(57)【要約】【課題】狭ギャップ化及び高出力化を促進できる磁気検出素子を提供する。【解決手段】外部磁界によって磁化方向が変動する第１フリー磁性層のトラック幅方向の中央部Ｃ、及び第２フリー磁性層３０の中央部Ｃの上下に第１反強磁性層２５，２５及び第２反強磁性層３３，３３を形成しないことにより、磁気検出素子の中央部Ｃ（トラック幅領域）の全膜厚を薄くでき、ギャップ長Ｇ１を小さくできる。また、第１反強磁性層２５，２５及び第２反強磁性層３３，３３への、センス電流の分流を少なくできるので電流損失を低減でき、磁界検出出力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】
下から順に積層された第１フリー磁性層と非磁性材料層と第２フリー磁性層を含む多層膜を有し、外部磁界により前記第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層の磁化方向が変わることによって抵抗値が変化する磁気検出素子であり、
前記第１フリー磁性層の下層には、前記第１フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の第１反強磁性層が、また、前記第２フリー磁性層の上層には、前記第２フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の第２反強磁性層が、それぞれトラック幅方向に間隔を開けて形成されており、前記第２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部上に非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２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部上に形成された前記非磁性層の膜厚は３Å以上で１０Å以下である請求項１に記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記非磁性層を構成する非磁性材料が前記第２フリー磁性層の両側端部内に、膜面垂直下方向に向かうにつれて濃度が減少するように拡散している請求項１または２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記非磁性層は、前記第２フリー磁性層の両側端部上にも形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記非磁性層の膜厚は、トラック幅方向の中央部の方が両側端部よりも厚い請求項４記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記第２フリー磁性層と前記第２反強磁性層の間に、トラック幅方向に間隔をあけて一対の強磁性層が積層されている請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記第２フリー磁性層と強磁性層の磁化方向は平行方向を向いている請求項６に記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記第２フリー磁性層の両側端部と前記強磁性層の間には、膜厚が０．５Å以上で６Å以下の前記非磁性層が設けられるか、あるいは前記強磁性層が前記第２フリー磁性層の両側端部上に直接形成されている請求項７に記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記第２フリー磁性層と強磁性層の磁化方向は反平行方向を向いている請求項６に記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記第２フリー磁性層の両側端部と前記強磁性層の間には、膜厚が６Å以上で１１Å以下の前記非磁性層が設けられている請求項９に記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
下から順に積層された第１フリー磁性層と非磁性材料層と第２フリー磁性層を含む多層膜を有し、外部磁界により前記第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層の磁化方向が変わることによって抵抗値が変化する磁気検出素子であり、
前記第１フリー磁性層の下層には、前記第１フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の第１反強磁性層がトラック幅方向に間隔を開けて形成され、また、前記第２フリー磁性層の磁化方向をそろえるための第２反強磁性層が、前記フリー磁性層のトラック幅方向の中央部上には非反強磁性を有する膜厚で、前記フリー磁性層の両側端部上には反強磁性を有する膜厚で形成されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項１２】
前記第２反強磁性層のトラック幅方向の中央部の膜厚は５Å以上で５０Å以下である請求項１１に記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
前記第１反強磁性層は、表面が平坦面である下部シールド層上または下部ギャップ層上にトラック幅方向に間隔を開けて形成されている請求項１ないし１２のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１４】
前記第１フリー磁性層の下層には下部ギャップ層または下部シールド層が形成され、この下部ギャップ層または下部シールド層の表面にトラック幅方向に間隔を開けて凹部が形成されて、前記凹部内に前記第１反強磁性層が形成されている請求項１ないし１２のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１５】
前記第１フリー磁性層と前記第１反強磁性層の間に、トラック幅方向に間隔をあけて一対の強磁性層が積層されている請求項１ないし１４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１６】
前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の間に非磁性層が形成されている請求項１５に記載の磁気検出素子。
【請求項１７】
前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の磁化方向は平行方向を向いている請求項１５または１６に記載の磁気検出素子。
【請求項１８】
前記非磁性層の膜厚は、０．５Å以上で６Å以下である請求項１７記載の磁気検出素子。
【請求項１９】
前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の磁化方向は反平行方向を向いている請求項１６に記載の磁気検出素子。
【請求項２０】
前記非磁性層の膜厚は、６Å以上で１１Å以下である請求項１９に記載の磁気検出素子。
【請求項２１】
前記第２フリー磁性層の上に形成された前記非磁性層及び／又は前記第１フリー磁性層と前記強磁性層の間に形成された前記非磁性層は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる請求項１ないし２０のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項２２】
前記第２フリー磁性層の上に形成された前記非磁性層及び／又は前記第１フリー磁性層と前記強磁性層の間に形成された前記非磁性層は、Ｃｒからなる請求項１ないし２０のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項２３】
前記第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層のハイト方向後方に、絶縁層を介して、硬磁性材料からなるバイアス層が形成されている請求項１ないし２２のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項２４】
前記第１フリー磁性層のトラック幅方向の中央部の下にスペキュラー層が形成されている請求項１ないし２３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項２５】
前記第２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部の上にスペキュラー層が形成されている請求項１ないし２４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項２６】
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）基板上に、一対の第１反強磁性層をトラック幅方向に間隔を開けて形成し、前記第１反強磁性層上に強磁性層、及び貴金属またはＣｒからなる非磁性層を連続成膜する工程と、
（ｂ）第１の磁場中アニールを施して、前記第１反強磁性層と前記強磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前記強磁性層の磁化方向を所定の方向に固定する工程と、
（ｃ）前記第１反強磁性層上に形成された前記非磁性層を一部または全部削る工程と、
（ｄ）前記一対の第１反強磁性層の上に形成された前記非磁性層または前記強磁性層上及び前記一対の第１反強磁性層に挟まれる領域上に、下から順に第１フリー磁性層と非磁性材料層と第２フリー磁性層及び貴金属またはＣｒからなる非磁性層を有する多層膜を連続成膜する工程と、
（ｅ）前記第２フリー磁性層の上に形成された前記非磁性層の両側端部を削り、このとき前記非磁性層の両側端部を一部残す工程と、
（ｆ）前記残された前記非磁性層の両側端部上に第２反強磁性層を形成する工程と、
（ｇ）第２の磁場中アニールを施し、前記第２フリー磁性層の両側端部の磁化を前記第１フリー磁性層の磁化方向と反平行方向あるいは交叉する方向に固定する工程。
【請求項２７】
前記（ｅ）工程で、前記第２フリー磁性層の上に形成された前記非磁性層の両側端部を全て削り、第２フリー磁性層の両側端部表面を露出させ、
前記（ｆ）工程で、前記露出した第２フリー磁性層の両側端部上に前記第２反強磁性層を形成する請求項２６記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２８】
前記（ｆ）工程で、前記非磁性層の両側端部上または前記第２フリー磁性層の両側端部上に、一対の強磁性層を形成し、前記一対の強磁性層上に前記第２反強磁性層を形成する請求項２６または２７に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２９】
前記（ａ）工程、及び／又は前記（ｄ）工程における、前記貴金属は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上からなる請求項２６ないし請求項２８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（ａ）工程、及び／又は前記（ｄ）工程において、前記非磁性層を３Å以上１０Å以下の膜厚で形成する請求項２６ないし２９のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３１】
前記（ｃ）工程において、前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の磁化方向が平行方向になる膜厚の前記非磁性層を残す請求項２６ないし３０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３２】
前記（ｃ）工程において、前記第１反強磁性層上の前記非磁性層を０．５Å以上６Å以下の膜厚で残す請求項３１に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３３】
前記（ｃ）工程において、前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の磁化方向が反平行方向になる膜厚の前記非磁性層を残す請求項２６ないし３０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３４】
前記（ｃ）工程において、前記第１反強磁性層上の前記非磁性層を６Å以上１１Å以下の膜厚で残す請求項３３に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３５】
前記（ｅ）工程において、前記強磁性層と前記第２フリー磁性層の磁化方向が平行方向になる膜厚の前記非磁性層を残す請求項２８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（ｅ）工程において、前記第２フリー磁性層上の前記非磁性層の両側端部を、０．５Å以上６Å以下の膜厚で残す請求項３５に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３７】
前記（ｅ）工程において、前記強磁性層と前記第２フリー磁性層の磁化方向が反平行方向になる膜厚の前記非磁性層を残す請求項２８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３８】
