JP4622847B2

JP4622847B2 - 磁気検出素子

Info

Publication number: JP4622847B2
Application number: JP2005369042A
Authority: JP
Inventors: 健一田中; 善明清水; 友宏山下; 高橋　　彰
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-12-22
Filing date: 2005-12-22
Publication date: 2011-02-02
Anticipated expiration: 2025-12-22
Also published as: JP2007173506A

Description

本発明は、サイドシールド層を設けた磁気検出素子であり、特に磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制を可能とした磁気検出素子に関する。

下記の特許文献１には、磁気抵抵抗効果膜（積層体）のトラック幅方向の両側に側面磁気シールド層を設けた構造が開示されている。

例えば特許文献１の図１では、磁気抵抗効果膜１０のトラック幅方向の両側に、軟磁性層１６、中間層１７および軟磁性層１６の３層構造で形成された側面磁気シールド層１８が形成されている。そして、特許文献１の発明の効果欄には「・・・側面磁気シールド層により、・・・トラック密度を高め、より高記録密度可能な薄膜磁気ヘッドを提供することにある。」と記載されている。
特開２００２−３６７１１８号公報

特許文献１のように、側面磁気シールド層１８を設けることで、トラック幅方向に広がる漏れ磁界を前記側面磁気シールド層で適切に吸収でき、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ；実効的な再生トラック幅とも言う）の狭小化を可能とするが、特に、特許文献１では、前記側面磁気シールド層１８の磁化制御が何もされておらず、前記側面磁気シールド層１８が外部磁界により大きく磁化変動し、これがノイズ発生の原因となっていた。特に光学的なトラック幅（物理的な再生トラック幅）Ｔｗが狭小化されればされるほど、ノイズが発生しやすくなっていた。

そこで本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、特に、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制の双方を可能とした磁気検出素子を提供することを目的としている。

本発明における磁気検出素子は、
固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を有する積層体と、
前記積層体のトラック幅方向の両側に形成された軟磁性層と、
前記軟磁性層の上側あるいは下側に設けられ、前記軟磁性層との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層と、を有し、
前記軟磁性層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有しており、
前記軟磁性層と前記反強磁性層との間には２００〜６００Ｏｅの交換結合磁界が生じて前記軟磁性層がサイドシールド層として機能しており、
前記積層体のトラック幅方向の両側には、下からバイアス層、中間層、前記軟磁性層、前記反強磁性層の順に積層され、あるいは下から前記バイアス層、中間層、前記反強磁性層、前記軟磁性層の順に積層され、
前記中間層が磁気分離層及び結晶配向調整層を兼ね備えることを特徴とするものである。
あるいは、本発明における磁気検出素子は、
固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を有する積層体と、
前記積層体のトラック幅方向の両側に形成された軟磁性層と、
前記軟磁性層の上側あるいは下側に設けられ、前記軟磁性層との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層と、を有し、
前記軟磁性層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有しており、
前記軟磁性層と前記反強磁性層との間には２００〜６００Ｏｅの交換結合磁界が生じて前記軟磁性層がサイドシールド層として機能しており、
前記軟磁性層と前記反強磁性層との間には、交換結合磁界増強層が設けられることを特徴とするものである。

本発明では、サイドシールド層として機能する前記軟磁性層に反強磁性層を積層し、前記軟磁性層と反強磁性層との間で交換結合磁界を生じさせることで、前記軟磁性層が外部磁界によって大きく磁化変動するのを抑制する。ただし、前記軟磁性層全体が磁化固定されてしまっては、もはや前記軟磁性層はサイドシールド層として適切に機能しなくなるので、本発明では、前記軟磁性層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有する構造となっている。

ところで、前記軟磁性層全体を磁化固定するものとして、アドバンスバイアス（ＡｄｖａｎｃｅＢｉａｓ）というものがあり、かかる構造はバイアス層を設けず軟磁性層と反強磁性層との積層構造を有し、前記軟磁性層の固定磁化によってフリー磁性層の磁化を所定方向に揃えるといったものである。しかし、アドバンスバイアスでは、上記したように軟磁性層全体が磁化固定されているので、前記軟磁性層がサイドシールド層として機能するものでなく、サイドシールド層を設けた場合のように、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を適切に図れなくなるため、本発明では、前記軟磁性層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有するようにし、これにより、トラック幅方向に広がる外部磁界を前記軟磁性層により適切に吸収でき、サイドシールド層を設けない従来構造に比べて、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を図れるとともに、前記反強磁性層との交換結合磁界によって前記軟磁性層が外部磁界に敏感に反応するのを抑制し、軟磁性層を設けるが反強磁性層を設けない例えば特許文献１等の従来構造に比べて外部磁界に対する前記軟磁性層の磁化変動を小さくでき、これによって、ノイズの発生を抑制できる。

