(57)【要約】【課題】特に固定磁性層と第１の反強磁性層との交換結合膜の構造を適正化することで、前記固定磁性層を適切に磁化固定できるとともに、再生出力の向上を図り、さらには狭ギャップ化等に適切に対応す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】固定磁性層２６を、人工フェリ構造にし、前記第１の反強磁性層３０間にトラック幅方向に所定の間隔Ｃを空け、交換結合磁界を、第１の磁性層２９の両側端部２９ａと第１の反強磁性層３０間でのみ生じさせることで、固定磁性層２６の磁化固定を可能にできるとともに、再生出力を向上でき、狭ギャップ化を実現でき、さらに静電破壊（ＥＳＤ）に強い磁気検出素子を製造することができる。よって今後の更なる高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を提供することができる。【選択図】    図１
2004186658.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に少なくとも第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を積層形成した多層膜と、前記フリー磁性層の磁化制御を行うための磁化制御層とを有し、
前記固定磁性層は、トラック幅方向に延び、前記第１の反強磁性層に接する側の第１の磁性層と、前記第１の磁性層と膜厚方向で対向する第２の磁性層と、前記第１の磁性層と第２の磁性層間に介在する非磁性中間層とを有して構成され、前記第１の磁性層と第２の磁性層は互いに磁化が反平行状態にあり、
前記第１の反強磁性層はトラック幅方向に所定間隔の間欠部を介して、前記第１の磁性層のトラック幅方向の両側端部に膜厚方向から接して設けられ、
前記間欠部での前記フリー磁性層の磁化の方向と前記第２の磁性層内の磁化の方向とで電気抵抗が変化することを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記多層膜は下から、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び第１の反強磁性層の順に積層され、前記フリー磁性層の下にトラック幅方向に所定の間隔を空け、前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側端部下に設けられた前記磁化制御層が第２の反強磁性層を有して構成され、前記固定磁性層を構成する第１の磁性層の両側端部上に前記第１の反強磁性層が設けられる請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記磁化制御層が永久磁石層で構成され、前記フリー磁性層の両側端部と前記永久磁石層とは直接接触している請求項２記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記第１反強磁性層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷＰで、前記磁化制御層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷｆ１であり、前記Ｗｆ１は前記ＷＰと同じ寸法かそれよりも小さい請求項２又は３に記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記多層膜は下から、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び第１の反強磁性層の順に積層され、少なくとも前記フリー磁性層及び非磁性材料層のトラック幅方向の両側には前記磁化制御層となる永久磁石層が設けられ、前記非磁性材料層上に設けられる固定磁性層の一部あるいは全部が、前記非磁性材料層上から前記永久磁石層の上側にかけて形成され、前記固定磁性層を構成する第１の磁性層の両側端部上に前記第１の反強磁性層が設けられる請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項６】
少なくとも前記フリー磁性層及び非磁性材料層のトラック幅方向の両側には、前記永久磁石層を有する素子両側領域がトラック幅方向に延びて存在し、前記非磁性材料層上に設けられる固定磁性層が、前記非磁性材料層上から前記素子両側領域上にかけて形成される請求項５記載の磁気検出素子。
【請求項７】
少なくとも前記フリー磁性層、非磁性材料層並びに固定磁性層を構成する第２の磁性層及び非磁性中間層のトラック幅方向の両側には、前記永久磁石層を有する素子両側領域がトラック幅方向に延びて存在し、前記非磁性中間層上に設けられる前記固定磁性層を構成する第１の磁性層が、前記非磁性中間層上から前記素子両側領域上にかけて形成される請求項５記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記第１反強磁性層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷＰで、前記フリー磁性層のトラック幅方向における最小幅寸法はＷｆ２であり、前記Ｗｆ２は前記ＷＰと同じ寸法かそれよりも小さい請求項５ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記多層膜は下から、第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層の順に積層され、前記第１の反強磁性層はトラック幅方向に所定間隔の間欠部を介して前記第１の磁性層のトラック幅方向の両側端部下に設けられる請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記第１の反強磁性層の下に設けられた前記基板のトラック幅方向の両側には所定深さの凹み部が設けられ、前記凹み部内に前記第１の反強磁性層が設けられて、前記第１の反強磁性層のトラック幅方向に所定間隔の間欠部が空けられる請求項９記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記フリー磁性層上に、トラック幅方向に所定の間隔を空け、前記フリー磁性層の両側端部上に設けられた前記磁化制御層が第２の反強磁性層を有して構成される請求項９又は１０に記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
前記第１反強磁性層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷＰで、前記磁化制御層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷｆ３であり、前記Ｗｆ３は前記ＷＰと同じ寸法かそれよりも小さい請求項１１記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側に前記磁化制御層となる永久磁石層が設けられ、前記永久磁石層の下面は少なくとも前記固定磁性層よりも上側に位置する請求項９又は１０に記載の磁気検出素子。
【請求項１４】
前記第１反強磁性層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷＰで、前記フリー磁性層のトラック幅方向における最小幅寸法はＷｆ４であり、前記Ｗｆ４は前記ＷＰと同じ寸法かそれよりも小さい請求項１３記載の磁気検出素子。
【請求項１５】
前記ＷＰは０．２μｍ以下である請求項４、８、１２または１４に記載の磁気検出素子。
【請求項１６】
電極層が磁気検出素子のトラック幅方向における両側端部上に設けられ、前記電極層から前記多層膜に向けてセンス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁界の向きは、前記固定磁性層を構成する磁性層の単位面積当たりの合成磁気モーメントの方向と一致している請求項１ないし１５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１７】
前記間欠部には、両側の第１の反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層が前記第１の磁性層と接して設けられており、前記間欠部での前記非磁性金属層は、前記第１の反強磁性層よりも薄く形成された不規則結晶構造の層である請求項１ないし１６のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１８】
前記第１の磁性層内の結晶と、前記非磁性金属層の結晶は、エピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態であり、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されている請求項１７記載の磁気検出素子。
【請求項１９】
前記非磁性金属層は、前記固定磁性層の第１の磁性層側の界面付近あるいは全領域において面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１８記載の磁気検出素子。
【請求項２０】
前記非磁性金属層の膜厚は、５Å以上５０Å以下である請求項１８または１９に記載の磁気検出素子。
【請求項２１】
前記ＰｔＭｎ合金中のＰｔ含有量、または、Ｘ―Ｍｎ合金中のＸ元素の含有量は、５５原子％以上９５原子％以下である請求項１８ないし２０のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項２２】
少なくとも前記非磁性金属層と膜厚方向で対向する前記固定磁性層の第１の磁性層の中央部は、前記非磁性金属層側の界面付近あるいは全領域において面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１８ないし２１のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項２３】
前記固定磁性層の第１の磁性層は、ＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）からなる請求項２２に記載の磁気検出素子。
【請求項２４】
少なくとも前記非磁性金属層と膜厚方向で対向する前記固定磁性層の第１の磁性層の中央部は、前記非磁性金属層側の界面付近あるいは全領域において体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１８ないし２１のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項２５】
前記固定磁性層の第１の磁性層は、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）からなる請求項２４記載の磁気検出素子。
【請求項２６】
少なくとも前記非磁性金属層と膜厚方向で対向する前記固定磁性層の第１の磁性層の中央部の、前記非磁性金属層側の界面付近は面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向しており、前記非磁性中間層側の界面付近は体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向している請求項１８ないし２１のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項２７】
前記固定磁性層の第１の磁性層の、前記非磁性金属層側の界面付近の組成はＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０  ｘ＋ｙ＝１００）またはＣｏであり、前記非磁性中間層側の界面付近の組成はＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０  ｘ＋ｙ＝１００）である請求項２６記載の磁気検出素子。
【請求項２８】
前記固定磁性層の第１の磁性層は、前記非磁性金属層側の界面から前記非磁性中間層側の界面に向かうに連れて、Ｆｅ濃度が徐々に大きくなる請求項２７記載の磁気検出素子。
【請求項２９】
前記非磁性金属層の前記界面に平行な面内方向における最近接原子間距離と、少なくとも前記非磁性金属層と膜厚方向で対向する前記固定磁性層の第１の磁性層の中央部の最近接原子間距離の差を、前記第１の磁性層の最近接原子間距離で割った値が、０．０５以上０．２０以下である請求項１８ないし２８のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項３０】
前記第１の磁性層は磁歪定数が正の値である請求項１８ないし２９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項３１】
Ｃｒまたはα−ＴａまたはＲｈからなる電極層が磁気検出素子のトラック幅方向における両側端部上に設けられる請求項１８ないし３０のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項３２】
基板上に下から、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び第１の反強磁性層の順に積層された多層膜と、前記フリー磁性層の磁化制御を行うための磁化制御層とを有する磁気検出素子の製造方法において、
（ａ）前記固定磁性層をトラック幅方向に延びる第２の磁性層と、前記第２の磁性層上に非磁性中間層を介して前記第２の磁性層と膜厚方向で対向する第１の磁性層とで形成し、さらに前記第１の磁性層上に前記第１の反強磁性層と同じ組成であり且つ前記第１の反強磁性層よりも膜厚が薄く、不規則結晶構造の層である非磁性金属層を形成し、前記非磁性金属層の上に非磁性層を形成する工程と、
（ｂ）前記非磁性層を除去し、前記非磁性金属層の両側端部上に前記非磁性金属層よりも厚い膜厚の上側反強磁性層を形成し、前記非磁性金属層と上側反強磁性層とで前記第１の反強磁性層を構成する工程と、
（ｃ）磁場中アニールを施して、前記第１の反強磁性層と第１の磁性層の両側端部間に交換結合磁界を生じさせ、前記第１の磁性層と第２の磁性層を反平行状態に磁化固定する工程と、を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
【請求項３３】
