JP4275347B2 - 磁気検出素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気検出素子に係り、特にフリー磁性層の磁化制御を適切に行うことが可能な磁気検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図３１は従来における磁気検出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。
【０００３】
符号１は、下部電極であり、前記下部電極１の上にＰｔＭｎなどの第１反強磁性層２が形成されている。さらに前記第１反強磁性層２の上にはＣｏＦｅなどで形成された固定磁性層８が形成され、前記固定磁性層８の上にはＣｕなどで形成された非磁性材料層４が形成され、さらに前記非磁性材料層４の上にはＮｉＦｅなどで形成されたフリー磁性層５が形成されている。前記フリー磁性層５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部上には、ＰｔＭｎなどの第２反強磁性層６が形成されている。図３１に示すように前記フリー磁性層５及び第２反強磁性層６の上には上部電極７が形成されている。第２の反強磁性層６と上部電極７の間には絶縁層９が挿入されている。
【０００４】
前記固定磁性層８の磁化は、前記第１反強磁性層２との交換結合磁界によって図示Ｙ方向に固定される。一方、前記フリー磁性層５の両側端部の磁化は、その上に形成された第２反強磁性層６との間で発生する交換結合磁界によって図示Ｘ方向と逆方向に固定される。ただし前記フリー磁性層５の中央部の磁化は、外部磁界に対して磁化反転できる程度に弱く単磁区化された状態にある。
【０００５】
図３１に示す磁気検出素子は、電極１、７から流れる電流が、第１反強磁性層２からフリー磁性層５までの多層膜を膜厚方向（図示Ｙ方向）に流れるＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型と呼ばれる磁気検出素子である。
【０００６】
ＣＰＰ型の磁気検出素子は、電極から流れる電流が、第１反強磁性層２からフリー磁性層５までの多層膜を膜面と平行な方向（図示Ｘ方向）に流れるＣＩＰ（current in the plane）型の磁気検出素子に比べて、素子サイズの狭小化によって再生出力を大きくでき、ＣＰＰ型は、今後の高記録密度化に伴う素子サイズの狭小化に適切に対応できるものと期待された。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図３１に示す磁気検出素子では以下のような問題点が指摘された。
【０００８】
図３２は図３１に示すフリー磁性層５及びその上に形成された第２反強磁性層６の部分を真上から見た部分平面図である。
【０００９】
図３２に示すように、前記フリー磁性層５の中央部にセンス電流が今、図示Ｚ方向とは逆の方向（すなわち紙面垂直下方向）に流れたとすると、このとき右ねじの法則によってセンス電流磁界Ｃが発生する。記録媒体との対向面側の領域Ｅの部分での前記センス電流磁界Ｃの向きは、フリー磁性層５の磁化方向（図示Ｘ方向と平行な方向であって図示左方向）と一致するので問題はないが、前記記録媒体との対向面の裏面側、すなわち後端面側の領域Ｄの部分のセンス電流磁界の向きは、前記フリー磁性層５の磁化方向とは逆向き（図示Ｘ方向と平行な方向であって図示右方向）であるため、この部分での前記フリー磁性層５の磁化が乱れやすくなり、ひいては素子全体の磁区制御に支障を来していた。
【００１０】
またＣＰＰ型の磁気検出素子は、素子抵抗が小さいため、センス電流密度を上ないと大きな再生出力を取ることができないが、前記センス電流密度を大きくするほど、上記したフリー磁性層５の磁化の乱れの影響が大きくなってヒステリシスを持ってしまい、再生特性の悪化を招いた。
【００１１】
また、図３１及び図３２に示す磁気検出素子とは異なって、前記フリー磁性層５の磁化を、前記フリー磁性層５の両側に形成された永久磁石製のハードバイアス層６３によって制御する場合でも上記した問題は生じる。
【００１２】
図３３は、ハードバイアス層６３によって前記フリー磁性層５の磁化制御を行う磁気検出素子の構造を、記録媒体との対向面側から見た部分断面図、図３４は、前記フリー磁性層５及びその両側に形成されたハードバイアス層６３を真上から見た部分平面図である。
【００１３】
この磁気検出素子では、下部電極１の上に下地層６１、フリー磁性層５、非磁性材料層４、固定磁性層８、第１反強磁性層２及び保護層６２の順に積層されている。前記フリー磁性層５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側にはハードバイアス層６３が対向して形成され、前記ハードバイアス層６３の上下にはＡｌ₂Ｏ₃などで形成された絶縁層６０が形成されている。
【００１４】
図３１に示すように、前記フリー磁性層５を図示Ｚ方向とは逆方向（すなわち紙面垂直下方向）に流れるセンス電流には、右ねじの法則によってセンス電流磁界Ｃが発生し、図示Ｘ方向と平行な方向であって図示左方向に磁化されたフリー磁性層５には、後端面側の領域Ｄで、前記フリー磁性層５の磁化方向と逆方向に向く前記センス電流磁界が影響して前記フリー磁性層５の磁化が乱れてしまう。
【００１５】
ハードバイアス層６３を用いて前記フリー磁性層５の磁化制御を行う場合、前記ハードバイアス層６３の膜厚を厚くして、前記フリー磁性層５に流入する図示左方向の縦バイアス磁界を強めることで、上記した問題を緩和することができるが、今度は、前記縦バイアス磁界が強すぎることで前記フリー磁性層５の磁化が固定されやすくなり、よって外部磁界に対して感度良く磁化反転しなくなり再生特性の劣化が問題となった。
【００１６】
また上記の問題は、前記磁気検出素子の非磁性材料層４がＣｕなどの非磁性導電材料で形成された磁気検出素子の構造のみならず、前記非磁性材料層４がＡｌ₂Ｏ₃などの絶縁層で形成された磁気検出素子の構造（このような構造の磁気検出素子をトンネル型磁気抵抗効果型素子という）の場合でも起こった。
【００１７】
そこで本発明は上記課題を解決するためのものであり、特に第２反強磁性層等の形成位置を適正化することで、センス電流磁界によるフリー磁性層の磁化の乱れを緩和し、ヒステリシスが小さい再生特性に優れた磁気検出素子を提供することを目的としている。
【００１８】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜が設けられ、前記多層膜の上下に電極が設けられ、前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子において、
前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側端部上と、前記フリー磁性層のトラック幅方向の中央部であって、その後端部上とに第２反強磁性層が設けられ、
前記フリー磁性層の前記中央部の前端部上に上側電極が設けられることを特徴とするものである。
【００１９】
本発明では前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側端部上のみならず、前記フリー磁性層のトラック幅方向の中央部であって、その後端部（以下、中央後端部という）上にも第２反強磁性層が設けられている。
【００２０】
これによって前記フリー磁性層のトラック幅方向の中央部であって、その前端部（以下、中央前端部という）のハイト側縁部付近は、前記中央後端部から強いバイアス磁界の影響を受けることになる。
【００２１】
一方、前記フリー磁性層の中央前端部をセンス電流が膜厚方向に流れることでセンス電流磁界が発生し、特にこのセンス電流磁界は、前記フリー磁性層の中央前端部の各縁部に近づくほど強まる。
【００２２】
本発明では上記したように、前記フリー磁性層の中央前端部のハイト側縁部では、フリー磁性層の中央後端部上に設けられた第２反強磁性層からのバイアス磁界によって、前記フリー磁性層の磁化方向と逆方向に向いているセンス電流磁界を打ち消して前記センス電流磁界の影響を弱めることができ、従来に比べて前記フリー磁性層の磁化の乱れを小さくでき、前記フリー磁性層の磁化制御を適切に行うことが可能になる。後述する実験によれば、本発明における磁気検出素子は、フリー磁性層の両側にのみハードバイアス層が設けられた従来構造の磁気検出素子（図３３及び図３４）に比べてヒステリシスを小さくでき、再生特性に優れたものであることがわかった。
【００２３】
また本発明では、前記両側端部上及び前記中央後端部上に設けられた前記第２反強磁性層は一体で形成されていることが好ましい。
【００２４】
また本発明では、前記第２反強磁性層上には絶縁層が設けられ、前記上側電極は、前記絶縁層上から前記フリー磁性層の前記中央前端部上にかけて形成されることが好ましい。これによって前記上部電極と下部電極間に流れる電流が前記第２反強磁性層に分流するのを防止でき、再生出力の大きい磁気検出素子を製造できる。
【００２５】
また本発明では、前記絶縁層は、前記フリー磁性層の前記中央前端部上の一部にまで延びて形成され、前記上側電極は、前記絶縁層上から前記絶縁層に覆われていない前記フリー磁性層の前記中央前端部上にかけて形成されることが好ましい。すなわち前記絶縁層は、前記フリー磁性層の前記中央前端部上の一部にオーバーラップし、前記第２反強磁性層表面は前記絶縁層によって完全に覆われた状態になっている。これによってより適切に前記第２反強磁性層への電流の分流を防ぐことができ、再生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能になる。
【００３２】
また本発明では、前記非磁性材料層は、非磁性導電材料で形成されるか、あるいは絶縁材料で形成されることが好ましい。
【００３３】
さらに本発明では、前記多層膜の下側に形成された下側電極は下部シールド層であり、上側に形成された上側電極は上部シールド層であることが好ましい。これによって前記シールド層以外に余分に電極層を設ける必要性がなく、また下部シールド層から上部シールド層間のギャップ長Ｇｌを短くすることができ、高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが可能になる。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態の磁気検出素子の全体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ではＸ方向に延びる素子の中央部分のみを破断して示している。
【００３５】
図１に示す磁気検出素子は、記録媒体に記録された信号を再生するためのものである。図示していないが、この磁気検出素子上に、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。
【００３６】
また前記磁気検出素子は、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。
【００３７】
図１に示す符号１０は、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成された下部シールド層１０である。この実施形態では前記下部シールド層１０が下部電極を兼ねている。
【００３８】
前記下部シールド層１０の上には非磁性材料で形成された下地層１１が形成されている。前記下地層１１が下部ギャップ層を兼ねている。前記下地層１１は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成されることが好ましい。前記下地層１１は例えば５０Å以下程度の膜厚で形成される。
【００３９】
次に前記下地層１１の上にはシードレイヤ１２が形成される。前記シードレイヤ１２を形成することで、前記シードレイヤ１２上に形成される各層の膜面と平行な方向における結晶粒径を大きくでき、耐エレクトロマイグレーションの向上に代表される通電信頼性の向上や抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上などをより適切に図ることができる。
【００４０】
前記シードレイヤ１２はＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金やＣｒなどで形成される。前記シードレイヤ１２がＮｉＦｅＣｒで形成される場合、例えばその組成比は、（Ｎｉ_0.8Ｆｅ_0.2）_60at%Ｃｒ_40at%である。前記シードレイヤ１２は、例えば３０Å程度で形成される。前記シードレイヤ１２は形成されていなくてもよい。
【００４１】