本発明では、前記前記積層体のトラック幅方向の両側には、前記フリー磁性層の磁化方向を制御するバイアス層が設けられ、前記軟磁性層と、前記バイアス層との間には、磁気分離層が設けられることが好ましい。これにより、前記軟磁性層が前記バイアス層からのバイアス磁界の影響を受けるのを抑制でき、前記軟磁性層を適切にサイドシールド層として機能させることができ、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制との双方をより満足させることができる。

また本発明では、下から前記バイアス層、前記軟磁性層、前記反強磁性層の順に積層され、前記バイアス層と前記軟磁性層との間に、あるいは下から前記バイアス層、前記反強磁性層、前記軟磁性層の順に積層され、前記バイアス層と前記反強磁性層との間に、結晶配向調整層が設けられることが好ましい。このとき、前記結晶配向調整層は、前記磁気分離層としての機能も兼ね備えることがより好ましい。前記結晶配向調整層を設けることで前記軟磁性層の結晶配向を適切に整えることができ、前記軟磁性層を適切にサイドシールド層として機能させることができ、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制との双方をより満足させることができる。

また本発明では、前記軟磁性層と前記反強磁性層との間には、交換結合磁界増強層が設けられることが、前記反強磁性層との間で生じる交換結合磁界を適度に大きくでき、好ましい。なお、前記軟磁性層は、ＮｉＦｅで、前記交換結合磁界増強層は、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、あるいは、Ｃｏで形成されることが好ましい。

本発明では、サイドシールド層として機能する軟磁性層に、前記軟磁性層との間で交換結合磁界を生じる反強磁性層が積層され、また、前記軟磁性層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有している。

これにより、トラック幅方向に広がる外部磁界を前記軟磁性層により適切に吸収でき、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を図れるとともに、前記反強磁性層との交換結合磁界によって前記軟磁性層が外部磁界に敏感に反応するのを抑制し、軟磁性層を設けるが反強磁性層を設けない例えば特許文献１等の従来に比べて外部磁界に対する前記軟磁性層の磁化変動を小さくでき、これによって、ノイズの発生を抑制できる。

図１は本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子（磁気検出素子）を備えた再生磁気ヘッドを、記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図である。

前記スピンバルブ型薄膜素子は、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。なお、図中においてＸ方向は、トラック幅方向、Ｙ方向は、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向（ハイト方向）、Ｚ方向は、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向及び前記シングルスピンバルブ型薄膜素子の各層の積層方向、である。各方向は残り２つの方向に対し直交する関係となっている。「記録媒体との対向面」とは、Ｘ−Ｚ平面と平行な方向の面である。

図１の最も下に形成されているのは、ＮｉＦｅ合金等の磁性材料で形成された下部シールド層１である。

前記下部シールド層１上にはＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２等の絶縁材料で形成された下部ギャップ層２が形成されている。

前記下部ギャップ層２の上に、スピンバルブ型薄膜素子３が形成されている。前記スピンバルブ型薄膜素子３は、感磁部としての積層体４と前記積層体４のトラック幅（図示Ｘ方向）の両側に形成された側方領域５，５とで構成される。

前記積層体４のうち最も下には、シード層６が設けられる。前記シード層６は、例えばＮｉＦｅＣｒによって形成される。前記シード層６をＮｉＦｅＣｒによって形成すると、前記シード層６は、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものになる。

前記シード層６と下部ギャップ層２の間に、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層（図示しない）が形成されていてもよい。

前記シード層６の上に形成された反強磁性層７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。

これら白金族元素を用いたＸ−Ｍｎ合金は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さらに交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性材料として優れた特性を有している。

また前記反強磁性層７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とを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。

前記反強磁性層７上には固定磁性層８が形成される。前記固定磁性層８は、例えば、下から第１固定磁性層、非磁性中間層、第２固定磁性層からなる積層フェリ構造で形成される。前記反強磁性層７との界面での交換結合磁界及び前記非磁性中間層を介した反強磁性的交換結合磁界（ＲＫＫＹ的相互作用）により前記第１固定磁性層と第２固定磁性層の磁化方向は互いに反平行状態にされる。この構成により前記固定磁性層８の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層８と反強磁性層７との界面で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができる。