前記（ｂ）工程に代えて以下の工程を有する請求項１８記載の磁気検出素子の製造方法。
（ｄ）前記非磁性層を除去した後、前記第１の反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層上に前記非磁性金属層よりも厚い膜厚の上側反強磁性層を形成し、前記非磁性金属層と上側反強磁性層とで前記第１の反強磁性層を構成する工程と、
（ｅ）前記第１の反強磁性層の上側にトラック幅方向に所定の間隔を空けたマスク層を設け、前記マスク層に覆われていない前記第１の反強磁性層を削ることで、トラック幅方向に所定の間隔を空け、少なくとも前記第１の磁性層の素子両側上に第１の反強磁性層を残す工程。
【請求項３４】
前記（ｅ）工程で、前記マスク層に覆われていない前記第１の反強磁性層を除去した際に形成された前記間隔内に、少なくとも一部、前記非磁性金属層を残す請求項３３記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３５】
前記反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層を５０Åよりも薄い膜厚で形成する請求項３２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】
基板上に下から、第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層の順に積層された多層膜と、前記フリー磁性層の磁化制御を行うための磁化制御層とを有する磁気検出素子の製造方法において、
（ｆ）前記基板のトラック幅方向における両側に第１の反強磁性層を設ける工程と、
（ｇ）前記第１の反強磁性層上から前記第１の反強磁性層間の基板上にかけて、トラック幅方向に延びる第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に非磁性中間層を介して前記第１の磁性層に膜厚方向で対向する第２の磁性層とからなる固定磁性層を形成し、前記固定磁性層上に非磁性材料層及びフリー磁性層を形成する工程と、
（ｈ）磁場中アニールを施して、前記第１の反強磁性層と第１の磁性層の両側端部間に交換結合磁界を生じさせ、前記第１の磁性層と第２の磁性層を反平行状態に磁化固定する工程と、を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方法。
【請求項３７】
前記（ｆ）及び（ｇ）工程に代えて以下の工程を有する請求項３６記載の磁気検出素子の製造方法。
（ｉ）前記基板のトラック幅方向における両側に所定深さの凹み部を設ける工程と、
（ｊ）前記凹み部内に前記第１の反強磁性層を形成し、さらに前記第１の反強磁性層上に非磁性層を形成する工程と、
（ｋ）前記非磁性層を除去した後、前記第１の反強磁性層上から基板上にかけて前記第１の反強磁性層と同じ組成であり且つ前記第１の反強磁性層よりも膜厚が薄く、不規則結晶構造の層である非磁性金属層を形成し、前記第１の反強磁性層上に重ねられた非磁性金属層を第１の反強磁性層の一部として構成し、さらに前記第１の反強磁性層及び前記非磁性金属層上に、トラック幅方向に延びる第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に非磁性中間層を介して前記第１の磁性層に膜厚方向で対向する第２の磁性層とからなる固定磁性層を形成し、前記固定磁性層上に非磁性材料層及びフリー磁性層を形成する工程。
【請求項３８】
前記非磁性金属層を５０Åよりも薄い膜厚で形成する請求項３７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などに搭載されるスピンバルブ型薄膜素子などの磁気検出素子に係わり、特に固定磁性層と第１の反強磁性層との構造を適正化することで、前記固定磁性層を適切に磁化固定できると共に、再生出力の向上を図り、さらには狭ギャップ化等に適切に対応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６３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などの反強磁性層であり、前記反強磁性層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６３に示すように前記反強磁性層１からフリー磁性層４までの各層のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側には永久磁石層５が形成され、前記永久磁石層５の上に電極層６が形成されている。
【０００５】
図６３に示す磁気検出素子では、前記反強磁性層１と固定磁性層２間に交換結合磁界が生じることで前記固定磁性層２の磁化は図示Ｙ方向に固定されている。一方、フリー磁性層４はその両側に設けられた永久磁石層５からの縦バイアス磁界によって図示Ｘ方向に向けられている。
【０００６】
図６３に示す磁気検出素子に対して図示Ｙ方向から外部磁界が侵入すると前記フリー磁性層の磁化が変動し、ハイト方向（図示Ｙ方向）に磁化された固定磁性層２の固定磁化との関係で磁気抵抗効果が発揮され、外部信号が再生される。
【０００７】
しかしながら図６３に示す磁気検出素子の構造では以下のような問題点があった。
【０００８】
すなわち電極層６から流れるセンス電流は前記非磁性材料層３を主に流れ、特に反強磁性層１などに分流しないことが好ましいが、図６３に示す構造では前記センス電流は前記固定磁性層２の下全面に形成された反強磁性層１にも分流しやすくなっており、それが電流ロスとなって再生出力が低下するという問題があった。図６３に示す磁気検出素子では前記フリー磁性層４の上面のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法でトラック幅Ｔｗが決められるが、このトラック幅Ｔｗが狭くなるにつれて上記した再生出力の低下は顕著化するため、反強磁性層１へのセンス電流の分流は無視できない問題となっていた。
【０００９】
また反強磁性層１はその上に積層される各層の膜厚に比べて非常に厚い膜厚で形成される。その理由の一つには前記固定磁性層２との間で大きな交換結合磁界を生じさせ、前記固定磁性層２の磁化固定を適切化するためであるが、前記反強磁性層１が厚いために上記した電流ロスが大きくなるとともに、前記磁気検出素子の膜厚方向（図示Ｚ方向）の上下に形成されているシールド層７、８の膜厚方向（図示Ｚ方向）への間隔を狭くすることができないため狭ギャップ化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することができなかった。
【００１０】
さらに、図６３に示すように固定磁性層２の下全面に反強磁性層１が形成されていると静電破壊（ＥＳＤ）に強い磁気検出素子を製造することができなかった。電極層６からセンス電流が流れると、それによって素子内に熱が発生し、またＥＳＤによる過渡電流の影響等を受けて、図示Ｙ方向に固定されるはずの固定磁性層２の磁化が揺らぎやすくなるからである。前記反強磁性層１のブロッキング温度を超えない低い温度での発熱であればさほど大きな問題ではないが、素子自体が非常に小さくなっている今、素子内部でブロッキング温度を超えた熱が生じることで、前記反強磁性層１と固定磁性層２間で生じている交換結合磁界が弱まって前記固定磁性層２の磁化が揺らぐｓｏｆｔ  ＥＳＤと呼ばれる磁気的な静電破壊現象が見られるようになっていた。
【００１１】
ところで固定磁性層２及び反強磁性層１とで構成される交換結合膜の構造は、図６３のような単に前記の２層を積層しただけの単純なものばかりではなく、前記交換結合膜の構造を改良したものや自己固定式の固定磁性層がいくつかの文献に紹介されている。
【００１２】
【特許文献１】
特開２０００−１６３７１７号公報
【特許文献２】
特開平８−７３２５号公報
【特許文献３】
特開平８−７２３５号公報
【特許文献４】
特開２０００−１１３４１８号公報
【発明が解決しようとする課題】
例えば図６４に示す磁気検出素子は、特開２０００−１６３７１７号公報（以下、特許文献１という）の図１に掲載された図を書き写したものであり、図６４は前記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６３と同じ符号が付けられている層は図６３と同じ層を示している。符号９、１０はギャップ層である。
【００１３】
図６４に示すように前記反強磁性層１のトラック幅方向における中央部には厚さが両側部分と異なる肉薄部１１が設けられている。特許文献１によれば、前記肉薄部１１の部分で前記固定磁性層２に対する直接的な磁化固定力は弱まるものの、十分な厚さを有する反強磁性層１の両側で作用する磁化固定力により、固定磁性層２の中央部の磁化固定力も補われ、特性が劣化することは無いと記載されている。
【００１４】
しかしながら特許文献１に記載された磁気検出素子の構造では上記した問題は依然として解決されていない。まず反強磁性層１の中央部を肉薄部１１にしても、この肉薄部１１に電極層６からセンス電流が分流することでそれが電流ロスとなるし、また静電破壊も依然として起きやすい。また前記反強磁性層１の中央部を肉薄部１１にすれば前記固定磁性層２との間で発生する交換結合磁界が低下するから固定磁性層２の磁化固定力は、図６３に示す磁気検出素子の固定磁性層２の磁化固定力に比べて低下するのは明白である。
【００１５】
また仮に前記反強磁性層１の肉薄部１１の膜厚を相当に薄くし、上記した電流ロス等を軽減したとすると、前記肉薄部１１と固定磁性層２間で交換結合磁界が全く発生しなくなってしまうため、この公報に記載されているように固定磁性層２の両側が反強磁性層１との間で強く磁化固定されていたとしても、前記固定磁性層２の中央部は、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を頼って磁化制御されるため、強固に前記中央部での磁化を固定できず、前記中央部の磁化は外部磁界によって変動しやすくなり、再生特性の劣化は免れないものと考えられる。
【００１６】
また図６５に示す磁気検出素子は、特開平８−７３２５号公報（以下、特許文献２という）の図５の一部を書き写したものであり、前記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６３と同じ符号が付けられている層は図６３と同じ層を示している。
【００１７】
図６５に示す磁気検出素子では前記固定磁性層２が２層の磁性層１２、１４とその間に介在する非磁性層１３の３層構造からなり、特許文献２ではこの固定磁性層２を「自動ピン止め層」と呼んでいる。図６５に示すように前記固定磁性層２の磁化を固定するための反強磁性層１は設けられていない。この特許文献２によれば、前記固定磁性層２を構成する２層の磁性層は互いに反対方向に磁化されて「自動ピン止め」され、外部印加磁界が侵入してきても前記磁性層１２、１４が回転してしまうことは無いとしている。
【００１８】
しかしながら図６５に示すように反強磁性層１などのバイアス手段を設けずに固定磁性層２の磁性層１２、１４間で発生する磁界のみで前記固定磁性層２の磁化固定を行うと外部磁界の大きさや様々な要因によって、前記磁性層の磁化が反反平行状態を保ちながら回転しやすく、あるいは前記反平行状態が崩れて、再生特性の劣化を招きやすい。
【００１９】
また前記固定磁性層２を上記した３層構造にするにしても、各磁性層１２、１４の単位面積当たりの磁気モーメント等をどの程度にすれば、特許文献２で言う「自動ピン止め層」として機能させることができるかは明白でない。
【００２０】
また特許文献３に記載されている磁気検出素子は、タンタル（Ｔａ）からなるバッファ層６２を下地として、その上に、ピン止め強磁性層７０が積層されたものである。ピン止め強磁性層７０は、第１のコバルト（Ｃｏ）フィルム７２と第２のコバルト（Ｃｏ）フィルム７４が、ルテニウム（Ｒｕ）フィルム７３を介して積層されたものである。第１のコバルト（Ｃｏ）フィルム７２と第２のコバルト（Ｃｏ）フィルム７４は各々の異方性磁界によって磁化が固定されている。第１のコバルト（Ｃｏ）フィルム７２と第２のコバルト（Ｃｏ）フィルム７４は反強磁性結合しており、互いに反平行方向に磁化されている。
【００２１】
しかし、特許文献３に記載されている磁気検出素子のように、タンタルからなるバッファ層上にＣｏフィルムを積層する構成では、ピン止め強磁性層７０の磁化方向を適切に固定できないことがわかった。このことは、特許文献４においても指摘されている。
【００２２】
特許文献４に記載の磁気検出素子は、特許文献３の問題を解決することを目的として発明されたものである。この磁気検出素子では、積層フェリ固定層の強磁性膜をＣｏＦｅまたはＣｏＦｅＮｉによって形成することによって誘導異方性を向上させている。
【００２３】
なお、特許文献４には、積層フェリ固定層の下にＴａからなる下地層を設けることも記載されているが、Ｔａ下地を設けた場合とＴａ下地を設けない場合を比較した実験結果（特許文献４の図４、図５、図６、図７）をみると、強磁性層にＣｏＦｅ合金を用いたときには、Ｔａ下地を設けない方が磁気抵抗変化も保磁力も大きくなることが示されている。
【００２４】
特許文献４には、積層フェリ固定層の誘導異方性を大きくするために、強磁性膜にＣｏＦｅ合金を使用すること、及び強磁性膜の磁歪を正にすることが記載されている。
【００２５】
自己固定式の固定磁性層の磁化を固定するために、最も重要な要素は固定磁性層の磁気弾性エネルギーに由来する一軸異方性である。特に固定磁性層の磁歪を最適化することが重要である。しかし、特許文献４には、固定磁性層の磁歪を最適化する機構に関する考察がなく、固定磁性層の磁歪を最適化するための具体的構成に関する記載はなされていない。
【００２６】
以上のように従来では、固定磁性層を強固に磁化固定できるとともに、再生出力を向上させることができ、さらには狭ギャップ化、静電破壊に適切に対応することができる構造は存在しなかった。
【００２７】
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、特に固定磁性層と第１の反強磁性層との構造を適正化することで、前記固定磁性層を適切に磁化固定できるとともに、再生出力の向上を図り、さらには狭ギャップ化等に適切に対応す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。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
