(57)【要約】【課題】フリー磁性層の磁化制御を適切に保ちつつ、シールド間隔を従来より縮め、シールドと磁気検出素子間の絶縁性を高めるとともに、実効再生トラック幅の広がり等を抑制することができる狭トラック化に対応可能な磁気検出素子及びその製造方法を提供することを目的とする。【解決手段】第１フリー磁性層２６を有する多層膜３０を有し、前記多層膜３０のトラック幅方向の両側端面にはトラック幅方向に第２反強磁性層３５が設けられ、前記第２反強磁性層３５上から前記第１フリー磁性層２６上にかけて第２フリー磁性層３８が設けられている。これにより素子中央部Ｄに対する素子両側端部Ｃでのシールド間隔の広がりを抑制でき、よって実効再生トラック幅等の広がりを抑制でき、またシールド層と電極層間の絶縁性を向上させることができる。【選択図】　　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及び第１フリー磁性層の順に積層された多層膜を有し、
前記多層膜のトラック幅方向の両側端面にはトラック幅方向に第２反強磁性層が設けられ、
前記第２反強磁性層上から前記第１フリー磁性層上にかけて第２フリー磁性層が設けられていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記第１フリー磁性層と第２フリー磁性層間には非磁性層が介在している請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記第２反強磁性層と前記第２フリー磁性層間には強磁性層が介在している請求項１または２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記強磁性層と前記第２フリー磁性層間には非磁性層が設けられている請求項３記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記第２フリー磁性層の少なくとも前記多層膜と膜厚方向で対向する上面には、スペキュラー層が形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記第１フリー磁性層と前記第２フリー磁性層の間にはスペキュラー層が設けられる請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記スペキュラー層は、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で形成される請求項５または６に記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記第２フリー磁性層の少なくとも前記多層膜と膜厚方向で対向する上面には、バックド層が形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記バックド層は、Ｃｕ、Ａｕ、ＣｒあるいはＲｕで形成される請求項８記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記第２フリー磁性層の上側には、前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置に第３反強磁性層が形成されている請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記第３反強磁性層と前記２フリー磁性層との間には強磁性層が設けられる請求項１０記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
前記第３反強磁性層と前記第２フリー磁性層との間には第４反強磁性層が設けられる請求項１０記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
前記第２フリー磁性層の上側であって、前記第３反強磁性層のトラック幅方向における間隔内には非磁性層が形成されている請求項１０ないし１２のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１４】
前記非磁性層は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上で形成される請求項２、４または１３に記載の磁気検出素子。
【請求項１５】
前記多層膜の下面と前記多層膜の両側端面間の角度θ１は、６０°以上９０°以下である請求項１ないし１４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１６】
前記第２フリー磁性層の上側であって、前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置には電極層が形成されている請求項１ないし１５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１７】
前記多層膜の膜厚方向の上側に上部電極層が、下側に下部電極層が形成されている請求項１ないし１５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１８】
前記下部電極層と第２反強磁性層間、および前記第２反強磁性層と前記多層膜の両側端面間には絶縁層が形成されている請求項１７記載の磁気検出素子。
【請求項１９】
前記第２フリー磁性層の前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する上側と、前記上部電極層間には絶縁層が形成されている請求項１７または１８に記載の磁気検出素子。
【請求項２０】
前記上部電極層と前記第３反強磁性層間には絶縁層が形成されている請求項１７または１８に記載の磁気検出素子。
【請求項２１】
以下の工程を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
（ａ）下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及び第１フリー磁性層の順に積層された多層膜を有する多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜のトラック幅方向の両側端面を削り、前記両側端面にトラック幅方向に第２反強磁性層を設ける工程と、
（ｃ）前記第２反強磁性層上から前記第１フリー磁性層上にかけて第２フリー磁性層を設ける工程。
【請求項２２】
前記（ａ）工程で、前記多層膜の最上層に非磁性層を形成し、前記（ｂ）工程で、前記第２反強磁性層上に前記非磁性層を形成し、前記（ｃ）工程で前記第２フリー磁性層を形成する前に、前記非磁性層を一部、あるいは全部除去する請求項２１記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２３】
前記（ａ）工程で、前記多層膜の最上層に非磁性層を形成し、前記（ｂ）工程で、前記第２反強磁性層上に、強磁性層及び前記非磁性層を形成し、前記（ｃ）工程で前記第２フリー磁性層を形成する前に、前記非磁性層を一部、あるいは全部除去する請求項２１記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２４】
前記（ｃ）工程で、前記第２フリー磁性層を形成した後、前記第２フリー磁性層上にスペキュラー層を形成する請求項２１ないし２３のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２５】
前記（ａ）工程で前記第１フリー磁性層上の非磁性層を酸化し、この酸化層を前記第１フリー磁性層と第２フリー磁性層間にスペキュラー層として残す請求項２２または２３に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２６】
前記スペキュラー層を、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で形成する請求項２４または２５に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２７】
前記（ｃ）工程で、前記第２フリー磁性層を形成した後、前記第２フリー磁性層上にバックド層を形成する請求項２１ないし２６のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２８】
前記バックド層をＣｕ、Ａｕ、ＣｒあるいはＲｕで形成する請求項２７記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２９】
前記（ｃ）工程で前記第２フリー磁性層を形成した後、さらに前記第２フリー磁性層の上側であって前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置に第３反強磁性層を形成する請求項２１ないし２３のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３０】
前記（ｃ）工程で、前記第２フリー磁性層の上側に非磁性層を形成し、次に前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置の前記非磁性層を削った後、前記第３反強磁性層を形成する請求項２９記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３１】
前記非磁性層を削った面上に強磁性層を形成し、前記強磁性層上に前記第３反強磁性層を形成する請求項３０記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３２】
前記第２フリー磁性層上に第４反強磁性層を形成し、前記第４反強磁性層の上側であって前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置に第３反強磁性層を形成する請求項２９記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３３】
前記非磁性層を、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上で形成する請求項２２、２３、３０または３１に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３４】
前記非磁性層を成膜当初、３Å以上で２０Å以下で形成する３３記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３５】
前記（ｃ）工程で電極層を前記第２フリー磁性層の上側であって、前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置に設ける請求項２１ないし３４のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３６】
前記（ａ）工程で下部電極層を形成した後、前記下部電極層の上側に、前記多層膜を形成し、前記（ｃ）工程の終了後、前記多層膜の上側に上部電極層を形成する請求項２１ないし３４のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３７】
前記（ｃ）工程で、前記両側端面に前記第２反強磁性層を設ける前に、前記多層膜よりもトラック幅方向に延出した前記下部電極層上から前記両側端面上にかけて絶縁層を形成する請求項３６記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３８】
前記（ｃ）工程で前記第２フリー磁性層を形成した後、前記第２フリー磁性層の上面の前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置に絶縁層を形成し、その後、前記上部電極層を前記絶縁層上から前記多層膜上にかけて形成する請求項３６または３７に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３９】
前記（ｃ）工程で前記第３反強磁性層を形成した後、前記第３反強磁性層上に絶縁層を形成し、その後、前記上部電極層を前記絶縁層上から前記多層膜上にかけて形成する請求項３６または３７に記載の磁気検出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に、ハードディスク装置や磁気センサなどに用いられる磁気検出素子に係り、特にエクスチェンジバイアス方式において、フリー磁性層の磁化制御を適切に保ちつつ、前記シールド間隔を従来より縮め、シールドと磁気検出素子間の絶縁性を高めるとともに、実効再生トラック幅の広がり等を抑制することができる狭トラック化に対応可能な磁気検出素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２０は、従来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。
【０００３】
符号１はＮｉＦｅ合金等で形成された下部シールド層であり、前記下部シールド層１の上にＡｌ２Ｏ３などで形成された下部ギャップ層２が形成されている。
【０００４】
図２０に示すように、前記下部ギャップ層２の上に、第１反強磁性層３、固定磁性層４、非磁性材料層５及びフリー磁性層６がこの順で積層形成されている。さらに前記フリー磁性層６の上面にはトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔（＝トラック幅Ｔｗ）を開けて第２反強磁性層７が形成され、前記第２反強磁性層７の上には電極層８が形成されている。
【０００５】
また前記電極層８上から前記フリー磁性層６上にかけて上部ギャップ層９が形成され、さらに前記上部ギャップ層９の上に上部シールド層１０が形成されている。
【０００６】
図２０に示す従来例は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に電極層８が設けられ、センス電流が前記第１反強磁性層３からフリー磁性層６までの多層膜１１の各層を膜面と平行な方向に流れるＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｉｎ　ｔｈｅ　Ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造である。
【０００７】
一方、図２１に示す従来例（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）の磁気検出素子は、前記多層膜１１の膜厚方向（図示Ｚ方向）の上下に電極を兼用したシールド層１３、１４が形成され、センス電流が前記多層膜１１の各層を膜厚方向に流れるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　　Ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造である。シールド層１３は下部シールド層で、シールド層１４は上部シールド層である。
