(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
第１の反強磁性層と、この第１の反強磁性層によって磁化方向が固定された固定磁性層と、非磁性材料層と、外部磁界により磁化方向が変化するフリー磁性層とを有する磁気検出素子において、
前記フリー磁性層上には、非磁性中間層を介してトラック幅方向に所定の間隔を開けて強磁性層が形成され、さらに前記強磁性層の上には第２の反強磁性層が積層され、
前記第１の反強磁性層から前記第２の反強磁性層までの各層で構成された多層膜のトラック幅方向の両側端面は連続面として形成され、
前記多層膜のトラック幅方向の両側には、少なくとも前記フリー磁性層に対向する位置にまでバイアス層が形成され、さらにその上に電極層が積層されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
第１の反強磁性層と、この第１の反強磁性層によって磁化方向が固定された固定磁性層と、非磁性材料層と、外部磁界により磁化方向が変化するフリー磁性層とを有する磁気検出素子において、
前記フリー磁性層上には、非磁性中間層が形成され、前記第１の反強磁性層から前記非磁性中間層までの各層で形成された多層膜のトラック幅方向の両側端面は連続面として形成され、
前記多層膜のトラック幅方向の両側には、少なくとも前記フリー磁性層に対向する位置にまでバイアス層が形成され、
前記非磁性中間層上にはトラック幅方向に所定の間隔を開けた強磁性層が形成され、さらに前記強磁性層は、前記バイアス層上にまで延ばされて形成されており、
前記強磁性層上には、第２の反強磁性層が形成され、さらに前記第２の反強磁性層上には電極層が形成されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項３】
前記所定の間隔の両側端面は、垂直面である請求項１または２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記所定の間隔の両側端面は、下方から上方に向うにしたがって、徐々に前記間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面である請求項１または２に記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記非磁性中間層の上面は、前記強磁性層間の間隔内から、前記強磁性層下まで、平坦化面で形成される請求項４記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記電極層は、前記バイアス層上から前記強磁性層間の間隔内にまで延びて形成される請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記非磁性中間層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種または２種以上の合金で形成される請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記強磁性層と前記フリー磁性層のうち少なくとも一層が、以下の組成を有する磁性材料で形成される請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、Ｆｅの組成比は９原子％以上で１７原子％以下で、Ｎｉの組成比は０．５原子％以上で１０原子％以下で、残りの組成比はＣｏである。
【請求項９】
前記フリー磁性層と前記非磁性材料層と間にＣｏＦｅ合金あるいはＣｏからなる中間層が形成される請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記強磁性層と前記フリー磁性層のうち少なくとも一層が、以下の組成を有する磁性材料で形成される請求項９記載の磁気検出素子。
組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、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。
【請求項１１】
前記強磁性層及び前記フリー磁性層が前記ＣｏＦｅＮｉで形成される請求項８または１０に記載の磁気検出素子。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば固定磁性層（ピン（Ｐｉｎｎｅｄ）磁性層）の磁化の方向と外部磁界の影響を受けるフリー（Ｆｒｅｅ）磁性層の磁化の方向との関係で電気抵抗が変化するいわゆる磁気検出素子に係り、特に狭トラック化とともに、前記フリー磁性層の安定な磁化状態を保つことが可能な磁気検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
スピンバルブ膜に代表される磁気検出素子は、一般的にＰｔＭｎ合金などの反強磁性層、ＮｉＦｅ合金などの固定磁性層、Ｃｕなどの非磁性材料層、ＮｉＦｅ合金などのフリー磁性層からなる多層膜と、そのトラック幅方向の両側に形成されたハードバイアス層、および電極層とで構成される。これはハードバイアス方式と呼ばれる磁気検出素子である。
【０００３】
最近の高記録密度化に伴い、トラック幅Ｔｗがサブミクロン単位で規定されるようになり、前記多層膜の大きさは益々小さくなっていた。
【０００４】
ここで前記フリー磁性層は外部磁界の影響を受けると、磁化が変動する変動磁化を有している。前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側にはハードバイアス層が設けられ、このハードバイアス層からの縦バイアス磁界によって前記フリー磁性層はトラック幅方向に単磁区化させられるが、前記フリー磁性の幅寸法がトラック幅Ｔｗとして規定されるため、高記録密度化に伴い上記のように前記トラック幅Ｔｗが小さくされると、前記フリー磁性層自体の大きさも非常に小さくされてしまう。そしてこのようにフリー磁性層が小さくなることで、前記フリー磁性層にハードバイアス層から縦バイアス磁界が供給されても、反磁界の影響が強くなり、前記フリー磁性層はトラック幅方向に単磁区化しにくくなるので、縦バイアス磁界を大きくしなければならず、再生感度、再生出力の低下を余儀なくされた。
【０００５】
そこで磁気検出素子は、例えば次のように改良された。図２７は、従来における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。
【０００６】
符号１は反強磁性層、符号２は固定磁性層、符号３は非磁性材料層、符号４はフリー磁性層である。
【０００７】
前記フリー磁性層４の上にはＲｕなどで形成された非磁性中間層５が形成され、その上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔を開けて強磁性層６が形成されている。さらに前記強磁性層６の上には第２の反強磁性層７が形成されている。図２７の磁気検出素子はエクスチェンジバイアス方式と呼ばれるものである。
【０００８】
図２７に示すように、前記強磁性層６及び第２の反強磁性層７の間隔はトラック幅Ｔｗとして規制されている。
【０００９】
この従来例では前記フリー磁性層４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法を前記トラック幅Ｔｗよりも長く形成できるから、狭トラック化によっても前記フリー磁性層４の磁化制御を適切に行うことができると考えられた。
【００１０】
なお前記フリー磁性層４の磁化は、第２の反強磁性層７と強磁性層６間で発生する交換異方性磁界によって前記強磁性層６が図示Ｘ方向に固定されると、前記強磁性層６とのＲＫＫＹ相互作用による交換結合よって図示Ｘ方向とは逆方向に向けられる。
【００１１】
前記フリー磁性層４の両側領域４ａ、４ａの磁化は、強く磁化されピン止めされており、一方、トラック幅Ｔｗ領域内の中央領域４ｂの磁化は、外部磁界に対し反転できるようになっている。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、図２７に示す磁気検出素子では以下のような問題点があった。
【００１３】
それは図２７のように前記フリー磁性層４は、トラック幅Ｔｗよりも随分と広く形成されるため、トラック幅Ｔｗ領域以外の両側領域４ａの部分に、前記フリー磁性層４と強磁性層６間に交換結合（カップリング）の欠陥があると、その部分での前記フリー磁性層４は適切に磁化が固定されず、外部磁界に対し感度を持ってしまい、再生出力にノイズなどが乗り再生特性の悪化を招いた。このようなカップリング欠陥は、非磁性中間層５の厚みの変動やピンホールの発生などによって生じ易い。
【００１４】
次に、図２７に示すようにフリー磁性層４の両側領域４ａの磁化を、強磁性層６とのＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって単磁区化するだけでは、ある外的な要因（例えば固定磁性層２からの静磁界など）によって、前記両側領域４ａの磁化に揺るぎが生じる危険性がある。仮に前記両側領域４ａの磁化が何らかの外部的な要因によって揺らぐと、それが伝播してフリー磁性層４の中央領域４ｂの磁化までもその方向に傾くため、十分な線形性を保てないなど再生特性に悪影響を及ぼすことが懸念された。
【００１５】
そこで本発明では上記従来の課題を解決するためのものであり、今後の高記録密度化に伴う狭トラック化とともに、フリー磁性層の磁化状態の安定化を効果的に図り再生特性の向上を図ることが可能な磁気検出素子を提供することを目的としている。
【００１６】
【課題を解決するための手段】
本発明は、第１の反強磁性層と、この第１の反強磁性層によって磁化方向が固定された固定磁性層と、非磁性材料層と、外部磁界により磁化方向が変化するフリー磁性層とを有する磁気検出素子において、
前記フリー磁性層上には、非磁性中間層を介してトラック幅方向に所定の間隔を開けて強磁性層が形成され、さらに前記強磁性層の上には第２の反強磁性層が積層され、
前記第１の反強磁性層から前記第２の反強磁性層までの各層で構成された多層膜のトラック幅方向の両側端部は連続面として形成され、
前記多層膜のトラック幅方向の両側には、少なくとも前記フリー磁性層に対向する位置にまでバイアス層が形成され、さらにその上に電極層が積層されていることを特徴とするものである。
【００１７】
本発明の磁気検出素子は、フリー磁性層が、トラック幅Ｔｗよりも幅方向に長く延ばされ、その長く延ばされた両側領域上に、非磁性中間層を介して強磁性層及び第２の反強磁性層が積層形成されている。
