(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリー磁性層の上下に積層された非磁性中間層と、一方の前記非磁性中間層の上および他方の前記非磁性中間層の下に位置する固定磁性層と、一方の前記固定磁性層の上および他方の前記固定磁性層の下に位置して、交換結合磁界によりそれぞれの固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定する反強磁性層とを有する多層膜が設けられ、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、
前記フリー磁性層は、３層の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで構成され、前記非磁性中間層と接する２つの磁性層は、共に同一方向に磁化されており、
前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５（Ｔ・Å）以上で１９５（Ｔ・Å）以下であることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
反強磁性層と、前記反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化方向が一定にされる固定磁性層と、非磁性中間層とフリー磁性層とを有し、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、
前記フリー磁性層を中心としてその上下に積層された前記非磁性中間層と、一方の前記非磁性中間層の上および他方の非磁性中間層の下に位置する固定磁性層とで構成される多層膜が、少なくとも２つ以上設けられ、
前記反強磁性層は、各多層膜の間と、最も下側に位置する前記多層膜の下面と、最も上側に位置する前記多層膜の上面とに設けられ、
前記フリー磁性層は、３層の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで構成され、前記非磁性中間層と接する２つの磁性層は、共に同一方向に磁化されており、
前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５（Ｔ・Å）以上で１９５（Ｔ・Å）以下であることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項３】
前記フリー磁性層を構成する３層の前記磁性層の総合膜厚は、８５Å以上で２９５Å以下である請求項１または２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記フリー磁性層を構成する３層の前記磁性層のうち、前記非磁性中間層に接する前記磁性層の膜厚は４０Å以上で１００Å以下である請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項５】
フリー磁性層の上下に積層された非磁性中間層と、一方の前記非磁性中間層の上および他方の前記非磁性中間層の下に位置する固定磁性層と、一方の前記固定磁性層の上および他方の前記固定磁性層の下に位置して、交換結合磁界によりそれぞれの固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定する反強磁性層とを有する多層膜が設けられ、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、
前記フリー磁性層は、少なくとも２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで構成されており、
前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側にのみハードバイアス層が設けられ、前記ハードバイアス層の上下には絶縁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６】
反強磁性層と、前記反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化方向が一定にされる固定磁性層と、非磁性中間層とフリー磁性層とを有し、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、
前記フリー磁性層を中心としてその上下に積層された前記非磁性中間層と、一方の前記非磁性中間層の上および他方の非磁性中間層の下に位置する固定磁性層とで構成される多層膜が、少なくとも２つ以上設けられ、
前記反強磁性層は、各多層膜の間と、最も下側に位置する前記多層膜の下面と、最も上側に位置する前記多層膜の上面とに設けられており、
前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側にのみハードバイアス層が設けられ、前記ハードバイアス層の上下には絶縁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７】
前記フリー磁性層は、少なくとも２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで形成される請求項６記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記フリー磁性層を構成する複数の磁性層は、それぞれ異なる磁気モーメントで形成されている請求項５または７に記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記ハードバイアス層は、前記フリー磁性層を構成する複数の磁性層のうち、少なくとも１層の前記磁性層のトラック幅方向の両側にのみ設けられる請求項５、７または８に記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記磁性層が２層のとき、前記磁性層の総合膜厚は、８５Å以上で１９５Å以下である請求項５、７ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記磁性層が２層のとき、前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、５（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）以下である請求項５、７ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
前記合成磁気モーメントは３０（Ｔ・Å）以下である請求項１１記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
絶縁層が前記多層膜のトラック幅方向の両側端部上にまで延出形成され、トラック幅方向における前記絶縁層間に所定の間隔が開けられている請求項１ないし１２のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１４】
前記固定磁性層は、２層の磁性層と、前記磁性層間に中間層が介在して形成される請求項１ないし１３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１５】
前記磁気検出素子は、記録媒体との対向面よりもハイト方向後方に位置し、前記フリー磁性層の記録媒体との対向面側の前端面からは、前記フリー磁性層と一体となった、あるいは前記フリー磁性層に磁気的に接続されたフラックスガイド層が、前記記録媒体との対向面まで延出形成され、前記フラックスガイド層は前記記録媒体との対向面で露出している請求項１ないし１４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１６】
前記フラックスガイド層の前記記録媒体との対向面におけるトラック幅方向への幅寸法は、前記フリー磁性層の前記トラック幅方向への幅寸法に比べて小さい請求項１５記載の磁気検出素子。
【請求項１７】
前記記録媒体との対向面では、請求項１５または１６に記載されたフラックスガイド層の上下にギャップ層を介してシールド層が設けられていることを特徴とする薄膜磁気ヘッド。
【請求項１８】
前記対向面側と逆面側に、前記フリー磁性層と一体となった、あるいは前記フリー磁性層と磁気的に接続されたバックヨーク層が設けられ、前記フラックスガイド層よりも上側に位置するシールド層の基端部は、前記バックヨーク層上で磁気的に接合されている請求項１７記載の薄膜磁気ヘッド。
【発明の詳細な説明】
【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、特に抵抗変化率の向上と再生感度が高く高出力を得ることが可能な磁気検出素子及び前記磁気検出素子を用いた薄膜磁気ヘッドに関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１４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】
図１４に示す符号６はＴａなどの下地層であり、その上にＰｔＭｎ合金などの反強磁性層４が形成されている。さらに前記反強磁性層４の上にはＮｉＦｅ合金などで形成された固定磁性層３が形成され、前記固定磁性層３の上にはＣｕなどで形成された非磁性中間層２が形成され、さらに前記非磁性中間層２の上にはＮｉＦｅ合金などで形成されたフリー磁性層１が形成されている。
【０００４】
また前記フリー磁性層１の上には前記非磁性中間層２、固定磁性層３、および反強磁性層４が順次積層されている。前記反強磁性層４の上にはＴａなどで形成された保護層７が形成されている。
【０００５】
前記下地層６から保護層７までの各層で多層膜１０が構成され、前記多層膜１０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側にはハードバイアス層５が形成され、前記ハードバイアス層５の上には電極層１１が形成されている。
【０００６】
この磁気検出素子は、フリー磁性層１の上下に非磁性中間層２を介して固定磁性層３、および反強磁性層４が設けられたデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構造である。
【０００７】
図１４に示す磁気検出素子では、前記固定磁性層３の磁化は反強磁性層４との間で発生する交換結合磁界によってハイト方向（図示Ｙ方向）に固定され、前記フリー磁性層１の磁化は前記ハードバイアス層５からの縦バイアス磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。
【０００８】
図１４のデュアルスピンバルブ型薄膜素子では、反強磁性層、固定磁性層、非磁性中間層、およびフリー磁性層がそれぞれ１層づつ設けられたシングルスピンバルブ型薄膜素子に比べて、電子散乱が起こる界面が倍に増えることから、抵抗変化率の向上を図ることができると期待された。
【０００９】
ところで図１４に示す磁気検出素子のセンス電流の流れの向きは、多層膜１０の各層の膜面に対しほぼ平行な方向に流れるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ    ｉｎ    ｔｈｅ  ｐｌａｎｅ）型と呼ばれるものである。
【００１０】
一方、多層膜１０の各層の膜面に対し垂直方向からセンス電流を流すタイプのものは、ＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ    ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ  ｔｏ  ｔｈｅ    ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる。
【００１１】
最近の高記録密度化に伴って素子サイズの狭小化が進み、特に各層の膜面と平行な方向における素子面積が０．１μｍ角よりも小さくなると、ＣＩＰ型よりもＣＰＰ型にする方が、再生出力を高くできることがわかった。
【００１２】
このため今後の高記録密度化に伴い、再生出力及び抵抗変化率の双方の向上を図るには、磁気検出素子をＣＰＰ型にし、且つデュアル型構造にすることが望ましいと考えられた。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
図１５は、ＣＰＰ型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造を模式図的に示したものである。
【００１４】
ところで磁気検出素子における巨大磁気抵抗ＧＭＲ効果は、主として電子の「スピンに依存した散乱」によるものである。つまり磁性材料、ここではフリー磁性層の磁化方向に平行なスピン（例えばアップスピン）を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋と、磁化方向に逆方向なスピン（例えばダウンスピン）を持つ伝導電子の平均自由行程λ−の差を利用したものである。
【００１５】
ＣＰＰ型においては、各層の膜面と垂直方向に電流が流れることから、磁気抵抗効果に関与するフリー磁性層、非磁性中間層及び固定磁性層の部分を流れるセンス電流の電流経路の長さは、各層の膜面とほぼ平行に電流が流れるＣＩＰ型に比べて短くなる。
【００１６】
このためＣＰＰ型において、固定磁性層やフリー磁性層の膜厚が薄いと、ＣＩＰ型においては本来通り抜けることができないはずの例えばダウンスピンを持つ伝導電子が、アップスピンを持つ伝導電子とともに前記磁性層を通り抜けてしまい、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ず、抵抗変化率の向上を図ることができないといった問題があった。
【００１７】
そのため、前記固定磁性層及びフリー磁性層の膜厚を厚くし、これによりバルク散乱効果が有効に発揮されて、抵抗変化率の向上を図ることができると期待されたが、前記フリー磁性層の膜厚を厚くすると磁気モーメントの増大によって、前記フリー磁性層の外部磁界に対する磁化変動が鈍るといった問題が発生した。