本発明の磁気検出素子は、基板上に少なくとも第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を積層形成した多層膜と、前記フリー磁性層の磁化制御を行うための磁化制御層とを有し、
前記固定磁性層は、トラック幅方向に延び、前記第１の反強磁性層に接する側の第１の磁性層と、前記第１の磁性層と膜厚方向で対向する第２の磁性層と、前記第１の磁性層と第２の磁性層間に介在する非磁性中間層とを有して構成され、前記第１の磁性層と第２の磁性層は互いに磁化が反平行状態にあり、
前記第１の反強磁性層はトラック幅方向に所定間隔の間欠部を介して、前記第１の磁性層のトラック幅方向の両側端部に膜厚方向から接して設けられ、
前記間欠部での前記フリー磁性層の磁化の方向と前記第２の磁性層内の磁化の方向とで電気抵抗が変化することを特徴とするものである。
【００２９】
上記した本発明の磁気検出素子の特徴的な部分は、前記固定磁性層が第１の磁性層と第２の磁性層と、両磁性層間に介在する非磁性層とを有して構成されている点と、前記第１の磁性層に膜厚方向から接する第１の反強磁性層には、トラック幅方向の中央に所定間隔の間欠部が空けられている点である。
【００３０】
本発明では、前記固定磁性層の両側端部は前記第１の反強磁性層との間で発生する交換結合磁界と、第１の磁性層と第２の磁性層間で発生するＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界によって、磁化が固定される。一方、前記固定磁性層の中央部でも上記したＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界が発生することで、固定磁性層が単層構造で、しかも中央部での磁化固定を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に頼っていた図６４の磁気検出素子に比べて前記固定磁性層の中央部の磁化をより強固に固定することができるのである。
【００３１】
また上記した固定磁性層の中央部での磁化固定の良し悪しは、前記第１の反強磁性層に空けられた間隔のトラック幅方向への幅寸法によって変わるが、後述する実験によれば前記間隔が０．２μｍ程度でも十分に前記固定磁性層の中央部での磁化固定を確実なものにできることがわかっており、０．１μｍ以下のトラック幅Ｔｗを目指す現在にあって、前記間隔を０．２μｍ以下で形成することは技術的に難しいことではなく、よって本発明における第１の反強磁性層と固定磁性層との交換結合膜の構造を容易に且つ適切に製造することができる。
【００３２】
そして本発明では前記第１の反強磁性層のトラック幅方向における中央部には所定の間隔が空けられ、前記第１の反強磁性層の中央部では前記固定磁性層との間で交換結合磁界が発生しないようになっている。そのため前記間隔内には前記第１の反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層が全く無いかあっても非常に薄い膜厚である。したがって前記第１の反強磁性層の中央部へのセンス電流の分流ロスが無くなり再生出力の向上を図ることが可能になり、また狭ギャップ化も果たすことができる。しかも素子中央にそもそも第１の反強磁性層が全く無いか、あるいは有っても非常に薄い膜厚なので前記固定磁性層の中央部で静電気放電によって固定磁性層と第１の反強磁性層間の交換結合磁界の方向が反転したりする磁気的破壊の現象は起き難くなり、素子の小型化及び高密度化により厳しい環境下においても、再生特性に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【００３３】
また本発明では、前記多層膜は下から、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び第１の反強磁性層の順に積層され、前記フリー磁性層の下にトラック幅方向に所定の間隔を空け、前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側端部下に設けられた前記磁化制御層が第２の反強磁性層を有して構成され、前記固定磁性層を構成する第１の磁性層の両側端部上に前記第１の反強磁性層が設けられる構造を提供することができる。あるいは、前記磁化制御層が永久磁石層で構成され、前記フリー磁性層の両側端部と前記永久磁石層とは直接接触している構造を提供することができる。
【００３４】
かかる場合、前記第１反強磁性層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷＰで、前記磁化制御層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷｆ１であり、前記Ｗｆ１は前記ＷＰと同じ寸法かそれよりも小さいことが好ましい。Ｗｆ１がＷＰよりも大きいと、Ｗｆ１−ＷＰのフリー磁性層領域が、外部磁界を検知する感度領域として働く場合、その領域ではフリー磁性層の上下のシールド間隔が広がるため、再生波形のパルス幅（ＰＷ５０）が広がったり分解能が低下するといった問題が発生する。よって前記Ｗｆ１はＷＰと同じ寸法か小さい寸法であることが好ましい。
【００３５】
また本発明では、前記多層膜は下から、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び第１の反強磁性層の順に積層され、少なくとも前記フリー磁性層及び非磁性材料層のトラック幅方向の両側には前記磁化制御層となる永久磁石層が設けられ、前記非磁性材料層上に設けられる固定磁性層の一部あるいは全部が、前記非磁性材料層上から前記永久磁石層の上側にかけて形成され、前記固定磁性層を構成する第１の磁性層の両側端部上に前記第１の反強磁性層が設けられる構造を提供できる。
【００３６】
かかる構造の場合、少なくとも前記フリー磁性層及び非磁性材料層のトラック幅方向の両側には、前記永久磁石層を有する素子両側領域がトラック幅方向に延びて存在し、前記非磁性材料層上に設けられる固定磁性層が、前記非磁性材料層上から前記素子両側領域上にかけて形成される構造であるか、または少なくとも前記フリー磁性層、非磁性材料層並びに固定磁性層を構成する第２の磁性層及び非磁性中間層のトラック幅方向の両側には、前記永久磁石層を有する素子両側領域がトラック幅方向に延びて存在し、前記非磁性中間層上に設けられる前記固定磁性層を構成する第１の磁性層が、前記非磁性中間層上から前記素子両側領域上にかけて形成される構造であることが好ましい。
【００３７】
また前記第１反強磁性層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷＰで、前記フリー磁性層のトラック幅方向における最小幅寸法はＷｆ２であり、前記Ｗｆ２は前記ＷＰと同じ寸法かそれよりも小さいことが好ましい。理由は上記した通りである。
【００３８】
さらに本発明では、前記多層膜は下から、第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層の順に積層され、前記第１の反強磁性層はトラック幅方向に所定間隔の間欠部を介して前記第１の磁性層のトラック幅方向の両側端部下に設けられる構造を提供することができる。なお前記第１の反強磁性層の下に設けられた前記基板のトラック幅方向の両側には所定深さの凹み部が設けられ、前記凹み部内に前記第１の反強磁性層が設けられて、前記第１の反強磁性層のトラック幅方向に所定間隔の間欠部が空けられる構造であることが好ましい。
【００３９】
また上記の構造において、前記フリー磁性層上に、トラック幅方向に所定の間隔を空け、前記フリー磁性層の両側端部上に設けられた前記磁化制御層が第２の反強磁性層を有して構成される構造を提供でき、このとき前記第１反強磁性層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷＰで、前記磁化制御層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷｆ３であり、前記Ｗｆ３は前記ＷＰと同じ寸法かそれよりも小さいことが好ましい。
【００４０】
あるいは前記フリー磁性層のトラック幅方向の両側に前記磁化制御層となる永久磁石層が設けられ、前記永久磁石層の下面は少なくとも前記固定磁性層よりも上側に位置する構造を提供でき、このとき前記第１反強磁性層に空けられた前記間隔のトラック幅方向における最小寸法はＷＰで、前記フリー磁性層のトラック幅方向における最小幅寸法はＷｆ４であり、前記Ｗｆ４は前記ＷＰと同じ寸法かそれよりも小さいことが好ましい。
【００４１】
また前記ＷＰは０．２μｍ以下であることが好ましい。
また本発明では、電極層が磁気検出素子のトラック幅方向における両側端部上に設けられ、前記電極層から前記多層膜に向けてセンス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁界の向きは、前記固定磁性層を構成する磁性層の合成磁気モーメントの方向と一致していることが、より固定磁性層の磁化固定を強固にできる上で好ましい。
【００４２】
また本発明では、前記間欠部には、両側の第１の反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層が前記第１の磁性層と接して設けられており、前記間欠部での前記非磁性金属層は、前記第１の反強磁性層よりも薄く形成された不規則結晶構造の層であることが好ましい。
【００４３】
前記第１の反強磁性層は磁場中熱処理を施されることで、少なくとも一部の不規則格子が規則格子に変態し、反強磁性を発揮するものである。一方、前記間欠部に前記第１の反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層があっても前記非磁性金属層の膜厚は非常に薄いために、磁場中熱処理を施しても不規則格子から規則格子に変態できず、反強磁性を発揮しない不規則結晶構造の層となっている。
【００４４】
また本発明では、前記第１の磁性層内の結晶と、前記非磁性金属層の結晶は、エピタキシャルまたはヘテロエピタキシャルな状態であり、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されていることが好ましい。
【００４５】
前記非磁性金属層と膜厚方向で対向する固定磁性層の中央部は、固定磁性層自体の一軸異方性によっても磁化固定が強化されるものであることが好ましい。
【００４６】
強磁性体膜の磁気異方性磁界を決める要素には、結晶磁気異方性、誘導磁気異方性、及び磁気弾性効果がある。このうち、結晶磁気異方性は多結晶をランダムに配向した結晶を有する膜では、異方性を一軸にそろえるのは難しい。一方、誘導磁気異方性は成膜時または熱処理時に一方向の磁場を与えることによって一軸性を帯び、磁気弾性効果は一軸性の応力を加えることによって一軸性を帯びる。
【００４７】
上記では、固定磁性層の中央部の磁化を固定する一軸異方性を決める、誘導磁気異方性と磁気弾性効果のうち、磁気弾性効果に着目してなされたものである。
【００４８】
磁気弾性効果は、磁気弾性エネルギーに支配される。磁気弾性エネルギーは、固定磁性層にかかる応力と固定磁性層の中央部の磁歪定数によって規定される。
【００４９】
本発明では、前記固定磁性層の記録媒体との対向面側の端面が開放されているので、元々、二次元的に且つ等方的に加わっていたギャップ膜等からの応力が前記端面を開放されることによりその対称性が崩れ、前記固定磁性層には、素子高さ方向（ハイト方向）に一軸性の引張り応力が加えられる。従って磁気弾性効果により、前記固定磁性層の磁化方向を一方向に適切に向けることができる。
【００５０】
本発明では、固定磁性層の中央部での磁歪定数を大きくすることによって磁気弾性エネルギーを大きくし、これによって、固定磁性層の中央部の一軸異方性を大きくするものである。固定磁性層の中央部の一軸異方性が大きくなると、固定磁性層の中央部の磁化は一定の方向に強固に固定されやすくなり、磁気検出素子の出力が大きくなりかつ出力の安定性や対称性も向上する。
【００５１】
具体的には，前記固定磁性層を構成する前記複数の磁性層のうち前記第１の磁性層を、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，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）合金からなる非磁性金属層とエピタキシャルやヘテロエキタピシャルに接合させることによって、前記第１の磁性層の中央部の結晶構造に歪みを生じさせて前記第１の磁性層の中央部の磁歪定数λを大きくさせている。
【００５２】
前記非磁性金属層が、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，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）合金によって形成されると、前記非磁性金属層は、前記固定磁性層の第１の磁性層の中央部との界面付近あるいは、前記非磁性金属層の全領域において面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向する。
【００５３】
前記非磁性金属層の膜厚は、５Å以上５０Å以下であることが好ましい。
ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，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）からなる前記非磁性金属層の膜厚がこの範囲内であると、非磁性金属層の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。なお、前記非磁性金属層の膜厚が、５０Åより大きくなると、約２５０℃以上の熱が加わったときに、非磁性金属層の結晶構造が、その両側に設けられている第１の反強磁性層と同様に、ＣｕＡｕＩ型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態するので好ましくない。ただし、非磁性金属層の膜厚が、５０Åより大きくても、約２５０℃以上の熱が加わらなければ、非磁性金属層の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。
