚が０．５Å〜６Åであるときには、強磁性層２５及び強磁性層２８の磁化方向と磁束ガイド層１７の磁化方向は平行方向を向く。また、非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９の膜厚が６Å〜１１Åであるときには、強磁性層２５及び強磁性層２８の磁化方向との磁束ガイド層１７の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、強磁性層２５及び強磁性層２８の磁化方向との磁束ガイド層１７の磁化方向は平行方向であることが好ましい。一方、磁束ガイド層のトラック幅方向の端部での反磁界による磁化方向の乱れを防止するには、強磁性層２５及び強磁性層２８の磁化方向との磁束ガイド層１７の磁化方向は反平行方向であることが好ましい。
【０１４２】
また、非磁性層２３の膜厚が０．５Å〜６Åであるときには、フリー磁性層１４の磁化方向と磁束ガイド層１７の磁化方向は平行方向を向き、非磁性層２３、の膜厚が６Å〜１１Åであるときには、フリー磁性層１４の磁化方向との磁束ガイド層１７の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、フリー磁性層１４の磁化方向との磁束ガイド層１７の磁化方向は反平行方向であることが好ましい。
【０１４４】
また、図３に示されるように、磁区制御層１８と強磁性層２５の間に介在する非磁性中間層２４または磁区制御層１９と強磁性層２８の間に介在する非磁性中間層２７が形成されなくてもよい。非磁性中間層２４と非磁性中間層２７が形成されないときには、強磁性層２５と強磁性層２８の材料や膜厚を選択して磁区制御層１８、磁区制御層１９との間の交換結合磁界または強磁性結合を調節することにより、磁束ガイド層１７を単磁区化しつつ、磁束ガイド層１７の磁化を外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）によって適切に変動させることが必要になる。。
【０１４５】
磁区制御層１８と強磁性層２５間の交換結合磁界及び磁区制御層１９と強磁性層２８間の交換結合磁界を小さくするには、例えば、強磁性層２５、２８をＮｉＦｅやＮｉＦｅＮｂで形成するとよい。また、磁束ガイド層１７をＮｉＦｅＮｂＦｅ−Ｚｒ−Ｏ合金、非晶質ＣｏＮｂＺｒ合金などで形成することも有効である。
【０１４６】
図４は、本発明の第３の実施の形態の磁気へッドを記録媒体との対向面に垂直な面で切断した縦断面図である。
【０１４７】
図４に示される磁気ヘッドは、磁区制御層１８と磁区制御層１９の上に直接非磁性中間層２６、非磁性中間層２９が積層され、非磁性層２３、非磁性中間層２６、非磁性中間層２９の上に磁束ガイド層１７が形成されている点で図２に示される磁気ヘッドと異なっている。
【０１４８】
非磁性中間層２６、非磁性中間層２９が存在することによって、磁区制御層１８と磁区制御層１９が前記ＰｔＭｎ合金、前記Ｘ−Ｍｎ合金または前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金などの反強磁性材料によって形成され、図１及び図２に示される強磁性層２５及び強磁性層２８が形成されない磁気ヘッドであっても、磁束ガイド層１７に適切な適度に弱いバイアス磁界を供給することができる。
【０１４９】
非磁性中間層２６、非磁性中間層２９は０．２Å〜３０Åの膜厚ｔ８で形成される。非磁性中間層２６、非磁性中間層２９と磁区制御層１８及び磁区制御層１９が重なっている領域では、非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９を介して磁束ガイド層１７へ交換結合が媒介されるか、或は、非磁性中間層２６、非磁性中間層２９に存在するピンホールを介して磁束ガイド層１７と磁区制御層１８、１９が直接交換結合する。
【０１５０】
その結果、磁区制御層１８及び磁区制御層１９と重なっている磁束ガイド層１７との間で交換結合磁界が発生し、磁束ガイド層１７の磁化をトラック幅方向に揃えることが可能になる。
【０１５１】
なお、磁区制御層１８の膜厚と磁区制御層１９の膜厚は、それぞれ８０Å以上で３００Å以下であることが好ましい。
【０１５２】
これによって、磁区制御層１８及び磁区制御層１９は適切に反強磁性の性質を有するようになる。
【０１５４】
なお、図４に示される磁気ヘッドにおいて、磁区制御層１８及び磁区制御層１９を硬磁性材料によって形成したときには、磁区制御層１８及び磁区制御層１９上に非磁性中間層２６及び非磁性中間層２９のみを介して、または直接磁束ガイド層１７を積層してもよい。
【０１５５】
図５は参考例の磁気ヘッドの形態を模式的に示す斜視図である。
図５に示される磁気ヘッドでも、図１に示される磁気ヘッドと同様に、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性材料層１３、フリー磁性層１４を有する多層膜Ｔ１が、下部シールド層１５の上に積層された下部ギャップ層１６の上であって、記録媒体との対向面Ｆからハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１だけ離れた位置に形成されている。
【０１５６】
また、磁束ガイド層１７が、多層膜（磁気検出素子）Ｔ１のフリー磁性層１４の上に接続されている。
【０１５７】
磁束ガイド層１７の上には、図示しない非磁性材料製の上部ギャップ層を介して上部シールド層２０が積層されている。
【０１５８】
図５に示される磁気ヘッドが、図１に示される磁気ヘッドと異なる点は、多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部に縦バイアス層４１，４１が形成され、縦バイアス層４１，４１の上に磁束ガイド層１７と一体に形成されたタブ層４０，４０がトラック幅方向に延びて形成されている点である。
【０１５９】
タブ層４０，４０は、磁束ガイド層１７と同様に、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金あるいはＣｏのうちから選ばれる強磁性材料によって形成されている。ただし、タブ層４０，４０の部分では、ＮｉＦｅＮｂを用いない方が、磁化の固定力を強くできる。
【０１６０】
縦バイアス層４１，４１は反強磁性材料または硬磁性材料によって形成され、特に磁区制御層１８、１９と同じ材料で形成されることが好ましい。
【０１６１】
従って、反強磁性材料としては前記ＰｔＭｎ合金、前記Ｘ−Ｍｎ合金または前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金が好ましい。また、硬磁性材料としてはＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金、ＣｏＣｒＴａ合金を用いることができる。
【０１６２】
タブ層４０，４０の磁化方向は、縦バイアス層４１，４１との間の交換結合磁界あるいは強磁性結合磁界によってトラック幅方向またはトラック幅方向と反平行方向にそろえられている。
【０１６３】
また、タブ層４０，４０は、磁束ガイド層１７を介してフリー磁性層１４に磁気的に結合している。その結果、フリー磁性層１４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）またはトラック幅方向と反平行方向に磁化が向けられた単磁区構造を安定化できる。
【０１６４】
