(57)【要約】【課題】特に狭トラック化においても再生出力の向上と実効再生トラックの広がりを抑制することでサイドリーディングの発生を抑えることが可能な磁気検出素子及びその製造方法を提供すること目的としている。【解決手段】フリー磁性層２８の素子両側端部上には非磁性中間層２９を介して強磁性層３０が形成され、強磁性層３０間の間隔Ｄよりも広い間隔Ｃを有した第２反強磁性層３１が強磁性層３０上に形成され、強磁性層３０が第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂよりもトラック幅方向の中心方向に延出し、さらに電極層３７が第２反強磁性層３１上から前記延出形成された強磁性層３０上にかけて形成されている。これによって再生出力の向上と実効再生トラック幅の広がりを抑えサイドリーディングの発生を適切に抑制できる。【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、第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有して積層された多層膜を有する磁気検出素子において、
前記フリー磁性層の素子両側端部上には非磁性中間層を介して強磁性層が形成され、前記強磁性層間のトラック幅方向に形成された間隔よりも広い間隔を有した第２反強磁性層が前記強磁性層上に形成されて、前記素子両側端部内で、前記強磁性層が前記第２反強磁性層のトラック幅方向における内側端面よりもトラック幅方向の中心方向に延出し、
電極層が前記第２反強磁性層上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけて形成さ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反強磁性層上から前記延出形成された強磁性層上にかけてストッパ層が設けられ、前記ストッパ層上に前記電極層が形成されている請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記電極層は、前記第２反強磁性層上に形成された第１電極層と、前記第１電極層及び第２反強磁性層のトラック幅方向における内側端面上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけて形成された第２電極層とで構成される請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記第１電極層と前記第２電極層とは別工程で形成されたものである請求項３記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記第１電極層と第２電極層は異なる材質の非磁性導電材料で形成される請求項３または４に記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記第１電極層は前記第２電極層よりも延性が小さい材質で形成される請求項５記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記第１電極層は、Ａｕと、Ｐｄ、Ｃｕ、Ｃｒのうちいずれか１種以上とからなる合金材料、またはＣｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗのうちいずれか１種以上で形成され、前記第２電極層は、Ａｕ、ＣｕあるいはＡｇのうちいずれか１種以上で形成される請求項６記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記第１電極層及び第２反強磁性層の前記内側端面上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけてストッパ層が形成され、前記ストッパ層上に前記第２電極層が形成される請求項３ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記ストッパ層は、さらに前記第１電極層と前記第２反強磁性層間にも形成される請求項８記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記ストッパ層は前記電極層よりもエッチングレートが遅い材質である請求項２、８または９に記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記ストッパ層は、Ｔａ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈのうち１種あるいは２種以上の元素で形成される請求項１０記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
前記ストッパ層はＣｒ層であり、その上にＴａ層が積層されている請求項２、８、９または１０に記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
前記第２反強磁性層の内側端面の下縁部から、前記第２反強磁性層の膜厚よりも薄い膜厚の内側先端部が、前記延出形成された前記強磁性層上にまで延び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】
前記強磁性層間の前記間隔からは前記フリー磁性層の素子中央部が露出し、前記露出したフリー磁性層上にスペキュラー層が形成されている請求項１ないし１３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１５】
前記電極層が形成される部分に絶縁材料で形成された絶縁層が設けられ、前記電極層は、前記多層膜の膜厚方向の上下に設けられる請求項１ないし１４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１６】
前記フリー磁性層の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）から前記強磁性層の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）を引いた単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）は、０（Ｔ・ｎｍ）より大きく２．６（Ｔ・ｎｍ）以下である請求項１ないし１５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１７】
前記フリー磁性層の膜厚（ｔ）から前記強磁性層の膜厚（ｔ）を引いた膜厚差は、０Å以上で３０Å以下である請求項１ないし１６のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１８】
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、下から順に第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層、非磁性中間層及び強磁性層を有する多層膜を積層形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜の上面のトラック幅方向の両側に第２反強磁性層を形成する工程と、
（ｃ）前記多層膜上から前記第２反強磁性層上にかけて電極層を形成し、前記電極層上に、前記第２反強磁性層間のトラック幅方向における間隔よりも間隔の狭いマスク層を形成し、前記マスク層に覆われていない前記電極層を削る工程と、
（ｄ）さらに前記電極層を削ったことで露出した前記強磁性層を削り、これにより前記強磁性層を前記フリー磁性層の素子両側端部上に非磁性中間層を介して、且つ前記強磁性層を、前記第２反強磁性層のトラック幅方向における内側端面よりもトラック幅方向の中心方向に延出して残し、さらに電極層を前記第２反強磁性層上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけて残す工程。
【請求項１９】
前記（ｃ）工程で、前記電極層を形成する前に、前記多層膜上から前記第２反強磁性層上にかけてストッパ層を形成し、そのストッパ層上に前記電極層を形成し、
前記（ｃ）工程で、前記ストッパ層が露出するまで前記電極層を削り、前記（ｄ）工程で、露出した前記ストッパ層を除去した後、露出する前記強磁性層を削る請求項１８記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２０】
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。
（ｅ）基板上に、下から順に第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層、非磁性中間層及び強磁性層を有する多層膜を積層形成する工程と、
（ｆ）前記多層膜の上面のトラック幅方向の両側に第２反強磁性層及び第１電極層を積層形成する工程と、
（ｇ）前記多層膜上から前記第２反強磁性層及び第１電極層のトラック幅方向における内側端面上、さらに前記第１電極層上にかけて第２電極層を形成する工程と、
（ｈ）前記多層膜上に形成された前記第２電極層を除去し、前記第２電極層を除去したことで露出した強磁性層を除去し、これにより前記強磁性層を前記フリー磁性層の素子両側端部上に非磁性中間層を介して、且つ前記強磁性層を、前記第２反強磁性層のトラック幅方向における内側端面よりもトラック幅方向の中心方向に延出して残し、さらに前記第２電極層を前記第１電極層及び第２反強磁性層の前記内側端面上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけて残す工程。
【請求項２１】
前記（ｇ）工程で第２電極層を形成するとき、基板に対して垂直方向から斜めに傾けたスパッタ角度で、前記第２電極層を成膜することで、前記内側端面上に形成された第２電極層の膜厚を、多層膜の上面、および第１電極層の上面に形成された第２電極層の膜厚よりも厚く形成する請求項２０記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２２】
前記（ｈ）工程で、前記多層膜の上面に形成された第２電極層を除去するとき、その際のミリング角度を、前記第２電極層を形成するときのスパッタ角度よりも、垂直方向に近い角度とする請求項２１記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２３】
前記（ｇ）工程で、前記第２電極層を形成する前に、前記多層膜上から前記内側端面上、さらには前記第１電極層上にかけてストッパ層を形成し、その後、前記ストッパ層上に前記第２電極層を形成し、
前記（ｈ）工程で、前記ストッパ層が露出するまで前記多層膜上に形成された前記第２電極層を除去し、前記第２電極層を除去したことで露出した前記ストッパ層を除去した後、前記強磁性層を除去する請求項２０ないし２２のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２４】
前記ストッパ層を前記電極層よりもエッチングレートが遅い材質で形成する請求項１９または２３に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２５】
前記ストッパ層を、Ｔａ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈのうち１種あるいは２種以上の元素で形成する請求項２４記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２６】
前記ストッパ層をＣｒ層で形成し、さらにその上にＴａ層を積層する請求項１９、２３または２４に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２７】
前記（ｂ）及び（ｆ）工程で、トラック幅方向の第２反強磁性層間に、前記第２反強磁性層と一体の前記第２反強磁性層よりも膜厚の薄い反強磁性層を残し、前記（ｄ）及び（ｈ）工程で、前記電極層あるいは第２電極層を削ったことで露出した前記反強磁性層を除去し、これにより前記第２反強磁性層の内側端面の下縁部から、前記第２反強磁性層の膜厚よりも薄い膜厚の反強磁性の内側先端部を、前記延出形成された前記強磁性層上に残す請求項１８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（ｃ）工程で形成される電極層、前記（ｆ）工程で形成される第１電極層及び前記（ｇ）工程で形成される第２電極層に代えて、絶縁材料で形成された絶縁層を形成し、前記電極層を、前記多層膜の膜厚方向の上下に設ける請求項１８ないし２７のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２９】
前記フリー磁性層の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）から前記強磁性層の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）を引いた単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）が、０（Ｔ・ｎｍ）より大きく２．６（Ｔ・ｎｍ）以下となるように、前記フリー磁性層及び前記強磁性層の各単位面積当たりの磁気モーメントを調整する請求項１８ないし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】
前記フリー磁性層の膜厚（ｔ）から前記強磁性層の膜厚（ｔ）を引いた膜厚差が０Å以上で３０Å以下となるように、前記フリー磁性層及び前記強磁性層の各膜厚を調整する請求項１８ないし２９のいずれか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、エクスチェンジバイアス方式によってフリー磁性層の磁化制御を行う磁気検出素子に係り、特に狭トラック化においても再生出力の向上とサイドリーディングの発生を抑制することが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２４は従来の磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０００３】
符号１はＰｔＭｎなどの第１反強磁性層であり、前記第１反強磁性層１の上にＮｉＦｅ合金などで形成された固定磁性層２、Ｃｕなどで形成された非磁性材料層３、およびＮｉＦｅ合金などで形成されたフリー磁性層４が積層形成されている。
【０００４】
図２４に示すように前記フリー磁性層４の上にはトラック幅方向（図示Ｘ方向）にトラック幅Ｔｗを開けて第２反強磁性層５が形成され、その上に電極層６が形成されている。
【０００５】
図２４に示す実施形態では、前記フリー磁性層４と前記第２反強磁性層５とが重なる部分に交換結合磁界が発生し、素子両側端部の前記フリー磁性層４は図示Ｘ方向に磁化固定されるが、素子中央部の前記フリー磁性層４は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ている。このようにして前記フリー磁性層４の磁化制御を行う方法をエクスチェンジバイアス方式と呼ぶ。
【０００６】
図２４に示す従来例では次のような問題があった。それは特に高記録密度化を図るために狭トラック化が進むと、前記素子中央部のフリー磁性層４に、外部磁界に対し磁化反転しにくい不感領域が増え、これによって前記外部磁界に対し前記フリー磁性層４の素子中央部が感度良く磁化反転せず再生出力の低下が問題となったのである。
【０００７】
前記フリー磁性層４の素子中央部は、前記フリー磁性層４の素子両側端部の第２反強磁性層５とフリー磁性層４の界面で発生する交換結合バイアス磁界が磁性層内部の交換相互作用により、素子中央部まで媒介されて図示Ｘ方向に磁化される。前記バイアス磁界はフリー磁性層４の素子中央部の素子両側端部との境界付近で強く働き、トラック幅Ｔｗが小さくなるほど、前記バイアス磁界が強く働く領域が前記フリー磁性層４の素子中央部全体に及びやすくなる。
【０００８】
強くバイアス磁界を受けたフリー磁性層４の素子中央部は、素子両側端部ほど強く磁化固定されないものの外部磁界に対し感度良く磁化反転しにくくなり、強くバイアス磁界を受けた領域が上記した不感領域となりやすく、この結果、狭トラック化を進めるほど再生出力の低下を招いたのである。
【０００９】
一方、図２５は前記図２４と電極層６の形成位置が異なる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である。なお図２５において、図２４と同じ符号がつけられている層は図２４と同じ層を示している。
【００１０】
図２５では図２４と異なり、前記電極層６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における内側先端部６ａが、前記第２反強磁性層５間の間隔Ｔ１内から露出した前記フリー磁性層４上にまで延出形成され、前記電極層６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法でトラック幅Ｔｗが規制される。
【００１１】
図２５に示す従来例では、前記第２反強磁性層５間のトラック幅方向への間隔Ｔ１を図２４の従来例よりも広く形成できる。図２５に示す従来例では、前記第２反強磁性層５と膜厚方向で重ねて形成された前記フリー磁性層４の素子両側端部が図示Ｘ方向に強く磁化固定される。一方、前記電極層６の内側先端部６ａが前記フリー磁性層４上にまでオーバーラップして形成された前記フリー磁性層４の中間領域では、前記フリー磁性層４の素子両側端部から強い前記バイアス磁界を受けることで不感領域となり、実質的に磁気抵抗変化に寄与しない領域となる。そして前記フリー磁性層４の素子中央部のみが弱く図示Ｘ方向に単磁区化され、この領域が外部磁界に対し感度良く磁化反転する感度領域となっている。
【００１２】
そして前記電極層６から前記フリー磁性層４側に流れるセンス電流は、前記電極層６の内側先端部６ａからフリー磁性層４の素子中央部に主に流れるので、前記フリー磁性層４の中間領域、すなわち不感領域にセンス電流を流れ難くでき、この不感領域を電気的に殺すことができる。
【００１３】
このように図２５に示す従来例では、図２４に比べて第２反強磁性層５間のトラック幅方向における間隔Ｔ１を広げることができるとともに、電極層６間で規制されるトラック幅Ｔｗを、不感領域を避けて前記フリー磁性層４の感度領域の幅寸法と一致させることができるため、狭トラック化においても再生出力の大きい磁気検出素子を製造できると期待された。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図２５に示す従来例でも次のような問題があった。すなわち前記フリー磁性層４の中間領域は不感領域として定義されるが、前記不感領域は電気的に死んでいるものの磁気的に完全に死んだ状態ではない。換言すれば、前記不感領域は外部磁界に対し磁化反転しにくくなっているが完全に磁化固定されているわけではなく外部磁界に対しわずかながら反転する場合がある。
【００１５】
かかる場合、その磁化反転はフリー磁性層４内を感度領域となる素子中央部にまで伝播するため、前記不感領域に侵入してくる外部磁界が読み取られ、これがノイズとなり再生特性を低下させてしまう。
【００１６】
上記した問題は、結局のところ、実質的にトラック幅Ｔｗとして機能する実効再生トラック幅が、図２５において電極層６間で規制されたトラック幅Ｔｗ（これを光学的なトラック幅と呼ぶ）よりも広がり、メディア上の隣接トラック等から漏れてくる外部磁界を読み取ってしまうサイドリーディングの問題を引き起こし、従って図２５に示す構造では、狭トラック化に適切に対応可能な磁気検出素子を実現できなかったのである。
【００１７】
特に上記したサイドリーディングの問題は、前記電極層６の内側先端部６ａのフリー磁性層４上面へのオーバーラップ長が長くなればなるほど（すなわち中間領域のトラック幅方向への幅が大きくなるほど）顕著化する。