【００１８】
前記磁気モーメントは、前記フリー磁性層の飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ１で求めることができる。そして磁気モーメントの値は、外部磁界に対する磁性層の磁化の動きやすさの指標となる。すなわち前記磁気モーメントの値が大きくなるほど、その磁気モーメントを有する磁性層の磁化は外部磁界に対して動き難くなる。
【００１９】
磁気検出素子においては、固定磁性層の磁化は一定の方向に固定され、フリー磁性層の磁化が外部磁界に対して変動することで電気抵抗が変化して、外部信号を検出するものである。このため前記フリー磁性層は外部磁界に対し感度良く磁化変動できる必要があるが、ＣＰＰ型では、バルク散乱効果を発揮させるべくフリー磁性層の膜厚を厚くすると、前記フリー磁性層の磁気モーメントは大きくなり、その結果、外部磁界に対する感度が鈍り再生出力の向上を適切に図ることができなかった。
【００２０】
このように、ＣＰＰ型の磁気検出素子では、再生出力と抵抗変化率を共に向上させることはできなかった。
【００２１】
またＣＰＰ型におけるデュアルスピンバルブ型薄膜素子は、シングルスピンバルブ型薄膜素子に比べて、全層数を増やすことができ電子散乱の起こる界面を増やすことができるから抵抗変化率の向上が期待されたが、今後の高記録密度化においては、さらなる抵抗変化率の向上が要望されている。
【００２２】
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、ＣＰＰ型の磁気検出素子において、抵抗変化率の向上とともに再生感度に優れ高出力を得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。
【００２３】
加えて本発明は、磁気検出素子の総合膜厚が厚く形成されても、ＭＲヘッドのギャップの狭小化を図ることができ、今後の高記録密度化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを提供することを目的としている。
【００２４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、フリー磁性層の上下に積層された非磁性中間層と、一方の前記非磁性中間層の上および他方の前記非磁性中間層の下に位置する固定磁性層と、一方の前記固定磁性層の上および他方の前記固定磁性層の下に位置して、交換結合磁界によりそれぞれの固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定する反強磁性層とを有する多層膜が設けられ、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、
前記フリー磁性層は、３層の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで構成され、前記非磁性中間層と接する２つの磁性層は、共に同一方向に磁化されており、
前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５（Ｔ・Å）以上で１９５（Ｔ・Å）以下であることを特徴とするものである。
【００２５】
本発明における磁気検出素子は、前記多層膜の各層の膜面をセンス電流が垂直方向に流れるＣＰＰ型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子である。
【００２６】
本発明では、前記フリー磁性層の物理的な膜厚を厚くすると共に、磁気的な膜厚を薄くして合成磁気モーメントの低下を図るべく、前記フリー磁性層を、３層の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで構成した。すなわち前記フリー磁性層を構成する各磁性層が、対向する磁性層の磁化方向に対して反平行に磁化される、いわゆるフェリ構造で構成されている。
【００２７】
このような構成であるとＣＰＰ型磁気検出素子では、前記磁性層の膜厚を厚くしてバルク散乱効果を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を図ることができると共に、全ての磁性層の磁気モーメントのベクトル和で求められる合成磁気モーメントを低下させることができ、前記フリー磁性層の外部磁界に対する磁化変動は良好になり再生出力の向上を図ることが可能になるのである。
本発明では、前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５（Ｔ・Å）以上で１９５（Ｔ・Å）以下であり、これにより前記フリー磁性層の物理的な膜厚を大きくすることができ、抵抗変化率のさらなる向上を図ることが可能であり、また前記フリー磁性層の磁気的な膜厚を小さくでき、外部磁界に対して感度良く磁化変動し再生出力の高い磁気検出素子を得ることができる。
【００２８】
また後で図を参照しながら詳しく説明するが、本発明のようにデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造であってフリー磁性層がフェリ構造であり、且つＣＰＰ型である場合、電気抵抗が変化して磁気抵抗効果を発揮する箇所を等価回路で表わすと直列回路になる。
【００２９】
一方、デュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造であってフリー磁性層がフェリ構造であり、且つＣＩＰ型である場合、電気抵抗が変化して磁気抵抗効果を発揮する箇所を等価回路で表わすと並列回路になる。
【００３０】
したがってＣＰＰ型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子の方がＣＩＰ型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子に比べて、効果的に抵抗変化率の大きい磁気検出素子を製造することが可能である。
【００３１】
また本発明は、反強磁性層と、前記反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化方向が一定にされる固定磁性層と、非磁性中間層とフリー磁性層とを有し、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、
前記フリー磁性層を中心としてその上下に積層された前記非磁性中間層と、一方の前記非磁性中間層の上および他方の非磁性中間層の下に位置する固定磁性層とで構成される多層膜が、少なくとも２つ以上設けられ、
前記反強磁性層は、各多層膜の間と、最も下側に位置する前記多層膜の下面と、最も上側に位置する前記多層膜の上面とに設けられ、
前記フリー磁性層は、３層の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで構成され、前記非磁性中間層と接する２つの磁性層は、共に同一方向に磁化されており、
前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５（Ｔ・Å）以上で１９５（Ｔ・Å）以下であることを特徴とするものである。
【００３２】
この本発明の磁気検出素子の構造では、フリー磁性層が少なくとも２層以上設けられる。デュアルスピンバルブ型薄膜素子では前記フリー磁性層は１層であるが、この発明のようにフリー磁性層を２層以上設けることで、全層数を増して電子散乱が起こる界面をさらに増やすことができ、デュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造に比べて、より効果的に抵抗変化率の向上を図ることができる磁気検出素子を製造することが可能である。
【００３３】
また本発明では、前記フリー磁性層は、３層の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで形成される。これにより前記フリー磁性層をフェリ構造で構成することができる。特に本発明では、前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５（Ｔ・Å）以上で１９５（Ｔ・Å）以下であり、これにより前記フリー磁性層の物理的な膜厚を大きくすることができ、抵抗変化率のさらなる向上を図ることが可能であり、また前記フリー磁性層の磁気的な膜厚を小さくでき、外部磁界に対して感度良く磁化変動し再生出力の高い磁気検出素子を得ることができる。
【００３４】
また本発明では、前記フリー磁性層を構成する３層の前記磁性層の総合膜厚は、８５Å以上で２９５Å以下であることが好ましい。また、前記フリー磁性層を構成する３層の前記磁性層のうち、前記非磁性中間層に接する前記磁性層の膜厚は４０Å以上で１００Å以下であることが好ましい。これによりバルク散乱効果を有効に発揮させることができ、抵抗変化率のさらなる向上を図ることが可能である。
【００３５】
また本発明は、フリー磁性層の上下に積層された非磁性中間層と、一方の前記非磁性中間層の上および他方の前記非磁性中間層の下に位置する固定磁性層と、一方の前記固定磁性層の上および他方の前記固定磁性層の下に位置して、交換結合磁界によりそれぞれの固定磁性層の磁化方向を一定の方向に固定する反強磁性層とを有する多層膜が設けられ、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、
前記フリー磁性層は、少なくとも２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで構成されており、
前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側にのみハードバイアス層が設けられ、前記ハードバイアス層の上下には絶縁層が形成されていることを特徴とするものである。
あるいは本発明は、反強磁性層と、前記反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化方向が一定にされる固定磁性層と、非磁性中間層とフリー磁性層とを有し、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、
前記フリー磁性層を中心としてその上下に積層された前記非磁性中間層と、一方の前記非磁性中間層の上および他方の非磁性中間層の下に位置する固定磁性層とで構成される多層膜が、少なくとも２つ以上設けられ、
前記反強磁性層は、各多層膜の間と、最も下側に位置する前記多層膜の下面と、最も上側に位置する前記多層膜の上面とに設けられており、
前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側にのみハードバイアス層が設けられ、前記ハードバイアス層の上下には絶縁層が形成されていることを特徴とするものである。
上記構成において、前記フリー磁性層は、少なくとも２層以上の磁性層と、前記磁性層間に介在する中間層とで形成されることが好ましい。
また本発明では、前記フリー磁性層を構成する複数の磁性層は、それぞれ異なる磁気モーメントで形成されていることが好ましい。
さらに本発明では、前記ハードバイアス層は、前記フリー磁性層を構成する複数の磁性層のうち、少なくとも１層の前記磁性層のトラック幅方向の両側にのみ設けられることが好ましい。
また本発明では、前記磁性層が２層のとき、前記磁性層の総合膜厚は、８５Å以上で１９５Å以下であることが好ましい。これにより前記フリー磁性層の物理的な膜厚を大きくすることができ、抵抗変化率のさらなる向上を図ることが可能である。
【００３６】
また本発明では、前記磁性層が２層のとき、前記フリー磁性層の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、５（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）以下であることが好ましい。これにより前記フリー磁性層の磁気的な膜厚を小さくでき、外部磁界に対して感度良く磁化変動し再生出力の高い磁気検出素子を得ることができる。
【００３７】
また本発明では、前記合成磁気モーメントは３０（Ｔ・Å）以下であることが好ましい。
また本発明では、絶縁層が前記多層膜のトラック幅方向の両側端部上にまで延出形成され、トラック幅方向における前記絶縁層間に所定の間隔が開けられていることが好ましい。
【００４０】
また本発明では、前記固定磁性層は、２層の磁性層と、前記磁性層間に中間層が介在して形成されることが好ましい。前記固定磁性層はいわゆるフェリ構造で構成される。これにより前記固定磁性層の物理的な膜厚を厚くできると共に、反強磁性層との間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、抵抗変化率の向上と前記固定磁性層の磁化を適切に固定することができる。
【００４１】
また本発明では、前記磁気検出素子は、記録媒体との対向面よりもハイト方向後方に位置し、前記フリー磁性層の記録媒体との対向面側の前端面からは、前記フリー磁性層と一体となった、あるいは前記フリー磁性層に磁気的に接続されたフラックスガイド層が、前記記録媒体との対向面まで延出形成され、前記フラックスガイド層は前記記録媒体との対向面で露出していることが好ましい。
【００４２】
また本発明では、前記フラックスガイド層の前記記録媒体との対向面におけるトラック幅方向への幅寸法は、前記フリー磁性層の前記トラック幅方向への幅寸法に比べて小さいことが好ましい。
【００４３】
また本発明における薄膜磁気ヘッドは、前記記録媒体との対向面では、上記に記載されたフラックスガイド層の上下にギャップ層を介してシールド層が設けられていることを特徴とするものである。
【００４４】