なお、図５では図示を省略しているが、縦バイアス層４１，４１と磁束ガイド層１７の間に非磁性中間層や強磁性層が介在している。これらの層については後述する。
【０１６５】
本形態では、磁束ガイド層１７の下であって、及び多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部の空間に縦バイアス層４１，４１を形成することによって、タブ層４０，４０の形状を平坦状にして磁化の固定力を向上させることができる。
【０１６６】
また、縦バイアス層４１，４１の上にタブ層４０，４０を積層することによってタブ層４０，４０の磁化制御を行うので、縦バイアス層４１，４１の形状を平坦に近い薄膜として形成でき、タブ層４０，４０に供給されるバイアス磁界を安定化することができる。
【０１６７】
また、縦バイアス層４１，４１は多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部の空間に形成されるので、縦バイアス層４１，４１を形成しても、磁気ヘッド全体の厚さ寸法が大きくなることを抑制できる。すなわち、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１を小さく維持することが容易になる。なお、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１は、記録媒体との対向面における下部シールド層１５と上部シールド層２０間の距離によって規定される。
【０１６８】
また、図５に示される磁気ヘッドでは、磁区制御層１８及び磁区制御層１９の膜厚ｔ１１と縦バイアス層の膜厚ｔ１０を等しくすることができるので、磁束ガイド層１７とタブ層４０，４０を平坦化でき、フリー磁性層１４に安定した縦バイアス磁界を供給できる。
【０１６９】
図６は、図５に示された参考例の形態の磁気へッドを一点鎖線６−６で切断し矢印方向からみたときの断面図、すなわち、記録媒体との対向面側から見た断面図である。なお、図６では、下部シールド層１５、下部ギャップ層１６、上部シールド層２０の図示を省略している。
【０１７０】
まず、多層膜Ｔ１の構成は図２に示された多層膜Ｔ１と同じ構成であるので説明を省略する。
【０１７１】
多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部に縦バイアス層４１，４１が形成されている。図６では、縦バイアス層４１，４１は多層膜Ｔ１の両端面Ｔ１ｃ，Ｔ１ｃに接している。
【０１７２】
図６に示されるように、縦バイアス層４１，４１の上には、それぞれ非磁性中間層４２，４２を介して、強磁性層４３，４３が積層されている。
【０１７３】
また強磁性層４３，４３の上に非磁性中間層４４，４４を介してタブ層４０，４０が積層されている。タブ層４０，４０は多層膜Ｔ１上の磁束ガイド層１７と一体に形成される強磁性材料からなる層である。つまり、トラック幅方向に延びる同一部材の強磁性材料からなる層の多層膜Ｔ１に重なる中央部Ｅを磁束ガイド層１７とよび、縦バイアス層４１，４１に重なる両側部Ｃ，Ｃをタブ層４０，４０とよんでいるのである。
【０１７４】
強磁性層４３，４３はＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金あるいはＣｏＦｅＮｉ合金によって形成される。強磁性層４３，４３の膜厚ｔ１２は１０Å〜３０Åであることが好ましい。
【０１７５】
縦バイアス層４１，４１と強磁性層４３，４３の間に介在する非磁性中間層４２，４２は、Ｃｕ、Ａｇ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｒｈによって形成される。非磁性中間層４２，４２の膜厚ｔ１３は０．５Å〜３０Åであることが好ましい。
【０１７６】
非磁性中間層４２，４２が存在していると、縦バイアス層４１，４１と強磁性層４３，４３間の交換結合磁界あるいはバイアス磁界の大きさを調節することができる。その結果、タブ層４０，４０を介して磁束ガイド層１７を単磁区化しつつ、磁束ガイド層１７の磁化を外部磁界（記録媒体からの洩れ磁界）によって適切に変動させることが容易になる。従って、フリー磁性層１４の磁化方向も外部磁界の変化に対応して鋭敏に変動し、磁界検出能が向上する。
【０１７７】
また、強磁性層４３，４３とタブ層４０，４０との間の、非磁性中間層４４，４４も、強磁性層４３，４３とタブ層４０，４０間の層間結合磁界の大きさを調節する機能を有する。また、非磁性中間層４４，４４は、磁気ヘッドの製造工程で酸化防止層としても働く。非磁性中間層４４，４４は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属、またはＣｒで形成されることが好ましい。
【０１７８】
これらの材料は、酸化層が膜厚方向に深く形成されにくい材質であり、非磁性中間層の膜厚が薄くても十分な酸化防止効果を発揮する。したがって、磁気ヘッドの製造過程で、非磁性中間層４４，４４の表面に酸化層が形成されても、低エネルギーのイオンミリングで除去でき、前記非磁性中間層の下層にある強磁性層４３，４３の強磁性特性の劣化を防ぐことができる。
【０１７９】
また、フリー磁性層１４上に非磁性層２３が形成され、非磁性層２３の材料がＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属、またはＣｒで形成されることが好ましいことは前述のとおりである。
【０１８０】
なお、非磁性中間層４４，４４の膜厚が０．５Å〜６Åであるときには、強磁性層４３，４３の磁化方向とタブ層４０，４０の磁化方向は平行方向を向く。また、非磁性中間層４４，４４の膜厚が６Å〜１１Åであるときには、強磁性層４３，４３の磁化方向とタブ層４０，４０の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、強磁性層４３，４３の磁化方向とタブ層４０，４０の磁化方向は反平行方向、かつフリー磁性層１４と磁束ガイド層１７の磁化方向が平行方向であることが好ましい。
【０１８１】
また、非磁性層２３の膜厚が０．５Å〜６Åであるときには、フリー磁性層１４の磁化方向と磁束ガイド層１７の磁化方向は平行方向を向き、非磁性層２３、の膜厚が６Å〜１１Åであるときには、フリー磁性層１４の磁化方向と磁束ガイド層１７の磁化方向は反平行方向を向く。磁界検出出力をあげるためには、強磁性層４３，４３の磁化方向とタブ層４０，４０の磁化方向が平行、かつフリー磁性層１４の磁化方向と磁束ガイド層１７の磁化方向を反平行方向とすることもできる。
【０１８３】
また、縦バイアス層４１，４１と強磁性層４３，４３の間に介在する非磁性中間層４２，４２が形成されない方が好ましい。タブ層４０，４０と縦バイアス層４１，４１と重なる部分では、記録媒体からの信号磁束を媒介しないので、磁束ガイド層１７と磁区制御層１８のように交換結合磁界を適度に弱める必要がない。
【０１８４】
また、多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部に縦バイアス層４１，４１及びタブ層４０，４０を形成するときにも、強磁性層４３，４３の形成を省略し、非磁性中間層４４，４４を直接縦バイアス層４１，４１の上に積層し、その上に磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０を形成することができる。
【０１８５】
なお、縦バイアス層は、上記した構成のものに限らない。