【０００８】
図２１に示す磁気検出素子では、前記第２反強磁性層７上を絶縁層１２が覆っており、この絶縁層１２の形成によって前記上部シールド層１４から前記多層膜１１に流れるセンス電流が前記第２反強磁性層７に分流するのを抑制することが可能になっている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
図２０及び図２１に示す磁気検出素子は、いずれもフリー磁性層６上に第２反強磁性層７が形成され、この第２反強磁性層７と接する前記フリー磁性層６の両側端部６ａが前記第２反強磁性層７との間で発生する交換結合磁界によって図示Ｘ方向に磁化固定されるエクスチェンジバイアス方式と呼ばれる構造である。
【００１０】
一方、前記フリー磁性層６の素子中央部６ｂは、前記フリー磁性層６内部で生じる交換相互作用によるバイアス磁界によって図示Ｘ方向に単磁区化され、磁化が外部磁界に対し変動するようになっている。
【００１１】
ところで図２０及び図２１に示す磁気検出素子では、特に今後の高記録密度化に適切に対応するため狭トラック化を促進する必要があり、そのため、前記第２反強磁性層７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における間隔で決定されるトラック幅Ｔｗをさらに小さくする必要性があった。
【００１２】
しかしながら、前記狭トラック化を促進させると、図２０及び図２１に示す磁気検出素子では以下のような問題点が発生した。
【００１３】
すなわち図２０に示す磁気検出素子では、前記フリー磁性層６の両側端部６ａ上に第２反強磁性層７及び電極層８が積層形成され、この２つの層の厚みはＴ１となっている。従って、前記第２反強磁性層７及び電極層８が形成されていない前記フリー磁性層６の素子中央部６ｂでは、下部シールド層１と上部シールド層１０間の間隔（以下では単に、シールド層１、１０間の間隔と呼ぶ）がＴ３であるのに対し、前記フリー磁性層６の素子両側端部６ａでは、前記シールド層１、１０間の間隔がＴ２にまで膨れ上がってしまう。このようにシールド間隔が広がると、実際に磁気再生に寄与するトラック幅（実効再生トラック幅）やＰＷ５０が広がるといった不具合が発生した。なお「ＰＷ５０」とは孤立波再生波形ピークの半値幅である。
【００１４】
このように前記第２反強磁性層７間の間隔を狭めても、実際には、実効再生トラック幅が広がるなどして適切に狭トラック化に対応可能な磁気検出素子を製造できなかったのである。
【００１５】
上記した問題は図２１に示すＣＰＰ型の磁気検出素子でも起こり、図２１に示す磁気検出素子では、前記フリー磁性層６の両側端部６ａ上に第２反強磁性層７が積層形成されている。従って、前記第２反強磁性層７が形成されていない前記フリー磁性層６の素子中央部６ｂでは、シールド層１、１０間の間隔がＴ５であるのに対し、前記フリー磁性層６の素子両側端部６ａでは、前記シールド層１、１０間の間隔がＴ４にまで膨れ上がる。このため上記した実際に磁気再生に寄与するトラック幅（実効再生トラック幅）やＰＷ５０が広がるといった不具合が発生した。
【００１６】
さらに図２０に示す従来例では、前記フリー磁性層６の素子両側端部６ａ上に第２反強磁性層７と電極層８が積層形成されているから、前記電極層８上面から前記第２反強磁性層７及び電極層８の内側端面７ａ、８ａ上、さらには前記フリー磁性層６の素子中央部６ｂ上にかけて形成される上部ギャップ層９が、特に前記内側端面７ａ、８ａ上や、内側端面７ａ、８ａとフリー磁性層６の素子中央部６ｂ上との角部６ａ１で所定の膜厚を確保しにくく、前記上部シールド層１０と電極層８間や、前記上部シールド層１０と第２反強磁性層７間の絶縁性を適切に保つことが困難であった。また第２反強磁性層７と電極層８とを合わせた膜厚Ｔ１が厚くしかも前記第２反強磁性層７及び電極層８の内側端面７ａ、８ａの傾斜角が急であるほど上記の絶縁性確保が難しくなる。
【００１７】
また最近では、シールド層１、１０間のギャップ長を短くするために前記ギャップ層２、９の膜厚を薄くする傾向にあるので、なおさら上記した問題が顕著化する。
【００１８】
また図２１に示すＣＰＰ型の磁気検出素子でも、前記第２反強磁性層７の厚みが厚いことで、前記第２反強磁性層７の特に内側端面７ａ上に前記絶縁層１２を所定の膜厚で形成しにくい。このため前記上部シールド層１４と第２反強磁性層７間の絶縁性が充分でなく、前記上部シールド層１４から多層膜１１に流れるセンス電流が前記第２反強磁性層７に分流して再生出力の低下やサイドリーディングの発生を余儀なくされた。
【００１９】
上記した絶縁性確保の問題を解決するには、一つには前記第２反強磁性層７の膜厚を薄くすればよい。しかし前記第２反強磁性層７の膜厚を薄くすれば、前記第２反強磁性層とフリー磁性層６の素子両側端部６ａ間で発生する交換結合磁界が低下する。この結果、前記フリー磁性層６の素子両側端部６ａが確実に磁化固定されず、オフトラック特性が悪化したり、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。
【００２０】
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、エクスチェンジバイアス方式において、フリー磁性層の磁化制御を適切に保ちつつ、前記シールド間隔を従来より縮め、シールドと磁気検出素子間の絶縁性を高めるとともに、実効再生トラック幅の広がり等を抑制することができる狭トラック化に対応可能な磁気検出素子及びその製造方法を提供することを目的とする。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気検出素子は、下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及び第１フリー磁性層の順に積層された多層膜を有し、
前記多層膜のトラック幅方向の両側端面にはトラック幅方向に第２反強磁性層が設けられ、
前記第２反強磁性層上から前記第１フリー磁性層上にかけて第２フリー磁性層が設けられていることを特徴とするものである。
【００２２】
本発明では、多層膜のトラック幅方向の両側に第２反強磁性層を設け、多層膜の第１フリー磁性層上から前記第２反強磁性層上にかけて第２フリー磁性層を設けた点に特徴がある。
【００２３】
前記第２フリー磁性層の前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する部分では、前記第２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がトラック幅方向に固定される。一方、前記第２フリー磁性層の素子中央部Ｄでは、前記交換結合磁界が働かないからトラック幅方向に弱く単磁区化された状態であり、第１フリー磁性層とともに、外部磁界に対し感度良く磁化反転する。
【００２４】
本発明ではこのように第２反強磁性層を多層膜のトラック幅方向の両側に設けることで、従来のように、フリー磁性層の両側端部上に第２反強磁性層を設けていた場合に比べて前記素子中央部Ｄに対する前記素子両側端部Ｃでのシールド間隔の広がりを抑制でき、よって従来に比べて実効再生トラック幅やＰＷ５０の広がりを効果的に抑制できる。また前記素子両側端部Ｃ上に形成される電極層の素子中央部Ｄの上面に対する盛り上がりを従来よりも小さくできるから前記電極層上から前記多層膜の素子中央部Ｄ上に形成されるギャップ層の膜厚を均一な膜厚で形成しやすく、シールド層と電極層間の絶縁性も向上させることができる。
【００２５】
また本発明では、前記第１フリー磁性層と第２フリー磁性層間には非磁性層が介在していてもよい。
【００２６】
また本発明では、前記第２反強磁性層と前記第２フリー磁性層間には強磁性層が介在していることが好ましい。前記強磁性層は前記第２反強磁性層との間で生じる交換結合磁界によってトラック幅方向に磁化固定されると、前記強磁性層と第２フリー磁性層の素子両側端部Ｃ間での交換相互作用により前記第２フリー磁性層の素子両側端部Ｃが適切に磁化固定される。
【００２７】
また本発明では前記強磁性層と前記第２フリー磁性層間には非磁性層が設けられていてもよい。
【００２８】
また本発明では前記第２フリー磁性層の少なくとも前記多層膜と膜厚方向で対向する上面には、スペキュラー層が形成されていることが好ましい。また本発明では、前記第１フリー磁性層と前記第２フリー磁性層の間にはスペキュラー層が設けられることが好ましい。前記スペキュラー層は、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で形成されることが好ましい。
【００２９】
前記スペキュラー層の形成により、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。
【００３０】
また本発明では、前記第２フリー磁性層の少なくとも前記多層膜と膜厚方向で対向する上面には、バックド層が形成されていてもよい。前記バックド層は、Ｃｕ、Ａｕ、ＣｒあるいはＲｕで形成されることが好ましい。前記バックド層の形成により、いわゆるスピンフィルター効果（ｓｐｉｎ　ｆｉｌｔｅｒ　ｅｆｆｅｃｔ）によって、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。
【００３１】
また本発明では、前記第２フリー磁性層の上側には、前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置に第３反強磁性層が形成されていてもよい。これにより前記第２フリー磁性層の素子両側端部Ｃでの磁化固定を確実なものにでき、オフトラック特性をより向上でき、また十分な線形性を保つことができるなど再生特性にさらに優れた磁気検出素子を製造することが可能である。また前記第３反強磁性層を、従来、フリー磁性層の両側端部上に形成されていた第２反強磁性層よりも薄い膜厚で形成しても、本発明では多層膜の両側に第２反強磁性層が形成されている結果、前記第２フリー磁性層の素子両側端部Ｃでの磁化固定を確実なものにできる。このように本発明では前記第３反強磁性層を形成しても素子両側端部Ｃでも盛り上がりはさほど大きくならず、従来に比べてシールド間隔を狭めることができる。
【００３２】
また本発明では、前記第３反強磁性層と前記２フリー磁性層との間には強磁性層が設けられることが好ましい。あるいは前記第３反強磁性層と前記第２フリー磁性層との間には第４反強磁性層が設けられることが好ましい。
【００３３】
また本発明では、前記第２フリー磁性層の上側であって、前記第３反強磁性層のトラック幅方向における間隔内には非磁性層が形成されていることが好ましい。なお前記非磁性層は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒ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。
【００３４】
また、前記多層膜の下面と前記多層膜の両側端面間の角度θ１は、６０°以上９０°以下であることが好ましい。前記角度θ１はこの程度に大きくなると、前記第２反強磁性層の内側先端部での膜厚は厚くなり、前記内側先端部と第２フリー磁性層間で適切な大きさの交換結合磁界が生じ、前記第２フリー磁性層の特に素子中央部Ｄに近い素子両側端部Ｃを確実に磁化固定することができる。
【００３５】
また本発明では、前記第２フリー磁性層の上側であって、前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置には電極層が形成されている形態を提供できる。これはセンス電流が前記多層膜内の各層を膜面と平行な方向に流れるＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｉｎ　ｔｈｅ　Ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造である。
【００３６】
また本発明では、前記多層膜の膜厚方向の上側に上部電極層が、下側に下部電極層が形成されている形態であってもよい。これはセンス電流が前記多層膜の各層を膜厚方向に流れるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　Ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造である。
【００３７】
なおかかるＣＰＰ型の場合、前記下部電極層と第２反強磁性層間、および前記第２反強磁性層と前記多層膜の両側端面間には絶縁層が形成されていることが好ましい。また前記第２フリー磁性層の前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する上側と、前記上部電極層間には絶縁層が形成されていることが好ましく、あるいは前記上部電極層と前記第３反強磁性層間には絶縁層が形成されていることが好ましい。これによってセンス電流が前記第２反強磁性層等に分流するのを適切に回避でき、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。
【００３８】
また本発明における磁気検出素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ａ）下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及び第１フリー磁性層の順に積層された多層膜を有する多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜のトラック幅方向の両側端面を削り、前記両側端面にトラック幅方向に第２反強磁性層を設ける工程と、
（ｃ）前記第２反強磁性層上から前記第１フリー磁性層上にかけて第２フリー磁性層を設ける工程。
【００３９】
上記の製造方法を用いれば、容易に且つ確実に前記多層膜の両側に第２反強磁性層が形成され、前記多層膜を構成する第１フリー磁性層上から前記第２反強磁性層上にかけて第２フリー磁性層が形成された磁気検出素子を製造することができる。
【００４０】
また本発明では、前記（ａ）工程で、前記多層膜の最上層に非磁性層を形成し、前記（ｂ）工程で、前記第２反強磁性層上に前記非磁性層を形成し、前記（ｃ）工程で前記第２フリー磁性層を形成する前に、前記非磁性層を一部、あるいは全部除去することが好ましい。前記非磁性層はその下の層を酸化から保護するための酸化防止層である。
【００４１】