【００１８】
前記フリー磁性層は、トラック幅Ｔｗよりも長く延ばされて形成されているから、今後の高記録密度化に伴い狭トラック化を促進しても前記フリー磁性層の単磁区化を適切に図ることが可能である。
【００１９】
本発明では、上記したように、前記フリー磁性層の両側領域上には非磁性中間層を介して強磁性層、および第２の反強磁性層が積層形成されている。この構造とすることで、一方向異方性磁界を大きくすることが可能である。
【００２０】
しかも本発明では、少なくとも前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側に対向する位置までバイアス層が設けられている。従って本発明では、このバイアス層から発生する縦バイアス磁界が前記フリー磁性層の両側領域内に供給されて、積層フェリ構造における交換結合とともに、上記縦バイアス磁界との相乗効果によって、前記フリー磁性層の両側領域を適切にピン止めすることができ、仮に前記両側領域と強磁性層間にカップリング欠陥などが生じていても、前記両側領域の部分が感度を持つことがなく、トラック幅Ｔｗ領域の部分のみを感度領域として適切に機能させることが可能である。
【００２１】
従って本発明では、狭トラック化とともに、実質的に感度を持たないフリー磁性層の両側領域の磁化を従来に比べて安定した単磁区化構造の固定状態にすることができ、再生特性の向上を適切に図ることが可能になる。
【００２２】
あるいは本発明は、第１の反強磁性層と、この第１の反強磁性層によって磁化方向が固定された固定磁性層と、非磁性材料層と、外部磁界により磁化方向が変化するフリー磁性層とを有する磁気検出素子において、
前記フリー磁性層上には、非磁性中間層が形成され、前記第１の反強磁性層から前記非磁性中間層までの各層で形成された多層膜のトラック幅方向の両側端面は連続面として形成され、
前記多層膜のトラック幅方向の両側には、少なくとも前記フリー磁性層に対向する位置にまでバイアス層が形成され、
前記非磁性中間層上にはトラック幅方向に所定の間隔を開けた強磁性層が形成され、さらに前記強磁性層は、前記バイアス層上にまで延ばされて形成されており、
前記強磁性層上には、第２の反強磁性層が形成され、さらに前記第２の反強磁性層上には電極層が形成されていることを特徴とするものである。
【００２３】
この発明と上記の発明との違いは、この発明では、前記強磁性層が、第１の反強磁性層から非磁性中間層までで構成される多層膜上に所定の間隔を開けて形成され、さらに前記多層膜の両側に形成されたバイアス層上にまで延ばされて形成されている点である。そして前記強磁性層の上には第２の反強磁性層及び電極層が積層形成されている。
【００２４】
上記のように、バイアス層上にまで強磁性層及び第２の反強磁性層が延ばされて形成されていることで、この延出した部分からのバックアップ磁界によって、安定したバイアス磁界を前記フリー磁性層に供給することが可能になる。
【００２５】
また前記電極層を第２の反強磁性層上に形成することで、電流は、フリー磁性層のトラック幅Ｔｗ領域の両側端部に流れ難く（分流しにくく）、電極層から適切に前記フリー磁性層のトラック幅Ｔｗ領域内を通る電流経路を辿るため、前記トラック幅Ｔｗ領域に大きな電流を供給でき、再生出力を増大させることができる。
【００２６】
また本発明では、前記所定の間隔内の両側端面は、垂直面であることが好ましい。
【００２７】
あるいは本発明では、前記両側端面は、下方から上方に向うにしたがって、徐々に前記間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面であることが好ましい。なおかかる構造の場合、前記非磁性中間層の上面を、前記強磁性層間の間隔内から前記強磁性層下まで、平坦化面で形成することができる。
【００２８】
また本発明では、前記電極層は、前記バイアス層上から前記強磁性層間の間隔内にまで延びて形成されていてもよい。
【００２９】
また本発明では、前記非磁性中間層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種または２種以上の合金で形成されることが好ましい。
【００３０】
また本発明では、前記強磁性層と前記フリー磁性層のうち少なくとも一層が、以下の組成を有する磁性材料で形成されることが好ましい。
【００３１】
組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、Ｆｅの組成比は９原子％以上で１７原子％以下で、Ｎｉの組成比は０．５原子％以上で１０原子％以下で、残りの組成比はＣｏである。
【００３２】
また本発明では、前記フリー磁性層と前記非磁性材料層と間にＣｏＦｅ合金あるいはＣｏからなる中間層が形成されることが好ましい。
【００３３】
上記の場合、前記強磁性層と前記フリー磁性層のうち少なくとも一層が、以下の組成を有する磁性材料で形成されることが好ましい。
【００３４】
組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、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。
【００３５】
なお本発明では、前記強磁性層及び前記フリー磁性層が前記ＣｏＦｅＮｉで形成されることが好ましい。
【００３６】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の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。
【００３７】
図１に示す磁気検出素子は、例えばハードディスク装置などに搭載される磁気ヘッドのＭＲヘッドの一部として形成される。
【００３８】
図１の磁気検出素子の多層膜１０は、基板１１上に第１の反強磁性層１２が積層され、さらに第１固定磁性層１３ａ、非磁性中間層１３ｂ、第２固定磁性層１３ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、強磁性層１７、第２の反強磁性層１８がスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって成膜されたものである。
【００３９】
第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８は、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）合金で形成される。
【００４０】
第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８として、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第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８を得ることができる。特に、ＰｔＭｎ合金であれば、強磁性層との間に、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第１の反強磁性層１２、及び第２の反強磁性層１８を得ることができる。
【００４１】
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。
【００４２】
第１の反強磁性層１２の膜厚は８０〜３００Å、例えば２００Åである。なお、本実施の形態の磁気検出素子は、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成することができる。
【００４３】
ここで、第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８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、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。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。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。
【００４４】
第１固定磁性層１３ａ及び第２固定磁性層１３ｃは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ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１３ａ及び第２固定磁性層１３ｃは同一の材料で形成されることが好ましい。
【００４５】
また、非磁性中間層１３ｂ及び１６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。
【００４６】
なおこの実施形態において、固定磁性層１３は積層フェリ構造であるが、磁性材料の単層構造、あるいは多層構造で形成されていてもかまわない。また第２固定磁性層１３ｃと非磁性材料層１４の間にＣｏなどからなる拡散防止層が形成されていてもよい。この拡散防止層は第２固定磁性層１３ｃと非磁性材料層１４の相互拡散を防止する。
【００４７】
なおこの実施形態においては、第１の固定磁性層１３ａの磁化は図示Ｙ方向に固定され、第２の固定磁性層１３ｃの磁化は図示Ｙ方向と逆方向に固定されている。
【００４８】
非磁性材料層は、固定磁性層１３とフリー磁性層１５との磁気的な結合を防止し、またセンス電流が主に流れる層であり、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ことが好ましい。特にＣｕによって形成されることが好ましい。
【００４９】
フリー磁性層１５及び強磁性層１７は、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものである。また、フリー磁性層１５及び強磁性層１７は同一の材料で形成されることが好ましい。
【００５０】
本発明では図１に示すように、前記フリー磁性層１５上に非磁性中間層１６を介して強磁性層１７及び第２の反強磁性層１８が形成され、前記強磁性層１７と第２の反強磁性層１８の中央部分には凹部３１が形成されている。
【００５１】
図１に示すように、前記強磁性層１７間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における間隔でトラック幅Ｔｗが規定されており、前記トラック幅Ｔｗを狭くするほど狭トラック化に対応可能な磁気検出素子を形成することができる。本発明では前記トラック幅Ｔｗは１．０μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．１μｍ以上で０．５μｍ以下である。