このように本発明における薄膜磁気ヘッドでは、前記磁気検出素子は記録媒体との対向面よりもハイト方向後方に後退して形成され、前記対向面から露出するのは前記フラックスガイド層の前端面である。前記フラックスガイド層から外部磁界が導入されると、前記フラックスガイド層と磁気的に接続されたフリー磁性層の磁化が変動してＧＭＲ効果が発揮される。
【００４５】
そして本発明によれば、前記フラックスガイド層の上下にギャップ層を介してシールド層が設けられているから、適切に狭ギャップ化を図ることができ今後の高記録密度化に適切に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することができる。
【００４６】
また本発明では、前記対向面側と逆面側に、前記フリー磁性層と一体となった、あるいは前記フリー磁性層と磁気的に接続されたバックヨーク層が設けられ、前記フラックスガイド層よりも上側に位置するシールド層の基端部は、前記バックヨーク層上で磁気的に接合されていてもよい。
【００４７】
かかる構成の場合、前記フラックスガイド層、フリー磁性層、バックヨーク層及び上部シールド層で、記録用のインダクティブヘッドを構成することができる。
【００４８】
すなわち本発明では、狭ギャップ化を実現できると共に、少ない層数で、再生用のＭＲヘッドと記録用のインダクティブヘッドとを形成することができ、製造工程の簡略化を図ることが可能になる。
【００４９】
【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（デュアルスピンバルブ型薄膜素子）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。
【００５０】
図１に示す磁気検出素子の上下には、ギャップ層（図示しない）を介してシールド層（図示しない）が設けられており、前記磁気検出素子、ギャップ層及びシールド層を合わせてＭＲヘッドと呼ばれる。ＭＲヘッドは、記録媒体に記録された外部信号を再生するためのものである。また本発明では、前記ＭＲヘッドの上に記録用のインダクティブヘッドが積層されていてもよい。前記磁気検出素子の上側に形成されたシールド層（上部シールド層）は、前記インダクティブヘッドの下部コア層として兼用されてもよい。
【００５１】
また前記ＭＲヘッドは、例えばアルミナ−チタンカーバイト（Ａｌ２Ｏ３−ＴｉＣ）で形成されたスライダのトレーリング端面上に形成される。前記スライダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス材などによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気ヘッド装置が構成される。
【００５２】
図１に示す符号２０は、第１の電極層である。前記第１の電極層２０は、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）やＷ（タングステン）などで形成されている。
【００５３】
前記第１の電極層２０の中央上面には、下側反強磁性層２１が形成される。前記下側反強磁性層２１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。あるいは前記下側反強磁性層２１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。
【００５４】
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下側固定磁性層２２との界面で大きな交換結合磁界を発生し得る。また前記下側反強磁性層２１は５０Å以上で２５０Å以下の膜厚で形成されることが好ましい。
【００５５】
なお前記第１の電極層２０と下側反強磁性層２１との間には、Ｔａなどで形成された下地層と、ＮｉＦｅ合金などで形成されたシードレイヤが形成されていてもよい。前記シードレイヤは、主として面心立方晶から成り、前記下側反強磁性層２１との界面と平行な方向に（１１１）面が優先配向されている。前記シードレイヤは、ＮｉＦｅ合金以外に、Ｎｉ−Ｆｅ−Ｙ合金（ただしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉから選ばれる少なくとも１種以上）で形成されてもよい。これらの材質で形成されたシードレイヤはＴａ等で形成された下地層上に形成されることにより下側反強磁性層２１との界面と平行な方向に（１１１）面が優先配向しやすくなる。前記シードレイヤは、例えば３０Å程度で形成される。
【００５６】
なお本発明における磁気検出素子は各層の膜面と垂直方向にセンス電流が流れるＣＰＰ型であるため、前記シードレイヤにも適切にセンス電流が流れる必要性がある。よって前記シードレイヤは比抵抗の高い材質でないことが好ましい。すなわちＣＰＰ型では前記シードレイヤはＮｉＦｅ合金などの比抵抗の低い材質で形成されることが好ましい。
【００５７】
次に前記下側反強磁性層２１の上には下側固定磁性層２２が形成されている。この実施形態では前記下側固定磁性層２２は３層構造で形成されている。
【００５８】
前記下側固定磁性層２２を構成する符号５１及び５３の層は磁性層であり、例えばＣｏ、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＮｉＦｅ合金などで形成される。前記磁性層５１，５３間には非磁性導電材料で、具体的にはＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成された中間層５２が介在し、この構成により、前記磁性層５１と前記磁性層５３の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これはいわゆるフェリ状態と呼ばれる。
【００５９】
前記下側反強磁性層２１と前記下側固定磁性層２２の前記下側反強磁性層２１と接する磁性層５１間には磁場中熱処理によって交換結合磁界が発生し、例えば前記磁性層５１の磁化がハイト方向（図示Ｙ方向）に固定された場合、もう一方の磁性層５３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下側固定磁性層２２の磁化を安定した状態にでき、また前記下側固定磁性層２２と前記下側反強磁性層２１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。
【００６０】
なお例えば、前記磁性層５１、５３の膜厚はそれぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また中間層５２の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【００６１】
また前記磁性層５１、５３はそれぞれ磁気モーメントが異なるように、前記磁性層５１、５３の材質や膜厚がそれぞれ異なっている。前記磁気モーメントは飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔで設定され、例えば前記磁性層５１、５３を共に同じ材質で同じ組成の材料で形成するとき、前記磁性層５１、５３の膜厚を異ならせることで、前記磁性層５１、５３の磁気モーメントを異ならせることができる。これによって適切に前記磁性層５１、５３をフェリ構造にすることが可能である。
【００６２】
なお本発明では前記下側固定磁性層２２はフェリ構造ではなくＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、あるいはＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどの単層膜あるいは積層膜で形成されていても良い。
【００６３】
前記下側固定磁性層２２の上には下側非磁性中間層２３が形成されている。前記下側非磁性中間層２３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。前記下側非磁性中間層２３は例えば２５Å程度の膜厚で形成される。
【００６４】
次に前記非磁性中間層２３の上にはフリー磁性層２４が形成される。図１に示す実施形態では前記フリー磁性層２４は５層の積層構造である。
【００６５】
符号５４、５６、５８は磁性層である。前記磁性層５４、５６、５８は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどで形成されている。一方、前記磁性層５４と５６、および磁性層５６と５８間に形成されている符号５５、５７の層は中間層であり、前記中間層５５、５７は非磁性導電材料で、具体的にはＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成されることが好ましい。
【００６６】
この実施形態におけるフリー磁性層２４は磁性層と中間層とが交互に積層されたフェリ構造である。図１に示すように最も下側に形成された磁性層５４が図示Ｘ方向に磁化されているとき、その上に形成された磁性層５６は図示Ｘ方向とは反対方向に磁化される。また最も上側に形成された磁性層５８は図示Ｘ方向に磁化されている。
【００６７】
次に図１に示すように前記フリー磁性層２４の上には上側非磁性中間層２５が形成されている。前記上側非磁性中間層２５は、下側非磁性中間層２３と同じようにＣｕなどで形成される。
【００６８】
前記上側非磁性中間層２５の上には上側固定磁性層２６が形成されている。前記上側固定磁性層２６は、下側固定磁性層２２と同じようにフェリ構造で構成されている。
【００６９】
符号５９、および６１の層は磁性層であり、符号６０の層は中間層である。前記磁性層５９、６１は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏなどで形成されている。また前記中間層６０は、非磁性導電材料で、具体的にはＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成される。
【００７０】
この実施形態では、前記上側固定磁性層２６のうち、上側非磁性中間層２５と対向する磁性層５９はハイト方向とは逆方向に磁化され、また磁性層６１はハイト方向に磁化され、前記磁性層５９、６１の磁化は反平行状態にされている。
【００７１】
次に前記上側固定磁性層２６の上には上側反強磁性層２７が形成されている。前記上側反強磁性層２７は下側反強磁性層２１と同様に、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。あるいは前記上側反強磁性層２７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。
【００７２】
この実施形態では、前記上側反強磁性層２７と上側固定磁性層２６の磁性層５９、６１のうち、前記上側反強磁性層２７と対向する磁性層６１との間で交換結合磁界が発生することにより、前記磁性層６１の磁化はハイト方向（図示Ｙ方向）に固定される。一方、前記磁性層５９の磁化は前記磁性層６１とのＲＫＫＹ相互作用により、ハイト方向とは逆方向に固定される。
【００７３】
なお前記上側固定磁性層２６の磁性層５９、６１も、前記下側固定磁性層２２の磁性層５１、５３と同じように、それぞれ磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）が異なるように、異なる材質や膜厚が選択されて形成されている。
【００７４】
図１に示す実施形態では、下側反強磁性層２１から上側反強磁性層２７の各層で多層膜２８が構成される。
【００７５】
次に図１に示すように前記多層膜２８のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面には、前記第１の電極層２０上に、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などで形成された絶縁層２９が形成されている。なおこの実施形態では、前記絶縁層２９の上面は、フリー磁性層２４の最も下側に位置する磁性層５４の下面よりも下側に位置している。
【００７６】
前記絶縁層２９の上にはバイアス下地層３０が形成されている。そして前記バイアス下地層３０の上にはハードバイアス層３１が形成されている。
【００７７】
前記バイアス下地層３０は、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で形成されることが好ましい。なおこのとき前記バイアス下地層３０の結晶配向は（１１０）面が優先配向する。
【００７８】
また前記ハードバイアス層３１は、ＣｏＰｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金などで形成される。これら合金の結晶構造は、面心立方構造（ｆｃｃ）と稠密六方構造（ｈｃｐ）の混相となっている。
【００７９】
ここで上記の金属膜で形成されたバイアス下地層３０とハードバイアス層３１を構成するＣｏＰｔ系合金のｈｃｐ構造の格子定数は近い値となるために、ＣｏＰｔ系合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造で形成されやすくなる。このときｈｃｐ構造のｃ軸はＣｏＰｔ系合金の境界面内に優先配向される。前記ｈｃｐ構造はｆｃｃ構造に比べてｃ軸方向に大きな磁気異方性を生じるため、ハードバイアス層３１に磁界を与えたときの保磁力Ｈｃは大きくなるのである。さらにｈｃｐのｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層３０との境界面内で優先配向となっているため、残留磁化が増大し、残留磁化／飽和磁束密度で求められる角形比Ｓは大きくなる。その結果、前記ハードバイアス層３１の特性を向上させることができ、前記ハードバイアス層３１から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【００８０】
本発明では、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜は、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１種または２種以上の元素で形成されることが好ましい。なお本発明では前記バイアス下地層３０が形成されていなくてもよい。