【００５４】
なお前記ＰｔＭｎ合金中のＰｔ含有量、または、Ｘ―Ｍｎ合金中のＸ元素の含有量は、５５原子％以上９５原子％以下であることが好ましい。
【００５５】
また少なくとも前記非磁性金属層と膜厚方向で対向する前記固定磁性層の第１の磁性層の中央部は、前記非磁性金属層側の界面付近あるいは全領域において面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【００５６】
上述のごとく、本発明における前記非磁性金属層は、ｆｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向しているものである。
【００５７】
従って、少なくとも前記非磁性金属層と膜厚方向で対向する前記第１の磁性層の中央部が、ｆｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであると、中央部にて、前記第１の磁性層を構成する原子と前記非磁性金属層を構成する原子が互いに重なりあいやすくなる。
【００５８】
しかし、前記第１の磁性層の中央部での｛１１１｝面内の最近接原子間距離と、前記非磁性金属層の｛１１１｝面内の最近接原子間距離には、一定以上の差が生じるので、前記第１の磁性層の中央部と前記非磁性金属層の界面付近では、前記第１の磁性層の中央部を構成する原子と前記非磁性金属層を構成する原子が互いに重なり合いつつも、それぞれの結晶構造に歪みが生じている。すなわち、前記第１の磁性層の中央部の結晶構造に歪を生じさせることによって磁歪定数λを大きくさせることができる。
【００５９】
例えば、前記固定磁性層の第１の磁性層を、ＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成すると、前記第１の磁性層の中央部を、ｆｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向するものにできる。
【００６０】
または、少なくとも前記非磁性金属層と膜厚方向で対向する前記固定磁性層の第１の磁性層の中央部は、前記非磁性金属層側の界面付近あるいは全領域において体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであることが好ましい。
【００６１】
前記第１の磁性層の中央部が、ｂｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであっても、前記第１の磁性層の中央部を構成する原子と前記非磁性金属層を構成する原子が互いに重なりあいやすくなる。
【００６２】
このときも、前記第１の磁性層の中央部の｛１１０｝面内の最近接原子間距離と、前記非磁性金属層の｛１１１｝面内の最近接原子間距離には、一定以上の差が生じ、前記第１の磁性層の中央部と前記非磁性金属層の界面付近では、前記第１の磁性層の中央部を構成する原子と前記非磁性金属層を構成する原子が互いに重なり合いつつも、それぞれの結晶構造に歪みが生じる。すなわち、前記第１の磁性層の中央部の結晶構造に歪を生じさせることによって磁歪定数λを大きくさせることができる。
【００６３】
例えば、前記固定磁性層の第１の磁性層を、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成すると、前記第１の磁性層の中央部を、ｂｃｃ構造をとり前記界面と平行な方向に｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向するものにできる。なお、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）は、ｆｃｃ構造をとるＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）より、特にｙ＝５０附近の組成で磁歪定数λの値が大きいので、より大きな磁気弾性効果を発揮することができる。また、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）は、保磁力が大きく、前記固定磁性層の中央部の磁化固定を強固にすることができる。
【００６４】
また、本発明では、少なくとも前記非磁性金属層と膜厚方向で対向する前記固定磁性層の第１の磁性層の中央部の、前記非磁性金属層側の界面付近は面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向しており、前記非磁性中間層側の界面付近は体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、前記界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向していることが好ましい。
【００６５】
前記非磁性中間層側の界面付近をｂｃｃ構造にすることにより、磁歪定数λの値を大きくし、大きな磁気弾性効果を発揮させることができる。一方、前記第１の磁性層の中央部の前記非磁性金属層側の界面付近をｆｃｃ構造にすると、固定磁性層の中央部、非磁性材料層の中央部、フリー磁性層の中央部の結晶配向性が一定になり、磁気抵抗効変化率（ＭＲ比）を高くすることができる。
【００６６】
例えば、前記固定磁性層の第１の磁性層の、前記非磁性金属層側の界面付近の組成をＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）またはＣｏにし、前記非磁性中間層側の界面付近の組成をＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）にすることによって、前記非磁性金属層側の界面付近は、ｆｃｃ構造であって、前記界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向し、前記非磁性中間層側の界面付近は、（ｂｃｃ）構造であって、前記界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向しているものにできる。
【００６７】
また、前記非磁性中間層側の界面付近の組成が、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）であると、前記非磁性中間層を介した第１の磁性層と他の磁性層間のＲＫＫＹ相互作用が強くなるので好ましい。
【００６８】
なお、前記固定磁性層の第１の磁性層は、前記非磁性金属層側の界面から前記非磁性中間層側の界面に向かうに連れて、Ｆｅ濃度が徐々に大きくなるものであってもよい。
【００６９】
本発明では、前記非磁性金属層を構成する原子と少なくとも前記非磁性金属層と膜厚方向で対向する前記第１の磁性層の中央部の原子とを、重なり合わせつつ、結晶構造に歪みを生じさせるために、前記界面と平行な面内方向における前記非磁性金属層の最近接原子間距離と、前記固定磁性層の第１の磁性層の中央部の最近接原子間距離の差を、前記第１の磁性層の最近接原子間距離で割った値を、０．０５以上０．２０以下にすることが好ましい。
【００７０】
なお、前記第１の磁性層は磁歪定数が正の値である磁性材料によって形成されることが好ましい。
【００７１】
前記第１の磁性層は、磁歪定数が正の値である磁性材料によって形成されることで、磁気弾性効果によって、前記第１の磁性層の磁化容易軸は磁気検出素子の奥側（ハイト方向）に平行方向となり、前記第１の磁性層の磁化方向がハイト方向に平行方向または反平行方向に固定される。
【００７２】
なお、Ｃｒまたはα−ＴａまたはＲｈからなる電極層が磁気検出素子のトラック幅方向における両側端部上に設けられていると、前記固定磁性層にかかる圧縮応力を大きくできるので好ましい。
【００７３】
また本発明は、基板上に下から、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び第１の反強磁性層の順に積層された多層膜と、前記フリー磁性層の磁化制御を行うための磁化制御層とを有する磁気検出素子の製造方法において、
（ａ）前記固定磁性層をトラック幅方向に延びる第２の磁性層と、前記第２の磁性層上に非磁性中間層を介して前記第２の磁性層と膜厚方向で対向する第１の磁性層とで形成し、さらに前記第１の磁性層上に前記第１の反強磁性層と同じ組成であり且つ前記第１の反強磁性層よりも膜厚が薄く、不規則結晶構造の層である非磁性金属層を形成し、前記非磁性金属層の上に非磁性層を形成する工程と、
（ｂ）前記非磁性層を除去し、前記非磁性金属層の両側端部上に前記非磁性金属層よりも厚い膜厚の上側反強磁性層を形成し、前記非磁性金属層と上側反強磁性層とで前記第１の反強磁性層を構成する工程と、
（ｃ）磁場中アニールを施して、前記第１の反強磁性層と第１の磁性層の両側端部間に交換結合磁界を生じさせ、前記第１の磁性層と第２の磁性層を反平行状態に磁化固定する工程、とを有することを特徴とするものである。
【００７４】
また本発明では、前記（ｂ）工程に代えて以下の工程を有することが好ましい。
（ｄ）前記非磁性層を除去した後、前記第１の反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層上に前記非磁性金属層よりも膜厚の厚い上側反強磁性層を形成し、前記非磁性金属層と上側反強磁性層とで前記第１の反強磁性層を構成する工程と、
（ｅ）前記第１の反強磁性層の上側にトラック幅方向に所定の間隔を空けたマスク層を設け、前記マスク層に覆われていない前記第１の反強磁性層を削ることで、トラック幅方向に所定の間隔を空け、少なくとも前記第１の磁性層の素子両側上に第１の反強磁性層を残す工程。
【００７５】
なお前記（ｅ）工程で、前記マスク層に覆われていない前記第１の反強磁性層を除去した際に形成された前記間隔内に、少なくとも一部、前記非磁性金属層を残してもよい。
【００７６】
また前記反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層を５０Åよりも薄い膜厚で形成することが好ましい。
【００７７】
あるいは本発明は、基板上に下から、第１の反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層の順に積層された多層膜と、前記フリー磁性層の磁化制御を行うための磁化制御層とを有する磁気検出素子の製造方法において、
（ｆ）前記基板のトラック幅方向における両側に第１の反強磁性層を設ける工程と、
（ｇ）前記第１の反強磁性層上から前記第１の反強磁性層間の基板上にかけて、トラック幅方向に延びる第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に非磁性中間層を介して前記第１の磁性層に膜厚方向で対向する第２の磁性層とからなる固定磁性層を形成し、前記固定磁性層上に非磁性材料層及びフリー磁性層を形成する工程と、
（ｈ）磁場中アニールを施して、前記第１の反強磁性層と第１の磁性層の両側端部間に交換結合磁界を生じさせ、前記第１の磁性層と第２の磁性層を反平行状態に磁化固定する工程と、を有することを特徴とするものである。
【００７８】
このとき、前記（ｆ）及び（ｇ）工程に代えて以下の工程を有することが好ましい。
（ｉ）前記基板のトラック幅方向における両側に所定深さの凹み部を設ける工程と、
（ｊ）前記凹み部内に前記第１の反強磁性層を形成し、さらに前記第１の反強磁性層上に非磁性層を形成する工程と、
（ｋ）前記非磁性層を除去した後、前記第１の反強磁性層上から基板上にかけて前記第１の反強磁性層と同じ組成であり且つ前記第１の反強磁性層よりも膜厚が薄く、不規則結晶構造の層である非磁性金属層を形成し、前記第１の反強磁性層上に重ねられた非磁性金属層を第１の反強磁性層の一部として構成し、さらに前記第１の反強磁性層及び前記非磁性金属層上に、トラック幅方向に延びる第１の磁性層と、前記第１の磁性層上に非磁性中間層を介して前記第１の磁性層に膜厚方向で対向する第２の磁性層とからなる固定磁性層を形成し、前記固定磁性層上に非磁性材料層及びフリー磁性層を形成する工程。
なお前記非磁性金属層を５０Åよりも薄い膜厚で形成することが好ましい。
【００７９】
上記した（ａ）ないし（ｅ）工程を施すことで、固定磁性層の上に第１の反強磁性層を所定形状で形成でき、且つ前記第１の磁性層の両側端部と第１の反強磁性層間で所定の大きさの交換結合磁界を生じさせることができ、（ｆ）ないし（ｋ）工程を施すことで、固定磁性層の下に第１の反強磁性層を所定の形状で形成でき、且つ前記第１の磁性層の両側端部と第１の反強磁性層間で所定の大きさの交換結合磁界を生じさせることができる。
【００８０】
前記固定磁性層の上あるいは下に前記第１の反強磁性層を設ける際、特に前記固定磁性層の下に第１の反強磁性層を設ける際には、単純に固定磁性層と第１の反強磁性層とを積層すればよいのではなく、固定磁性層のトラック幅方向における両側端部と前記第１の反強磁性層間で所定の大きさの交換結合磁界を生じさせるには、前記固定磁性層と第１の反強磁性層とを積層する際に工夫が必要である。
【００８１】
上記した（ａ）ないし（ｄ）工程、あるいは（ｅ）ないし（ｈ）工程を施すことで、前記固定磁性層を第１の磁性層と第２の磁性層と両磁性層間に介在する非磁性層とを有する構造で形成でき、さらに前記第１の反強磁性層にトラック幅方向に所定の間隔を空け、且つ前記第１の磁性層の両側端部間でのみ交換結合磁界を生じさせることのできる磁気検出素子を製造することが可能になるのである。
【００８２】
なお第１の反強磁性層が固定磁性層の上側に形成され、且つフリー磁性層の磁化制御層として永久磁石層が形成される場合には、単純に固定磁性層と第１の反強磁性層とを連続して成膜すればよく製造工程が容易である。
【００８３】
【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。図１に示す磁気検出素子はフリー磁性層２４が第１の反強磁性層３０よりも下側に形成されるタイプである。
【００８４】
符号２０は磁性材料製の下部シールド層（基板）である。前記下部シールド層２０はＮｉＦｅ合金やセンダストなどで形成される。図１に示すように前記下部シールド層２０にはトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央に膜厚方向（図示Ｚ方向）に突出する突出部２０ａが設けられ、そのトラック幅方向の両側に凹み部２０ｂが設けられる。