例えば、図７に示されるように、多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部がアルミナやＳｉＯ2などの絶縁層５０，５０で埋められ、絶縁層５０，５０の上に、Ｃｒなどからなるバイアス下地層５１，５１を介してハードバイアス層５２，５２が磁束ガイド層１７のトラック幅方向両側部に隣接するように形成されてもよい。ハードバイアス層５２，５２は、ＣｏＰｔなどの硬磁性材料によって形成される。
【０１８６】
あるいは、図８に示されるように、多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部がアルミナやＳｉＯ2などの絶縁層５０，５０で埋められ、絶縁層５０，５０の上に磁束ガイド層１７と一体に形成されたタブ層４０，４０が直接積層され、タブ層４０，４０の上に一対の反強磁性層５３，５３がトラック幅方向に間隔をあけて形成されるものであってもよい。反強磁性層５３，５３の材料は反強磁性層１１、磁区制御層１８，１９と同じである。
【０１８７】
図１及び図２に示された磁気ヘッドの製造方法を説明する。
図９から図１２は、製造工程にある磁気ヘッドの縦断面図であり、断面の方向は図１に示す磁気ヘッドに対する図２の断面図の方向である。
【０１８８】
図９に示す工程では、例えば下部ギャップ層（図９には図示せず）上に、下から下地層２１、シード層２２、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性材料層１３、フリー磁性層１４、非磁性層２３を連続成膜して多層膜Ｔをベタ膜状に形成する。成膜工程にはスパッタや蒸着が使用される。
【０１８９】
下地層２１、シード層２２、反強磁性層１１、固定磁性層１２、非磁性材料層１３、フリー磁性層１４、非磁性層２３の材料及び成膜時の膜厚は、図２に示される多層膜Ｔ１と同じ符号で示された層の材料及び膜厚と同じであるので説明を省略する。
【０１９０】
非磁性層２３は、大気暴露によってフリー磁性層１４が酸化されるのを防止するために設けられた保護層的役割を有している。
【０１９１】
非磁性層２３はＣｒ或いはＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属によって、２Å〜１０Å、より好ましくは２Å〜５Å程度の非常に薄い膜厚で形成されている。
【０１９２】
これらの材料は、従来酸化保護膜として用いられてきたＴａ膜に比べて大気暴露によって酸化しにくいか酸化が膜厚方向に進行しにくい材質である。
【０１９３】
次に、第１の磁場中アニールを施す。トラック幅方向（図示Ｘ方向）と直交する方向である第１の磁界（図示Ｙ方向）を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、反強磁性層１１と固定磁性層１２を構成する第１固定磁性層１２ａとの間に交換結合磁界を発生させて、第１固定磁性層１２ａの磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の第２固定磁性層１２ｃの磁化は、第１固定磁性層１２ａとの間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって図示Ｙ方向とは逆方向に固定される。なお例えば前記第１の熱処理温度を２７０℃とし、磁界の大きさを８００（ｋＡ／ｍ）とする。
【０１９４】
なお、上記アニールによって、非磁性層２３を構成する元素は、フリー磁性層１４の第１フリー磁性層１４ｃ中に拡散する。非磁性層２３を構成する元素の拡散は、例えばＳＩＭＳ分析装置や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるＥＤＸ分析などによって測定できる。
【０１９５】
次に非磁性層２３上にリフトオフ用のレジスト層Ｒ１を形成する。
そしてレジスト層Ｒ１に覆われていない、多層膜Ｔの記録媒体との対向面側領域とハイト方向奥側（図示Ｙ方向）領域を、図９の点線に沿って、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去する。このとき、多層膜Ｔのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側領域も露出させてイオンミリング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去することができる。このイオンミリング工程によって、平面形状が図１３に示されるような略正方形状、または略長方形状の多層膜Ｔ１になる。イオンミリング後の多層膜Ｔ１のハイト方向長さＨ２は、図１に示される磁気ヘッドの完成後の多層膜Ｔ１のハイト方向長さＨ２に等しい。
【０１９６】
また、記録媒体との対向面Ｆになる面からハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１は、０．０３μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましい。なお、図９及び図１３工程が、ウェハー上で行われるときは、製造過程において記録媒体との対向面Ｆは現れていない。従って、前記所定の距離Ｈ１は、記録媒体との対向面Ｆになる面から多層膜Ｔ１までの距離として示している。
【０１９７】
また、多層膜Ｔ１のハイト方向長さＨ２は０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましく、多層膜Ｔ１のトラック幅方向長さＷ１は、後に形成される磁束ガイド層１７のトラック幅方向長さと同じか、それより若干大きめで形成する。具体的には多層膜Ｔ１のトラック幅方向長さＷ１はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、１００Ｇｂ／ｉｎ2以上では、０．０６μｍ〜０．２μｍの範囲にすることが好ましい。
【０１９８】
図１０は前記イオンミリング工程後の縦断面図である。
次に、図１１工程では、多層膜Ｔ１の周囲に反強磁性材料層６０を成膜する。多層膜Ｔ１の周囲に反強磁性材料層６０が成膜された状態の平面図を図１３に示す。この反強磁性材料層６０は後工程でレジストフォトリソグラフィー及びイオンミリングによって加工されることにより、磁区制御層１８及び磁区制御層１９になるものである。
【０１９９】
反強磁性材料層６０は、反強磁性層１１と同じ材料で形成されることが好ましい。具体的には、前記ＰｔＭｎ合金、前記Ｘ−Ｍｎ合金または前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’合金が好ましい。
【０２００】
なお、硬磁性材料からなる磁区制御層１８及び磁区制御層１９を形成するときには、反強磁性材料層６０の代わりにＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金、ＣｏＣｒＴａ合金などからなる硬磁性材料層を成膜する。
【０２０１】
さらに、真空状態を維持したまま多層膜Ｔ１の周囲であって反強磁性材料層６０上に、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３を連続して成膜する。
【０２０２】