【００１８】
そこで本発明は、上記の課題を解決するためになされたものであって、特に狭トラック化においても再生出力の向上と実効再生トラックの広がりを抑制することでサイドリーディングの発生を抑えることが可能な磁気検出素子及びその製造方法を提供すること目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明は、下から順に、第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有して積層された多層膜を有する磁気検出素子において、
前記フリー磁性層の素子両側端部上には非磁性中間層を介して強磁性層が形成され、前記強磁性層間のトラック幅方向に形成された間隔よりも広い間隔を有した第２反強磁性層が前記強磁性層上に形成されて、前記素子両側端部内で、前記強磁性層が前記第２反強磁性層のトラック幅方向における内側端面よりもトラック幅方向の中心方向に延出し、
電極層が前記第２反強磁性層上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけて形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
上記した磁気検出素子では、前記フリー磁性層の素子両側端部上に非磁性中間層を介して強磁性層が形成され、前記強磁性層間の前記間隔よりも広い間隔を有する第２反強磁性層が前記強磁性層上に形成されている。このため前記第２反強磁性層と膜厚方向で重なる前記強磁性層は前記第２反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によってトラック幅方向に強固に磁化固定される。またこの磁化固定された強磁性層と膜厚方向で対向するフリー磁性層は、前記強磁性層との間で発生するＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって前記強磁性層とは反対方向に磁化固定される。
【００２１】
一方、前記第２反強磁性層の内側端面よりも前記トラック幅方向の中心方向に延出した強磁性層の部分及びその部分と膜厚方向で対向するフリー磁性層には、前記強磁性層内部及びフリー磁性層内部で生じるバイアス磁界の他に、強磁性層とフリー磁性層との間で生じるＲＫＫＹ相互作用による交換結合も作用するため、外部磁界に対する磁化反転のし難さ（感度の低下）は、図２５に示す中間領域よりもさらに増す。
【００２２】
また前記フリー磁性層の素子中央部には、前記膜厚方向に非磁性中間層を介して強磁性層は形成されておらず、したがって前記フリー磁性層の素子中央部には、磁性層内部で生じるバイアス磁界のみが働き、強磁性層との間でのＲＫＫＹ相互作用による交換結合は働かないから、前記素子中央部は外部磁界に対し感度良く磁化反転できる程度に弱く単磁区化された状態となっている。
【００２３】
さらに電極層は、前記第２反強磁性層の内側端面よりもトラック幅方向の中心方向へ延出形成された強磁性層上にまでオーバーラップして形成されているため、前記電極層からのセンス電流は、前記第２反強磁性層や前記延出形成された強磁性層下にある多層膜全体に分流しにくくなり、最短距離で前記フリー磁性層及びその下の素子中央部に流れる。
【００２４】
そしてトラック幅Ｔｗは、前記強磁性層間のトラック幅方向への幅寸法で規制される。
【００２５】
以上のように本発明では、前記第２反強磁性層間のトラック幅方向への間隔を前記強磁性層間の間隔で規制されるトラック幅Ｔｗよりも広げることができ、しかも電極層の内側先端部を前記第２反強磁性層よりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された強磁性層上にオーバーラップさせることで、センス電流を分流ロスが少なく適切にフリー磁性層の素子中央部に流すことができ、さらにフリー磁性層の素子中央部には強磁性層との間でＲＫＫＹ相互作用による交換結合が働かないから、前記素子中央部は感度良く磁化反転し、その結果、再生出力の向上を図ることが可能になる。
【００２６】
しかも前記第２反強磁性層の内側端面よりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された強磁性層の部分は、その下に非磁性中間層を介してフリー磁性層が形成された、いわゆる人工フェリ構造となっており、前記強磁性層とフリー磁性層間にＲＫＫＹ相互作用による交換結合が作用する結果、外部磁界に対する感度をより効果的に鈍化させることができ、この部分に外部磁界が及んでも効果的に磁化反転しにくくできるため、図２５に示す従来例よりもより適切に実効再生トラック幅の広がりを抑え、サイドリーディングの発生を抑制することが可能になる。
【００２７】
以上のように本発明の磁気検出素子によれば、狭トラック化においても再生出力の向上と実効再生トラック幅の広がりを抑えサイドリーディングの発生を適切に抑制できるため、従来に比べて高記録密度化においても再生特性の向上を効果的に図ることが可能な磁気検出素子を提供することが可能である。
【００２８】
また本発明では、前記第２反強磁性層上から前記延出形成された強磁性層上にかけてストッパ層が設けられ、前記ストッパ層上に前記電極層が形成されていることが好ましい。
【００２９】
また本発明では、前記電極層は、前記第２反強磁性層上に形成された第１電極層と、前記第１電極層及び第２反強磁性層のトラック幅方向における内側端面上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけて形成された第２電極層とで構成されていてもよい。これにより前記電極層（第２電極層）のオーバーラップ長をより左右対称の幅寸法で形成しやすくなる。
【００３０】
また前記第１電極層と前記第２電極層とは別工程で形成されたものであることが好ましい。
【００３１】
また本発明では、前記第１電極層と第２電極層は異なる材質の非磁性導電材料で形成されてもよい。
【００３２】
さらに本発明では、前記第１電極層は前記第２電極層よりも延性が小さい材質で形成されることが好ましい。前記第１電極層及び第２電極層が共にＡｕなど延性が大きい軟らかい材質で形成されていると、例えばスライダ加工時の研磨によって、前記電極層の部分でスメアリングが発生し電極層と上部シールド層あるいは下部シールド層とが短絡し磁気検素子の再生機能が破壊される。オーバーラップされる第２電極層は導電性が高いことが重要であり、導電性の高いＡｕなどは延性が大きいが、本発明の構造上、第１電極層は前記第２電極層に比べて導電性の性質は低くても再生特性はさほど低下しない。また第１電極層の形成領域は第２電極層の形成領域に比べて大きくなりやすい。そこで第１電極層を第２電極層よりも延性が小さい材質で形成し、これによって効果的にスメアリングの発生を抑制することが可能になる。
【００３３】
また本発明では、前記第１電極層は、Ａｕと、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｃｕのうちいずれか１種以上とからなる合金材料、またはＣｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗのうちいずれか１種以上で形成され、前記第２電極層は、Ａｕ、ＣｕあるいはＡｇのうちいずれか１種以上で形成されることが好ましい。
【００３４】
また本発明では、前記第１電極層及び第２反強磁性層の前記内側端面上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけてストッパ層が形成され、前記ストッパ層上に前記第２電極層が形成されることが好ましい。
【００３５】
また本発明では、前記ストッパ層は、さらに前記第１電極層と前記第２反強磁性層間にも形成されることが好ましい。
【００３６】
さらに前記ストッパ層は前記電極層よりもエッチングレートが遅い材質で、具体的には、前記ストッパ層は、Ｔａ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈのうち１種あるいは２種以上の元素で形成されることが好ましい。
【００３７】
また本発明では、前記ストッパ層はＣｒ層であり、その上にＴａ層が積層されていてもよい。
【００３８】
また本発明では、前記第２反強磁性層の内側端面の下縁部から、前記第２反強磁性層の膜厚よりも薄い膜厚の内側先端部が、前記延出形成された前記強磁性層上にまで延びて形成されていてもよい。
【００３９】
さらに前記強磁性層間の前記間隔からは前記フリー磁性層の素子中央部が露出し、前記露出したフリー磁性層上にスペキュラー層が形成されていることが好ましい。
【００４０】
また前記電極層が形成される部分に絶縁材料で形成された絶縁層が設けられ、前記電極層は、前記多層膜の膜厚方向の上下に設けられる形態であってもよい。この形態の磁気検出素子は、ＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる。
【００４１】
また本発明では、前記フリー磁性層の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）から前記強磁性層の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）を引いた単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）は、０（Ｔ・ｎｍ）より大きく２．６（Ｔ・ｎｍ）以下であることが好ましい。後述する実験によれば、前記Ｎｅｔ　Ｍｓｔを上記した範囲内に設定することで、前記フリー磁性層と強磁性層とが膜厚方向で重なる部分の再生感度を適切に低減させることができ、具体的には感度｛Δｖ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝を０．２以下に抑えることができる。
【００４２】
またＮｅｔ　Ｍｓｔをプラス側の値、すなわちフリー磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントを前記強磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントよりも大きくする理由は、再生波形の安定性を向上させると共に、フリー磁性層の磁化方向を制御するための磁場中アニール工程を容易に且つ適切に行うことができるようにするためである。
【００４３】
また本発明では、前記フリー磁性層の膜厚（ｔ）から前記強磁性層の膜厚（ｔ）を引いた膜厚差は、０Å以上で３０Å以下であることが好ましい。後述する実験によれば、前記膜厚差を上記した範囲内に設定することで、前記フリー磁性層と強磁性層とが膜厚方向で重なる部分の再生感度を適切に低減させることができ、具体的には感度｛Δｖ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝を０．２以下に抑えることができる。またフリー磁性層の膜厚を強磁性層の膜厚より厚くすると、上記したＮｅｔ　Ｍｓｔをプラス側の値にする効果と同じ効果を得ることができる。
【００４４】
また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、下から順に第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層、非磁性中間層及び強磁性層を有する多層膜を積層形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜の上面のトラック幅方向の両側に第２反強磁性層を形成する工程と、
（ｃ）前記多層膜上から前記第２反強磁性層上にかけて電極層を形成し、前記電極層上に、前記第２反強磁性層間のトラック幅方向における間隔よりも間隔の狭いマスク層を形成し、前記マスク層に覆われていない前記電極層を削る工程と、
（ｄ）さらに前記電極層を削ったことで露出した前記強磁性層を削り、これにより前記強磁性層を前記フリー磁性層の素子両側端部上に非磁性中間層を介して、且つ前記強磁性層を、前記第２反強磁性層のトラック幅方向における内側端面よりもトラック幅方向の中心方向に延出して残し、さらに電極層を前記第２反強磁性層上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけて残す工程。
【００４５】
上記した本発明の磁気検出素子の製造方法によれば、前記強磁性層のトラック幅方向の間隔で規制されるトラック幅Ｔｗよりも前記第２反強磁性層のトラック幅方向への間隔を広げて形成でき、しかも前記第２反強磁性層よりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された前記強磁性層上にまで前記電極層をオーバーラップして形成することができ、さらに前記フリー磁性層の素子中央部を除いて前記フリー磁性層の素子両側端部のみに、非磁性中間層を介して強磁性層が形成された人工フェリ構造を容易に且つ適切に形成できる。
【００４６】
本発明では、前記（ｃ）工程で、前記電極層を形成する前に、前記多層膜上から前記第２反強磁性層上にかけてストッパ層を形成し、そのストッパ層上に前記電極層を形成し、
前記（ｃ）工程で、前記ストッパ層が露出するまで前記電極層を削り、前記（ｄ）工程で、露出した前記ストッパ層を除去した後、露出する前記強磁性層を削ることが好ましい。
【００４７】
前記ストッパ層を形成することで、前記（ｃ）工程で前記電極層を削る際にオーバーエッチングしても、前記ストッパ層で前記エッチングが食い止められ、その後、例えばイオンミリング装置に内蔵されたＳＩＭＳ分析装置でモニタしながらイオンミリングを制御し、前記イオンミリングの終点位置、すなわち前記強磁性層を除去した瞬間にイオンミリングを止め、その下のフリー磁性層の素子中央部に対するイオンミリングの影響を最小限に抑えることができる。
【００４８】
また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。
（ｅ）基板上に、下から順に第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層、非磁性中間層及び強磁性層を有する多層膜を積層形成する工程と、
（ｆ）前記多層膜の上面のトラック幅方向の両側に第２反強磁性層及び第１電極層を積層形成する工程と、
（ｇ）前記多層膜上から前記第２反強磁性層及び第１電極層のトラック幅方向における内側端面上、さらに前記第１電極層上にかけて第２電極層を形成する工程と、
（ｈ）前記多層膜上に形成された前記第２電極層を除去し、前記第２電極層を除去したことで露出した強磁性層を除去し、これにより前記強磁性層を前記フリー磁性層の素子両側端部上に非磁性中間層を介して、且つ前記強磁性層を、前記第２反強磁性層のトラック幅方向における内側端面よりもトラック幅方向の中心方向に延出して残し、さらに前記第２電極層を前記第１電極層及び第２反強磁性層の前記内側端面上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけて残す工程。
【００４９】
上記した本発明の磁気検出素子の製造方法によれば、前記強磁性層のトラック幅方向の間隔で規制されるトラック幅Ｔｗよりも前記第２反強磁性層のトラック幅方向への間隔を広げて形成でき、しかも前記第２反強磁性層よりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された前記強磁性層上にまで前記第２電極層をオーバーラップして形成することができ、さらに前記フリー磁性層の素子中央部を除いて前記フリー磁性層の素子両側端部のみに、非磁性中間層を介して強磁性層が形成された人工フェリ構造を容易に且つ適切に形成できる。またこの製造方法では、前記オーバーラップして形成される前記第２電極層のトラック幅方向への幅を左右均等に形成しやすく、より再生出力の向上及びサイドリーディングの発生を抑制できる磁気検出素子を製造することができる。
【００５０】
また本発明では、前記（ｇ）工程で第２電極層を形成するとき、基板に対して垂直方向から斜めに傾けたスパッタ角度で、前記第２電極層を成膜することで、前記内側端面上に形成された第２電極層の膜厚を、多層膜の上面、および第１電極層の上面に形成された第２電極層の膜厚よりも厚く形成することが好ましい。
【００５１】
上記した第２電極層をスパッタ成膜したときの各箇所での膜厚の違いは本発明にとって極めて重要である。上記したように、第２電極層を成膜したとき、前記内側端面上に形成される第２電極層の膜厚は、多層膜の上面、および第１電極層の上面に形成された第２電極層の膜厚よりも厚く形成されなければならない。
【００５２】
前記（ｈ）工程で、前記多層膜の上面に形成された第２電極層を除去するが、この工程では、前記内側端面上に形成された第２電極層も一部削られる。しかし本発明ではこの内側端面上に形成された第２電極層は最終的に残されるようにしなければならず、この内側端面上に形成された第２電極層の膜厚が、多層膜の上面に形成された第２電極層の膜厚よりも薄いと、多層膜の上面の第２電極層が全て削り取られる前に前記内側端面上に形成された第２電極層の方が早く削り取られる可能性がある。そこで本発明では、第２電極層を形成するとき、基板に対して垂直方向から斜めに傾けたスパッタ角度で、前記第２電極層を成膜し、これにより前記内側端面上に形成された第２電極層の膜厚を、多層膜の上面、および第１電極層の上面に形成された第２電極層の膜厚よりも厚く形成している。
【００５３】
また本発明では、前記（ｈ）工程で、前記多層膜の上面に形成された第２電極層を除去するとき、その際のミリング角度を、前記第２電極層を形成するときのスパッタ角度よりも、垂直方向に近い角度とすることが好ましい。
【００５４】
これにより前記多層膜の上面に形成された第２電極層の中央を適切に除去できると同時に、前記内側端面上に形成された第２電極層を所定膜厚で残すことが可能になり、左右均等の膜厚を有するオーバーラップ構造の電極層を精度良く形成することが可能になる。
【００５５】
以上により前記多層膜の上面に形成された第２電極層を適切に除去できると同時に、前記内側端面上に形成された第２電極層を所定膜厚で残すことが可能になり、左右均等の膜厚を有するオーバーラップ構造の電極層を精度良く形成することが可能になる。
【００５６】
また本発明では、前記（ｇ）工程で、前記第２電極層を形成する前に、前記多層膜上から前記内側端面上、さらには前記第１電極層上にかけてストッパ層を形成し、その後、前記ストッパ層上に前記第２電極層を形成し、
前記（ｈ）工程で、前記ストッパ層が露出するまで前記多層膜上に形成された前記第２電極層を除去し、前記第２電極層を除去したことで露出した前記ストッパ層を除去した後、前記強磁性層を除去することが好ましい。
【００５７】
前記ストッパ層を形成することで、前記（ｈ）工程で前記第２電極層を削る際にオーバーエッチングしても、前記ストッパ層で前記エッチングが食い止められ、その後、例えばイオンミリング装置に内蔵されたＳＩＭＳ分析装置によりモニタしながらイオンミリングを制御し、前記イオンミリングの終点位置、すなわち前記強磁性層を除去した瞬間にイオンミリングを止め、その下のフリー磁性層の素子中央部に対するイオンミリングの影響を最小限に抑えることができる。
【００５８】
また本発明では、前記ストッパ層を前記電極層よりもエッチングレートが遅い材質で形成することが好ましく、具体的には、前記ストッパ層を、Ｔａ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈのうち１種あるいは２種以上の元素で形成することが好ましい。
【００５９】
また本発明では、前記ストッパ層をＣｒ層で形成し、さらにその上にＴａ層を積層してもよい。
【００６０】