また本発明では、前記（ａ）工程で、前記多層膜の最上層に非磁性層を形成し、前記（ｂ）工程で、前記第２反強磁性層上に、強磁性層及び前記非磁性層を形成し、前記（ｃ）工程で前記第２フリー磁性層を形成する前に、前記非磁性層を一部、あるいは全部除去することが好ましい。前記第２反強磁性層と強磁性層とを連続成膜することで、前記第２反強磁性層と強磁性層間に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。また前記非磁性層を形成することで、その下の層を酸化から適切に保護できる。
【００４２】
また本発明では、前記（ｃ）工程で、前記第２フリー磁性層を形成した後、前記第２フリー磁性層上にスペキュラー層を形成することが好ましい。また本発明では、前記（ａ）工程で前記第１フリー磁性層上の非磁性層を酸化し、この酸化層を前記第１フリー磁性層と第２フリー磁性層間にスペキュラー層として残すことが好ましい。
【００４３】
このとき前記スペキュラー層を、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で形成することが好ましい。
【００４４】
また本発明では、前記（ｃ）工程で、前記第２フリー磁性層を形成した後、前記第２フリー磁性層上にバックド層を形成することが好ましい。このとき前記バックド層をＣｕ、Ａｕ、ＣｒあるいはＲｕで形成することが好ましい。
【００４５】
また本発明では、前記（ｃ）工程で前記第２フリー磁性層を形成した後、さらに前記第２フリー磁性層の上側であって前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置に第３反強磁性層を形成してもよい。
【００４６】
かかる場合、前記（ｃ）工程で、前記第２フリー磁性層の上側に非磁性層を形成し、次に前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置の前記非磁性層を削った後、前記第３反強磁性層を形成することが好ましい。前記非磁性層は酸化防止層であるが、前記非磁性層が成膜当初の厚さで残されていると第３反強磁性層を成膜しても前記第３反強磁性層と第２フリー磁性層の両側端部間で適切な大きさの交換結合磁界が発生しない。このため前記第３反強磁性層を成膜する前に前記非磁性層の両側端部を削って除去している。
【００４７】
また本発明では前記非磁性層を削った面上に強磁性層を形成し、前記強磁性層上に前記第３反強磁性層を形成することが好ましい。これによって第３反強磁性層との間で発生する交換結合磁界の劣化を防ぐことができる。
【００４８】
また本発明では、前記第２フリー磁性層上に第４反強磁性層を形成し、前記第４反強磁性層の上側であって前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置に第３反強磁性層を形成してもよい。
【００４９】
なお本発明では、前記非磁性層を、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上で形成することが好ましく、前記非磁性層を成膜当初、３Å以上で２０Å以下で形成することが好ましい。前記非磁性層をＲｕなどで形成すると膜厚が薄くても適切に酸化防止層として機能し、しかも前記非磁性層の膜厚は薄いため前記非磁性層を削る工程において低エネルギーのイオンミリングを使用でき、前記非磁性層下の層に前記ミリングの影響が及ばないようにすることができる。
【００５０】
また本発明では、前記（ｃ）工程で電極層を前記第２フリー磁性層の上側であって、前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置に設けてもよいし、あるいは前記（ａ）工程で下部電極層を形成した後、前記下部電極層の上側に、前記多層膜を形成し、前記（ｃ）工程の終了後、前記多層膜の上側に上部電極層を形成してもよい。
【００５１】
多層膜の上下に電極層を設ける場合、前記（ｃ）工程で、前記両側端面に前記第２反強磁性層を設ける前に、前記多層膜よりもトラック幅方向に延出した前記下部電極層上から前記両側端面上にかけて絶縁層を形成することが好ましい。あるいは前記多層膜の両側端面の下方にトラック幅方向に延出した第１反強磁性層が残される場合、前記第１反強磁性層上から前記両側端面上にかけて絶縁層を形成する。
【００５２】
また前記（ｃ）工程で前記第２フリー磁性層を形成した後、前記第２フリー磁性層の上面の前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する位置に絶縁層を形成し、その後、前記上部電極層を前記絶縁層上から前記多層膜上にかけて形成することが好ましく、あるいは前記（ｃ）工程で前記第３反強磁性層を形成した後、前記第３反強磁性層上に絶縁層を形成し、その後、前記上部電極層を前記絶縁層上から前記多層膜上にかけて形成することが好ましい。
【００５３】
【発明の実施の形態】
図１は本発明における第１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。図１に示される磁気検出素子は、記録媒体に記録された記録信号を再生するためのＭＲヘッドである。なおこのＭＲヘッド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。記録媒体との対向面は、例えば磁気検出素子を構成する薄膜の膜面に垂直で且つ磁気検出素子のフリー磁性層の外部磁界（記録信号磁界）が印加されていないときの磁化方向と平行な平面である。図１では、記録媒体との対向面はＸ−Ｚ平面に平行な平面である。
【００５４】
なお、磁気検出素子が浮上式の磁気ヘッドに用いられる場合、記録媒体との対向面とは、いわゆるＡＢＳ面（Ａｉｒ　Ｂｅａｒｉｎｇ　Ｓｕｅｆａｃｅ）のことである。
【００５５】
また磁気検出素子は、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。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。
【００５６】
なお、トラック幅方向とは、外部磁界によって磁化方向が変動する領域の幅方向のことであり、例えば、フリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向、すなわち図示Ｘ方向である。トラック幅方向のフリー磁性層の幅寸法が磁気検出素子のトラック幅Ｔｗを規定する。
【００５７】
なお、記録媒体は磁気検出素子の記録媒体との対向面に対向しており、図示Ｚ方向に移動する。この記録媒体からの洩れ磁界方向は図示Ｙ方向である。
【００５８】
図１に示す符号２０は下部シールド層であり、下部シールド層２０の上に下部ギャップ層２１が形成される。前記下部シールド層２０はＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成される。また前記下部ギャップ層２１はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成される。
【００５９】
図１に示すように、前記下部ギャップ層２１上には、シードレイヤ２２、第１反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、第１フリー磁性層２６、および非磁性層２７がこの順で積層形成され、この実施形態において前記シードレイヤ２２から前記非磁性層２７までの各層を多層膜３０と呼ぶ。
【００６０】
前記シードレイヤ２２は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒなどで形成される。シードレイヤ２２は、例えば（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０ａｔ％Ｃｒ４０ａｔ％の膜厚６０Åで形成される。
【００６１】
前記第１反強磁性層２３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。
【００６２】
第１反強磁性層２３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反強磁性層２３及び固定磁性層２４の交換結合膜を得ることができる。特に、ＰｔＭｎ合金であれば、４８ｋＡ／ｍ以上、例えば６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を有し、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反強磁性層２３及び固定磁性層２４の交換結合膜を得ることができる。
【００６３】
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。第１反強磁性層２３の膜厚は、８０〜３００Åである。
【００６４】
図１に示す固定磁性層２４は人工フェリ構造である。前記固定磁性層２４は磁性層３１、３３とその間に介在する非磁性中間層３２の３層構造である。
【００６５】
前記磁性層３１、３３は、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。磁性層３１と磁性層３３は、同一の材料で形成されることが好ましい。
【００６６】
また、非磁性中間層３２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。
【００６７】
前記磁性層３１、３３は、それぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また非磁性中間層３２の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【００６８】
なお固定磁性層２４は上記したいずれかの磁性材料を使用した１層構造あるいは上記したいずれかの磁性材料からなる層とＣｏ層などの拡散防止層の２層構造で形成されていても良い。
【００６９】
前記非磁性材料層２５は、固定磁性層２４と第１フリー磁性層２６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。前記非磁性材料層２５は例えば１８〜３０Å程度の膜厚で形成される。
【００７０】
図１に示す実施形態では、前記第１フリー磁性層２６は１層構造である。前記第１フリー磁性層２６は、ＮｉＦｅ合金などで形成される。前記第１フリー磁性層２６は例えば２層構造であってもよく、かかる場合、ＣｏやＣｏＦｅなどからなる前記非磁性材料層２５との相互拡散を防止するための拡散防止層と、その上にＮｉＦｅ合金などで形成された磁性材料層との２層構造とすることが好ましい。前記第１フリー磁性層２６は、２０〜５０Å程度で形成される。
【００７１】
前記非磁性層２７は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒ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。この中でも特にＣｕを選択することが好ましい。前記非磁性層２７の膜厚は例えば６Å〜１１Åである。この程度の薄い膜厚であると、前記第１フリー磁性層２６と後述する第２フリー磁性層間でＲＫＫＹ相互作用による交換結合が発生し、前記第１フリー磁性層２６と第２フリー磁性層の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行な方向であって且つ反平行状態になる。
【００７２】
なお前記非磁性層２７にＲｕを選択したとき、前記第１フリー磁性層２６の膜厚が薄いと、ＭＲ効果を低下させてしまうので、かかる場合、非磁性層２７の下に後述するスペキュラー層が挿入されていることが好ましい。
【００７３】
一方、前記非磁性層２７の膜厚を６Åよりも薄くしていくと、今度は、前記第１フリー磁性層２６と第２フリー磁性層の磁化とがトラック幅方向（図示Ｘ方向）に同じ方向で揃えられる。なお図１の実施形態では非磁性層２７が形成されていなくてもよい。
【００７４】
図１に示す実施形態では、前記多層膜３０の両側端面３０ａが下方から上方（図示Ｚ方向）に向けて前記多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法が徐々に小さくなる傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【００７５】
図１に示すように、前記多層膜３０のトラック幅方向への幅寸法よりもさらにトラック幅方向（図示Ｘ方向）に長く延ばされて形成された前記下部ギャップ層２１上から前記多層膜３０の両側端面３０ａの一部にかけてシードレイヤ３４が形成される。さらに前記シードレイヤ３４上から前記多層膜３０の両側端面３０ａにかけて第２反強磁性層３５が形成され、さらに前記第２反強磁性層３５の上に強磁性層３６及び非磁性層３７が形成されている。
【００７６】
前記シードレイヤ３４は前記シードレイヤ２２と同じ材質で形成される。また前記第２反強磁性層３５は、第１反強磁性層２３と同様に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。
【００７７】
また強磁性層３６は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成される。また前記非磁性層３７は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上で形成される。
【００７８】
図１に示す実施形態では、前記多層膜３０の最上層の非磁性層２７上からトラック幅方向の両側に広がる非磁性層３７上にかけて第２フリー磁性層３８が形成されている。前記第２フリー磁性層３８は第１フリー磁性層２６と同様に、ＮｉＦｅ合金などで形成される。また図１に示す実施形態では前記第２フリー磁性層３８は１層構造であるが、２層以上の積層構造であってもよい。
【００７９】
図１に示す実施形態では前記第２フリー磁性層３８上に、キャップ層３９が形成される。このキャップ層３９は前記第２フリー磁性層３８を酸化から防止する保護層としての役割を有している。また前記キャップ層３９は、後述するようにスペキュラー層あるいはバックド層としても使用できる。
【００８０】
前記キャップ層３９上であってトラック幅方向（図示Ｘ方向）の素子両側端部Ｃ上には電極層４０が形成されている。前記電極層４０は、例えば、Ａｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｔａなどで形成される。
【００８１】
前記電極層４０上から前記電極層４０間のトラック幅方向の間隔Ａ内から露出するキャップ層３９上にかけて上部ギャップ層４１が形成され、さらに前記上部ギャップ層４１上に上部シールド層４２が形成されている。前記上部ギャップ層４１はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成され、前記上部シールド層４２はＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成される。
【００８２】