次に前記シードレイヤ１２上には第１反強磁性層１３が形成される。前記第１反強磁性層１３は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。あるいは前記第１反強磁性層１３は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎを含有する反強磁性材料により形成されることが好ましい。
【００４２】
これらの反強磁性材料は、耐食性に優れしかもブロッキング温度も高く次に説明する固定磁性層６４を構成する第２磁性層１４との界面で大きな交換異方性磁界を発生し得る。また前記第１反強磁性層１３は８０Å以上で３００Å以下の膜厚で形成されることが好ましい。
【００４３】
次に前記第１反強磁性層１３の上には固定磁性層６４が形成されている。この実施形態では前記固定磁性層６４は３層構造で形成されている。
【００４４】
前記固定磁性層６４を構成する符号１４、１６の層は磁性層であり、前記第２磁性層１４と第１磁性層１６との間に、Ｒｕなどで形成された非磁性中間層１５が介在し、この構成により、前記第２磁性層１４と第１磁性層１６の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これはいわゆる積層フェリ構造と呼ばれる。なおこの明細書においては、積層フェリ構造において、非磁性材料層１８と接する側の磁性層を第１磁性層と、もう一方の磁性層を第２磁性層と呼ぶ。前記非磁性中間層１５は、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。特に前記非磁性中間層１５はＲｕによって形成されることが好ましい。
【００４５】
前記第１反強磁性層１３と前記固定磁性層６４の前記第１反強磁性層１３に接する第２磁性層１４との間には磁場中熱処理によって交換異方性磁界が発生し、例えば前記第２磁性層１４の磁化がハイト方向（図示Ｙ方向）に固定された場合、もう一方の第１磁性層１６はＲＫＫＹ相互作用により、ハイト方向とは逆方向（図示Ｙ方向と逆方向）に磁化され固定される。この構成により前記固定磁性層６４の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層６４の第２磁性層１４と前記第１反強磁性層１３との界面で発生する交換異方性磁界を見かけ上大きくすることができる。
【００４６】
なお例えば、前記磁性層１４、１６の膜厚は１０〜７０Å程度、非磁性中間層１５の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【００４７】
また前記第２磁性層１４と第１磁性層１６はそれぞれ単位面積当たりの磁気モーメントが異なっている。前記磁気モーメントは飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔで設定され、前記第２磁性層１４と第１磁性層１６の磁気モーメントを異ならせることで適切に前記第２磁性層１４と第１磁性層１６を積層フェリ構造にすることが可能である。
【００４８】
前記固定第１磁性層１６の上には非磁性材料層１８が形成されている。前記非磁性材料層１８は例えばＣｕなどの電気抵抗の低い導電性材料によって形成される。前記非磁性材料層１８は例えば２５Å程度の膜厚で形成される。
【００４９】
次に前記非磁性材料層１８の上にはフリー磁性層６７が形成される。この実施形態では、前記フリー磁性層６７は磁性層の２層構造で形成される。また前記フリー磁性層６７の全体の膜厚は、２０Å以上で１００Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。
【００５０】
前記フリー磁性層６７を構成する磁性層６５、２０は、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏのいずれかの１種であることが好ましい。磁性層６５はＣｏＦｅ合金、磁性層２０はＮｉＦｅ合金で形成されることがより好ましい。
【００５１】
図１に示すように前記フリー磁性層６７上には、非磁性層２６が形成されている。前記非磁性層２６は図２に示すフリー磁性層６７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部であって、その前端部Ｃ（以下では中央前端部Ｃと言う）上のみに形成されている。図３（磁気検出素子のフリー磁性層の中央部部分を図１に示す３−３線からハイト方向（図示Ｙ方向）へ切断し矢印方向から見た部分縦断面図）でも、前記非磁性層２６がフリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上のみに形成されていることが示されている。なおここで「前端部」とは、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって、記録媒体との対向面側の領域を指している。
【００５２】
前記非磁性層２６は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈのいずれか１種または２種以上で形成されることが好ましい。
【００５３】
図１に示すように、前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ上に第２反強磁性層２２が形成されている。この第２反強磁性層２２は図２、３に示すように、前記フリー磁性層６７の中央部の後端部Ｂ（以下、中央後端部Ｂと言う）上にも形成されている。ここで「後端部」とは、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向であって、記録媒体との対向面の裏面側、すなわち後端面側の領域を指している。
【００５４】
前記第２反強磁性層２２は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。あるいは前記第２反強磁性層２２は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎを含有する反強磁性材料により形成されることが好ましい。
【００５５】
前記第２反強磁性層２２とフリー磁性層６７との間で交換結合磁界が発生すると前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ、および中央後端部Ｂの磁化は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向に固定される。この実施形態では前記フリー磁性層６７は例えば図面左方向に磁化されている。一方、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃの磁化は、外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く単磁区化された状態になっている。
【００５６】
前記第２反強磁性層２２上にはＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成された絶縁層２４が形成されている。従って前記絶縁層２４は、図２に示すフリー磁性層６７の両側端部Ａ上及び中央後端部Ｂ上に形成される。
【００５７】
図１、２に示す実施形態では前記絶縁層２４上からフリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上にかけて上部シールド層６６が形成される。前記上部シールド層６６はＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成される。この実施形態では前記上部シールド層６６が上部電極としての役割を有し、また前記非磁性層２６が上部ギャップ層としての役割を有している。
【００５８】
図１に示す実施形態の磁気検出素子には、下地層１１から非磁性層２６までの多層膜の上下に電極を兼用したシールド層１０、６６が形成され、前記シールド層１０、６６間を流れる電流は、前記多層膜を膜厚方向（図示Ｚ方向）に流れるＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型となっている。図１に示す実施形態では、下地層１１から非磁性層２６までの膜厚方向（図示Ｚ方向）の長さ寸法でギャップ長Ｇｌが決定される。
【００５９】
本発明における磁気検出素子の特徴的部分について以下に説明する。本発明では図２に示すように前記第２反強磁性層２２は、前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ上、および中央後端部Ｂ上に形成される。すなわち前記第２反強磁性層２２は前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上を除いた全てのフリー磁性層６７上を覆っているのである。
【００６０】
これによって前記第２反強磁性層２２とフリー磁性層６７の両側端部Ａ及び中央後端部Ｂ間に交換結合磁界が発生し、前記両側端部Ａ及び中央後端部Ｂのフリー磁性層６７の磁化は、例えば図示Ｘ方向と平行な方向であって図示左方向に固定される。一方、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃの磁化は図示左方向に揃えられ、外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く単磁区化された状態になっている。
【００６１】
このとき、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃに図示Ｚ方向とは逆方向（すなわち紙面垂直下方向）にセンス電流磁界が流れたとする。右ねじの法則によって発生するセンス電流磁界は、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃのハイト側（図示Ｙ方向）領域Ｋで前記フリー磁性層６７の磁化方向とは逆方向（すなわち右方向）に向いている。特に前記センス電流磁界は、フリー磁性層６７の中央前端部Ｃの両側縁部Ｃ１、ハイト側縁部Ｃ２及び記録媒体対向面側縁部Ｃ３に近づくほど強くなることがわかっている。
【００６２】
ここで前記フリー磁性層６７の両側縁部Ｃ１付近は、前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ上に形成されている第２反強磁性層２２によるバイアス磁界が強い領域であるので、前記フリー磁性層６７の磁化は乱れず適切に図示左方向に向いている。前記フリー磁性層６７の記録媒体対向面側縁部Ｃ３付近では、前記センス電流磁界の向きは、図示左方向であるから、フリー磁性層６７の磁化方向と一致しフリー磁性層６７の磁化が乱れるといった心配はない。
【００６３】
従来、問題となっていたフリー磁性層６７のハイト側領域、図２では前記フリー磁性層６７のハイト側縁部Ｃ２付近での磁化の乱れであるが、本発明では、前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ上のみならず、中央後端部Ｂ上にも第２反強磁性層２２を設けたことで、前記フリー磁性層６７の中央後端部Ｂが磁化固定され、これによって前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃのハイト側縁部Ｃ２付近に強いバイアス磁界Ｇが作用するため、前記フリー磁性層６７の磁化方向と逆方向である前記センス電流磁界は、このバイアス磁界によって打ち消され、前記センス電流磁界による前記フリー磁性層６７のハイト側縁部Ｃ２付近での磁化の乱れを適切に緩和することができ、後述する実験によれば、従来に比べてヒステリシスを小さくできることがわかった。
【００６４】
特に後述する実験によれば、センス電流（センス電流密度）を大きくしてもほとんどＲ−Ｈ曲線（ＱＳＴ ｃｕｒｖｅという）に変化はなく、ヒステリシスを小さく保てることができ、適切に再生出力の大きい磁気検出素子を製造できることがわかった。
【００６５】
なお前記センス電流磁界が、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃのハイト側縁部Ｃ２付近で、フリー磁性層６７の磁化方向と逆方向に向くように、センス電流の流れ方向、およびフリー磁性層６７の磁化方向を調整しなければならない。例えば前記センス電流を図示Ｚ方向（すなわち紙面垂直上方向）に流すと、前記センス電流磁界は、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃの記録媒体対向面側縁部Ｃ３付近で、フリー磁性層６７の磁化方向と逆方向に向いてしまい、前記記録媒体対向面側縁部Ｃ３付近での磁化の乱れを距離的に遠くなる前記第２反強磁性層２２で抑制することができず、ヒステリシスが大きくなってしまう。
【００６６】