また本発明では、前記（ｂ）及び（ｆ）工程で、トラック幅方向の第２反強磁性層間に、前記第２反強磁性層と一体の前記第２反強磁性層よりも膜厚の薄い反強磁性層を残し、前記（ｄ）及び（ｈ）工程で、前記電極層あるいは第２電極層を削ったことで露出した前記反強磁性層を除去し、これにより前記第２反強磁性層の内側端面の下縁部から、前記第２反強磁性層の膜厚よりも薄い膜厚の反強磁性の内側先端部を、前記延出形成された前記強磁性層上に残してもよい。上記のように前記（ｂ）及び（ｆ）工程で、トラック幅方向の第２反強磁性層間に、前記第２反強磁性層と一体の前記第２反強磁性層よりも膜厚の薄い反強磁性層を残すことで、前記第２反強磁性層下の強磁性層がエッチング等の影響を受けることを回避できる。
【００６１】
また本発明では、前記（ｃ）工程で形成される電極層、前記（ｆ）工程で形成される第１電極層及び前記（ｇ）工程で形成される第２電極層に代えて、絶縁材料で形成された絶縁層を形成し、前記電極層を、前記多層膜の膜厚方向の上下に設けてもよい。
【００６２】
このように本発明の磁気検出素子の製造方法は、ＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型の磁気検出素子にも適用可能である。
【００６３】
また本発明では、前記フリー磁性層の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）から前記強磁性層の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）を引いた単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）が、０（Ｔ・ｎｍ）より大きく２．６（Ｔ・ｎｍ）以下となるように、前記フリー磁性層及び前記強磁性層の各単位面積当たりの磁気モーメントを調整することが好ましい。
【００６４】
また本発明では、前記フリー磁性層の膜厚（ｔ）から前記強磁性層の膜厚（ｔ）を引いた膜厚差が０Å以上で３０Å以下となるように、前記フリー磁性層及び前記強磁性層の各膜厚を調整することが好ましい。
【００６５】
上記のようにＮｅｔ　Ｍｓｔを所定範囲及び膜厚差を所定範囲内に設定することで、前記フリー磁性層及び強磁性層の磁化方向を制御するための磁場中アニールを容易且つ適切に行うことができ、前記フリー磁性層及び強磁性層を適切に磁化制御しやすい。
【００６６】
【発明の実施の形態】
図１は本発明における磁気検出素子（スピンバルブ型薄膜素子）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。
【００６７】
符号２０は基板である。前記基板２０上には、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒなどで形成されたシードレイヤ２１が形成されている。前記シードレイヤ２１は、例えば（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０ａｔ％Ｃｒ４０ａｔ％の膜厚６０Åで形成される。
【００６８】
前記シードレイヤ２１の上には第１反強磁性層２２が形成されている。第１反強磁性層２２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。
【００６９】
第１反強磁性層２２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２２及び固定磁性層２３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、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２２及び固定磁性層２３の交換結合膜を得ることができる。
【００７０】
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。
【００７１】
第１反強磁性層２２の膜厚は、トラック幅方向の中心付近において８０〜３００Åである。
【００７２】
前記第１反強磁性層２２の上には、固定磁性層２３が形成されている。前記固定磁性層２３は人工フェリ構造である。前記固定磁性層２３は磁性層２４、２６とその間に介在する非磁性中間層２５の３層構造である。
【００７３】
前記磁性層２４、２６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。前記磁性層２４と磁性層２６は、同一の材料で形成されることが好ましい。
【００７４】
また、非磁性中間層２５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。
【００７５】
前記固定磁性層２３の上には、非磁性材料層２７が形成されている。非磁性材料層２７は、固定磁性層２３とフリー磁性層２８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。
【００７６】
前記非磁性材料層２７の上にはフリー磁性層２８が形成されている。図１に示す実施形態では前記フリー磁性層２８上の全面に非磁性中間層２９が形成されている。前記フリー磁性層２８は、ＮｉＦｅ合金等の磁性材料で形成される。図１に示す実施形態では前記フリー磁性層２８と非磁性材料層２７との間にＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層（図示しない）が形成されていてもよい。
【００７７】
図１に示す実施形態では、前記フリー磁性層２８の素子両側端部上に前記非磁性中間層２９を介して強磁性層３０が形成されている。前記強磁性層３０はＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、あるいはＣｏ等の既存の磁性材料で形成される。
【００７８】
なお以下では前記基板２０から前記強磁性層３０までの積層体を多層膜４０と呼ぶ。
【００７９】
前記強磁性層３０上には第２反強磁性層３１が形成される。第２反強磁性層３１は、第１反強磁性層２２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。
【００８０】
また図１のように前記第２反強磁性層３１内には、図面上点線が記載され、前記点線よりも上側に符号３１ｃ、下側に符号３１ｄが記載されているが、これは後述する製造方法によれば前記第２反強磁性層３１を２層に分けて形成したことを意味する。なお完成した第２反強磁性層３１には符号３１ｃと３１ｄ間に明確な境界線が現われているわけではない。
【００８１】
図１に示す実施形態では、前記素子両側端部のうち前記素子中央部に近い領域Ｂ（以下、単に領域Ｂと呼ぶ）の強磁性層３０上に形成された第２反強磁性層３１よりも、前記素子両側端部のうち前記素子中央部から遠い領域Ａ（以下、単に領域Ａと呼ぶ）の強磁性層３０上に形成された第２反強磁性層３１の方が膜厚が厚くなっている。なお以下では、前記領域Ｂ上に形成された第２反強磁性層３１を前記第２反強磁性層３１の内側先端部３１ａと呼ぶ。
【００８２】
図１に示すように、前記領域Ａ上に形成された第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂは、前記第２反強磁性層３１間のトラック幅方向への間隔Ｃが、下方から上方に向う（図示Ｚ方向に向う）にしたがって徐々に広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。前記領域Ａ上の前記第２反強磁性層３１の上面３１ｅには例えばＣｒなどで形成された第１ストッパ層３３が形成され、前記第１ストッパ層３３の上にＴａなどで形成された第１保護層３４が形成される。前記第１保護層３４の内側端面３４ａは、前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂと同じ連続面で形成される。
【００８３】
図１に示す実施形態では前記第１保護層３４上から前記第１保護層３４及び第２反強磁性層３１の内側端面３４ａ、３１ｂ上、さらに前記第２反強磁性層３１の内側先端部３１ａ上にかけてＣｒなどで形成された第２ストッパ層３５が形成され、前記第２ストッパ層３５上にＴａなどで形成された第２保護層３６が形成される。
【００８４】
図１に示す実施形態では、前記第２保護層３６の上に電極層３７が形成される。前記電極層３７はＡｕやＣｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗなどの非磁性導電材料で形成される。
【００８５】
前記電極層３７は、前記領域Ａの第２反強磁性層３１上のみならず、前記領域Ｂの強磁性層３０上に第２反強磁性層３１の内側先端部３１ａ、第２ストッパ層３５及び第２保護層３６を介してオーバーラップ形成される。
【００８６】
前記電極層３７の内側端面３７ａは、強磁性層３０、第２反強磁性層３１の内側先端部３１ａ、第２ストッパ層３５及び第２保護層３６の内側端面と連続面として形成され、図１に示す実施形態では、前記電極層３７の内側端面３７ａは下方から上方に向けて（図示Ｚ方向に向けて）徐々に前記電極層３７間のトラック幅方向への間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。ただし、前記電極層３７の内側端面３７ａは前記基板２０表面に対し垂直方向（図示Ｚ方向）と平行な方向に形成されていてもよい。
【００８７】
前記電極層３７上にはＴａなどで形成された第３保護層３８が形成され、また前記第３保護層３８上から前記電極層３７の内側端面３７ａ上、さらには強磁性層３０間の間隔Ｄ内に露出した非磁性中間層２９上にかけて第４保護層３９が形成される。前記第４保護層３９は、Ａｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成され、例えば上部ギャップ層として機能させることができる。また後述するように前記第４保護層３９をスペキュラー層として機能させることもできる。
【００８８】
以下に図１に示す実施形態の特徴的部分について説明する。図１に示す磁気検出素子では、前記フリー磁性層２８の素子両側端部上に非磁性中間層２９を介して強磁性層３０が形成され、前記強磁性層３０間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における間隔Ｄよりも広い間隔Ｃを有する第２反強磁性層３１が前記強磁性層３０上に形成されている。
【００８９】
前記第２反強磁性層３１は、素子両側端部の領域Ａ上では厚い膜厚で形成され、この部分と膜厚方向（図示Ｚ方向）で重なる前記強磁性層３０は前記第２反強磁性層３１との間で発生する交換結合磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強固に磁化固定される。またこの磁化固定された強磁性層３０と膜厚方向で対向する領域Ａのフリー磁性層２８は、前記強磁性層３０との間で発生するＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって前記強磁性層３０とは反対方向に磁化固定される。
【００９０】
一方、前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂよりも前記トラック幅方向（図示Ｘ方向）の中心方向に延出する領域Ｂの強磁性層３０及びその強磁性層３０と膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向する領域Ｂのフリー磁性層２８には、前記強磁性層３０内部及びフリー磁性層２８内部の交換相互作用により媒介されたバイアス磁界の他に、強磁性層３０とフリー磁性層２８との間で生じるＲＫＫＹ相互作用による交換結合も作用し、これによって領域Ｂの強磁性層３０及びフリー磁性層２８の感度はより鈍化し、後述するように、この領域Ｂでの感度をゼロにすることもできる。
【００９１】
また前記フリー磁性層２８の素子中央部には、膜厚方向に非磁性中間層２９を介して強磁性層３０は形成されていない。したがって前記フリー磁性層２８の素子中央部には、磁性層内部の交換相互作用により媒介されたバイアス磁界のみが働き、強磁性層３０との間でのＲＫＫＹ相互作用による交換結合は働かないから、前記フリー磁性層２８の素子中央部は外部磁界に対し感度良く磁化反転できる程度に弱く単磁区化された状態となっている。
【００９２】
さらに図１に示すように電極層３７の内側先端部３７ｂは、前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂよりもトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中心方向へ延出形成された領域Ｂの強磁性層３０上に前記第２反強磁性層３１の内側先端部３１ａ等を介してオーバーラップ形成されているため、前記電極層３７からのセンス電流は、素子両側端部の第２反強磁性層３１や強磁性層３０の下に位置する多層膜全体に分流せず、前記電極層３７のオーバーラップ部（内側先端部３７ｂ）から最短距離で前記フリー磁性層２８やその下の多層膜の素子中央部に流れる。
【００９３】
このように図１に示す実施形態では、前記第２反強磁性層３１間のトラック幅方向への間隔Ｃを前記強磁性層３０の下面間の間隔Ｄで規制されるトラック幅Ｔｗよりも広げることができ、しかも電極層３７の内側先端部３７ｂを前記第２反強磁性層３１よりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された領域Ｂの強磁性層３０上にオーバーラップさせることで、センス電流の分流を抑えて前記センス電流を効果的にフリー磁性層２８の素子中央部に流すことができ、さらに前記フリー磁性層２８の素子中央部には強磁性層３０との間でＲＫＫＹ相互作用による交換結合が働かないから、前記フリー磁性層２８の素子中央部は感度良く磁化反転し、その結果、再生出力の向上を図ることが可能になる。
【００９４】
しかも前記第２反強磁性層３１よりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された領域Ｂの強磁性層３０は、その下に非磁性中間層２９を介してフリー磁性層２８が形成された、いわゆる人工フェリ構造となっており、前記強磁性層３０とフリー磁性層２８間にＲＫＫＹ相互作用による交換結合が作用する結果、前記領域Ｂの強磁性層３０とフリー磁性層２８の外部磁界に対する感度をより効果的に鈍化させることができ、前記領域Ｂに外部磁界が及んでも磁化反転を効果的に抑制できるため、図２５に示す従来例よりもより適切に実効再生トラック幅の広がりを抑え、サイドリーディングの発生を抑制することが可能になる。
【００９５】
以上のように図１の磁気検出素子によれば、狭トラック化においても再生出力の向上と実効再生トラック幅の広がりを抑えサイドリーディングの発生を適切に抑制できるため、従来に比べて高記録密度化においても再生特性の向上を効果的に図ることが可能な磁気検出素子を提供することが可能である。
【００９６】
図１に示す実施形態のその他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、強磁性層３０とフリー磁性層２８の素子両側端部とがその間に非磁性中間層２９を挟んだ人工フェリ構造となっている。前記非磁性中間層２９は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種または２種以上で形成されることが好ましい。
【００９７】
ここで適切な人工フェリ構造とするため、前記強磁性層３０とフリー磁性層２８の磁化を互いに反平行状態し、且つ固定磁性層２３の磁化と直交させるには、前記強磁性層３０の単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）とフリー磁性層２８の単位面積当たりの磁気モーメントとを互いに違う値にしなければならない。
【００９８】
上記したように、素子両側端部の領域Ｂでの感度を人工フェリ構造にすることで鈍化させることができると説明したが、前記感度は、特に上記した単位面積当たりの磁気モーメントを適切に調整することによってさらに効果的に鈍化させることができるものと考えられる。
【００９９】
後述する実験によれば、前記フリー磁性層２８の単位面積当たりの磁気モーメントから前記強磁性層３０の単位面積当たりの磁気モーメントを引いた単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）を−６（Ｔ・ｎｍ）以上で２．６（Ｔ・ｎｍ）以下の範囲内にすると再生感度｛Δｖ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝を絶対値で０．２以下に抑えることができることがわかった。
【０１００】
ここで再生感度｛Δｖ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝とは、外部磁界が±４０００Ｏｅ（ここで＋４０００Ｏｅの外部磁界とは例えばハイト方向への外部磁界の方向及び強さを指し、―４０００Ｏｅの外部磁界とはハイト方向と逆方向への外部磁界の方向及び強さを指す）時のときの電圧差（ΔＶ）に対する、外部磁界が±１００Ｏｅ（ここで＋１００Ｏｅの外部磁界とは例えばハイト方向への外部磁界の方向及び強さを指し、―１００Ｏｅの外部磁界とはハイト方向と逆方向への外部磁界の方向及び強さを指す）時のときの電圧差（ΔＶ）の比率である。この比率が絶対値で小さい値ほど再生感度は低くなる。
【０１０１】
また再生感度｛Δｖ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝を絶対値で０．２以下とした理由は、後述する実験結果によれば０．２の部分で前記合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）と再生感度｛Δｖ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝との関係に変曲点が存在するとともに、再生感度を０．２以下に抑えることでサイドリーディングを実用レベルに抑制することができるからである。なおここで言う「実用レベル」とは、素子中央部におけるフリー磁性層２８の再生感度が０．８程度であり、この感度の１／４以下が効果的にサイドリーディングを抑制でき、実際に製品として使用できるレベルのことを指し、すなわち本発明において０．２以下の再生感度をサイドリーディングを抑制できる実用レベルとする。
【０１０２】
ただし本発明では、前記合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）を０（Ｔ・ｎｍ）よりも大きく２．６（Ｔ・ｎｍ）以下とすることが好ましい。０（Ｔ・ｎｍ）の合成磁気モーメントを除いた理由は、前記合成磁気モーメントが０（Ｔ・ｎｍ）ということは、すなわち前記フリー磁性層２８の単位面積当たりの磁気モーメントと強磁性層３０の単位面積当たりの磁気モーメントが同じ値になることであり、かかる場合、磁場中アニールのときに、その磁場の影響を強く受ける支配的な層（すなわち磁場中アニール時に磁場方向に向く層）が、フリー磁性層２８及び強磁性層３０のどちらとも言えないため、前記フリー磁性層２８と強磁性層３０を反平行状態にしつつ固定磁性層２３の磁化方向と交差する方向に磁化制御することが困難となる。よって本発明では、好ましい前記合成磁気モーメントの範囲から０（Ｔ・ｎｍ）を除いている。
【０１０３】
また好ましい前記合成磁気モーメントの値をプラス側の値にした理由は、まず合成磁気モーメントに対するスピンフロップ磁界Ｈｓｆの値が、前記合成磁気モーメントがマイナス側よりもプラス側の値の方が急激に大きい値になりやすいために、前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０の磁化制御を行うための磁場中アニール時の磁場強度のマージンを広くとりやすく、容易に且つ適切に前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０を反平行状態にしつつ固定磁性層の磁化方向と交差する方向に磁化制御できること、および前記合成磁気モーメントをマイナス側の値にすると、前記強磁性層３０の内側端部から前記フリー磁性層２８に漏れる双極子磁界（静磁界）が大きくなり、またこの静磁界は前記フリー磁性層２８の磁化と逆方向に作用するため、再生波形の歪みや不安定性を招きやすくなるため、本発明では前記合成磁気モーメントをプラス側の値にしている。