【００８１】
またこの実施形態では、前記ハードバイアス層３１の上面は、前記フリー磁性層２４の中間に位置する磁性層５６の下面よりも下側に位置する。すなわち前記ハードバイアス層３１から発生する縦バイアス磁界は前記フリー磁性層２４の最も下側に位置する磁性層５４のみに供給される。
【００８２】
次に図１に示す実施形態では、前記ハードバイアス層３１の上にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁層３２が形成されている。
【００８３】
この実施形態では前記絶縁層３２の上面は前記上側反強磁性層２７の上面と同一面上で形成されているが、そうでなくてもよい。
【００８４】
そして前記絶縁層３２上から前記上側反強磁性層２７上にかけて第２の電極層３３が形成されている。前記第２の電極層３３の材質は第１の電極層２０と同じように、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）やＷ（タングステン）などで形成されている。
【００８５】
次にこの実施形態における特徴的部分について以下に説明する。本発明では、多層膜２８の上下に電極層２０、３３が形成され、前記電極層２０、３３からのセンス電流は、前記多層膜２８の各層の膜面と垂直方向に流れ、このような電流流れの方向はＣＰＰ型と呼ばれるものである。
【００８６】
そして本発明では、図１に示すように、フリー磁性層２４の上下に１層づつ、固定磁性層、非磁性中間層、および反強磁性層が設けられたデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる膜構成である。
【００８７】
本発明では、図１に示すように前記フリー磁性層２４が３層の磁性層５４、５６、５８とその間に介在する中間層５５、５７とで構成されており、前記磁性層５４、５６、５８はそれぞれ対向する磁性層の磁化方向に対し反平行に磁化された、フェリ構造となっている。この実施形態では、前記フリー磁性層２４の磁性層５４にハードバイアス層３１からの縦バイアス磁界が供給されて前記磁性層５４が図示Ｘ方向に磁化され、前記磁性層５６は前記磁性層５４とのＲＫＫＹ相互作用により図示Ｘ方向とは逆方向に磁化される。また磁性層５８は前記磁性層５６とのＲＫＫＹ相互作用により図示Ｘ方向に磁化される。
【００８８】
従って本発明では、前記磁性層５４、５６、５８の膜厚をそれぞれ厚く形成しても、各磁性層５４、５６、５８が持つ磁気モーメントのベクトル和となる合成磁気モーメントを、前記フリー磁性層２４を前記磁性層５４、５６、５８の総合膜厚で形成した単層構造の場合に比べて小さくすることができる。
【００８９】
既に説明したように、磁気モーメントは、飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔで求めることができる。したがって膜厚ｔが大きくなれば前記磁気モーメントは大きくなるが、フェリ構造であると、対向する磁性層は反平行に磁化されているから、対向する磁性層どうしは、互いの磁気モーメントを打ち消し合うため、フェリ構造であれば、全ての磁性層５４、５６、５８の磁気モーメントを合成した合成磁気モーメントを小さくすることができるのである。
【００９０】
従って本発明では、各磁性層５４、５６、５８の膜厚を厚くして、フリー磁性層２４の物理的な膜厚を厚く形成しても、合成磁気モーメントが小さくなって磁気的な膜厚を小さくすることができるから、バルク散乱効果を有効に発揮させることができ、抵抗変化率の向上を図ることができると共に、前記フリー磁性層２４を外部磁界に対し感度良く磁化反転させることができ、再生出力の向上を図ることができる。
【００９１】
ここで前記フリー磁性層２４の膜厚について説明する。本発明では、フリー磁性層２４の前記磁性層５４、５６、５８のうち、前記非磁性中間層２３、２５に接する前記磁性層５４、５８の膜厚ｔ２、ｔ３は４０Å以上で１００Å以下であることが好ましい。
【００９２】
図１に示すようなフリー磁性層２４がフェリ構造で構成されるとき、磁気抵抗効果に関与する磁性層は、前記非磁性中間層２３、２５に接する磁性層５４と５８である。
【００９３】
従って前記磁性層５４、５８で特にバルク散乱効果が有効に発揮されるようにすることが好ましい。このため前記磁性層５４、５８の膜厚をバルク散乱効果が有効に発揮される程度の膜厚で形成する必要がある。それが４０Å以上であり、また上限値となる１００Åは、この膜厚よりも厚くなると、合成磁気モーメントの低下を図るには、中間に位置する磁性層５６の膜厚も厚くする必要があり、その結果、多層膜２８の総合膜厚が厚くなって磁気検出素子を容易にしかも適切に製造できなくなるといった問題が発生する。
【００９４】
次に本発明では、前記フリー磁性層２４を構成する前記磁性層５４、磁性層５６及び磁性層５８の総合膜厚は８５Å以上で２９５Å以下であることが好ましい。例えば磁性層５４と磁性層５８が膜厚４０Åで、磁性層５６が膜厚５Åとなる膜厚（総合膜厚は８５Å）、磁性層５４と磁性層５８が膜厚１００Åで、磁性層５６が膜厚９５Åとなる形態（総合膜厚は２９５Å）を例示できる。
【００９５】
これにより前記フリー磁性層２４の物理的な膜厚を厚くすることができるから、バルク散乱効果を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を適切に図ることが可能になる。また上記範囲内であれば前記フリー磁性層２４の形成を容易化することが可能である。
【００９６】
次に本発明では、前記フリー磁性層２４の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、４５（Ｔ・Å）以上で１９５（Ｔ・Å）以下であることが好ましい。
【００９７】
図１に示す実施形態では、各磁性層５４、５６、５８の磁気モーメントのベクトル和が合成磁気モーメントとなる。上記の範囲内に収めるには、前記フリー磁性層２４を構成する磁性層５４、５６、５８の材質や膜厚を適切に調整する必要性がある。
【００９８】
上記の合成磁気モーメントを有するフリー磁性層２４であれば外部磁界に対し感度良く磁化変動し再生出力の向上を適切に図ることが可能である。
【００９９】
次にフリー磁性層２４をフェリ構造にした場合、ＣＰＰ構造に比べてＣＩＰ構造の優位性について説明する。
【０１００】
フリー磁性層２４がフェリ構造であると、磁性層５４、５６、５８間に介在する中間層５５、５７との界面で伝導電子は散乱を起しやすくなる。この現象はＣＰＰ構造であってもＣＩＰ構造であっても同じように起こるが、ＣＩＰ構造のように各層の膜面と平行な方向からセンス電流を流した場合、磁気抵抗効果に関与する、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、およびフリー磁性層２４の磁性層５８の３層部分Ａでの抵抗変化量（ΔＲ）と、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非磁性中間層２３、およびフリー磁性層２４の磁性層５４の３層部分Ｂでの抵抗変化量（ΔＲ）は並列接続の和となる。
【０１０１】
一方、各層の膜面に対し垂直方向からセンス電流を流すＣＰＰ型であると、磁気抵抗効果に関与する、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、およびフリー磁性層２４の磁性層５８の３層部分Ａでの抵抗変化量（ΔＲ）と、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非磁性中間層２３、およびフリー磁性層２４の磁性層５４の３層部分Ｂでの抵抗変化量（ΔＲ）は、図２に示すように直列接続の和となる。
【０１０２】
従って、フリー磁性層２４がフェリ構造であるとき、ＣＰＰ型デュアルスピンバルブ型薄膜素子の方が、ＣＩＰ型デュアルスピンバルブ型薄膜素子に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすることができる。
【０１０３】
次に前記フリー磁性層２４のより好ましい形態について説明する。前記非磁性中間層２３、２５と接する前記フリー磁性層２４の磁性層５４、５８は、２層構造で形成され、前記非磁性中間層２３、２５と接する側にＣｏ膜が形成されていることが好ましい。これにより前記非磁性中間層２３、２５との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすることができる。また前記Ｃｏ膜以外の磁性層２３、２５の部分は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、、ＣｏＦｅＮｉ合金などの磁性材料により形成される。
【０１０４】
また本発明では前記フリー磁性層２４を構成する磁性層、および磁性層の一部がＣｏＦｅＮｉ合金で形成されるとき、組成比はＣ０９５〜７５Ｆｅ１５〜５Ｎｉ１０〜０であることが好ましい。これによりフリー磁性層２４の軟磁気特性の向上を図ることができる。具体的には保磁力Ｈｃを低下させ、前記保磁力Ｈｃと比例関係にあるフリー磁性層２４の結晶磁気異方性エネルギーＫを低下させ、前記フリー磁性層２４の外部磁界に対する磁化回転を良好にできる。
【０１０５】
次に前記フリー磁性層２４とハードバイアス層３１との位置関係について説明する。この実施形態では、前記フリー磁性層２４を構成する磁性層のうち最も下側に位置する磁性層５４の両側にのみ前記ハードバイアス層３１が設けられている。
【０１０６】
従ってこの実施形態では前記磁性層５４のみが前記ハードバイアス層３１からの縦バイアス磁界を受けることができ、前記磁性層５４がトラック幅方向に磁化される。それ以外の磁性層５６、５８はＲＫＫＹ相互作用によって互いに反平行に磁化される。
【０１０７】
ところで、前記ハードバイアス層３１は、磁性層５４のみならず、残り２つの磁性層５６、５８の両側にも対向して形成されていてもよいが、このようにハードバイアス層３１が２層以上の磁性層の両側に形成される場合、前記ハードバイアス層３１と対向する磁性層は、それぞれ磁気モーメントが異なるように形成されていなければならない。これによって磁気モーメントが大きい方の磁性層が前記ハードバイアス層３１からの縦バイアス磁界の影響を強く受けてトラック幅方向に磁化されると、磁気モーメントが小さい方の磁性層は、前記磁気モーメントが大きい磁性層との間で発生するＲＫＫＹ相互作用によってトラック幅方向とは逆方向に磁化され、磁化分散量が少ない適切なフェリ構造を確保することが可能になるのである。
【０１０８】
なおハードバイアス層３１の形成位置は図１のような形態に限らず、例えばフリー磁性層２４を構成する磁性層のうち最も上側に位置する磁性層５８の両側のみに前記ハードバイアス層３１を設けてもよいし、あるいは中間に位置する磁性層５６の両側のみに前記ハードバイアス層３１を設けてもよい。
【０１０９】
または、中間の磁性層５６を除いて最も上側の磁性層５８と最も下側の磁性層５４の両側にハードバイアス層３１を設けてもよい。かかる構成の場合、前記磁性層５８、５４の双方の磁気モーメントは同じ値であってもよい。
【０１１０】
さらには前記フリー磁性層２４を構成する磁性層５４、５６、５８の全ての両側にハードバイアス層３１を対向させてもよい。かかる場合、中間に位置する磁性層５６の磁気モーメントと、上側に位置する磁性層５８及び下側に位置する磁性層５４の磁気モーメントとが異なる値となるように各磁性層の膜厚などを適切に調整する。
【０１１１】
また図１のように、前記ハードバイアス層３１の上下に絶縁層２９、３２を形成することで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は適切に多層膜２８内のみを流れ、前記多層膜２８の両側領域への分流を抑制することができる。
【０１１２】
また前記バイアス下地層３０は前記ハードバイアス層３１の下のみに設けられていると、前記ハードバイアス層３１とフリー磁性層２４の磁性層５４とを磁気的に連続体とでき前記フリー磁性層２４の磁区制御を良好にできて好ましいが、前記バイアス下地層３０は、前記ハードバイアス層３１と前記磁性層５４間に若干介在していてもよい。その介在する部分での前記バイアス下地層３０の図示Ｘ方向における膜厚は１ｎｍ以下であることが好ましい。これ以上、膜厚が大きくなると前記フリー磁性層２４の磁性層５４に反磁界が影響して、バックリング現象が生じ易くなり、前記磁性層５４の磁区制御が困難になるからである。
【０１１３】
また本発明は前記下側固定磁性層２２及び上側固定磁性層２６はフェリ構造にされているが、これにより前記固定磁性層２２、２６を構成する磁性層５１、５３、５９、６１の膜厚を厚くして前記固定磁性層２２、２６の物理的な膜厚を厚くできると共に前記反強磁性層２１、２７との間で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくできる。具体的には前記固定磁性層２２、２６のそれぞれを構成する磁性層の総合膜厚を４５Å以上で１９５以下にすることが好ましい。具体的には例えば、磁性層５１、６１を５Åで、磁性層５３、５９を４０Åで形成したり、磁性層５１、６１を９５Åで、磁性層５３、５９を１００Åで形成する。これによりバルク散乱効果を有効に発揮させて抵抗変化率の向上を図ることができるとともに固定磁性層２２、２６の磁化制御を適切に行うことが可能である。
【０１１４】
次に図１に示す磁気検出素子の製造方法について以下に説明する。図１のようなデュアルスピンバルブ型薄膜素子の場合、フリー磁性層２４を構成する磁性層５４、５８は共にΔＧＭＲに関与する層であり、前記磁性層５４、５８の磁化変動と、固定磁性層２２、２６を構成する磁性層５３、５９の固定磁化との関係で電気抵抗が変化する。前記フリー磁性層２４の磁性層５４と下側固定磁性層２２の磁性層５３との抵抗変化、および前記フリー磁性層２４の磁性層５８と上側固定磁性層２６の磁性層５９との抵抗変化が、共に同じ変動を見せるように、前記下側固定磁性層２２の磁性層５３と、上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化方向を制御する必要性がある。