以下に図１に示す磁気検出素子の特徴的部分について説明する。図１に示す実施形態では、前記多層膜３０の両側端面３０ａが下方から上方に向けて（図示Ｚ方向に向けて）前記多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）へ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、前記両側端面３０ａのトラック幅方向の両側に第２反強磁性層３５が形成されている。
【００８３】
前記第２反強磁性層３５は、その上に形成された強磁性層３６との間で交換結合磁界を生じさせ、前記強磁性層３６を図示Ｘ方向に磁化固定する。そうすると前記強磁性層３６と非磁性層３７を介して膜厚方向で対向する第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃが、前記強磁性層３６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方向とは反対方向に磁化固定される。
【００８４】
前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄは、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃからの交換相互作用によるバイアス磁界により図示Ｘ方向とは反対方向に磁化されるが、この第２フリー磁性層３８は第２反強磁性層３５からの強い交換結合磁界等を受けないため、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る。さらに前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄと非磁性層２７を介して膜厚方向で対向する第１フリー磁性層２６は、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部との間で発生するＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって図示Ｘ方向に単磁区化され、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄとともに、磁化の反平行状態を保ちながら、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る。
【００８５】
図１に示す実施形態では、このように第２反強磁性層３５を多層膜３０の素子両側端部Ｃに設けた点と、さらに前記第２フリー磁性層３８を、前記多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法よりもさらにトラック幅方向に延出形成し、この延出形成された第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃを磁化固定して、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄを外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く単磁区化した点に特徴がある。
【００８６】
これによって図１に示すように、前記第２フリー磁性層３８及び第１フリー磁性層２６の磁化制御を適切に行うことができるとともに、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上には電極層４０のみを形成すればよいので、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上で盛り上がる層膜厚は、前記電極層４０の膜厚Ｔ５のみとなり、従来に比べて前記層膜厚を薄くすることができる。
【００８７】
この結果、前記下部シールド層２０と上部シールド層４２間のシールド間隔は、前記素子両側端部ＣでＴ６となり、素子中央部Ｄでのシールド間隔Ｔ７に近づけることができ、よって従来に比べて実効再生トラック幅やＰＷ５０の広がりを効果的に抑制できる。また前記電極層４０上面と間隔Ａ内に露出するキャップ層３９間の段差は小さくなるから、前記電極層４０の内側端面４０ａや、前記内側端面４０ａとキャップ層３９の上面との角部４０ｄに、所定膜厚の上部ギャップ層４１を付着させやすく、従来に比べて上部シールド層４２と前記電極層４０及び多層膜３０間の絶縁性を向上させることができる。
【００８８】
図１に示す実施形態では、前記第２反強磁性層３５の上面間のトラック幅方向における間隔でトラック幅Ｔｗが規制される。前記トラック幅Ｔｗは０．１μｍ〜０．２μｍ程度であることが好ましい。前記トラック幅Ｔｗは、記憶装置の記録フォーマット、トラック密度、トラックピッチなどによって決められる。前記トラック幅Ｔｗは走査型顕微鏡で測定したトラック幅（これを光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗとも言う）であり、この光学的トラック幅Ｔｗに、実際に磁気再生に寄与するトラック幅である実効再生トラック幅Ｍａｇ−Ｔｗの幅寸法が一致すれば最も好ましい。実効再生トラック幅の幅寸法は例えばフルトラックプロファイル法やマイクロトラックプロファイル法等の既存の方法で測定できる。
【００８９】
図１に示す実施形態では上記したように、実効再生トラック幅Ｍａｇ−Ｔｗのトラック幅方向（図示Ｘ方向）への広がりを従来に比べて抑制できる。このため図１に示す実施形態では、従来に比べて実効再生トラック幅Ｍａｇ−Ｔｗを光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗに、より効果的に近づけることができ、狭トラック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である。
【００９０】
次に図１に示す実施形態では、前記多層膜３０中の第１フリー磁性層２６は不可欠な層である。この第１フリー磁性層２６が仮に形成されないと、後述する製造方法では、前記非磁性材料層２５の上面がイオンミリングの影響を受けたり、あるいは非磁性材料層２５の上面に非磁性層２７が残されたりする。このため前記非磁性材料層２５とフリー磁性層との界面でのスピン依存電子散乱が効果的に起こらず、再生特性の低下に繋がって好ましくない。ただし界面でのスピン依存散乱により磁性層内部でのスピン依存バルク散乱を利用するＣＰＰ−ＧＭＲ等の場合は、第１フリー磁性層２６が形成されなくてもよい場合がある。
【００９１】
したがって図１に示すＣＩＰ−ＧＭＲの実施形態では、必ず前記多層膜３０中に第１フリー磁性層２６を形成しなければならない。
【００９２】
図１に示す実施形態では、前記第１フリー磁性層２６上に非磁性層２７が形成されている。この非磁性層２７は形成されていなくてもよいが、この非磁性層２７は磁気検出素子の製造工程中では、前記第１フリー磁性層２６上面を酸化から防止する酸化防止層としての役割を有しており、成膜段階では前記非磁性層２７は図１よりももっと厚い膜厚で形成されている。
【００９３】
図１に示す実施形態では、前記多層膜３０の両側に形成された強磁性層３６上にも非磁性層３７が形成されている。図１に示す実施形態では、第１フリー磁性層２６及び強磁性層３６上のどちらにも非磁性層２７、３７が形成されているが、どちらか一方にのみ前記非磁性層が設けられていてもよい。
【００９４】
なお上記したように、前記非磁性層の膜厚が６Å〜１１Åであると、その上下で対向する強磁性層間にはＲＫＫＹ相互作用が働き磁化が互いに反平行になり、非磁性層の膜厚が６Åよりも薄くなると、その上下で対向する強磁性層は互いに同じ方向に磁化される。例えば強磁性層３６上に形成された非磁性層３７が６Å〜１１Åの膜厚であり、第１フリー磁性層２６上の非磁性層２７が６Å以下の膜厚であると、強磁性層３６と第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ間ではＲＫＫＹ相互作用による交換結合により磁化が互いに反平行になり、一方、第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄと第１フリー磁性層の磁化は互いに同じ方向に磁化されることになる。
【００９５】
次に図１に示す実施形態では、前記第２フリー磁性層３８上にキャップ層３９が形成され、このキャップ層３９をスペキュラー層として機能させることができる。
【００９６】
前記スペキュラー層の形成により、前記スペキュラー層に達した伝導電子（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、移動向きを変えて第２フリー磁性層３８、第１フリー磁性層２６内を通り抜けることが可能になる。
【００９７】
このため本発明では、スペキュラー層を設けることで、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。
【００９８】
前記スペキュラー層の材質としては、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。
【００９９】
ただし前記スペキュラー層が酸化物などで形成され、電極層４０と第２フリー磁性層３８間が絶縁されてしまう場合は、センス電流が適切に多層膜３０内に流れなくなるので、前記電極層４０下に前記スペキュラー層が設けられていない方が好ましい。
【０１００】
また前記キャップ層３９はバックド層であってもよい。前記バックド層は例えばＣｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｒｕなどで形成される。前記バックド層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）により磁気磁気素子において、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。
【０１０１】
また図１に示す実施形態において、前記キャップ層３９はバックド層／スペキュラー層との積層構造であってもよい。
【０１０２】
後述する製造方法によれば、前記第２フリー磁性層３８上に容易に且つ適切にスペキュラー層あるいはバックド層、またはバックド層とスペキュラー層との積層構造であるキャップ層３９を形成することができる。
【０１０３】
また前記第１フリー磁性層２６と前記第２フリー磁性層３８間に形成される非磁性層２７も上記したスペキュラー層で形成されてよい。かかる場合前記非磁性層２７を非磁性材料で形成した後、酸化などして前記非磁性層２７をスペキュラー層にする。
【０１０４】
次に前記多層膜３０の下面と両側端面３０ａ間の角度θ１は、６０°以上で９０°以下であることが好ましい。前記角度を６０°以上にすることで、前記第２反強磁性層３５の上方における内側先端部３５ａの先細り構造を改善でき、前記内側先端部３５ａでの膜厚を厚く形成することができる。従って前記第２反強磁性層３５の内側先端部３５ａと強磁性層３６間で発生する交換結合磁界を大きなものにでき、前記強磁性層３６の素子中央部Ｄ付近での磁化を適切に磁化固定でき、この結果、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃの素子中央部Ｄ付近の磁化を確実に固定できる。よって従来に比べてオフトラック特性を向上でき、また十分な線形性を保つことができる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である。
【０１０５】
また図１に示す磁気検出素子では、前記第２反強磁性層３５の下にシードレイヤ３４が形成されている。前記シードレイヤ３４を設けることで、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やＥＳＤ耐性の向上を期待することができる。
【０１０６】
また図１に示す実施形態では、前記電極層４０のトラック幅方向における下面間の間隔Ａが、トラック幅Ｔｗと一致しているが、一点鎖線で示すように前記電極層４０の内側端面４０ａが、前記トラック幅Ｔｗ内にオーバーラップして形成され、前記電極層４０のトラック幅方向における下面間の間隔Ａがトラック幅Ｔｗよりも小さく形成されていてもよい。これによって前記電極層４０から多層膜３０内に流れるセンス電流をトラック幅Ｔｗ内にのみ確実に流すことができ、再生出力の向上とサイドリーディングの低減を図ることが可能である。
【０１０７】
図２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。
【０１０８】
図１に示す磁気検出素子は、電極層４０が多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側上方に形成されており、センス電流が前記多層膜３０内の各層を膜面と平行な方向に流れるＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｉｎ　ｔｈｅ　Ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造であるが、図２は、電極を兼ね備えたシールド層２０、４２が多層膜３０の膜厚方向に対向し、前記シールド層２０、４２からのセンス電流が前記多層膜３０の各層を膜厚方向に流れるＣＰＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　Ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造である。
【０１０９】
なお図２において図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を表しているのでそちらを参照されたい。
【０１１０】
図２に示す磁気検出素子では、前記多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法よりもさらにトラック幅方向に延出形成された下部シールド層２０上から前記多層膜３０の両側端面３０ａ上にかけて絶縁層４５が形成されている。前記絶縁層４５はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成されていることが好ましい。またこの絶縁層４５を上記したスペキュラー層（多層膜３０の両側端面３０ａの位置での伝導電子の拡散散乱によるＭＲ特性の劣化を防止する層）として機能させてもよい。
【０１１１】
図２に示す実施形態では前記絶縁層４５によって前記多層膜３０の両側端面３０ａと前記多層膜３０よりも延出した下部シールド層２０上が確実に絶縁されている。図２に示すように前記絶縁層４５上にはシードレイヤ３４が形成され、この上に第２反強磁性層３５が形成されている。
【０１１２】