前記第１固定磁性層及び第２の固定磁性層は、例えば、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉなどの強磁性材料で形成されている。また前記非磁性中間層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。

前記固定磁性層８の上には非磁性材料層９が形成されている。前記非磁性材料層９は、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇで形成されている。Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇで形成された非磁性材料層９は、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向している。

前記非磁性材料層９上にはフリー磁性層１０が形成されている。前記フリー磁性層１０は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金等の磁性材料で形成される軟磁性層１１と、前記軟磁性層１１と前記非磁性材料層９との間に形成されたＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層１２とで構成される。前記フリー磁性層１０は、固定磁性層８と同様に積層フェリ構造で形成されてもよい。また前記フリー磁性層１０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の上面の幅寸法でトラック幅Ｔｗ（光学的なトラック幅Ｏｐｔｉ−Ｔｗ）が決められる。符号１３は非磁性材料で形成された保護層である。

前記積層体４は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法が下側から上側に向かうにしたがって徐々に小さくなる略台形状で形成される。

図１に示すように、前記積層体４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面４ａ上から前記下部ギャップ層２上にかけてバイアス下地層１５が設けられている。前記バイアス下地層１５は、例えばＣｒや、ＣｒＴｉ、Ｔａ／ＣｒＴｉ等で形成される。前記バイアス下地層１５は、ハードバイアス層１６の特性（保磁力Ｈｃや角形比Ｓ）を向上させるために設けられたものである。

前記バイアス下地層１５上には、ハードバイアス層１６が設けられている。前記ハードバイアス層１６は、ＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金で形成される。

前記ハードバイアス層１６上には、中間層１７が形成され、前記中間層１７上には軟磁性層１８（サイドシールド層）が形成されている。前記中間層１７は、前記ハードバイアス層１６と前記軟磁性層１８間を磁気的に分断する層（磁気分離層）として機能している。また図１に示す実施形態では、前記中間層１７は前記軟磁性層１８の下に設けられ、前記中間層１７は前記軟磁性層１８の結晶配向を整える層（結晶配向調整層）としても機能している。

前記中間層１７は、Ｔａ、あるいは、ＮｉＦｅＣｒで形成される。前記ハードバイアス層１６は例えば稠密六方（ｈｃｐ）構造であるが、前記中間層１７をＴａで形成すると、前記軟磁性層１８を、前記ハードバイアス層１６の結晶配向に影響を受けずに形成でき、例えば前記軟磁性層１８をＮｉＦｅで形成した場合、ＮｉＦｅの安定的な結晶配向である面心立方（ｆｃｃ）構造で前記軟磁性層１８を形成できる。あるいは、前記中間層１７をＮｉＦｅＣｒで形成した場合、ＮｉＦｅＣｒは面心立方（ｆｃｃ）構造を有するため、その上に形成される前記軟磁性層１８を、面心立方（ｆｃｃ）構造で適切に形成できる。

図１に示すように、前記軟磁性層１８上には反強磁性層１９が形成されている。前記反強磁性層１９は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料、あるいは、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とを含有する反強磁性材料で形成される。

前記反強磁性層１９と前記軟磁性層１８との界面では、磁場中熱処理が施されることにより交換結合磁界（Ｈｅｘ）が発生している。前記軟磁性層１８はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化方向が揃えられている。

前記反強磁性層１９上には電極層２０が形成されている。前記電極層２０は、Ｃｒ，Ｗ，Ａｕ，Ｒｈ，α―Ｔａ等の導電性材料により形成される。

前記電極層２０上から前記積層体４上にかけてＡｌ_２Ｏ_３やＳｉＯ_２等の絶縁材料で形成された上部ギャップ層２１が設けられている。また前記上部ギャップ層２１上にはＮｉＦｅ合金等で形成された上部シールド層２２が形成されている。

図１の実施形態の特徴的部分について説明する。
図１に示すスピンバルブ型薄膜素子では、前記軟磁性層１８の上に反強磁性層１９が形成され、前記軟磁性層１８と前記反強磁性層１９との間で交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じている。また前記軟磁性層１８は外部磁界に対しハイト方向（図示Ｙ方向）に磁化成分を有している。