【０１１５】
図１では、前記フリー磁性層２４を構成する磁性層５４、５８の磁化が共に図示Ｘ方向に向いている。このため、下側固定磁性層２２の磁性層５３と上側固定磁性層２６の磁性層５９を共に同じ方向に磁化し、この実施形態では前記磁性層５３、５９の磁化は共にハイト方向とは逆方向（図示Ｙ方向と逆方向）に固定されている。
【０１１６】
図１に示す実施形態では、下側固定磁性層２２の磁性層５１の膜厚を磁性層５３の膜厚よりも薄くしている。したがって前記磁性層５１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５３の磁気モーメントよりも小さくなっている。
【０１１７】
一方、上側固定磁性層２６の磁性層６１の膜厚を磁性層５９の膜厚よりも薄くしている。従って前記磁性層６１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５９の磁気モーメントよりも小さくなっている。
【０１１８】
このようにして前記下側固定磁性層２２及び上側固定磁性層２６を形成した後、磁場中熱処理を施す。
【０１１９】
ここで前記磁性層５１、５３（及び５９、６１）間で発生するＲＫＫＹ相互作用の大きさは、７９（Ａ／ｍ）〜３９５（Ａ／ｍ）程度である。
【０１２０】
従って、図示Ｙ方向に、前記ＲＫＫＹ相互作用よりも大きな磁場、すなわち具体的には３９５（Ａ／ｍ）よりも大きい磁場を印加すると、固定磁性層２２、２６を構成する磁性層５１、５３、５９、６１はすべて図示Ｙ方向に一旦向けられる。
【０１２１】
このとき熱処理が施されることによって前記反強磁性層２１、２７との間で発生する交換結合磁界によって、前記下側固定磁性層２２の磁性層５１、および上側固定磁性層２６の磁性層６１の磁化は共に図示Ｙ方向に固定される。
【０１２２】
磁場を取り除くと、下側固定磁性層２２の磁性層５３の磁化は、前記磁性層５１との間で発生するＲＫＫＹ相互作用によって、図示Ｙ方向とは反対方向に磁化されて固定される。同様に、上側固定磁性層２６の磁性層５９は、前記磁性層６１との間で発生するＲＫＫＹ相互作用によって、図示Ｙ方向とは反対方向に磁化されて固定されるのである。
【０１２３】
上記のように、ＲＫＫＹ相互作用よりも大きな磁場を与えるときは、図１の実施形態の場合、固定磁性層２２、２６の磁性層５１、５３、５９、６１の磁気モーメントの大小に関わらず、図１に示すように、フリー磁性層２４に対向する磁性層５３、５９を共に同じ方向に磁化することが可能である。従って、フリー磁性層２４をフェリ構造とする場合、前記フリー磁性層２４を構成する磁性層を３層や５層の奇数で形成することが、固定磁性層の磁化方向の制御を簡単にでき好ましい。また奇数の場合は、各磁性層の膜厚を同じ膜厚で形成してもフェリ構造にできる。ただしあまりフリー磁性層２４を構成する磁性層の数が増えると製造が煩雑化するので、前記フリー磁性層２４を構成する磁性層の数は３層であることが好ましい。
【０１２４】
また図１に示す実施形態では、下側固定磁性層２２の磁性層５３は磁性層５１よりも大きな磁気モーメントを有しているから前記磁性層５１、５３の磁気モーメントのベクトル和となる合成磁気モーメントは図示Ｙ方向とは逆方向を向き、同様に上側固定磁性層２６の磁性層５９は磁性層６１よりも大きな磁気モーメントを有しているから、前記磁性層５９、６１の磁気モーメントのベクトル和となる合成磁気モーメントも図示Ｙ方向とは逆方向を向いているが、これら合成磁気モーメントの方向が、上側固定磁性層２６と下側固定磁性層２２で反平行となるようにすれば、前記フリー磁性層２４に対する反磁界の影響を弱くでき、前記フリー磁性層２４の磁区制御を適正化することが可能である。すなわち、例えば、下側固定磁性層２２の磁性層５３の磁気モーメントを磁性層５１の磁気モーメントよりも小さくして前記下側固定磁性層２２の合成磁気モーメントを図示Ｙ方向に向かせ、また上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁気モーメントを磁性層５９の磁気モーメントよりも大きくして、前記上側固定磁性層２６の合成磁気モーメントを図示Ｙ方向と逆方向に向かせる。
【０１２５】
また図１のように、下側固定磁性層２２の磁性層５３の磁気モーメントを磁性層５１の磁気モーメントよりも大きくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁気モーメントを磁性層６１の磁気モーメントよりも大きくした場合、あるいは、下側固定磁性層２２の磁性層５３の磁気モーメントを磁性層５１の磁気モーメントよりも小さくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁気モーメントを磁性層６１の磁気モーメントよりも小さくした場合、ＲＫＫＹ相互作用より小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／ｍ）よりも小さい磁場を与えても、図１のように、磁性層５３、５９を共に同じ方向に磁化させることが可能である。これは大きい磁気モーメントを持つ磁性層が磁場方向に磁化され、小さい磁気モーメントを持つ磁性層がＲＫＫＹ相互作用によって磁場方向とは逆方向に磁化されるからである。そして磁性層５１、６１の磁化が反強磁性層２１、２７との間で発生する交換結合磁界によって固定されると、もう一方の磁性層５３、５９の磁化も前記磁性層５１、６１の磁化と反平行状態で固定されるのである。
【０１２６】
図３は本発明における第２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。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。
【０１２７】
この実施形態でも電極層２０、３３が多層膜３６の上下に形成されたＣＰＰ型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子である。
【０１２８】
図１との相違点は、図３ではフリー磁性層３４が２層の磁性層６２、６４とその間で形成された中間層６３の３層で構成されている点である。前記磁性層６２、６４の材質、および中間層６３の材質は、図１におけるフリー磁性層２４の磁性層５４、５６、５８の材質、および中間層５５、５７の材質と同じである。
【０１２９】
この実施形態でも前記フリー磁性層３４の前記磁性層６２、６４の膜厚は４０Å以上で１００Å以下であることが好ましい。
【０１３０】
また本発明では、前記フリー磁性層３４を構成する前記磁性層６２、６４の総合膜厚は８５Å以上で１９５Å以下であることが好ましい。具体的には、例えば磁性層６２を４５Åで、磁性層６４を４０Åで形成し、あるいは磁性層６２を１００Åで、磁性層６４を９５Åで形成する。
【０１３１】
またこの実施形態では、前記フリー磁性層３４を適切にフェリ構造とすべく、磁性層６２の磁気モーメントと磁性層６４の磁気モーメントは異なるように形成されている。図３では磁性層６４の膜厚が磁性層６２の膜厚よりも小さく形成されており、前記磁性層６４の磁気モーメントが前記磁性層６２の磁気モーメントよりも小さくなっている。
【０１３２】
本発明ではフリー磁性層３４はフェリ構造であるから、磁性層６２、６４の膜厚を上記範囲内に厚くして前記フリー磁性層３４の物理的な膜厚を厚く形成しても磁気的な膜厚を薄くできるので、バルク散乱効果を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を適切に図ることが可能になるとともに感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【０１３３】
次に本発明では、前記フリー磁性層３４の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、５（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）以下であることが好ましい。
【０１３４】
図３に示す実施形態では、各磁性層６２、６４の磁気モーメントのベクトル和が合成磁気モーメントとなる。上記の範囲内に収めるには、前記フリー磁性層３４を構成する磁性層６２、６４の材質や膜厚を適切に調整する必要性がある。
【０１３５】
上記の合成磁気モーメントを有するフリー磁性層３４であれば外部磁界に対し感度良く磁化変動し再生出力の向上を適切に図ることが可能である。
【０１３６】
なお本発明では、前記合成磁気モーメントは３０（Ｔ・Å）以下であることがより好ましい。
【０１３７】
また図３における実施形態はＣＰＰ型であるから、抵抗変化量（ΔＲ）を直列接続の和とすることができ（図２を参照のこと）、抵抗変化量が並列接続の和となるＣＩＰ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすることができる。
【０１３８】
また図３に示す実施形態では、フリー磁性層３４を構成する磁性層６２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側のみにハードバイアス層３１、３１が形成されており、前記ハードバイアス層３１からの縦バイアス磁界によって前記磁性層６２の磁化は例えば図示Ｘ方向に向けられる。これによりもう一方の磁性層６４の磁化は、前記磁性層６２とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｘ方向とは逆方向に磁化され、前記磁性層６２、６４の磁化が互いに反平行状態にされる。
【０１３９】
なおこの実施形態では、前記フリー磁性層３４の磁性層６２、６４は互いに異なる磁気モーメントを有しているから、前記磁性層６２、６４の両側にハードバイアス層３１が対向して形成されても、大きな磁気モーメントを持つ磁性層６２が前記ハードバイアス層３１からの縦バイアス磁界を強く受けて図示Ｘ方向に磁化されると共に、もう一方の磁性層６４は前記磁性層６２とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｘ方向とは逆方向に磁化されるようになっている。
【０１４０】
またこの実施形態のように前記ハードバイアス層３１の上下に絶縁層２９、３２を形成することで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は適切に多層膜３６内のみを流れ、前記多層膜３６の両側領域への分流を抑制することができる。
【０１４１】
次にこの実施形態では、上側反強磁性層２７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部上にまで絶縁層３５が延出形成され、前記絶縁層３５間には所定の間隔Ｔ１が開けられている。このように、前記上側反強磁性層２７の両側端部と第２の電極層３３間に絶縁層３５が介在すると、前記第２の電極層３３からのセンス電流は、前記間隔Ｔ１の多層膜３６内のみを流れる。
【０１４２】
したがって前記多層膜３６の実際の素子サイズを大きく形成しても、前記多層膜３６内への電流経路を絞り込むことができ、実質的に磁気抵抗効果に関与する素子サイズ（実効的な素子サイズ）を小さくできるから、一般的なフォトリソグラフィー技術の精度を用いて素子サイズの大きい前記多層膜３６を形成しても、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。なお絶縁層３５を介在させる形態は図１でも適用できる。
【０１４３】
次に図３に示す磁気検出素子の製造方法について以下に説明する。図３のようなデュアルスピンバルブ型薄膜素子の場合、フリー磁性層３４を構成する磁性層６２、６４は共にΔＧＭＲに関与する層であり、前記磁性層６２、６４の磁化変動と、固定磁性層２２、２６を構成する磁性層５３、５９の固定磁化との関係で電気抵抗が変化する。前記フリー磁性層３４の磁性層６２と下側固定磁性層２２の磁性層５３との抵抗変化、および前記フリー磁性層３４の磁性層６４と上側固定磁性層２６の磁性層５９との抵抗変化が、共に同じ変動を見せるように、前記下側固定磁性層２２の磁性層５３と、上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化方向を制御する必要性がある。
【０１４４】
図３では、前記フリー磁性層３４を構成する磁性層６２、６４はトラック幅方向と平行な方向に対して反平行状態で磁化されている。このため、下側固定磁性層２２の磁性層５３と上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化をハイト方向と平行な方向に対し反平行状態に磁化し、この実施形態では前記磁性層５３の磁化は図示Ｙ方向に、磁性層５９の磁化は図示Ｙ方向とは逆方向に固定されている。
【０１４５】
図３に示す実施形態では、下側固定磁性層２２の磁性層５１の膜厚を磁性層５３の膜厚よりも薄くしている。したがって前記磁性層５１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５３の磁気モーメントよりも小さくなっている。
【０１４６】
一方、上側固定磁性層２６の磁性層６１の膜厚を磁性層５９の膜厚よりも厚くしている。従って前記磁性層６１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５９の磁気モーメントよりも大きくなっている。
【０１４７】
このようにして前記下側固定磁性層２２及び上側固定磁性層２６を形成した後、磁場中熱処理を施す。
【０１４８】
ここで前記磁性層５１、５３（及び５９、６１）で発生するＲＫＫＹ相互作用の大きさは、７９（Ａ／ｍ）〜３９５（Ａ／ｍ）程度である。
【０１４９】