また図２に示す実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上にキャップ層３９を介して絶縁層４６が形成され、前記絶縁層４６上から前記キャップ層３９上にかけて上部シールド層４２が形成されている。前記絶縁層４６も前記絶縁層４５と同じようにＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成されている。
【０１１３】
この絶縁層４６の形成によって前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上が確実に絶縁されている。
【０１１４】
図２のＣＰＰ型の磁気検出素子において、シールド層２０、４２と磁気検出素子の素子両側端部Ｃ間を絶縁層４５、４６によって絶縁すれば、前記シールド層２０、４２から前記磁気検出素子に流れるセンス電流は、多層膜３０内のみを適切に流れ、センス電流の分流ロスを適切に抑制することができる。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できる。なお前記絶縁層４５、４６は少なくともどちらか一方に形成されていればよい。
【０１１５】
また図２に示す実施形態では、多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側に第２反強磁性層３５を設け、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上には絶縁層４６のみを設ければよいから、従来に比べて素子両側端部Ｃ上での層の盛り上がりを小さくできる。よって前記下部シールド層２０と上部シールド層４２間のシールド間隔Ｔ８を、素子中央部Ｄでのシールド間隔Ｔ９に近づけることができ、よって従来に比べて実効再生トラック幅やＰＷ５０の広がりを効果的に抑制できる。また図２に示す実施形態では、前記絶縁層４６をほぼ平坦な第２フリー磁性層３８上にキャップ層３９を介して形成できるから、図２１に示す従来例のように第２反強磁性層７上に絶縁層１２を形成しなければならない場合に比べて、確実に前記絶縁層４６によって磁気検出素子の素子両側端部Ｃを絶縁することが可能である。
【０１１６】
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。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。
【０１１７】
図３に示す磁気検出素子では、図１と異なり、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に強磁性層４７、第３反強磁性層４９及び電極層４０が形成されている。また図３に示すように、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄ上には非磁性層４８が形成されている。
【０１１８】
図３に示す実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に第３反強磁性層４９及び電極層４０が形成されているから、前記素子両側端部Ｃ上で盛り上がる層厚みはＴ１０となり、この厚みＴ１０は、図１のように第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に電極層４０のみが形成されている場合に比べて厚くなる。
【０１１９】
しかしながらこの実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃの下側には、第２反強磁性層３５が設けられ、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃは、前記第２反強磁性層３５との間で発生する交換結合磁界によって磁化が図示Ｘ方向に固定された強磁性層３６との間で発生する交換相互作用により磁化固定されているから、前記第３反強磁性層４９は、さらに確実に前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃを磁化固定するための補助的な層であり、前記第３反強磁性層４９の膜厚は、図２０に示す従来例の第２反強磁性層７よりも薄く形成できる。
【０１２０】
図３に示す前記第３反強磁性層４９の膜厚Ｔ１１は、５０Å以上で１５０Å以下であることが好ましい。前記第３反強磁性層４９の膜厚Ｔ１１が５０Å以下の膜厚で形成されると、前記第３反強磁性層４９と強磁性層４７間で発生する交換結合磁界が小さくなりすぎあるいは交換結合磁界が発生しない。よって前記強磁性層４７を適切に図示Ｘ方向に磁化固定できず、従って前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃと前記強磁性層４７間での交換相互作用も非常に弱く、前記素子両側端部Ｃをより確実に磁化固定するための補助的なバイアス層として機能させることができない。前記第３反強磁性層４９と強磁性層４７間で生じる交換結合磁界は８ｋ（Ａ／ｍ）以上であることが好ましい。
【０１２１】
また前記第３反強磁性層４９の膜厚Ｔ１１が、１５０Å以上で形成されると、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上で盛り上がる層厚みＴ１０が従来と変わらない程度に大きくなり、従来と同様に実効再生トラック幅の広がりや絶縁性の低下などの問題が発生し好ましくない。
【０１２２】
図３に示す実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の膜厚方向の上下からバイアス磁界がかけられ、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃの特に素子中央部Ｄ付近での磁化固定を確実に行うことができ、図１に比べてオフトラック特性をさらに向上させ、十分な線形性を保つことができるなど再生特性に優れた磁気検出素子を製造できる。
【０１２３】
図３に示す実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄ上に非磁性層４８が設けられているが、この非磁性層４８は、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上からなる材質で形成されることが好ましい。この非磁性層４８は後述する製造方法で詳しく説明するように、前記第２フリー磁性層３８表面を酸化から防止するための酸化防止層としての役割を有している。
【０１２４】
また前記非磁性層４８は、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃと強磁性層４７間に形成されていないが、形成されていてもよい。かかる場合、前記非磁性層４８の膜厚が６Å〜１１Åであると、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃと強磁性層４７間でＲＫＫＹ相互作用による交換結合が発生し、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃと強磁性層４７はトラック幅方向（図示Ｘ方向）であって且つ反平行状態に磁化される。
【０１２５】
一方、前記非磁性層４８の膜厚を６Åよりも薄くしていくと、今度は、前記第２フリー磁性層３８と強磁性層４７の磁化とがトラック幅方向（図示Ｘ方向）に同じ方向で揃えられる。
【０１２６】
ここで、例えば強磁性層４７と第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ間に非磁性層４８が設けられ、前記強磁性層４７と第２フリー磁性層３８との磁化が互いに反平行状態となるとき、強磁性層３６と第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ間にも、図１に示す非磁性層３７を設け、強磁性層３６と前記第２フリー磁性層３８との磁化を互いに反平行状態にすることもできる。
【０１２７】
図４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。
【０１２８】
図４に示す実施形態では、図３と異なり、第２フリー磁性層３８上に第４反強磁性層５０が形成され、前記第４反強磁性層５０の素子両側端部Ｃ上に第３反強磁性層４９、電極層４０が形成されている。
【０１２９】
前記第４反強磁性層５０の膜厚は２０Å以上で５０Å以下であることが好ましい。上記のように第４反強磁性層５０を５０Å以下の薄い膜厚で形成することにより、成膜段階において第４反強磁性層５０は反強磁性の性質を有さなくなり、磁場中アニールを施しても、第４反強磁性層５０が規則化変態しにくく第４反強磁性層５０と第２フリー磁性層３８間に交換結合磁界が発生せずあるいは発生してもその値は小さく、第２フリー磁性層３８の磁化全体が、固定磁性層２４と同じように強固に固定されることがない。
【０１３０】
また第４反強磁性層５０が２０Å以上で形成されるとしたのは、この程度の膜厚がないと、第４反強磁性層５０の素子両側端部Ｃ上に第３反強磁性層４９を形成しても、第４反強磁性層５０の素子両側端部Ｃが反強磁性の性質を帯び難く、前記第４反強磁性層５０と第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ間に適切な大きさの交換結合磁界が発生しないからである。
【０１３１】
図４に示す実施形態においても、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃは、第２反強磁性層３５との間で発生する交換結合磁界によって図示Ｘ方向に磁化固定された強磁性層３６間での交換相互作用と、第４反強磁性層５０の素子両側端部Ｃ間で生じる交換結合磁界によって、より確実に図示Ｘ方向に磁化固定がなされ、図１に比べてオフトラック特性をさらに向上させ、十分な線形性を保つことができるなど再生特性に優れた磁気検出素子を製造できる。
【０１３２】
また図４における実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に第４反強磁性層５０を介して形成された第３反強磁性層４９の膜厚を従来に比べてより効果的に小さく形成することができる。その理由は、前記第３反強磁性層４９の下に第４反強磁性層５０が形成されているから、この第４反強磁性層５０と合わせて一体の反強磁性層を形成できるため前記第３反強磁性層４９の膜厚は薄くても、前記第４反強磁性層５０の素子両側端部Ｃと第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ間に適度な大きさの交換結合磁界を生じさせることができるからである。また第３反強磁性層４９は、第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ下に形成された第２反強磁性層３５からのバイアス磁界を補助するための補助的な層であるため、前記第３反強磁性層４９と重ねられた第４反強磁性層５０の素子両側端部Ｃからはある程度の大きさの交換結合磁界が生じれば補助的なバイアス層として機能させることができるからである。前記第３反強磁性層４９の膜厚は、第４反強磁性層５０の膜厚との総合膜厚が５０Å以上で２００Å以下になるように調整されることが好ましい。
【０１３３】
また前記第３反強磁性層４９の膜厚を従来よりも薄く形成できることから、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上で盛り上がる層厚みＴ１２を従来に比べて小さくでき、よって従来に比べて実効再生トラック幅やＰＷ５０の広がりを効果的に抑制でき、さらに上部シールド層４２と電極層４０間等の絶縁性を適切に確保できる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である。
【０１３４】
図５は本発明の第５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。
【０１３５】
図５に示す実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に第３反強磁性層４９が形成され、さらに前記第３反強磁性層４９上にＴａ、Ｃｒなどで形成された非磁性中間層５１を介して電極層４０が形成されている。
【０１３６】
図５に示す実施形態では、前記第３反強磁性層４９間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）に形成された間隔Ａ内では、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄ表面が一部削られ、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄの膜厚が前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃの膜厚よりも薄くなっている。ただし図５に示す実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄ表面３８ａが点線で示すように全く削られず、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄでの膜厚と前記素子両側端部Ｃでの膜厚とが均一であってもよい。
【０１３７】
さらには本発明では、前記間隔Ａ内に第３反強磁性層４９が一部、薄い膜厚で残っていてもよく、その残された第３反強磁性層４９の表面４９ａは、図５では一点鎖線で示されている。前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄ上に残された前記第３反強磁性層４９の膜厚は５０Å以下で形成されることが好ましい。この程度に薄く形成されると前記第３反強磁性層４９の素子中央部Ｄと第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄ間で交換結合磁界が生じず、あるいは生じてもその値は小さく、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄが強固に磁化固定されることがない。
【０１３８】
図５に示す実施形態では、前記第３反強磁性層４９及び電極層４０の内側端面４９ｂ、４０ａが下方から上方に向けて（図示Ｚ方向に向けて）、前記間隔Ａのトラック幅方向への幅寸法が徐々に大きくなる傾斜面あるいは湾曲面として形成されているが、前記内側端面４９ｂ、４０ａが図示Ｚ方向と同一な垂直面で形成されていてもよい。
【０１３９】
図５に示す実施形態においても、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃは、第２反強磁性層３５との間で発生する交換結合磁界によって図示Ｘ方向に磁化固定された強磁性層３６間での交換相互作用と、第３反強磁性層４９の素子両側端部Ｃ間で生じる交換結合磁界によって、より確実に図示Ｘ方向に磁化固定がなされ、図１に比べてオフトラック特性をさらに向上させ、十分な線形性を保つことができるなど再生特性に優れた磁気検出素子を製造できる。