【０１０４】
ところで
従来、人工フェリ構造は、それを構成する２つの強磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントをほぼ同程度に近づけることで、前記合成磁気モーメントが小さくなるから、特にこの合成磁気モーメントが小さい人工フェリ構造をフリー磁性層に適用することで前記フリー磁性層の感度を向上させることができると考えられていた。しかしながら本発明者がエクスチェンジバイアス構造での実験を重ねたところ、上記のように前記合成磁気モーメントをある程度小さくすると感度が低下することを見出したのである。
【０１０５】
そこで本発明者はこの実験結果を応用し、感度を低下させたい領域Ｂでは、強磁性層３０とフリー磁性層２８との合成磁気モーメントを０（Ｔ・ｎｍ）よりも大きく２．６（Ｔ・ｎｍ）以下として、この領域Ｂの感度を０．２以下に低下させるとともに、素子中央部でのフリー磁性層２８を人工フェリ構造とせずに、前記素子中央部を前記フリー磁性層２８単体で構成し、前記素子中央部での前記フリー磁性層２８の感度を向上させることとしたのである。
【０１０６】
なお上記した合成磁気モーメントの測定方法は、透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）等でフリー磁性層２８及び強磁性層３０の膜厚を測定し、前記透過型電子顕微鏡に備えられたエネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＸ）などで前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０の材質の組成を測定する。文献等で前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０の材質から飽和磁化Ｍｓを推定し、前記膜厚ｔと前記飽和磁化Ｍｓとの積で単位面積当たりの磁気モーメントを求めて前記合成磁気モーメントの値を算出する。
【０１０７】
また後述する実験によれば、前記フリー磁性層２８の膜厚（ｔ）から前記強磁性層３０の膜厚（ｔ）を引いた膜厚差を−３０Å以上で３０Å以下にすると、再生感度｛Δｖ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝を絶対値で０．２以下に抑えることができることがわかった。
【０１０８】
ただし前記膜厚差がマイナス側の値であると、単位面積当たりの合成磁気モーメントがマイナス側の値であるときの不具合と同様の問題が発生しやすいので、前記膜厚差はプラス側の値であることが好ましい。本発明では前記膜厚差を０Å以上で３０Å以下に設定した。これにより、再生感度｛Δｖ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝を絶対値で０．２以下に抑えることができるとともに、前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０の磁化制御を容易に且つ適切に行うことができ、しかも再生波形の安定性を図ることが可能である。
【０１０９】
なお前記フリー磁性層２８の膜厚と強磁性層３０の膜厚は、上記した合成磁気モーメントを求める上での一つのパラメータであるから、膜厚差は前記合成磁気モーメントの値にも関係してくる。前記膜厚差が小さければ、それだけ前記合成磁気モーメントも小さい値になる。合成磁気モーメントを求めるには飽和磁化Ｍｓというパラメータも必要なので、膜厚差のみで直接、合成磁気モーメントを求めることはできないが、前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０はＦｅやＣｏ、Ｎｉを主体とした強磁性材料で形成されるのが一般的で、本発明においても実験でＣｏやＦｅ、Ｎｉを主体とした強磁性材料でフリー磁性層２８及び強磁性層３０を形成して好ましい膜厚差を求めていることからすると、本発明と全く異なる材質をフリー磁性層２８及び強磁性層３０に用いていない限り、本発明の好ましい膜厚差を有する磁気検出素子であれば、本発明と同様の目的、すなわち領域Ｂでの感度を鈍化させてサイドリーディングの発生を抑制するといった目的を達成することができるものと考えられる。
【０１１０】
次に、図１に示す実施形態では、前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂの下縁部から領域Ａでの第２反強磁性層３１の膜厚よりも薄い膜厚の内側先端部３１ａが、前記強磁性層３０の領域Ｂ上にまで延出形成されている。この第２反強磁性層３１の内側先端部３１ａは形成されていなくてもよいが後述する磁気検出素子の製造方法によれば、前記内側先端部３１ａが形成されていた方がイオンミリングの影響を前記内側先端部３１ａ下の層に及ばなくすることができるので好ましい。
【０１１１】
また前記内側先端部３１ａの膜厚は５０Å以下の薄い膜厚で形成されていることが好ましい。前記内側先端部３１ａが５０Å以上の厚い膜厚であると、前記内側先端部３１ａが反強磁性を帯びて前記領域Ｂでの強磁性層３０との間で交換結合磁界が発生して、領域Ｂでの強磁性層３０及びフリー磁性層２８が強固に磁化固定され、前記フリー磁性層２８の素子両側端部から磁性層内部の交換相互作用により媒介されるバイアス磁界が、前記フリー磁性層２８の素子中央部の素子両側端部との境界付近で強まり、図２４に示す従来例と同様に、前記フリー磁性層２８の素子中央部で不感領域が形成される結果、再生出力が低下するからである。
【０１１２】
なお前記領域Ａ上に形成された第２反強磁性層３１は８０Å以上で３００Å以下の厚い膜厚で形成されることが好ましい。これによって前記領域Ａでの第２反強磁性層３１と強磁性層３０間で適切な大きさの交換結合磁界が生じ、前記領域Ａでの強磁性層３０とフリー磁性層２８をより効果的に磁化固定することが可能になる。
【０１１３】
次に図１に示す実施形態では、複数のストッパ層３３、３５が形成されている。前記ストッパ層３３、３５は、Ｔａ、Ｃｒ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈのうち１種または２以上の元素で形成されることが好ましい。
【０１１４】
前記ストッパ層３３、３５のうち、第２ストッパ層３５は、導電性であり、電極層３７よりもエッチングレートが遅いことが必要である。導電性である必要性は、前記電極層３７の内側先端部３７ｂから前記第２ストッパ層３５を介して多層膜４０側にセンス電流が流れるからである。次に前記電極層３７よりもエッチングレートが遅い必要性は、後述する製造方法によれば、前記多層膜４０の素子中央部上に形成された前記電極層３７をエッチングで除去する工程があるが、オーバーエッチングしたときでも、前記エッチングが前記素子中央部での電極層３７下の層に影響を与えないようにするためである。オーバーエッチングしても露出するのはエッチングレートの遅い第２ストッパ層３５であるから、前記第２ストッパ層３５はオーバーエッチングによって全て除去される心配がなく、その下の層に前記エッチングの影響が及ぶのを回避することができる。
【０１１５】
また前記第２ストッパ層３５は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によってエッチングされない、あるいはされにくい材質である場合には、前記電極層３７をオーバーエッチングして、前記第２ストッパ層３５が露出しても、前記第２ストッパ層３５はこのエッチングの影響をほとんど受けない。例えば後述する製造方法によれば前記素子中央部上の電極層３７を反応性イオンエッチングによって除去する工程があるが、前記第２ストッパ層３５が前記反応性イオンエッチングでエッチングされない材質であれば、そもそも第２ストッパ層３５は前記反応性イオンエッチングでエッチングされず、そのような材質を第２ストッパ層３５として使用してもかまわない。
【０１１６】
また前記第２ストッパ層３５上にはＴａからなる第２保護層３６が形成され、このとき前記第２ストッパ層３５の材質は例えばＣｒ層である。Ｃｒ層は電極層３７の材質であるＡｕと拡散を起しやすい。拡散すると素子抵抗が上昇するから好ましくない。前記電極層３７が例えばＡｕで形成され、第２ストッパ層３５がＣｒ層で形成されるとき、上記した拡散を防止すべくＴａからなる第２保護層３６をＣｒ層と前記電極層３７間に介在させた方が好ましい。
【０１１７】
次に図１に示す磁気検出素子の素子中央部の膜構成について以下に説明する。図１に示す実施形態では、前記フリー磁性層２８の素子中央部上に非磁性中間層２９が形成されている。前記非磁性中間層２９は上記したようにＲｕなどで形成され、この非磁性中間層２９は素子両側端部でフリー磁性層２８と強磁性層３０とを人工フェリ構造とするために設けられた層である。
【０１１８】
従って強磁性層３０が形成されていない素子中央部では前記フリー磁性層２８３０上に前記非磁性中間層２９が設けられていないなくてもよく、かかる場合、前記フリー磁性層２８の素子中央部上には直接、第４保護層３９が形成される。このとき前記第４保護層３９をスペキュラー層として機能させることができる。
【０１１９】
前記スペキュラー層の形成により、前記スペキュラー膜に達した伝導電子（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、移動向きを変えてフリー磁性層２８内を通り抜けることが可能になる。
【０１２０】
このため前記スペキュラー膜を設けることで、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。
【０１２１】
前記スペキュラー膜の形成は、例えば前記第４保護層３９としてＴａ膜を１０〜２０Å程度成膜し、大気中でこのＴａ層を完全に酸化する。他に前記スペキュラー膜の材質としては、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、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。
【０１２２】
また前記第４保護層３９の形成により、特に素子のハイト方向（図示Ｙ方向）奥側で前記電極層３７と図示しない上部シールド層とがショートするのを適切に防止でき、また前記電極層３７等の上面を適切に酸化から防止することが可能になる。
【０１２３】
また図１に示す実施形態では、前記電極層３７の内側先端部３７ｂのトラック幅方向におけるオーバーラップ長Ｔ９を図２５に示す従来例よりも長く延ばすことができる。その理由は、前記素子中央部の領域Ｂでは人工フェリ構造となっていることで効果的に感度が鈍化した不感領域にでき、前記領域Ｂが図２５に示す中間領域より長く延ばされていても前記領域Ｂでの感度の低下を適切に図ることができるからである。このため前記領域Ｂ上に重ねられる、電極層３７のオーバーラップ長Ｔ９を従来より長く延ばして形成でき、例えば前記オーバーラップ長Ｔ９を、５０Å以上で２０００Å以下程度で形成できる。
【０１２４】
また図１に示す磁気検出素子の製造方法では、２度のマスク合わせをしなければならないが、この際のアライメント精度があまり高くない場合でも、上記した電極層３７のオーバーラップ長Ｔ９を長く延ばして形成できる結果、素子の左右両側に適切に感度の低い領域Ｂを形成することが可能である。
【０１２５】
図１に示す磁気検出素子は、前記電極層３７からのセンス電流が、多層膜４０の各膜面に対しほぼ平行な方向に流れるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型となっているが、図１に示す磁気検出素子の構成を、前記センス電流が前記多層膜４０の各層を膜厚方向に流れるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型の磁気検出素子にも適用可能である。
【０１２６】
その実施形態は図２であり、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。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】
図２に示す実施形態では、基板２０が下部電極層であり、例えば磁性材料で形成された下部シールド層である。
【０１２８】
図２に示す実施形態では、図１の電極層３７が形成されていた位置にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された絶縁層４１が形成される。また図１のように第４保護層３９を形成せず、前記絶縁層４１上から素子中央部の非磁性中間層２９上にかけて上部電極層４２が形成される。前記上部電極層４２は例えば磁性材料で形成された上部シールド層である。
【０１２９】
図２に示す実施形態では、第２反強磁性層３１と上部電極層４２間に絶縁層４１が形成されるので、前記上部電極層４２から多層膜４０に膜厚方向に流れるセンス電流が前記第２反強磁性層３１に分流するのを抑制でき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。
【０１３０】
また図１のように第４保護層３９を設けなかったのは、絶縁性の第４保護層３９が前記素子中央部の非磁性中間層２９上に形成されると前記電極層から膜厚方向に素子中央部の多層膜４０に流れるセンス電流の流れが前記第４保護層３９の存在で流れにくくなりあるいは遮断され再生特性の低下を招くからである。ただし、前記第４保護層３９が非磁性導電性材料で形成される場合、前記第４保護層３９が設けられていてもよい。その場合、前記第４保護層３９は上部ギャップ層の一部として構成される。
【０１３１】
なお図２に示す前記非磁性材料層２７は、例えばＣｕで形成されているが、スピントンネル効果の原理を用いたトンネル型磁気抵抗効果素子（ＴＭＲ素子）の場合、前記非磁性材料層２７は、例えばＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料で形成される。
【０１３２】
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。
【０１３３】
図３に示す磁気検出素子の特徴的部分について以下に説明する。前記フリー磁性層２８の素子両側端部上に非磁性中間層２９を介して形成された強磁性層３０上には、前記素子両側端部のトラック幅方向の中心からトラック幅方向に離れた領域Ａ上に第２反強磁性層３１が形成され、この第２反強磁性層３１の上に第１ストッパ層３３及び第１保護層３４を介して第１電極層４３が形成されている。そして第１電極層４３上には保護層５５が形成されている。そして前記第１電極層４３とは別工程で形成された第２電極層４６が、前記第１電極層４３の内側端面４３ａ及び第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂ上から、前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂよりもトラック幅方向の中心方向へ延出形成された領域Ｂの強磁性層３０上にかけて、第２ストッパ層４４及び第２保護層４５を介して形成されている。トラック幅Ｔｗは前記強磁性層３０の下面間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への間隔Ｄで規制される。
【０１３４】
図３に示す実施形態では、第２反強磁性層３１上に形成される第１電極層４３と、延出形成された領域Ｂの強磁性層３０上にオーバーラップする第２電極層４６とを別々に形成している点に特徴がある。
【０１３５】
本発明では後述する製造方法で詳述するように、第２電極層４６を形成する際にレジスト層のマスク合わせが必要なく、左右均等の膜厚Ｔ２を有する第２電極層４６を狭トラック化においても精度良く形成することが可能になる。ここで膜厚Ｔ２はオーバーラップ長であり、５０Å以上で１０００Å以下であることが好ましい。
【０１３６】
図３に示す実施形態では図１に示す実施形態に比べて電極層のオーバーラップ長を左右均等に形成しやすく、図１に比べてサイドリーディングの発生の抑制をより効果的に達成することが可能になる。
【０１３７】
なおこの図３に示す実施形態でも図１に示す実施形態と同様に、前記第２反強磁性層３１間のトラック幅方向への間隔Ｃを前記強磁性層３０間の間隔Ｄで規制されるトラック幅Ｔｗよりも広げることができ、しかも第２電極層４６を前記第２反強磁性層３１よりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された領域Ｂの強磁性層３０上にオーバーラップさせることで、センス電流のオーバーラップ部分と重なる多層膜への分流を抑えて前記センス電流を効果的にフリー磁性層２８の素子中央部に流すことができ、さらに前記フリー磁性層２８の素子中央部には強磁性層３０との間でＲＫＫＹ相互作用による交換結合が働かないから、前記フリー磁性層２８の素子中央部は感度良く磁化反転し、その結果、再生出力の向上を図ることが可能になる。
【０１３８】
しかも前記第２反強磁性層３１よりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された領域Ｂの強磁性層３０は、その下に非磁性中間層２９を介してフリー磁性層２８が形成された、いわゆる人工フェリ構造となっており、前記強磁性層３０とフリー磁性層２８間にＲＫＫＹ相互作用による交換結合が作用する結果、前記領域Ｂの強磁性層３０とフリー磁性層２８の外部磁界に対する感度をより効果的に低下させることができ、前記領域Ｂに外部磁界が及んでも磁化反転を効果的に抑制できるため、図２５に示す従来例よりもより適切に実効再生トラック幅の広がりを抑え、サイドリーディングの発生を抑制することが可能になる。
【０１３９】
本発明では、前記フリー磁性層２８の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）から前記強磁性層３０の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）を引いた単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）は、０（Ｔ・ｎｍ）より大きく２．６（Ｔ・ｎｍ）以下であることが好ましい。
【０１４０】
また本発明では、前記フリー磁性層２８の膜厚（ｔ）から前記強磁性層３０の膜厚（ｔ）を引いた膜厚差は、０Å以上で３０Å以下であることが好ましい。これにより、再生感度｛Δｖ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝を絶対値で０．２以下に抑えることができるとともに、前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０の磁化制御を容易に且つ適切に行うことができ、しかも再生波形の安定性を図ることが可能である。
【０１４１】
以上のように図３の磁気検出素子によれば、狭トラック化においても再生出力の向上と実効再生トラック幅の広がりを抑えサイドリーディングの発生を適切に抑制できるため、従来に比べて高記録密度化においても再生特性の向上を効果的に図ることが可能な磁気検出素子を提供することが可能である。
【０１４２】
また図３に示す実施形態では前記第１電極層４３と第２電極層４６とを別々に形成することができるため、前記第１電極層４３と第２電極層４６とを異なる材質で形成することも可能である。よって前記第１電極層４３及び第２電極層４６の材質の選択性を広げることができる。
【０１４３】