レジスト層Ｒ１上には、それぞれ反強磁性材料層６０、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３と同じ材料のカバー層６０ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａが積層し、多層膜Ｔ１の非磁性層２３上には反強磁性材料層６０、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３は積層しない。
【０２０３】
非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３は後工程でレジストフォトリソグラフィー及びイオンミリングによって加工されることにより、それぞれ、非磁性中間層２４、２７、強磁性層２５、２８、非磁性中間層２６、２９になるものである。従って、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３の材料は、前述した非磁性中間層２４、２７、強磁性層２５、２８、非磁性中間層２６、２９の材料と同じである。また、非磁性中間層６１、強磁性層６２の成膜時の膜厚は、磁気ヘッド完成後の非磁性中間層２４、２７、強磁性層２５、２８の膜厚と同じである。なお、非磁性中間層６３の成膜時の好ましい膜厚は２Å〜１０Å、より好ましくは２Å〜５Åである。
【０２０４】
次に、カバー層６０ａ、６１ａ、６２ａ、６３ａが積層したレジスト層Ｒ１を除去し、図１２工程で、非磁性層２３及び非磁性中間層６３を表面からイオンミリング又は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で削って、非磁性層２３及び非磁性中間層６３の表面に形成された酸化層を除去する。このとき、非磁性層２３及び非磁性中間層６３を、６Å〜１１Åの膜厚で残す。
【０２０５】
図１２に示すイオンミリング工程では、低エネルギーのイオンミリングを使用できる。
【０２０６】
ＲｕやＣｒやＣｕなどで形成される非磁性層２３及び非磁性中間層６３は上記のような薄い膜厚であっても、第１フリー磁性層１４ｃ及び強磁性層６２が酸化されるのを十分に防止でき、低エネルギーのイオンミリングによって非磁性層２３及び非磁性中間層６３の途中または第１フリー磁性層１４ｃ及び強磁性層６２の上面でミリングを止めるようにミリング制御しやすい。
【０２０７】
従って、第１フリー磁性層１４ｃと強磁性層６２の表面がイオンミリング工程で削られることによって、第１フリー磁性層１４ｃと強磁性層６２の強磁性特性が劣化することを防止できる。
【０２０８】
なお、低エネルギーのイオンミリングとは、ビーム電圧（加速電圧）が１０００Ｖ未満のイオンビームを用いたイオンミリングであると定義される。例えば、１００Ｖ〜５００Ｖのビーム電圧が用いられる。本実施の形態では、２００Ｖの低ビーム電圧のアルゴン（Ａｒ）イオンビームを用いている。このように本発明では低エネルギーのイオンミリングを使用でき、従来に比べてミリング制御を向上させることができるのである。
【０２０９】
また、ミリング時間は２０秒から４０秒程度、ミリング角度は、非磁性層２３及び非磁性中間層６３表面の垂直方向に対し３０°から７０°、好ましくは４０°から６０°傾いた角度で行うことが好ましい。
【０２１０】
これに対し、非磁性層２３及び非磁性中間層６３として例えば従来よく使われてきたＴａを使用すると、Ｔａは大気暴露によって酸化されやすいので、３０Å〜５０Å程度の厚い膜厚で形成しないと、十分にその下の層を酸化から保護できず、しかもＴａは酸化によって体積が大きくなり、非磁性層２３及び非磁性中間層６３の膜厚は約５０Å以上にまで膨れ上がる。
【０２１１】
このような厚い膜厚の非磁性層２３及び非磁性中間層６３をイオンミリングで除くには、高エネルギーのイオンミリングが必要となって、非磁性層２３及び非磁性中間層６３のみが除去されるようにミリング制御することは非常に難しくなる。その結果、非磁性層２３及び非磁性中間層６３の下に形成されているフリー磁性層１４ｃ及び強磁性層６２表面も一部削られ、第１フリー磁性層１４ｃ及び強磁性層６２の強磁性特性が劣化する。
【０２１２】
上記したＲＩＥやイオンミリング工程が終了した後、磁束ガイド層１７を形成する。まず、非磁性層２３及び非磁性中間層６３の上全面に、ＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＮｉＦｅＮｂ合金、Ｆｅ−Ｚｒ−Ｏ合金、非晶質Ｃｏ−Ｎｂ−Ｚｒ合金あるいはＣｏなどの強磁性材料からなる薄膜層をベタ膜状にスパッタ成膜する。
【０２１３】
その後、第２の磁場中アニールを行う。このときの磁場方向は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）である。なおこの第２の磁場中アニールは、第２の印加磁界を、反強磁性層１１と第１固定磁性層１２ａ間の交換異方性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、反強磁性層１１のブロッキング温度よりも低くする。なお前記第２の磁界の大きさをフリー磁性層１４の保磁力及びフリー磁性層１４の反磁界より大きくすることがより好ましい。これによって反強磁性層１１の交換異方性磁界の方向をハイト方向（図示Ｙ方向）に向けたまま、反強磁性材料層６０と強磁性層６２間の交換異方性磁界をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けることができる。なお第２の熱処理温度は例えば２５０℃であり、磁界の大きさは２４（ｋＡ／ｍ）である。
【０２１４】
なお、図１２に示されるイオンミリングによって、非磁性層２３及び非磁性中間層６３が６Å〜１１Åの範囲で残されるときには、磁束ガイド層１７となる強磁性材料の薄膜の磁化方向と強磁性層６２の磁化方向は反平行方向を向く。
【０２１５】
次に、フォトリソグラフィーによるレジストマスクのパターン形成及びミリング工程を用いて、磁束ガイド層１７をパターン形成する。このとき記録媒体との対向面Ｆとなる面に位置する、磁束ガイド層１７の先端部１７ａのトラック幅方向の幅寸法が磁気ヘッドの光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗを規定する。なお、本実施の形態の磁気検出素子では、光学トラック幅Ｔｗを０．１μｍ以下、特に０．０８μｍ以下にして、２００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2以上の記録密度に対応することができる。
【０２１６】
なお、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂのハイト方向長さＨ３は、０．１μｍ〜０．５μｍの範囲にするのが好ましい。
【０２１７】
磁束ガイド層１７をパターン形成するときに、磁束ガイド層１７の平面形状にあわせて、非磁性中間層６３、強磁性層６２、非磁性中間層６１、及び反強磁性材料層６０をミリング加工する。
【０２１８】
これによって、図１及び図２に示されるような、磁束ガイド層１７が、フリー磁性層１４上から記録媒体との対向面方向及びハイト方向奥側に延びており、磁束ガイド層１７の下層であって多層膜Ｔ１の記録媒体との対向面Ｆ側前方に磁区制御層１８が、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂの下層であって多層膜Ｔ１のハイト方向側後方に磁区制御層１９が形成されている磁気ヘッドが形成される。
【０２１９】
本発明では、多層膜Ｔ１の周囲に、非磁性中間層６３、強磁性層６２、非磁性中間層６１、及び反強磁性材料層６０、磁束ガイド層１７となる強磁性材料層を、ほぼ平坦状に積層してパターニングするだけでよいので製造が容易である。