【００８５】
図１に示すように前記下部シールド層２０の突出部２０ａの上面にはＡｌ２Ｏ３などの絶縁材料で形成された下部ギャップ層２１が形成され、前記下部ギャップ層２１は、前記突出部２０ａのトラック幅方向における両側端面２０ａ１から前記凹み部２０ｂの上面にかけても形成されている。
【００８６】
図１に示すように前記下部シールド層２０の凹み部２０ｂ上及び突出部２０ａ上に形成された下部ギャップ層２１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層２２が形成されている。
【００８７】
図１に示すように前記シード層２２上には第２の反強磁性層２３が形成されている。この第２の反強磁性層２３は主に前記下部シールド層２０に形成された凹み部２０ｂ内に埋められた状態になっている。前記第２の反強磁性層２３は例えばＰｔＭｎ合金などの反強磁性材料で形成される。
【００８８】
前記第２の反強磁性層２３と同じ組成の材料で形成された層は前記下部シールド層２０の突出部２０ａ上に形成されたシード層２２上にも形成されているが、この部分での前記層の膜厚は、前記下部シールド層２０の凹み部２０ｂ内に形成された前記第２の反強磁性層２３の膜厚よりも薄くなっている。前記下部シールド層２０の突出部２０ａ上に形成された前記第２の反強磁性層２３と同じ組成で形成された非磁性金属層の膜厚は５０Åよりも薄いことが好ましく、前記非磁性金属層は不規則結晶構造で前記フリー磁性層２４との間で交換結合磁界が生じておらず、前記フリー磁性層２４の素子中央部２４ｂが、前記交換結合磁界によって磁化固定されることを回避している。すなわち前記非磁性金属層は不規則結晶構造の層である。
【００８９】
図１に示すように前記第２の反強磁性層２３上にはフリー磁性層２４が形成される。前記フリー磁性層２４はＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金などの磁性材料で形成される。また図１に示す磁気検出素子では前記フリー磁性層２４が単層構造であるが、複数の磁性層が積層された構造であってもよいし、あるいは２つの磁性層間に非磁性層が介在する人工フェリ構造であってもよい。
【００９０】
図１に示す実施の形態では、前記フリー磁性層２４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部２４ａがその下に接して形成された膜厚の厚い第２の反強磁性層２３との間で発生する交換結合磁界によって図示Ｘ方向に磁化固定されている。一方、前記フリー磁性層２４のトラック幅方向における中央部２４ｂでは、その下に非常に薄い膜厚の第２の反強磁性層２３と同じ組成の非磁性金属層が形成されており、この非磁性金属層は不規則結晶構造の層であるため前記第２の反強磁性層２３との間で交換結合磁界が発生しておらず、前記フリー磁性層２４の中央部２４ｂがその両側端部２４ａのように強固に磁化固定されない。前記フリー磁性層２４の中央部２４ｂの磁化は図示Ｙ方向から進入してくる外部磁界によって磁化変動する程度に弱く単磁区化された状態にある。
【００９１】
前記フリー磁性層２４の上には非磁性材料層２５が形成されている。前記非磁性材料層２５は、固定磁性層２６とフリー磁性層２４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。
【００９２】
前記非磁性材料層２５の上には固定磁性層２６が形成されている。図１に示す実施形態では、固定磁性層２６は人工フェリ構造である。前記固定磁性層２６は第１の反強磁性層３０に接する側の第１の磁性層２９と、前記第１の磁性層２９と膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向する第２の磁性層２７と、前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間に介在する非磁性中間層２８との３層構造である。
【００９３】
前記磁性層２７、２９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。例えば前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７は、同一の材料で形成される。また単層構造であっても磁性層の積層構造であってもどちらでもよい。なお前記磁性層２７，２９の好ましい形態については後で詳述する。
【００９４】
また前記非磁性中間層２８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。
【００９５】
図１に示す実施形態では前記第１の磁性層２９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部２９ａ上に第１の反強磁性層３０が形成されている。前記第１の反強磁性層３０は前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂ上には形成されておらず、その部分に所定の間隔Ｃが形成されている。前記第１の反強磁性層３０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）合金で形成されることが好ましいが、ＩｒＭｎ合金などＰｔＭｎ合金よりもブロッキング温度の低い反強磁性材料で形成されてもよい。
【００９６】
磁場中熱処理が施されると前記第１の反強磁性層３０と第１の磁性層２９の両側端部２９ａ間に交換結合磁界が発生し、前記第１の磁性層２９は図示Ｙ方向に磁化固定される。このため磁場中熱処理が施された後の段階では前記第１の反強磁性層３０は少なくとも一部が不規則格子から規則格子に変態した状態になっている。
【００９７】
図１に示す実施形態では、前記固定磁性層２６が２層の磁性層２７、２９とその間に介在する非磁性中間層２８との人工フェリ構造であるから前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間にＲＫＫＹ相互作用による反平行磁界が作用し、前記第２の磁性層２７の両側端部２７ａは図示Ｙ方向とは逆方向に磁化固定される。一方、前記第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７の中央部２９ｂ、２７ｂでも上記したＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界は生じ、前記第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７の中央部２９ｂ、２７ｂの磁化は両側端部２９ａ、２７ａでの磁化方向に倣って反平行状態で磁化固定される。
【００９８】
図１に示すように、前記第１の反強磁性層３０の上にはＣｒなどで形成されたストッパ層３１が形成され、前記ストッパ層３１の上にはＴａなどで形成された保護層３２が形成されている。前記保護層３２上には例えばＡｕ、Ｐｄ、Ｃｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｔａ、Ｗなどの非磁性導電材料で形成された電極層３３が形成され、さらに前記電極層３３上にＴａなどで形成された保護層３４が形成されている。
【００９９】
図１に示すように前記保護層３４から、前記第１の反強磁性層３０間に形成された間隔Ｃ内から露出する固定磁性層２６の第１の磁性層２９上にかけて絶縁材料で形成された上部ギャップ層３５が形成され、前記上部ギャップ層３５上に磁性材料製の上部シールド層３６が形成されている。
【０１００】
図１に示す実施形態では、前記下部シールド層２０の突出部２０ａと膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向するフリー磁性層２４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法がトラック幅Ｔｗである。なおここで言うトラック幅Ｔｗとは物理的なトラック幅（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅａｄ  Ｔｒａｃｋ  Ｗｉｄｔｈ；略してトラック幅ＲＴｗとも言う）であり、以下においても同じである。
【０１０１】
図１に示す磁気検出素子の構造の特徴的部分について以下に説明する。図１に示す実施の形態では、前記固定磁性層２６が、第１の反強磁性層３０と接する側の第１の磁性層２９と、前記第１の磁性層２９と膜厚方向で対向する第２の磁性層２７と、前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間に介在する非磁性中間層２８との３層構造で構成されている。前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間にはＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界が生じるため、両磁性層２７、２９の磁化は反平行状態になっている。
【０１０２】
前記第１の反強磁性層３０は、前記第１の磁性層２９の両側端部２９ａ上にのみ設けられ、前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂ上には設けられていない。このため交換結合磁界は前記第１の磁性層２９の両側端部２９ａとの間でのみ生じ、前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂとの間には生じていない。したがって前記第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７の両側端部２９ａ、２７ａの磁化は前記交換結合磁界とＲＫＫＹ相互作用等により反平行状態を保ちながらハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に固定されている。
【０１０３】
一方、前記固定磁性層２６の第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７の中央部２９ｂ、２７ｂでは各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や上記したＲＫＫＹ相互作用によって反平行状態を保ってハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に固定されることが後述する実験でも確認されており、図１に示す実施の形態であれば、前記固定磁性層２６の磁化固定を適切に行うことが可能である。
【０１０４】
すなわち図１のように固定磁性層２６上に設けられた第１の反強磁性層３０は、前記固定磁性層２６のトラック幅方向における両側端部上に設けられ、この両側端部でのみ交換結合磁界が生じるが、この第１の反強磁性層３０の構造に対して、前記固定磁性層２６を人工フェリ構造にすることで、前記固定磁性層２６全体の磁化を適切にハイト方向に磁化固定できるのである。
【０１０５】
そして図１に示す構造の磁気検出素子であれば前記固定磁性層２６の磁化を確実に固定できる上、以下のような効果を期待できる。まず前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂ上には前記第１の反強磁性層３０が設けられていないので、前記電極層３３から主に非磁性材料層２５を中心として流れるセンス電流が、その非磁性材料層２５にたどり着くまでに前記第１の反強磁性層３０に分流することが少なくなり、分流ロスを軽減できる結果、再生出力の向上を図ることが可能である。
【０１０６】
また前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂ上に前記第１の反強磁性層３０を設けないことで、素子中央部でのシールド層２０、３６の膜厚方向（図示Ｚ方向）への間隔は狭まり、いわゆる狭ギャップ化を図ることが可能である。フリー磁性層２４の中央部２４ｂが再生感度を持つ領域であるから、素子中央部でのギャップ長を短くできれば、再生波形のパルス幅（ＰＷ５０）が広がって分解能が低下するといった問題を適切に防止でき、今後の高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが可能である。
【０１０７】
さらに前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂ上に前記第１の反強磁性層３０を設けないことで、前記固定磁性層２６の素子中央部での磁気的な静電破壊（ｓｏｆｔ  ＥＳＤ）は起こりにくくなる。従来では、前記第１の反強磁性層は固定磁性層上全体に設けられていたから、前記第１の反強磁性層のブロッキング温度を超える高い熱の発生等により、交換結合磁界が弱まり素子中央部での固定磁性層の磁化固定状態が崩れて再生特性の劣化を招いたが、図１のように第１の磁性層２９の中央部２９ｂ上に前記第１の反強磁性層３０を設けなければ、そもそも固定磁性層２６の中央部にて前記第１の反強磁性層３０のブロッキング温度と発熱との温度関係等を気にする必要がなく、上記した静電破壊の発生を未然に防ぐことができる。また第１の反強磁性層３０が設けられている素子両側端部には抵抗の小さい電極層３３が重ねられ、かつ素子高さ方向（図示Ｙ方向）に長く形成されるため、両側端部での電流密度は中央部に比べてはるかに低く、ジュール熱が発生しにくくなっており、よって前記両側端部で静電破壊は元々起こりにくい構造となっている。
【０１０８】
このように、図１に示す磁気検出素子の構造では、固定磁性層２６の磁化を適切にハイト方向に磁化固定できるとともに、再生出力の向上や狭ギャップ化及び静電破壊の抑制をも図ることができ、今後の更なる高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を提供することができる。
【０１０９】
また図１に示す磁気検出素子では、前記下部シールド層２０の両側端部に設けられた凹み部２０ｂ内に第２の反強磁性層２３が埋められることで前記第２の反強磁性層２３間にはトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔Ｄが形成され、この間隔Ｄのトラック幅方向における最小幅寸法はＷｆ１である（図１の実施形態では前記最小幅寸法Ｗｆ１はトラック幅Ｔｗと同じ寸法である）。
【０１１０】