そして図示Ｙ方向に、前記ＲＫＫＹ相互作用よりも小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／ｍ）よりも小さい磁場を印加する。これによって磁気モーメントの大きい下側固定磁性層２２の磁性層５３、および上側固定磁性層２６の磁性層６１は共に図示Ｙ方向に向けられる。
【０１５０】
するとＲＫＫＹ相互作用によって、前記下側固定磁性層２２の磁性層５１は図示Ｙ方向と逆方向に磁化され、前記磁性層５１の磁化は、下側反強磁性層２１との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ方向と逆方向に固定され、前記磁性層５３の磁化は図示Ｙ方向に固定される。
【０１５１】
同様にＲＫＫＹ相互作用によって、前記上側固定磁性層２６の磁性層５９は図示Ｙ方向と逆方向に磁化される。前記磁性層６１の磁化は、上側反強磁性層２７との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ方向に固定され、前記磁性層５９の磁化は図示Ｙ方向と逆方向に固定される。
【０１５２】
あるいは、下側固定磁性層２２の磁性層５１の磁気モーメントを磁性層５３の磁気モーメントよりも大きくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層６１の磁気モーメントを磁性層５９の磁気モーメントよりも小さくする。これによってフリー磁性層３４に対向する側の磁性層５３、５９を互いにハイト方向に平行な方向に反平行に磁化することが可能である。
【０１５３】
なお図１では前記フリー磁性層２４を構成する磁性層５４、５６、５８は３層であり、図３では前記フリー磁性層３４を構成する磁性層６２、６４は２層であるが、本発明では前記磁性層が２層以上であれば、前記磁性層の層数は問わない。
【０１５４】
図４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。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。
【０１５５】
図４では、図１及び図３と同様に電極層２０、３３からのセンス電流が多層膜３７の各層の膜面と垂直方向に流れるＣＰＰ型であるが、図１及び図３と異なり、デュアルスピンバルブ型薄膜素子よりも層数が多い構成となっている。
【０１５６】
この実施形態では、多層膜ＣとＤ間に反強磁性層４１が形成され、また前記多層膜Ｃの下面に下側反強磁性層３８と、前記多層膜Ｄの上面に上側反強磁性層４２が設けられている。
【０１５７】
前記多層膜ＣとＤは、共に同じ膜構成である。すなわち前記多層膜ＣとＤは、フリー磁性層３９、４０を中心として、その上下に積層された前記非磁性中間層２３、２５と、前記フリー磁性層３９、４０上の前記非磁性中間層２５の上に位置する上側固定磁性層２６と、前記フリー磁性層３９、４０下の前記非磁性中間層２３の下に位置する下側固定磁性層２２とで構成される。
【０１５８】
図１及び図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子では、フリー磁性層は１層のみ設けられ、磁気抵抗効果に関与する箇所は３層部分Ａ、Ｂの２ヶ所であったが、図４に示す磁気検出素子では、フリー磁性層３９、４０は２層設けられ、磁気抵抗効果に関与する箇所は、多層膜Ｃのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非磁性中間層２３、フリー磁性層３９の３層部分Ｅ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、フリー磁性層３９の３層部分Ｆ、および多層膜Ｄのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非磁性中間層２３、フリー磁性層４０の３層部分Ｇ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、フリー磁性層４０の３層部分Ｈの４ヶ所である。
【０１５９】
従って図４の磁気検出素子の構造は、図１及び図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子に比べて、約２倍の抵抗変化率を得ることが可能である。
【０１６０】
この実施形態では前記フリー磁性層３９、４０の膜厚ｔ６、ｔ７は、４０Å以上で１００Å以下であることが好ましい。この実施形態では、図１及び図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子よりも層数を増やすことができるので、前記フリー磁性層３９、４０の膜厚が上記程度に薄く形成されても伝導電子の平均自由行程を伸ばすことができ、よって、フリー磁性層３９、４０の磁気モーメントを小さくして感度を良好にでき再生出力を大きくすることができると共に、抵抗変化率の向上を図ることが可能である。
【０１６１】
また図４における実施形態はＣＰＰ型であるから、多層膜Ｃ、Ｄ間に介在する反強磁性層４１の付近で、スピンが保存されない散乱が起こっても、抵抗変化量（ΔＲ）を直列接続の和とすることができ（図２を参照のこと）、一方、抵抗変化量が並列接続の和となるＣＩＰ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすることができる。
【０１６２】
また図４に示す実施形態では、フリー磁性層３９、４０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側のみにハードバイアス層３１、４３が形成されており、前記ハードバイアス層３１、４３からの縦バイアス磁界によって前記フリー磁性層３９、４０の磁化は例えば図示Ｘ方向に向けられる。
【０１６３】
なおこの実施形態では、２層のフリー磁性層３９、４０の両側に局部的にハードバイアス層３１、４３が設けられ、前記ハードバイアス層３１、４３間には絶縁層４４が形成されているが、前記絶縁層４４を設けず、下側のフリー磁性層３９から上側のフリー磁性層４０までの各層の両側に対向するハードバイアス層を設けてもよい。
【０１６４】
またこの実施形態のように前記ハードバイアス層３１、４３の上下に絶縁層２９、３２を形成することで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は適切に多層膜３７内のみを流れ、前記多層膜３７の両側領域への分流を抑制することができる。
【０１６５】
次にこの実施形態では、上側反強磁性層４２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部上にまで絶縁層３５が延出形成され、前記絶縁層３５間には所定の間隔Ｔ１が開けられている。このように、前記上側反強磁性層４２の両側端部と第２の電極層３３間に絶縁層３５が介在すると、前記第２の電極層３３からのセンス電流は、前記間隔Ｔ１の多層膜３７内のみを流れる。
【０１６６】
したがって前記多層膜３７の実際の素子サイズを大きく形成しても、前記多層膜３７内への電流経路を絞り込むことができ、実質的に磁気抵抗効果に関与する素子サイズ（実効的な素子サイズ）を小さいできるから、一般的なフォトリソグラフィー技術の精度を用いて素子サイズの大きい前記多層膜３７を形成しても、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。
【０１６７】
次に図４に示す磁気検出素子の製造方法について以下に説明する。製造方法は図１の磁気検出素子の製造方法とよく似ている。
【０１６８】
すなわち下側固定磁性層２２を構成する磁性層５１、５３を異なる磁気モーメントとなるように形成し、同様に上側固定磁性層２６を構成する磁性層５９、６１を異なる磁気モーメントとなるように形成する。
【０１６９】
次にＲＫＫＹ相互作用よりも大きい磁場、すなわち具体的には３９５（Ａ／ｍ）よりも大きい磁場で、磁場中熱処理し、例えば図４では図示Ｙ方向に磁場を印加する。これにより反強磁性層３８、４１、４２と接する磁性層５１、６１の磁化は、前記反強磁性層との交換結合磁界によって図示Ｙ方向に固定される。
【０１７０】
そして上記の磁場を取り除くと、前記固定磁性層２２、２６のもう一方の磁性層５３、５９の磁化は前記磁性層５１、６１とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｙ方向と逆方向に向けられ固定される。
【０１７１】
あるいは、反強磁性層３８、４１、４２と接する固定磁性層の磁性層５１、６１の磁気モーメントを全て、もう一方の磁性層５３、５９の磁気モーメントよりも小さくし、あるいは大きくして、ＲＫＫＹ相互作用よりも小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／ｍ）よりも小さい磁場を印加しても図４の磁化方向を有する磁気検出素子を製造することができる。
【０１７２】
次に図５は本発明における第４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。なお図４と同じ符号が付けられた層は図４と同じ層を示している。
【０１７３】
図５に示す実施形態の磁気検出素子でのフリー磁性層３９、４０は３層のフェリ構造であり、図４の磁気検出素子の構造と比較するとこの点のみが相違している。
【０１７４】
この実施形態でも前記フリー磁性層３９、４０の前記磁性層６２、６４の膜厚は４０Å以上で１００Å以下であることが好ましい。
【０１７５】
また本発明では、前記フリー磁性層３９、４０を構成する前記磁性層６２、６４の総合膜厚は８５Å以上で１９５Å以下であることが好ましい。
【０１７６】
またこの実施形態では、前記フリー磁性層３９、４０を適切にフェリ構造とすべく、磁性層６２の磁気モーメントと磁性層６４の磁気モーメントは異なるように形成されている。図５では磁性層６４の膜厚が磁性層６２の膜厚よりも小さく形成されており、前記磁性層６４の磁気モーメントが前記磁性層６２の磁気モーメントよりも小さくなっている。
【０１７７】
本発明ではフリー磁性層３９、４０はフェリ構造であるから、磁性層６２、６４の膜厚を厚くして前記フリー磁性層３９、４０の物理的な膜厚を厚く形成しても磁気的な膜厚を薄くでき、したがってバルク散乱効果を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を適切に図ることが可能になるとともに感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【０１７８】
次に本発明では、前記フリー磁性層３９、４０の合成磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は、５（Ｔ・Å）以上で６０（Ｔ・Å）以下であることが好ましい。
【０１７９】
図５に示す実施形態では、各磁性層６２、６４の磁気モーメントのベクトル和が合成磁気モーメントとなる。上記の範囲内に収めるには、前記フリー磁性層３９、４０を構成する磁性層６２、６４の材質や膜厚を適切に調整する必要性がある。
【０１８０】
上記の合成磁気モーメントを有するフリー磁性層３９、４０であれば外部磁界に対し感度良く磁化変動し再生出力の向上を適切に図ることが可能である。
【０１８１】
なお本発明では、前記合成磁気モーメントは３０（Ｔ・Å）以下であることがより好ましい。
【０１８２】
また図５における実施形態はＣＰＰ型であるから、抵抗変化量（ΔＲ）を直列接続の和とすることができ（図２を参照のこと）、抵抗変化量が並列接続の和となるＣＩＰ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすることができる。
【０１８３】
また図５に示す実施形態では、フリー磁性層３９、４０を構成する磁性層６２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側のみにハードバイアス層３１、４３が形成されており、前記ハードバイアス層３１、４３からの縦バイアス磁界によって前記磁性層６２の磁化は例えば図示Ｘ方向に向けられる。これによりもう一方の磁性層６４の磁化は、前記磁性層６２とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｘ方向とは逆方向に磁化され、前記磁性層６２、６４の磁化が互いに反平行状態にされる。
【０１８４】
なおこの実施形態では、前記フリー磁性層３９、４０の磁性層６２、６４は互いに異なる磁気モーメントを有しているから、前記磁性層６２、６４の両側にハードバイアス層３１、４３が対向して形成されても、大きな磁気モーメントを持つ磁性層６２が前記ハードバイアス層３１、４３からの縦バイアス磁界を受けて図示Ｘ方向に磁化されると共に、もう一方の磁性層６４は前記磁性層６２とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｘ方向とは逆方向に磁化されるようになっている。
【０１８５】
あるいは前記ハードバイアス層は下側のフリー磁性層３９から上側のフリー磁性層４０までの各層の両側に配置されていてもよい。
【０１８６】
またこの実施形態のように前記ハードバイアス層３１、４３の上下に絶縁層２９、３２を形成することで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は適切に多層膜４６内のみを流れ、前記多層膜４６の両側領域への分流を抑制することができる。
【０１８７】
なおこの実施形態でも図４のように、前記上側反強磁性層４２の両側端部上に絶縁層３５、３５が延出形成されていてもよい。
【０１８８】