【００５２】
図１の矢印方向に示すように、前記強磁性層１７は、第２の反強磁性層１８との交換異方性磁界によって図示Ｘ方向とは逆方向に磁化が固定されている。一方、前記フリー磁性層１５の両側領域１５ａの磁化は、非磁性中間層１６を介して前記強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって、前記強磁性層１７とは反平行となる方向、すなわち図示Ｘ方向に固定される。
【００５３】
このように前記フリー磁性層１５の両側領域１５ａの磁化が、図示Ｘ方向に固定されると、前記両側領域１５ａからの縦バイアス磁界が中央領域（トラック幅Ｔｗ領域）１５ｂに供給されて、トラック幅Ｔｗの間隔内における前記中央領域１５ｂの磁化は、図示Ｘ方向に揃えられ、この中央領域１５ｂは、磁化が外部磁界に対して変動する感度を持った領域となっている。
【００５４】
次に本発明では図１に示すように、前記第１の反強磁性層１２から第２の反強磁性層１８までで構成される多層膜１０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面１０ａ、１０ａは連続面として形成されている。この連続面は下方から上方に向うにしたがってトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法が徐々に小さくなる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。
【００５５】
そして前記多層膜１０のトラック幅方向における両側と基板１１間には、ハードバイアス層１９が形成され、さらに前記ハードバイアス層１９の上に電極層２０が形成されている。前記ハードバイアス層１９は、例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成されている。前記電極層２０は、例えばＡｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどで形成される。
【００５６】
前記ハードバイアス層１９は、前記フリー磁性層１５のトラック幅方向における両側に対向する位置まで形成される。このようにハードバイアス層１９を前記フリー磁性層１５のトラック幅方向の両側に設けることで、前記ハードバイアス層１９からの縦バイアス磁界を、前記フリー磁性層１５に供給できる。
【００５７】
本発明では、フリー磁性層１５のトラック幅方向における幅寸法をトラック幅Ｔｗよりも延ばして形成し、その延ばされた前記フリー磁性層１５の両側領域１５ａ上に非磁性中間層１６、強磁性層１７、第２の反強磁性層１８を積層した構造とすることで、一方向異方性磁界を大きくすることができ、前記両側領域１５ａの単磁区化を促進できるが、本発明では、さらに安定した単磁区化構造の固定状態を得るために、前記フリー磁性層１５のトラック幅方向の両側にハードバイアス層１９を設け、このハードバイアス層１９から前記フリー磁性層１５の両側領域１５ａに縦バイアス磁界を供給することで、前記両側領域１５ａでの単磁区化構造を促進し、磁化の固定状態を安定して得ることが可能になっている。
【００５８】
すなわち本発明では、前記フリー磁性層１５の両側領域１５ａの磁化を、強磁性層１７との間のＲＫＫＹ相互作用による交換結合と、ハードバイアス層１９からの縦バイアス磁界との相乗効果によって、適切に図示Ｘ方向に単磁区化し固定することができる。従って仮に強磁性層１７と前記両側領域１５ａ間に結合欠陥（カップリング欠陥）があっても前記両側領域１５ａが感度領域として働くのを抑制でき、中央領域１５ｂのみを適切に感度領域として機能させることができるとともに、外的な要因（例えば固定磁性層１３からの静磁界など）によっても磁化の揺らぎなどを抑制でき、良好な線形性など再生特性に優れた磁気検出素子を製造することが可能になっている。
【００５９】
なおハードバイアス層１９の形成位置であるが、図１に示す形態では、前記ハードバイアス層１９の内側先端部１９ａが、強磁性層１７の両側端面にまで達して形成されているが、例えば点線で示すように、前記内側先端部１９ａが、フリー磁性層１５の両側端面の部分にまで接し、前記強磁性層１７の両側端面にまで達しないように形成してもよい。これにより、強磁性層１７の端部の磁化方向を乱さずにフリー磁性層１５のみにバイアス磁界を印加することが可能である。
【００６０】
また前記ハードバイアス層１９の単位面積当たりの残留磁化Ｍｒ×膜厚ｔは、フリー磁性層１５の単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）の５倍以上であることが好ましい。これにより前記ハードバイアス層１９から前記フリー磁性層１５に効果的に縦バイアス磁界を供給することができる。
【００６１】
またこの実施形態では、前記ハードバイアス層１９の下にＣｒなどで形成された配向膜としてのバイアス下地層が形成されていてもよい。
【００６２】
次に図１に示す実施形態では、前記強磁性層１７間に非磁性中間層１６が露出している。これによって以下のような効果を期待することができる。
【００６３】
図１に示される磁気検出素子では、非磁性中間層１６はトラック幅Ｔｗの領域内において、フリー磁性層１５の保護層として機能する。また、非磁性中間層１６を、導電性を有する材料を用いて形成することにより、スピンフィルター効果を有するバックド層（ｂａｃｋｅｄｌａｙｅｒ）として機能させることが可能になる。
【００６４】
前記非磁性中間層１５がバックド層として機能することによって、磁気抵抗効果に寄与する＋スピン（上向きスピン）の電子における平均自由工程（ｍｅａｎｆｒｅｅ  ｐａｔｈ）を延ばし、いわゆるスピンフィルター効果（ｓｐｉｎ  ｆｉｌｔｅｒ  ｅｆｆｅｃｔ）により磁気検出素子において、大きな抵抗変化率が得られ、高記録密度化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【００６５】
またこの実施形態では、前記強磁性層１７間に露出する非磁性中間層１６の上面１６ｂは、前記強磁性層１７下に形成された非磁性中間層１６の上面１６ａよりも低く形成されており、すなわち前記上面１６ａと上面１６ｂとの間に若干の段差が形成される。
【００６６】
これは後述する製造方法に起因するもので、図１の磁気検出素子では、凹部３１の部分をイオンミリングなどで削って形成するが、このとき若干、前記強磁性層１７間から露出する非磁性中間層１６の部分も削ってしまうため、上記のような段差が生まれるのである。なお前記段差によってトラック幅Ｔｗを確実に画定することが可能である。
【００６７】
また本発明における実施形態では、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成した場合でも、第１の反強磁性層１２の交換異方性磁界の方向を図示Ｙ方向に向けたまま、第２の反強磁性層１８の交換異方性磁界を図示Ｘ方向に向けることができる。すなわち、本実施の形態では、フリー磁性層１５の磁化方向を、固定磁性層１３の磁化方向と直交する方向に固定できる。
【００６８】
また本発明では、基板１１上に直接第１の反強磁性層１２が積層されているが、基板１１上にアルミナ層及びＴａ等からなる下地層を介して第１の反強磁性層１２が積層されてもよい。
【００６９】
また図１に示すように、前記強磁性層１７及び第２の反強磁性層１８のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における内側端面２２は、垂直面であるが、前記内側端面２２が二点鎖線で示すように、下方から上方に向うにしたがって徐々に間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面として形成されていてもかまわない。このような形状の相違は、後述する製造方法の相違に起因するものである。
【００７０】
また前記フリー磁性層１５の両側領域１５ａの長さＴ１（側端面の膜厚中心から凹部３１の内側端面２２までのトラック幅方向への長さ）は、０．１μｍ以上で０．３μｍ以下であることが好ましい。
【００７１】
これにより前記両側領域１５ａの単磁区化を促進して適切に磁化を固定できると共に、中央領域１５ｂを適切な感度領域として機能させることができる。
【００７２】
ところで本発明では、前記非磁性中間層１６を介して隣接する前記強磁性層１７とフリー磁性層１５の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態である。
【００７３】
積層フェリ構造にするには、前記フリー磁性層１５の単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ・膜厚ｔ）と、強磁性層１７の単位面積当たりの磁気モーメントを若干、異ならせることが必要である。例えばフリー磁性層１５と強磁性層１７とを同じ材質で形成した場合には、前記フリー磁性層１５と強磁性層１７の膜厚を若干、異ならせる。
【００７４】
そして、前記反平行磁化状態を適切に保つには、前記強磁性層１７と前記フリー磁性層１５の材質を改良して前記強磁性層１７と前記フリー磁性層１５間に働くＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界を大きくする必要性がある。
【００７５】
前記強磁性層１７と前記フリー磁性層１５を形成する磁性材料としてよく使用されるものにＮｉＦｅ合金がある。ＮｉＦｅ合金は軟磁気特性に優れるため従来からフリー磁性層１５などに使用されていたが、前記強磁性層１７と前記フリー磁性層１５をＮｉＦｅ合金を用いて積層フェリ構造にした場合、これらの層間の反平行結合力はさほど強くはない。
【００７６】
そこで本発明では、前記強磁性層１７と前記フリー磁性層１５の材質を改良し、前記強磁性層１７と前記フリー磁性層１５間の反平行結合力を強めるべく、前記強磁性層１７と前記フリー磁性層１５のうち少なくとも一層、好ましくは両方の層にＣｏＦｅＮｉ合金を使用することとした。Ｃｏを含有させることで上記の反平行結合力を強めることができる。
【００７７】