また前記第１の反強磁性層３０間に形成された間隔Ｃはトラック幅方向に最小寸法ＷＰで形成される。
【０１１１】
そして図１に示す実施の形態では、前記最小幅寸法Ｗｆ１は最小寸法ＷＰと同じかあるいはそれよりも小さくなっている。このように最小幅寸法Ｗｆ１を最小寸法ＷＰと同じかあるいはそれよりも小さくすることで、フリー磁性層２４の中央部２４ｂは確実にシールド層２０、３６の膜厚方向への間隔（いわゆるギャップ長）が最も狭い間に位置し、再生パルス幅（ＰＷ５０）の広がりや分解能の低下を抑制できる。前記フリー磁性層２４の中央部２４ｂは再生感度に優れた部分で、この部分が実質的に磁気抵抗効果に寄与する部分であるから、前記フリー磁性層２４の中央部２４ｂの上下に設けられるシールド層２０、３６の間隔は最も狭くなるようにして、余分な外部磁界が前記中央部２４ｂ内に入り込まないようにすることが必要である。
【０１１２】
なお前記第１の反強磁性層３０間の最小寸法ＷＰは０．３μｍ以下であることが好ましく、より好ましくは０．２μｍ以下である。後述する実験によれば前記最小寸法ＷＰを狭くすることで一方向性交換バイアス磁界を大きくでき、さらに再生出力を大きくできることがわかった。前記最小寸法ＷＰを狭くするほど、素子中央部における前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７の磁化を効果的に反平行状態に磁化固定できるからである。
【０１１３】
次に前記固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９と第２の磁性層２７の単位面積当たりの磁気モーメントについて説明する。
【０１１４】
前記第２の磁性層２７の単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）から第１の磁性層２９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は−６（Ｔ・ｎｍ）以上で２．６（Ｔ・ｎｍ）以下の範囲内であると、第１の反強磁性層３０が上に形成されていない前記固定磁性層２６の素子中央部がトラック幅方向の磁界によっても回転せず、回転してもｃｏｓθ≧０．８となる回転角θ以下に抑えることができる。
【０１１５】
なおより好ましくは、前記合成磁気モーメントは０（Ｔ．ｎｍ）より大きく２．６（Ｔ．ｎｍ）以下であり、前記固定磁性層２６のスピンフロップ磁界を大きくでき、前記固定磁性層２６を磁化制御する際の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り、前記固定磁性層２６の第１の磁性層２９と第２の磁性層２７を適切にハイト方向と平行な方向であって且つ反平行に磁化固定しやすい。
【０１１６】
なお前記第２の磁性層２７の膜厚から第１の磁性層２９の膜厚を引いた膜厚差は−３０Å以上で３０Å以下の範囲内であることが好ましい。第１の反強磁性層３０が上に形成されていない前記固定磁性層２６の素子中央部が外部磁界によって回転せず、回転してもｃｏｓ≧０．８となる回転角θ以下に抑えることができる。また前記膜厚差は０Å以上で３０Å以下の範囲内であることがより好ましく、前記固定磁性層２６のスピンフロップ磁界を大きくでき、前記固定磁性層２６を磁化制御する際の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。
【０１１７】
次に図１に示す実施の形態では、前記第１の反強磁性層３０の上に電極層３３が設けられ、前記電極層３３から、固定磁性層２６、非磁性材料層２５及びフリー磁性層２４の多層膜へ向けて流れるセンス電流は各層を膜面と平行な方向（図示Ｘ方向）に流れる。このとき前記センス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁界の向きは、前記固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９と第２の磁性層２７との合成磁気モーメントの向きと一致していることが前記固定磁性層２６の磁化固定をさらに強固なものにできて好ましい。
【０１１８】
図１３は、図１に示す固定磁性層２６、非磁性材料層２５及びフリー磁性層２４の部分を図示Ｙ−Ｚ平面と平行な方向から切断した部分模式図である。第１の磁性層２９の磁化は図示右側に向いており、第２の磁性層２７の磁化は図示左側に向いている。図１３では例えば前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７は共に同じ材質で形成され、前記第１の磁性層２９の膜厚の方が前記第２の磁性層２７の膜厚に比べて厚くなっているから、前記第１の磁性層２９の単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）の方が前記第２の磁性層２７の単位面積当たりの磁気モーメントよりも大きくなっている。このため合成磁気モーメントは図示右方向を向いている。
【０１１９】
一方、センス電流は紙面垂直下方向に向いており、センス電流が流れることによって発生するセンス電流磁界は、固定磁性層２６側で図示右方向を向いており、よって前記合成磁気モーメントの方向と一致している。
【０１２０】
一方、図１４は図１３と異なって第１の磁性層２９の単位面積当たりの磁気モーメントが第２の磁性層２７よりも小さくなっているが、前記第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７の磁化方向を図１３とは反対にすることで、合成磁気モーメントは図示右方向を向き、同じく固定磁性層２６側で図示右方向を向いているセンス電流磁界の向きと一致している。
【０１２１】
このように、合成磁気モーメントの向きを変えるには、各磁性層２７、２９の磁化方向や単位面積当たりの磁気モーメントの大きさを変えることで行うことができる。
【０１２２】
図２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。図２に示す磁気検出素子は図１と同様にフリー磁性層２４が第１の反強磁性層３０よりも下側に形成されるタイプである。
【０１２３】
図２の磁気検出素子と図１の磁気検出素子と構造上異なる点は、第２の反強磁性層２３とフリー磁性層２４の形状の部分のみであり、それ以外は同じ構造である。
【０１２４】
図２では、前記下部シールド層２０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成された凹み部２０ｂ内に第２反強磁性層２３とともに、前記第２反強磁性層２３の上にフリー磁性層２４の下層部２４ｃも埋め込まれている。図２では前記フリー磁性層２４の上層部２４ｄが前記下層部２４ｃ上から前記下部シールド層２０の突出部２０ａ上に形成されたシード層２２上にまで形成されている。前記フリー磁性層２４の下層部２４ｃと上層部２４ｄとの界面は点線で示されているようにその存在の有無を判別しにくく、前記下層部２４ｃと上層部２４ｄとが一体化されている。
【０１２５】
図２に示す実施の形態では前記第２の反強磁性層２３が前記下部シールド層２０の凹み部２０ｂ内にのみ埋められており、図１のように前記下部シールド層２０の突出部２０ａ上に前記第２の反強磁性層２３と同じ組成の非磁性金属層が薄い膜厚で残っていない。
【０１２６】
図１と図２の前記第２の反強磁性層２３とフリー磁性層２４の形状の違いは製造方法が異なるために生じる違いであり、特に固定磁性層２６と第１の反強磁性層３０との交換結合膜に関する効果は、図１と異なるところが無い。
【０１２７】
次に図３ないし図８に示す各実施の形態は、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り、図３ないし図８に示す磁気検出素子は図１と同様にフリー磁性層２４が第１の反強磁性層３０よりも下側に形成されるタイプである。
【０１２８】
ただし図１及び図２では、前記フリー磁性層２４の磁化制御層として第２の反強磁性層２３を用いていたが、図３ないし図８では永久磁石層４１を用いて前記フリー磁性層２４の磁化制御を行っている。なお図３ないし図８において、図１と同じ符号がつけられている層は図１と同じ層であるので説明を省略する。
【０１２９】
図３に示すように、前記下部シールド層２０上に下部ギャップ層２１が形成され、前記下部ギャップ層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における中央部上にシード層２２が形成される。さらに前記シード層２２上にはフリー磁性層２４が形成され、前記フリー磁性層２４のトラック幅方向の両側に前記フリー磁性層２４の磁化制御層となる永久磁石層４１が形成されている。前記永久磁石層４１はＣｏＰｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金などで形成される。図３に示すように前記永久磁石層４１の下にはＣｒやＷなどで形成されたバイアス下地層４０が形成されており、このバイアス下地層４０の上に前記永久磁石層４１を設けることで前記永久磁石層４１の特性（保磁力Ｈｃや角形比Ｓ）を向上させることができる。なおトラック幅Ｔｗは前記フリー磁性層２４の上面のトラック幅方向への幅寸法で規制される。
【０１３０】
また前記永久磁石層４１の上には、Ｔａなどで形成された保護層４２及びシード層２２が積層形成されており、前記フリー磁性層２４の両側には、前記永久磁石層４１や保護層４２及びシード層２２を有する素子両側領域Ａがトラック幅方向に広がって形成されている。
【０１３１】
図３では前記永久磁石層４１からトラック幅方向への縦バイアス磁界が前記フリー磁性層２４に作用し、前記フリー磁性層２４の磁化がトラック幅方向へ単磁区化される。
【０１３２】
図３では、前記フリー磁性層２４の上に非磁性材料層２５の下層部２５ａが形成され、この下層部２５ａのトラック幅方向の両側に前記素子両側領域Ａが広がり、またこの下層部２５ａと一体に形成された前記非磁性材料層２５の上層部２５ｂが前記下層部２５ａ上から前記素子両側領域Ａ上に伸びて形成され、前記下層部２５ａと上層部２５ｂとで非磁性材料層２５が構成される。なお図面では下層部２５ａと上層部２５ｂとの境界は点線で示されている。
【０１３３】
図３に示すように、前記非磁性材料層２５上には、第１の磁性層２９と第２の磁性層２７とその間に介在する非磁性中間層２８との人工フェリ構造で構成される固定磁性層２６が形成されている。前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間にはＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界が生じるため、両磁性層２７、２９の磁化は反平行状態になっている。
【０１３４】
図３に示すように第１の反強磁性層３０は、前記第１の磁性層２９の両側端部２９ａ上にのみ設けられ、前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂには設けられていない。このため交換結合磁界は前記第１の磁性層２９の両側端部２９ａとの間でのみ生じ、前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂとの間には生じていない。したがって前記第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７の両側端部２９ａ、２７ａの磁化は前記交換結合磁界とＲＫＫＹ相互作用等により反平行状態を保ちながらハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に固定されている。
【０１３５】
一方、前記固定磁性層２６の第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７の中央部２９ｂ、２７ｂでは各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や上記したＲＫＫＹ相互作用によって反平行状態を保ってハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に固定され、図３に示す実施の形態であれば、前記固定磁性層２６の磁化固定を適切に行うことが可能である。
【０１３６】
そして図３に示す磁気検出素子の構造により、前記固定磁性層２６の磁化を適切にハイト方向に磁化固定できるとともに、再生出力の向上や狭ギャップ化さらには静電破壊（ＥＳＤ）に対して強くでき、今後の更なる高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を提供することができる。
【０１３７】
また図３に示す磁気検出素子では、前記永久磁石層４１間に挟まれたフリー磁性層２４のトラック幅方向への最小幅寸法はＷｆ２（図３の実施形態では前記最小幅寸法Ｗｆ２はトラック幅Ｔｗと同じ寸法である）であり、また前記第１の反強磁性層３０間に形成された間隔Ｃはトラック幅方向に最小寸法ＷＰで形成される。
【０１３８】
そして図３に示す実施の形態では、前記最小幅寸法Ｗｆ２は最小寸法ＷＰと同じかあるいはそれよりも小さくなっている。このように最小幅寸法Ｗｆ２を最小寸法ＷＰと同じかあるいはそれよりも小さくすることで、フリー磁性層２４は確実にシールド層２０、３６の膜厚方向への間隔（いわゆるギャップ長）が最も狭い間に位置し、再生パルス幅（ＰＷ５０）の広がりや分解能の低下を抑制できる。
【０１３９】
また図３に示す実施の形態では、前記第１の反強磁性層３０の上に電極層３３が設けられ、前記電極層３３から、固定磁性層２６、非磁性材料層２５及びフリー磁性層２４等で構成される多層膜へ向けて流れるセンス電流は各層を膜面と平行な方向（図示Ｘ方向）に流れる。このとき前記センス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁界の向きは、前記固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９と第２の磁性層２７との合成磁気モーメントの向きと一致していることが前記固定磁性層２６の磁化固定をさらに強固なものにできて好ましい。前記合成磁気モーメントの向きとセンス電流磁界の向きとの一致のさせ方については図１３及び図１４で説明したのでそちらを参照されたい。
【０１４０】