【０１４０】
また図５における実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に形成された第３反強磁性層４９の膜厚を従来に比べてより効果的に小さく形成することができる。前記第３反強磁性層４９は補助的なバイアス層であり、前記第３反強磁性層４９と第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ間で発生する交換結合磁界がある程度大きければ、この交換結合磁界と、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃと前記強磁性層３６間で作用する交換相互作用との相乗効果で、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃをより効果的に磁化固定することができるからである。
【０１４１】
このように図５に示す実施形態では、前記第３反強磁性層４９の膜厚を従来よりも薄く形成できることから、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上で盛り上がる層厚みＴ１３を従来に比べて小さくでき、よって従来に比べて実効再生トラック幅やＰＷ５０の広がりを効果的に抑制でき、さらに上部シールド層４２と電極層４０間等の絶縁性を適切に確保できる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である。
【０１４２】
図３ないし図５はすべて電極層４０が多層膜３０のトラック幅方向の両側上方に形成され、前記電極層４０からのセンス電流が前記多層膜３０の各層内を膜面と平行な方向に流れるＣＩＰ型の磁気検出素子であったが、図６ないし図８は、それぞれ図３ないし図５に示すＣＩＰ構造をＣＰＰ型の磁気検出素子に代えたものである。
【０１４３】
図６は本発明における第６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り、図２及び図３と同じ符号が付けられている層は、図２及び図３と同じ層を示している。
【０１４４】
図６に示す磁気検出素子では図３と同様に、第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上には強磁性層４７、第３反強磁性層４９が形成されている。図６に示す実施形態では、電極を兼ね備えた上部シールド層４２から前記第３反強磁性層４９にセンス電流が分流するのを抑制するために前記第３反強磁性層４９上には絶縁層５２が設けられている。前記絶縁層５２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における内側先端部５２ａは、完全に前記第３反強磁性層４９の内側端面４９ｂを覆い、前記内側先端部５２ａが前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄの両側端部上にまで延びて形成されていることが好ましい。これによってより効果的に前記センス電流が前記第３反強磁性層４９に分流するのを抑制できる。
【０１４５】
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り、図２及び図４と同じ符号が付けられている層は、図２及び図４と同じ層を示している。
【０１４６】
図７に示す磁気検出素子では図４と同様に、第２フリー磁性層３８上には第４反強磁性層５０が形成され、さらに前記第４反強磁性層５０の素子両側端部Ｃ上には第３反強磁性層４９が形成されている。図７に示す実施形態では、電極を兼ね備えた上部シールド層４２から前記第３反強磁性層４９にセンス電流が分流するのを抑制するために前記第３反強磁性層４９上には絶縁層５２が設けられている。前記絶縁層５２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における内側先端部５２ａは、完全に前記第３反強磁性層４９の内側端面４９ｂを覆い、前記内側先端部５２ａが前記第２フリー磁性層３８上に形成された第４反強磁性層５０の素子中央部Ｄの両側端部上にまで延びて形成されていることが好ましい。これによってより効果的に前記センス電流が前記第３反強磁性層４９に分流するのを抑制できる。
【０１４７】
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り、図２及び図５と同じ符号が付けられている層は、図２及び図５と同じ層を示している。
【０１４８】
図８に示す磁気検出素子では図５と同様に、第２フリー磁性層３８上には第３反強磁性層４９が形成されている。図８に示す実施形態では、電極を兼ね備えた上部シールド層４２から前記第３反強磁性層４９にセンス電流が分流するのを抑制するために前記第３反強磁性層４９上には絶縁層５３が設けられている。なお図８に点線で示すように、前記第３反強磁性層４９の内側端面４９ｂ上にも絶縁層７０が形成されていることが好ましい。
【０１４９】
図６ないし図８に示す実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃは、その上下からバイアス磁界が供給されるため、より確実に図示Ｘ方向に磁化固定がなされ、図２に比べてオフトラック特性をさらに向上させ、十分な線形性を保つことができるなど再生特性に優れた磁気検出素子を製造できる。
【０１５０】
また図６ないし図８における実施形態では、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に形成された第３反強磁性層４９の膜厚を従来に比べてより効果的に小さく形成することができる。前記第３反強磁性層４９は補助的なバイアス層であり、図６では前記第３反強磁性層４９と強磁性層４７間、図７では、第３反強磁性層４９と第４反強磁性層５０の素子両側端部Ｃ間、図８では第３反強磁性層４９と第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ間で発生する交換結合磁界がある程度発生すれば、この交換結合磁界と、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃと前記強磁性層３６間で作用する交換相互作用との相乗効果で、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃをより適切に磁化固定することができるからである。
【０１５１】
このように図６ないし図８に示す実施形態では、前記第３反強磁性層４９の膜厚を従来よりも薄く形成できることから、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上で盛り上がる層厚みを従来に比べて小さくでき、よって従来に比べて実効再生トラック幅やＰＷ５０の広がりを効果的に抑制でき、さらに上部シールド層４２と電極層４０間等の絶縁性を適切に確保できる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である。
【０１５２】
図９ないし図１４は、図１における磁気検出素子の製造工程図である。各図は、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。
【０１５３】
図９に示す工程では、下から下部シールド層２０、下部ギャップ層２１、シードレイヤ２２、第１反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、フリー磁性層２６及び非磁性層２７を連続成膜する。なおシードレイヤ２２から非磁性層２７までの各層を多層膜３０と呼ぶ。成膜工程にはスパッタや蒸着が使用される。
【０１５４】
前記下部シールド層２０をＮｉＦｅ合金などの磁性材料で、下部ギャップ層２１をＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成する。また前記シードレイヤ２２をＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒなどで形成する。また前記第１反強磁性層２３を、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Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金（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，Ｉｒ，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）を用いて形成する。
【０１５５】
また前記固定磁性層２４は人工フェリ構造と呼ばれる構造で、磁性層３１、３３間に非磁性中間層３２が介在した３層構造となっている。前記磁性層３１、３２をＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成し、前記非磁性中間層３２をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成する。
【０１５６】
また前記非磁性材料層２５を、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇなど導電性を有する非磁性材料により形成する。また第１フリー磁性層２６をＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金等の磁性材料で形成する。さらに非磁性層２７を貴金属で形成する。具体的には、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる貴金属で形成することが好ましい。または前記非磁性層２７をＣｒで形成してもよい。
【０１５７】
ＲｕやＣｕなどの貴金属からなる非磁性層２７は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である。したがって非磁性層２７の膜厚を薄くしても第１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できる。
【０１５８】
図９では非磁性層２７を３Å以上で２０Å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２７によっても適切に第１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。
【０１５９】
なお前記非磁性層２７を強制的に酸化して酸化層とし、これをスペキュラー層として残してもよい。スペキュラー層の材質については後述する。
【０１６０】
ここで１回目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２３と固定磁性層２４を構成する磁性層３１との間に交換結合磁界を発生させて、磁性層３１の磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の磁性層３３の磁化は、磁性層３１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。
【０１６１】
次に図１０に示す工程では図９に示す非磁性層２７上にリフトオフ用のレジスト層６０を形成する。
【０１６２】
そして前記レジスト層６０に覆われていない、シードレイヤ２２から非磁性層２７までの多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側領域をイオンミリングなどで除去する。
【０１６３】
また図１０に示す工程で、前記レジスト層６０下に残された多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面３０ａは、下方から上方（図示Ｚ方向）に向うにしたがって前記多層膜３０のトラック幅方向への幅寸法が徐々に小さくなる傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【０１６４】
なお図１０工程では、前記レジスト層６０下に残された多層膜３０の下面と両側端面３０ａ間の角度θ１が６０°以上で９０°以下となるように、前記多層膜３０のトラック幅方向の両側を削る際のイオンミリング角度を調整する必要がある。前記イオンミリングの方向はできる限り、下部シールド層２０表面に対し垂直方向（図示Ｚ方向と平行な方向）に近い方向にすることが好ましく、イオンミリング角度θ２（図示Ｚ方向からの傾き）を０°以上で３０°以下とすることが好ましい。
【０１６５】
次に図１１に示す工程では、図１０に示す多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側領域にまずシードレイヤ３４をスパッタ成膜する。前記シードレイヤ３４は、上記したシードレイヤ２２と同様の材質で形成される。次に前記シードレイヤ３４上であって前記多層膜３０の両側端面３０ａ上にかけて第２反強磁性層３５をスパッタ成膜し、さらに前記第２反強磁性層３５上に強磁性層３６、および非磁性層３７を連続成膜する。
【０１６６】
前記第２反強磁性層３５には第１反強磁性層２３として使用される反強磁性材料を使用できる。また強磁性層３６をＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金などの磁性材料で形成する。また非磁性層３７を、非磁性層２７と同様にＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上からなる材質で形成する。
【０１６７】
図１１工程では、第２反強磁性層３５と強磁性層３６とを連続して成膜している。したがって後述する２回目の磁場中アニールで前記第２反強磁性層３５と強磁性層３６間に交換結合磁界を生じさせることができる。また上記したように前記多層膜３０の下面と両側端面３０ａ間の角度θ１を６０°以上で９０°以下で形成したことで前記第２反強磁性層３５の上方の内側先端部３５ａの膜厚を厚く形成できる。従ってこの内側先端部３５ａと強磁性層３６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、前記強磁性層３６の内側先端部３６ａを適切に図示Ｘ方向に磁化固定することができる。
【０１６８】
また前記第２反強磁性層３５の膜厚を、多層膜３０の膜厚範囲内で自由に設定でき、前記第２反強磁性層３５を前記第１反強磁性層２３と同等以上の膜厚で形成しやすい。このため前記第２反強磁性層３５と強磁性層３６間で生じる交換結合磁界を強いものにでき、前記強磁性層３６を適切に図示Ｘ方向に磁化固定できる。