ここで前記第２電極層４６は導電性の高い非磁性導電材料で形成されることが好ましい。例えば前記第２電極層４６はＡｕ、ＣｕあるいはＡｇ等のうちいずれか１種以上で形成されることが好ましい。前記第２電極層４６に高い導電性が求められるのは、センス電流がこの第２電極層４６を通って多層膜４０側に流れやすくするためである。
【０１４４】
一方、第１電極層４３も導電性が高いことが好ましいが、本実施形態ではこの第１電極層４３が主に多層膜４０にまでセンス電流を流す電流経路になるわけではないので、前記第１電極層４３の導電性は第２電極層４６の導電性より低くてもよい。ただし前記導電性は前記第２反強磁性層３１より高いことが好ましい。
【０１４５】
ところで仮に前記第１電極層４３が第２電極層４６と同様に導電性に優れたＡｕなどで形成された場合、Ａｕは延性が大きいからスライダ加工時に前記電極層表面を研磨したとき、電極層がスメアリングを起す可能性がある。このスメアリングの発生領域はできる限り小さいことが再生特性を向上させる上で好ましく、また第１電極層４３の形成領域は第２電極層４６の形成領域より大きくなりやすいから、第２電極層４６ほど高い導電性を必要としない第１電極層４３は導電性よりむしろ延性が小さい非磁性導電材料で形成されることが好ましい。前記第１電極層４３は、Ａｕと、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｃｕのうちいずれか１種以上とからなる合金材料、またはＣｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗのうちいずれか１種以上で形成されることが好ましい。ただし前記スメアリングが前記第１電極層４３の形成領域でほとんど問題とならない場合には、前記第１電極層４３を第２電極層４６と同様の非磁性導電材料で形成してもよい。なお「延性」の大小については「延性試験」によって測定できるが、本発明のように薄膜状態であると「延性」を測定できないから、電極層の材質で形成されたバルク状態のもので「延性」の大小を測定して材質を選択したり、あるいは文献等で既に一般的に知られている化学的な知識により、第１電極層４３及び第２電極層４６の材質を選択できる。
【０１４６】
また図３に示す実施形態では、前記第１電極層４３、第２反強磁性層３１の内側端面４３ａ、３１ｂ上から前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂよりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された領域Ｂの強磁性層３０上にかけて第２ストッパ層４４が形成され、その上に第２保護層４５が形成され、この第２保護層４５上に第２電極層４６が形成されるが、第２ストッパ層４４として必要な性質は、まず導電性であることと、第２電極層４６よりもエッチングレートが遅いことである。導電性である必要性は、前記第２電極層４６から前記第２ストッパ層４４を介して多層膜４０側にセンス電流が流れるからである。次に前記第２電極層４６よりもエッチングレートが遅い必要性は、後述する製造方法によれば、前記多層膜４０の素子中央部上に形成された前記第２電極層４６をエッチングで除去する工程があるが、オーバーエッチングしたときでも、前記エッチングが前記第２電極層４６下の層に影響を与えないようにするためである。オーバーエッチングしても露出するのはエッチングレートの遅い第２ストッパ層４４であるから、前記第２ストッパ層４４はオーバーエッチングによって全て除去される心配がなく、その下の層に前記エッチングの影響が及ぶのを回避することができる。
【０１４７】
なお第２ストッパ層４４の材質については図１で説明した通りであるのでそちらを参照されたい。
【０１４８】
また図３に示す実施形態のように前記第２反強磁性層３１と第１電極層４３間にも第１ストッパ層３３及び第１保護層３４が設けられていることが好ましい。前記第１ストッパ層３３を設けることで、第１電極層４３を所定形状にエッチング等の工程を施して形成した後、前記第２反強磁性層３１の素子の中央をイオンミリングで削る工程において、削り深さを適切に制御でき、図３のように前記第２反強磁性層３１の膜厚よりも薄い膜厚の前記第２反強磁性層３１の内側先端部３１ａを精度良く所定膜厚で残すことが可能である。
【０１４９】
図３に示す磁気検出素子は、前記第２電極層４６からのセンス電流が、多層膜４０の各膜面に対しほぼ平行な方向に流れるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型となっているが、図３に示す磁気検出素子の構成を、前記センス電流が前記多層膜４０の各層を膜厚方向に流れるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型の磁気検出素子にも適用可能である。
【０１５０】
その実施形態は図４であり、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。なお図３と同じ符号が付けられている層は図３と同じ層を示している。
【０１５１】
図４に示す実施形態では、基板２０が下部電極層であり、例えば磁性材料で形成された下部シールド層である。
【０１５２】
図４に示す実施形態では、図３の第１電極層４３及び第２電極層４６が形成されていた位置にＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成された絶縁層４７、４８が形成される。また図３のように第４保護層３９を形成せず、前記絶縁層４８、４７上から素子中央部の非磁性中間層２９上にかけて上部電極層４２が形成される。前記上部電極層４２は例えば磁性材料で形成された上部シールド層である。
【０１５３】
図４に示す実施形態では、第２反強磁性層３１と上部電極層４２間に絶縁層４７、４８が形成されるので、前記上部電極層４２から多層膜４０に膜厚方向に流れるセンス電流が前記第２反強磁性層３１に分流するのを抑制でき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。
【０１５４】
図５ないし図１３は図１に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。図５ないし図１３に示す各工程は記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１５５】
図５に示す工程では、基板２０上に、シードレイヤ２１、第１反強磁性層２２、固定磁性層２３、非磁性材料層２７、フリー磁性層２８、非磁性中間層２９、強磁性層３０、第２反強磁性層３１ｄ、及び非磁性層５０を連続成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法が使用される。スパッタ法には、ｄｃマグネトロンスパッタ法、ｒｆスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法などを使用できる。図５に示す固定磁性層２３は、例えばＣｏＦｅ合金などで形成された磁性層２４と磁性層２６と、両磁性層２４、２６間に介在するＲｕなどの非磁性の中間層２５との人工フェリ構造である。前記フリー磁性層２８は、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成されるが、前記フリー磁性層２８と非磁性材料層２７との間にＣｏＦｅ合金などで形成された拡散防止層が形成されていてもよい。また非磁性中間層２９とフリー磁性層２８の間にＣｏＦｅが挿入されてもよい。これによりフリー磁性層２８と強磁性層３０間に働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合を強くできる。
【０１５６】
図５に示す工程では、前記フリー磁性層２８上に非磁性中間層２９を介して強磁性層３０が形成されており、この３層で人工フェリ構造が構成されている。
【０１５７】
図５に示す工程では、前記非磁性中間層２９を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することが好ましい。また前記非磁性中間層２９を例えば６Å〜１１Åの膜厚で形成する。この程度の薄い膜厚であると、前記フリー磁性層２８と前記強磁性層３０間でＲＫＫＹ相互作用による交換結合が発生し、前記フリー磁性層２８と強磁性層３０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。
【０１５８】
本発明では、前記フリー磁性層２８の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）から前記強磁性層３０の単位面積当たりの磁気モーメント（Ｍｓ・ｔ）を引いた単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）が、０（Ｔ・ｎｍ）より大きく２．６（Ｔ・ｎｍ）以下となるように、前記フリー磁性層２８及び前記強磁性層３０の各単位面積当たりの磁気モーメントを調整することが好ましい。
【０１５９】
前記単位面積当たりの磁気モーメントの大きさは、フリー磁性層２８及び強磁性層３０に使用される材質と膜厚を調整することで行われる。文献等により前記材質から飽和磁化Ｍｓを導き出し、前記飽和磁化Ｍｓと膜厚ｔとの積で前記単位面積当たりの磁気モーメントを求める。
【０１６０】
また本発明では、前記フリー磁性層２８の膜厚（ｔ）から前記強磁性層３０の膜厚（ｔ）を引いた膜厚差が０Å以上で３０Å以下となるように、前記フリー磁性層２８及び前記強磁性層３０の各膜厚を調整することが好ましい。
【０１６１】
ここで前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０に使用される材質の一例を挙げると、前記フリー磁性層２８はＣｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％／Ｎｉ８０ａｔ％Ｆｅ２０ａｔ％／Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％で、強磁性層３０はＣｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％、あるいは前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０ともにＣｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％であり、かかる材質を使用して、前記膜厚差が０Å以上で３０Å以下となるように、前記フリー磁性層２８及び前記強磁性層３０の各膜厚を調整する。また特に、前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０ともにＣｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％を使用する場合には前記合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）を、０（Ｔ・ｎｍ）より大きく１．５（Ｔ・ｎｍ）以下、前記膜厚差を０Åより大きく１０Å以下とすることがより好ましい。
【０１６２】
上記のように合成磁気モーメントおよび膜厚差を適切な範囲内に収める理由は、完成した磁気検出素子の領域Ｂ（図１を参照されたい）での感度を鈍化させてサイドリーディングの発生を抑制するためであるが、特に前記合成磁気モーメントおよび膜厚差をプラス側の値にすることで製造工程上、以下のような効果を期待することができる。
【０１６３】
すなわち、合成磁気モーメントに対するスピンフロップ磁界Ｈｓｆの値は、前記合成磁気モーメントがマイナス側の値よりもプラス側の値の方が急激に大きい値になりやすい。前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０の磁化制御を行うときの磁場中アニールでの印加磁場は、前記スピンフロップ磁界よりも小さい値である方が、前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０が予期せぬ方向に磁化されてしまうことを防ぎ、前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０を所定方向に磁化制御できて好ましいが、上記したように、前記合成磁気モーメントの大きさをプラス側の値にすることでスピンフロップ磁界を大きな値にできるから、前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０の磁化制御を行うための磁場中アニール時の磁場強度のマージンを広くとりやすくなり、容易に且つ適切に前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０を反平行状態にしつつ固定磁性層２３の磁化方向と交差する方向に磁化制御できる。よって前記合成磁気モーメントの大きさをプラス側の値になるように調整している。また同様の理由から前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０の膜厚差もプラス側の値であることが好ましい。
【０１６４】
図５に示す工程では前記第１反強磁性層２２及び第２反強磁性層３１ｄを、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）合金で形成することが好ましい。
【０１６５】
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。
【０１６６】
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，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である場合には、Ｘ’は０．２〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。
【０１６７】
また図５工程では前記第１反強磁性層２２の膜厚を８０Å以上で３００Å以下で形成することが好ましい。この程度の厚い膜厚で前記第１反強磁性層２２を形成することにより磁場中アニールで、前記第１反強磁性層２２と固定磁性層２３間に大きな交換結合磁界を発生させることができる。具体的には、４８ｋＡ／ｍ以上、例えば６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を発生させることができる。
【０１６８】
また本発明では前記第２反強磁性層３１ｄの膜厚を２０Å以上で５０Å以下で形成することが好ましく、より好ましくは３０Å以上で４０Å以下で形成する。
【０１６９】
上記のように前記第２反強磁性層３１ｄを５０Å以下の薄い膜厚で形成することにより、前記第２反強磁性層３１ｄは非反強磁性の性質を帯びる。このため下記の第１の磁場中アニールを施しても、前記第２反強磁性層３１ｄは規則化変態しにくく、前記第２反強磁性層３１ｄと強磁性層３０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、前記強磁性層３０及びフリー磁性層２８の磁化が、固定磁性層２３と同じように強固に固定されることがない。
【０１７０】
また前記第２反強磁性層３１ｄが２０Å以上、好ましくは３０Å以上で形成されるとしたのは、この程度の膜厚がないと、後工程で前記第２反強磁性層３１ｄ上に重ねて第２反強磁性層３１ｃを形成しても、第２反強磁性層３１ｄと第２反強磁性層３１ｃとを合わせた第２反強磁性層３１が反強磁性の性質を帯び難く、前記第２反強磁性層３１と強磁性層３０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。
【０１７１】
また図５の工程のように前記第２反強磁性層３１ｄ上に非磁性層５０を形成することで、図５に示す積層体が大気暴露されても前記第２反強磁性層３１ｄが酸化されるのを適切に防止できる。
【０１７２】
ここで前記非磁性層５０は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である必要がある。また熱拡散などにより前記非磁性層５０を構成する元素が第２反強磁性層３１ｄ内部に侵入しても反強磁性層としての性質を劣化させない材質である必要がある。
【０１７３】
本発明では前記非磁性層５０をＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上からなる元素で形成することが好ましい。
【０１７４】
Ｒｕなどの元素からなる非磁性層５０は大気暴露によって酸化されにくい緻密な層である。したがって前記非磁性層５０の膜厚を薄くしても前記第２反強磁性層３１ｄが大気暴露によって酸化されるのを適切に防止できる。
【０１７５】
本発明では前記非磁性層５０を３Å以上で１０Å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５０によっても前記第２反強磁性層３１ｄ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。
【０１７６】
本発明では上記のように前記非磁性層５０をＲｕなどの元素で形成し、しかも前記非磁性層５０を３Å〜１０Å程度の薄い膜厚で形成したことで、前記非磁性層５０をイオンミリングで削り込む段階において、前記イオンミリングを低エネルギーで行うことができミリング制御を従来に比べて向上させることができる。
【０１７７】
図５に示すように基板２０上に非磁性層５０までの各層を積層した後、第１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反強磁性層２２と固定磁性層２３を構成する磁性層２４との間に交換結合磁界を発生させて、前記磁性層２４の磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の磁性層２６の磁化は、前記磁性層２４との間で働くＲＫＫＹ相互作用による交換結合によって図示Ｙ方向とは逆方向に固定される。なお例えば前記第１の熱処理温度を２７０℃とし、磁界の大きさを８００（ｋＡ／ｍ）とする。
【０１７８】
また上記したように、この第１の磁場中アニールによって前記第２反強磁性層３１ｄと強磁性層３０との間には交換結合磁界は発生しないかあるいは発生してもその値は小さい。前記第２反強磁性層３１ｄは５０Å以下の薄い膜厚で形成されており、反強磁性としての性質を有していないからである。
【０１７９】
また上記した第１の磁場中アニールによって、非磁性層５０を構成するＲｕなどの元素が、第２反強磁性層３１ｄ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前記第２反強磁性層３１ｄの表面近くの構成元素は、反強磁性層を構成する元素とＲｕなどの元素とから構成される。また前記第２反強磁性層３１ｄ内部に拡散したＲｕなどの元素は、前記第２反強磁性層３１ｄの下面側よりも前記第２反強磁性層３１ｄの表面側の方が多く、拡散したＲｕなどの元素の組成比は、前記第２反強磁性層３１ｄ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分析装置などで確認することが可能である。
【０１８０】
次に前記非磁性層５０を、イオンミリングで削る。ここで前記非磁性層５０を削る理由は、できる限り前記非磁性層５０の膜厚を薄くしておかないと、次工程で前記第２反強磁性層３１ｄの上にさらに積み重ねて付け足される第２反強磁性層３１ｃとの間で反強磁性的な相互作用を生じさせることができないからである。
【０１８１】
図５工程では、このイオンミリング工程で、前記非磁性層５０をすべて削りとってしまってもよいが、３Å以下であれば前記非磁性層５０を残してもよい。この程度にまで前記非磁性層５０の膜厚を薄くすることで、次工程で、付け足されて膜厚が厚くされた第２反強磁性層３１を反強磁性体として機能させることができる。
【０１８２】