【０２２０】
なお、磁区制御層１８と磁束ガイド層１７の間には、非磁性中間層２４、強磁性層２５、及び非磁性中間層２６が介在し、磁区制御層１９と磁束ガイド層１７（後端部１７ｂ）の間には、非磁性中間層２７、強磁性層２８、及び非磁性中間層２９が介在している。
【０２２１】
パターン形成後の磁束ガイド層１７の磁化方向は、磁区制御層１８及び磁区制御層１９との磁気的結合により、トラック幅方向（図示Ｘ方向）あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【０２２２】
また、フリー磁性層１４は、磁束ガイド層１７と磁気的に結合しているため、その磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【０２２３】
なお、磁束ガイド層１７及び強磁性層６２のみを、先端部１７ａのトラック幅方向の幅寸法が磁気ヘッドの光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗになるようにパターン形成し、磁束ガイド層１７の下層の非磁性中間層６１、及び反強磁性材料層６０をミリングによって削らずにそのまま残しても、磁気ヘッドの磁界検出能が大きく低下することはない。
【０２２４】
なお、第２の磁場中アニールを磁束ガイド層１７のパターン形成後に行ってもよい。
【０２２５】
また、図５及び図６に示される磁気へッドを形成するときには、図１２工程の後に強磁性材料からなるベタ膜状の薄膜を形成後、この薄膜を図１５に示される平面形状にパターニングする。これによって、フリー磁性層１４上から記録媒体との対向面Ｆ方向及びハイト方向奥側に延びる磁束ガイド層１７と多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部に延びるタブ層４０，４０を一体の強磁性材料からなる層として同時に形成することができる。
【０２２６】
さらに、磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０をパターン形成するときに、磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０の平面形状にあわせて、非磁性中間層６３、強磁性層６２、非磁性中間層６１、及び反強磁性材料層６０をミリング加工する。
【０２２７】
これによって、磁束ガイド層１７の下層に磁区制御層１８及び磁区制御層１９が形成され、さらに、多層膜Ｔ１のトラック幅方向両側部であってタブ層４０，４０の下層に縦バイアス層４１，４１が形成された、図５及び図６に示される磁気ヘッドを形成できる。
【０２２８】
なお、縦バイアス層４１，４１とタブ層４０，４０の間には、非磁性中間層４２，４２、強磁性層４３，４３、及び非磁性中間層４４，４４が介在している。
【０２２９】
パターン形成後の磁束ガイド層１７並びにタブ層４０，４０の磁化方向は、磁区制御層１８及び磁区制御層１９または縦バイアス層４１，４１との磁気的結合により、トラック幅方向（図示Ｘ方向）あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【０２３０】
また、フリー磁性層１４は、磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０と磁気的に結合しているため、その磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）あるいはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【０２３１】
なお、磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０のみを、図１５に示される平面形状にパターン形成し、磁束ガイド層１７及びタブ層４０，４０の下層の非磁性中間層６３、強磁性層６２、非磁性中間層６１、及び反強磁性材料層６０をミリングによって削らずにそのまま残しても、磁気ヘッドの磁界検出能が大きく低下することはない。
【０２３２】
上述した製造工程によって形成されることにより、磁区制御層１８、磁区制御層１９、及び縦バイアス層４０，４０はすべて同じ材料で形成されることになる。また、磁区制御層１８、磁区制御層１９、及び縦バイアス層４０，４０の膜厚も等しくなる。
【０２３３】
図１及び図２に示された磁気ヘッドの他の製造方法を説明する。
まず、図９工程と同様に、ベタ膜状の多層膜Ｔを形成する。次に、トラック幅方向（図示Ｘ方向）と直交する方向の磁場中で、前述の第１の磁場中アニールを施す。
【０２３４】
そして、図１６に示すように、記録媒体との対向面Ｆになる面からハイト方向奥側へ所定の距離Ｈ１離れた位置に、ハイト方向長さＨ２の領域Ｋ１を覆う、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に延ばされたストライプ状のレジスト層Ｒ２を形成する。距離Ｈ１は０．０３μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましい。ハイト方向長さＨ２は０．０５μｍ〜０．２μｍの範囲にするのが好ましい。なお、図１６工程が、ウェハー上で行われるときは、製造過程において記録媒体との対向面Ｆは現れていない。従って、前記所定の距離Ｈ１は、記録媒体との対向面Ｆになる面からレジスト層Ｒ２までの距離として示している。
【０２３５】
そしてレジスト層Ｒ２に覆われていない、多層膜Ｔの記録媒体との対向面側領域Ｋ２とハイト方向奥側（図示Ｙ方向）領域Ｋ３を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去する。多層膜Ｔの残される部分を多層膜Ｔ１Ａとする。
【０２３６】
次に、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで削られた記録媒体との対向面側領域Ｋ２とハイト方向奥側（図示Ｙ方向）領域Ｋ３に反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層を成膜する。なお、次に示す図１７においては、最上層の非磁性中間層のみ符号７０．７０で示している。反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層は、それぞれ、図１１に示される反強磁性材料層６０、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３と同じ材料、同じ膜厚で形成される。
【０２３７】
次に、レジスト層Ｒ２を除去し、図１７に示されるごとく、多層膜Ｔ１Ａと非磁性中間層７０，７０の上に、トラック幅方向長さＷ１の領域を覆う、ハイト方向（図示Ｙ方向）に延ばされたストライプ状のレジスト層Ｒ３を形成する。レジスト層Ｒ３のトラック幅方向長さＷ１は、後に形成される磁束ガイド層１７のトラック幅方向長さと同じか、それより若干大きめで形成する。具体的にはトラック幅方向長さＷ１はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、１００Ｇｂ／ｉｎ2以上では、０．０６μｍ〜０．２μｍにする。
【０２３８】
そしてレジスト層Ｒ３に覆われていない、トラック幅方向両側領域Ｌ２，Ｌ３を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去する。多層膜Ｔ１Ａの残される部分が多層膜Ｔ１になる。