前記ＣｏＦｅＮｉ合金を強磁性層１７及びフリー磁性層１５に使用すると、ＮｉＦｅ合金を使用した場合に比べて反平行状態が崩れるときの磁界、いわゆるスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）を十分に大きくできる。具体的にはＣｏの組成比が８７原子％で、Ｆｅの組成比が１１原子％で、Ｎｉの組成比が２原子％からなるＣｏＦｅＮｉ合金を使用したときのスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）は約２９３（ｋＡ／ｍ）であった。一方、Ｆｅ組成比が２０原子％からなるＮｉＦｅ合金でのスピンフロップ磁界は約５９（ｋＡ／ｍ）であった。
【００７８】
このように前記強磁性層１７と前記フリー磁性層１５のうち少なくとも一層、好ましくは両方の層にＣｏＦｅＮｉ合金を使用すると、前記強磁性層１７と前記フリー磁性層１５のスピンフロップ磁界を効果的に向上させることができる。これによって前記フリー磁性層１５及び強磁性層１７の両側端部の磁化を適切に反平行状態にピン止めでき、サイドリーディングの発生を抑制することができる。
【００７９】
次に、ＣｏＦｅＮｉ合金の組成比について説明する。ＣｏＦｅＮｉ合金は、非磁性中間層１６であるＲｕ層と接することでＮｉＦｅ合金／Ｒｕ／ＮｉＦｅ合金を用いる場合より、磁歪が１×６−６〜６×１０−６程度、正側にシフトすることがわかっている。
【００８０】
前記磁歪は−３×１０−６〜３×１０−６の範囲内であることが好ましい。また保磁力は７９０（Ａ／ｍ）以下であることが好ましい。磁歪が大きいと、成膜ひずみや、他層間での熱膨張係数の差などによって応力の影響を受けやすくなるから前記磁歪は低いことが好ましい。また保磁力は低いことが好ましく、これによってフリー磁性層１５の外部磁界に対する磁化反転を良好にすることができる。
【００８１】
本発明では、非磁性材料層１４／フリー磁性層１５／非磁性中間層１６／強磁性層１７の膜構成で形成されるとき、前記ＣｏＦｅＮｉのＦｅ組成比は９原子％以上で１７原子％以下で、Ｎｉの組成比は０．５原子％以上で１０原子％以下で、残りの組成比はＣｏであることが好ましい。Ｆｅの組成比が１７原子％よりも大きくなると、磁歪が−３×１０−６よりも負に大きくなると共に軟磁気特性を劣化させて好ましくない。
【００８２】
またＦｅの組成比が９原子％よりも小さくなると、磁歪が３×１０−６よりも大きくなると共に、軟磁気特性の劣化を招き好ましくない。
【００８３】
またＮｉの組成比が１０原子％よりも大きくなると、磁歪が３×１０−６よりも大きくなると共に、非磁性材料層との間でＮｉの拡散等による抵抗変化量（ΔＲ）及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の低下を招き好ましくない。
【００８４】
またＮｉの組成比が０．５原子％よりも小さくなると、磁歪が−３×１０−６よりも負に大きくなって好ましくない。
【００８５】
また上記した組成範囲内であれば保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下にすることができる。
【００８６】
次に、図２のように、前記フリー磁性層１５と前記非磁性材料層１４と間にＣｏＦｅ合金あるいはＣｏからなる中間層２１を形成するとき、具体的には、例えば非磁性材料層１４／中間層（ＣｏＦｅ合金）２１／フリー磁性層１５／非磁性中間層１６／強磁性層１７の膜構成で形成されるとき、前記ＣｏＦｅＮｉのＦｅ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。Ｆｅの組成比が１５原子％よりも大きくなると、磁歪が−３×１０−６よりも負に大きくなると共に軟磁気特性を劣化させて好ましくない。
【００８７】
またＦｅの組成比が７原子％よりも小さくなると、磁歪が３×１０−６よりも大きくなると共に、軟磁気特性の劣化を招き好ましくない。
【００８８】
またＮｉの組成比が１５原子％よりも大きくなると、磁歪が３×１０−６よりも大きくなって好ましくない。
【００８９】
またＮｉの組成比が５原子％よりも小さくなると、磁歪が−３×１０−６よりも負に大きくなって好ましくない。
【００９０】
また上記した組成範囲内であれば保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下にすることができる。
【００９１】
なお、ＣｏＦｅやＣｏで形成された中間層２１はマイナス磁歪を有しているため、前記中間層２１を第１のフリー磁性層１５と非磁性材料層１４間に介在させない膜構成の場合に比べて、ＣｏＦｅＮｉ合金のＦｅ組成をやや少なくし、Ｎｉ組成をやや多くしている。
【００９２】
また上記の膜構成のように、非磁性材料層１４とフリー磁性層１５間にＣｏＦｅ合金あるいはＣｏからなる中間層２１を介在させることで、フリー磁性層１５と非磁性材料層１４間での金属元素の拡散をより効果的に防止することができて好ましい。
【００９３】
なお上記したフリー磁性層１５及び強磁性層１７の組成範囲は、図３以降の磁気検出素子において同様に使用可能なものである。
【００９４】
図１に示す磁気検出素子においては、電極層２０、２０からフリー磁性層１５、非磁性材料層１４、固定磁性層１３に定常電流が与えられ、図示Ｚ方向に走行する磁気記録媒体からの漏れ磁界が図示Ｙ方向に与えられると、フリー磁性層１５の磁化方向が図示Ｘ方向から図示Ｙ方向に向けて変動する。このフリー磁性層１５内での磁化方向の変動と第２の固定磁性層１３ｃの磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この抵抗変化に基づく電圧変化により磁気記録媒体からの漏れ磁界が検出される。
【００９５】
以下、本発明における別の実施形態について説明する。
図３は本発明における第３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。
【００９６】
図３は、図１に示す実施形態と比べてみると電極層２０の構造に違いがある。図１に示す実施形態では、前記電極層２０はハードバイアス層１９の上に形成され、前記電極層２０の内側先端部２０ａは、多層膜１０の両側端面１０ａに接して形成されており、第２の反強磁性層１８の上面にまで延出形成されていないが、図３では、前記電極層２０の内側先端部２０ａが、前記ハードバイアス層１９上から、前記第２の反強磁性層１８の上面を越え、さらに前記強磁性層１７間に露出した非磁性中間層１６上にまで延出形成されている。そして図３に示す実施形態では前記電極層２０間の間隔でトラック幅Ｔｗが規制される。
【００９７】
このように前記電極層２０を、前記強磁性層１７間に現れる非磁性中間層１６上にまでオーバーラップして形成すると、前記電極層２０からのセンス電流は、ハードバイアス層１９などに分流する量が減り、電流経路として最も短くなる前記電極層２０の内側先端部２０ａ間に流れやすくなり、前記センス電流を集中的に、実質的に感度領域として機能するフリー磁性層１５の中央領域１５ｂ内に流すことができ、よって再生出力の向上を図ることができる。
【００９８】
なお図３の点線で示すように、前記電極層２０の内側先端部２０ａを、前記第２の反強磁性層１８の上面にまで延出形成してもよい。
【００９９】
なお図３の実施形態は、図４以降の磁気検出素子において同様に適用可能なものである。
【０１００】
図４は本発明の第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である。
【０１０１】
この実施形態では、強磁性層１７にはトラック幅方向に所定の間隔（トラック幅Ｔｗ）が開けられているが、前記トラック幅Ｔｗ領域上では前記強磁性層１７の一部が残された状態になっている。
【０１０２】
前記トラック幅Ｔｗ領域内では、フリー磁性層１５の上に非磁性中間層１６、強磁性層１７が積層された積層フェリ構造となっているが、この部分には第２の反強磁性層１８は設けられていないため、前記トラック幅Ｔｗ領域内でのフリー磁性層１５（中央領域１５ｂ）、強磁性層１７は反平行の磁化を保った状態で外部磁界に対し反転できるようになっている。
【０１０３】
一方、前記トラック幅Ｔｗの両側では、フリー磁性層１５の両側領域１５ａ上に非磁性中間層１６、強磁性層１７及び第２の反強磁性層１８が積層形成されており、前記強磁性層１７は第２の反強磁性層１８との交換結合磁界によって磁化が固定され、前記フリー磁性層１５の両側領域１５ａの磁化は、前記強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用による交換結合とともに、ハードバイアス層１９からの縦バイアス磁界によって適切にピン止めされた状態になっている。
【０１０４】
従って、図４に示す実施形態においても、図１ないし図３に示す実施形態と同じように、狭トラック化を促進させることができるとともに、前記フリー磁性層１５の両側領域１５ａがカップリング欠陥などで感度を持つことを抑制でき、また外的な要因による揺らぎなどを無くし十分な線形性を有する再生特性に優れた磁気検出素子を提供することができる。
【０１０５】
図５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る。
【０１０６】
図５に示す磁気検出素子は、図１ないし図４と異なり、強磁性層１７間に形成された間隔内に非磁性中間層１６が露出しておらず、前記非磁性中間層１６は、前記強磁性層１７の下のみに形成されている。そして前記強磁性層１７間からはフリー磁性層１５の中央領域１５ｂ上面が露出した状態になっている。
【０１０７】
このような形態であっても、前記フリー磁性層１５の両側領域１５ａは、前記強磁性層１７との間に働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合と、ハードバイアス層１９からの縦バイアス磁界とによって、磁化が適切に固定されている。そして前記両側領域１５ａからの縦バイアス磁界によって前記フリー磁性層１５の中央領域１５ｂの磁化は図示Ｘ方向に揃えられ、この部分では外部磁界に対して変動できるようになっている。
【０１０８】
図１と図４、および図５のように、強磁性層１７間の間隔内に露出する層が異なるのは、後述する製造方法で説明するように、この間隔内を削り込んでいくときに、どの層まで削って終了するのか制御の仕方の違いによるものである。
【０１０９】
図６は本発明における第６実施形態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。
【０１１０】
図６の図１と異なる点は、まずフリー磁性層１５の上に形成された非磁性中間層１６の上面が、強磁性層１７間の間隔内から前記強磁性層１７下にかけて平坦化面であるということ、そしてその上に形成される一対の強磁性層１７及び第２の反強磁性層１８の内側端面が、下方から上方に向うにしたがって徐々に間隔が広くなる傾斜面あるいは湾曲面で形成されていることである。