なお第１の磁性層２９と第２の磁性層２７の単位面積当たりの合成磁気モーメントの好ましい範囲などは図１で説明した通りなのでそちらを参照されたい。なお図３の場合は、後述の製造方法で説明する第２の磁場中アニールを行う必要がないため前記合成磁気モーメントを０Ｔ・ｎｍより大きくする必要は無い。
【０１４１】
図４は図３と異なり、前記下部ギャップ層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における中央部上にシード層２２、フリー磁性層２４及び非磁性材料層２５が形成され、さらに前記非磁性材料層２５上に固定磁性層２６を構成する第２の磁性層２７の下層部２７ｃが形成され、前記シード層２２から前記下層部２７ｃのトラック幅方向の両側に永久磁石層４１を有する素子両側領域Ａが形成されている。
【０１４２】
図４では前記第２の磁性層２７の下層部２７ｃ上から前記素子両側領域Ａ上にかけて前記第２の磁性層２７の上層部２７ｄが形成され、前記下層部２７ｃと上層部２７ｄとが一体化して第２の磁性層２７が構成されている。
【０１４３】
図５は図３及び図４と異なり、前記下部ギャップ層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における中央部上にシード層２２、フリー磁性層２４、非磁性材料層２５、固定磁性層２６を構成する第２の磁性層２７及び非磁性中間層２８が形成され、さらに前記非磁性中間層２８の上に第１の磁性層２９の下層部２９ｃが形成され、前記シード層２２から前記第１の磁性層２９の下層部２９ｃのトラック幅方向の両側に永久磁石層４１を有する素子両側領域Ａが形成されている。
【０１４４】
図５では前記第１の磁性層２９の下層部２９ｃ上から前記素子両側領域Ａ上にかけて前記第１の磁性層２９の上層部２９ｄが形成され、前記下層部２９ｃと上層部２９ｄとが一体化して第１の磁性層２９が構成されている。
【０１４５】
図６は図３ないし図５と異なり、前記下部ギャップ層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における中央部上にシード層２２、フリー磁性層２４、非磁性材料層２５、固定磁性層２６を構成する第２の磁性層２７及び非磁性中間層２８が形成され、さらに前記非磁性中間層２８の上に磁性中間層４３の下層部４３ａが形成され、前記シード層２２から前記磁性中間層４３の下層部４３ａのトラック幅方向の両側に永久磁石層４１を有する素子両側領域Ａが形成されている。
【０１４６】
図６では前記磁性中間層４３の下層部４３ａ上から前記素子両側領域Ａ上にかけて前記磁性中間層４３の上層部４３ｂが形成され、前記下層部４３ａと上層部４３ｂとが一体化して磁性中間層４３が構成されている。さらに前記磁性中間層４３上には非磁性中間層２８と同様の材質で形成された非磁性中間層４４が形成され、前記非磁性中間層４４の上に第１の磁性層２９が形成される。図６では前記固定磁性層２６が５層の積層構造である。
【０１４７】
図７は図３ないし図６と異なり、前記下部ギャップ層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における中央部上にシード層２２、フリー磁性層２４、非磁性材料層２５、固定磁性層２６を構成する第２の磁性層２７、非磁性中間層２８が形成され、前記シード層２２から前記非磁性中間層２８のトラック幅方向の両側に永久磁石層４１を有する素子両側領域Ａが形成されている。
【０１４８】
図７では前記非磁性中間層２８上から前記素子両側領域Ａ上にかけて第１の磁性層２９が形成されている。
【０１４９】
図８は図３ないし図７と異なり、前記下部ギャップ層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における中央部上にシード層２２、フリー磁性層２４、非磁性材料層２５、固定磁性層２６を構成する第２の磁性層２７、非磁性中間層２８が形成され、前記シード層２２から前記非磁性中間層２８のトラック幅方向の両側に永久磁石層４１を有する素子両側領域Ａが形成されている。
【０１５０】
図８では前記非磁性中間層２８上から前記素子両側領域Ａ上にかけて磁性中間層４３が形成され、さらに前記磁性中間層４３の上に非磁性中間層４４及び第１の磁性層２９が積層形成されている。
【０１５１】
図３ないし図８に示す構造の違いは製造方法に起因するもので、図３のように非磁性材料層２５を製造の際に下層部２５ａと上層部２５ｂとを別々に形成した場合や図４のように第２の磁性層２７を製造の際に下層部２７ｃと上層部２７ｄとを別々に形成した場合には、その下層部と上層部間に原子配列の乱れが発生しやすくその結果、ＭＲ特性の低下が懸念されるが、固定磁性層２６の両側端部を確実に磁化固定できるという効果を期待できる。
【０１５２】
図５では、第１の磁性層２９の下層部２９ｃと上層部２９ｄとを別々に形成することで、前記固定磁性層２６の中央部での磁化固定が適切に行われるか否か不安が残るが、ＭＲ特性の向上を期待することができる。
【０１５３】
また図６では、固定磁性層２６に磁性中間層４３を設けることで、前記磁性中間層４３への電流ロスで再生出力の低下が懸念されるが、固定磁性層２６の磁化固定の適正化及びＭＲ特性の向上を期待することができる。
【０１５４】
図７では図５と同様に、前記固定磁性層２６の中央部での磁化固定が適切に行われるか否か不安が残るが、ＭＲ特性の向上を期待することができ、図８では図６と同様に、前記磁性中間層４３への電流ロスで再生出力の低下が懸念されるが、固定磁性層２６の磁化固定の適正化及びＭＲ特性の向上を期待することができる。
【０１５５】
また図９に示す磁気検出素子は、下部ギャップ層２１上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定間隔を空けて一対の永久磁石層４１が形成され、この永久磁石層４１の上から前記永久磁石層４１間の間隔内にかけてフリー磁性層２４が形成されている。この実施形態では前記フリー磁性層２４と永久磁石層４１との界面は直接接していた方がよく、これにより適切にサイドリーディングの発生を抑制できる。
【０１５６】
図１０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。図１０に示す磁気検出素子はフリー磁性層２４が第１の反強磁性層３０よりも上側に形成されるタイプである。
【０１５７】
図１０に示すように下部シールド層２０にはトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央に膜厚方向（図示Ｚ方向）に突出する突出部２０ａが設けられ、そのトラック幅方向の両側に凹み部２０ｂが設けられる。
【０１５８】
図１０に示すように前記下部シールド層２０の突出部２０ａの上面にはＡｌ２Ｏ３などの絶縁材料で形成された下部ギャップ層２１が形成され、前記下部ギャップ層２１は、前記突出部２０ａのトラック幅方向における両側端面２０ａ１から前記凹み部２０ｂの上面にかけても形成されている。
【０１５９】
図１０に示すように前記下部シールド層２０の凹み部２０ｂ上及び突出部２０ａ上に形成された下部ギャップ層２１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層２２が形成されている。
【０１６０】
図１０に示すように前記下部シールド層２０の凹み部２０ｂ内に形成された前記シード層２２上には第１の反強磁性層３０が形成されている。よって前記第１の反強磁性層３０は前記下部シールド層２０の凹み部２０ｂ内に埋められた状態になっている。
【０１６１】
前記第１の反強磁性層３０は前記下部シールド層２０の突出部２０ａ上に形成されたシード層２２上に形成されておらず、交換結合磁界は前記固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９の両側端部２９ａと前記第１の反強磁性層３０との間でのみ生じている。なお前記下部シールド層２０の突出部２０ａ上に第１の反強磁性層３０と同じ組成の非磁性金属層が５０Åよりも薄い膜厚で形成されていてもよく、かかる場合、前記固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９の中央部２９ｂと前記非磁性金属層との間で交換結合磁界は生じていない。それは前記非磁性金属層は膜厚が薄いため磁場中熱処理を施しても不規則格子のままで規則格子に変態できないからである。
【０１６２】
図１０に示すように、前記下部シールド層２０の突出部２０ａ上に形成されたシード層２２上から前記第１反強磁性層３０上にかけて第１の磁性層２９が形成され、前記第１の磁性層２９上に非磁性中間層２８を介して第２の磁性層２７が形成される。前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７と非磁性中間層２８とで人工フェリ構造の固定磁性層２６が形成される。前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７はハイト方向（図示Ｙ方向）に平行であって互いに反平行状態を保って磁化固定されている。
【０１６３】
前記固定磁性層２６上には非磁性材料層２５が形成され、前記非磁性材料層２５はトラック幅方向（図示Ｘ方向）における中央部２５ｃが突出し、その両側端部２５ｄが凹んだ形状となっている。前記非磁性材料層２５の中央部２５ｃ上にはフリー磁性層２４及びＴａなどで形成された保護層４６が形成され、前記非磁性材料層２５の両側端部２５ｄ上から少なくとも前記フリー磁性層２４のトラック幅方向における両側端面にかけて永久磁石層４１が形成されている。前記永久磁石層４１の下面は、少なくとも前記固定磁性層２６の上側に位置していることが好ましい。前記永久磁石層４１の下面が、前記固定磁性層２６の表面よりも下側に位置すると、前記固定磁性層２６のトラック幅方向への両側端部を一部削ることになり、これにより前記固定磁性層２６の磁化固定を適切に行うことができなくなるので、前記永久磁石層４１の下面は、少なくとも前記固定磁性層２６の上側に位置していることが必要である。
【０１６４】
なお図１０では、少なくとも前記永久磁石層４１と前記非磁性材料層２５の両側端部２５ｄとの間にＣｒなどで形成されたバイアス下地層４０が形成されることが、前記永久磁石層４１の特性（保磁力Ｈｃや角形比Ｓ）を向上させることができて好ましい。また前記バイアス下地層４０の下にＴａ層が設けられると、前記バイアス下地層４０の体心立方構造の結晶配向を適正化でき、前記永久磁石層４１の特性（保磁力Ｈｃや角形比Ｓ）を向上させることができてさらに好ましい。上記したバイアス下地層やＴａ層が設けられる場合には、これらの層の下面が、少なくとも前記固定磁性層２６の上側に位置していることが必要である。
【０１６５】
図１０に示すように前記永久磁石層４１の上にはＴａなどで形成された拡散防止層４５を介して電極層３３が形成される。
【０１６６】
図１０に示す磁気検出素子も、図１ないし図８に示す磁気検出素子と同様に、前記固定磁性層２６が、第１の反強磁性層３０と接する側の第１の磁性層２９と、前記第１の磁性層２９と膜厚方向で対向する第２の磁性層２７と、前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間に介在する非磁性中間層２８とを有して構成されている。前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間にはＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界が生じるため、両磁性層２７、２９の磁化は反平行状態になっている。
【０１６７】
前記第１の反強磁性層３０は、前記第１の磁性層２９の両側端部２９ａ下に厚い膜厚で形成されている。このため交換結合磁界は前記第１の磁性層２９の両側端部２９ａとの間で生じ、前記第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７の両側端部２９ａ、２７ａの磁化は前記交換結合磁界とＲＫＫＹ相互作用等により反平行状態を保ちながらハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に固定されている。
【０１６８】
一方、前記固定磁性層２６の中央部における第１の磁性層２９の下には前記第１の反強磁性層３０が形成されておらず、よって前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂには交換結合磁界は生じていないが、前記第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７の中央部２９ｂ、２７ｂでは各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や上記したＲＫＫＹ相互作用によって反平行状態を保ってハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に固定されている。したがって図１０に示す実施の形態であれば、前記固定磁性層２６の磁化固定を適切に行うことが可能である。
【０１６９】
図１０に示す構造の磁気検出素子であれば、前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂの下に第１の反強磁性層３０ｂが無く、あっても前記第１の反強磁性層３０と同じ組成の非磁性金属層が５０Åよりも薄い膜厚で形成されるので、前記電極層３３から主に非磁性材料層２５を中心として流れるセンス電流が、前記第１の反強磁性層３０に分流することが少なくなり、分流ロスを軽減できる結果、再生出力の向上を図ることが可能である。
【０１７０】
また前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂの下に前記第１の反強磁性層３０と同じ組成の非磁性金属層を設けないか、あるいは設けても５０Åよりも薄い膜厚とすることで、素子中央部でのシールド層２０、３６の間隔は狭まり、いわゆる狭ギャップ化を図ることが可能である。
【０１７１】
さらに前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂの下に前記第１の反強磁性層３０と同じ組成の非磁性金属層を設けないか、あるいは設けても５０Åよりも薄い膜厚とすることで、前記固定磁性層２６の素子中央部での磁気的な静電破壊（ｓｏｆｔ  ＥＳＤ）は起こりにくくなる。
【０１７２】