ここで「外部磁界」とは、記録媒体から前記スピンバルブ型薄膜素子に向けて発生する微弱な信号磁界のことであり、前記外部磁界は、数十Ｏｅ程度の磁界強度を有している。

前記反強磁性層１９を設けて前記軟磁性層１８との間で交換結合磁界を生じさせることで、従来（軟磁性層１８は設けられるが反強磁性層１９は設けられていない構造）に比べて、外部磁界に対して敏感に動いていた（大きく動いていた）前記軟磁性層１８の磁化変動を鈍化させる（磁化変動を小さくする）が、前記軟磁性層１８の磁化が完全に前記交換結合磁界によって固定されてしまってはサイドシールド層として機能しなくなるため、例えば前記軟磁性層１８の膜厚を適正化する等して、前記軟磁性層１８の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有するようにしたのである。これにより、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を図ることが出来るとともに、ノイズ発生を従来（軟磁性層１８は設けられるが反強磁性層１９は設けられていない構造）に比べて抑制でき、再生特性の安定性（Ｓｔａｂｉｌｉｔｙ）を向上させることが出来る。

前記軟磁性層１８はＮｉＦｅやＣｏＦｅＮｉで形成される。また前記軟磁性層１８は、固定磁性層８の膜厚より厚く形成される。具体的には前記軟磁性層１８は、２０Å以上の膜厚で形成されることが好ましい。より好ましくは５０Å以上である。また上限値は１００Åである。

前記軟磁性層１８は薄すぎると、前記反強磁性層１９との間で生じる交換結合磁界により、前記軟磁性層１８の全体が磁化固定されてしまい、サイドシールド層として適切に機能しない。

本実施形態では、前記軟磁性層１８は、前記反強磁性層１９との間で生じる交換結合磁界（Ｈｅｘ）により、前記軟磁性層１８の前記反強磁性層１９付近では磁化がトラック幅方向に固定される一方、前記反強磁性層１９から離れた部分では、前記交換結合磁界や磁性層内部での磁界結合力が小さくなり、外部磁界に対しハイト方向に磁化変動できるようになっているが、それでも従来（軟磁性層１８は設けられるが反強磁性層１９は設けられていない構造）に比べて、外部磁界に対する磁化変動は小さくなっている。上記の膜厚範囲内で前記軟磁性層１８を形成することで、前記軟磁性層１８の少なくとも一部が、外部磁界に対しハイト方向（図示Ｙ方向）に磁化成分を有する。

また前記軟磁性層１８と反強磁性層１９との間で生じる交換結合磁界（Ｈｅｘ）はある程度の大きさが必要であり、具体的には２００Ｏｅ〜６００Ｏｅ（約１５９００Ａ／ｍ〜４７７００Ａ／ｍ１Ｏｅを７９．５Ａ／ｍで計算）の範囲内であることが好ましい。これにより前記軟磁性層１８を適切に磁化制御できる。また上記した大きさの交換結合磁界を生じさせるために、前記反強磁性層１９を５０Å以上２００Å以下で形成することが好ましい。

一例を挙げると、前記軟磁性層１８をＮｉＦｅで５０Åの膜厚で形成し、前記反強磁性層１９をＩｒＭｎで５０Åの膜厚で形成する。

前記軟磁性層１８は、ＮｉＦｅやＣｏＦｅＮｉで形成され、前記軟磁性層１８の膜厚が２０Å〜１００Å、あるいは５０Å〜１００Åで形成され、前記軟磁性層１８と前記反強磁性層１９との間で生じる交換結合磁界の大きさが、２００Ｏｅ〜６００Ｏｅの範囲内であると、前記軟磁性層１８の少なくとも一部が、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有した状態となる。また前記軟磁性層１８がハイト方向に磁化成分を有する状態となっているか否かは、後述する実験で説明するように、前記軟磁性層１８と反強磁性層１９とが設けられた実施形態の磁気検出素子と、前記軟磁性層１８と反強磁性層１９が設けられていない形態１の磁気検出素子と、前記軟磁性層１８は設けられているが前記反強磁性層１９は設けられていない形態２の磁気検出素子を用意し、実施形態の磁気検出素子は、形態１の磁気検出素子に比べて磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくでき、形態２の磁気検出素子に比べて、再生出力レベルが同等であるときのノイズレベルを小さくできる場合、実施形態の磁気検出素子の軟磁性層１８の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有することを実証できる。

図１に示す実施形態では、前記ハードバイアス層１６と軟磁性層１８との間に中間層１７が設けられている。前記中間層１７は、前記ハードバイアス層１６と軟磁性層１８間を磁気的に分離すると同時に、前記軟磁性層１８の結晶配向を整える。これにより前記軟磁性層１８と前記反強磁性層１９との間で適度な大きさの交換結合磁界を生じさせることが出来るとともに、前記軟磁性層１８の少なくとも一部を、より適切に、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有して形成できる。