図５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、前記非磁性層５０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。またＲｕなどで形成された非磁性層５０は３Å〜１０Å程度の薄い膜厚であっても、その下に形成された第２反強磁性層３１ｄが酸化されるのを十分に防止でき、低エネルギーのイオンミリングによって前記非磁性層５０の削り量をミリング制御しやすい。
【０１８３】
次に図６工程を施す。図６に示す工程では、膜厚の薄い第２反強磁性層３１ｄ上（あるいは一部、非磁性層５０が残されている場合には前記非磁性層５０上）に第２反強磁性層３１ｃを積み重ねて付け足す。そしてこの２つの第２反強磁性層３１ｄ、３１ｃで膜厚の厚い第２反強磁性層３１を構成する。このとき前記第２反強磁性層３１を８０Å以上で３００Å以下の膜厚となるようにする。
【０１８４】
次に前記第２反強磁性層３１の上に第１ストッパ層３３を形成する。前記第１ストッパ層３３を、Ｃｒ、Ｔａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈのうち１種または２種以上の元素で形成することが好ましい。前記第１ストッパ層３３を３０Å〜１００Åの膜厚で形成することが好ましい。
【０１８５】
また前記第１ストッパ層３３上に第１保護層３４を形成することが好ましい。前記第１ストッパ層３３及びその下の層を大気暴露による酸化から適切に保護するためである。また第１保護層３４は第２反強磁性層３１をエッチングする際のマスク層の一部としても機能する。前記第１保護層３４を例えばＴａで形成する。
【０１８６】
次に第２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２２の交換異方性磁界よりも小さく、またフリー磁性層２８及び強磁性層３０のスピンフロップ磁界よりも小さく、さらに前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０の保磁力や異方性磁界よりも大きい値とする。
【０１８７】
また熱処理温度を、前記第１反強磁性層２２のブロッキング温度よりも低くする。これによって、前記第１反強磁性層２２と第２反強磁性層３１を共に、上記したＰｔＭｎ合金やＰｔＭｎＸ合金等で形成しても、前記第１反強磁性層２２の交換異方性磁界の方向をハイト方向（図示Ｙ方向）に向けたまま、前記第２反強磁性層３１の交換異方性磁界をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けることができる。なお第２の熱処理温度は例えば２５０℃であり、磁界の大きさは２４（ｋＡ／ｍ）である。
【０１８８】
上記の第２の磁場中アニールによって、前記第２反強磁性層３１は適切に規則化変態し、前記第２反強磁性層３１と強磁性層３０間に適切な大きさの交換結合磁界が発生し、これによって前記強磁性層３０の磁化は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定されるが、前記印加磁界が前記スピンフロップ磁界Ｈｓｆよりも大きいと、前記強磁性層３０が所望の方向（トラック幅方向）からずれた状態でアニールされ、前記強磁性層３０が意図しない方向に磁化固定されてしまう。このため本発明では前記印加磁界の大きさをスピンフロップ磁界Ｈｓｆよりも小さい値にする。また本発明では前記フリー磁性層２８と強磁性層３０との単位面積当たりの合成磁気モーメント及び膜厚差を所定範囲内に設定することで、前記スピンフロップ磁界を大きくできるから前記印加磁界のマージンを広くとることができ、第２の磁場中アニールを容易に且つ適切に行いやすい。
【０１８９】
また前記印加磁界が前記フリー磁性層２８や強磁性層３０の保磁力及び異方性磁界より小さいと前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０が単磁区の状態でアニールされないので、本発明では前記印加磁界を前記フリー磁性層２８及び強磁性層３０の保磁力及び異方性磁界よりも大きい値に設定している。
【０１９０】
上記の第２の磁場中アニールによって、前記フリー磁性層２８の磁化は前記強磁性層３０との間で生じるＲＫＫＹ相互作用による交換結合により、前記強磁性層３０とは反平行に磁化され固定される。なおこの第２の磁場中アニールは、図６工程以降で行ってもよいが、図９工程以降に行うことがより好ましい。
【０１９１】
次に図７に示す工程では、前記第１保護層３４上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔Ｔ３を開けたマスク層５１を形成する。前記間隔Ｔ３は、少なくともトラック幅Ｔｗよりも広い間隔で形成する。またこの工程では前記マスク層５１を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で削られない、あるいは削られ難い材質で形成する。前記マスク層５１をレジストで形成してもよいが、金属層で形成すると前記マスク層５１が残されてもこのマスク層５１を電極として機能させることができる。図７工程では前記マスク層５１を金属層で形成しており、例えば前記マスク層５１をＣｒ層で形成している。なお次工程で、このマスク層５１に覆われていない第１保護層３４、第１ストッパ層３３、および第２反強磁性層３１をエッチングしていくが、このエッチング工程が終るまで少なくとも前記マスク層５１の下の第１保護層３４は残されている必要がある。このため前記マスク層５１を形成する際の前記マスク層５１の材質や膜厚を工夫する必要がある。例えば前記マスク層５１がＣｒ層で形成されているとき、第１ストッパ層３３もＣｒで形成されているときは、前記マスク層５１の膜厚を前記第１ストッパ層３３の膜厚よりも厚くしておかないと、第１ストッパ層３３が削り取られた際に既に前記マスク層５１が第１保護層３４上に残されていないという事態が生じてしまう。また前記マスク層５１及び第１保護層３４は前記第２反強磁性層３１に比べてエッチングレートが遅い、あるいは前記第２反強磁性層３１をエッチングする際に使用されるエッチングガスに対してエッチングされない材質で形成されることが好ましい。
【０１９２】
なお前記マスク層５１を金属層で形成する場合、前記マスク層５１を１００Å〜５００Å程度の膜厚で形成することが好ましい。
【０１９３】
前記マスク層５１は、例えば前記第１保護層３４の間隔Ｔ３上にリフトオフ用のレジスト層（図示しない）を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記第１保護層３４の両側端部上にＣｒなどで形成されたマスク層をスパッタ成膜し、その後、前記レジスト層を除去して形成される。
【０１９４】
図８工程では、前記マスク層５１に覆われていない第１保護層３４をエッチングで削り取っていく。このエッチングには反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を使用することが好ましい。エッチングガスとして、ＣＦ４やＣ３Ｆ８あるいはＡｒとＣＦ４の混合ガス、またはＣ３Ｆ８とＡｒとの混合ガスを使用する。
【０１９５】
図８に示す点線部分の第１保護層３４を削り取ると、その下には第１ストッパ層３３の表面が現れる。前記第１保護層３４下は第１ストッパ層３３であるので、前記第１保護層３４をオーバーエッチングしても露出した前記第１ストッパ層３３がすべて除去されることがない。前記マスク層５１間に現われる第１保護層３４をオーバーエッチングすることで、前記第１保護層３４の内側端面３４ａを適切な傾斜面あるいは湾曲面として形成でき、露出した第１ストッパ層３３上に前記第１保護層３４が残らないようにすることができる。
【０１９６】
次に図９に示す工程では、前記マスク層５１間に現れた第１ストッパ層３３をイオンミリングで削り（点線部分が削られた第１ストッパ層３３）、さらにその下に形成された第２反強磁性層３１を途中までイオンミリングで削り込む（点線部分が削られた第２反強磁性層）。なおこの工程でマスク層５１も削られる。また図９に示すように素子の中央に膜厚ｈ１の第２反強磁性層３１ａ（上記では符号３１ａを「内側先端部」と称していたが、ここでは便宜上、第２反強磁性層３１ａと称す）が残されるが、この膜厚ｈ１は５０Å以下、好ましくは４０Å以下であることが好ましい。前記第２反強磁性層３１ａの膜厚ｈ１を５０Å以下の薄い膜厚にすることでその下に形成されている強磁性層３０との間で発生していた交換結合磁界が弱まりあるいは消滅する。なお第２の磁場中アニールを図６工程後に行わず、図９工程後に行う場合は、この部分の第２反強磁性層３１ａは薄いために規則化変態しにくく反強磁性特性が発生しないか発生しても弱くすることができる。なお前記第２反強磁性層３１の削り込み量はイオンミリング装置に内蔵されたＳＩＭＳ分析装置によりモニタしながら制御することが可能である。また素子の中央の前記第２反強磁性層３１ａは全て削られ、この部分から強磁性層３０の表面が現れてもよい。ただし素子の中央の第２反強磁性層３１ａを全て削り取った瞬間にエッチングを止めることは難しく、かかる場合、このエッチングの影響が強磁性層３０にも及ぶので、図９のように５０Å以下の薄い膜厚で素子の中央に第２反強磁性層３１ａを残すことが好ましい。
【０１９７】
またマスク層５１間に現れた第１保護層３４、第１ストッパ層３３及び第２反強磁性層３１をエッチングで削り込むことで、前記第１保護層３４の内側端面３４ａと前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂを連続した傾斜面あるいは湾曲面として形成することができる。なお図９に示すように上記イオンミリング工程で、前記マスク層５１はすべて除去されてもよいが（点線で示されている）、若干、マスク層５１が残されていてもよい。
【０１９８】
図９工程後、図９に示す製造途中の磁気検出素子の素子ハイト長さ（図示Ｙ方向への長さ寸法）を規定するため、前記磁気検出素子を所定形状にパターニングして素子ハイト奥側を除去し、その除去された部分にＡｌ２Ｏ３などで形成された絶縁層（これをバックフィルギャップ層とも呼ぶ）を形成する。
【０１９９】
次に図１０に示す工程では、前記第１保護層３４上から前記第１保護層３４及び第２反強磁性層３１の内側端面３４ａ、３１ｂ上、さらには素子の中央に残された前記第２反強磁性層３１ａ上にかけて第２ストッパ層３５を形成し、さらにその上に第２保護層３６を形成する。さらに図１０に示す工程では前記第２保護層３６上に電極層３７を形成し、前記電極層３７上に第３保護層３８を形成する。前記第２ストッパ層３５は第１ストッパ層３３として使用可能な材質で形成される。また前記第２保護層３６及び第３保護層３８は第１保護層３４として使用可能な材質で形成される。
【０２００】
また前記電極層３７は、Ａｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗなどの非磁性導電材料で形成される。
【０２０１】
前記第２ストッパ層３５として必要な性質はまず導電性であることである。前記第２ストッパ層３５は、図１のように電極層３７の内側先端部３７ｂ下に一部残され、センス電流は前記電極層３７の内側先端部３７ｂから多層膜４０側にかけて流れるため、前記第２ストッパ層３５が電気的に絶縁性であるとセンス電流の流れを阻害することになるからである。
【０２０２】
次に前記第２ストッパ層３５は前記電極層３７よりもエッチングレートが遅い材質であることが好ましい。あるいは前記電極層３７のエッチング時に使用されるエッチングガスによってエッチングされない材質であることが好ましい。前記電極層３７は例えばＡｕなどで形成され、この電極層３７をエッチングする際にＡｒガスやＡｒとＣ３Ｆ８の混合ガスなどを使用するが、このとき前記第２ストッパ層３５をＣｒなどで形成することで、ＡｒガスやＡｒとＣ３Ｆ８の混合ガスに対するエッチングレートを前記電極層３７よりも遅らせることが可能になる。
【０２０３】
また前記第２ストッパ層３５がＣｒで形成され、電極層３７がＡｕで形成されているとき、前記第２ストッパ層３５と電極層３７とが元素拡散しやすくなるので、それを防ぐため前記第２ストッパ層３５と電極層３７間にＴａなどで形成された第２保護層３６を設けることが好ましい。上記のような元素拡散が生じない場合には前記第２保護層３６を設けなくてもよい。
【０２０４】
また前記第３保護層３８は前記電極層３７を大気暴露による酸化から保護するための酸化防止層である。
【０２０５】
また上記したように、図１０工程前に磁気検出素子は素子ハイト長さが所定寸法に規制されているので、前記電極層３７のハイト側端面は、その下に形成された基板２０から第２反強磁性層３１までの多層膜のハイト側端面よりもさらにハイト方向（図示Ｙ方向）に長く延ばして形成することができる。これにより素子抵抗を低下させて、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。
【０２０６】
次に図１１に示す工程では、前記第３保護層３８上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔Ｔ４が開けられたマスク層５２を形成する。このマスク層５２間に開けられた間隔Ｔ４のトラック幅方向への中心が素子のトラック幅方向への中心と一致するように、前記マスク層５２をアライメント形成する。またこの工程では前記マスク層５２を反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で削られない、あるいは削られ難い材質で形成する。前記マスク層５２をレジストで形成してもよいが、金属層で形成してもよい。図１１工程では前記マスク層５２を金属層で形成しており、例えば前記マスク層５２をＣｒ層で形成している。なお次工程で、このマスク層５２に覆われていない電極層３７、素子の中央に残された第２反強磁性層３１ａ、強磁性層３０等をエッチングしていくが、このエッチング工程が終るまで少なくとも前記マスク層５２あるいはその下の第３保護層３８は残されている必要がある。このため前記マスク層５２を形成する際の前記マスク層５２の材質や膜厚を工夫する必要がある。また前記マスク層５２は前記電極層３７に比べてエッチングレートが遅い、あるいはエッチングされない材質で形成されることが好ましい。
【０２０７】
なお前記マスク層５２を金属層で形成する場合、前記マスク層５２を１００Å〜５００Å程度の膜厚で形成することが好ましい。
【０２０８】
前記マスク層５２は、例えば前記第３保護層３８の間隔Ｔ４上にリフトオフ用のレジスト層（図示しない）を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記第３保護層３８の両側端部上にＣｒなどで形成されたマスク層をスパッタ成膜し、その後、前記レジスト層を除去して形成される。
【０２０９】
また前記マスク層５２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）に開けられた間隔Ｔ４は、前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂの下面間のトラック幅方向における間隔Ｃよりも狭くすることが好ましいが、電極層３７の両側端面が傾斜面あるいは湾曲面で形成されるようにエッチングされる場合には、この限りでない。
【０２１０】
次に図１２に示す工程では、前記マスク層５２に覆われていない第３保護層３８及び電極層３７（図１２では点線で示されている）をエッチングで削り取っていく。このエッチングには反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を使用することが好ましい。エッチングガスとして、ＣＦ４やＣ３Ｆ８あるいはＡｒとＣＦ４の混合ガス、またはＣ３Ｆ８とＡｒとの混合ガスを使用する。
【０２１１】
図１２に示す点線部分の第３保護層３８、電極層３７及び第２保護層３６を削り取ると、その下には第２ストッパ層３５の表面が現れる。前記電極層３７をすべて削り取ってもその下に現われる層は第２ストッパ層３５であるから、オーバーエッチングしても前記第２ストッパ層３５がすべて削り取られる心配はない。そしてオーバーエッチングすることで、前記電極層３７の内側端面３７ａを下方から上方に向けて（図示Ｚ方向）徐々に前記電極層３７間の間隔が広がる適切な傾斜面あるいは湾曲面として形成でき、また上記エッチングで現われた第２ストッパ層３５上に前記電極層３７の一部が残らないようにすることができる。
【０２１２】
次に図１３に示す工程では、前記マスク層５２間に現れた第２ストッパ層３５をイオンミリングで削り（点線部分が削られた第２ストッパ層３５）、さらにその下に残された第２反強磁性層３１ａを削り、またこの図１３工程では、その下に現われた強磁性層３０をすべて除去してイオンミリングを止めている。このイオンミリング時の削り込み量はＳＩＭＳ分析計によって制御することが可能である。特にこのイオンミリングは低エネルギーのイオンミリングを使用できる。削り込む層の膜厚が薄いからである。このためミリング制御を向上させることができ、強磁性層３０をすべて除去した瞬間にミリングを止めることも精度良く行うことができる。
【０２１３】
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、１５０Ｖ〜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。
【０２１４】
図１３工程ではイオンミリングで削り取られた強磁性層３０下の非磁性中間層２９をそのまま残しているが、一部削られてもよいし、全て削り取られフリー磁性層２８の表面が露出してもよい。また図１３工程では前記イオンミリングでマスク層５２間に露出した強磁性層３０がすべて除去されるが、一部残されていてもよい。
【０２１５】
図１３工程を終了すると、素子中央部ではフリー磁性層２８上に強磁性層３０が形成されていない形態となり、また素子両側端部であって素子中央部に近い領域Ｂではフリー磁性層２８上に非磁性中間層２９を介して強磁性層３０が積層された人工フェリ構造となるが、前記強磁性層３０上には第２反強磁性層３１は設けられておらず（図１３では前記強磁性層３０上に膜厚の非常に薄い第２反強磁性層３１の内側先端部３１ａが残される）、さらに素子両側端部であって素子中央部から遠い領域Ａではフリー磁性層２８上に非磁性中間層２９を介して強磁性層３０が積層された人工フェリ構造となり、且つ前記強磁性層３０上に膜厚の厚い第２反強磁性層３１が積層された形態となる。
【０２１６】
トラック幅Ｔｗは前記強磁性層３０の下面間のトラック幅方向への間隔Ｄで決定される。
【０２１７】
図１３工程後、図１に示す第４保護層３９を前記第３保護層３８上から前記電極層３７の内側端面３７ａ、さらには露出した非磁性中間層２９上にかけて形成する。例えば露出した非磁性中間層２９も全て除去し、フリー磁性層２８表面を露出させたときは、前記第４保護層３９をスペキュラー層として機能させることができる。例えば前記第４保護層３９を１０〜２０Å程度の膜厚のＴａで形成し、このＴａ層を全て酸化させることで、前記第４保護層３９をスペキュラー層として機能させることができる。前記第４保護層３９を形成することで前記電極層３７と、後工程で形成される上部シールド層間の電気的な絶縁性を高めることができる。
【０２１８】
以上、図５ないし図１３工程を用いて図１に示す磁気検出素子の製造方法を説明したが、これら工程の特徴点は、まず図５工程で、フリー磁性層２８上に非磁性中間層２９及び強磁性層３０を形成し、人工フェリ構造とした点、図９工程で、マスク層５１に覆われていない第２反強磁性層３１の素子の中央をイオンミリングで除去するが、このとき、前記第２反強磁性層３１間にトラック幅Ｔｗよりも広い間隔Ｃを開ける点、また図１２工程で、マスク層５２に覆われていない電極層３７をＲＩＥで除去するが、このとき、前記電極層３７のトラック幅方向に開けられる間隔を前記第２反強磁性層３１間の間隔Ｃよりも狭くし、さらに図１３工程で、前記削り取られた電極層３７下の強磁性層３０もイオンミリングで削り取る点にある。