【０１１１】
図６の形態であれば、非磁性中間層１６の上面を平坦化面として適切に形成できるから、バックド層としても機能する前記非磁性中間層１６の膜厚を高精度に画定でき、大きく安定したスピンフィルター効果によって抵抗変化率を増大且つ安定させることができる。
【０１１２】
図１と図６とでは後述する製造方法で説明するように、製造方法が異なる。これによって上記したような相違点が生じてくるのである。
【０１１３】
図６に示す実施形態においても、フリー磁性層１５の両側端面１５ａは、強磁性層１７との間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合と、ハードバイアス層１９からの縦バイアス磁界との相乗効果によって磁化が適切に図示Ｘ方向に固定され、前記両側端面１５ａの部分が感度を持つことがなく、あるいは外的な要因によっても良好な線形性を保つことができるなど再生特性の向上を図ることができる。
【０１１４】
そして前記両側端面１５ａからの縦バイアス磁界によってフリー磁性層１５の中央領域１５ｂでは、磁化が図示Ｘ方向に揃えられ、この部分では外部磁界に対して適切に磁化が変動し、狭トラック化に優れた磁気検出素子を製造することが可能になっている。
【０１１５】
図７は本発明における第７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。
【０１１６】
この実施形態では、第１の反強磁性層１２から非磁性中間層１６までの各層で構成される多層膜５１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側にハードバイアス層１９が形成されている。前記多層膜５１の両側端面とハードバイアス層１９間には、Ｃｒなどで形成されたバイアス下地層４１が形成されているが、前記バイアス下地層４１は無くてもよい。
【０１１７】
図７に示すように前記ハードバイアス層１９の上には、Ｔａなどで形成された分離層４５が形成されている。前記分離層４５は、ハードバイアス層１９を酸化等から防止する保護層としての役割と、後述する強磁性層４０とハードバイアス層１９間の磁気的作用を遮断するためのものである。なお前記分離層４５は形成されていなくてもよい。
【０１１８】
図７に示す形態では、前記分離層４５の上面と非磁性中間層１６の上面とがほぼ平坦化面として形成されているが、平坦化面である必要はなく、多層膜５１の両側に形成されたハードバイアス層１９の上面が、前記非磁性中間層１６の上面よりも盛り上がって形成されていてもよい。
【０１１９】
ただし、前記非磁性中間層１６の上面と分離層４５の上面、あるいは前記分離層４５が形成されていないときは、前記非磁性中間層１６の上面とハードバイアス層１９の上面とが平坦化面として形成されていると、その上に形成される強磁性層４０を平坦化面上に形成でき、前記強磁性層４０を適切に単磁区化できる点からして好ましい。
【０１２０】
図７に示すように、前記非磁性中間層１６上にはトラック幅方向に所定の間隔（＝トラック幅Ｔｗ）を開けて強磁性層４０が形成され、さらに前記強磁性層４０は前記ハードバイアス層１９上に形成された分離層４５上にかけて形成されている。
【０１２１】
さらに前記強磁性層４０上には、第２の反強磁性層４１が形成され、前記第２の反強磁性層４１上には、Ｔａなどで形成された中間層４２を介して電極層４３が形成されている。前記電極層４３の上にはＴａなどで形成された保護層４４が形成されている。
【０１２２】
図７に示す形態では、図１の形態と異なって、強磁性層４０がハードバイアス層１９上にまで延びて形成されている。すなわち図７に示す形態の方が図１に比べて前記強磁性層４０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法を長く延ばして形成することができる。
【０１２３】
従って前記強磁性層４０を適切にトラック幅方向に固定できるとともに、ハードバイアス層１９上に延出形成された強磁性層４０のバックアップ磁界によって、安定したバイアス磁界を前記フリー磁性層１５に供給することが可能になっている。
【０１２４】
しかも図７に示す実施形態では、前記電極層４３が前記第２反強磁性層４１上に重ねて形成されており、前記電極層４３の内側先端部４３ａが、トラック幅Ｔｗに近い位置に形成される。
【０１２５】
このため前記電極層４３の内側先端部４３ａから前記多層膜５１内に流れるセンス電流は、主として前記多層膜５１のトラック幅Ｔｗ領域内を流れ、前記トラック幅Ｔｗの両側領域には流れ難くなる。従って図７に示す形態では、大きなセンス電流をフリー磁性層１５のトラック幅Ｔｗ領域（中央領域１５ｂ）内に供給することができ、再生出力の増大を図ることが可能になる。
【０１２６】
また図７に示す実施形態では、非磁性中間層１６上に所定の間隔を開けて形成された強磁性層４０、第２の反強磁性層４１、中間層４２、電極層４３及び保護層４４の内側端面４６は、前記間隔が下方から上方（図示Ｚ方向）に向うにしたがって徐々にトラック幅方向への幅寸法が広がる傾斜面あるいは湾曲面として形成されている。
【０１２７】
図７に示す実施形態においても、フリー磁性層１５の両側端面１５ａは、強磁性層４０との間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合と、ハードバイアス層１９からの縦バイアス磁界との相乗効果によって磁化が適切に図示Ｘ方向に固定され、前記両側端面１５ａの部分が感度を持つことがなく、あるいは外的な要因によっても良好な線形性を保つことができるなど再生特性の向上を図ることができる。
【０１２８】
そして前記両側端面１５ａからの縦バイアス磁界によってフリー磁性層１５のトラック幅Ｔｗ領域（中央領域１５ｂ）では、磁化が図示Ｘ方向に揃えられ、この部分では外部磁界に対して適切に磁化が変動し、狭トラック化に優れた磁気検出素子を製造することが可能になっている。
【０１２９】
図８は、本発明における第８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。
【０１３０】
図８は、図７と異なって前記電極層４３の内側先端部４３ａが、前記強磁性層４０及び第２の反強磁性層４１に開けられた間隔内の非磁性中間層１６上にまで延出して形成されており、トラック幅Ｔｗは前記電極層４３の内側先端部４３ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における間隔で規制される。
【０１３１】
このように前記電極層４３を、前記強磁性層４０間に現れる非磁性中間層１６上にまでオーバーラップして形成すると、前記電極層４３の内側先端部４３ａからのセンス電流は、抵抗の低い非磁性中間層１６を介してトラック幅Ｔｗ領域（中央領域１５ｂ）内のフリー磁性層１６まで短い距離で流れ、大きなセンス電流を集中的に、フリー磁性層１５の中央領域１５ｂ内に流すことができ、よって再生出力の向上を図ることができる。
【０１３２】
次に本発明における磁気検出素子の製造方法について以下に説明する。
図９に示す工程では、基板１１上に第１の反強磁性層１２を積層する。さらに第１の固定磁性層１３ａ、非磁性中間層１３ｂ、第２の固定磁性層１３ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層１３が積層され、固定磁性層１３の上層に非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６を、スパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって、同一真空成膜装置中で連続成膜する。
【０１３３】
第１の反強磁性層１２は、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種または２種以上の元素である）合金で形成する。
【０１３４】
この合金は、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。
【０１３５】
第１の反強磁性層１２の膜厚は８０〜３００Åであることが好ましい。
次に、第１の熱処理工程を行う。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１２と第１の固定磁性層１３ａとの間に交換結合磁界を発生させて、第１の固定磁性層１３ａの磁化を図示Ｙ方向に固定する。第２の固定磁性層１３ｃの磁化は、前記第１の固定磁性層１３ａ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２９０℃とし、磁界の大きさを８００（ｋＡ／ｍ）とする。
【０１３６】
なお第１の熱処理温度は、第１の反強磁性層１２のブロッキング温度以下であることが好ましい。具体的には、２７０℃〜３１０℃の範囲内であることが好ましい。また磁界の大きさは、約４００（ｋＡ／ｍ）＝５ｋＯｅ以上が好ましい。
【０１３７】
なお図９では、非磁性中間層１６までを積層しているが、例えば前記非磁性中間層１６上に、強磁性層１７の一部までを積層した状態で上記の熱処理を施してもよい。
【０１３８】
上記のように非磁性中間層１６あるいは強磁性層１７までを積層することで、積層終了時点で、フリー磁性層１５は露出しておらず、したがって積層体が、その後、大気に曝された状態でも、前記フリー磁性層１５の酸化を抑制できる。特にＲｕなどで形成された非磁性中間層１６は、大気に曝されてもほとんど酸化することが無く、その後工程で、前記非磁性中間層１６上に強磁性層１７及び第２の反強磁性層１８を積層していく段階でも、前記非磁性中間層１６表面をクリーニングしなくても、フリー磁性層１５と強磁性層１７との間でＲＫＫＹ相互作用による交換結合磁界を発生させることができる。ただし前記非磁性中間層１６の表面をクリーニングしてもよい。
【０１３９】
一方、強磁性層１７の一部まで積層した場合には、上記の熱処理を終了した後、一旦、前記強磁性層１７の表面をクリーニングして、残りの強磁性層１７、第２の反強磁性層１８を連続成膜することが必要である。
【０１４０】
あるいは図９の成膜段階で、第１の反強磁性層１２から第２の反強磁性層１８まで積層してもよい。かかる場合には、第１の熱処理を施した後、強磁性層１７及びフリー磁性層１５の磁化方向が固定磁性層１３の磁化方向と直交するように第２の磁場中熱処理を施す。
【０１４１】