【０２３９】
イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで削られたトラック幅方向両側領域Ｌ２，Ｌ３に反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層を成膜した後、レジスト層Ｒ３を除去すると図１８に示された状態になる。なお、図１８においては、最上層の非磁性中間層のみ符号７１．７１で示す。また、反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層は、それぞれ、図１１に示される反強磁性材料層６０、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３と同じ材料、同じ膜厚で形成される。
【０２４０】
図１８に示される状態は、多層膜Ｔ１の周囲に、反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層が積層された状態であり、図１１に示される状態に類似している。ただし、図１６工程ないし図１８工程によって、多層膜Ｔ１を形成する方が、多層膜Ｔ１のトラック幅方向寸法Ｗ１とハイト方向寸法Ｈ２を正確に加工することができる。
【０２４１】
図１８工程の後は、図１２工程と同様の低エネルギーのイオンミリングを施し、さらに、図１４工程または図１５工程と同様の工程で、磁束ガイド層１７を形成し、さらに、トラック幅方向の磁場中で、前述の第２の磁場中アニールを行う。
【０２４２】
なお、以下の製造方法を用いて磁気ヘッドを形成することもできる。
まず、図１６工程によって、多層膜Ｔ１Ａ及び、多層膜Ｔ１Ａの記録媒体との対向面側領域Ｋ２とハイト方向奥側領域Ｋ３に反強磁性材料層、非磁性中間層、強磁性層、非磁性中間層を形成する。
【０２４３】
次に、レジスト層Ｒ２を除去し、図１２工程と同様の低エネルギーのイオンミリングを施し、さらに、磁束ガイド層１７となる強磁性材料層８０をベタ膜状に成膜する。その後、トラック幅方向の磁場中で、第２の磁場中アニールを行う。
【０２４４】
次に、図１９に示されるごとく、磁束ガイド層１７となる強磁性材料層８０の上に、トラック幅方向長さＬ１の領域を覆う、ハイト方向（図示Ｙ方向）に延ばされたストライプ状のレジスト層Ｒ４を形成する。レジスト層Ｒ４のトラック幅方向長さＬ１は、後に形成される磁束ガイド層１７のトラック幅方向長さと同じか、それより若干大きめで形成する。具体的にはトラック幅方向長さＬ１はトラック密度、トラックピッチなどの記録フォーマットの仕様にもよるが、例えば、１００Ｇｂ／ｉｎ2以上では、０．０６μｍ〜０．２μｍにする。
【０２４５】
そしてレジスト層Ｒ４に覆われていない、トラック幅方向両側領域Ｌ２，Ｌ３を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去する。多層膜Ｔ１Ａの残される部分が多層膜Ｔ１になり、多層膜Ｔ１上から記録媒体との対向面側領域及びハイト方向奥側領域に延びる磁束ガイド層１７が形成される。なお、このイオンミリングまたはＲＩＥ工程によって、磁束ガイド層１７のトラック幅寸法が光学的トラック幅になる。
【０２４６】
次に、イオンミリングまたはＲＩＥなどで削られたトラック幅方向両側領域Ｌ２，Ｌ３にアルミナやＳｉＯ2などの絶縁材料を用いて、絶縁層を成膜する。さらに、この絶縁層上であって、磁束ガイド層１７のトラック幅方向両側部に、硬磁性材料からなるハードバイアス層を形成し、レジスト層Ｒ４を除去し、ハードバイアス層をトラック幅方向に着磁する。
【０２４７】
この製法によって作られた磁気ヘッドは、磁束ガイド層１７の下に反強磁性材料からなる磁区制御層が形成され、磁束ガイド層１７のトラック幅方向両側部にハードバイアス層が形成されたものになる。
【０２４８】
なお、上述した磁気ヘッドの製造方法の説明では、電極層の形成工程の説明を省略したが、多層膜Ｔ１がＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気検出素子であるときには、多層膜Ｔ１の上下に、例えば磁束ガイド層１７の上面及び下地層２１の下面に、一対の電極層を設ける工程を加える。このとき、上部シールド層２０と下部シールド層１５を電極層として用いてもよい。ただし、多層膜Ｔ１の上下に形成される電極層は、多層膜Ｔ１の上下の領域にのみスルーホールが明けられた絶縁層を介して積層されることが好ましい。
【０２４９】
また、多層膜Ｔ１がＣＩＰ（current in the plane）型の磁気検出素子であるときには、多層膜Ｔ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側部上に一対の電極層を設ける工程を加える。なお、ＣＩＰ型の場合は、反強磁性材料層６０を成膜する前にアルミナなどからなる絶縁層３１，３１を形成することが好ましい。また、絶縁層３１，３１は多層膜Ｔ１の側面にも接するように形成されるとより好ましい。
【０２５０】
また、図７または図８に示されたようなハードバイアス層５２，５２または反強磁性層５３，５３を形成するときは、磁束ガイド層１７をパターン形成した後磁束ガイド層１７の多層膜Ｔ１に重なる領域のトラック幅方向両側部にハードバイアス層５２，５２または反強磁性層５３，５３を形成する。
【０２５１】
図２０は、参考例の形態を示す磁気ヘッドを記録媒体との対向面に垂直な方向からみた縦断面図である。
【０２５２】
本形態の磁気ヘッドは、多層膜Ｔ２が固定磁性層１２と非磁性材料層１３を有しているが、フリー磁性層を有しておらず、非磁性材料層１３上に直接磁束ガイド層１７が積層されている点で図１及び図２に示される磁気ヘッドと異なる。また、強磁性層２５及び強磁性層２８と磁束ガイド層１７の間に非磁性中間層が形成されていない。なお、多層膜Ｔ２は、記録媒体との対向面からハイト方向奥側にＨ２だけ離れた位置に形成されている。
【０２５３】
非磁性材料層１３、強磁性層２５及び強磁性層２８上に磁束ガイド層１７が直接形成されている点以外の構成、各層の材料、膜厚は、図１及び図２に示された磁気ヘッドと同じである。また、多層膜Ｔ２のハイト方向長さＨ２、トラック幅方向寸法（図１６では図示せず）、磁束ガイド層１７の先端部１７ａで決まる光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗ（図１６では図示せず）も図１及び図２に示された磁気ヘッドと同じである。
【０２５４】
図２０に示される磁気ヘッドでは、磁束ガイド層１７の磁化方向が外部磁界によって変化したとき、非磁性材料層１３上に位置する磁束ガイド層１７の領域Ｉの磁化と第２固定磁性層１２ｃの磁化の相対的な方向が変化して、磁束ガイド層１７と多層膜Ｔ２の合計電気抵抗値が変化する。この合計電気抵抗変化を電流変化または電圧変化として取り出すことにより外部磁界（記録信号磁界）を検出する。
【０２５５】
本形態では、磁束ガイド層１７は、非磁性材料層１３上から記録媒体との対向面方向に延びており、磁束ガイド層１７の下層であって多層膜Ｔ２の記録媒体との対向面Ｆ側前方に磁区制御層１８が形成されている。
【０２５６】
さらに、磁束ガイド層１７が多層膜Ｔ２のハイト方向奥側（図示Ｙ方向）にも延びており、ハイト方向奥側に延びる磁束ガイド層１７の後端部１７ｂの下層であって多層膜Ｔ２のハイト方向側後方に、磁区制御層１９が形成されている。