【０２１９】
そしてこれによって前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂよりもトラック幅方向の中心に延出する強磁性層３０を残し、この強磁性層３０間のトラック幅方向への間隔Ｄを前記第２反強磁性層３１の間隔Ｃよりも狭くでき、さらに素子中央部を人工フェリ構造ではなくフリー磁性層２８単体を残すことができ、また電極層３７の内側先端部３７ｂを延出形成された前記強磁性層３０上にオーバーラップさせることができる。
【０２２０】
以上のように、フリー磁性層２８上に非磁性中間層２９及び強磁性層３０を形成して人工フェリ構造とし、２度のマスク合わせを行うこと等で、図１に示す磁気検出素子を容易に且つ適切に形成することができる。
【０２２１】
ただし２度のマスク合わせはアライメント精度が高くないと、特に図１２工程で、前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂよりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された強磁性層３０上に、前記電極層３７の内側先端部３７ｂが左右均等な形状で形成されないといった問題がある。左右均等な形状で形成された方が再生出力の向上やサイドリーディングの発生の抑制の点からは好ましい。
【０２２２】
そこで図３に示す磁気検出素子のように電極層を第１電極層４３と第２電極層４６に分け、これら電極層４３、４６をそれぞれ別工程で形成する。図１４ないし図１７は図３に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。各工程図は製造工程中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。
【０２２３】
まず図６ないし図９工程を利用する。図６工程後、図７工程で第１保護層３４上に第１電極層４３及びＴａなどの保護層５５を成膜し、その上にマスク層５１を形成する。そして図８工程で反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）を施して、前記マスク層５１に覆われていない保護層５５、第１電極層４３及び第１保護層３４を削り取って素子の中央に所定幅の間隔を形成し、その間隔内から第１ストッパ層３３が露出した後、図９工程で、前記露出した第１ストッパ層３３及び第２反強磁性層３１をイオンミリングで削り取り、素子の中央に所定幅の間隔を形成する。その状態が図１４である。
【０２２４】
図１４に示すように前記第１電極層４３及び第２反強磁性層３１の内側端面４３ａ、３１ｂは連続面として形成され、また前記第１電極層４３及び第２反強磁性層３１のトラック幅方向に形成された間隔は下方から上方に向うにしたがって徐々に前記間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【０２２５】
なお図１４に示すように素子の中央には、その両側の第２反強磁性層３１よりも膜厚の薄い第２反強磁性層３１ａが残されているが、この素子の中央の第２反強磁性層３１ａは全て除去され、その下に強磁性層３０表面が露出していてもよい。
【０２２６】
次に図１５工程では前記保護層５５上から前記第１電極層４３及び第２反強磁性層３１の内側端面４３ａ、３１ｂ、及び素子の中央に残された膜厚の薄い第２反強磁性層３１ａ上にかけて第２ストッパ層４４を形成し、さらに前記第２ストッパ層４４上に第２保護層４５を形成する。例えばこの工程ではイオンビームスパッタ法を使用して成膜する。
【０２２７】
前記第２ストッパ層４４は、特に素子の中央に残された第２反強磁性層３１ａ上に所定膜厚で形成されていることが望ましく、それは後の工程で、この部分での前記第２ストッパ層４４を適切にストッパ層として機能させなければならないからである。よって前記第２ストッパ層４４を成膜するときのスパッタ角度は、基板２０表面に対し垂直方向と平行な方向かあるいは前記垂直方向に近い角度であることが好ましい。
【０２２８】
この工程では前記第２ストッパ層４４をＣｒあるいはＴａ、Ｖ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｗ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｐｔ、Ｒｈのうち１種または２種以上の元素で形成することが好ましい。前記第２ストッパ層４４として必要な性質はまず導電性であることである。前記第２ストッパ層４４は、後述する第２電極層４６の下に一部残され、センス電流は前記第２電極層４６から多層膜４０側にかけて流れるため、前記第２ストッパ層４４が電気的に絶縁性であるとセンス電流の流れを阻害することになるからである。
【０２２９】
次に前記第２ストッパ層４４は後述する第２電極層４６よりもエッチングレートが遅い材質であることが好ましい。あるいは前記第２電極層４６のエッチング時に使用されるエッチングガスによってエッチングされない材質であることが好ましい。前記第２電極層４６は例えばＡｕなどで形成され、この第２電極層４６をエッチングする際にＡｒガスやＡｒとＣ３Ｆ８の混合ガスなどを使用するが、このとき前記第２ストッパ層４４をＣｒなどで形成することで、ＡｒガスやＡｒとＣ３Ｆ８の混合ガスに対するエッチングレートを第２電極層４６よりも遅らせることが可能になる。
【０２３０】
ただし前記第２電極層４６がＡｕで形成され、前記第２ストッパ層４４がＣｒで形成されていると、前記第２電極層４６と第２ストッパ層４４とが元素拡散を起すので、前記第２電極層４６と前記第２ストッパ層４４間にはＴａなどで形成された第２保護層４５を介在させることが好ましい。
【０２３１】
また前記第２電極層４６を成膜するときのスパッタ角度はθ１｛基板２０に対し垂直方向（図示Ｚ方向）からの傾き｝である。前記θ１は５０°から７０°程度である。すなわち前記スパッタ角度θ１を大きくしてより斜め方向から前記第２電極層４６がスパッタ成膜されるようにする。
【０２３２】
このように前記スパッタ角度θ１を大きくすることで、前記第１電極層４３の内側端面４３ａ、および第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂ上に前記第２ストッパ層４４及び第２保護層４５を介して成膜される第２電極層４６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への膜厚Ｔ５を、素子の中央に残された第２反強磁性層３１ａ上に前記第２ストッパ層４４及び第２保護層４５を介して形成される第２電極層４６の膜厚Ｔ６及び、第１電極層４３の上面に保護層５５、第２ストッパ層４４及び第２保護層４５を介して形成される第２電極層４６の膜厚Ｔ７に比べて厚く形成できる。
【０２３３】
このように前記第２電極層４６の膜厚を調整しないと次工程でのイオンミリングあるいは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で、前記第１電極層４３及び第２反強磁性層３１の内側端部４３ａ、３１ｂ上に形成された第２電極層４６がすべて除去されてしまい、あるいは第２電極層４６が残ってもその膜厚は非常に薄くなり、適切なオーバーラップ構造の電極層を形成することができない。
【０２３４】
また前記第２反強磁性層３１ａに形成された第２電極層４６の膜厚Ｔ６は、その両側に膜厚の厚い前記第２反強磁性層３１及び第１電極層４３が存在するため、スパッタ時にこの第２反強磁性層３１及び第１電極層４３の存在によって、素子の中央に残された前記第２反強磁性層３１ａ上は影になる、いわゆるシャドー効果によって薄く形成されやすい。
この工程では、前記第１電極層４３の内側端面４３ａ上、及び第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂ上に形成された前記第２電極層４６の膜厚Ｔ５を左右均等の大きさで形成しやすい。
【０２３５】
次に図１６の矢印に示すように基板２０に対し垂直方向（図示Ｚ方向と平行な方向）あるいは垂直方向に近い角度（多層膜の各層表面の垂直方向に対し０°〜２０°程度）から反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）で異方性エッチングする。このとき素子の中央に残された前記第２反強磁性層３１ａ上に形成された第２電極層４６を適切に除去できるまで前記ＲＩＥを施す。このイオンミリングやＲＩＥによって第１電極層４３上に形成された第２電極層４６も一部除去されるが、依然として若干残されやすい。
【０２３６】
また前記第１電極層４３の内側端面４３ａ上、および第２反強磁性層３１の内側端部３１ｂ上に形成された第２電極層４６も若干削れるものの、図１５に示すように前記第２反強磁性層３１ａ上に形成された第２電極層４６よりも厚い膜厚Ｔ５を有し、しかもエッチング方向は、前記第１電極層４３及び第２反強磁性層３１の内側端部３４ａ、３１ｂ上に形成された第２電極層４６から見ると斜め方向になるため、第１電極層４３及び第２反強磁性層３１の内側端部４３ａ、３１ｂ上に形成された第２電極層４６は、第２反強磁性層３１ａ上に形成された第２電極層４６に比べて削られ難く、よって前記第１電極層４３及び第２反強磁性層３１の内側端部４３ａ、３１ｂ上には適度な膜厚Ｔ８の第２電極層４６が残される。
【０２３７】
図１６に示すように、前記第２電極層４６が全て除去された素子中央部には第２ストッパ層４４が現れている。前記第２ストッパ層４４は例えば前記第２電極層４６よりもエッチングレートが遅い材質で形成されている。このため前記素子中央部上の第２電極層４６を全て除去するためにオーバーエッチングしても、第２ストッパ層４４がその下の層を前記エッチングから適切に保護する。
【０２３８】
図１６に示すＲＩＥ工程では、前記第１電極層４３の内側端面４３ａ上、および第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂ上に形成された第２電極層４６を左右均等の膜厚で削り込んでいく。このため前記内側端面３１ｂ、４３ａ上に残される第２電極層４６の膜厚Ｔ８は左右均等な大きさとなる。
【０２３９】
次に図１７工程を施す。図１７工程ではイオンミリングを施して、素子中央部から露出する第２ストッパ層４４、膜厚の薄い第２反強磁性層３１ａ及び強磁性層３０（図１７では点線で示されている）を削り取る。これによって前記素子中央部からは非磁性中間層２９表面が露出する。
【０２４０】
また前記イオンミリングで前記第１電極層４３上に一部残されていた第２電極層４６が除去され、前記第２電極層４６は、前記第１電極層４３及び第２反強磁性層３１の内側端面４３ａ、３１ｂ上にのみ残される。
【０２４１】
なお図１７におけるイオンミリングのミリング角度は基板２０に対し垂直方向に近い方向からのものである。これによって、前記第１電極層４３の内側端面４３ａ及び第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂに形成された第２電極層４６は、このイオンミリングの影響を受け難く、それでも若干削られて、前記第２電極層４６の膜厚はＴ２となり、左右均等の膜厚を維持している。この膜厚Ｔ２は多層膜４０へのオーバーラップ長となり、本発明では前記膜厚Ｔ２は５０Å以上で１０００Å以下であることが好ましい。
【０２４２】
なお図１７工程では前記素子中央部から非磁性中間層２９表面が露出するが、この露出した前記非磁性中間層２９も除去して、前記素子中央部からフリー磁性層２８表面を露出させてもよい。
【０２４３】
また図１７工程では、素子中央部から露出した強磁性層３０をすべて除去しているが、一部残してもかまわない。
【０２４４】
図１７工程では、前記強磁性層３０の下面間の間隔Ｄでトラック幅Ｔｗが規制される。
【０２４５】
その後、図３に示すように、前記保護層５５上から前記第２電極層４６の内側端面上、さらには素子中央部に露出した非磁性中間層２９上にかけて第４保護層３９を形成する。前記第４保護層３９は例えばＴａの酸化層などである。
【０２４６】
以上が図３に示す磁気検出素子の製造方法であるが、図３に示す磁気検出素子の製造方法では、図１に示す磁気検出素子の製造方法のように２度のマスク合わせを必要とせず、第１電極層４３と第２電極層４６とを別々に形成することができる。図３に示す磁気検出素子では、図７と同様の工程を施して、一度マスク合わせをし、第１電極層４３を素子両側の第２反強磁性層３１上に所定の形状で形成するが、図１５ないし図１７工程での第２電極層４６の形成ではマスク合わせを必要とせず、スパッタ成膜及びイオンミリングやＲＩＥの工程のみを施すことで、前記第２電極層４６を左右均等の膜厚で形成することができ、左右均等のオーバーラップ構造を精度良く形成することができるのである。
【０２４７】
図３に示す磁気検出素子の製造方法でも図１に示す磁気検出素子の製造方法と同様に、まず図５工程で、フリー磁性層２８上に非磁性中間層２９及び強磁性層３０を形成し、人工フェリ構造とした点、図９工程で、マスク層５１に覆われていない第２反強磁性層３１の素子の中央をイオンミリングで除去するが、このとき、前記第２反強磁性層３１間にトラック幅Ｔｗよりも広い間隔Ｃを開ける点、また図１６工程で、第２電極層４６の素子中央部のみをＲＩＥなどを用いて除去し、さらに図１７工程で、素子中央部に現われた第２ストッパ層４４、膜厚の薄い第２反強磁性層３１ａ及び強磁性層３０を除去している。
【０２４８】
そしてこれによって前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂよりもトラック幅方向の中心に延出する強磁性層３０を残し、この強磁性層３０間のトラック幅方向への間隔Ｄを前記第２反強磁性層３１の間隔Ｃよりも狭く形成することができ、さらに素子中央部を人工フェリ構造ではなくフリー磁性層２８単体を残すことができ、また第２電極層４６を延出形成された前記強磁性層３０上にオーバーラップさせることができる。
【０２４９】
また図１及び図３に示す実施形態において、共に図９工程で、素子の中央に膜厚の薄い第２反強磁性層３１ａを残したが、前記第２反強磁性層３１ａを残すことで、その下の強磁性層３０を図９工程時のイオンミリングから保護でき、また薄い膜厚で残された第２反強磁性層３１ａは、最終的に、前記第２反強磁性層３１の内側端面３１ｂよりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された領域Ｂの強磁性層３０上に、内側先端部３１ａとして残される。
【０２５０】
また図１０工程及び図１５工程では、第２ストッパ層３５、４４を形成したが、この第２ストッパ層３５、４４を形成することで、図１２及び図１６工程時にオーバーエッチングしても前記第２ストッパ層３５、４４の存在でその下の層にエッチングの影響が及ばないようにでき、次の図１３及び図１７工程で、ＳＩＭＳ分析装置などを用いて低エネルギーのイオンミリングで削り量を容易に且つ精度良く調整できるので、特に素子中央部から露出したフリー磁性層２８を削りすぎるなどの不具合を回避することができる。
【０２５１】
なお図２及び図４に示すＣＰＰ型の磁気検出素子を製造する場合には、図５ないし図１７と同様の工程を用い、電極層を形成するときに、この電極層に代えてＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などで形成された絶縁層を形成すればよい。なおＣＰＰ型の磁気検出素子を製造するには基板２０を下部電極層とし、さらに各工程が終了した後、第４保護層３９を成膜せず、その代わりに上部電極層を形成する。
【０２５２】
また本発明における磁気検出素子はハードディスク装置に内蔵される磁気ヘッドに装備されるほか磁気センサなどにも使用可能である。
【０２５３】
【実施例】
本発明では図１８Ａ及び図１８Ｂに示す形態の磁気検出素子を形成し、各磁気検出素子の再生出力について調べた。
【０２５４】
図１８に示す磁気検出素子は、フリー磁性層から上の層構造のみが模式図的に示されている。図１８に示す磁気検出素子は図示しない基板上にＰｔＭｎ合金で形成された第１反強磁性層、人工フェリ構造の固定磁性層、Ｃｕで形成された非磁性材料層が積層され、前記非磁性材料層上にフリー磁性層、非磁性中間層及び強磁性層が形成されている。
【０２５５】
まず前記フリー磁性層を膜厚が３２ÅのＣｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％、非磁性中間層は膜厚を９ÅのＲｕ、および強磁性層を膜厚が１４ÅのＣｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％で形成した。また第２反強磁性層を膜厚が２００ÅのＰｔ５０ａｔ％Ｍｎ５０ａｔ％で形成し、電極層をＡｕで形成した。
【０２５６】
図１８Ａに示す磁気検出素子は、前記強磁性層が素子中央部には形成されず素子両側端部上にのみ形成されているが、図１８Ｂに示す磁気検出素子は、前記強磁性層が素子中央部上及び素子両側端部上の全域に形成される。
【０２５７】
トラック幅Ｔｗ（図１８Ａでは強磁性層間の間隔、図１８Ｂでは第２反強磁性層間の間隔）は０．２μｍ程度である。また図１８Ａおよび図１８Ｂには、フリー磁性層及び強磁性層に矢印が記載されているが、この矢印は磁化方向を示している。前記フリー磁性層及び強磁性層はその間に非磁性中間層を挟んだ人工フェリ構造となっており、前記フリー磁性層及び強磁性層の磁化が互いに反平行状態になっている。
【０２５８】
実験では、図１８Ａ及び図１８Ｂに示す磁気検出素子を用い、外部磁界が±１００Ｏｅ（ここで＋１００Ｏｅの外部磁界とは例えばハイト方向への外部磁界の方向及び強さを指し、―１００Ｏｅの外部磁界とはハイト方向と逆方向への外部磁界の方向及び強さを指す）時のときの電圧差（ΔＶ）を求めた。この電圧差が大きいほど再生出力が大きいことを示している。なお１００Ｏｅは約７．９×１０３（Ａ／ｍ）である。
【０２５９】
その結果、図１８Ａに示す磁気検出素子では、１．１７ｍＶの電圧差が生じ、図１８Ｂに示す磁気検出素子では、０．３３ｍＶの電圧差が生じた。このように図１８Ａに示す磁気検出素子の形態のように、素子中央部に強磁性層が形成されずフリー磁性層のみが形成された単層構造である方が、図１８Ｂのように素子中央部も人工フェリ構造となっている構造に比べて再生出力の向上を図ることができるとわかった。そこで本発明では図１ないし図４のように、素子中央部はフリー磁性層２８のみで構成し、その上に非磁性中間層２９を介して強磁性層３０を形成しないこととした。
【０２６０】
次に図１８Ｂに示す磁気検出素子を用い、フリー磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントから強磁性層との単位面積当たりの磁気モーメントを引いた単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）と再生出力との関係、およびフリー磁性層の膜厚から強磁性層の膜厚を引いた膜厚差と再生出力との関係について調べた。
【０２６１】
実験に使用した磁気検出素子の膜構成は図１８Ｂであり、各層の材質及び膜厚は上記した通りである。
【０２６２】
実験では、フリー磁性層及び強磁性層の膜厚を変化させ、前記フリー磁性層及び強磁性層の単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）を変化させた。そして図１８Ｂに示す磁気検出素子を用いて、外部磁界が±４０００Ｏｅ（ここで＋４０００Ｏｅの外部磁界とは例えばハイト方向への外部磁界の方向及び強さを指し、―４０００Ｏｅの外部磁界とはハイト方向と逆方向への外部磁界の方向及び強さを指す）時のときの電圧差（ΔＶ）に対する、外部磁界が±１００Ｏｅ（ここで＋１００Ｏｅの外部磁界とは例えばハイト方向への外部磁界の方向及び強さを指し、―１００Ｏｅの外部磁界とはハイト方向と逆方向への外部磁界の方向及び強さを指す）時のときの電圧差（ΔＶ）の比率｛以下、ΔＶ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）とする｝を求めた。ΔＶ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）は、弱い磁場でフリー磁性層の磁化がどれくらい回転するかの指標、すなわち感度を示す。なお４０００Ｏｅは、約３１．６×１０４（Ａ／ｍ）である。