よって前記センス電流磁界を、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃのハイト側縁部Ｃ２付近で、フリー磁性層６７の磁化方向と逆方向に向かせる必要があるのである。
【００６７】
図２に示すフリー磁性層６７の中央前端部Ｃはトラック幅領域と呼ばれる領域である。すなわち前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃが磁気抵抗効果に寄与する領域であり、前記中央前端部Ｃのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法がトラック幅Ｔｗである。前記トラック幅Ｔｗは０．１５μｍ以下であることが好ましく、また前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃのハイト方向（図示Ｙ方向）への長さ寸法（ＭＲハイト）Ｌ１は０．１５μｍ以上であることが好ましい。また前記フリー磁性層６７全体のトラック幅方向における幅寸法Ｔ１は１〜１００μｍであることが好ましく、前記フリー磁性層６７全体のハイト方向（図示Ｙ方向）への長さ寸法Ｌ２は０．５〜５０μｍであることが好ましい。
【００６８】
なお前記フリー磁性層６７の中央後端部Ｂ上に第２反強磁性層２２を設けることで、前記フリー磁性層６７の後端部側は、すべて磁化固定される領域となるが、前記フリー磁性層６７の後端部は、記録媒体から発生する記録磁界に対する感度にはあまり寄与せず、主として寄与するのは、記録媒体との対向面側の領域であるから、また、フリー磁性層６７の後端部にはセンス電流が流れないから、前記フリー磁性層６７の中央後端部Ｂ上に第２反強磁性層２２を設けたことによって感度が犠牲になることはない。
【００６９】
次に図２に示す実施形態では、前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ上、および中央後端部Ｂ上に設けられた第２反強磁性層２２は、一体で形成されている。すなわち図２に示すＡ１、Ａ２及びＢの領域に一体の第２反強磁性層２２が形成されている。前記第２反強磁性層２２が一体で形成されることで、前記第２反強磁性層２２の製造工程を容易化できて好ましい。ただし本発明では前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ上、および中央後端部Ｂ上に形成された第２反強磁性層２２がそれぞれ別体で設けられていてもよい。さらに前記第２反強磁性層２２は図２に示すフリー磁性層２２の両側端部であって、その前端部Ａ１上と、中央後端部Ｂ上のみに設けられていてもよい（すなわちＡ２領域に前記第２反強磁性層２２が設けられない）。
【００７０】
次に図１ないし図３に示す実施形態では、前記第２反強磁性層２２上に絶縁層２４が形成され、上部電極として機能する上部シールド層６６は、前記絶縁層２４上から前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上の非磁性層２６上にかけて形成されている。このように前記第２反強磁性層２２上に絶縁層２４が設けられたことで、前記上部シールド層６６からフリー磁性層６７下へ流れるセンス電流は、前記第２反強磁性層２２に分流することがなく、前記下地層１１から非磁性層２６までの多層膜の中央前端部Ｃ内にのみ適切に流れる。よって再生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能になる。
【００７１】
また図１、２に示す実施形態では、前記絶縁層２４の内側端部２４ａは、前記フリー磁性層６７の前記中央前端部Ｃ上の一部にまで延びて形成されている。すなわち前記絶縁層２４は、前記中央前端部Ｃ上に一部オーバーラップして形成されている。図２では、前記絶縁層２４のオーバーラップ領域が、点線で示されている。そして上部電極として機能する上部シールド層６６は、前記絶縁層２４上から前記絶縁層２４に覆われていない前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上にかけて形成される。
【００７２】
このように前記絶縁層２４の内側端部２４ａが前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上に一部、オーバーラップして形成されることで、前記第２反強磁性層２２の内側端面２２ａは、完全に前記絶縁層２４によって覆われた状態になり、前記上部シールド層６６からのセンス電流が前記第２反強磁性層２２に分流するのを、より効果的に抑制でき再生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能である。
【００７３】
図１に示す実施形態では、前記非磁性材料層１８はＣｕなどの非磁性導電材料で形成されていたが、前記非磁性材料層１８はＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成されていてもよい。前者はスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる膜構成であり、後者はトンネル型磁気抵抗効果型素子と呼ばれる膜構成である。
【００７４】
トンネル型磁気抵抗効果型素子では、フリー磁性層６７と固定磁性層６４に電圧を印加すると、非磁性材料層１８を電流（トンネル電流）が流れ、トンネル効果が発揮される。そして、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層６７の磁化が変動することにより、変化するトンネル電流を信号としてとらえ、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。
【００７５】
また既に説明したように図１に示す実施形態では、下部シールド層１０及び上部シールド層６６がそれぞれ下部電極、上部電極としての役割を有している。前記シールド層１０、６６は、本来、磁気検出素子に侵入してくる目的とする媒体信号磁界以外の磁界等を遮断するために設けられたものであるが、これらシールド層１０、６６をシールドとしてのみでなく電極としても使用すれば、わざわざ電極を設ける必要性がなくなり製造工程の簡略化を図ることができるとともに、シールド層１０、６６間の間隔、すなわちギャップ長Ｇｌを短くすることができる。ただし前記シールド層１０、６６を電極として用いる場合には、下部シールド層１０上に下部ギャップ層となる層（図１では下地層１１）、上部シールド層６６下に上部ギャップ層となる層（図１では非磁性層２６）を設ける必要がある。
【００７６】
また前記非磁性層２６の形成位置であるが図１では、前記非磁性層２６はフリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上のみに設けられていた。しかし前記非磁性層２６は、前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ上、および中央後端部Ｂ上に設けられていてもよく、ただし前記両側端部Ａ及び中央後端部Ｂでの非磁性層２６の膜厚は３Å以下の非常に薄い膜厚であることが好ましい。前記非磁性層２６の膜厚が薄くないとフリー磁性層６７と第２反強磁性層２２間で適切な大きさの交換結合磁界を生じさせることができないからである。
【００７７】
図４ないし図６では、図１と同様にフリー磁性層６７の両側端部Ａ上、および中央後端部Ｂ上に第２反強磁性層２２が設けられているものの（図２を参照されたい）、図１とは若干、絶縁層２４や第２反強磁性層２２の形態が異なる。
【００７８】
図２は本発明における第２実施形態の磁気検出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。
【００７９】
図２に示す実施形態では前記第２反強磁性層２２上に形成された絶縁層２４の内側端部２４ａは、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上の非磁性層２６上にまで延出形成されていない。かかる場合でも上部電極として機能する上部シールド層６６から前記第２反強磁性層２２に分流するセンス電流の分流ロスを低減させることができ再生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能である。
【００８０】
また図２に示す実施形態でも図１と同様に、第２反強磁性層２２はフリー磁性層６７の両側端部Ａ上及び中央後端部Ｂ上に形成されており（図２を参照されたい）、前記フリー磁性層６７の中央後端部Ｂが磁化固定され、これによって前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃのハイト側縁部Ｃ２付近に強いバイアス磁界が作用し、フリー磁性層６７の磁化方向と逆向きのセンス電流磁界を前記バイアス磁界で打ち消してハイト側縁部Ｃ２付近での磁化の乱れを緩和することができ、ヒステリシスの小さい磁気検出素子を製造することが可能になる。
【００８１】
図５は本発明における第３実施形態の磁気検出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。
【００８２】
この実施形態における磁気検出素子は、図１、４に示す磁気検出素子と異なる製造方法によって形成されたものである。なお製造方法については後述する。
【００８３】
図５に示す実施形態の磁気検出素子においても、第２反強磁性層２２がフリー磁性層６７の両側端部Ａ上、および中央後端部Ｂ上に形成されており（図２を参照されたい）、前記フリー磁性層６７の中央後端部Ｂが磁化固定され、これによって前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃのハイト側縁部Ｃ２付近に強いバイアス磁界が作用し、フリー磁性層６７の磁化方向と逆向きのセンス電流磁界を前記バイアス磁界で打ち消してハイト側縁部Ｃ２付近での磁化の乱れを緩和することができ、ヒステリシスの小さい磁気検出素子を製造することが可能になる。
【００８４】
図５に示す実施形態では、前記第２反強磁性層２２の内側端面２２ａが、前記フリー磁性層６７の上面から垂直方向（図示Ｚ方向）に延びて形成され、前記第２反強磁性層２２の上面に絶縁層２４が形成されている。ただし前記第２反強磁性層２２の内側端面２２ａは、一点鎖線で示すように傾斜面あるいは湾曲面で形成され、前記内側端面２２ａが下面から上面に向う（図示Ｚ方向）にしたがって徐々に中央前端部Ｃから遠ざかるように形成されていてもよい。
【００８５】
また図５に示す実施形態では前記フリー磁性層６７と上部電極３０間に非磁性層２６が形成されていないが、点線で示すように前記非磁性層２６が前記フリー磁性層６７の中央前端部上及び絶縁層２４上の全面に形成されていてもかまわない。前記非磁性層２６の有無は後述する製造方法に起因するものであり、前記非磁性層２６が前記フリー磁性層６７上に設けられる場合には、この非磁性層２６を上部ギャップ層として機能させることができ、図１、４と同様に前記上部電極３０を磁性材料で形成して上部シールド層と兼用させることが可能になる。非磁性層２６が設けられておらず、且つ前記フリー磁性層６７と上部電極３０との間に上部ギャップ層となり得る層が無い場合には、前記フリー磁性層６７の上に上部ギャップ層、および上部シールド層を設ける必要がある。
【００８６】
図６は本発明における第４実施形態の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。
【００８７】
図６に示す実施形態においても、図１、４及び５に示す実施形態と同様に第２反強磁性層２２はフリー磁性層６７の両側端部Ａ上、及び中央後端部Ｂ上に形成されている（図２を参照されたい）。ただしこの実施形態では、前記第２反強磁性層２２は前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上にも形成されている。
【００８８】
図６に示すように前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上に形成された前記第２反強磁性層２２の膜厚はＨ２であり、前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ上及び中央後端部Ｂ上に形成された第２反強磁性層２２の膜厚はＨ１であり、Ｈ１はＨ２よりも大きい。
【００８９】
前記両側端部Ａ上及び中央後端部Ｂ上に形成された第２反強磁性層２２の膜厚Ｈ１は、８０Å以上で３００Å以下で形成されることが好ましい。この程度の厚い膜厚で形成されることにより前記第２反強磁性層２２とフリー磁性層６７間で適切に交換結合磁界が発生し、前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ及び中央後端部Ｂが磁化固定される。
【００９０】