【０２５７】
磁束ガイド層１７の磁化方向は磁区制御層１８及び磁区制御層１９との磁気的結合により、トラック幅方向（図示Ｘ方向）またはトラック幅方向に反平行な方向にそろえられている。
【０２５８】
本形態でも、磁束ガイド層１７の下及び多層膜Ｔ２の記録媒体との対向面Ｆ側前方の空間に磁区制御層１８を形成することによって、磁束ガイド層１７の形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【０２５９】
また、磁区制御層１８の上に磁束ガイド層１７を積層することによって磁束ガイド層１７の磁化制御を行うので、磁区制御層の形状を平坦に近い薄膜として形成でき、磁束ガイドに供給されるバイアス磁界を安定化することができる。
【０２６０】
また、磁区制御層１８は多層膜Ｔ２の記録媒体との対向面Ｆ側前方の空間に形成され磁区制御層１９は多層膜Ｔ２のハイト方向側後方の空間に形成されるので、磁区制御層１８，１９を形成しても、磁気ヘッド全体の厚さ寸法が大きくなることを抑制できる。すなわち、磁気ヘッドのギャップ長Ｇ１を小さく維持することが容易になる。なお、磁気ヘッドのギャップ長は、記録媒体との対向面における下部シールド層と上部シールド層間の距離によって規定される。
【０２６１】
なお、本形態では、磁束ガイド層１７の後端部１７ｂが多層膜Ｔ２のハイト方向奥側に延びており、これによって磁束ガイド層１７のハイト方向における反磁界を低減し、磁界検出感度を上げることができる。しかし、磁束ガイド層１７が非磁性材料層１３上から記録媒体との対向面の間にのみ形成され、後端部１７ｂが形成されなくとも、磁束ガイド層１７は外部磁界による磁化変動を導く導入層としての機能を発揮することができる。
【０２６２】
図２０に示される磁気ヘッドは、図９から図１４に示された工程と類似の工程によって形成される。
【０２６３】
例えば、図９工程において、非磁性材料層１３の上に直接、Ｃｒ或いはＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈのいずれか１種または２種以上からなる貴金属によって形成される非磁性層２３を成膜する。非磁性層２３の膜厚は、２Å〜１０Å、より好ましくは２Å〜５Å程度である。また、非磁性材料層１３がＣｕで形成される場合は非磁性層２３を形成しなくてもよい。
【０２６４】
次に、図９工程のところで説明したのと同じ条件の第１の磁場中アニールにかけた後、リフトオフ用のレジスト層Ｒ１を積層して、レジスト層Ｒ１に覆われていない、多層膜Ｔ２の記録媒体との対向面側領域とハイト方向奥側（図示Ｙ方向）領域、及びトラック幅方向（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。
【０２６５】
その後、図１１工程と同様に、反強磁性材料層６０、またはＣｏＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔ合金、ＣｏＣｒＰｔＴａ合金、ＣｏＣｒＴａ合金などからなる硬磁性材料層、非磁性中間層６１、強磁性層６２、非磁性中間層６３を連続して成膜する。
【０２６６】
次に、図１２工程と同様に、非磁性層２３または非磁性材料層１３表面の酸化層及び非磁性中間層６３を表面から前述した低エネルギーのイオンミリングまたはＲＩＥによって全部除去する。ただし、非磁性中間層６３は、０．５Å〜６Åの膜厚で残してもよい。
【０２６７】
非磁性層２３及び非磁性中間層６３を除去した後、磁束ガイド層１７の形成、反強磁性材料層６０、非磁性中間層６１、強磁性層６２のパターンニングをする。さらに、第２の磁場中アニール工程によって、磁束ガイド層１７の磁化と固定磁性層１２の磁化を交叉させる。
【０２６８】
なお、図１６に示された磁気ヘッドでも、図３に示される磁気ヘッドのように、非磁性中間層２４、２７が形成されなくともよい。
【０２６９】
また、磁束ガイド層１７の非磁性材料層１３上に位置する領域Ｉのトラック幅方向両側部に直接、または磁束ガイド層１７に一体に形成されたタブ層を介して図４から図８に示されたエクスチェンジ型またはハードバイアス型の縦バイアス層が形成されてもよい。
【０２７０】
なお、非磁性材料層１３には、前述の第１の磁場中アニール工程によって、非磁性層２３の材料、すなわち、Ｃｒ或いはＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈのいずれか１種または２種以上からなる貴金属が拡散した状態になっている。非磁性層２３の材料の拡散はＳＩＭＳ分析装置や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるＥＤＸ分析などによって測定できる。
【０２７１】
以上本発明をその好ましい実施例に関して述べたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。
【０２７２】
なお、上述した実施例はあくまでも例示であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【０２７３】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明では、前記多層膜に形成されている前記フリー磁性層上から記録媒体との対向面方向に延びている前記磁束ガイド層の下層に、前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層が形成されている。
【０２７４】
本発明では、前記フリー磁性層が前記固定磁性層の上層に積層されており、このフリー磁性層の上に前記磁束ガイド層が形成されている。すると、前記磁束ガイド層の下には空間ができる。本発明では、この空間に前記磁区制御層を形成することによって、前記磁束ガイドの形状を平坦状に近くして磁束伝達効率を向上させることができるようになった。
【０２７５】
また、本発明では、前記磁区制御層の上に前記磁束ガイド層を積層するだけで前記磁束ガイド層の磁化制御を行うことができるので、前記磁区制御層の形状を単純な平坦状の薄膜にでき、安定したバイアス磁界の供給ができる。
【０２７６】
また、本発明では、磁気ヘッドのギャップ長を小さくすることが容易になる。
また、本発明では、ハイト方向奥側に延びる前記磁束ガイド層の下層に前記磁束ガイド層の磁化方向を一方向にそろえるための磁区制御層を形成することにより、前記磁束ガイド層の磁化制御をより確実にできるとともに、再生感度を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の磁気ヘッドの模式的な部分斜視図、
【図２】図１の磁気ヘッドを２−２線で切断し、矢印方向からみた縦断面図、
【図３】本発明の第２の実施の形態の磁気ヘッドの縦断面図、
【図４】本発明の第３の実施の形態の磁気ヘッドの縦断面図、
【図５】参考例の形態の磁気ヘッドの模式的な部分斜視図、
【図６】図５の磁気ヘッドを６−６線で切断し、矢印方向からみた断面図、
【図７】参考例の形態の磁気ヘッドの断面図、
【図８】参考例の形態の磁気ヘッドの断面図、
【図９】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図１０】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図１１】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図１２】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す縦断面図、