【０２６３】
図１９が、単位面積当たりの合成磁気モーメントと感度｛ΔＶ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝（以下、単に感度という）との関係を示すグラフである。図１９に示すように単位面積当たりの合成磁気モーメントが小さくなるほど、徐々に前記感度が低下していくことがわかる。図１９では、単位面積当たりの合成磁気モーメントが１（Ｔ．ｎｍ）付近で、感度が０になるものと考えられる。また前記単位面積当たりの合成磁気モーメントを１．５（Ｔ・ｎｍ）以下にすると前記感度を０．２以下に抑えることができるとわかった。
【０２６４】
この実験では、単位面積当たりの合成磁気モーメントをある範囲内で小さくすれば、効果的に感度を低下させることができるとわかった。
【０２６５】
図２０は、フリー磁性層の膜厚から強磁性層の膜厚を引いた膜厚差と感度｛ΔＶ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝（以下、単に感度という）との関係を示すグラフであるが、このグラフでも図１９と同様の傾向が見られ、前記膜厚差が小さくなるほど、徐々に前記感度が低下していくことがわかる。図２０では、膜厚差が５Å付近で、前記感度が０になるものと考えられる。また前記膜厚差を１０Å以下にすれば前記感度を０．２以下に抑えることができるとわかった。
【０２６６】
次に図１８Ｂと同じ膜構成の磁気検出素子を用い、特にフリー磁性層の組成や膜厚が上記の実験で使用したものとは異なる磁気検出素子を製造し、図１９及び図２０と同様の実験を施した。
【０２６７】
この実験で使用したフリー磁性層は下から、Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（１０Å）／Ｎｉ８０ａｔ％Ｆｅ２０ａｔ％（３０Å）／Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（６Å）の３層構造で形成され、括弧書きは膜厚を示している。
【０２６８】
また非磁性中間層には膜厚が９ÅのＲｕを用い、強磁性層にはＣｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％を用い、前記強磁性層の膜厚を変化させることで、単位面積当たりの合成磁気モーメントの大きさ、およびフリー磁性層と強磁性層との膜厚差を変化させた。
【０２６９】
図２１は、フリー磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントから強磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントを引いて求めた単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）と感度｛ΔＶ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝（以下、単に感度という）との関係を示すグラフである。
【０２７０】
図２１を見てわかるように前記感度は図１９と同様に前記単位面積当たりの合成磁気モーメントが小さくなっていくほど低下していくことがわかった。また図２１では、２．６（Ｔ・ｎｍ）の単位面積当たりの合成磁気モーメントを境として前記感度が急激に変化している。すなわち２．６（Ｔ・ｎｍ）の単位面積当たりの合成磁気モーメントを変曲点として前記感度が大きく変化している。
【０２７１】
図２１に示すように前記単位面積当たりの合成磁気モーメントが２．６（Ｔ・ｎｍ）以下になると前記感度は０．２以下になることがわかった。
【０２７２】
図２２は、フリー磁性層の膜厚から強磁性層の膜厚を引いた膜厚差と感度｛ΔＶ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）｝（以下、単に感度という）との関係を示すグラフである。
【０２７３】
図２２に示すように前記膜厚差が小さくなるほど図２０と同様に前記感度は低下していくことがわかった。
【０２７４】
図２２に示すように３０Åの膜厚差を境として前記感度は急激に変化していることがわかった。すなわち３０Åの膜厚差を変曲点として前記感度が大きく変化することがわかった。図２２に示すように、前記膜厚差が３０Å以下になると前記感度は０．２以下になることがわかった。
【０２７５】
図１ないし図４に示す実施形態において、素子両側端部の領域Ｂでは、フリー磁性層２８と非磁性中間層２９と強磁性層３０との人工フェリ構造を保つが、この領域Ｂでの人工フェリ構造の感度は小さければ小さいほど、サイドリーディングの発生を抑制できるので好ましい。
【０２７６】
そこで図１９ないし図２２に示す実験結果を用いて、本発明において好ましい単位面積当たりの磁気モーメントの大きさ、および膜厚差を求めることとした。
【０２７７】
まず素子両側端部での感度の好ましい大きさについて説明する。素子中央部でのフリー磁性層の感度は０．８程度であるので、サイドリーディングを実用レベルに抑えるには、素子両側端部での感度を１／４以下、すなわち０．２以下にすることが好ましい感度範囲であると設定した。
【０２７８】
また図２１を見てわかるように、２．６（Ｔ・ｎｍ）の単位面積当たりの磁気モーメントを境として急激に感度変化が見られ、前記単位面積当たりの合成磁気モーメントを２．６（Ｔ・ｎｍ）以下にすると感度を０．２以下に抑えることができるとわかった。
【０２７９】
以上の観点から、感度を０．２以下にすることができる、単位面積当たりの合成磁気磁気モーメント及び膜厚差を求めることとした。
【０２８０】
図２１に示すグラフから、前記単位面積当たりの合成磁気モーメントを−６（Ｔ・ｎｍ）以上で２．６（Ｔ・ｎｍ）以下の範囲内に設定すると前記感度を絶対値で０．２以下に抑えることができるとわかった。
【０２８１】
しかしながら前記単位面積当たりの合成磁気モーメントがマイナス側の値とプラス側の値とで以下のような効果の違いが発生する。
【０２８２】
図２３は単位面積当たりの合成磁気モーメントとスピンフロップ磁界Ｈｓｆとの関係を示すグラフである。ここでスピンフロップ磁界Ｈｓｆとは前記フリー磁性層と強磁性層との反平行の磁化状態が崩れるときの磁界の大きさを意味する。このスピンフロップ磁界が大きいほど前記フリー磁性層と強磁性層は反平行の磁化状態を適切に保つ。なお図２３に示す実験で使用した磁気検出素子は図２１及び図２２の実験で使用した磁気検出素子と同じものである。
【０２８３】
図２３に示すように前記スピンフロップ磁界は、単位面積当たりの合成磁気モーメントが０（Ｔ・ｎｍ）よりもプラス側に大きくなると大きくなり、一方、前記合成磁気モーメントが０（Ｔ・ｎｍ）よりもマイナス側に小さくなると大きくなることがわかった。
【０２８４】
ところで図２３に示すように前記スピンフロップ磁界はプラス側に大きくなると、マイナス側に小さくなるときに比べて急激に大きい値になることがわかった。
【０２８５】
前記スピンフロップ磁界の大きさは、前記フリー磁性層及び強磁性層の磁化制御のときの磁場中アニール時の磁場の大きさに影響を与える。すなわち前記磁場中アニール時の磁場の大きさは前記スピンフロップ磁界よりも小さい値にしておくことで前記フリー磁性層及び強磁性層を適切に単磁区化すると同時に反平行の磁化状態にすることができる。仮に前記磁場中アニール時の磁場の大きさが前記スピンフロップ磁界の大きさよりも大きいと、前記強磁性層が所定の方向（トラック幅方向）からずれた状態でアニールされてしまい、前記強磁性層が意図しない向きで固定されやすくなる。このため前記フリー磁性層と強磁性層はトラック幅方向に適切に反平行の磁化状態を保つことができなくなる。
【０２８６】
よって前記磁場中アニール時の磁場の大きさはスピンフロップ磁界の大きさよりも小さいことが好ましいが、前記スピンフロップ磁界の大きさが大きいほど前記磁場中アニール時の磁場強度のマージンを広く取ることが可能になるから、かかる場合、前記磁場中アニールを容易に行いやすくなり、また前記強磁性層とフリー磁性層を適切にトラック幅方向に反平行に磁化制御しやすい。
【０２８７】
よって上記した理由から前記スピンフロップ磁界が急激に大きくなる前記合成磁気モーメントのプラス側の領域が、製造工程を容易化及び適正化できて、好ましい。
【０２８８】
また前記合成磁気モーメントがマイナス側の値であると、強磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントがフリー磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントよりも大きくなり、かかる場合、前記強磁性層の膜厚がフリー磁性層の膜厚よりも厚い膜厚で形成されやすい。前記強磁性層の膜厚が厚いと図１に示す強磁性層３０の内側端部にできる磁荷が大きく、この内側端部から前記フリー磁性層２８に漏れる双極子磁界（静磁界）が前記フリー磁性層２８の磁化方向と逆方向に作用するため再生波形の歪みや不安定性を招きやすいといった問題が発生する。
【０２８９】
よってかかる観点からも前記合成磁気モーメントはプラス側の値であることが好ましい。
【０２９０】
また前記合成磁気モーメントが０（Ｔ・ｎｍ）であると、フリー磁性層と強磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントが等しくなるため、磁場中アニール時に支配的な層（すなわち磁場をかけたときのその磁場方向に向く層）がフリー磁性層及び強磁性層のどちらでもなくなり、前記フリー磁性層と強磁性層を反平行にしつつ固定磁性層の磁化方向と交差する方向に磁化制御しにくい。従って前記合成磁気モーメントは０（Ｔ・ｎｍ）でないことが必要である。
【０２９１】
以上の結果、本発明での好ましい合成磁気モーメントは０（Ｔ・ｎｍ）よりも大きく２．６（Ｔ・ｎｍ）以下の範囲内とした。これによって感度を０．２以下に抑えることができると共に、前記フリー磁性層及び強磁性層の磁化制御の際の磁場中アニール工程を容易化・適正化でき、また再生波形の安定性が高い磁気検出素子を製造できる。
【０２９２】
ただし図１９に示す実験では、フリー磁性層及び強磁性層がともにＣｏＦｅ合金で形成された磁気検出素子を用いて行ったものであり、かかる場合、前記合成磁気モーメントを１．５（Ｔ・ｎｍ）以下Å以下にすると前記感度を０．２以下に抑えることができる。よってフリー磁性層及び強磁性層をともにＣｏＦｅ合金で形成する場合、より好ましい前記合成磁気モーメントを０（Ｔ・ｎｍ）より大きく１．５（Ｔ・ｎｍ）以下とした。
【０２９３】
次に膜厚差の好ましい範囲について説明する。感度を絶対値で０．２以下に抑えるには図２２に示すように前記膜厚差を−３０Å以上で３０Å以下にすればよいとわかった。しかしながら前記膜厚差がマイナス側の値であると上記した合成磁気モーメントがマイナス側の値である場合と同様の不具合が生じ易いので、前記膜厚差はプラス側の値であることが好ましい。
【０２９４】
なお図２２に示す実験ではフリー磁性層にＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅの３層構造を用い、強磁性層にはＣｏＦｅの単層構造を用いているので、フリー磁性層と強磁性層の飽和磁化Ｍｓは異なる値であり、よって前記フリー磁性層と強磁性層が共に同じ値であっても、すなわち膜厚差が０Åであっても、単位面積当たりの合成磁気モーメントは０（Ｔ・ｎｍ）にならない。
【０２９５】
よって本発明における好ましい膜厚差は０Å以上で３０Å以下であるとした。
ただし図２０に示す実験では、フリー磁性層及び強磁性層がともにＣｏＦｅ合金で形成された磁気検出素子を用いて行ったものであり、かかる場合、前記膜厚差を１０Å以下にすると前記感度を０．２以下に抑えることができる。またかかる場合、前記膜厚差が０Åであると合成磁気モーメントは０（Ｔ・ｎｍ）になってしまうため、より好ましい膜厚差を０Åよりも大きく１０Å以下と設定した。
【０２９６】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明の磁気検出素子では、フリー磁性層の素子両側端部上には非磁性中間層を介して強磁性層が形成され、前記強磁性層間のトラック幅方向に形成された間隔よりも広い間隔を有した第２反強磁性層が前記強磁性層上に形成されて、前記素子両側端部内で、前記強磁性層が前記第２反強磁性層のトラック幅方向における内側端面よりもトラック幅方向の中心方向に延出し、さらに電極層が前記第２反強磁性層上から前記延出形成された前記強磁性層上にかけて形成されている。
【０２９７】
このように第２反強磁性層間のトラック幅方向への間隔を強磁性層の下面間の間隔で規制されるトラック幅Ｔｗよりも広げることができ、しかも電極層の内側先端部を前記第２反強磁性層よりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された強磁性層上にオーバーラップさせることで、センス電流の前記オーバーラップ部下の多層膜への分流を抑えて前記センス電流を効果的にフリー磁性層の素子中央部に流すことができ、さらに前記フリー磁性層の素子中央部には強磁性層との間でＲＫＫＹ相互作用による交換結合が働かないから、前記フリー磁性層の素子中央部は感度良く磁化反転し、その結果、再生出力の向上を図ることが可能になる。
【０２９８】
しかも前記第２反強磁性層よりもトラック幅方向の中心方向に延出形成された強磁性層は、その下に非磁性中間層を介してフリー磁性層が形成された、いわゆる人工フェリ構造となっており、前記強磁性層とフリー磁性層間にＲＫＫＹ相互作用による交換結合が作用する結果、前記強磁性層とフリー磁性層の外部磁界に対する感度をより効果的に鈍化させることができ、従来例よりもより適切に実効再生トラック幅の広がりを抑え、サイドリーディングの発生を抑制することが可能になる。
【０２９９】
以上のように本発明の磁気検出素子によれば、狭トラック化においても再生出力の向上と実効再生トラック幅の広がりを抑えサイドリーディングの発生を適切に抑制できるため、従来に比べて高記録密度化においても再生特性の向上を効果的に図ることが可能な磁気検出素子を提供することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態であ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、
【図２】本発明の第２の実施の形態であ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、
【図３】本発明の第３の実施の形態であ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、
【図４】本発明の第４の実施の形態であ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、
【図５】図１の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図
【図６】図５の次に行なわれる一工程図、
【図７】図６の次に行なわれる一工程図、
【図８】図７の次に行なわれる一工程図、
【図９】図８の次に行なわれる一工程図、
【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３の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図
【図１５】図１４の次に行なわれる一工程図、
【図１６】図１５の次に行なわれる一工程図、
【図１７】図１６の次に行なわれる一工程図、
【図１８】実験に使用した磁気検出素子のフリー磁性層以上の構造を示す部分模式図、
【図１９】図１８Ｂに示す磁気検出素子を用い、単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）と、ΔＶ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）との関係を示すグラフ、
【図２０】図１８Ｂに示す磁気検出素子を用い、フリー磁性層の膜厚から強磁性層の膜厚を引いた膜厚差と、ΔＶ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）との関係を示すグラフ、
【図２１】図１９とは異なる材質によって図１８Ｂに示す磁気検出素子を製造して、かかる場合の単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ　Ｍｓｔ）と、ΔＶ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）との関係を示すグラフ、
【図２２】図１９とは異なる材質によって図１８Ｂに示す磁気検出素子を製造して、かかる場合のフリー磁性層の膜厚から強磁性層の膜厚を引いた膜厚差と、ΔＶ（±１００Ｏｅ）／ΔＶ（±４０００Ｏｅ）との関係を示すグラフ、
【図２３】フリー磁性層と強磁性層の単位面積当たりの合成磁気モーメントと、スピンフロップ磁界との関係を示すグラフ、
【図２４】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、
【図２５】従来における別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、
【符号の説明】
２０　基板
２１　シードレイヤ
２２　第１反強磁性層
２３　固定磁性層
２７　非磁性材料層
２８　フリー磁性層
２９　非磁性中間層
３０　強磁性層
３１　第２反強磁性層
３３　第１ストッパ層
３４　第１保護層
３５、４４　第２ストッパ層
３６、４５　第２保護層
３７　電極層
３８　第３保護層
３９　第４保護層
４０　多層膜
４１、４７、４８　絶縁層
４２　上部電極層
４３　第１電極層
４６　第２電極層
５０　非磁性層
５１、５２　マスク層
【図１】
2004031882.tif 000003
【図２】
2004031882.tif 000004
【図３】
2004031882.tif 000005
【図４】
2004031882.tif 000006
【図５】
2004031882.tif 000007
【図６】
2004031882.tif 000008
【図７】
2004031882.tif 000009
【図８】
2004031882.tif 000010
【図９】
2004031882.tif 000011
【図１０】
2004031882.tif 000012
【図１１】
2004031882.tif 000013
【図１２】
2004031882.tif 000014
【図１３】
2004031882.tif 000015
【図１４】
2004031882.tif 000016
【図１５】
2004031882.tif 000017
【図１６】
2004031882.tif 000018
【図１７】
2004031882.tif 000019
【図１８】
2004031882.tif 000020
【図１９】
2004031882.tif 000021
【図２０】
2004031882.tif 000022
【図２１】
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【図２２】
2004031882.tif 000024
【図２３】
2004031882.tif 000025
【図２４】
2004031882.tif 000026
【図２５】
2004031882.tif 000027