【０１６９】
なお前記第２反強磁性層３５の厚みを第１反強磁性層２３と同程度に薄くすることにより前記第２フリー磁性層３８を平坦化面に形成できなくなるが、素子両側端部Ｃにおけるシールド間隔Ｔ６を素子中央部Ｄにおけるシールド間隔Ｔ７より狭くすることも可能になり、より効果的に実効トラック幅とＰＷ５０の狭小化を図ることが可能になる。
【０１７０】
さらに図１１工程では、非磁性層３７を非磁性層２７と同じ膜厚で形成することが好ましい。上記したように非磁性層２７を３Å以上で２０Å以下で形成するので、前記非磁性層３７もその膜厚範囲内で形成する。前記非磁性層３７はその下に形成された強磁性層３６を酸化から防止するための酸化防止層としての役割を有する。
【０１７１】
なお図１１に示す工程では、前記シードレイヤ３４から非磁性層３７までを成膜した際、前記シードレイヤ３４と同じ材質の磁性材料層３４ｂ、第２反強磁性層３５と同じ材質の反強磁性材料層３５ｂ、強磁性層３６と同じ材質の強磁性材料層３６ｂ、および非磁性層３７と同じ材質の非磁性材料層３７ｂが前記レジスト層６０上に付着する。
【０１７２】
次に図１２工程では、図１１に示すレジスト層６０を有機溶剤で除去（リフトオフ）した後、前記非磁性層２７及び非磁性層３７をイオンミリングで除去する。
【０１７３】
図１２に示すイオンミリング工程では、低エネルギーのイオンミリングを使用できる。その理由は、成膜段階で非磁性層２７、３７が３Å〜２０Å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、低エネルギーのイオンミリングによって非磁性層２７、３７を除去でき、従来に比べてミリング制御を向上させることができるのである。ここで低エネルギーのイオンミリングとは、ビーム電圧（加速電圧）が１０００Ｖ未満のイオンビームを用いたイオンミリングであると定義される。例えば、１００Ｖ〜５００Ｖのビーム電圧が用いられる。本実施の形態では、２００Ｖの低ビーム電圧のアルゴン（Ａｒ）イオンビームを用いている。
【０１７４】
なお図１２工程では、前記非磁性層２７、３７の全てを除去せず、表面層２７ｃ、３７ｃのみを除去しているが、前記非磁性層２７、３７を全て除去してもよい。なおすべて除去した場合でも非磁性層２７、３７を構成する元素が、第１フリー磁性層２６や強磁性層３６内に拡散している場合があり、元素拡散が生じているか否かは、ＳＩＭＳ分析装置や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるＥＤＸ分析などで調べることができる。
【０１７５】
なお前記非磁性層２７と非磁性層３７とを成膜段階で同じ膜厚で形成した場合には、図１２のイオンミリング工程後、非磁性層２７の膜厚と非磁性層３７の膜厚を同じ膜厚で残すことができる。
【０１７６】
次に図１３工程では、前記非磁性層２７上から前記非磁性層３７上にかけて第２フリー磁性層３８をスパッタ成膜し、さらに前記第２フリー磁性層３８上にキャップ層３９をスパッタ成膜する。
【０１７７】
図１３工程では前記第２フリー磁性層３８をＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成することが好ましい。またキャップ層３９はその下に形成された第２フリー磁性層３８を酸化から防止するための酸化防止層としての役割を有するが、図１３工程では前記キャップ層３９をスペキュラー層あるいはバックド層、またはバックド層とスペキュラー層との積層構造で形成することもできる。
【０１７８】
前記スペキュラー層の材質としては、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。例えば前記第２フリー磁性層３８上に１５Å程度のＴａ膜を形成し、このＴａ膜を全部酸化させることでスペキュラー層を形成できる。
【０１７９】
前記スペキュラー層を設けることで、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。
【０１８０】
前記バックド層は例えばＣｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｒｕなどで形成される。前記バックド層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。
【０１８１】
そして２回目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２３の交換異方性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、第１反強磁性層２３のブロッキング温度よりも低くする。
【０１８２】
図１３では、前記第１フリー磁性層２６と強磁性層３６上に非磁性層２７、３７を介して第２フリー磁性層３８が形成されている。前記非磁性層２７、３７の膜厚は例えば６Å〜１１Åである。この程度の薄い膜厚であると、前記第１フリー磁性層２６及び強磁性層３６と第２フリー磁性層３８間でＲＫＫＹ相互作用による交換結合が発生し、前記第１フリー磁性層２６及び強磁性層３６と第２フリー磁性層３８はトラック幅方向（図示Ｘ方向）であって反平行に磁化される。
【０１８３】
一方、前記非磁性層２７、３７の膜厚を６Åよりも薄くしていくと、今度は、前記第１フリー磁性層２６及び強磁性層３６と第２フリー磁性層３８の磁化とがトラック幅方向（図示Ｘ方向）に同じ方向で揃えられる。
【０１８４】
上記した２回目の磁場中アニールを施すことで、前記第２反強磁性層３５と強磁性層３６間に図示Ｘ方向の交換結合磁界が生じ、前記強磁性層３６は図示Ｘ方向に磁化固定される。そうすると、前記強磁性層３６及び第１フリー磁性層２６と第２フリー磁性層３８間にＲＫＫＹ相互作用による交換結合が生じた場合、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃは、強磁性層３６の磁化方向と反平行になり磁化固定される。一方、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄは、素子両側端部Ｃと同じ磁化方向を向くものの、外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く単磁区化した状態であり、また第１フリー磁性層２６は、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄとの間で発生するＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって第２フリー磁性層３８とは反対方向、すなわち強磁性層３６と同一の磁化方向に揃えられ、前記第１フリー磁性層２６の磁化は、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄの磁化と同様に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る。
【０１８５】
また例えば一方の非磁性層２７が６Åよりも薄い膜厚で、他方の非磁性層３７が６Å以上で１１Å以下の膜厚で形成される場合もあるが、かかる場合でも第１フリー磁性層２６、第２フリー磁性層３８および強磁性層３６の磁化制御を適切に行うことができる。具体的には例えば非磁性層３７が６Å以上で１１Å以下の膜厚で形成されるとすると、上記した２回目の磁場中アニールを施すことで、前記第２反強磁性層３５と強磁性層３６間に図示Ｘ方向の交換結合磁界が生じ、前記強磁性層３６は図示Ｘ方向に磁化固定される。そうすると、前記強磁性層３６と第２フリー磁性層３８間にＲＫＫＹ相互作用による交換結合が生じ、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃは、強磁性層３６の磁化方向と反平行になり磁化固定される。一方、非磁性層２７の膜厚が６Åよりも薄い膜厚であるとすると、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄは、素子両側端部Ｃと同じ磁化方向を向き、且つ外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く単磁区化した状態となり、さらに第１フリー磁性層２６も前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄの磁化方向と同一の磁化方向に揃えられ、前記第１フリー磁性層２６の磁化は、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄの磁化と同様に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る。
【０１８６】
次に図１４工程では前記キャップ層３９上にリフトオフ用のレジスト層６１を形成する。前記レジスト層６１の下面６１ｂのトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は、素子中央部Ｄのトラック幅方向（図示Ｘ方向）と同じ幅寸法か、あるいはそれよりも若干小さく形成する。そして、前記レジスト層６１に覆われていない前記キャップ層３９のトラック幅方向の素子両側端部Ｃ上に電極層４０をスパッタ成膜する。なお前記レジスト層６１の下方に形成された切欠部６１ａ内にも前記電極層４０が形成されるように、前記電極層４０を成膜するとき、図示Ｚ方向に対し斜めに傾いた方向からスパッタして前記電極層４０を形成する。また前記レジスト層６１に覆われていないキャップ層３９の素子両側端部Ｃをイオンミリングで除去してから前記電極層４０を成膜してもよい。前記キャップ層３９が絶縁性であるとき、前記電極層４０から多層膜３０へセンス電流が流れ難くなり再生出力の低下を招くからである。
【０１８７】
なお前記電極層４０を成膜する際、前記レジスト層６１上にも電極層４０と同じ材質の電極材料層４０ｅが付着する。そして前記レジスト層６１を除去する。
【０１８８】
前記電極層４０間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への間隔は素子中央部Ｄのトラック幅方向への幅寸法と同じかあるいはそれよりも小さくなる。
【０１８９】
前記レジスト層６１を除去した後、前記電極層４０上から前記電極層４０間に露出するキャップ層３９上にかけて上部ギャップ層４１及び上部シールド層４２を形成する。これにより図１に示す磁気検出素子が完成する。
【０１９０】
図２に示す磁気検出素子を製造するには図９ないし図１４に示す工程を利用することができる。
【０１９１】
すなわちまず図９工程を施し（なおこのとき下部ギャップ層２１を形成しない）、図１０工程を施した後、図１１工程で、前記多層膜３０よりもトラック幅方向に延出形成された下部シールド層２０上から前記多層膜３０の両側端面３０ａ上にかけて絶縁層４５を成膜する。この絶縁層４５の成膜の際、前記多層膜３０の両側端面３０ａ上にも前記絶縁層４５が一定の膜厚で形成されるように、イオンビームスパッタなどのスパッタ角度を図示Ｚ方向から斜めに傾けてスパッタ成膜を行う。
【０１９２】
その後、シードレイヤ３４、第２反強磁性層３５、強磁性層３６及び非磁性層３７を成膜した後、図１２工程、図１３工程を施し、図１４工程で、レジスト層６１のトラック幅方向の両側に絶縁層４６をスパッタ成膜し、レジスト層６１を除去した後、前記絶縁層４６上から前記絶縁層４６間の間隔内に露出するキャップ層３９上にかけて上部シールド層４２を形成する。これによって図２に示す磁気検出素子が完成する。
【０１９３】
また図３に示す磁気検出素子の製造方法には図９ないし図１３に示す工程を利用することができる。
【０１９４】
すなわち図９ないし図１３工程と同じ工程を施し（ただし図３に示す磁気検出素子では図１２工程で非磁性層２７及び非磁性層３７をすべて除去している、また図１３工程ではキャップ層３９を形成する代わりに第２フリー磁性層３８上に非磁性層４８を形成している。また図１３工程後の２回目の磁場中アニールはまだこの時点では実効しない）、その後、図１５工程を施す。
【０１９５】
図１５工程では、前記非磁性層４８上にリフトオフ用のレジスト層６２を形成する。前記レジスト層６２の下面のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は素子中央部Ｄのトラック幅方向への幅寸法と同じであることが好ましい。次に前記レジスト層６２に覆われていない素子両側端部Ｃ上の非磁性層４８をイオンミリングで除去する。前記非磁性層４８はＲｕなどで形成され、さらに３Å以上の２０Å以下の膜厚で形成される。よって低エネルギーのイオンミリングで前記非磁性層４８を除去できる。図１５工程では前記素子両側端部Ｃ上の非磁性層４８をすべて除去しているが、一部残してもよい。
【０１９６】
例えば図３のように前記強磁性層３６上に形成されていた非磁性層３７が全て除去され、上記した２回目の磁場中アニールを施すことで強磁性層３６から第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃに強磁性層３６の磁化と同一方向のバイアス磁界が供給される場合には、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に形成される強磁性層４７からも、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃに対し、前記強磁性層４７の磁化と同一方向のバイアス磁界が供給されるように、前記非磁性層４８の膜厚を調整（かかる場合、前記非磁性層４８を６Åよりも薄い膜厚とする）することができる。
【０１９７】
あるいは前記強磁性層３６上の非磁性層３７が一部残され、上記した２回目の磁場中アニールを施すことで強磁性層３６から第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃに強磁性層３６の磁化と反対方向のバイアス磁界が供給される場合には、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に形成される強磁性層４７からも、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃに対し、前記強磁性層４７の磁化と反対方向のバイアス磁界が供給されるように、前記非磁性層４８の膜厚を調整（かかる場合、前記非磁性層４８を６Å以上で１１Å以下とする）することもできる。
【０１９８】
上記のように一度の磁場中アニールで、前記第２フリー磁性層３８の磁化方向を適切に制御することが可能になる。
【０１９９】