前記（ｅ）工程において、前記第２フリー磁性層上の前記非磁性層の両側端部を、６Å以上１１Å以下の膜厚で残す請求項３７に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３９】
前記（ａ）工程の前に、
表面が平坦面である磁性材料からなる下部シールド層を形成し、前記（ａ）工程において、この下部シールド層の上層に下部ギャップ層を介して、前記一対の第１反強磁性層を形成する請求項２６ないし３８のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項４０】
前記（ａ）工程の前に、表面にトラック幅方向に間隔を開けて凹部が形成された、磁性材料からなる下部シールド層又は絶縁材料からなる下部ギャップ層を形成し、前記（ａ）工程において、前記凹部内に前記第１反強磁性層を形成する請求項２６ないし３８のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項４１】
前記（ａ）工程の前に、前記下部シールド層上に絶縁層を設け、前記（ａ）工程において、この絶縁層上に前記第１反強磁性層を形成する請求項４０記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項４２】
前記（ｇ）工程の後、前記第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層のハイト方向後方に、絶縁層を介して、硬磁性材料からなるバイアス層を形成する工程を有する請求項２６ないし４１のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項４３】
下部シールド層上の下部ギャップ層上にスペキュラー層を形成し、前記（ｄ）工程で前記スペキュラー層上に前記第１フリー磁性層を形成する請求項２６ないし４２のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項４４】
前記（ｄ）工程において、第２フリー磁性層と貴金属またはＣｒからなる非磁性層の間にスペキュラー層を形成し、
前記（ｅ）工程において、前記非磁性層及び前記スペキュラー層の両側端部を削り
前記（ｆ）工程において前記第２フリー磁性層または前記強磁性層の両側端部上に第２反強磁性層を形成する工程を有する請求項２６ないし４３のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項４５】
前記（ｄ）工程、前記（ｅ）及び（ｆ）工程の代わりに
（ｈ）前記一対の第１反強磁性層の上に形成された前記非磁性層または前記強磁性層上、及び前記一対の第１反強磁性層に挟まれる領域上に、下から順に第１フリー磁性層と非磁性材料層と第２フリー磁性層、及び第２反強磁性層を有する多層膜を連続成膜する工程と、
（ｉ）前記第２反強磁性層のトラック幅方向の中央部を削って、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の中央部の膜厚を非反強磁性を示す膜厚にする工程を有する請求項２６ないし４３のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項４６】
前記（ｉ）工程で、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の中央部の膜厚を５Å以上で５０Å以下にする請求項４５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、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、特に狭ギャッブ化に適し、高磁界検出能を発揮できる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２１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は下部ギャップ層であり、下部キャップ層１の上に第１反強磁性層２、固定磁性層３、非磁性材料層４及びフリー磁性層５からなる多層膜６が形成されている。フリー磁性層５の両側端部Ｓ，Ｓ上に強磁性層７，７、第２反強磁性層８，８、および電極層９，９が形成されている。強磁性層７，７、第２反強磁性層８，８に挟まれたフリー磁性層のトラック幅方向の中央部Ｂ上には、Ｔａからなる保護層１３形成されている。非磁性材料層４は、Ｃｕなどの非磁性材料によって形成されている。
【０００４】
第１反強磁性層２及び第２反強磁性層８は、ＰｔＭｎ、ＩｒＭｎ、ＦｅＭｎなどの反強磁性材料によって、固定磁性層３、フリー磁性層５、及び強磁性層７はＮｉＦｅなどの強磁性材料によって、電極層９，９はＣｒなどの導電性材料によって形成される。
【０００５】
固定磁性層３は第１反強磁性層との間の交換結合磁界によって磁化方向がＹ方向に固定され、強磁性層７，７は第２反強磁性層８，８との間で発生する交換結合磁界によって図示Ｘ方向に固定される。これにより強磁性層７，７下に位置するフリー磁性層５の両側端部Ｓ，Ｓは、強磁性層７，７との間の強磁性結合によって図示Ｘ方向に固定され、トラック幅Ｔｗ領域のフリー磁性層５のトラック幅方向の中央部Ｂは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ている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
図２１に示された磁気検出素子の下方には下部ギャップ層１を介して下部シールド層１０が形成され、上方には上部ギャップ層１１を介して上部シールド層１２が形成されており、これによっていわゆるシールド型磁気ヘッドが構成されている。下部ギャップ層１及び上部ギャップ層１１はアルミナなどの絶縁性材料で形成され、下部シールド層１０と上部シールド層１２はＮｉＦｅなどの磁性材料によって形成される。
【０００７】
シールド型磁気ヘッドのギャップ長Ｇは、外部磁界に対し磁化変動するフリー磁性層５のトラック幅方向の中央部Ｂの上下における下部シールド層１０と上部シールド層１２間の距離によって決まる。
【０００８】
ここで、図２１に示されるような磁気検出素子では、固定磁性層３の磁化方向を固定するための第１反強磁性層２は、フリー磁性層５のトラック幅方向の中央部Ｂに重なる領域に形成されている。
【０００９】
固定磁性層３と第１反強磁性層２の間に、十分な交換異方性磁界を発生するためには、第１反強磁性層２の膜厚を８０Å〜３００Åと厚くする必要があり、ギャップ長Ｇを小さくするための最大の障害となっていた。
【００１０】
また、第１反強磁性層２の膜厚が厚いと、センス電流の分流が多くなって、電流損失が発生し、磁界検出出力を向上させることが難しくなる。
【００１１】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、ギャップ長を小さくでき、磁界検出出力を向上させることのできる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。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気検出素子は、下から順に積層された第１フリー磁性層と非磁性材料層と第２フリー磁性層を含む多層膜を有し、外部磁界により前記第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層の磁化方向が変わることによって抵抗値が変化する磁気検出素子であり、
前記第１フリー磁性層の下層には、前記第１フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の第１反強磁性層が、また、前記第２フリー磁性層の上層には、前記第２フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の第２反強磁性層が、それぞれトラック幅方向に間隔を開けて形成されており、前記第２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部上に非磁性層が設けられていることを特徴とするものである。
【００１３】
本発明では、第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の前記第１反強磁性層及び一対の前記第２反強磁性層が、それぞれトラック幅方向に間隔を開けて形成されている。一対の前記第１反強磁性層に挟まれる前記第１フリー磁性層のトラック幅方向の中央部、及び一対の前記第２反強磁性層に挟まれる前記第２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部は、外部磁界によって磁化方向が変動する。
【００１４】
本発明は、前記第１フリー磁性層の磁化方向と前記第２フリー磁性層の磁化方向の両方が外部磁界によって変動し、前記第１フリー磁性層の磁化方向と前記第２フリー磁性層の磁化方向の相対角度が変化することにより、電気抵抗値が変化することを原理とする磁気抵抗効果型の磁気検出素子である。
【００１５】
前記第１フリー磁性層と前記第２フリー磁性層の磁化方向は、外部磁界が与えられていない状態で、互いに反平行方向または交叉する方向に揃えられている。
【００１６】
本発明では、前記第１フリー磁性層のトラック幅方向の中央部及び前記第２フリー磁性層の中央部の上下には前記第１反強磁性層及び前記第２反強磁性層が形成されない。
【００１７】
従って、本発明では、磁気検出素子の中央部（トラック幅領域）の全膜厚を薄くでき、再生用磁気ヘッドの狭ギャップ化を促進できる。
【００１８】
また、前記第１反強磁性層及び前記第２反強磁性層への、センス電流の分流を少なくできるので電流損失を低減でき、磁界検出出力を向上させることができる。
【００１９】
また、本発明は、第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の前記第１反強磁性層及び一対の前記第２反強磁性層が、それぞれトラック幅方向に間隔を開けて形成されている磁気検出素子を具体的に作ることができるものとして提供するものである。
【００２０】
前記第２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部上に設けられた前記非磁性層は、本発明の磁気検出素子を実際に使用できるものとして形成したときに必然的に形成されるものである。
【００２１】
本発明では、前記第２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部上に形成された前記非磁性層の膜厚は３Å以上で１０Å以下にできる。
【００２２】
また、本発明の磁気検出素子では、後述する製造方法によって形成されることにより、前記非磁性層を構成する非磁性材料が前記第２フリー磁性層の両側端部内に、膜面垂直下方向に向かうにつれて濃度が減少するように拡散している。
【００２３】
なお、前記非磁性層が、前記第２フリー磁性層の両側端部上にも形成されていてもよい。このとき、前記非磁性層の膜厚は、トラック幅方向の中央部の方が両側端部よりも厚くなる。
【００２４】
また、前記第２フリー磁性層と前記第２反強磁性層の間に、トラック幅方向に間隔をあけて一対の強磁性層が積層されていると、前記第２反強磁性層と前記強磁性層を連続成膜されたものにでき、前記第２反強磁性層と前記強磁性層間に発生する交換結合磁界を大きくできる。これにより、前記一対の強磁性層の下の前記第２フリー磁性層の両側端部の磁化を強固に固定でき、サイドリーディングを低減できる。
【００２５】
本発明では、前記第２フリー磁性層と強磁性層の磁化方向が平行方向を向いていてもよいし、反平行方向を向いていてもよい。
【００２６】
例えば、前記第２フリー磁性層の両側端部と前記強磁性層の間に、膜厚が０．５Å以上で６Å以下の前記非磁性層が設けられるか、あるいは前記強磁性層が前記第２フリー磁性層の両側端部上に直接形成されていると、前記第２フリー磁性層と強磁性層の磁化方向が平行方向を向く。
【００２７】
あるいは、前記第２フリー磁性層の両側端部と前記強磁性層の間に、膜厚が６Å以上で１１Å以下の前記非磁性層が設けられていると前記第２フリー磁性層と強磁性層の磁化方向が反平行方向を向く。
【００２８】
また、本発明は、下から順に積層された第１フリー磁性層と非磁性材料層と第２フリー磁性層を含む多層膜を有し、外部磁界により前記第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層の磁化方向が変わることによって抵抗値が変化する磁気検出素子であり、
前記第１フリー磁性層の下層には、前記第１フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の第１反強磁性層がトラック幅方向に間隔を開けて形成され、また、前記第２フリー磁性層の磁化方向がそろえるための第２反強磁性層が、前記第２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部上には非反強磁性を有する膜厚で、前記第２フリー磁性層の両側端部上には反強磁性を有する膜厚で形成されていることを特徴とするものである。
【００２９】