ただしこのとき第１の熱処理条件及び第２の熱処理条件や成膜条件などは、図９、１０のように２段階で成膜する場合に比べて、可能な熱処理条件・成膜条件の適正範囲が狭くなる。
【０１４２】
具体的には、第１の熱処理を施したときに、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界が、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界よりも大きくなるように、反強磁性層の組成比を調整しなければならない。また、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界を、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界よりも大とするために、前記第１の熱処理温度を２２０℃以上で２４５℃以下とすることが好ましい。
【０１４３】
次に第２の熱処理では、第１の磁界と直交する方向の第２の磁界（トラック幅方向）を印加しつつ、前記第１の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温度を施す。また前記第２の印加磁界の大きさを、前記第１の熱処理工程時の第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界よりも大きく、且つ第１の熱処理工程時の第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界よりも小さくする。本発明では、第２の熱処理温度を２５０℃以上で２７０℃以下に設定することが好ましい。
【０１４４】
次に図１０に示す工程を施す。図１０に示す工程では、前記非磁性中間層１６上に強磁性層１７及び第２の反強磁性層１８を連続してスパッタあるいは蒸着で成膜する。前記強磁性層１７は、フリー磁性層１５と同じ材質であってもよいし異なるものであってもよい。ただし前記強磁性層１７とフリー磁性層１５との単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ・膜厚ｔ）を異ならせる必要がある。前記強磁性層１７には、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料を選択することができる。
【０１４５】
また第２の反強磁性層１８は、第１の反強磁性層１２と同じ材質であってもよいし、異なる材質であってもよい。前記第２の反強磁性層１８には、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種または２種以上の元素である）合金を選択することができる。
【０１４６】
そして第２の熱処理を施す。なおこの第２の熱処理工程では、第２の印加磁界を、第１の反強磁性層１２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の反強磁性層１２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の反強磁性層１２の交換異方性磁界の方向をハイト方向に向けたまま、前記第２の反強磁性層１８の交換異方性磁界をトラック幅方向に向けることができる。なお第２の熱処理温度は例えば２９０℃であり、磁界の大きさは２４（ｋＡ／ｍ）である。なお第２の熱処理工程での熱処理温度は、第１の反強磁性層１２のブロッキング温度以下で第１の熱処理温度と同程度かそれよりも小さい温度とする。具体的には、熱処理温度は２４５℃〜２９０℃の範囲内であることが好ましい。
【０１４７】
また磁界の大きさは、第１の反強磁性層１２と固定磁性層１３間で発生した交換結合磁界よりも小さい範囲とすることが好ましい。具体的には磁界の大きさは約４（ｋＡ／ｍ）＝５０Ｏｅ〜約８０（ｋＡ／ｍ）＝１ｋＯｅの範囲内であることが好ましい。
【０１４８】
この第２の熱処理工程によって、前記第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間に交換結合磁界が発生する。これによって前記強磁性層１７は、例えば図示Ｘ方向とは逆方向に磁化される。一方、フリー磁性層１５は、前記強磁性層１７との間で発生するＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって図示Ｘ方向に磁化される。すなわち前記フリー磁性層１５と強磁性層１７とは磁化が互いに反平行の状態になる。
【０１４９】
その後、図１０に示すように、前記第２の反強磁性層１８上にレジスト層３０を形成する。そして前記レジスト層３０に露光現像によって溝部３０ａを形成し、この溝部３０ａから第２の反強磁性層１８を露出させる。この溝部３０ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法は、ほぼトラック幅Ｔｗとして規制される。
【０１５０】
第２の反強磁性層１８の前記レジスト層３０によってマスクされない部分を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによって、基板１１の表面１１ａに対する垂直方向、すなわちトラック幅方向（図示Ｘ方向）に対する垂直方向に削り込むことにより凹部３１を形成する。
【０１５１】
このときどこまで削るかによって最終的に得られる磁気検出素子の構造に違いが出てくる。例えば、前記溝部３０ａ内から露出する第２の反強磁性層１８及び強磁性層１７をすべて除去すれば図１のような形態の磁気検出素子を得ることができる。ただしこのとき、前記第２の反強磁性層１８及び強磁性層１７が除去されたことで露出する非磁性中間層１６の表面も若干削られる。
【０１５２】
一方、前記溝部３０ａから露出する第２の反強磁性層１８を全て削り、次に露出する強磁性層１７を途中まで削った場合には、図４のような形態の磁気検出素子を得ることができる。
【０１５３】
また前記溝部３０ａから露出する第２の反強磁性層１８、強磁性層１７及び非磁性中間層１６を削り、前記凹部３１内からフリー磁性層１５の表面を露出させた場合には図５のような形態の磁気検出素子を得ることができる。
【０１５４】
また図１０の点線で示すように、前記レジスト層３０の内側端面３０ｄにだれが生じている場合には、その形が転写されて前記第２の反強磁性層１８及び強磁性層１７が削られるので、凹部３１ａ内での前記第２の反強磁性層１８及び強磁性層１７の内側端面２２は図１のような傾斜面あるいは湾曲面として形成される。そして図１０に示すレジスト層３０を除去する。
【０１５５】
次に図１１に示す工程では、前記強磁性層１７及び第２の反強磁性層１８の部分に形成された凹部３１内にレジスト層３２を形成し、さらにこのレジスト層３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部を、前記第２の反強磁性層１８上にまで延出形成する。
【０１５６】
そして前記レジスト層３２に覆われていない部分の多層膜１０をイオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによって除去する（点線部分）。これによって前記多層膜１０は前記レジスト層３２の下にのみ残される。
【０１５７】
また前記多層膜１０のトラック幅方向における両側端面１０ａは、下面から上面に向うにしたがって徐々に幅寸法が小さくなる傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【０１５８】
次に図１２に示す工程では、前記基板１１上であって前記多層膜１０の両側端面１０ａとの間にハードバイアス層１９、電極層２０をスパッタあるいは蒸着で成膜する。このとき前記レジスト層３２の上にもバイアス材料層１９ｂ、電極材料層２０ｂが成膜される。そして前記レジスト層３２を除去する。
【０１５９】
なお前記ハードバイアス層１９を成膜するとき、前記ハードバイアス層１９が前記フリー磁性層１５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に対向する位置まで成膜されるようにする。これにより前記ハードバイアス１９からの縦バイアス磁界を適切に前記フリー磁性層１５に供給できるようになり、前記フリー磁性層１５の両側領域１５ａの磁化の固定を適切に行うことが可能になる。
【０１６０】
図１３に示す工程は、図６に示す磁気検出素子を形成するための一工程図である。図１３工程図は図１０工程図に代わるものである。
【０１６１】
図１３に示す工程では、図９工程で成膜された非磁性中間層１６上にリフトオフ用のレジスト層３３を形成し、前記レジスト層３３に覆われていない前記非磁性中間層１６上に強磁性層１７及び第２の反強磁性層１８を連続スパッタ成膜する。そして前記レジスト層３３を除去し、上記した第２の熱処理工程を施す。その後の製造工程は、図１１及び図１２と同じである。
【０１６２】
この図１３の製造方法を用いると、図１０工程のように第２の反強磁性層１８及び強磁性層１７を削り込む工程が必要無くなる。
【０１６３】
図１０の工程では、第２の反強磁性層１８及び強磁性層１７までを削り込むように制御しても実際は、その下に形成されている非磁性中間層１６まで若干削れてしまうが、図１３に示す工程を使用すれば、削り込む工程が無いため前記非磁性中間層１６の上面をきれいな平坦化面として残すことが可能である。
【０１６４】
図１４は図３に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。図９から図１１工程まで同じ工程が施された後、図１２工程に代えて、図１４工程が施される。
【０１６５】
図１４工程では多層膜１０の強磁性層１７間に形成された凹部内に、リフトオフ用のレジスト層３４が形成されている。まず基板１１と多層膜１０の両側端面１０ａ間にハードバイアス層１９をスパッタ成膜する。このときスパッタ角度を基板１１表面に対しほぼ垂直方向にしてスパッタを行う。
【０１６６】
次に前記ハードバイアス層１９上に電極層２０をスパッタ成膜する。このときスパッタ角度を基板１１表面に対し斜めに傾けてスパッタを行う（図に示す矢印Ａ方向）。このように斜めに傾けながらスパッタを行うと、電極層２０は前記ハードバイアス層１９上のみならず、第２の反強磁性層１８上、さらには前記レジスト層３４の下面に形成された切欠部３４ａ内にも形成されていき、前記強磁性層１８間の間隔内にまでオーバーラップした電極層２０を形成することが可能になる。なお点線で示すように、前記強磁性層１８の上面にまで電極層２０が延出形成するように制御することも可能である。
【０１６７】