一方、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上に形成された第２反強磁性層２２の膜厚Ｈ２は５０Å以下（ただし０Åを除く）で形成されることが好ましい。より好ましくは４０Å以下である。この程度の薄い膜厚で前記第２反強磁性層２２を形成することにより前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃと第２反強磁性層２２間で交換結合磁界が発生しないか、発生してもその値は小さく、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃが前記交換結合磁界によって磁化固定されるのを防ぐことができる。
【００９１】
このように前記第２反強磁性層２２の形成によって磁化固定されるのは、フリー磁性層６７の両側端部Ａと中央後端部Ｂであり（図２を参照されたい）、前記フリー磁性層６７の中央後端部Ｂが磁化固定され、これによって前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃのハイト側縁部Ｃ２付近に強いバイアス磁界が作用し、フリー磁性層６７の磁化方向と逆向きのセンス電流磁界を前記バイアス磁界で打ち消してハイト側縁部Ｃ２付近での磁化の乱れを緩和することができ、ヒステリシスの小さい磁気検出素子を製造することが可能になる。
【００９２】
図６に示す実施形態では、図５と同様に、前記第２反強磁性層２２の内側端面２２ａが、前記フリー磁性層６７の上面から垂直方向（図示Ｚ方向）に延びて形成されているが、前記フリー磁性層６７の内側端面２２ａは、一点鎖線で示すように傾斜面あるいは湾曲面で形成され、前記内側端面２２ａが下面から上面に向う（図示Ｚ方向）にしたがって徐々に中央前端部Ｃから遠ざかるように形成されていてもよい。
【００９３】
また図６に示す実施形態では前記フリー磁性層６７と上部電極３０間に非磁性層２６が形成されていないが、中央前端部Ｃ上に残されたＨ２の厚みを有する第２反強磁性層２２は反強磁性を示さず、非磁性層として機能するため、前記第２反強磁性層２２の中央前端部Ｃを上部ギャップ層として機能させることができる。また点線で示すように前記非磁性層２６が前記Ｈ２の厚さの第２反強磁性層２２の中央前端部Ｃ上と絶縁層２４上の全面に形成されていてもかまわない。前記非磁性層２６が前記第２反強磁性層２２の中央前端部Ｃ上に設けられる場合には、この非磁性層２６と反強磁性層２２のＨ２の厚みを合わせた層を上部ギャップ層として機能させることができ、図１、４と同様に前記上部電極３０を磁性材料で形成して上部シールド層と兼用させることが可能になる。
【００９４】
以上、図１ないし６に示す実施形態では、フリー磁性層６７の磁化を第２反強磁性層２２を用いて磁化制御する方法であったが、次の図７ないし図９に示す実施形態では、前記フリー磁性層６７の磁化をハードバイアス層を用いて磁化制御する方法である。
【００９５】
図７は本発明における第５実施形態の磁気検出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り、図８は、図７に示す磁気検出素子のフリー磁性層及びハードバイアス層の部分のみの部分平面図、図９は図７に示す磁気検出素子を９−９線からハイト方向に切断し、切断された磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図である。
【００９６】
図７、９に示す実施形態では、下部電極を兼用する磁性材料製の下部シールド層１０上の素子中央には、下から下部ギャップ層を兼用した下地層１１、シードレイヤ１２、第１反強磁性層１３、積層フェリ構造の固定磁性層６４、非磁性材料層１８、及びフリー磁性層６７が形成されている。各層の材質や膜厚等については図１と同様であるのでそちらを参照されたい。
【００９７】
図７、９に示す前記フリー磁性層６７上には非磁性材料製の保護層３１が形成されている。この実施形態では前記保護層３１が上部ギャップ層としても機能している。前記保護層３１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。
【００９８】
図７に示すように、下地層１１から保護層３１までの多層膜は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面が傾斜面あるいは湾曲面で形成されている。前記多層膜のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は、下地層１１から保護層３１に向うにしたがって徐々に小さくなっている。前記フリー磁性層６７の上面のトラック幅方向における幅寸法でトラック幅Ｔｗが決定される。
【００９９】
前記多層膜のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側であって、前記下部シールド層１０上にはＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成された絶縁層３２が形成されている。
【０１００】
前記絶縁層３２は、図９に示すように、前記多層膜の後端面側にも形成されている。ここで「後端面」とは「記録媒体との対向面」に対する裏面を意味する。前記絶縁層３２は、前記多層膜の両側端面から後端面にかけて一体の層として形成されている。
【０１０１】
図７、図８及び図９に示すように、前記絶縁層３２上には、ハードバイアス層３３が形成される。前記ハードバイアス層３３はＣｏＰｔＣｒ合金、ＣｏＰｔ合金などの永久磁石で形成される。
【０１０２】
前記ハードバイアス層３３は前記絶縁層３２上に形成されるから、すなわち前記ハードバイアス層３３は、図７ないし９に示すように前記多層膜３５の両側端面のみならず、前記多層膜３５の後端面にも設けられる。
【０１０３】
前記ハードバイアス層３３はフリー磁性層６７の磁化を図示Ｘ方向と平行な方向に揃えるためのものであるから、少なくとも前記ハードバイアス層３３は、前記フリー磁性層６７の両側端面の一部に対向して形成されていなければならない。この実施形態では前記絶縁層３２の上面が前記フリー磁性層６７の下面よりも下側に形成され、前記フリー磁性層６７の両側端面全体に前記ハードバイアス層３３が対向する状態になっている。前記フリー磁性層６７の両側端面から前記ハードバイアス層３３の縦バイアス磁界が流入することで、前記フリー磁性層６７の磁化は図示Ｘ方向と逆方向に揃えられる。
【０１０４】
図７に示すように前記ハードバイアス層３３の上にはＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成された絶縁層３４が形成される。そして前記絶縁層３４上から前記保護層３１上にかけて上部シールド層６６が形成される。前記上部シールド層６６はこの実施形態では、上部電極として機能している。
【０１０５】
図７ないし９に示す磁気検出素子の特徴的部分について以下に説明する。図７ないし９に示す磁気検出素子では、前記フリー磁性層６７の両側端面のみならず、前記フリー磁性層６７の後端面にもハードバイアス層３３が対向して設けられている。前記ハードバイアス層３３と前記フリー磁性層６７の両側端面間には、前記ハードバイアス層３３の特性（保磁力Ｈｃや角形比）を向上させるためのＣｒなどで形成されたバイアス下地層が設けられていてもよいが、このバイアス下地層は、前記ハードバイアス層３３と前記フリー磁性層６７の後端面間には設けられず、前記後端面側に形成されたハードバイアス層３３は、前記フリー磁性層６７の後端面に接して形成されている。前記ハードバイアス層３３が前記フリー磁性層６７の後端面に接して形成されることで、交換相互作用が生じ、前記フリー磁性層６７の後端面付近は、前記ハードバイアス層３３の磁化方向に強く磁化される。
【０１０６】
図８では前記ハードバイアス層３３がトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向であって図示左側に磁化されているので、前記フリー磁性層６７の磁化は前記ハードバイアス層３３からの縦バイアス磁界によって図示左方向に揃えられる。
【０１０７】
ここで前記フリー磁性層６７にセンス電流が図示Ｚ方向とは逆方向（すなわち紙面垂直下方向）に流れたとすると、図８に示すように、右ねじの法則によって発生するセンス電流磁界は、前記フリー磁性層６７の後端面側で、前記フリー磁性層６７の磁化方向とは逆方向（図示右方向）に向けられる。特に前記センス電流磁界は前記フリー磁性層６７の後端面付近で強くなる。
【０１０８】
しかしながら、本発明では上記したように前記フリー磁性層６７の後端面にハードバイアス層３３が接して形成され、前記ハードバイアス層３３との交換相互作用によって前記フリー磁性層６７の後端面付近の磁化Ｌは図示左方向に強く磁化され、逆向きのセンス電流磁界を打ち消して前記センス電流磁界の影響を弱くすることが可能になり、従来に比べてヒステリシスの小さい磁気検出素子を製造することができる。
【０１０９】
ここで前記フリー磁性層６７の後端面とハードバイアス層３３間に、Ｃｒなどのバイアス下地層が介在せず、前記フリー磁性層６７の後端面とハードバイアス層３３とが接して形成（磁気的に接続）されなければならない理由は、もしＣｒなどのバイアス下地層が介在すると、前記ハードバイアス層３３から発生する縦バイアス磁界は、スタティックな磁界のみとなるからである。
【０１１０】
このため図１０のように前記フリー磁性層６７の後端面とハードバイアス層３３との間に隙間があると、図示左方向に磁化されていたハードバイアス層３３からは、図示右方向の静磁界が前記フリー磁性層６７内に流入し、益々、前記フリー磁性層６７の後端面付近の磁化方向が、図示右方向に向きやすくなり、前記フリー磁性層６７の磁化方向がよりいっそう乱れる結果になる。そうであるなら例えばセンス電流の流れ方向を図示Ｚ方向（紙面垂直上方向）にすれば、センス電流磁界の向きと前記静磁界とをフリー磁性層６７の後端面側で逆向きにできるが、今度は記録媒体との対向面側でも、フリー磁性層６７の磁化方向（図示左方向）とセンス電流磁界方向（図示右方向）が逆向きとなり、結局、フリー磁性層６７の磁化の乱れを緩和することができないのである。
【０１１１】
よって本発明のように前記フリー磁性層６７の後端面に設けられるハードバイアス層３３は、前記フリー磁性層６７の後端面に接して形成されていなければならない。
【０１１２】
次に本発明では、図８に示すように前記フリー磁性層６７の両側端面から後端面にかけて形成されるハードバイアス層３３は一体の層として形成されることが好ましい。すなわち図８に示す領域Ｄ、Ｅ及びＦの全ての領域に前記ハードバイアス層３３が形成される。これによって前記ハードバイアス層３３の形成を容易化することが可能である。
【０１１３】
ただし前記フリー磁性層６７の両側端面、および前記フリー磁性層６７の後端面に形成されるハードバイアス層３３は別個に形成されていてもよい。例えば図８に示すように、前記フリー磁性層６７の両側端面の領域Ｄと、前記フリー磁性層６７の後端面の領域Ｅとにハードバイアス層３３が設けられ、前記領域Ｄと領域Ｅ間を繋げる領域Ｆに前記ハードバイアス層３３が形成されていなくても本発明の効果を発揮させることができる。
【０１１４】
また図７、９に示すように、前記ハードバイアス層３３上には絶縁層３４が設けられることが好ましい。これによって前記上部電極として機能する上部シールド層６６から前記フリー磁性層６７に流れるセンス電流が前記ハードバイアス層３３に分流することを防ぐことができ、再生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能になる。
【０１１５】
また図７、９に示すように前記ハードバイアス層３３下にも絶縁層３２が設けられることが、より適切に前記ハードバイアス層３３へのセンス電流の分流ロスを抑制できて好ましい。
【０１１６】
また図７ないし図９に示す磁気検出素子は、下からフリー磁性層６７、非磁性材料層１８、固定磁性層６４、第１反強磁性層１３の順に積層されていてもよい。
【０１１７】
図１ないし図９に示す本発明では、磁気検出素子は、電流がこの素子内を膜厚方向に流れるＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型磁気素子に限っているが、本発明の構成を、電流が素子の膜面方向と平行な方向に流れるＣＩＰ（current in the plane）型磁気素子に使用すると再生出力が大きく低下してしまうため前記ＣＩＰ型磁気素子に本発明の構成を用いることは好ましくない。
【０１１８】