本発明でも、前記第１フリー磁性層と前記第２フリー磁性層の磁化方向は、互いに反平行方向または交叉する方向に揃えられている。
【００３０】
本発明では、第１フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の前記第１反強磁性層がトラック幅方向に間隔を開けて形成されている。従って、一対の前記第１反強磁性層に挟まれ、外部磁界によって磁化方向が変動する前記第１フリー磁性層のトラック幅方向の中央部の下には前記第１反強磁性層は形成されない。また、第２フリー磁性層の磁化方向をそろえるための前記第２反強磁性層は、前記フリー磁性層の両側端部上でのみ、反強磁性を有する厚い膜厚で形成され、外部磁界によって磁化方向が変動する領域である前記フリー磁性層のトラック幅方向の中央部上では非反強磁性を示す薄い膜厚で形成されている。
【００３１】
従って、本発明では、磁気検出素子のトラック幅方向の中央部（トラック幅領域）の全膜厚を薄くでき、再生用磁気ヘッドの狭ギャップ化を促進できる。
【００３２】
また、前記第１反強磁性層及び前記第２反強磁性層への、センス電流の分流を少なくできるので電流損失を低減でき、磁界検出出力を向上させることができる。
【００３３】
前記第２反強磁性層のトラック幅方向の両側端部の膜厚は例えば８０〜３００Åであって反強磁性を示すので、前記第２フリー磁性層の両側端部の磁化方向は強固に固定される。一方、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の中央部の膜厚は、例えば、５Å以上で５０Å以下であって非反強磁性を示し、前記第２フリー磁性層の中央部の磁化は外部磁界に対し磁化変動できる。
【００３４】
また、本発明では、前記第１反強磁性層が、表面が平坦面である下部シールド層上または下部ギャップ層上にトラック幅方向に間隔を開けて形成されてもよい。
【００３５】
ただし、前記フリー磁性層の下層に、非磁性材料からなる下部ギャップ層または磁性材料からなる下部シールド層が形成され、この下部ギャップ層または下部シールド層の表面にトラック幅方向に間隔を開けて凹部が形成されて、前記凹部内に前記第１反強磁性層が形成されることが好ましい。
【００３６】
前記凹部内に前記第１反強磁性層が形成されると、磁気検出素子を構成する多層膜のトラック幅領域と両側端部に生じる段差の高さを小さくでき、前記多層膜の磁気抵抗効果特性が安定するので好ましい。
【００３７】
なお、下部シールド層に形成された凹部内に前記第１反強磁性層が形成される場合には、前記第１反強磁性層と前記下部シールド層の間に絶縁層が設けられると、センス電流の分流損失を低減できるので好ましい。
【００３８】
また、本発明では、前記第１フリー磁性層と前記第１反強磁性層の間に、トラック幅方向に間隔をあけて一対の強磁性層が積層されていてもよい。
【００３９】
この場合には、前記強磁性層と前記第１反強磁性層の間に交換異方性磁界が発生して、前記強磁性層の磁化方向が所定の方向、一般にはトラック幅方向に固定される。前記フリー磁性層はトラック幅領域の両側端部で、前記強磁性層と磁気的に結合し、前記フリー磁性層が単磁区化される。
【００４０】
本発明では、前記第１反強磁性層と前記強磁性層を連続成膜されたものにでき、前記第１反強磁性層と前記強磁性層間に発生する交換結合磁界を大きくできる。これにより、前記一対の強磁性層の上の前記第１フリー磁性層の両側端部の磁化を強固に固定でき、サイドリーディングを低減できる。
【００４１】
また、前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の間に非磁性層が形成されていてもよい。
【００４２】
前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の間に非磁性層が形成されたときには、前記第１フリー磁性層と強磁性層の磁化方向が互いに平行方向を向いていてもよいし、反平行方向を向いていてもよい。
【００４３】
前記非磁性層の膜厚が、０．５Å以上で６Å以下であると、前記第１フリー磁性層と強磁性層の磁化方向が互いに平行方向を向く。
【００４４】
また、前記非磁性層の膜厚が、６Å以上で１１Å以下であると前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の磁化方向は反平行方向を向く。
【００４５】
前記第２フリー磁性層と前記強磁性層の間に形成された前記非磁性層及び／又は前記第１フリー磁性層と前記強磁性層の間に形成された非磁性層は、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によって形成されるか、あるいはＣｒからなるものであることが好ましい。
【００４６】
前記非磁性層は、本発明の磁気検出素子を実際につくるとき、一度大気中に曝露される。しかし、本発明では、前記非磁性層は、貴金属あるいはＣｒ（クロム）を用いて形成されているので膜厚方向に酸化が進行しにくく、非磁性層の表面は酸化しないか、酸化しても酸化層の厚さはせいぜい３Å〜６Åである。従って、前記貴金属あるいはＣｒを用いて形成された前記非磁性層は、前記第１フリー磁性層と前記強磁性層間、あるいは前記第２フリー磁性層と前記強磁性層間に安定したＲＫＫＹ相互作用を働かせることができる。
【００４７】
また、前記貴金属あるいはＣｒを用いて形成された前記非磁性層であれば、表面に形成された酸化層を除去するために低エネルギーのイオンミリングを使用でき、前記第１フリー磁性層の磁化方向をそろえるための強磁性層や第２フリー磁性層の磁気特性の劣化が抑えられ、狭トラック化に優れた磁気検出素子を得ることが可能になっている。
【００４８】
低エネルギーのイオンミリングはミリングレートが遅く、ミリング止め位置のマージンを狭くすることが可能になるので、前記非磁性層の途中でミリングを止めることが容易になり、前記強磁性層や第２フリー磁性層の受けるダメージを小さくできる。
【００４９】
なお、前記強磁性層の受けるダメージとは、例えば、イオンミリング時に使用されるＡｒなどの不活性ガスが露出した前記強磁性層の表面から内部に入り込むことや、前記強磁性層の表面部分の結晶構造が壊れ、格子欠陥が発生する（Ｍｉｘｉｎｇ効果）ことである。これらのダメージによって前記強磁性層の表面部分の磁気特性が劣化しやすい。
【００５０】
また、前記第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層のハイト方向後方に、絶縁層を介して、硬磁性材料からなるバイアス層が形成されていると、前記第１フリー磁性層と前記第２フリー磁性層の磁化方向を、互いに交叉する方向に揃えることが容易になり、磁気検出素子の出力の対称性（アシンメトリー）が良好になりまた、磁界検出感度も向上する。
【００５１】
また、前記第１フリー磁性層のトラック幅方向の中央部の下に、センス電流の伝導電子のスピン状態を保存した状態で、前記伝導電子を反射させるスペキュラー層が形成されていることが好ましい。また、スペキュラー層は、前記第２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部の上にも形成されることが好ましい。
【００５２】
本発明の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）基板上に、一対の第１反強磁性層をトラック幅方向に間隔を開けて形成し、前記第１反強磁性層上に強磁性層、及び貴金属またはＣｒからなる非磁性層を連続成膜する工程と、
（ｂ）第１の磁場中アニールを施して、前記第１反強磁性層と前記強磁性層間に交換結合磁界を発生させ、前記強磁性層の磁化方向を所定の方向に固定する工程と、
（ｃ）前記第１反強磁性層上に形成された前記非磁性層を一部または全部削る工程と、
（ｄ）前記一対の第１反強磁性層の上に形成された前記非磁性層または前記強磁性層上及び前記一対の第１反強磁性層に挟まれる領域上に、下から順に第１フリー磁性層と非磁性材料層と第２フリー磁性層及び貴金属またはＣｒからなる非磁性層を有する多層膜を連続成膜する工程と、
（ｅ）前記第２フリー磁性層の上に形成された前記非磁性層の両側端部を削り、このとき前記非磁性層の両側端部を一部残す工程と、
（ｆ）前記残された前記非磁性層の両側端部上に第２反強磁性層を形成する工程と、
（ｇ）第２の磁場中アニールを施し、前記第２フリー磁性層の両側端部の磁化を前記第１フリー磁性層の磁化方向と反平行方向あるいは交叉する方向に固定する工程。
【００５３】
本発明によって形成される磁気検出素子では、第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の前記第１反強磁性層及び一対の前記第２反強磁性層が、それぞれトラック幅方向に間隔を開けて形成される。一対の前記第１反強磁性層に挟まれる前記第１フリー磁性層のトラック幅方向の中央部、及び一対の前記第２反強磁性層に挟まれる前記第２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部は、外部磁界によって磁化方向が変動する。その結果、前記第１フリー磁性層の磁化方向と前記第２フリー磁性層の磁化方向の相対角度が変化して、電気抵抗値が変化する。
【００５４】
前記第１フリー磁性層と前記第２フリー磁性層の磁化方向は、外部磁界が与えられていない状態で、互いに反平行方向または交叉する方向に揃えられる。
【００５５】
本発明によって形成された磁気検出素子では、前記第１フリー磁性層のトラック幅方向の中央部及び前記第２フリー磁性層の中央部の上下には前記第１反強磁性層及び前記第２反強磁性層は形成されない。
【００５６】
従って、本発明では、磁気検出素子の中央部（トラック幅領域）の全膜厚を薄くでき、再生用磁気ヘッドの狭ギャップ化を促進できる。
【００５７】
また、前記第１反強磁性層及び前記第２反強磁性層への、センス電流の分流を少なくできるので電流損失を低減でき、磁界検出出力を向上させることができる。
【００５８】
前記（ａ）工程で前記第１反強磁性層上に積層される前記非磁性層及び前記（ｄ）工程で前記第２フリー磁性層上に積層される非磁性層は、成膜後一度大気中に曝露される。しかし、本発明では、前記非磁性層は、貴金属あるいはＣｒ（クロム）を用いて形成されているので膜厚方向に酸化が進行しにくく、非磁性層の表面は酸化しないか、酸化しても酸化層の厚さはせいぜい３Å〜６Åである。
【００５９】
従って、前記貴金属あるいはＣｒを用いて形成された前記非磁性層であれば、表面に形成された酸化層を除去するために、前記（ｃ）工程及び前記（ｅ）工程で低エネルギーのイオンミリングを使用でき、前記第１フリー磁性層の磁化方向をそろえるための強磁性層や第２フリー磁性層の磁気特性の劣化が抑えられ、狭トラック化に優れた磁気検出素子を得ることが可能になっている。
【００６０】
低エネルギーのイオンミリングはミリングレートが遅く、ミリング止め位置のマージンを狭くすることが可能になるので、前記非磁性層の途中でミリングを止めることが容易になり、前記強磁性層や第２フリー磁性層の受けるダメージを小さくできる。
【００６１】
なお、前記強磁性層の受けるダメージとは、例えば、イオンミリング時に使用されるＡｒなどの不活性ガスが露出した前記強磁性層の表面から内部に入り込むことや、前記強磁性層の表面部分の結晶構造が壊れ、格子欠陥が発生する（Ｍｉｘｉｎｇ効果）ことである。これらのダメージによって前記強磁性層の表面部分の磁気特性が劣化しやすい。
【００６２】
なお、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。
【００６３】
このため、低エネルギーのイオンミリングを使用でき、効果的に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。
【００６４】
また、本発明では、前記非磁性層の除去に、低エネルギーのイオンミリングを使用できるので、前記（ｅ）工程で、前記第２フリー磁性層の上に形成された前記非磁性層の両側端部を全て削り、前記第２フリー磁性層の両側端部表面を露出させても、前記第２フリー磁性層の表面部分の結晶構造が壊れ、格子欠陥が発生する（Ｍｉｘｉｎｇ効果）ことを抑制でき、前記（ｆ）工程で、前記露出した第２フリー磁性層の両側端部上に直接前記第２反強磁性層を形成することができる。
【００６５】
なお、本発明では、前記（ｆ）工程で、前記非磁性層の両側端部上または前記第２フリー磁性層の両側端部上に、一対の強磁性層を形成し、前記一対の強磁性層上に前記第２反強磁性層を連続成膜することが好ましい。
【００６６】
連続成膜された前記一対の強磁性層と前記第２反強磁性層の間には、強い交換結合磁界が発生するので、形成された磁気検出素子のサイドリーディングを減少できる。
【００６７】
また、前記（ａ）工程、及び／又は前記（ｄ）工程において、前記非磁性層形成する貴金属は例えば、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。
【００６８】
本発明では、前記（ａ）工程で前記第１反強磁性層上に積層される非磁性層及び前記（ｄ）工程で前記第２フリー磁性層上に積層される非磁性層を前記貴金属またはＣｒによって形成するため、非磁性層の膜厚が薄くても十分な酸化防止効果を発揮する。
【００６９】
従って、前記（ａ）工程、及び／又は前記（ｄ）工程において、前記非磁性層を３Å以上１０Å以下の膜厚で形成することができる。