なおこの工程で、前記レジスト層３４上にもバイアス材料層１９ｂ及び電極材料層２０ｂが形成される。
【０１６８】
図１５から図１９は本発明の磁気検出素子の別の製造方法を示す一工程図である。
【０１６９】
図１５に示す工程では、基板１１上に第１の反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５及び非磁性中間層１６を連続スパッタ成膜する。この工程は、既に説明した図９と同じである。成膜後、第１の磁場中熱処理を施し、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間に交換異方性磁界を発生させ、前記第１の固定磁性層１３ａを例えば図示Ｙ方向に固定する。そうすると前記第１の固定磁性層１３ａとの間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって第２の固定磁性層１３ｃの磁化は図示Ｙ方向とは逆方向に固定される。
【０１７０】
図１６に示す工程では、前記非磁性中間層１６の上に強磁性層１７及び第２の反強磁性層１８を連続スパッタ成膜する。そして第２の磁場中熱処理を施す。前記第２の磁場中熱処理では、上記したように、第２の印加磁界を、第１の反強磁性層１２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の反強磁性層１２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の反強磁性層１２の交換異方性磁界の方向をハイト方向に向けたまま、前記第２の反強磁性層１８の交換異方性磁界をトラック幅方向に向けることができる。
【０１７１】
なお、基板１１上に第１の反強磁性層１２から第２の反強磁性層１８までを連続成膜した後に、第１の磁場中熱処理、第２の磁場中熱処理を施してもよく、どの層まで成膜するかについては、図９、１０の説明の部分を参照されたい。
【０１７２】
次に図１７示す工程では前記第２の反強磁性層１８上にレジスト層３５を形成する。そして前記レジスト層３５に覆われていない部分の第１の反強磁性層１２から第２の反強磁性層１８までの多層膜１０を除去する（点線部分）。
【０１７３】
次に図１８に示す工程では、前記基板１１と前記多層膜１０の両側端面１０ａ間にハードバイアス層１９をスパッタ成膜し、さらに前記ハードバイアス層１９上に電極層２０をスパッタ成膜する。この電極層２０形成時のとき、スパッタ角度を基板１１表面に対し斜めに傾け、前記電極層２０の内側先端部が前記レジスト層３５の下面に形成された切欠部３５ａ内にまで形成されるようにしてもかまわない。そして前記レジスト層３５を除去する。
【０１７４】
次に図１９工程では、前記電極層２０上から第２の反強磁性層１８上にかけてレジスト層３６を形成し、露光現像によって前記レジスト層３６に溝部３６ａを形成する。このとき前記溝部３６ａ内には第２の反強磁性層１８の表面が露出する。
【０１７５】
そして前記溝部３６ａ内から露出する第２の反強磁性層１８、強磁性層１７、場合によっては非磁性中間層１６をイオンミリングやＲＩＥなどで除去する（点線部分）。そして前記レジスト層３６を除去すると、図１、４あるいは５に示す形態の磁気検出素子が完成する。
【０１７６】
図２０から図２２は、図７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２０から図２２に示す図は、磁気検出素子を記録媒体との対向面から見た部分断面図である。
【０１７７】
図２０に示す工程では、図９に示す工程と同様に、基板１１上に第１の反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、および非磁性中間層１６を連続成膜し、第１の熱処理工程を施す。
【０１７８】
次に図２０に示す工程では、前記非磁性中間層１６の上にリフトオフ用のレジスト層４６を形成する。そして前記レジスト層４６に覆われていない、前記第１の反強磁性層１２から非磁性中間層１６までの多層膜５１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側部分をイオンミリングなどで除去する（点線部分）。
【０１７９】
上記工程後において、前記レジスト層４６下に残された多層膜５１の上面のトラック幅方向における幅寸法はＴ２である。この幅寸法Ｔ２はトラック幅Ｔｗよりも大きい。
【０１８０】
図２０に示す工程では、前記多層膜５１上に形成されるレジスト層４６の幅寸法を適切に調整することで、前記幅寸法Ｔ２がトラック幅Ｔｗよりも大きくなるようにしている。
【０１８１】
次に図２１に示す工程では、前記多層膜５１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に露出した基板１１上から前記多層膜の両側端面にかけてＣｒなど形成されるバイアス下地層４１をスパッタ成膜した後、前記バイアス下地層４１の上にハードバイアス層１９をスパッタ成膜する。さらに前記ハードバイアス層１９上にＴａなどの分離層４５をスパッタ成膜する。
【０１８２】
ここで注意すべき点は、前記レジスト層４６の下面に形成された切欠部４６ａ内に前記バイアス下地層４１、ハードバイアス層１９あるいは分離層４５が延出形成されないように、スパッタ角度等を適切に制御することである。
【０１８３】
前記レジスト層４６の切欠部４６ａ下には非磁性中間層１６が露出している。前記非磁性中間層１６は次工程で、その上に形成される強磁性層４０とフリー磁性層１５間にＲＫＫＹ相互作用による結合磁界を適切に発生させるための中間層であり、この非磁性中間層１６の膜厚変動等は、前記結合磁界の大きさを減少させる原因となる。
【０１８４】
従って、前記レジスト層４６の切欠部４６ａ内に上記したバイアス下地層４１等が延出形成されてしまうと、強磁性層４０とフリー磁性層１５間で発生するＲＫＫＹ相互作用における結合磁界が減少して好ましくない。
【０１８５】
前記バイアス下地層４１、ハードバイアス層１９及び分離層４５が、前記レジスト層４６の切欠部４６ａ内に延出形成しないようにするには、前記バイアス下地層４１等をスパッタ成膜するときのスパッタ角度を、基板１１に対し垂直方向に近い方向とし（矢印方向）、スパッタ粒子が前記切欠部４６ａ内に入り込まないようにすればよい。
【０１８６】
なお図２１に示すように、前記レジスト層４６の上面にもバイアス下地材料層４１ａ、バイアス材料層１９、分離材料層４５ａが付着する。
【０１８７】
上記したスパッタ工程を終了した後、前記レジスト層４６を除去する。
図２２に示す工程では、前記非磁性中間層１６上面にリフトオフ用のレジスト層４７を形成する。このレジスト層４７の下面４７ｂにおける幅寸法はＴ３であり、前記幅寸法Ｔ３は、前記非磁性中間層１６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法Ｔ２よりも小さく形成される。前記幅寸法Ｔ３は、トラック幅Ｔｗとほぼ同じ幅寸法である。
【０１８８】
次に、前記レジスト層４７に覆われていない非磁性中間層１６上から前記分離層４５上にかけて強磁性層４０をスパッタ成膜する。このとき、前記レジスト層４７の下側に形成された切欠部４７ａ内にも適切に前記強磁性層４０が延出形成されるように、前記強磁性層４０形成時のスパッタ角度を基板１１に対して垂直方向から斜めに傾けた角度とし（矢印方向）、スパッタ粒子を前記切欠部４７ａ内に入り込ませる。
【０１８９】
図２２に示すように、前記切欠部４７ａ内にも前記強磁性層４０が形成されると、前記強磁性層４０間の間隔が、前記レジスト層４７の下面４７ａの幅寸法Ｔ３とほぼ同じ大きさになる。前記強磁性層４０間の間隔はトラック幅Ｔｗとして規制される。
【０１９０】
前記強磁性層４０をスパッタ成膜した後、前記強磁性層４０の上に、第２の反強磁性層４１、Ｔａなどで形成された中間層４２、電極層４３、およびＴａなどの保護層４４をスパッタ成膜する。
【０１９１】
図２２に示すスパッタ工程では、強磁性層４０から保護層４４までの各層の内側端面は、下方から上方（図示Ｚ方向）に向うにしたがって徐々に間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【０１９２】
また図２２に示すように、前記レジスト層４７の上面にもスパッタ時における強磁性材料層４０ａ、反強磁性材料層４１ａ、中間材料層４２ａ、電極材料層４３ａ及び保護材料層４４ａが成膜される。
【０１９３】
上記したスパッタ成膜後、前記レジスト層４７を除去する。これによって図７に示す磁気検出素子が完成する。
【０１９４】
図２３と図２４、および図２５と図２６は、図８に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図であり、各図とも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。
【０１９５】
まず図２３の工程に入る前に、図２０及び図２１と同じ工程を施す。そして図２１に示すレジスト層４６を除去する。
【０１９６】
図２３に示す工程では、まず、前記非磁性中間層１６上にリフトオフ用のレジスト層４８を形成する。前記レジスト層４８の下面４８ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法はＴ４であり、前記幅寸法Ｔ４は、前記非磁性中間層１６の上面の幅寸法Ｔ２よりも小さい。前記幅寸法Ｔ４はトラック幅Ｔｗとほぼ同じ寸法である。
【０１９７】
前記レジスト層４８を形成した後、前記レジスト層４８に覆われていない非磁性中間層１６上から分離層４５上にかけて強磁性層４０、第２の反強磁性層４１及び中間層４２をスパッタ成膜する。
【０１９８】
ここで注意すべき点は、前記強磁性層４０、第２の反強磁性層４１及び中間層４２の成膜時におけるスパッタ角度を、基板１１とほぼ垂直方向（図示Ｚ方向）とし（矢印方向）、前記レジスト層４８の下側に形成された切欠部４８ａ内に、前記強磁性層４０、第２の反強磁性層４１及び中間層４２が延出形成される長さを抑制し、少なくとも前記強磁性層４０とレジスト層４８間に空間Ａが形成されるようにすることである。
【０１９９】
すなわちこの工程では、強磁性層４０を、非磁性中間層１６上からハードバイアス層１９上の分離層４５上にまで延ばして形成するが、このときスパッタ角度を適切に制御して、前記強磁性層４０とレジスト層４８間に空間Ａが空くように、強磁性層４０間の間隔が、幅寸法Ｔ４よりも広く形成される。
【０２００】