【図１３】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図１４】図１及び図２に示される磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図１５】図５及び図６に示される磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図１６】図１及び図２に示される磁気ヘッドの他の製造工程を示す平面図、
【図１７】図１及び図２に示される磁気ヘッドの他の製造工程を示す平面図、
【図１８】図１及び図２に示される磁気ヘッドの他の製造工程を示す平面図、
【図１９】本発明の他の磁気ヘッドの製造工程を示す平面図、
【図２０】参考例の形態の磁気ヘッドの縦断面図、
【図２１】従来の磁気ヘッドの模式的な部分斜視図、
【符号の説明】
１１ 反強磁性層
１２ 固定磁性層
１３ 非磁性材料層
１４ フリー磁性層
１５ 下部シールド層
１７ 磁束ガイド層
１８、１９ 磁区制御層
２０ 上部シールド層
２３ 非磁性層
２４、２６、２７、２９、４２、４４ 非磁性中間層
２５、２８、４３ 強磁性層
４０ タブ層
４１ 縦バイアス層
Ｔ１ 多層膜
Ｆ 記録媒体との対向面
Claims (18)
- 下から順に積層された固定磁性層と非磁性材料層とフリー磁性層を有する多層膜が記録媒体との対向面からハイト方向奥側の所定位置に形成されており、強磁性材料からなり前記フリー磁性層と磁気的に結合している磁束ガイド層を有する磁気ヘッドにおいて、
前記磁束ガイド層は、前記フリー磁性層上に非磁性層を介して対向するとともに、記録媒体との対向面方向に延びており、
前記多層膜の前記対向面側前方であって、前記磁束ガイド層の下側の空間に、前記磁束ガイド層の磁化方向をトラック幅方向に揃えるための磁区制御層が形成されており、前記フリー磁性層の磁化方向は、前記非磁性層を介して、前記磁束ガイド層の磁化方向と反平行を向いていることを特徴とする磁気ヘッド。 - 前記磁束ガイド層は前記多層膜のハイト方向奥側にも延びており、前記多層膜のハイト方向奥側であって、前記磁束ガイド層の下側の空間に、前記磁束ガイド層の磁化方向をトラック幅方向に揃えるための磁区制御層が形成されている請求項１記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に非磁性中間層が介在している請求項１又は２に記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層と前記磁束ガイド層の間に強磁性層が形成されている請求項１又は２に記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層と前記強磁性層の間に非磁性中間層が介在している請求項４記載の磁気ヘッド。
- 前記強磁性層と前記磁束ガイド層との間に非磁性中間層が介在している請求項４又は５に記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層が反強磁性材料によって形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 前記磁区制御層が硬磁性材料によって形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気ヘッド。
- 以下の工程を有することを特徴とする磁気ヘッドの製造方法、
（ａ）基板上に、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、Ｃｒ，Ｒｕ，Ｒｅ，Ｐｄ，Ｏｓ，Ｉｒ，Ｐｔ，Ａｕ，Ｒｈ，Ｃｕのうちいずれか１種または２種以上からなる非磁性層の順に積層された多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜の記録媒体との対向面側前方を除去する工程と、
（ｃ）前記対向面側前方に、磁区制御層を形成する工程と、
（ｄ）前記磁区制御層上から前記非磁性層上にかけて磁束ガイド層を形成する工程と、
（ｅ） 前記磁束ガイド層の磁化方向をトラック幅方向に揃えるとともに、前記フリー磁性層の磁化方向を前記非磁性層を介して前記磁束ガイド層の磁化方向と反平行に揃える工程。 - 前記（ａ）工程後、前記（ｄ）工程の前までに、
（ｆ）前記多層膜のハイト方向奥側後方を除去する工程と、
（ｇ）前記ハイト方向奥側後方に磁区制御層を形成する工程と、を有し、
前記（ｄ）工程で、前記磁束ガイド層を、前記多層膜の前記対向面側前方に形成された前記磁区制御層上から前記非磁性層上、さらに、前記多層膜の前記ハイト方向奥側後方に形成された前記磁区制御層上にかけて形成する請求項９記載の磁気ヘッドの製造方法。 - 前記磁束ガイド層を形成する前に、前記フリー磁性層上に形成された非磁性層を一部削る請求項９又は１０に記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記（ｃ）工程、あるいは前記（ｇ）工程、又は、前記（ｃ）工程及び前記（ｇ）工程にて、前記磁区制御層上に非磁性中間層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記非磁性中間層上に前記磁束ガイド層を形成する請求項９ないし１１のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記（ｃ）工程、あるいは前記（ｇ）工程、又は、前記（ｃ）工程 及び前記（ｇ）工程にて、前記磁区制御層上に強磁性層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記強磁性層上に前記磁束ガイド層を形成する請求項９ないし１１のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記（ｃ）工程、あるいは前記（ｇ）工程、又は、前記（ｃ）工程及び前記（ｇ）工程にて、前記磁区制御層上に非磁性中間層を形成し、さらに前記非磁性中間層上に前記強磁性層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記強磁性層上に前記磁束ガイド層を形成する請求項１３記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記強磁性層上に非磁性中間層を形成し、その後、前記（ｄ）工程にて、前記非磁性中間層上に前記磁束ガイド層を形成する請求項１３又は１４に記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記（ｄ）工程前に、前記非磁性中間層を一部または全部削り、その後、前記（ｄ）工程を行う請求項１２又は１５に記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記磁区制御層を反強磁性材料によって形成する請求項９ないし１６のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
- 前記磁区制御層を硬磁性材料によって形成する請求項９ないし１６のいずれかに記載の磁気ヘッドの製造方法。
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