本発明のようにフリー磁性層６７の中央後端部Ｂ上に第２反強磁性層２２を設けたり、また前記フリー磁性層６７の後端面側にハードバイアス層３３を設けたＣＩＰ型磁気素子であると、センス電流は、中央後端部Ｂ上の第２反強磁性層２２や、前記フリー磁性層６７の後端面側のハードバイアス層３３にも分流するため、再生出力が低下してしまうのである。よって本発明の構成はＣＰＰ型磁気素子に効果的である。
【０１１９】
次に本発明におけるフリー磁性層６７の形態について説明する。
【０１２０】
図１ないし図９に示す磁気検出素子では、すべてフリー磁性層６７は２層構造であり、非磁性材料層１８と接する側の層が、ＣｏＦｅやＣｏなどの拡散防止層６５となっている。磁性材料層２０はＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成されている。
【０１２１】
前記フリー磁性層６７は磁性材料の単層で形成されていてもよい。磁性材料としてはＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などを選択できる。このうち特に前記フリー磁性層６７をＣｏＦｅＮｉ合金で形成することが好ましい。
【０１２２】
図１１は、前記フリー磁性層６７の部分を中心に図示した部分拡大断面図である。断面は記録媒体との対向面側から見ている。
【０１２３】
図１１に示す形態ではフリー磁性層６７は３層構造である。前記フリー磁性層６７を構成する符号３６、３７、３８の各層はすべて磁性材料の層であり、磁性材料層３６は、非磁性材料層１８との間で元素の拡散を防止するための拡散防止層である。前記磁性材料層３６はＣｏＦｅやＣｏなどで形成される。
【０１２４】
磁性材料層３８は、第２反強磁性層２２と接して形成されている。前記磁性材料層３８は、ＣｏＦｅ合金で形成されることが好ましく、これによって前記磁性材料層３８と前記第２反強磁性層２２間で発生する交換結合磁界を大きくできる。
【０１２５】
図１１に示す３層構造の材質の組合わせとしては、例えば磁性材料層３６：ＣｏＦｅ／磁性材料層３７：ＮｉＦｅ／磁性材料層３８：ＣｏＦｅを提示できる。
【０１２６】
磁性材料のみで形成されたフリー磁性層６７の膜厚は３０Å〜４０Å程度で形成されることが好ましい。またフリー磁性層６７に使用されるＣｏＦｅ合金の組成比は、例えばＣｏが９０ａｔ％、Ｆｅが１０ａｔ％である。
【０１２７】
図１２は、前記フリー磁性層６７の別の実施形態を示す部分拡大断面図である。図１２に示すフリー磁性層６７は積層フェリ構造と呼ばれる構造である。これにより前記フリー磁性層６７の物理的な厚みを極端に薄くすることなしに、磁気的な実効的フリー磁性層の膜厚を薄くでき、外部磁界に対する感度を向上させることができる。
【０１２８】
符号３９、４１の層は磁性層であり、符号４０の層は非磁性中間層である。磁性層３９および磁性層４１は、例えばＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。このうち特に前記磁性層３９及び／または磁性層４１は、ＣｏＦｅＮｉ合金で形成されることが好ましい。組成比としては、Ｆｅが９ａｔ％以上で１７ａｔ％以下、Ｎｉが０．５ａｔ％以上で１０ａｔ％以下、残りがＣｏのａｔ％であることが好ましい。
【０１２９】
これにより前記磁性層３９、４１間に働くＲＫＫＹ相互作用による結合磁界を大きくできる。具体的にはスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）を約２９３（ｋＡ／ｍ）以上にできる。以上により、磁性層３９と磁性層４１との磁化を適切に反平行状態にできる。また上記した組成範囲内であると、フリー磁性層６７の磁歪を−３×１０^-6から３×１０^-6の範囲内に収めることができ、また保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下に小さくできる。
【０１３０】
さらに、前記フリー磁性層６７の軟磁気特性の向上、非磁性材料層１８間でのＮｉの拡散による抵抗変化量（ΔＲ）や抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の低減の抑制を適切に図ることが可能である。
【０１３１】
また前記非磁性中間層４０は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種または２種以上で形成されることが好ましい。
【０１３２】
前記磁性層３９の膜厚は例えば３５Å程度で、非磁性中間層４０は例えば９Å程度で、前記磁性層４１の膜厚は例えば１５Å程度で形成される。
【０１３３】
上記したフリー磁性層６７が積層フェリ構造で形成されたとき、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃでは、前記磁性層４１まで完全に除去され、前記中央前端部Ｃからは非磁性中間層４０が露出するように構成することもできる。これにより中央前端部Ｃでの前記フリー磁性層６７は積層フェリ構造ではなく、通常の磁性層のみで形成されたフリー磁性層として機能し、一方、両側端部Ａ及び中央後端部Ｂのフリー磁性層６７は積層フェリ構造となり、一方向性バイアス磁界を増強し、より確実に両側端部Ａ及び中央後端部Ｂのフリー磁性層６７をトラック幅方向に固定させ、サイドリーディングの発生を防ぐことができる。
【０１３４】
また前記磁性層３９と非磁性材料層１８との間には、ＣｏＦｅ合金やＣｏで形成された拡散防止層が設けられていてもよい。さらには、前記磁性層４１上にＣｏＦｅ合金で形成された磁性層が形成されていてもよい。
【０１３５】
かかる場合、磁性層３９及び／または磁性層４１がＣｏＦｅＮｉ合金で形成されるとき、前記ＣｏＦｅＮｉ合金のＦｅの組成比は７原子％以上で１５原子％以下で、Ｎｉの組成比は５原子％以上で１５原子％以下で、残りの組成比はＣｏであることが好ましい。
【０１３６】
これにより前記磁性層３９、４１間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界を強くすることができる。具体的には、スピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）を約２９３（ｋＡ／ｍ）にまで大きくすることができる。よって磁性層３９、４１の磁化を適切に反平行状態にすることができる。
【０１３７】
また上記した組成範囲内であると、フリー磁性層６７の磁歪を−３×１０^-6から３×１０^-6の範囲内に収めることができ、また保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下に小さくできる。さらに、前記フリー磁性層６７の軟磁気特性の向上を図ることができる。
【０１３８】
図１３は本発明におけるフリー磁性層６７の別の形態を示す部分拡大断面図である。図１３に示すフリー磁性層６７には、磁性材料層４２、４４間にスペキュラー膜４３が形成されている。前記スペキュラー膜４３には、図１３に示すように欠陥部（ピンホール）Ｇが形成されていてもよい。また図１３に示す実施形態ではスペキュラー膜（鏡面反射層）４３を挟んだ磁性材料層４２及び磁性材料層４４は同じ方向（矢印方向）に磁化されている。
【０１３９】
磁性材料層４２、４４にはＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料が使用される。
【０１４０】
図１３のようにスペキュラー膜４３がフリー磁性層６７内に形成されていると前記スペキュラー膜４３に達した伝導電子（例えばアップスピンを持つ伝導電子）は、そこでスピン状態（エネルギー、量子状態など）を保持したまま鏡面反射する。そして鏡面反射した前記アップスピンを持つ伝導電子は、移動向きを変えてフリー磁性層内を通り抜けることが可能になる。
【０１４１】
このため本発明では、スペキュラー膜４３を設けることで、前記アップスピンを持つ伝導電子の平均自由行程λ＋を従来に比べて伸ばすことが可能になり、よって前記アップスピンを持つ伝導電子の平均自由行程λ＋と、ダウンスピンを持つ伝導電子の平均自由行程λ−との差を大きくすることができ、従って抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上とともに、再生出力の向上を図ることが可能になる。
【０１４２】
前記スペキュラー膜４３の形成は、例えば磁性材料層４２までを成膜し、前記磁性材料層４２表面を酸化する。この酸化層をスペキュラー膜４３として機能させることができる。そして前記スペキュラー膜４３上に磁性材料層４４を成膜する。
【０１４３】
前記スペキュラー膜４３の材質としては、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｑ−Ｏ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｏ（ここでＲはＣｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）の酸化物、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｑ−Ｎ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｎ（ここでＲはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）の窒化物、半金属ホイッスラー合金などを提示できる。
【０１４４】
図１４は本発明におけるフリー磁性層６７の別の形態を示す部分拡大断面図である。
【０１４５】
図１４に示すフリー磁性層６７は、磁性層４５とバックド層４６との積層構造である。前記バックド層４６は例えばＣｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｒｕなどで形成される。前記磁性層４５はＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。
【０１４６】
前記バックド層４６が形成されることによって、磁気抵抗効果に寄与するアップスピンの伝導電子（上向きスピン：ｕｐ ｓｐｉｎ）における平均自由行程（ｍｅａｎ ｆｒｅｅ ｐａｔｈ）を延ばし、いわゆるスピンフィルター効果（ｓｐｉｎ ｆｉｌｔｅｒ ｅｆｆｅｃｔ）によりスピンバルブ型磁気素子において、大きな抵抗変化率が得られ、高記録密度化に対応できるものとなる。また前記バックド層４６は交換結合を媒介する作用も有するため、第２反強磁性層２２と磁性層４５間の交換結合磁界は若干、減少するものの十分な値に保たれる。
【０１４７】
図１５ないし図２１は図１に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。図１５、１６、１８、２０に示す各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図、図１７は図１６に示す１６−１６線から製造中の磁気検出素子をハイト方向に切断し、その切断された磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図、図１９は、図１８に示す１９−１９線から製造中の磁気検出素子をハイト方向に切断し、その切断された磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図、図２１は、図２０に示す２１−２１線から製造中の磁気検出素子をハイト方向に切断し、その切断された磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図である。
【０１４８】
図１５に示す工程では、下部シールド層１０上に、下地層１１、シードレイヤ１２、第１反強磁性層１３、固定磁性層６４、非磁性材料層１８、フリー磁性層６７および非磁性層２６を連続成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法が使用される。図１５に示す固定磁性層６４は、例えばＣｏＦｅ合金などで形成された第２磁性層１４と第１磁性層１６と、両磁性層１４、１６間に介在するＲｕなどの非磁性中間層１５との積層フェリ構造である。前記フリー磁性層６７は、ＣｏＦｅ合金などの拡散防止層６５とＮｉＦｅ合金などの磁性材料層２０との積層構造である。
【０１４９】
本発明では前記第１反強磁性層１３を、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成することが好ましい。
【０１５０】
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。
【０１５１】