前記中間層１７は、Ｔａ、あるいは、ＮｉＦｅＣｒで形成されることが、前記中間層１７に、磁気分離層の機能と、前記軟磁性層１８に対する結晶配向調整層の機能の双方を持たすことができ好ましい。ただし前記磁気分離層と、結晶配向調整層とを別々に形成してもよい。

なお本実施形態では、下から、ハードバイアス層１６、中間層１７、軟磁性層１８、反強磁性層１９の順に積層されているが、積層順は、これに限定されるものでない。例えば前記ハードバイアス層１６の下に、前記中間層１７を介して軟磁性層１８が形成される形態でもよいが、かかる場合、前記軟磁性層１８の上に中間層１７が形成されることになるため、前記中間層１７にはハードバイアス層１６との間を磁気的に分断する機能を持たせればよい。例えば、下から、結晶配向調整層、反強磁性層１９、軟磁性層１８、磁気分離層、ハードバイアス層１６の順に積層されている形態であってもよい。

また、下から、ハードバイアス層１６、中間層１７、反強磁性層１９、軟磁性層１８の順のように、軟磁性層１８の下に反強磁性層１９が形成される形態であってもよい。

また、特に図示していないが、前記軟磁性層１８と反強磁性層１９との間には、交換結合磁界増強層が設けられていてもよい。前記軟磁性層１８の前記反強磁性層１９から離れた部位では、特に前記交換結合磁界が小さい場合、外部磁界に対し感度良く磁化変動してしまうため、交換結合磁界増強層を設けて、交換結合磁界を増大させることで、前記軟磁性層１８全体の外部磁界に対する磁化変動を鈍化させることが可能になる。これにより、より適切にノイズの発生を抑制することが出来る。例えば前記軟磁性層１８がＮｉＦｅで形成されるとき、前記交換結合磁界増強層はＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、あるいは、Ｃｏのいずれか１種により形成されることが好ましい。前記交換結合磁界増強層の膜厚は５Å〜２０Åの範囲内で形成されることが好ましい。

前記軟磁性層１８は、例えば２層に分離形成され、その間に非磁性中間層が形成された構造であってもよい。

また、光学的なトラック幅が、０．０５μｍ〜０．１５μｍの範囲内であると特に、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制という効果を大いに期待できる。

図１に示すスピンバルブ型薄膜素子は、ＣＩＰ（Current In the Plane）型と呼ばれる構造である。ＣＩＰ型とは、図１に示す積層体４に対して膜面と平行な方向に電流が流されるものである。一方、前記積層体４の各層の膜面に対し垂直方向に電流が流されるタイプをＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）型と呼ぶが、本実施形態は、ＣＰＰ型磁気検出素子にも適用可能である。なおＣＰＰ型磁気検出素子は、ＣＰＰ（Current Perpendicular to the Plane）−ＧＭＲ（Giant Magneto Resistive）であってもよいし、ＴｕＭＲ（Tunnel Magneto Resistive）であってもよい。

図１に示す磁気検出素子は、前記積層体４を、リフトオフ用レジストを用いて、記録媒体との対向面と平行な方向からの断面が図１に示す略台形状になるように、形成した後、前記積層体４の両側に、バイアス下地層１５、ハードバイアス層１６、中間層１７、軟磁性層１８、反強磁性層１９、電極層２０を夫々、スパッタ法等で成膜する。そして前記リフトオフ用レジストを除去する。製造方法における注意点としては、固定磁性層８と反強磁性層７間に交換結合磁界を生じさせるために行われる磁場中熱処理の磁場の強さ及び熱処理温度より、反強磁性層１９と軟磁性層１８間に交換結合磁界を生じさせるために行われる磁場中熱処理の磁場の強さ及び熱処理温度を低く設定することである。これにより、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化固定されている前記固定磁性層８の磁化を揺るがすことなく、前記軟磁性層１８の磁化をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えることが出来る。

本実施形態における磁気検出素子と、従来構造の磁気検出素子との磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ；実効的な再生トラック幅）をマイクロトラックプロファイル法にて測定した。