【００７０】
また、前記（ｃ）工程において、前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の磁化方向が平行方向になる膜厚の前記非磁性層を残してもよいし、反平行方向になる膜厚の前記非磁性層を残してもよい。
【００７１】
例えば、前記（ｃ）工程において、前記第１反強磁性層上の前記非磁性層を０．５Å以上６Å以下の膜厚で残すと、前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の磁化方向が平行方向になり、前記第１反強磁性層上の前記非磁性層を６Å以上１１Å以下の膜厚で残すと前記強磁性層と前記第１フリー磁性層の磁化方向が反平行方向になる。
【００７２】
あるいは、前記（ｅ）工程において、前記強磁性層と前記第２フリー磁性層の磁化方向が平行方向になる膜厚の前記非磁性層を残してもよいし、反平行方向になる膜厚の前記非磁性層を残してもよい。
【００７３】
例えば、前記第２フリー磁性層上の前記非磁性層を０．５Å以上６Å以下の膜厚で残すと、前記強磁性層と前記第２フリー磁性層の磁化方向が平行方向になり、前記第２フリー磁性層上の前記非磁性層を６Å以上１１Å以下の膜厚で残すと前記強磁性層と前記第２フリー磁性層の磁化方向が反平行方向になる。
【００７４】
本発明では、前記非磁性層は、貴金属あるいはＣｒ（クロム）を一部除去するときに、前述の低エネルギーのイオンミリングを用いることができるので、残された前記非磁性層の表面の結晶構造などを安定化でき、前記第１フリー磁性層と前記強磁性層間、あるいは前記第２フリー磁性層と前記強磁性層間に安定したＲＫＫＹ相互作用を働かせることができる。
【００７５】
また、前記（ａ）工程の前に、
表面が平坦面である磁性材料からなる下部シールド層を形成し、前記（ａ）工程において、この下部シールド層の上層に、下部ギャップ層を介して、前記一対の第１反強磁性層を形成してもよい。
【００７６】
ただし、前記（ａ）工程の前に、表面にトラック幅方向に間隔を開けて凹部が形成された、磁性材料からなる下部シールド層又は絶縁材料からなる下部ギャップ層を形成し、前記（ａ）工程において、前記凹部内に前記第１反強磁性層を形成すると、磁気検出素子を構成する多層膜のトラック幅領域と両側端部に生じる段差の高さを小さくでき、前記多層膜の磁気抵抗効果特性が安定するので好ましい。
【００７７】
なお、下部シールド層に形成された凹部内に、前記第１反強磁性層が形成する場合には、前記（ａ）工程の前に、前記下部シールド層上に絶縁層を設け、前記（ａ）工程において、この絶縁層上に前記第１反強磁性層を形成すると、センス電流の分流損失を低減できる磁気検出素子を形成できるので好ましい。
【００７８】
また、前記（ｇ）工程の後、前記第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層のハイト方向後方に、絶縁層を介して、硬磁性材料からなるバイアス層を形成する工程を有することができる。
【００７９】
また、本発明では、下部シールド層上の下部ギャップ層上にスペキュラー層を形成し、前記（ｄ）工程で前記スペキュラー層上に前記第１フリー磁性層を形成することが好ましい。
【００８０】
また、前記（ｄ）工程において、第２フリー磁性層と貴金属またはＣｒからなる非磁性層の間にスペキュラー層を形成し、
前記（ｅ）工程において、前記非磁性層及び前記スペキュラー層の両側端部を削り
前記（ｆ）工程において前記第２フリー磁性層または前記強磁性層の両側端部上に第２反強磁性層を形成する工程を有することがより好ましい。
【００８１】
また、本発明では、前記（ｄ）工程、前記（ｅ）及び（ｆ）工程の代わりに
（ｈ）前記一対の第１反強磁性層の上に形成された前記非磁性層または前記強磁性層上、及び前記一対の第１反強磁性層に挟まれる領域上に、下から順に第１フリー磁性層と非磁性材料層と第２フリー磁性層、及び第２反強磁性層を有する多層膜を連続成膜する工程と、
（ｉ）前記第２反強磁性層のトラック幅方向の中央部を削って、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の中央部の膜厚を非反強磁性を示す膜厚にする工程を有してもよい。
【００８２】
本発明によって形成される磁気検出素子は、第１フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の前記第１反強磁性層がトラック幅方向に間隔を開けて形成され、第２フリー磁性層の磁化方向をそろえるための前記第２反強磁性層は、前記フリー磁性層の両側端部上でのみ、反強磁性を有する厚い膜厚で形成され、外部磁界によって磁化方向が変動する領域である前記フリー磁性層のトラック幅方向の中央部上では非反強磁性を示す薄い膜厚で形成されている。
【００８３】
従って、本発明によって形成される磁気検出素子は、磁気検出素子のトラック幅方向の中央部（トラック幅領域）の全膜厚を薄くでき、再生用磁気ヘッドの狭ギャップ化を促進できる。
【００８４】
また、前記第１反強磁性層及び前記第２反強磁性層への、センス電流の分流を少なくできるので電流損失を低減でき、磁界検出出力を向上させることができる。
【００８５】
なお、前記（ｉ）工程で、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の中央部の膜厚を５Å以上で５０Å以下にすることが好ましい。
【００８６】
前記第２反強磁性層のトラック幅方向の両側端部の膜厚は例えば８０〜３００Åであって反強磁性を示すので、前記第２フリー磁性層の両側端部の磁化方向は強固に固定される。一方、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の中央部の膜厚は、例えば、５Å以上で５０Å以下であると非反強磁性を示し、前記第２フリー磁性層の中央部の磁化は外部磁界に対し磁化変動できる。
【００８７】
【発明の実施の形態】
図１は、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である。
【００８８】
図１に示す磁気検出素子は、記録媒体に記録された外部信号を再生するためのＭＲヘッドである。記録媒体との対向面は、例えば磁気検出素子の構成する薄膜の膜面に垂直で且つ磁気検出素子のトラック幅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。
【００８９】
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面のことである。
【００９０】
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。
【００９１】
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、すなわち図示Ｘ方向である。
【００９２】
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。
【００９３】
また、図１に示した再生用の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もよい。
【００９４】
図１では、図示しない基板上に下部シールド層２１が形成され、この下部シールド層２１の表面にトラック幅方向に間隔を開けて一対の凹部２１ａ，２１ａが形成されており、凹部２１ａ，２１ａに挟まれた凸部２１ｂの上面２１ｂ１上に下部ギャップ層２２及びシード層２３が積層されている。
【００９５】
また、凹部２１ａ，２１ａ内には、絶縁層２４，２４が形成されており、凹部２１ａ，２１ａ内であって、絶縁層２４，２４上に第１反強磁性層２５，２５が形成されている。第１反強磁性層２５，２５上には、強磁性層２６，２６及び非磁性層２７，２７が積層されている。図１に示されるように、第１反強磁性層２５，２５、強磁性層２６，２６及び非磁性層２７，２７はトラック幅方向に間隔をあけて形成されており、トラック幅方向の第１反強磁性層２５，２５間距離及び強磁性層２６，２６間距離が光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗとなる。
【００９６】
なお、絶縁層２４，２４上に、第１反強磁性層２５，２５の結晶配向を整えるために、ＮｉＦｅ、ＮｉＦｅＣｒ、Ｃｒなどからなるシード層を形成し、このシード層の上に第１反強磁性層２５，２５を形成してもよい。
【００９７】
さらに、非磁性層２７、２７上及びシード層２３上には、下から順に、第１フリー磁性層２８、非磁性材料層２９、第２フリー磁性層３０が積層されている。
【００９８】
第２フリー磁性層３０上には、非磁性層３１が積層され、非磁性層３１の中央部３１ｂの両側端部３１ａ，３１ａ上には、強磁性層３２，３２、第２反強磁性層３３，３３、中間層３４，３４、電極層３５，３５がそれぞれトラック幅方向に間隔をあけて形成されている。
【００９９】
電極層３５，３５上及び非磁性層３１の中央部３１ｂ上には、上部ギャップ層３６、上部シールド層３７が積層されている。なお、非磁性層３１の中央部３１ｂのトラック幅方向の幅寸法は光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗに等しくなっている。
【０１００】
中間層３４，３４はＴａからなり、下部シールド層２１及び上部シールド層３７は、ＮｉＦｅなどの磁性材料からなり、下部ギャップ層２２及び上部ギャップ層３６並びに絶縁層２４、２４はアルミナ（Ａｌ２Ｏ３）またはＳｉＯ２などの絶縁性材料から形成されている。
【０１０１】
シード層２３は、結晶構造がｂｃｃ（体心立方格子）構造の非磁性材料、例えばＣｒまたはｆｃｃ（面心立方格子）構造のＮｉＦｅＣｒ合金、または非晶質に近い構造のＴａ、によって形成される。このシード層２３によって、その上に積層される第１フリー磁性層２８の結晶配向を整え、第１フリー磁性層２８の軟磁気特性を向上させるとともに比抵抗を低下させることができる。
【０１０２】
第１反強磁性層２５，２５及び第２反強磁性層３３，３３は、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，のいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成する。
【０１０３】
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。
【０１０４】
第１反強磁性層２５，２５及び第２反強磁性層３３，３３の膜厚は、８０〜３００Å、例えば２００Åである。
【０１０５】
ここで、反強磁性層を形成するための、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、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。特に規定しない限り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以下、以上を意味する。
【０１０６】
また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。さらに、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２〜１０ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、Ｘ’がＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ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。
【０１０７】
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反強磁性層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、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反強磁性層２５，２５及び第２反強磁性層３３，３３を得ることができる。
【０１０８】
なお、本発明では、第１反強磁性層２５，２５と第２反強磁性層３３，３３を同じ組成比の前記ＰｔＭｎ合金、前記Ｘ―Ｍｎ合金、あるいは前記Ｐｔ―Ｍｎ―Ｘ′合金で形成しても、第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の磁化方向を反平行方向あるいは交差する方向にすることができる。
【０１０９】
強磁性層２６、２６及び強磁性層３２，３２は、ＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ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ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。
【０１１０】
非磁性層２７，２７、及び非磁性層３１は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上といった貴金属材料またはＣｒによって形成される。特に、Ｃｕ、ＲｕまたはＣｒで形成されることが好ましい。