また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。さらに、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２〜１０ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、Ｘ’がＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である場合には、Ｘ’は０．２〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。
【０１５２】
また本発明では前記第１反強磁性層１３の膜厚を８０Å以上で３００Å以下で形成することが好ましい。この程度の厚い膜厚で前記第１反強磁性層１３を形成することにより磁場中アニールで、前記第１反強磁性層１３と固定磁性層６４の磁性層１４間に大きな交換結合磁界を発生させることができる。具体的には、４８ｋＡ／ｍ以上、例えば６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を発生させることができる。
【０１５３】
図１５工程のように前記フリー磁性層６７上に非磁性層２６を形成することで、図１５に示す多層膜が大気暴露されても前記フリー磁性層６７が酸化されるのを適切に防止できる。
【０１５４】
ここで前記非磁性層２６は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である必要がある。また熱拡散などにより前記非磁性層２６を構成する元素が後工程で形成する第２反強磁性層２２内部に侵入しても反強磁性層としての性質を劣化させない材質である必要がある。
【０１５５】
本発明では前記非磁性層２６を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で形成することが好ましい。
【０１５６】
Ｒｕなどの貴金属からなる非磁性層２６は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である。したがって前記非磁性層２６の膜厚を薄くしてもフリー磁性層６７が大気暴露によって酸化されるのを適切に防止できる。
【０１５７】
本発明では前記非磁性層２６を３Å以上で１０Å以下で形成することが好ましい。この程度の薄い膜厚の非磁性層２６によっても適切に前記フリー磁性層６７が大気暴露によって酸化されるのを適切に防止することが可能である。
【０１５８】
図１５に示すように下部シールド層１０上に非磁性層２６までの各層を積層した後、第１の磁場中アニールを施す。トラック幅Ｔｗ（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、第１反強磁性層１３と固定磁性層６４を構成する第２磁性層１４との間に交換結合磁界を発生させて、前記第２磁性層１４の磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の磁性層１６の磁化は、前記第２磁性層１４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８００ｋ（Ａ／ｍ）とする。
【０１５９】
次に図１６に示す工程では前記非磁性層２６の上面にレジスト層を形成し、このレジスト層を露光現像することによって図１６に示す形状のレジスト層４９を前記非磁性層２６上に残す。前記レジスト層４９は例えばリフトオフ用のレジスト層である。
【０１６０】
前記レジスト層４９は、図１６及び図１７に示すように非磁性層２６の中央前端部Ｃ上のみに形成される。
【０１６１】
次に前記レジスト層４９に覆われていない前記非磁性層２６の両側端部２６ａ及び中央後端部２６ｂを図１６、図１７に示す矢印Ｈ方向からのイオンミリングで削る（図１６、図１７に示す点線部分の非磁性層２６が除去される）。
【０１６２】
ここで前記非磁性層２６の両側端部２６ａ及び中央後端部２６ｂを削る理由は、次工程で形成される第２反強磁性層２２とフリー磁性層６７間で適切に交換結合磁界を発生させるためである。
【０１６３】
なお前記非磁性層２６の両側端部２６ａ及び中央後端部２６ｂは一部残されてもよい。本発明では、前記非磁性層２６の両側端部２６ａ及び中央後端部２６ｂの膜厚を３Å以下にすることが好ましい。この程度にまで前記非磁性層２６の両側端部２６ａ及び中央後端部２６ｂの膜厚を薄くすることで、第２反強磁性層２２とフリー磁性層６７間で適切な大きさの交換結合磁界を生じさせることができる。
【０１６４】
図１６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。その理由は、前記非磁性層２６が成膜段階で３Å〜１０Å程度の非常に薄い膜厚で形成されているからである。
【０１６５】
本発明では、Ｒｕなどで形成された非磁性層２６は成膜段階で３Å〜１０Å程度の薄い膜厚であり、よって低エネルギーのイオンミリングにより前記非磁性層２６の途中でミリングを止めるようにミリング制御しやすい。
【０１６６】
次に図１８及び図１９工程を施す。図１８及び図１９工程では、前記レジスト層４９が形成されていない、前記フリー磁性層６７の両側端面Ａ上及び中央後端面Ｂ上に第２反強磁性層２２を矢印Ｉ方向からスパッタ法あるいは蒸着法で成膜する。前記第２反強磁性層２２の内側端面２２ａは、下面から上面に向うにしたがって徐々に中央前端部Ｃから遠ざかる湾曲面あるいは傾斜面として形成される。この実施形態ではフリー磁性層６７の両側端部Ａ上に形成された前記第２反強磁性層２２の下面間の間隔でトラック幅Ｔｗが規定される。
【０１６７】
本発明では前記第２反強磁性層２２を、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成することが好ましい。
【０１６８】
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。
【０１６９】
また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。さらに、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２〜１０ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、Ｘ’がＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である場合には、Ｘ’は０．２〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。
【０１７０】
また図１８に示す工程では、前記第２反強磁性層２２の膜厚を８０Å以上で３００Å以下で形成することが好ましい。
【０１７１】
また前記第２反強磁性層２２を形成する際の成膜角度は、フリー磁性層６７表面に対して垂直方向か、あるいはやや前記垂直方向から傾いた角度を有していることが好ましい。前記成膜角度を前記垂直方向からやや傾いた角度にすることで、前記レジスト層４９の下方に形成された窪み４９ａ内にも前記第２反強磁性層２２を形成しやすくできて狭トラック化に対応でき、また前記第２反強磁性層２２の内側端面２２ａを傾斜面あるいは湾曲面として形成することができる。
【０１７２】
図２０及び図２１に示す工程では、前記第２反強磁性層２２上にＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料からなる絶縁層２４をスパッタあるいは蒸着法によって成膜する。この工程では、前記絶縁層２４を矢印Ｊ方向からスパッタ等により成膜するが、このとき成膜角度を、図１８及び図１９工程で第２反強磁性層２２を成膜する際の成膜角度より、フリー磁性層６７表面の垂直方向（図示Ｚ方向）に対してより傾いた角度にし、前記絶縁層２４が前記第２反強磁性層２２上のみならず、中央前端部Ｃのフリー磁性層６７上に形成された非磁性層２６上にも一部、オーバーラップするようにする。これによって前記第２反強磁性層２２の内側端面２２ａは完全に前記絶縁層２４によって覆われた状態になる。そして前記レジスト層４９を除去する。
【０１７３】
次に第２の磁場中アニールを施す。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、第１反強磁性層１３の交換異方性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、前記第１反強磁性層１３のブロッキング温度よりも低くする。これによって前記第１反強磁性層１３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、前記第２反強磁性層２２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２４ｋ（Ａ／ｍ）である。
【０１７４】
上記の第２の磁場中アニールによって、前記第２反強磁性層２２とフリー磁性層６７間で交換結合磁界が生じ、前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ及び中央後端部Ｂは、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化固定され、一方、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃは、外部磁界に対し磁化反転できる程度にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に弱く単磁区化された状態になる。
【０１７５】
また上記の第２の磁場中アニールで、非磁性層２６を構成するＲｕなどの貴金属元素が、第２反強磁性層２２内部に拡散し、前記第２反強磁性層２２の下面付近では、前記非磁性層２６の元素を含んだ組成（例えば第２反強磁性層２２がＰｔＭｎ合金で形成され、非磁性層２６がＲｕであるときは、前記第２反強磁性層２２の下面付近の組成はＰｔＭｎＲｕとなる）になるものと考えられる。ただし、このように組成元素が混合しても前記第２反強磁性層２２の反強磁性材料としての性質は失われず、前記第２反強磁性層２２とフリー磁性層６７間で大きな交換結合磁界を発生させることができる。
【０１７６】
前記第２の磁場中アニール後、前記絶縁層２４上からフリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上に形成された非磁性層２６上にかけて磁性材料製の上部シールド層６６をメッキ法などで形成する。
【０１７７】
以上の製造工程によって図１に示す磁気検出素子を製造することが可能である。図４に示す磁気検出素子を製造するには、図２０及び図２１に示す工程で、前記絶縁層２４を成膜するとき、その成膜角度を、例えば図１８及び図１９工程における第２反強磁性層２２を成膜するときの成膜角度と同等にすることで達成することができる。
【０１７８】
図２２ないし図２５は、図５及び図６に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。図２２ないし図２５に示す各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図、図２５は図２４に示す２５−２５線から製造中の磁気検出素子をハイト方向に切断し、その切断された磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図である。
【０１７９】
まず図２２工程では、下部シールド層１０上に下地層１１、シードレイヤ１２、第１反強磁性層１３、固定磁性層６４、非磁性材料層１８、フリー磁性層６７、及び非磁性層２６を連続成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法が使用される。図２２に示す固定磁性層６４は、例えばＣｏＦｅ合金などで形成された第２磁性層１４と第１磁性層１６と、両磁性層１４、１６間に介在するＲｕなどの非磁性中間層１５との積層フェリ構造である。前記フリー磁性層６７は、ＣｏＦｅ合金などの拡散防止層６５とＮｉＦｅ合金などの磁性材料層２０との積層構造である。
【０１８０】
本発明では前記第１反強磁性層１３を、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成することが好ましい。
【０１８１】
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。
【０１８２】
また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。さらに、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２〜１０ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、Ｘ’がＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である場合には、Ｘ’は０．２〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。