次に図５に示す磁気検出素子の製造方法について以下に説明する。図５の構造の磁気検出素子の場合、フリー磁性層３９、４０を構成する磁性層６２、６４は共にΔＧＭＲに関与する層であり、前記磁性層６２、６４の磁化変動と、固定磁性層２２、２６を構成する磁性層５３、５９の固定磁化との関係で電気抵抗が変化する。前記フリー磁性層３９、４０の磁性層６２と下側固定磁性層２２の磁性層５３との抵抗変化、および前記フリー磁性層３９、４０の磁性層６４と上側固定磁性層２６の磁性層５９との抵抗変化が、共に同じ変動を見せるように、前記下側固定磁性層２２の磁性層５３と、上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化方向を制御する必要性がある。
【０１８９】
図５では、前記フリー磁性層３９、４０を構成する磁性層６２、６４はトラック幅方向に対して反平行状態で磁化されている。このため、下側固定磁性層２２の磁性層５３と上側固定磁性層２６の磁性層５９の磁化をハイト方向に対し反平行状態に磁化し、この実施形態では前記磁性層５３の磁化は図示Ｙ方向に、磁性層５９の磁化は図示Ｙ方向とは逆方向に固定されている。
【０１９０】
図５に示す実施形態では、下側固定磁性層２２の磁性層５１の膜厚を磁性層５３の膜厚よりも薄くしている。したがって前記磁性層５１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５３の磁気モーメントよりも小さくなっている。
【０１９１】
一方、上側固定磁性層２６の磁性層６１の膜厚を磁性層５９の膜厚よりも厚くしている。従って前記磁性層６１の磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）は前記磁性層５９の磁気モーメントよりも大きくなっている。
【０１９２】
このようにして前記下側固定磁性層２２及び上側固定磁性層２６を形成した後、磁場中熱処理を施す。磁場中熱処理行程では、例えば図示Ｙ方向に、前記ＲＫＫＹ相互作用よりも小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／ｍ）よりも小さい磁場を印加する。これによって磁気モーメントの大きい下側固定磁性層２２の磁性層５３、および上側固定磁性層２６の磁性層６１は共に図示Ｙ方向に向けられる。
【０１９３】
するとＲＫＫＹ相互作用によって、前記下側固定磁性層２２の磁性層５１は図示Ｙ方向と逆方向に磁化され、前記磁性層５１の磁化は、下側反強磁性層３８との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ方向と逆方向に固定され、前記磁性層５３の磁化は図示Ｙ方向に固定される。
【０１９４】
同様にＲＫＫＹ相互作用によって、前記上側固定磁性層２６の磁性層５９は図示Ｙ方向と逆方向に磁化される。前記磁性層６１の磁化は、上側反強磁性層４２との間で発生する交換結合磁界によって前記図示Ｙ方向に固定され、前記磁性層５９の磁化は図示Ｙ方向と逆方向に固定される。
【０１９５】
あるいは、下側固定磁性層２２の磁性層５１の磁気モーメントを磁性層５３の磁気モーメントよりも大きくし、且つ上側固定磁性層２６の磁性層６１の磁気モーメントを磁性層５９の磁気モーメントよりも小さくする。これによってフリー磁性層３９、４０に対向する側の磁性層５３、５９を互いに反平行に磁化することが可能である。
【０１９６】
なお図５に示す実施形態では、前記フリー磁性層３９、４０を構成する磁性層が２層で構成されているが、これが図１のように３層であってもよいし、さらに３層よりも多い磁性層で構成されていてもよい。
【０１９７】
図６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。なお図４と同じ符号が付けられた層は、図４と同じ層を示している。
【０１９８】
この実施形態では、多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋ間に反強磁性層４１が形成され、また最も下側に位置する多層膜Ｉの下面に下側反強磁性層３８と、最も上側に位置する多層膜Ｋの上面に上側反強磁性層４２が設けられている。
【０１９９】
前記多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋは、共に同じ膜構成である。すなわち前記多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋは、フリー磁性層３９、４０、４７を中心として、その上下に積層された前記非磁性中間層２３、２５と、前記フリー磁性層３９、４０、４７上の前記上側非磁性中間層２５の上に位置する上側固定磁性層２６と、前記フリー磁性層３９、４０、４７下の前記下側非磁性中間層２３の下に位置する下側固定磁性層２２とで構成される。
【０２００】
図１及び図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子では、フリー磁性層は１層のみ設けられ、磁気抵抗効果に関与する箇所は３層部分Ａ、Ｂの２ヶ所であったが、図５に示す磁気検出素子では、フリー磁性層３９、４０、４７は３層設けられ、磁気抵抗効果に関与する箇所は、多層膜Ｉのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非磁性中間層２３、フリー磁性層３９の３層部分Ｌ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、フリー磁性層３９の３層部分Ｍ、および多層膜Ｊのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非磁性中間層２３、フリー磁性層４０の３層部分Ｎ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、フリー磁性層４０の３層部分Ｏ、及び多層膜Ｋのうち、下側固定磁性層２２の磁性層５３、下側非磁性中間層２３、フリー磁性層４７の３層部分Ｐ、上側固定磁性層２６の磁性層５９、上側非磁性中間層２５、フリー磁性層４７の３層部分Ｑの６ヶ所である。
【０２０１】
従って図６の磁気検出素子の構造は、図１及び図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子に比べて、約３倍の抵抗変化率を得ることが可能である。
【０２０２】
この実施形態では前記フリー磁性層３９、４０、４７の膜厚は４０Å以上で１００Å以下であることが好ましい。この実施形態では、図１及び図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子よりも層数を増やすことができるので、前記フリー磁性層３９、４０、４７の膜厚が上記程度に薄く形成されても伝導電子の平均自由行程を伸ばすことができ、よって、フリー磁性層３９、４０、４７の磁気モーメントを小さくして感度を良好にでき再生出力をすることができると共に、抵抗変化率の向上を図ることが可能である。
【０２０３】
また図６における実施形態はＣＰＰ型であるから、多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋ間に介在する反強磁性層４１の付近でスピンが保存されない散乱が起こっても、抵抗変化量（ΔＲ）を直列接続の和とすることができ（図２を参照のこと）、抵抗変化量が並列接続の和となるＣＩＰ型に比べて抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすることができる。
【０２０４】
また図６に示す実施形態では、フリー磁性層３９、４０、４７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側のみにハードバイアス層３１、４３、４８が形成されており、前記ハードバイアス層３１、４３、４８からの縦バイアス磁界によって前記フリー磁性層３９、４０、４７の磁化は例えば図示Ｘ方向に向けられる。
【０２０５】
なおこの実施形態では、３層のフリー磁性層３９、４０、４７の両側に局部的にハードバイアス層３１、４３、４８が設けられ、前記ハードバイアス層３１、４３間、およびハードバイアス層４３、４８間には絶縁層４４、４９が形成されているが、前記絶縁層４４、４９を設けず、下側のフリー磁性層３９から上側のフリー磁性層４７までの各層の両側に対向するハードバイアス層を設けてもよい。
【０２０６】
またこの実施形態のように前記ハードバイアス層３１、４８の上下に絶縁層２９、３２を形成することで、前記電極層２０、３３間に流れるセンス電流は適切に多層膜５０内のみを流れ、前記多層膜５０の両側領域への分流を抑制することができる。
【０２０７】
なおこの実施形態でも図４と同様に前記上側反強磁性層４２の両側端部上にまで延出する絶縁層３５を設けてもよい。
【０２０８】
次に図６に示す磁気検出素子の製造方法について以下に説明する。製造方法は図４の磁気検出素子の製造方法とよく似ている。
【０２０９】
すなわち下側固定磁性層２２を構成する磁性層５１、５３を異なる磁気モーメントとなるように形成し、同様に上側固定磁性層２６を構成する磁性層５９、６１を異なる磁気モーメントとなるように形成する。
【０２１０】
次にＲＫＫＹ相互作用よりも大きい磁場、すなわち具体的には３９５（Ａ／ｍ）よりも大きい磁場で、磁場中熱処理し、例えば図６では図示Ｙ方向に磁場を印加する。これにより反強磁性層３８、４１、４２と接する磁性層５１、６１の磁化は、前記反強磁性層との交換結合磁界によって図示Ｙ方向に固定される。
【０２１１】
そして上記の磁場を取り除くと、前記固定磁性層２２、２６のもう一方の磁性層５３、５９の磁化は前記磁性層５１、６１とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｙ方向と逆方向に向けられ固定される。
【０２１２】
あるいは、反強磁性層３８、４１、４２と接する固定磁性層の磁性層５１、６１の磁気モーメントを全て、もう一方の磁性層５３、５９の磁気モーメントよりも小さくし、あるいは大きくして、ＲＫＫＹ相互作用よりも小さい磁場、すなわち具体的には７９（Ａ／ｍ）よりも小さい磁場を印加しても図４と同様の磁化方向を有する磁気検出素子を製造することができる。
【０２１３】
なお図４では、多層膜Ｃ、Ｄは２つ、図６では多層膜Ｉ、Ｊ、Ｋは３つ設けられているが、本発明では、前記多層膜は２つ以上設けられていればよい。
【０２１４】
図７は本発明における磁気検出素子を有した薄膜磁気ヘッドの一実施形態である。図７は前記薄膜磁気ヘッドを記録媒体との対向面から見た部分正面図であり、図８は図７に示す８−８線から前記薄膜磁気ヘッドを切断したときの部分縦断面図である。なおこれらの図では磁気検出素子の上下に接続される電極は、図面上省略されている。
【０２１５】
本発明では、図１ないし図６に示す磁気検出素子の前端面を、前記記録媒体との対向面から露出させることができるが、図７以降に示す薄膜磁気ヘッドのように、前記磁気検出素子をハイト方向（図示Ｙ方向）後方に後退させて、前記磁気検出素子が前記対向面から露出しないようにすることもできる。
【０２１６】
図７に示す符号７０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。前記下部シールド層７０の上には下部ギャップ層７１、７２が形成されている。前記ギャップ層７１、７２はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料または一部がＴａ、Ｃｒ、Ｃｕなどの非磁性金属材料で形成される。
【０２１７】
この実施形態では前記下部ギャップ層７２の上にフラックスガイド層７３が形成されている。前記フラックスガイド層７３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。
【０２１８】
図８に示すように、図１ないし図６に示すいずれかの形態で形成された磁気検出素子８１は、前記下部ギャップ層７１の上に形成され、記録媒体との対向面からハイト方向（図示Ｙ方向）後方に後退して形成されている。したがって前記磁気検出素子８１の前端面は前記対向面からは露出しない。
【０２１９】
そしてこの実施形態では、前記フラックスガイド層７３が、前記磁気検出素子８１のフリー磁性層８２と一体となって、あるいは少なくとも前記フリー磁性層８２と磁気的に接続されて形成されている。
【０２２０】
図７及び図８に示すように、前記フラックスガイド層７３上から前記磁気検出素子８１、さらに前記下部ギャップ層７２上にかけて上部ギャップ層７４が形成されている。
【０２２１】
さらに前記上部ギャップ層７４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７５が形成されている。
【０２２２】
この実施形態では前記上部シールド層７５は、記録用のインダクティブヘッドの下部コア層としても兼用されている。
【０２２３】
図７及び図８に示すように前記上部シールド層（下部コア層）７５の上には、下から下部磁極層７６、ギャップ層７７、および上部磁極層７８の３層膜が積層されている。これら３層膜は記録媒体との対向面から露出形成されている。
【０２２４】
前記下部磁極層７６及び上部磁極層７８はＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成される。前記ギャップ層７７はＮｉＰ合金などの非磁性材料で形成される。前記ギャップ層７７は非磁性金属材料で形成されることが好ましく、これにより前記下部磁極層７６、ギャップ層７７及び上部磁極層７８を連続メッキ形成することが可能である。
【０２２５】
また図７及び図８に示すように、前記上部シールド層７５上であって前記３層膜の周囲にはＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁層７９が形成され、前記絶縁層７９の上面と前記上部磁極層７８の上面とが同一面上で形成されている。
【０２２６】
さらに図８に示すように前記絶縁層７９の上にはＣｕなどで形成されたコイル層８４が形成され、前記コイル層８４は有機絶縁材料などの絶縁層８３で覆われている。
【０２２７】