【０１１１】
特に非磁性層２７，２７、及び非磁性層３１がＣｒで形成されると強磁性層２６、２６と第１反強磁性層２５，２５の間及び強磁性層３２，３２と第２反強磁性層３３，３３の間に発生する交換異方性磁界が、貴金属を用いて非磁性層２７，２７、及び非磁性層３１を形成したときよりも、大きくなるので好ましい。
【０１１２】
第１フリー磁性層２８及び第２フリー磁性層３０は、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ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ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。第１フリー磁性層２８及び第２フリー磁性層３０の膜厚は３０Å〜５０Å程度で形成されることが好ましい。また第１フリー磁性層２８及び第２フリー磁性層３０にＣｏＦｅ合金が使用されるときの組成比は、例えばＣｏが９０ａｔ％、Ｆｅが１０ａｔ％である。
【０１１３】
また、第１フリー磁性層２８及び第２フリー磁性層３０は磁性層の２層または３層構造で形成されることが好ましい。２層構造のときは、例えば、ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅ構造にして非磁性材料層２９側にＣｏＦｅからなる層を設ける。３層構造の材質の組合わせとしては、例えばＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅを提示できる。
【０１１４】
あるいは、第１フリー磁性層２８及び第２フリー磁性層３０が、非磁性中間層を介して積層された磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ；飽和磁化と膜厚の積）が異なる磁性層からなる積層フェリ型のフリー磁性層であってもよい。
【０１１５】
非磁性材料層２９は、第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０との磁気的な結合を防止する層であり、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。非磁性材料層２９は例えば１８〜３０Å程度の膜厚で形成される。
【０１１６】
電極層３５，３５はＷ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ａｕなどを材料として用いて形成することができる。電極層３５，３５の膜厚は３００Å〜１０００Åである。
【０１１７】
図１に示された磁気検出素子では、第１反強磁性層２５、２５の上に強磁性層２６、２６、非磁性層２７，２７が積層されている。
【０１１８】
この場合は、強磁性層２６，２６と第１反強磁性層２５，２５の間に交換異方性磁界が発生して、強磁性層２６，２６の磁化方向がトラック幅方向（図示Ｘ方向）またはＸ方向と４５°の角度をなす方向に固定される。第１フリー磁性層２８は中央部（トラック幅領域）Ｃの両側端部Ｓ，Ｓで、強磁性層２６，２６と非磁性層２７，２７を介したＲＫＫＹ相互作用またはピンホールを介した直接的な交換相互作用によって磁気的に結合して、第１フリー磁性層２８が単磁区化される。
【０１１９】
一方、第２反強磁性層３３，３３の下に強磁性層３２，３２、非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａが積層されている。
【０１２０】
この場合は、強磁性層３２，３２と第２反強磁性層３３，３３の間に交換異方性磁界が発生して、強磁性層３２，３２の磁化方向がトラック幅方向と反平行方向（図示Ｘ方向と反平行方向）またはＸ方向の反平行方向と４５°の角度をなす方向に固定される。第２フリー磁性層３０の両側端部Ｓ，Ｓと強磁性層３２，３２は、非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａを介したＲＫＫＹ相互作用またはピンホールを介した直接的な交換相互作用によって磁気的に結合し、第２フリー磁性層３０が単磁区化される。
【０１２１】
図１に示される磁気検出素子では、非磁性層２７，２７の膜厚ｔ１は６Å〜１１Åであり、第１フリー磁性層２８の磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）と反平行方向を向いている。
【０１２２】
また、非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａの膜厚ｔ２も６Å〜１１Åであり、第２フリー磁性層３０の磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）を向いている。
【０１２３】
また、非磁性層２７，２７の膜厚ｔ１を０．５Å〜６Åにすると、あるいは非磁性層２７，２７が形成されず強磁性層２６，２６上に直接第１フリー磁性層２８が積層されていると第１フリー磁性層２８の磁化方向を強磁性層２６，２６の磁化方向と平行な方向、図１ではトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向かせることができる。
【０１２４】
非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａの膜厚ｔ２を０．５Å〜６Åにすると、あるいは非磁性層３１は中央部３１ｂのみ形成され、第２フリー磁性層３０上に直接強磁性層３２，３２が積層されていると第２フリー磁性層３０の磁化方向を強磁性層３２，３２の磁化方向と平行な方向、図１ではトラック幅方向（図示Ｘ方向）と反平行方向に向かせることができる。
【０１２５】
非磁性層２７，２７の膜厚ｔ１と非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａの膜厚ｔ２を異ならせて、例えば、第１フリー磁性層２８の磁化方向を強磁性層２６，２６の磁化方向と平行な方向に向かせ、第２フリー磁性層３０の磁化方向を強磁性層３２，３２の磁化方向と反平行な方向に向かせるようにすると、強磁性層２６，２６と第１反強磁性層２５，２５の間に発生する交換異方性磁界と強磁性層３２，３２と第２反強磁性層３３，３３の間に発生する交換異方性磁界の向きを同じにしても、第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の磁化の向きを反平行方向にすることができる。すると、後述する製造方法において、一回の磁場中アニールで、第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０を単磁区化できる。
【０１２６】
なお、第１フリー磁性層２８及び第２フリー磁性層３０の磁化は両側端部Ｓ，Ｓで強固に固定され、中央部（トラック幅領域）Ｃの磁化方向は外部磁界（記録媒体からの漏れ磁界）によって変化する。
【０１２７】
図１に示される磁気検出素子では、第１反強磁性層２５、２５と強磁性層２６、２６が連続成膜され、また第２反強磁性層３３，３３と強磁性層３２，３２が連続成膜されている。従って、第１反強磁性層２５、２５と強磁性層２６、２６間に発生する交換異方性磁界及び第２反強磁性層３３，３３と強磁性層３２，３２間に発生する交換異方性磁界を大きくでき、磁気検出素子のサイドリーディングを低減できる。
【０１２８】
図１に示された磁気検出素子が外部磁界を検出する原理を説明する。
図９は、第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の中央部Ｃの模式的な平面図である。外部磁界が印加されていない状態で、第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の中央部Ｃの磁化方向は点線で示されるＪ１及びＪ２方向を向いており、互いに反平行方向に揃えられている。
【０１２９】
外部磁界Ｈが図示Ｙ方向に与えられると、中央部Ｃにおいて第１フリー磁性層２８の磁化方向と第２フリー磁性層３０の磁化方向の両方が外部磁界によって変動してそれぞれ図示Ｊ１ａ方向及び図示Ｊ２ａ方向を向く。このように、第１フリー磁性層２８の磁化方向と第２フリー磁性層３０の磁化方向の相対角度が変化すると、磁気検出素子の電気抵抗値が変化する。磁気検出素子の電気抵抗値変化を電流変化または電圧変化として取り出すことにより、外部磁界を検出する。
【０１３０】
ただし、外部磁界が印加されていない状態の第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の磁化方向は、図１０に示されるように交差している方が、出力の対称性（アシンメトリー）及び大きさが良好になるので好ましい。
【０１３１】
第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の磁化方向を交差させる方法として、硬磁性材料からなるバイアス層を用いる方法がある。
【０１３２】
図７は、第１フリー磁性層２８、非磁性材料層２９及び第２フリー磁性層３０の積層部をＡとして、この積層部Ａと、積層部Ａのハイト方向後方（図示Ｙ方向）に形成された硬磁性材料からなるハードバイアス層４０を図１の上方向からみた平面図である。また、図８は、積層部Ａ及びハードバイアス層４０と、その上下に形成されている層の縦断面図である。なお、図８では、シード層２３及び非磁性層３１の図示を省略している。
【０１３３】
積層部Ａとハードバイアス層４０の間には、アルミナやＳｉＯ２からなる絶縁層４１が介在している。積層部Ａに、ハードバイアス層４０から静磁界が与えられて、第１フリー磁性層２８の中央部Ｃの磁化方向と、第２フリー磁性層３０の中央部Ｃの磁化方向が図示Ｙ方向に回転して、互いに交差した状態になる。
【０１３４】
ハードバイアス層４０は、少なくとも第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の中央部Ｃの後方に形成されていることが好ましい。図７では、第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の中央部Ｃの両側端部Ｓ，Ｓの後方にも形成されている。ただし、ハードバイアス層４０を第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の両側端部Ｓ，Ｓの後方にも形成するときには、ハードバイアス層４０と電極層３５，３５間の電気的絶縁をとる必要がある。
【０１３５】
本発明では、第１フリー磁性層２８及び第２フリー磁性層３０の磁化方向をそろえるための一対の第１反強磁性層２５，２５及び一対の第２反強磁性層３３，３３が、それぞれトラック幅方向（図示Ｘ方向）に間隔を開けて形成されている。従って、一対の第１反強磁性層２５，２５に挟まれ、外部磁界によって磁化方向が変動する第１フリー磁性層のトラック幅方向の中央部Ｃ、及び一対の前記第２反強磁性層３３，３３に挟まれ、外部磁界によって磁化方向が変動する第２フリー磁性層３０の中央部Ｃの上下には第１反強磁性層２５，２５及び第２反強磁性層３３，３３は形成されない。
【０１３６】
従って、本発明では、磁気検出素子の中央部Ｃ（トラック幅領域）の全膜厚を薄くでき、ギャップ長Ｇ１を小さくできる。なお、ギャップ長Ｇ１とは、中央部Ｃにおける下部シールド層２１と上部シールド層３７間距離である。本発明では、ギャップ長Ｇ１を従来の半分以下の２５０Å程度にできる。
【０１３７】
また、第１反強磁性層２５，２５及び第２反強磁性層３３，３３への、センス電流の分流を少なくできるので電流損失を低減でき、磁界検出出力を向上させることができる。
【０１３８】
本発明の磁気検出素子を実際に使用できるものとして形成すると、必然的に第２フリー磁性層３０の中央部Ｃ上には非磁性層３１（の中央部３１ｂ）が形成される。
【０１３９】
第２フリー磁性層３０のトラック幅方向の中央部Ｃ上に形成された非磁性層３１（の中央部３１ｂ）の膜厚は３Å以上で１０Å以下であり、非磁性層３１の膜厚は、トラック幅方向の中央部Ｃの方が両側端部Ｓ，Ｓよりも厚くなる。
【０１４０】
また、本発明の磁気検出素子は、後述する製造方法によって形成されることにより、非磁性層３１を構成する非磁性材料が第２フリー磁性層３０の両側端部Ｓ，Ｓ内に、膜面垂直下方向に向かうにつれて濃度が減少するように拡散しているものである。
【０１４１】
また、図１に示される本実施の形態のように、凹部２１ａ，２１ａ内に第１反強磁性層２５，２５が形成されると、磁気検出素子の中央部（トラック幅領域）Ｃと両側端部Ｓ，Ｓに生じる段差の高さＤを小さくでき、磁気検出素子の磁気抵抗効果特性が安定する。
【０１４２】
また、中央部（トラック幅領域）Ｃの近傍における第１反強磁性層２５，２５の膜厚が大きい方が、サイドリーディングをより低減できる。このためには、下部シールド層２１に形成された凹部２１ａの底面と側面のなす角θ１の範囲を９０°以上１２０°以下にすることが好ましい。
【０１４３】
なお、図１では、第１反強磁性層２５，２５が埋め込まれる凹部が下部シールド層２１に形成された凹部２１ａ，２１ａである。ただし、本発明では、下部シールド層２１の表面に凹部が形成されず、下部ギャップ層２２が中央部（トラック幅領域）Ｃの両側端部Ｓ，Ｓまで延ばされて、下部ギャップ層の両側端部Ｓ，Ｓの表面にトラック幅方向に間隔をあけて一対の凹部が形成されて、この凹部に第１反強磁性層が形成されてもよい。