図２は、本実施形態における磁気検出素子と、従来構造の磁気検出素子とを用いて測定したオフセット量と規格化出力との関係を示すグラフである。なお図３は図２の一部を拡大したグラフである（なお横軸の拡大率を、縦軸の拡大率より大きくしている）。ここで本実施形態における磁気検出素子とは、図１に示す構造の磁気検出素子であり、軟磁性層１８をＮｉＦｅで膜厚を１５ｎｍとし、反強磁性層１９をＩｒＭｎで膜厚を１５ｎｍとした構造である。一方、従来構造の磁気検出素子とは、前記反強磁性層および軟磁性層が設けられていない構造のものである。また実施例の磁気検出素子および比較例の磁気検出素子ともに光学的なトラック幅は１００ｎｍであった。

図２，図３に示すように、オフセット量のちょうど半値幅となる位置のグラフ上に接線を引く。そして前記接線がオフセット量を規定する横軸（規格化出力が０％のライン）と交わる位置から磁気的なトラック幅（実効的なトラック幅）を求めることが出来る。

図３に示すように、実施例の接線のほうが、比較例の接線よりも、小さいオフセット量（絶対値）の位置で横軸と交わっており、この実験では、比較例に対し実施例のほうが、５〜１０ｎｍ程度、磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくできることがわかった。上記したように実施例の磁気検出素子および比較例の磁気検出素子ともに光学的なトラック幅は１００ｎｍであるから、実施例のほうが、比較例に対し、５％〜１０％程度、磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくできることがわかった。

次に図４は、図１に示す構造の磁気検出素子（実施例）と、図１に示す構造の磁気検出素子から反強磁性層１９を除いた磁気検出素子（比較例）をそれぞれ用いて、再生出力レベルとスペクトラルノイズレベルとの関係を求めた。実施例および比較例ともに、軟磁性層１８をＮｉＦｅで膜厚を１５ｎｍとした。また実施例で用いた反強磁性層１９をＩｒＭｎで膜厚を１５ｎｍとした。

なお、スペクトラルノイズレベルとは、出力をスペクトラムアナライザーを用いて信号、ノイズの周波数成分に分解し、前記ノイズのレベルを示す値である。

図４に示すように、実施例と比較例とで再生出力レベルが同等であるとき、実施例のほうが、比較例に比べてノイズレベルを抑制できることがわかった。

本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子（磁気検出素子）を備えた再生磁気ヘッドを、記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図、図１に示す磁気検出素子（軟磁性層および反強磁性層の積層構造を有する）と、従来構造の磁気検出素子（軟磁性層および反強磁性層の積層構造を有さない）とを用いて測定したオフセット量と規格化出力との関係を示すグラフ、図２の一部を拡大して示したオフセット量と規格化出力との関係を示すグラフ、図１に示す構造の磁気検出素子（実施例）と、図１に示す構造の磁気検出素子から反強磁性層１９を除いた磁気検出素子（比較例）をそれぞれ用いて求めた、再生出力レベルとスペクトラルノイズレベルとの関係を示すグラフ、

符号の説明

１下部シールド層
３スピンバルブ型薄膜素子
４積層体
７反強磁性層
８固定磁性層
９非磁性材料層
１０フリー磁性層
１５バイアス下地層
１６ハードバイアス層
１７中間層
１８軟磁性層
１９反強磁性層
２０電極層
２１上部ギャップ層
２２上部シールド層

Claims

固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を有する積層体と、
前記積層体のトラック幅方向の両側に形成された軟磁性層と、
前記軟磁性層の上側あるいは下側に設けられ、前記軟磁性層との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層と、を有し、
前記軟磁性層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有しており、
前記軟磁性層と前記反強磁性層との間には２００〜６００Ｏｅの交換結合磁界が生じて前記軟磁性層がサイドシールド層として機能しており、
前記積層体のトラック幅方向の両側には、下からバイアス層、中間層、前記軟磁性層、前記反強磁性層の順に積層され、あるいは下から前記バイアス層、中間層、前記反強磁性層、前記軟磁性層の順に積層され、
前記中間層が磁気分離層及び結晶配向調整層を兼ね備えることを特徴とする磁気検出素子。
固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を有する積層体と、
前記積層体のトラック幅方向の両側に形成された軟磁性層と、
前記軟磁性層の上側あるいは下側に設けられ、前記軟磁性層との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層と、を有し、
前記軟磁性層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有しており、
前記軟磁性層と前記反強磁性層との間には２００〜６００Ｏｅの交換結合磁界が生じて前記軟磁性層がサイドシールド層として機能しており、
前記軟磁性層と前記反強磁性層との間には、交換結合磁界増強層が設けられることを特徴とする磁気検出素子。
前記軟磁性層は、ＮｉＦｅで、前記交換結合磁界増強層は、ＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、あるいは、Ｃｏで形成される請求項２記載の磁気検出素子。