そして図２４に示す工程では、前記第２の反強磁性層４１上の中間層４２上に電極層４３をスパッタ成膜するが、このとき図２３工程で、強磁性層４０とレジスト層４８間に開けられた空間Ａ内にも前記電極層４３が形成されるように、スパッタ角度を基板１１に対し垂直方向から斜めに傾けて（矢印方向）、前記電極層４３をスパッタ成膜する。
【０２０１】
これによって前記電極層４３の内側先端部４３ａは、前記強磁性層４０間の間隔内に露出する非磁性材料層１６上にオーバーラップし、前記電極層４３の間隔は、レジスト層４８の幅寸法Ｔ４とほぼ同じになる。なお前記電極層４３間の間隔がトラック幅Ｔｗとなる。
【０２０２】
そして図２４に示すレジスト層４８を除去すると、図８に示す磁気検出素子が完成する。
【０２０３】
あるいは次の方法で図８に示す磁気検出素子を製造してもよい。
まず図２５に示す工程に入る前に図２０及び図２１に示す工程を施す。そして図２１に示すレジスト層４６を除去する。
【０２０４】
図２５に示す工程では、非磁性材料層１６上にリフトオフ用のレジスト層４９を形成する。図２５に示すように、前記レジスト層４９の下面４９ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法はＴ５であり、前記幅寸法Ｔ５は、前記非磁性材料層１６のトラック幅方向における幅寸法Ｔ２よりも小さい。
【０２０５】
そして前記レジスト層４９に覆われていない非磁性材料層１６上からハードバイアス層１９上の分離層４５上にかけて強磁性層４０、第２の反強磁性層４１及び中間層４２をスパッタ成膜する。
【０２０６】
このスパッタ成膜時、前記強磁性層４０の内側端面が、前記レジスト層４９の下側に形成された切欠部４９ａ内に延出形成されるように、スパッタ角度を基板１１に対し垂直方向から斜めに傾けて（矢印方向）前記強磁性層４０をスパッタ成膜する。これにより前記強磁性層４０間の間隔は、前記レジスト層４９の幅寸法Ｔ５とほぼ同じ幅寸法になる。
【０２０７】
そして、上面に強磁性材料層４０ａ、反強磁性材料層４１ａ及び中間材料層４２ａが付着したレジスト層４９を除去する。
【０２０８】
次に図２６に示す工程では、前記強磁性層４０間に露出した非磁性中間層１６上にリフトオフ用のレジスト層５０を形成する。前記レジスト層５０の下面５０ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法は、Ｔ６であり、前記幅寸法Ｔ６は、前記非磁性中間層１６の上面の幅寸法Ｔ２及び強磁性層４０間の幅寸法Ｔ５よりも小さい寸法である。前記幅寸法Ｔ６はトラック幅Ｔｗとほぼ同じ寸法である。
【０２０９】
そして前記中間層４２上に電極層４３をスパッタ成膜する。このとき、前記電極層４３が、前記レジスト層５０の下側に形成された切欠部５０ａ内に入り込み、前記電極層４３の内側先端部４３ａが前記強磁性層４０とレジスト層５０間に露出した非磁性中間層１６上にまで延出形成されるように、スパッタ角度を基板１１に対し垂直方向から斜めに傾け（矢印方向）、前記電極層４３をスパッタ成膜する。
【０２１０】
これにより前記電極層４３の内側先端部４３ａは、前記強磁性層４０とレジスト層５０間に露出した非磁性中間層１６上にまで延出形成され、前記電極層４３間の間隔でトラック幅Ｔｗが規制される。
【０２１１】
図２６に示すように前記電極層４３の上に保護層４４をスパッタ成膜した後、上面に電極材料層４３ａ及び保護材料層４４ａが付着したレジスト層５０を除去する。これによって図８に示す磁気検出素子が完成する。
【０２１２】
以上詳述した本発明の磁気検出素子の製造方法によれば、強磁性層１７間の間隔で決まるトラック幅Ｔｗを所定寸法に容易に規制することができるとともに、多層膜１０の両側にハードバイアス層１９を成膜することができ、磁化状態が従来に比べて安定化したフリー磁性層１５を有する磁気検出素子を再現性良く製造することが可能になっている。
【０２１３】
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。
【０２１４】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明によれば、フリー磁性層上には、非磁性中間層を介してトラック幅方向に所定の間隔を開けて強磁性層が形成され、さらに前記強磁性層の上には第２の反強磁性層が積層されている。この構造とすることで、一方向異方性磁界を大きくすることが可能である。
【０２１５】
そして多層膜のトラック幅方向の両側には、少なくとも前記フリー磁性層に対向する位置にまでバイアス層が形成され、さらにその上に電極層が積層されている。従って本発明では、このバイアス層から発生する縦バイアス磁界が前記フリー磁性層の両側領域内に供給されて、積層フェリ構造における交換結合とともに、上記縦バイアス磁界との相乗効果によって、前記フリー磁性層の両側領域を適切にピン止めすることができ、仮に前記両側領域と強磁性層間にカップリング欠陥などが生じていても、前記両側領域の部分が感度を持つことがなく、トラック幅Ｔｗ領域の部分のみを感度領域として適切に機能させることが可能である。
【０２１６】
また別の形態として本発明では、第１の反強磁性層から非磁性中間層までで構成された多層膜の両側にバイアス層が形成され、前記非磁性中間層上には所定の間隔を開けた強磁性層、第２の反強磁性層及び電極層が形成され、さらにこれらの層は前記バイアス層上にまで延出形成されている。
【０２１７】
この形態によれば、より安定したバイアス磁界をフリー磁性層に供給でき、前記フリー磁性層の磁化制御を適切に行うことができ、またトラック幅Ｔｗ領域に大きな電流を流すことができ、再生出力の向上を図ることができる。
【０２１８】
以上、本発明では、狭トラック化とともに、実質的に感度を持たないフリー磁性層の両側領域の磁化を従来に比べて安定した単磁区化構造の固定状態にすることができ、再生特性の向上を適切に図ることが可能になる。
【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検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図２】本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図３】本発明の第３の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図４】本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図５】本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図６】本発明の第６の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図７】本発明の第７の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図８】本発明の第８の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図、
【図９】本発明の磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１０】図９の次に行なわれる一工程図、
【図１１】図１０の次に行なわれる一工程図、
【図１２】図１１の次に行なわれる一工程図、
【図１３】別の製造方法を示す図１０に代わる一工程図、
【図１４】別の製造方法を示す図１２に代わる一工程図、
【図１５】本発明の磁気検出素子の別の製造方法を示す一工程図、
【図１６】図１５の次に行なわれる一工程図、
【図１７】図１６の次に行なわれる一工程図、
【図１８】図１７の次に行なわれる一工程図、
【図１９】図１８の次に行なわれる一工程図、
【図２０】本発明の磁気検出素子の別の製造方法を示す一工程図、
【図２１】図２０の次に行なわれる一工程図、
【図２２】図２１の次に行なわれる一工程図、
【図２３】本発明の磁気検出素子の別の製造方法を示す一工程図、
【図２４】図２３の次に行なわれる一工程図、
【図２５】図２３及び図２４に代わる製造方法を示す一工程図、
【図２６】図２５の次に行なわれる一工程図、
【図２７】従来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、
【符号の説明】
１０、５１  多層膜
１１  基板
１２  第１の反強磁性層
１３  固定磁性層
１３ａ  第１固定磁性層
１３ｂ  非磁性中間層
１３ｃ  第２固定磁性層
１４  非磁性材料層
１５  フリー磁性層
１５ａ  （フリー磁性層の）両側領域
１５ｂ  （フリー磁性層の）中央領域
１７、４０  強磁性層
１８、４１  第２の反強磁性層
１９  ハードバイアス層
２０、４３  電極層
３１  凹部
３０、３２、３３、３４、３５、３６、４６、４７、４８、４９、５０  レジスト層
【図１】
0003600559.tif 000002
【図２】
0003600559.tif 000003
【図３】
0003600559.tif 000004
【図４】
0003600559.tif 000005
【図５】
0003600559.tif 000006
【図６】
0003600559.tif 000007
【図７】
0003600559.tif 000008
【図８】
0003600559.tif 000009
【図９】
0003600559.tif 000010
【図１０】
0003600559.tif 000011
【図１１】
0003600559.tif 000012
【図１２】
0003600559.tif 000013
【図１３】
0003600559.tif 000014
【図１４】
0003600559.tif 000015
【図１５】
0003600559.tif 000016
【図１６】
0003600559.tif 000017
【図１７】
0003600559.tif 000018
【図１８】
0003600559.tif 000019
【図１９】
0003600559.tif 000020
【図２０】
0003600559.tif 000021
【図２１】
0003600559.tif 000022
【図２２】
0003600559.tif 000023
【図２３】
0003600559.tif 000024
【図２４】
0003600559.tif 000025
【図２５】
0003600559.tif 000026
【図２６】
0003600559.tif 000027
【図２７】
0003600559.tif 000028