【０１４４】
強磁性層２６，２６上に形成された非磁性層２７，２７及び第２フリー磁性層３０上に形成された非磁性層３１は、本発明の磁気検出素子を実際につくるとき、一度大気中に曝露される。しかし、非磁性層２７，２７及び非磁性層３１は、貴金属あるいはＣｒ（クロム）を用いて形成されているので膜厚方向に酸化が進行しにくく、非磁性層２７，２７及び非磁性層３１の表面は酸化しないか、酸化しても酸化層の厚さはせいぜい３Å〜６Åである。従って、非磁性層２７，２７及び非磁性層３１は、第１フリー磁性層２８と強磁性層２６，２６間、及び第２フリー磁性層３０と強磁性層３２間に安定したＲＫＫＹ相互作用またはピンホールを介した直接的な交換相互作用を働かせることができる。
【０１４５】
また、前記貴金属あるいはＣｒを用いて形成された非磁性層２７，２７及び非磁性層３１であれば、表面に形成された酸化層を除去するために低エネルギーのイオンミリングを使用でき、強磁性層２６，２６や、第２フリー磁性層３０の磁気特性の劣化が抑えられ、狭トラック化に優れた磁気検出素子を得ることが可能になっている。
【０１４６】
低エネルギーのイオンミリングはミリングレートが遅く、ミリング止め位置のマージンを狭くすることが可能になるので、非磁性層２７，２７及び非磁性層３１の途中でミリングを止めることが容易になり、強磁性層２６，２６や第２フリー磁性層３０の受けるダメージを小さくできる。
【０１４７】
なお、強磁性層２６，２６や第２フリー磁性層３０の受けるダメージとは、例えば、イオンミリング時に使用されるＡｒなどの不活性ガスが露出した強磁性層２６，２６や第２フリー磁性層３０の表面から内部に入り込むことや、強磁性層２６，２６や第２フリー磁性層３０の表面部分の結晶構造が壊れ、格子欠陥が発生する（Ｍｉｘｉｎｇ効果）ことである。これらのダメージによって強磁性層２６，２６や第２フリー磁性層３０の表面部分の磁気特性が劣化しやすい。
【０１４８】
なお、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。
【０１４９】
図２は、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である。
【０１５０】
図２に示される磁気検出素子は、第２フリー磁性層３０の上に第２反強磁性層５０が直接積層されている点で図１の磁気検出素子と異なっている。第２反強磁性層５０の材料は、第１反強磁性層２５，２５の材料と同じである。
【０１５１】
図２では、第２フリー磁性層３０のトラック幅方向の中央部Ｃ上にも、非反強磁性を有する膜厚ｔ３の第２反強磁性層５０が積層されている。また、第２フリー磁性層３０の両側端部Ｓ，Ｓ上の第２反強磁性層５０は、中央部Ｃ上より厚く、反強磁性を有する膜厚ｔ４で形成されており、第２フリー磁性層３０の磁化方向がトラック幅方向と反平行方向にそろえられている。なお、第２反強磁性層５０の中央部Ｃのトラック幅方向寸法は、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗに等しくなっている。
【０１５２】
本発明でも、第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の磁化方向は、互いに反平行方向にそろえられている。または、図７及び図８に示されるハードバイアス層を設けたり、第１反強磁性層２５，２５と強磁性層２６，２６間の交換異方性磁界及び第２反強磁性層５０，５０と第２フリー磁性層３０間の交換異性性磁界の方向を交叉させることにより、第１フリー磁性層と第２フリー磁性層３０の磁化方向を互いに交差する方向に揃えてもよい。
【０１５３】
第２反強磁性層５０のトラック幅方向の両側端部Ｓ，Ｓの膜厚ｔ４は例えば８０〜３００Åであって反強磁性を示すので、第２フリー磁性層３０の両側端部Ｓ，Ｓの磁化は強固に固定される。一方、第２反強磁性層５０のトラック幅方向の中央部Ｃの膜厚ｔ３は、例えば、５Å以上で５０Å以下であって非反強磁性を示すか示しても非常に弱く、第２フリー磁性層３０の中央部Ｃの磁化は外部磁界に対し磁化変動できる。
【０１５４】
図２に示される磁気検出素子でも、図１に示される磁気検出素子と同様の効果が得られる。
【０１５５】
すなわち、磁気検出素子のトラック幅方向の中央部Ｃ（トラック幅領域）の全膜厚を薄くでき、再生用磁気ヘッドの狭ギャップ化を促進できる。
【０１５６】
また、第１反強磁性層２５，２５及び第２反強磁性層５０への、センス電流の分流を少なくできるので電流損失を低減でき、磁界検出出力を向上させることができる。
【０１５７】
図３は、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である。図３は図１の磁気検出素子に類似している。
【０１５８】
図３に示される磁気検出素子では、第１反強磁性層４４，４４が、表面が平坦面である下部シールド層４１上及び下部ギャップ層４２上にトラック幅方向に間隔を開けて形成されている点で図１に示される磁気検出素子と異なっている。
【０１５９】
第１反強磁性層４４，４４、下部シールド層４１、下部ギャップ層４２、シード層４３の材料は、第１反強磁性層２５，２５、下部シールド層２１、下部ギャップ層２２、シード層２３の材料と同じである。
【０１６０】
一対の第１反強磁性層４４，４４は互いに、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗの間隔をあけて対向しており、中央部（トラック幅領域）Ｃ側の側面は傾斜面４４ａ，４４ａである。また、中央部（トラック幅領域）Ｃの近傍における第１反強磁性層４４，４４の膜厚が大きい方が、サイドリーディングをより低減できる。このためには、第１反強磁性層４４の底面４４ｂと傾斜面４４ａのなす角θ２を大きくすることが好ましい。具体的には、θ２が６０°以上９０°以下であることが好ましい。
【０１６１】
第１反強磁性層４４，４４上には、強磁性層４５，４５及び非磁性層４６，４６が積層されている。図３に示されるように、強磁性層４５，４５及び非磁性層４６，４６はトラック幅方向に間隔をあけて形成されている。非磁性層４６，４６の膜厚ｔ５は、非磁性層２７，２７の膜厚ｔ１と同じである。
【０１６２】
非磁性層４６，４６上及びシード層４３上には、下から順に、第１フリー磁性層２８、非磁性材料層２９、第２フリー磁性層３０が積層されている。第２フリー磁性層３０上には、非磁性層３１が積層され、非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａ上には、強磁性層３２，３２、第２反強磁性層３３，３３、中間層３４，３４、電極層３５，３５がそれぞれトラック幅方向に間隔をあけて形成されている。
【０１６３】
電極層３５，３５上及び非磁性層３１の中央部３１ｂ上には、上部ギャップ層３６、及び上部シールド層３７が積層されている。
【０１６４】
図４は、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である。図４は図２の磁気検出素子に類似している。
【０１６５】
図４に示される磁気検出素子では、第１反強磁性層４４，４４が、表面が平坦面である下部シールド層４１上及び下部ギャップ層４２上にトラック幅方向に間隔を開けて形成されている点で図２に示される磁気検出素子と異なっている。第１反強磁性層４４，４４、下部シールド層４１、下部ギャップ層４２、シード層４３の材料は、第１反強磁性層２５，２５、下部シールド層２１、下部ギャップ層２２、シード層２３の材料と同じである。
【０１６６】
一対の第１反強磁性層４４，４４は互いに、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗの間隔をあけて対向しており、中央部（トラック幅領域）Ｃ側の側面は傾斜面４４ａ，４４ａである。また、中央部（トラック幅領域）Ｃの近傍における第１反強磁性層４４，４４の膜厚が大きい方が、サイドリーディングをより低減できる。このためには、第１反強磁性層４４の底面４４ｂと傾斜面４４ａのなす角θ２を大きくすることが好ましい。具体的には、θ２が６０°以上９０°以下であることが好ましい。
【０１６７】
第１反強磁性層４４，４４上には、強磁性層４５，４５及び非磁性層４６，４６が積層されている。図４に示されるように、強磁性層４５，４５及び非磁性層４６，４６はトラック幅方向に間隔をあけて形成されている。非磁性層４６，４６の膜厚ｔ５は、非磁性層２７，２７の膜厚ｔ１と同じである。
【０１６８】
非磁性層４６，４６上及びシード層４３上には、下から順に、第１フリー磁性層２８、非磁性材料層２９、第２フリー磁性層３０、第２反強磁性層５０が形成されている。
【０１６９】
第２反強磁性層５０のトラック幅方向の両側端部Ｓ，Ｓの膜厚ｔ４は例えば８０〜３００Åであって反強磁性を示すので、第２フリー磁性層３０の両側端部Ｓ，Ｓの磁化は強固に固定される。一方、第２反強磁性層５０のトラック幅方向の中央部Ｃの膜厚ｔ３は、例えば、５Å以上で５０Å以下であって非反強磁性を示すか反強磁性を示しても非常に弱く、第２フリー磁性層３０の中央部Ｃの磁化は外部磁界に対し磁化変動できる。
【０１７０】
第２反強磁性層５０上には、中間層３４、電極層３５がそれぞれトラック幅方向に間隔をあけて形成され、電極層３５上及び第２反強磁性層５０の中央部Ｃ上には、上部ギャップ層３６、及び上部シールド層３７が積層されている。
【０１７１】
図３及び図４に示される磁気検出素子でも、図１及び図２に示される磁気検出素子と同様の効果が得られる。
【０１７２】
すなわち、磁気検出素子のトラック幅方向の中央部Ｃ（トラック幅領域）の全膜厚を薄くでき、再生用磁気ヘッドの狭ギャップ化を促進できる。
【０１７３】
また、第１反強磁性層４４，４４及び第２反強磁性層３３，３３または第２反強磁性層５０への、センス電流の分流を少なくできるので電流損失を低減でき、磁界検出出力を向上させることができる。
【０１７４】
図５は、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である。図５は図１の磁気検出素子に類似している。
【０１７５】
図５の磁気検出素子には、第１フリー磁性層２８の中央部Ｃの下面にスペキュラー層６０が、第２フリー磁性層３０の中央部Ｃの上面にスペキュラー層６１が設けられている点で図１の磁気検出素子と異なっている。
【０１７６】
スペキュラー層６０，６１は、第１フリー磁性層２８、第２フリー磁性層３０を通過した伝導電子をスピン状態を維持したまま反射することによってその平均自由行程を延長するものである。スペキュラー層６０，６１が存在すると磁気検出素子の抵抗変化率が増加する。
【０１７７】
スペキュラー層６０，６１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）、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）、半金属ホイッスラー合金などを提示できる。
【０１７８】
スペキュラー層６０，６１をスパッタ成膜するときは、例えば磁気検出素子が形成される基板の温度を０〜１００℃とし、前記基板とスペキュラー層６０，６１の材料のターゲット間の距離を１００〜３００ｍｍとし、Ａｒガス圧を１０−５〜５×１０−３Ｔｏｒｒ（１．３×１０−３〜０．６７Ｐａ）とする。
【０１７９】
ところで図１ないし図５に示す磁気検出素子は、電極層３５，３５から磁気検出素子内に流れる電流が、各層の膜面に対して平行な方向に流れるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　　ｉｎ　　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型の磁気検出素子と呼ばれる構造である。
【０１８０】
一方、本発明の磁気検出素子には、磁気検出素子の上下に電極層が設けられ、前記電極層から磁気検出素子内に流れる電流が各層の膜面に対し垂直方向に流れるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　　ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造のものも含まれる。
【０１８１】
図６は、図２に示された磁気検出素子と同じ積層構造を有するＣＰＰ型の磁気検出素子を示す図である。
【０１８２】
図６に示される磁気検出素子が図２に示される磁気検出素子と異なる点は以下に示す２点である。すなわち、下部ギャップ層２２が形成されずに、下部シールド層２１がシード層２３を介して第１フリー磁性層２８と導通しており、この下部シールド層２１が電極層を兼ねていることと、第２反強磁性層５０の上にトラック幅方向に間隔を開けて一対の絶縁層６２，６２が積層されたその上に上部ギャップ層を介さずに上部シールド層３７が積層されて、この上部シールド層３７が電極層を兼ねている点である。
【０１８３】
同様にして、図１に示された磁気検出素子と同じ積層構造を有するＣＰＰ型の磁気検出素子を構成することができる。
【０１８４】
ＣＰＰ型の磁気検出素子は、光学的トラック幅を０．１μｍ以下にしても高い磁気抵抗効果を発揮すると考えられており、狭トラック化に適した構造である。