図１５工程では、前記レジスト層６２に覆われていない非磁性層４８の素子両側端部Ｃをすべて除去し、露出した前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に強磁性層４７、第３反強磁性層４９、電極層４０を連続成膜する。前記第３反強磁性層４９には、第１反強磁性層２３及び第２反強磁性層３５として使用できる材質を使用できる。
【０２００】
そして前記レジスト層６２を除去した後、２回目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２３の交換異方性磁界よりも小さく、しかも熱処理温度を、第１反強磁性層２３のブロッキング温度よりも低くする。
【０２０１】
図１５では、前記２回目の磁場中アニールで、第２反強磁性層３５と強磁性層３６との間、および第３反強磁性層４９と強磁性層４７との間に図示Ｘ方向の交換結合磁界が発生すると、前記強磁性層３６、４７はともに図示Ｘ方向に磁化固定され、さらに第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃも前記強磁性層３６、４７間での交換相互作用で、図示Ｘ方向に磁化固定される。一方、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄ及び第１フリー磁性層２６の磁化は図示Ｘ方向に揃えられるものの外部磁界に対し磁化変動できる程度に弱く単磁区化される。
【０２０２】
そして前記電極層４０上から前記電極層４０間の間隔内に露出する非磁性層４８上にかけて上部ギャップ層４１を形成し、さらに前記上部ギャップ層４１上に上部シールド層４２を形成する。これによって図３に示す磁気検出素子が完成する。
【０２０３】
また図４に示す磁気検出素子の製造方法には図９ないし図１２に示す工程を利用することができる。
【０２０４】
すなわち図９ないし図１２工程と同じ工程を施し（ただし図４に示す磁気検出素子では図１２工程で非磁性層２７及び非磁性層３７をすべて除去している）、その後、図１６工程を施す。
【０２０５】
図１６工程では、前記強磁性層３６上から第１フリー磁性層２６上にかけて第２フリー磁性層３８、第４反強磁性層５０及び非磁性層４８を連続してスパッタ成膜する。前記第４反強磁性層５０には、第１反強磁性層２３、第２反強磁性層３５及び第３反強磁性層４９に使用される反強磁性材料を使用できる。また前記第４反強磁性層５０を２０Å以上で５０Å以下の膜厚で形成する。また非磁性層４８を、Ｃｕ、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上で形成することが好ましく、また前記非磁性層４８を、３Å以上で２０Å以下の薄い膜厚で形成することが好ましい。前記第４反強磁性層５０上に非磁性層４８を形成することで、図１６に示す製造工程中の磁気検出素子が大気暴露されても第４反強磁性層５０が酸化されるのを適切に防止できる。
【０２０６】
次に図１７に示す工程では、前記非磁性層４８上にリフトオフ用のレジスト層６３を形成する。前記レジスト層６３の下面のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は素子中央部Ｄのトラック幅方向への幅寸法と同じであることが好ましい。次に前記レジスト層６３に覆われていない素子両側端部Ｃ上の非磁性層４８をイオンミリングで除去する。前記非磁性層４８はＲｕなどで形成され、さらに３Å以上の２０Å以下の膜厚で形成される。よって低エネルギーのイオンミリングで前記非磁性層４８を除去できる。図１７工程では前記素子両側端部Ｃ上の非磁性層４８をすべて除去しているが、一部残してもよい。ただし非磁性層４８を３Å以下の非常に薄い膜厚で残す。
【０２０７】
そして図１７に示すように前記レジスト層６３のトラック幅方向の両側に露出した前記第４反強磁性層５０上に第３反強磁性層４９および電極層４０を連続してスパッタ成膜する。そして前記レジスト層６３を除去した後、上記した２回目の磁場中アニールを施す。
【０２０８】
上記のように第４反強磁性層５０を５０Å以下の薄い膜厚で形成することにより、第４反強磁性層５０の素子中央部Ｄは反強磁性の性質を有さなくなり、２回目の磁場中アニールを施しても、第４反強磁性層５０の素子中央部Ｄは規則化変態しにくく第４反強磁性層５０と第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄ間に交換結合磁界が発生せずあるいは発生してもその値は小さく、第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄの磁化が、固定磁性層２４と同じように強固に固定されることがない。
【０２０９】
また第４反強磁性層５０が２０Å以上で形成されるとしたのは、この程度の膜厚がないと、前記第４反強磁性層５０の素子両側端部Ｃ上に第３反強磁性層４９を形成しても、第４反強磁性層５０の素子両側端部Ｃが反強磁性の性質を帯び難く、前記第４反強磁性層５０と第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ間に適切な大きさの交換結合磁界が発生しないからである。
【０２１０】
また前記第４反強磁性層５０を設ける意義は、前記第４反強磁性層５０を形成せず、前記第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ上に第３反強磁性層４９を形成しても前記第３反強磁性層４９と第２フリー磁性層３８の素子両側端部Ｃ間に適切な大きさの交換結合磁界が生じないからである。
【０２１１】
上記した２回目の磁場中アニールを施した後、前記電極層４０上から前記電極層４０間の間隔内に露出する非磁性層４８上にかけて上部ギャップ層４１を形成し、さらに前記上部ギャップ層４１上に上部シールド層４２を形成する。これによって図４に示す磁気検出素子が完成する。
【０２１２】
また図５に示す磁気検出素子の製造方法には図９ないし図１２に示す工程を利用することができる。
【０２１３】
すなわち図９ないし図１２工程と同じ工程を施し（ただし図５に示す磁気検出素子では図１２工程で非磁性層２７及び非磁性層３７をすべて除去している）、その後、図１８工程を施す。
【０２１４】
図１８工程では、前記強磁性層３６上から第１フリー磁性層２６上にかけて第２フリー磁性層３８、第３反強磁性層４９、Ｔａ、Ｃｒなどで形成された非磁性中間層５１を連続してスパッタ成膜する。
【０２１５】
さらに前記非磁性中間層５１上であって、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に間隔Ａが形成された電極層４０を形成する。前記電極層４０はマスク層としての役割を有している。
【０２１６】
前記電極層４０間の間隔Ａの幅は、前記素子中央部Ｄのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法と同程度かあるいは若干広めに形成する。
【０２１７】
前記電極層４０に間隔Ａを形成する方法は、例えば前記間隔Ａが形成される非磁性中間層５１上にレジスト層（図示しない）を立て、このレジスト層に覆われていない前記非磁性中間層５１のトラック幅方向における両側端部上に電極層４０を形成し、その後、前記レジスト層を除去する。
【０２１８】
あるいは前記電極層４０を前記非磁性中間層５１上の全面に形成した後、前記電極層４０のトラック幅方向における両側端部にレジスト層（図示しない）を立て、前記レジスト層に覆われていない前記電極層４０の素子中央部Ｄを反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などのエッチングで除去する。そして前記レジスト層を除去する。なおこのレジスト層は残しておいてもよい。なお前記レジスト層の代わりにメタルマスク層を用いてもよい。
【０２１９】
次に図１９に示す工程では、前記電極層４０の間隔Ａ内から露出する非磁性中間層５１及び第３反強磁性層４９をイオンミリングなどで堀り込む。図１９では、前記イオンミリングで前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄの上面が若干削り込まれるが、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄの上面が前記ミリングの影響をほとんど受けず、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄの膜厚が前記素子両側端部Ｃの膜厚と均一な厚さで残されてもよい（かかる場合、第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄの表面は３８ａ）。
【０２２０】
また図１９に示すように、前記第３反強磁性層４９の素子中央部Ｄが薄い膜厚で前記間隔Ａ内に残されてもよい（このときの第３反強磁性層４９の素子中央部Ｄの表面は４９ａ）。ただし前記第３反強磁性層４９の素子中央部Ｄの膜厚は５０Å以下であることが好ましい。この程度にまで前記第３反強磁性層４９の膜厚が薄いと、前記第３反強磁性層４９の素子中央部Ｄと第２フリー磁性層３８間で上記した２回目の磁場中アニールを施しても交換結合磁界が生じず、前記第２フリー磁性層３８の素子中央部Ｄが図示Ｘ方向に強固に固定されるといった不具合が生じない。
【０２２１】
図６に示す磁気検出素子は図３と同じ製造方法を、図７に示す磁気検出素子は図４と同じ製造方法を、図８に示す磁気検出素子は図５と同じ製造方法を利用できる。図６ないし図８に示す磁気検出素子は全てＣＰＰ型の磁気検出素子であるから、電極層を形成する部分に絶縁層を形成し、また前記電極層を多層膜の膜厚方向の上下に形成する。
【０２２２】
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。
【０２２３】
以上本発明をその好ましい実施例に関して述べたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。
【０２２４】
なお、上述した実施例はあくまでも例示であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【０２２５】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明では、下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及び第１フリー磁性層の順に積層された多層膜を有し、前記多層膜のトラック幅方向の両側端面にはトラック幅方向に第２反強磁性層が設けられ、前記第２反強磁性層上から前記第１フリー磁性層上にかけて第２フリー磁性層が設けられていることを特徴とするものである。
【０２２６】
本発明では、前記第２フリー磁性層の前記第２反強磁性層と膜厚方向で対向する部分では、前記第２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がトラック幅方向に固定される。一方、前記第２フリー磁性層の素子中央部Ｄでは、前記交換結合磁界が働かないからトラック幅方向に弱く単磁区化された状態であり、第１フリー磁性層とともに、外部磁界に対し感度良く磁化反転する。
【０２２７】
本発明ではこのように第２反強磁性層を多層膜のトラック幅方向の両側に設けることで、従来のように、フリー磁性層の両側端部上に第２反強磁性層を設けていた場合に比べて前記素子中央部Ｄに対する前記素子両側端部Ｃでのシールド間隔の広がりを抑制でき、よって従来に比べて実効再生トラック幅やＰＷ５０の広がりを効果的に抑制でき、また前記素子両側端部Ｃでのシールド機能を向上させてサイドリーディング等のノイズ発生を抑制できる。また前記素子両側端部Ｃ上に形成される電極層の素子中央部Ｄの上面に対する盛り上がりを従来よりも小さくできるから前記電極層上から前記多層膜の素子中央部Ｄ上に形成されるギャップ層の膜厚を均一な膜厚で形成しやすく、シールド層と電極層間の絶縁性も向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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、
【図２】本発明の第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、
【図３】本発明の第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、
【図４】本発明の第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、
【図５】本発明の第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、
【図６】本発明の第６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、
【図７】本発明の第７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、
【図８】本発明の第８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、
【図９】図１に示す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】図１２の次に行なわれる一工程図、
【図１４】図１３の次に行なわれる一工程図、
【図１５】図３に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１６】図４に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１７】図１６の次に行なわれる一工程図、
【図１８】図５に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１９】図１８の次に行なわれる一工程図、
【図２０】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、
【図２１】従来の別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】
２０　下部シールド層
２１　下部ギャップ層
２２、３４　シードレイヤ
２３　第１反強磁性層
２４　固定磁性層
２５　非磁性材料層
２６　第１フリー磁性層
２７、３７、４８　非磁性層
３０　多層膜
３５　第２反強磁性層
３６、４７　強磁性層
３８　第２フリー磁性層
３９　キャップ層
４０　電極層
４１　上部ギャップ層
４２　上部シールド層
４５、４６、５２、５３、７０　絶縁層
４９　第３反強磁性層
５０　第４反強磁性層
６０、６１、６２、６３　レジスト層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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