そして前記上部磁極層７８上から前記絶縁層８３上にかけてＮｉＦｅ合金などで形成された上部ヨーク層８０が形成されている。前記上部ヨーク層８０はハイト方向後方で前記上部シールド層（下部コア層）７５と磁気的に接続されている。また図７に示すように前記上部ヨーク層８０のトラック幅方向における幅寸法は、前記上部磁極層７８のトラック幅方向における幅寸法（トラック幅Ｔｗ）よりも大きく形成されている。
【０２２８】
この図７及び図８に示す実施形態のように、フラックスガイド層７３が少なくとも磁気検出素子８１のフリー磁性層８２と磁気的に接続し、前記フラックスガイド層７３が記録媒体との対向面から露出した構成であると、外部磁界は前記フラックスガイド層７３内に導かれ、やがて前記フリー磁性層８２にまで到達する。
【０２２９】
そして前記フラックスガイド層７３から導かれた外部磁界の影響で前記フリー磁性層８２の磁化は変動し、固定磁性層の固定磁化との関係で電気抵抗が変化して外部信号が検出される。
【０２３０】
図７及び図８に示すように、磁気検出素子８１を記録媒体との対向面よりもハイト方向後方に後退させ、外部磁界をフリー磁性層８２にまで導くためのフラックスガイド層７３を設けると、前記対向面では、前記フラックスガイド層７３の上下にギャップ層７１、７２、７４を介してシールド層７０、７５を対向させることができる。
【０２３１】
このため前記磁気検出素子が図１や図３に示すデュアルスピンバルブ型薄膜素子、あるいは図４ないし図６に示すようなデュアルスピンバルブ型よりもさらに層数が多い磁気検出素子の場合であっても、シールド層７０、７５間の間隔Ｈ１を小さくすることができ、よって本発明によれば今後の高記録密度化に伴い狭ギャップ化に適切に対応することが可能な薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。
【０２３２】
なお前記フラックスガイド層７３は、前記フリー磁性層８２と磁気的に接続されていればよく、前記フラックスガイド層７３と前記フリー磁性層８２とが接して形成されていてもよいし、あるいは前記フラックスガイド層７３とフリー磁性層８２間に若干の間隔があってもよい。
【０２３３】
また前記フラックスガイド層７３は図１０のように前記フリー磁性層８２と一体となって形成されていてもよい。
【０２３４】
また前記フラックスガイド層７３は前記フリー磁性層８２のみに磁気的に接続されるようにすることが好ましいが、例えば図７及び図８に示すギャップ層７２を形成せず、図１１のように下部ギャップ層７１上から前記フラックスガイド層７３を形成してもよい。
【０２３５】
かかる場合、前記フラックスガイド層７３はフリー磁性層８２のみならず、反強磁性層や固定磁性層などの各層とも対向することになる。
【０２３６】
図９は図８に示す９−９線から前記薄膜磁気ヘッドを切断した場合の部分断面図である。
【０２３７】
図９に示すように、前記フラックスガイド層７３の記録媒体との対向面でのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法（トラック幅）Ｔｗは、磁気検出素子８１のトラック幅方向の幅寸法Ｔ２よりも小さいことが好ましい。
【０２３８】
またこの実施形態では、前記フラックスガイド層７３の前記幅寸法（トラック幅）Ｔｗがトラック幅として規制される。
【０２３９】
このように前記フラックスガイド層７３の前記幅寸法をトラック幅Ｔｗに小さく形成することで、前記磁気検出素子８１の幅寸法Ｔ２を、前記トラック幅Ｔｗよりも大きく形成することができる。従って前記磁気検出素子８１を一般的なフォトリソグラフィー技術の精度を用いて容易に形成することが可能である。
【０２４０】
また図９の一点鎖線で示すように、前記一点鎖線の外側に図３や図４で説明した絶縁層３５を形成し、前記絶縁層３５上から前記一点鎖線内から露出する前記磁気検出素子８１上に重ねて第２の電極層３３を形成することが好ましい。これによって前記第２の電極層３３からのセンス電流は、前記磁気検出素子８１全体に流れずに前記絶縁層３５が形成されていない一点鎖線内のみに流れ、実効的な素子サイズを小さくすることが可能である。
【０２４１】
また図９に示すように前記フラックスガイド層７３の両側端面は、点線で示すように、前記対向面からハイト方向に向かうにしたがって徐々に幅寸法が広がるような湾曲面で形成されていてもよい。
【０２４２】
なお図９に示す符号８５はハードバイアス層であり、前記ハードバイアス層８５からの縦バイアス磁界が前記フリー磁性層８２に供給されるようになっている。
【０２４３】
図１２は本発明における別の実施形態の薄膜磁気ヘッドの構造を模式図的に示した部分斜視図である。
【０２４４】
図１２では、前記磁気検出素子８１は記録媒体との対向面よりもハイト方向（図示Ｙ方向）後方に後退して形成されており、前記磁気検出素子８１の前端面側にフラックスガイド層７３が設けられている。前記フラックスガイド層７３は前記磁気検出素子８１と磁気的に接続されている。そして前記フラックスガイド層７３の前端面７３ａは記録媒体との対向面から露出している。
【０２４５】
またこの実施形態では、前記磁気検出素子８１の後端面側にバックヨーク層８６が設けられている。前記バックヨーク層８６も前記磁気検出素子８１と磁気的に接続されている。
【０２４６】
前記フラックスガイド層７３、磁気検出素子８１及びバックヨーク層８６の図示下方には下部ギャップ層（図示しない）を介して下部シールド層７０が設けられている。
【０２４７】
さらにこの実施形態では、前記フラックスガイド層７３の上方に上部ギャップ層（図示しない）を介して上部ヨーク層８０が対向し、前記上部ヨーク層８０の前端面８０ａは記録媒体との対向面で露出形成されるとともに、前記上部ヨーク層８０の基端部８０ｂは前記バックヨーク層８６に磁気的に接続された状態になっている。なお図１２のように上部ヨーク層８０がリング型となり、小さな（磁気接続リラクタンスの小さな）閉磁路を形成している場合は、いわゆるヨーク型の再生ヘッドとして機能し、前端面８０ａと前端面７３ａ間の間隔が再生ギャップとなるから、下部シールド層７０を省略することができる。
【０２４８】
また図示されていないが、前記上部ヨーク層８０と、フラックスガイド層７３、磁気検出素子８１、及びバックヨーク層８６との間に形成された空間部８７にはコイル層や前記コイル層を覆う絶縁層が形成されていてもよい。この場合、前端面８０ａと前端面７３ａ間の間隔が記録ギャップと再生ギャップを兼ねることになる。
【０２４９】
この実施形態では、前記フラックスガイド層７３が、前記磁気検出素子８１のフリー磁性層にまで外部磁界を導くための導入層となっており、前記フラックスガイド層７３から導かれた外部磁界の影響を受けて前記フリー磁性層の磁化は変動する。これにより固定磁性層の固定磁化との関係で電気抵抗が変化し、外部信号が検出される。なお前記上部ヨーク層８０は上部シールド層として機能するという見方もできる。
【０２５０】
またこの実施形態では、前記フラックスガイド層７３を記録用のインダクティブヘッドの下部コア層として機能させてもよい。すなわち上部ヨーク層８０からバックヨーク層８６、磁気検出素子８１及びフラックスガイド層７３を経る磁気回路が形成され、コイル層から発生する記録磁界は、前記上部ヨーク層８０とフラックスガイド層７３間から漏れ磁界となって記録媒体に記録されるのである。
【０２５１】
このように図１２に示す実施形態では、前記フラックスガイド層７３をフリー磁性層にまで外部磁界を導くための導入層としての機能のほかに、インダクティブヘッドの下部コア層としても機能させることができるので、薄膜磁気ヘッドの全体の層数を減らすことがで、前記薄膜磁気ヘッドの製造を簡略化することができる。
【０２５２】
また図１３に示す実施形態のように、前記フラックスガイド層７３を、磁気検出素子８１のフリー磁性層８２の前端面にのみ対向させれば、前記記録媒体との対向面から露出する前記フラックスガイド層７３の厚みは小さくなり、したがって下部シールド層７０から上部シールド層８０までのギャップ間隔Ｈ２を狭くすることができ、今後の高記録密度化に伴って適切に狭ギャップ化に対応可能な薄膜磁気ヘッドを製造することが可能になる。この場合、上部シールド層８０はバックヨーク層８６と接続されておらず、上部シールド層８０はインダクティブヘッドのヨーク層としての機能を有しない。
【０２５３】
なお図１０に示すように、前記フラックスガイド層７３を前記フリー磁性層８２と一体に形成してもよい。また前記バックヨーク層８６を前記フリー磁性層８２と一体に形成してもよい。また図１２及び図１３では、前記磁気検出素子８１とフラックスガイド層７３及びバックヨーク層８６間に磁気的に接続可能な程度の隙間が形成されているが、前記磁気検出素子８１とフラックスガイド層７３及びバックヨーク層８６とが接して形成されていてもかまわない。この場合、バックヨーク層８６を図１３に示されるような後方に向うにしたがって幅が広がった形状とすることで、反磁界を低減でき、再生感度を高めることができる。
【０２５４】
なお図４ないし図６に示す磁気検出素子のようにフリー磁性層が２層以上形成される場合、それぞれのフリー磁性層に対向させてフラックスガイド層を設けてもよい。
【０２５５】
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。
【０２５６】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、多層膜の各層の膜面をセンス電流が垂直方向に流れるＣＰＰ型のデュアルスピンバルブ型薄膜素子において、フリー磁性層を人工フェリ構造とすることで、前記フリー磁性層の物理的な膜厚を厚くすると共に、磁気的な膜厚を薄くして合成磁気モーメントを低下させることができるので、バルク散乱効果を有効に発揮させることができ抵抗変化率の向上を図ることができると共に、前記フリー磁性層の外部磁界に対する磁化変動は良好になり再生出力の向上を図ることが可能になる。
【０２５７】
また本発明のようにデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造であってフリー磁性層をフェリ構造とし、且つＣＰＰ型とすると、電気抵抗が変化して磁気抵抗効果を発揮する箇所を等価回路で表わすと直列回路にでき、一方、ＣＩＰ型の場合は、前記磁気抵抗効果を発揮する箇所を等価回路で表わすと並列回路になるので、ＣＩＰ型に比べて効果的に抵抗変化率の大きい磁気検出素子を製造できる。
【０２５８】
また本発明では、フリー磁性層を少なくとも２層以上設け、デュアルスピンバルブ型薄膜素子よりも全層数を増して電子散乱が起こる界面をさらに増やすことで、デュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造に比べて、より効果的に抵抗変化率の向上を図ることができる磁気検出素子を製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１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の磁気検出素子の抵抗変化量が発生する箇所を等価回路で表わした電気回路図、
【図３】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４】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５】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６】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７】本発明における薄膜磁気ヘッドの部分正面図、
【図８】図７に示す８−８線から切断した薄膜磁気ヘッドの部分縦断面図、
【図９】図８に示す９―９線から切断した薄膜磁気ヘッドの断面図、
【図１０】本発明における他の実施形態を示す薄膜磁気ヘッドの部分縦断面図、
【図１１】本発明における他の実施形態を示す薄膜磁気ヘッドの部分断面図、
【図１２】本発明における他の実施形態を示す薄膜磁気ヘッドの部分斜視図、
【図１３】本発明における他の実施形態を示す薄膜磁気ヘッドの部分斜視図、
【図１４】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、
【図１５】ＣＰＰ型デュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造において問題点を指摘するための部分模式図、
【符号の説明】
２０  第１の電極層
２１、３８  下側反強磁性層
２２  下側固定磁性層
２３  下側非磁性中間層
２４、３４、３９、４０、４７、８２  フリー磁性層
２５  上側非磁性中間層
２６  上側固定磁性層
２７、４２  上側反強磁性層
２８、３６、３７、４６、５０  多層膜
３１  ハードバイアス層
３３  第２の電極層
３５  絶縁層
４１  反強磁性層
５１、５３、５４、５６、５８、５９、６１、６２、６４  磁性層
５２、５５、５７、６０、６３  中間層
７０  下部シールド層
７３  フラックスガイド層
７５  上部シールド層（下部コア層）
８０  上部ヨーク層
８１  磁気検出素子
８６  バックヨーク層
【図１】
0003563375.tif 000002
【図２】
0003563375.tif 000003
【図３】
0003563375.tif 000004
【図４】
0003563375.tif 000005
【図５】
0003563375.tif 000006
【図６】
0003563375.tif 000007
【図７】
0003563375.tif 000008
【図８】
0003563375.tif 000009
【図９】
0003563375.tif 000010
【図１０】
0003563375.tif 000011
【図１１】
0003563375.tif 000012
【図１２】
0003563375.tif 000013
【図１３】
0003563375.tif 000014
【図１４】
0003563375.tif 000015
【図１５】
0003563375.tif 000016