【０１８５】
なお、図１から図６に示された磁気検出素子の第１フリー磁性層２８の磁化方向と第２フリー磁性層３０の磁化方向が、トラック幅方向から角度を持った方向にそろえられつつ、互いに交叉していてもよい。
【０１８６】
図１に示された磁気検出素子の製造方法を説明する。
図１１から図１５は図１の磁気検出素子の製造工程を示す工程図であり、各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図で示されている。なお、図１１から図１５において、図１の各層と同一の符号をつけられた層は、同一の材料で作られている。
【０１８７】
図１１に示される工程では、図示しない基板上に下部シールド層２１、下部ギャップ層２２、シード層２３をベタ膜状に成膜し、さらにシード層２３の中央部（トラック幅領域）Ｃ上を覆うリフトオフ用のレジストＲ１を形成している。なお、図５に示されたスペキュラー層６０を形成するときは、シード層２３の上に成膜する。
【０１８８】
次に、イオンミリングによってシード層２３、下部ギャップ層２２及び下部シールド層２１の両側端部Ｓ，Ｓを図１１に示される点線に沿って削り、下部シールド層２１に凹部を形成する。下部シールド層２１に形成される凹部の側面と底面のなす角θ１は９０°より大きく１２０°以下であることが好ましい。
【０１８９】
なお、図１１工程におけるイオンミリングの入射角度は、シード層の表面に対して、例えば７０°〜９０°である。
【０１９０】
次に、図１２工程では、レジスト層Ｒ１をシード層２３上に残したまま、下部シールド層２１に形成された凹部２１ａ，２１ａ内に絶縁層２４，２４、第１反強磁性層２５，２５、強磁性層２６，２６、非磁性層２７，２７をスパッタ法によって連続成膜する。スパッタ法には、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、あるいはコリメーションスパッタ法のいずれか１種以上が使える。
【０１９１】
なお、絶縁層２４，２４成膜時のスパッタ入射角度は、シード層２３の表面（または前記基板の表面）に対して、例えば３０°〜７０°であり、、第１反強磁性層２５，２５成膜時のスパッタ入射角度は、シード層２３の表面（または前記基板の表面）に対して、例えば５０°〜９０°である。強磁性層２６，２６成膜時のスパッタ入射角度は、シード層２３の表面（または前記基板の表面）に対して、例えば５０°〜９０°であり、非磁性層２７，２７成膜時のスパッタ入射角度は、シード層２３の表面（または前記基板の表面）に対して、例えば５０°〜９０°である。
【０１９２】
また、絶縁層２４，２４の膜厚は５０Å〜３００Å、第１反強磁性層２５，２５の膜厚は８０Å〜３００Å、強磁性層２６，２６の膜厚は５Å〜５０Å、非磁性層２７，２７の膜厚は３Å〜１０Åである。
【０１９３】
非磁性層２７の成膜後に、レジスト層Ｒ１を除去し、その後第１の磁場中アニールを行う。トラック幅方向（図示Ｘ方向）に第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、第１反強磁性層２５と強磁性層２６との間に交換結合磁界を発生させて、強磁性層２６の磁化を図示Ｘ方向に固定する。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。
【０１９４】
また上記した第１の磁場中アニールによって、非磁性層２７を構成するＲｕなどの貴金属元素またはＣｒ元素が、強磁性層２６内部に拡散するものと考えられる。従って熱処理後における強磁性層２６の表面近くの構成元素は、強磁性層を構成する元素と貴金属元素とから構成される。また強磁性層２６内部に拡散した貴金属元素またはＣｒ元素は、強磁性層２６の下面側よりも強磁性層２６の表面側の方が多く、拡散した貴金属元素の組成比は、強磁性層２６の表面から下面に向うに従って徐々に減るものと考えられる。このような組成変調は、ＳＩＭＳ分析装置や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるＥＤＸ分析など薄膜の化学組成を分析する装置で確認することが可能である。
【０１９５】
次に、レジスト層Ｒ１を除去し、シード層２３の表面及び非磁性層２７表面の酸化された部分を、イオンミリングで削って除去する。この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、非磁性層２７が３Å〜１０Å程度の非常に薄い膜厚で形成されているからである。
【０１９６】
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。
【０１９７】
これに対し、例えば従来用いられてきたＴａを使用すると、このＴａは厚い酸化層が形成されやすく、３０Å〜５０Å程度の厚い膜厚で形成しないと、十分にその下の層を酸化から保護できず、しかも、Ｔａ膜の膜厚は酸化により約５０Å以上にまで膨れ上がる。
【０１９８】
このような厚い膜厚のＴａ膜をイオンミリングで除くには、高エネルギーのイオンミリングでＴａ膜を除去する必要があり、高エネルギーのイオンミリングを使用すると、Ｔａ膜のみが除去されるようにミリング制御することは非常に難しい。
【０１９９】
従って、Ｔａ膜の下に形成されている強磁性層も深く削られ、イオンミリング時に使用されるＡｒなどの不活性ガスが露出した強磁性層の表面から内部に入り込んだり、強磁性層の表面部分の結晶構造が壊れ、格子欠陥が発生（Ｍｉｘｉｎｇ効果）する。これらのダメージによって強磁性層の磁気特性が劣化しやすい。また、約５０Å以上の膜厚を有するＴａ膜を低エネルギーのイオンミリングで削ると処理時間がかかりすぎて実用的でなくなる。また、Ｔａは前記貴金属やＣｒに比べると、成膜時に下層の強磁性層に拡散浸入しやすく、Ｔａ膜のみを削って除去できたとしても、露出した強磁性層表面には、Ｔａが混入する。Ｔａが混入した強磁性層は、磁気特性が劣化する。
【０２００】
一方、本発明では、低エネルギーのイオンミリングによって非磁性層２７を削ることができる。低エネルギーのイオンミリングはミリングレートが遅く、ミリング止め位置のマージンを狭くすることが可能になる。特に、非磁性層２７をイオンミリングで除去した瞬間にミリングを止めることも可能になる。従って、強磁性層２６はイオンミリングによって大きなダメージを受けなくなる。なお、イオンミリングの入射角度は、シード層２３表面（または前記基板の表面）に対する法線方向から２０°〜７０°にすることが好ましい。また、イオンミリングの処理時間は数秒から１分程である。
【０２０１】
なお、シード層２３はＴａによって形成されているが、この場合Ｔａの表面に３Åから８Åのごく薄いＲｕなどの非磁性貴金属層をＴａと連続であらかじめ成膜しておくと、Ｔａの酸化を防げ、上記のイオンミリング工程で非磁性貴金属層を適切に除去できる。
【０２０２】
また、シード層がＮｉＦｅやＮｉＦｅＣｒで形成される場合はＴａほどは酸化層が厚く成長しないので上記非磁性貴金属層を省略することができる。
【０２０３】
非磁性層２７表面及びシード層２３表面を削った後、図１３に示されるように、第１フリー磁性層２８、非磁性材料層２９、第２フリー磁性層３０、非磁性層３１を真空中で連続成膜する。なお、図５に示されたスペキュラー層６１を形成するときには、第２フリー磁性層３０と非磁性層３１の間に成膜する。
【０２０４】
図１３の状態では、フリー磁性層２８は中央部（トラック幅領域）Ｃの両側端部Ｓ，Ｓで、強磁性層２６，２６と非磁性層２７，２７を介したＲＫＫＹ相互作用によって磁気的に結合して、第１フリー磁性層２８が単磁区化される。前記非磁性層２７の表面をけずるイオンミリングにおいて、非磁性層２７，２７の膜厚ｔ１が６Å〜１１Åにされると、フリー磁性層２８の磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）と反平行方向を向く。また、非磁性層２７，２７の膜厚ｔ１が０．５Å〜６Åまたは非磁性層２７，２７が完全に除去されると、第１フリー磁性層２８の磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行方向を向く。
【０２０５】
なお、例えば第１フリー磁性層２８及び第２フリー磁性層３０の膜厚は３０Å〜５０Å、非磁性材料層２９の膜厚は１６Å〜３０Å、非磁性層３１の膜厚は３Å〜１０Åである。
【０２０６】
次に、図１４に示されるように、非磁性層３１のトラック幅方向の中央部３１ｂ上にレジスト層Ｒ２を形成し、非磁性層３１のレジスト層Ｒ２に覆われない両側端部３１ａ，３１ａの表面を、イオンミリングで削る。非磁性層３１は３Å〜１０Å程度の非常に薄い膜厚で形成されているので、このイオンミリング工程でも前述の、低エネルギーのイオンミリングを使用できる。図５に示されたスペキュラー層６１を形成するときには、第２フリー磁性層３０の両側端部Ｓ，Ｓ上のスペキュラー層６１と非磁性層３１を全て除去する。
【０２０７】
イオンミリング終了後、図１５に示されるように、非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａ上、に強磁性層３２，３２、第２反強磁性層３３，３３、中間層３４，３４及び電極層３５，３５をスパッタ成膜する。
【０２０８】
次に、レジスト層Ｒ２を有機溶媒などで剥離（リフトオフ）した後、第２の磁場中アニールを行う。このときの磁場方向は、トラック幅方向に反平行方向である。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２５と強磁性層２６間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２５のブロッキング温度よりも低くする。
【０２０９】
これによって第１反強磁性層２５と強磁性層２６間の交換異方性磁界の方向をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けたまま、第２反強磁性層３３と強磁性層３２間の交換異方性磁界をトラック幅方向と反平行方向に向けることができる。
【０２１０】
なお第２の熱処理温度は例えば２７０℃であり、磁界の大きさは８〜３０（ｋＡ／ｍ）、例えば２４ｋ（Ａ／ｍ）である。
【０２１１】
第２の磁場中アニール後、第２フリー磁性層３０の両側端部Ｓ，Ｓと、強磁性層３２，３２は、非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａを介したＲＫＫＹ相互作用またはピンホールを介した直接的な交換相互作用によって磁気的に結合し、第２フリー磁性層３０が単磁区化される。
【０２１２】
強磁性層３２，３２の単位面積当たりの磁気モーメントが第２フリー磁性層３０の単位面積当たりの磁気モーメントより大きい場合に、非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａの表面をけずるイオンミリングにおいて、両側端部３１ａ，３１ａの膜厚ｔ２が６Å〜１１Åにされると、第２フリー磁性層３０の磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）と平行方向を向く。
【０２１３】
反対に、第２フリー磁性層３０の単位面積当たりの磁気モーメントが強磁性層３２，３２の単位面積当たりの磁気モーメントより大きく、非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａの膜厚ｔ２が６Å〜１１Åである場合には、第２フリー磁性層３０の磁化が第２の磁場中アニールの磁化方向（トラック幅方向に反平行方向）を向き、強磁性層３２，３２の磁化方向がトラック幅方向を向く。
【０２１４】
また、両側端部３１ａ，３１ａの膜厚ｔ２が０．５Å〜６Åであるかまたは両側端部３１ａ，３１ａが完全に除去されると、第２フリー磁性層３０の磁化方向はトラック幅方向（図示Ｘ方向）と反平行方向を向く。
【０２１５】
さらに、上部ギャップ層３６及び上部シールド層３７を形成すると、図１に示される磁気検出素子が形成される。
【０２１６】
なお、非磁性層２７，２７の膜厚ｔ１と非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａの膜厚ｔ２を異ならせて、例えば、第１フリー磁性層２８の磁化方向を強磁性層２６，２６の磁化方向と平行な方向に向かせ、第２フリー磁性層３０の磁化方向を強磁性層３２，３２の磁化方向と反平行な方向に向かせるようにすると、強磁性層２６，２６と第１反強磁性層２５，２５の間に発生する交換異方性磁界と強磁性層３２，３２と第２反強磁性層３３，３３の間に発生する交換異方性磁界の向きを同じにしても、第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０の磁化の向きを反平行方向にすることができる。すると、一回の磁場中アニールを行うだけで、第１フリー磁性層２８と第２フリー磁性層３０を、磁化方向が互いに反平行方向になるように単磁区化できる。
【０２１７】
図２に示される磁気検出素子を形成するときには、非磁性層２７，２７の表面の酸化層をイオンミリングによって除去した後、図１６に示されるように、第１フリー磁性層２８、非磁性材料層２９、第２フリー磁性層３０、第２反強磁性層５０を連続成膜する。第２反強磁性層５０は８０〜３００Åの膜厚で成膜する。
【０２１８】