【０１８３】
また本発明では前記第１反強磁性層１３の膜厚を８０Å以上で３００Å以下で形成することが好ましい。この程度の厚い膜厚で前記第１反強磁性層１３を形成することにより磁場中アニールで、前記第１反強磁性層１３と固定磁性層６４を構成する磁性層１４間に大きな交換結合磁界を発生させることができる。具体的には、４８ｋＡ／ｍ以上、例えば６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を発生させることができる。
【０１８４】
図２２工程のように前記フリー磁性層６７上に非磁性層２６を形成することで、図２２に示す多層膜が大気暴露されても前記フリー磁性層６７が酸化されるのを適切に防止できる。
【０１８５】
ここで前記非磁性層２６は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である必要がある。本発明では前記非磁性層２６をＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒのいずれか１種または２種以上からなる貴金属で形成することが好ましい。
【０１８６】
Ｒｕなどの貴金属からなる非磁性層２６は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である。したがって前記非磁性層２６の膜厚を薄くしても前記フリー磁性層６７が大気暴露によって酸化されるのを適切に防止できる。
【０１８７】
本発明では前記非磁性層２６を３Å以上で１０Å以下で形成することが好ましい。この程度の薄い膜厚の非磁性層２６によっても適切に前記フリー磁性層２６が大気暴露によって酸化されるのを適切に防止することが可能である。
【０１８８】
図２２に示すように非磁性層２６までの各層を積層した後、第１の磁場中アニールを施す。トラック幅Ｔｗ（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、第１の反強磁性層１３と固定磁性層６４を構成する第２磁性層１４との間に交換結合磁界を発生させて、前記第２磁性層１４の磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の第１磁性層１６の磁化は、前記第２磁性層１４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８００ｋ（Ａ／ｍ）とする。
【０１８９】
次に図２２工程で前記非磁性層２６の表面全体をイオンミリングして削る。このとき前記非磁性層２６をすべて削ってもよいが、一部残してもよい。ここで前記非磁性層２６表面を削る理由は、できる限り前記非磁性層２６の膜厚を薄くしておかないと前記フリー磁性層６７と次工程で形成される第２反強磁性層２２間で適切な大きさの交換結合磁界を発生させることができないからである。
【０１９０】
本発明では、このイオンミリング工程で、前記非磁性層２６の膜厚を３Å以下にすることが好ましい。
【０１９１】
また図２２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。その理由は、成膜段階で前記非磁性層２６が３Å〜１０Å程度の非常に薄い膜厚で形成されているからである。このため本発明では、低エネルギーのイオンミリングによって前記非磁性層２６の途中でミリングを止めやすく、あるいはすべて削っても前記フリー磁性層６７にミリングダメージを与えるといった不具合を低減させることができる。
【０１９２】
次に図２３に示す工程では、前記非磁性層２６上に第２反強磁性層２２を成膜し、さらに連続して前記第２反強磁性層２２の上にＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などで形成された絶縁層２４を成膜する。
【０１９３】
前記第２反強磁性層２２をＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成することが好ましい。
【０１９４】
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。
【０１９５】
また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。さらに、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２〜１０ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、Ｘ’がＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である場合には、Ｘ’は０．２〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。
【０１９６】
また図２３に示す工程では、前記第２反強磁性層２２の膜厚を８０Å以上で３００Å以下で形成することが好ましい。
【０１９７】
また上記した図２２および図２３の工程と若干異なる以下の工程を使用してもよい。どちらかというと、以下の工程を使用した方が、第２反強磁性層２２とフリー磁性層６７間で発生する交換結合磁界を強めることができる。
【０１９８】
すなわちまず図２２工程で、フリー磁性層６７まで連続成膜した後、前記フリー磁性層６７に薄い膜厚（好ましくは５０Å以下）の反強磁性層を形成する。そして前記反強磁性層上に非磁性層２６を形成する。
【０１９９】
この時点で、上記した磁場中アニールを施し、前記第１反強磁性層１３と固定磁性層６４を構成する磁性層１４間に交換結合磁界を発生させる。このとき、前記フリー磁性層５７とその上に形成された反強磁性層との間には、前記反強磁性層の膜厚が薄いため、前記フリー磁性層５７と反強磁性層間には交換結合磁界が発生せず、あるいは発生しても前記フリー磁性層５７の磁化を固定してしまうほど強いものではない。
【０２００】
次に、前記非磁性層２６を上記した低エネルギーのイオンミリングで削り込む。このとき前記非磁性層２６をすべて削り込み前記フリー磁性層６７の上に形成された反強磁性層を露出させてもよいが、前記非磁性層２６の膜厚が３Å以下で残されるなら、前記非磁性層２６を前記反強磁性層上に残してもよい。
【０２０１】
そして図２３工程で前記反強磁性層の上（あるいは非磁性層２６が一部の残されている場合には、前記非磁性層２６の上）にさらに反強磁性層をスパッタ成膜し、予め図２２工程でフリー磁性層６７の上に成膜されていた反強磁性層と、図２３工程で成膜された反強磁性層とで第２反強磁性層２２を構成する。
【０２０２】
次に図２４及び図２５に示す工程では、前記絶縁層２４の両側端部Ａ上及び中央後端部Ｂ上にレジスト層５０を形成する。すなわち前記レジスト層５０を前記絶縁層２４の中央前端部Ｃ上には形成せずそれ以外の領域上に前記レジスト層５０を形成する。
【０２０３】
図２４及び図２５に示す工程では、前記レジスト層５０に覆われていない中央前端部Ｃから露出する絶縁層２４をＲＩＥやイオンミリングによって削り、さらに前記絶縁層２４下の第２反強磁性層２２を点線Ｍの位置まで削り込む。このとき点線Ｍ下の第２反強磁性層２２の膜厚Ｈ２が５０Å以下になるまで前記第２反強磁性層２２を削り込むことが好ましい。より好ましくは４０Å以下である。そうしないと、前記第２反強磁性層２２の中央前端部Ｃが反強磁性の性質を残してしまい、次工程の第２磁場中アニールで、前記第２反強磁性層２２の中央前端部Ｃとフリー磁性層６７間で交換結合磁界が発生し、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃの磁化が強固に固定されてしまうからである。
【０２０４】
図２４及び図２５の点線Ｍのように第２反強磁性層２２の途中まで削り込み、フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上に前記第２反強磁性層２２を一部残す場合、図６に示す磁気検出素子を製造することができる。
【０２０５】
また前記中央前端部Ｃの第２反強磁性層２２をすべて除去し、フリー磁性層６７を前記中央前端部Ｃから露出させてもよい。あるいは非磁性層２６が前記フリー磁性層６７上に残されているときは、前記非磁性層２６上の第２反強磁性層２２までを削り込み、前記中央前端部Ｃから前記非磁性層２６を露出させてもよい。これによって図５に示す磁気検出素子を形成することができる。なお図２４のように前記中央前端部Ｃのフリー磁性層６７が一点鎖線Ｎまで若干削り込まれてもよい。
【０２０６】
また図２４、２５に示すように前記レジスト層５０の内側端面５０ａが、下面から上面に向けて徐々に前記中央前端部Ｃから遠ざかる傾斜面あるいは湾曲面で形成されているときは、イオンミリング等によって削り込まれる前記中央前端部Ｃの第２反強磁性層２２等の内側側面も、前記レジスト層５０の内側側面５０ａに沿って傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【０２０７】
上記したＲＩＥやイオンミリング工程が終了した後、レジスト層５０を除去し、さらに第２の磁場中アニールを施す。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、第１反強磁性層１３の交換異方性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、前記第１反強磁性層１３のブロッキング温度よりも低くする。これによって前記第１反強磁性層１３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、前記第２反強磁性層２２の両側端部Ａ及び中央後端部Ｂ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２４ｋ（Ａ／ｍ）である。
【０２０８】
上記の第２の磁場中アニールによって、前記第２反強磁性層２２の両側端部Ａ及び中央後端部Ｂは規則化変態し、前記第２反強磁性層２２の両側端部Ａ及び中央後端部Ｂとフリー磁性層６７の両側端部Ａ及び中央後端部Ｂとの間に大きな交換結合磁界が発生する。これによって前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ及び中央後端部Ｂの磁化は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定される。一方、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃの磁化は外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く単磁区化された状態である。
【０２０９】
上記の磁場中アニール後、前記絶縁層２４上から中央前端部Ｃのフリー磁性層６７上（あるいは図６のような形態の場合には第２反強磁性層２２上）にかけて上部電極３０（あるいは上部シールド層）をメッキなどによって形成する。
【０２１０】
上記した製造方法によれば、前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ上及び中央後端部Ｂ上に第２反強磁性層２２を形成でき、また前記第２反強磁性層２２とフリー磁性層６７間で適切な大きさの交換結合磁界を生じさせることができる。よって前記フリー磁性層６７の両側端部Ａ及び中央後端部Ｂを適切に磁化固定でき、前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃの磁化の乱れを緩和し、ヒステリシスの小さい磁気検出素子を製造することが可能である。
【０２１１】
また図７ないし図９に示す磁気検出素子は、ハードバイアス方式の一般的な製造方法を適用すればよく、前記ハードバイアス層３３を形成する際に、前記多層膜３５の後端面側にもハードバイアス層３３を成膜する点が従来と異なる。
【０２１２】
なお本発明における磁気検出素子は、ハードディスク装置に搭載される薄膜磁気ヘッドにのみ使用可能なものではなく、テープ用磁気ヘッドや磁気センサなどにも使用可能なものである。
【０２１３】
【実施例】
図１に示す磁気検出素子とほぼ同様の膜構成からなる実験用の磁気検出素子を製造し、この磁気検出素子を用いてＲ−Ｈ曲線（ＱＳＴ ｃｕｒｖｅｓともいう）を描いた。
【０２１４】