第２反強磁性層５０の上にトラック幅方向に間隔をあけて、中間層３４，３４及び電極層３５，３５を積層する。
【０２１９】
次に、第２の磁場中アニールを行う。このときの磁場方向は、トラック幅方向に反平行方向である。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２５と強磁性層２６間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２５のブロッキング温度よりも低くする。
【０２２０】
これによって第１反強磁性層２５と強磁性層２６間の交換異方性磁界の方向をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けたまま、第２反強磁性層５０と第２フリー磁性層３０間の交換異方性磁界をトラック幅方向と反平行方向に向けることができる。
【０２２１】
なお第２の熱処理温度は例えば２７０℃であり、磁界の大きさは８〜３０（ｋＡ／ｍ）、例えば２４ｋ（Ａ／ｍ）である。
【０２２２】
さらに、電極層３５，３５をマスクとして、第２反強磁性層５０の中央部Ｃを、第２反強磁性層５０の表面に対して８０°〜９０°の方向からのイオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによって削り込む。このとき、残される第２反強磁性層５０の中央部Ｃの膜厚ｔ３を５Å以上５０Å以下にする。
【０２２３】
第２反強磁性層５０の中央部Ｃの膜厚ｔ３を５Å以上５０Å以下にすると、第２反強磁性層５０の中央部Ｃは非反強磁性を示すようになり、第２フリー磁性層３０の中央部Ｃとの間に交換結合磁界が発生しなくなる。第２反強磁性層５０の中央部Ｃのトラック幅方向幅寸法は、光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗに等しくなっている。
【０２２４】
第２反強磁性層５０の中央部Ｃの両側端部Ｓ，Ｓは成膜時の膜厚が維持されるので、第２の磁場中アニール後反強磁性を示し第２フリー磁性層３０の両側端部Ｓ，Ｓの磁化方向を確実に固定することができる。
【０２２５】
すなわち、第２フリー磁性層３０の中央部Ｃは、外部磁界が印加されない状態において、磁化方向が固定された両側端部Ｓ，Ｓにならって図示Ｘ方向と反平行方向に揃えられ、外部磁界が印加されるとその磁化方向が変化する。
【０２２６】
なお、第２の磁場中アニールは、第２反強磁性層５０の中央部を削った後に行う方が好ましい。
【０２２７】
また、第２反強磁性層５０の中央部Ｃを削る工程において、図１６では電極層３５，３５をマスクとして用いたが、第２反強磁性層上に無機絶縁材料からなるマスク層またはレジストからなるマスク層をトラック幅方向に間隔を開けて積層形成してもよい。無機絶縁材料またはレジストからなるマスク層を用いて第２反強磁性層５０の中央部Ｃを削った時は、マスク層を除去した後に別途電極層３５，３５を形成する必要がある。
【０２２８】
また、図１７に示されるように、第２フリー磁性層３０と第２反強磁性層５０の間に、非磁性層５１及び強磁性層５２を成膜し、図１６工程と同様の工程で、第２反強磁性層５０の中央部Ｃと強磁性層５２の中央部Ｃを削って非磁性層５１の中央部Ｃを露出させると、図１８に示される磁気検出素子を得ることができる。
【０２２９】
非磁性層５１及び強磁性層５２の材料は、図１に示される磁気検出素子の非磁性層３１及び強磁性層３２の材料と同じである。また、非磁性層５１の両側端部の膜厚ｔ７と第２フリー磁性層３０及び強磁性層５２の磁化方向の関係は、図１に示される磁気検出素子における非磁性層３１の両側端部３１ａ，３１ａの膜厚ｔ２と第２フリー磁性層３０及び強磁性層３２の磁化方向の関係と同じである。
【０２３０】
次に、図３及び図４に示された磁気検出素子の製造方法を説明する。図１９及び図２０は図３及び図４の磁気検出素子の製造工程を示す製造方法を示す工程図であり、各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図で示されている。なお、図１９及び図２０において、図３及び図４の各層と同一の符号をつけられた層は、同一の材料で作られている。
【０２３１】
図１９に示される工程では、図示しない基板上に下部シールド層４１、下部ギャップ層４２、シード層４３、第１反強磁性層４４、強磁性層４５、非磁性層４６をベタ膜状に成膜する。
【０２３２】
非磁性層４６の成膜後、第１の磁場中アニールを行う。トラック幅方向（図示Ｘ方向）に第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、第１反強磁性層４４と強磁性層４５との間に交換結合磁界を発生させて、強磁性層４５の磁化を図示Ｘ方向に固定する。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。
【０２３３】
また上記した第１の磁場中アニールによって、非磁性層４６を構成するＲｕなどの貴金属元素またはＣｒが、強磁性層４５内部に拡散するものと考えられる。従って熱処理後における強磁性層４５の表面近くの構成元素は、強磁性層を構成する元素と貴金属元素またはＣｒとから構成される。また強磁性層４５内部に拡散した貴金属元素またはＣｒは、強磁性層４５の下面側よりも強磁性層４５の表面側の方が多く、拡散した貴金属元素の組成比は、強磁性層４５の表面から下面に向うに従って徐々に減るものと考えられる。このような組成変調は、ＳＩＭＳ分析装置や透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるＥＤＸ分析など薄膜の化学組成を分析する装置で確認することが可能である。
【０２３４】
次に、図２０に示されるごとく、非磁性層４６上に、トラック幅方向に間隔をあけて一対のレジスト層Ｒ３を形成する。
【０２３５】
次に、イオンミリングあるいは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって非磁性層４６、強磁性層４５、第１反強磁性層４４のレジスト層Ｒ３に挟まれた領域を点線に沿って削る。第１反強磁性層４４，４４のトラック幅方向の間隔で光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗが決められる。
【０２３６】
すなわち、レジスト層Ｒ３，Ｒ３のトラック幅方向間隔とレジスト層Ｒ３の側面Ｒ３ａ、Ｒ３ａの形状とイオンミリングの入射角度を調節することにより光学的トラック幅Ｏ−Ｔｗを任意に設定することができる。
【０２３７】
この方法を用いると、第１反強磁性層４４の側面４４ａと底面４４ｂの角度θ２を大きくすることが容易になり、両側端部Ｓ，Ｓのほぼ全ての領域で第１反強磁性層４４の膜厚を厚くすることができて、フリー磁性層２８の両側端部Ｓ，Ｓの磁化方向を強固に一方向に固定することができる。すなわち、サイドリーディングを低減できる。具体的には、θ２は６０°以上９０°以下であることが好ましい。
【０２３８】
次にレジスト層Ｒ３，Ｒ３を除去した後、シード層４３の表面及び非磁性層４６表面の酸化された部分を、前述の低エネルギーのイオンミリングで削って除去する。
【０２３９】
その後、図１３工程から図１５工程と同様の工程によって、第１フリー磁性層２８、非磁性材料層２９、第２フリー磁性層３０、非磁性層３１、強磁性層３２、第２反強磁性層３３，３３、中間層３４，３４、電極層３５，３５を形成し、さらに上部ギャップ層３６、上部シールド層３７を形成する。
【０２４０】
なお、上述した磁気検出の製造方法において、第１の磁場中アニールの磁界印加方向と第２の磁場中アニールの磁界印加方向を互いに反平行方向にしたが、斜めに交叉する方向に向けてもよい。また、強磁性層３２，３２と第２フリー磁性層３０の単位面積当たりの磁気モーメントを調節することによって、第１の磁場中アニールの磁界印加方向と第２の磁場中アニールの磁界印加方向を平行方向にすることも可能である。
【０２４１】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明の磁気検出素子は、前記第１フリー磁性層の下層には、前記第１フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の第１反強磁性層が、また、前記第２フリー磁性層の上層には、前記第２フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の第２反強磁性層が、それぞれトラック幅方向に間隔を開けて形成されているものである。
【０２４２】
従って、本発明では、磁気検出素子の中央部（トラック幅領域）の全膜厚を薄くでき、再生用磁気ヘッドの狭ギャップ化を促進できる。
【０２４３】
また、前記第１反強磁性層及び前記第２反強磁性層への、センス電流の分流を少なくできるので電流損失を低減でき、磁界検出出力を向上させることができる。
【０２４４】
また、本発明は、上記のように、第１フリー磁性層及び第２フリー磁性層の磁化方向をそろえるための一対の前記第１反強磁性層及び一対の前記第２反強磁性層が、それぞれトラック幅方向に間隔を開けて形成されている磁気検出素子を具体的に作ることができるものとして提供するものである。
【０２４５】
前記第２フリー磁性層のトラック幅方向の中央部上に設けられた前記非磁性層は、本発明の磁気検出素子を実際に使用できるものとして形成したときに必然的に形成されるものである。
【０２４６】
上記構造の磁気検出素子を製造するとき、前記第２フリー磁性層上に積層される非磁性層は、成膜後一度大気中に曝露される。
【０２４７】
しかし、本発明では、前記非磁性層は、貴金属あるいはＣｒ（クロム）を用いて形成されているので膜厚方向に酸化が進行しにくく、非磁性層の表面は酸化しないか、酸化しても酸化層の厚さはせいぜい３Å〜６Åである。
【０２４８】
従って、前記貴金属あるいはＣｒを用いて形成された前記非磁性層であれば、表面に形成された酸化層を除去するために、低エネルギーのイオンミリングを使用でき、第２フリー磁性層の磁気特性の劣化が抑えられるので、サイドリーディングの少ない狭トラック化に優れた磁気検出素子を得ることが可能になっている。
【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の断面図、
【図２】本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図３】本発明の第３の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図４】本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図５】本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図６】本発明の第６の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図７】ハードバイアス層が設けられた本発明の磁気検出素子の部分平面図、
【図８】ハードバイアス層が設けられた本発明の磁気検出素子の部分断面図、
【図９】本発明の磁気検出素子の動作原理を説明するための模式図、
【図１０】本発明の磁気検出素子の動作原理を説明するための模式図、
【図１１】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１２】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１３】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１４】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１５】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１６】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１７】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１８】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１９】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図２０】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図２１】従来の磁気検出素子の断面図、
【符号の説明】
２１　下部シールド層
２２　下部ギャップ層
２３　シード層
２４　絶縁層
２５　第１反強磁性層
２６　強磁性層
２７　非磁性層
２８　第１フリー磁性層
２９　非磁性材料層
３０　第２フリー磁性層
３１　非磁性層
３２　強磁性層
３３、５０　第２反強磁性層
３４　中間層
３５　電極層
３６　上部ギャップ層
３７　上部シールド層
Ｃ　中央部
Ｓ　両側端部
【図１】
2004031719.tif 000003
【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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