実験に使用した磁気検出素子の膜構成について図１を用いて以下に説明する。実験用の磁気検出素子では、下部シールド層１０の代わりにＣｒ／Ｔａからなる下部電極を用い、この下部電極の上に、（Ｎｉ_0.8Ｆｅ_0.2）Ｃｒ_40at%（６０Å）からなるシードレイヤ１２を形成した。前記シードレイヤ１２上にＰｔＭｎ（１５０Å）からなる第１反強磁性層１３、Ｃｏ_90at%Ｆｅ_10at%（２０Å）／Ｒｕ（２０Å）／Ｃｏ_90at%Ｆｅ_10at%（３０Å）の積層フェリ構造からなる固定磁性層６４、Ｃｕ（２５Å）からなる非磁性材料層１８、ＣｏＦｅ（５０Å）の単層構造からなるフリー磁性層６７を形成した。さらに図２のように前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ以外の、両側端部Ａ及び中央後端部Ｂ上にＰｔＭｎ（３００Å）からなる第２反強磁性層２２、およびＡｌ₂Ｏ₃（５００Å）からなる絶縁層２４を形成し、前記絶縁層２４上から前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃ上にかけてＴｉ／Ａｕからなる上部電極を形成した。
【０２１５】
図２における前記フリー磁性層６７の中央前端部Ｃのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法（すなわちトラック幅Ｔｗ）を０．２５μｍとし、前記中央前端部Ｃのハイト方向（図示Ｙ方向）への長さ寸法Ｌ１（これをＭＲハイトという）を０．３０μｍとした。
【０２１６】
フリー磁性層６７はトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な図示左方向に、固定磁性層６４はハイト方向（図示Ｙ方向）に磁化されている。センス電流を上部電極から下部電極にかけてシードレイヤからフリー磁性層の多層膜内に膜厚方向へ流す。
【０２１７】
実験では前記センス電流を１０ｍＡ（センス電流密度は１３ＭＡ／ｃｍ²）、２０ｍＡ（センス電流密度は２７ＭＡ／ｃｍ²）、３０ｍＡ（センス電流密度は４０ＭＡ／ｃｍ²）として、それぞれのセンス電流の大きさに対してＲ−Ｈ曲線を描いた。
【０２１８】
その実験結果は図２６ないし図２８に図示されている。図２６は、センス電流を１０ｍＡ（センス電流密度は１３ＭＡ／ｃｍ²）として実験を行ったときのＲ−Ｈ曲線、図２７は、センス電流を２０ｍＡ（センス電流密度は２７ＭＡ／ｃｍ²）として実験を行ったときのＲ−Ｈ曲線、図２８は、センス電流を３０ｍＡ（センス電流密度は４０ＭＡ／ｃｍ²）として実験を行ったときのＲ−Ｈ曲線である。
【０２１９】
図２６ないし図２８の実験結果を見てわかるように、ほとんどヒステリシスがないことがわかる。特にセンス電流を大きくしても（すなわちセンス電流密度を大きくしても）Ｒ−Ｈ曲線に大きな変化はなく、本発明における磁気検出素子の構造では、センス電流を大きくしてもヒステリシスのない磁気検出素子を製造できることがわかる。
【０２２０】
一方、図２９及び図３０に示す実験結果（比較例）は、図３３及び図３４
に示す膜構造の従来の磁気検出素子を用いて実験を行ったＲ−Ｈ曲線である。
【０２２１】
図３３及び図３４に示す磁気検出素子はハードバイアス層を用いてフリー磁性層の磁化制御を行う構造であり、実験に使用した磁気検出素子のトラック幅Ｔｗを０．２５μｍ、ハイト方向への長さ寸法（ＭＲハイト）を０．３０μｍ、ハードバイアス層のＭｒ・ｔ（残留磁化・膜厚）／フリー磁性層のＭｓ・ｔ（飽和磁化・膜厚）を３．１とした。
【０２２２】
実験は、センス電流密度を１６ＭＡ／ｃｍ²、２７ＭＡ／ｃｍ²として行いＲ−Ｈ曲線を描いた。図２９は、センス電流密度を１６ＭＡ／ｃｍ²として実験を行ったときのＲ−Ｈ曲線、図３０はセンス電流密度を２７ＭＡ／ｃｍ²として実験を行ったときのＲ−Ｈ曲線である。
【０２２３】
図２９及び図３０に示すように、共にヒステリシスを持ち、特にセンス電流密度が大きい図３０の実験結果の方が図２９に比べてヒステリシスが大きくなっていることがわかる。図３０のＲ−Ｈ曲線は、図２７に示す実施例のＲ−Ｈ曲線と同じセンス電流密度での実験結果であるが、実施例の図２７ではまったくヒステリシスがないのに対し比較例の図３０では、大きなヒステリシスを有していることがわかる。
【０２２４】
以上の実験結果から、本発明のようにフリー磁性層の両側端部上のみならず中央後端部上にも第２反強磁性層を設けることで、センス電流磁界によるフリー磁性層の磁化の乱れを適切に緩和でき、ヒステリシスの小さい磁気検出素子を製造できることがわかった。
【０２２５】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、フリー磁性層のトラック幅方向の両側端部上のみならず、前記フリー磁性層の中央後端部上にも第２反強磁性層が設けられている。
【０２２６】
本発明では前記フリー磁性層の中央前端部のハイト側縁部では、フリー磁性層の中央後端部上に設けられた第２反強磁性層からのバイアス磁界によって、前記フリー磁性層の磁化方向と逆向きのセンス電流磁界を打ち消して前記センス電流磁界の影響を弱めることができ、従来に比べて前記フリー磁性層の磁化の乱れを小さくでき、前記フリー磁性層の磁化制御を適切に行うことが可能になり、従来に比べてヒステリシスの小さい磁気検出素子を製造することが可能になる。
【０２２７】
また本発明では、フリー磁性層の両側端面及び後端面にハードバイアス層を対向して設け、このとき前記ハードバイアス層を前記フリー磁性層の後端面に接して形成しても、前記ハードバイアス層との交換相互作用により前記フリー磁性層の後端面付近での磁化固定を強めることができ、よって前記フリー磁性層の磁化方向と逆向きのセンス電流磁界を打ち消して前記センス電流磁界の影響を弱めることができ、従来に比べて前記フリー磁性層の磁化の乱れを小さくできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の実施形態の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、
【図２】図１に示す磁気検出素子のフリー磁性層及び第２反強磁性層を真上から見た部分平面図、
【図３】図１に示す３−３線からハイト方向へ磁気検出素子を切断し、切断した磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図、
【図４】本発明における第２の実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図５】本発明における第３の実施形態の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、
【図６】本発明における第４の実施形態の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、
【図７】本発明における第５の実施形態の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、
【図８】図７に示す磁気検出素子のフリー磁性層及びハードバイアス層を真上から見た部分平面図、
【図９】図７に示す９−９線からハイト方向へ磁気検出素子を切断し、切断した磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図、
【図１０】好ましくない形態を示すフリー磁性層及びハードバイアス層の部分平面図、
【図１１】本発明におけるフリー磁性層の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、
【図１２】本発明におけるフリー磁性層の別の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、
【図１３】本発明におけるフリー磁性層の別の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、
【図１４】本発明におけるフリー磁性層の別の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、
【図１５】図１の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図
【図１６】図１５の次に行なわれる一工程図、
【図１７】図１５の製造中の磁気検出素子を１７−１７線からハイト方向に切断し、切断した磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図、
【図１８】図１６の次に行なわれる一工程図、
【図１９】図１８の製造中の磁気検出素子を１９−１９線からハイト方向に切断し、切断した磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図、
【図２０】図１８の次に行なわれる一工程図、
【図２１】図２０の製造中の磁気検出素子を２１−２１線からハイト方向に切断し、切断した磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図、
【図２２】図５、６の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図
【図２３】図２２の次に行なわれる一工程図、
【図２４】図２３の次に行なわれる一工程図、
【図２５】図２４の製造中の磁気検出素子を２５−２５線からハイト方向に切断し、切断した磁気検出素子を矢印方向から見た部分縦断面図、
【図２６】実施例における磁気検出素子を用いて、センス電流を１０ｍＡ（センス電流密度は１３ＭＡ／ｃｍ²）として実験を行ったときのＲ−Ｈ曲線、
【図２７】実施例における磁気検出素子を用いて、センス電流を２０ｍＡ（センス電流密度は２７ＭＡ／ｃｍ²）として実験を行ったときのＲ−Ｈ曲線、
【図２８】実施例における磁気検出素子を用いて、センス電流を３０ｍＡ（センス電流密度は４０ＭＡ／ｃｍ²）として実験を行ったときのＲ−Ｈ曲線、
【図２９】比較例における磁気検出素子を用いて、センス電流密度を１６ＭＡ／ｃｍ²として実験を行ったときのＲ−Ｈ曲線、
【図３０】比較例における磁気検出素子を用いて、センス電流密度を２７ＭＡ／ｃｍ²として実験を行ったときのＲ−Ｈ曲線、
【図３１】従来における磁気検出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３２】図３１における磁気検出素子のフリー磁性層及び第２反強磁性層を真上から見た部分平面図、
【図３３】従来における別の磁気検出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３４】図３３における磁気検出素子のフリー磁性層及びハードバイアス層を真上から見た部分平面図、
【符号の説明】
１０ 下部シールド層
１３ 第１反強磁性層
１８ 非磁性材料層
２２ 第２反強磁性層
２４、３２、３４ 絶縁層
３３ ハードバイアス層
２６ 非磁性層
３０ 上部電極
４９、５０ レジスト層
６４ 固定磁性層
６６ 上部シールド層
６７ フリー磁性層
Ａ 両側端部
Ｂ 中央後端部
Ｃ 中央前端部

Claims (7)

1. 下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜が設けられ、前記多層膜の上下に電極が設けられ、前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子において、
   前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側端部上と、前記フリー磁性層のトラック幅方向の中央部であって、その後端部上とに第２反強磁性層が設けられ、
   前記フリー磁性層の前記中央部の前端部上に上側電極が設けられることを特徴とする磁気検出素子。
2. 前記両側端部上及び前記中央後端部上に設けられた前記第２反強磁性層は一体で形成されている請求項１記載の磁気検出素子。
3. 前記第２反強磁性層上には絶縁層が設けられ、前記上側電極は、前記絶縁層上から前記フリー磁性層の前記中央前端部上にかけて形成される請求項１または２に記載の磁気検出素子。
4. 前記絶縁層は、前記フリー磁性層の前記中央前端部上の一部にまで延びて形成され、前記上側電極は、前記絶縁層上から前記絶縁層に覆われていない前記フリー磁性層の前記中央前端部上にかけて形成される請求項３記載の磁気検出素子。
5. 前記非磁性材料層は、非磁性導電材料で形成される請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。
6. 前記非磁性材料層は、絶縁材料で形成される請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。
7. 前記多層膜の下側に形成された下側電極は下部シールド層であり、上側に形成された上側電極は上部シールド層である請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。

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