このように、図１０に示す磁気検出素子の構造では、固定磁性層２６の磁化を適切にハイト方向に磁化固定できるとともに、再生出力の向上や狭ギャップ化等も図ることができ、今後の更なる高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を提供することができる。
【０１７３】
また図１０に示す磁気検出素子では、前記永久磁石層４１間に設けられたフリー磁性層２４のトラック幅方向における最小幅寸法がＷｆ３である（図１０の実施形態では前記最小幅寸法Ｗｆ３はトラック幅Ｔｗと同じ寸法である）。
【０１７４】
また前記第１の反強磁性層３０間に形成された間隔Ｃはトラック幅方向に最小寸法ＷＰで形成される。
【０１７５】
そして図１０に示す実施の形態では、前記最小幅寸法Ｗｆ３は最小寸法ＷＰと同じかあるいはそれよりも小さくなっている。このように最小幅寸法Ｗｆ３を最小寸法ＷＰと同じかあるいはそれよりも小さくすることで、フリー磁性層２４は確実にシールド層２０、３６の膜厚方向への間隔（いわゆるギャップ長）が最も狭い間に位置し、再生パルス幅（ＰＷ５０）の広がりや分解能の低下を抑制できる。
【０１７６】
図１０に示す実施の形態では、前記永久磁石層４１の上に拡散防止層４５を介して電極層３３が設けられ、前記電極層３３から、固定磁性層２６、非磁性材料層２５及びフリー磁性層２４等で構成される多層膜へ向けて流れるセンス電流は各層を膜面と平行な方向（図示Ｘ方向）に流れる。このとき前記センス電流を流すことによって形成されるセンス電流磁界の向きは、前記固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９と第２の磁性層２７との合成磁気モーメントの向きと一致していることが前記固定磁性層２６の磁化固定をさらに強固なものにできて好ましい。前記合成磁気モーメントの向きとセンス電流磁界の向きとの一致のさせ方については図１３及び図１４で説明したのでそちらを参照されたい。
【０１７７】
また前記固定磁性層２６の単位面積当たりの合成磁気モーメントの好ましい範囲等については図１で説明した通りなのでそちらを参照されたい。但し図１０の場合は、後述の製造方法で説明する第２の磁場中アニールを行う必要が無いため、スピンフロップ磁界を特に大きくする必要が無く、合成磁気モーメントを０Ｔ・ｎｍより大きくしなくてもよい。
【０１７８】
図１１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。図１１に示す磁気検出素子は図１０と同様にフリー磁性層２４が第１の反強磁性層３０よりも上側に形成されるタイプである。なお図１０と同じ符号が付けられている層は図１０と同じ層であるので、説明を省略する。
【０１７９】
図１１に示す磁気検出素子では、図１０の磁気検出素子と下部シールド層２０から固定磁性層２６までの構成が同じである。
【０１８０】
前記固定磁性層２６上にはトラック幅方向にほぼ均一な膜厚の非磁性材料層２５が形成され、さらに前記非磁性材料層２５の上にフリー磁性層２４が形成されている。
【０１８１】
図１１に示すように前記フリー磁性層２４上には非磁性中間層５２が形成され、前記フリー磁性層２４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部２４ａ上に前記非磁性中間層５２を介して強磁性層４８が形成され、前記強磁性層４８間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における間隔よりも広い間隔を有する第２反強磁性層２３が前記強磁性層４８上に形成されている。また前記第２の反強磁性層２３上には、Ｃｒなどで形成されたストッパ層５３、Ｔａなどで形成された保護層４９、Ｃｒなどで形成されたストッパ層５０及びＴａなどで形成された保護層５１が形成されている。
【０１８２】
厚い膜厚で形成された前記第２の反強磁性層２３と膜厚方向（図示Ｚ方向）で重なる前記強磁性層４８は前記第２の反強磁性層２３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４８と膜厚方向で対向する領域のフリー磁性層２４は、前記強磁性層４８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４８とは反対方向に磁化固定される。
【０１８３】
一方、前記第２反強磁性層２３の内側端面２３ｂ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の強磁性層４８及びその強磁性層４８と膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向する領域のフリー磁性層２４には、前記強磁性層４８内部及びフリー磁性層２４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４８とフリー磁性層２４との間で生じるＲＫＫＹ相互作用による交換結合も作用し、これによって前記第２の反強磁性層２３の内側端面２３ｂ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の強磁性層４８及びフリー磁性層２４の感度はより鈍化し、この領域での感度をゼロにすることもできる。
【０１８４】
また前記フリー磁性層２４のトラック幅方向における中央部２４ｂには、膜厚方向に非磁性中間層５２を介して強磁性層４８は形成されていない。したがって前記フリー磁性層２４の中央部２４ｂ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、第２の反強磁性層２３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２４の中央部２４ｂ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。
【０１８５】
また、前記フリー磁性層２４と前記強磁性層４８との単位面積当たりの合成磁気モーメント（Ｎｅｔ  Ｍｓｔ）は、０Ｔ・ｎｍより大きく２．６Ｔ・ｎｍ以下であることが好ましい。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２４と強磁性層４８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。
【０１８６】
またＮｅｔ  Ｍｓｔをプラス側、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２４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行うことができるようにするためである。
【０１８７】
また本発明では、前記フリー磁性層２４の膜厚（ｔ）から前記強磁性層４８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。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２４と強磁性層４８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２４の膜厚を強磁性層４８の膜厚より厚くすると、上記したＮｅｔ  Ｍｓｔをプラス側にする効果と同じ効果を得ることができる。
【０１８８】
なお図１０で説明した最小幅寸法Ｗｆ３は、図１１では前記強磁性層４８間のトラック幅方向における間隔の最小幅寸法Ｗｆ４であり、前記最小幅寸法Ｗｆ４は最小寸法ＷＰと同じかあるいはそれよりも小さくすることで、フリー磁性層２４の中央部２４ｂをシールド層２０、３６の膜厚方向への間隔（いわゆるギャップ長）が最も狭い間に位置させることができ、再生パルス幅（ＰＷ５０）の広がりや分解能の低下を抑制できる。
【０１８９】
図１２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。図１２に示す磁気検出素子は図１０及び図１１と同様にフリー磁性層２４が第１の反強磁性層３０よりも上側に形成されるタイプである。なお図１０及び図１１と同じ符号が付けられている層は図１０及び図１１と同じ層であるので、説明を省略する。
【０１９０】
図１２では前記下部シールド層２０上に下部ギャップ層２１及びシード層２２が形成され、前記シード層２２の表面は平らである。この平らな表面上に前記第１の反強磁性層３０が形成され、前記第１の反強磁性層３０はトラック幅方向の両側端部３０ｃで膜厚が厚くなっている。また前記第１の反強磁性層３０と同じ組成を持つ中央部３０ｄに残された非磁性金属層は非常に薄い、具体的には５０Åよりも薄い膜厚となっているが、前記中央部３０ｄに、前記第１の反強磁性層３０と同じ組成を持つ非磁性金属層が形成されていなくてもよい。
【０１９１】
前記第１の反強磁性層３０が平らな表面上に形成され、前記第１の反強磁性層３０の両側端部での膜厚が厚く形成されるので、磁気検出素子の両側端部は盛り上がり、素子の中央部が凹んだ形状となる。図１２では前記フリー磁性層２４の磁化制御層として強磁性層４８と第２の反強磁性層２３を使用している。これら層の形状等については図１１で説明したのでそちらを参照されたい。
【０１９２】
また図１２の構造の磁気検出素子でも図１０と同じ効果を得ることができ、すなわち固定磁性層２６の磁化を適切にハイト方向に磁化固定できるとともに、再生出力の向上や狭ギャップ化等も図ることができ、今後の更なる高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を提供することができる。
【０１９３】
図１５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。
【０１９４】
図１５はデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる構造である。図１ないし図１２に示す磁気検出素子は、すべてフリー磁性層２４と固定磁性層２６とが一層づつ設けられていたが、図１５では、フリー磁性層２４が一層で固定磁性層２６、６４が２層設けられており、前者をシングルスピンバルブ型薄膜素子と後者をデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ぶ。デュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造の方がシングルスピンバルブ型薄膜素子よりも抵抗変化率を大きくしやすいといった効果はあるが、一方、ギャップ長が広がったりするなどのデメリットもある。
【０１９５】
図１５は、図７と磁気検出素子の構造が似ており、いわば図７に示す磁気検出素子をデュアルスピンバルブ型薄膜素子の形にしたのが図１５である。
【０１９６】
すなわち図１５では、シード層２２上に第３の反強磁性層６０が設けられ、この上に下側の固定磁性層６４が設けられる。前記固定磁性層６４は第１の磁性層６１と前記第１の磁性層６１に膜厚方向で対向する第２の磁性層６３と両磁性層６１、６３間に介在する非磁性中間層６２との３層で形成された人工フェリ構造である。
【０１９７】
前記下側の固定磁性層６４上には非磁性材料層６５を介してフリー磁性層２４が形成されており、前記非磁性材料層６５上の膜構成及び形状は図７と同じである。
【０１９８】
図１５では、前記シード層２２から上側の固定磁性層２６を構成する非磁性中間層２８までの各層のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に、下からバイアス下地層４０、永久磁石層４１、保護層４２及びシード層２２が積層された素子両側領域Ｂが形成されている。
【０１９９】
図１６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り、図１５と同様にデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造である。
【０２００】
図１６に示す磁気検出素子は、図１０と磁気検出素子の構造が似ており、いわば図１０に示す磁気検出素子をデュアルスピンバルブ型薄膜素子の形にしたのが図１６である。
【０２０１】
図１６では、下部シールド層２０から前記非磁性材料層２５までの構造は図１０と同じであり、前記非磁性材料層２５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部からフリー磁性層２４、非磁性材料層６５、第１の磁性層６１と第２の磁性層６３と両磁性層６１、６３間に介在する非磁性中間層６２との３層の人工フェリ構造で形成された固定磁性層６４、第３の反強磁性層６０及びＴａなどの保護層６７が積層形成され、前記フリー磁性層２４から前記保護層６７までのトラック幅方向の両側に下からＴａなどで形成された下地層６６、バイアス下地層４０、永久磁石層４１、拡散防止層４５及び電極層３３が形成されている。
【０２０２】
図１５及び図１６に示すように、フリー磁性層２４よりも上側あるいは下側のどちらかに形成された固定磁性層２６と第１の反強磁性層３０との交換結合膜が図１ないし図１２に示すシングルスピンバルブ型薄膜素子の前記交換結合膜と同じ構造で、すなわち前記固定磁性層２６は人工フェリ構造で、少なくとも前記第１の反強磁性層３０は前記固定磁性層２６のトラック幅方向における両側端部と膜厚方向で接する位置に設けられ、前記第１の反強磁性層３０との間で発生する交換結合磁界は前記固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９の両側端部との間でのみ生じている。
【０２０３】
よってデュアルスピンバルブ型薄膜素子の構造を図１５あるいは図１６に示す構造とすることで、固定磁性層２６の磁化を適切にハイト方向に磁化固定できるとともに、再生出力の向上や狭ギャップ化等も図ることができ、今後の更なる高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を提供することができる。
【０２０４】
また図１５及び図１６では、もう一方の固定磁性層６４と膜厚方向から接する第３の反強磁性層６０は前記固定磁性層６４の上面あるいは下面の全面に設けられているが、前記第１の反強磁性層３０と同様に、少なくとも前記第３の反強磁性層６０を前記固定磁性層６４のトラック幅方向における両側端部と膜厚方向で接する位置に設け、前記第３の反強磁性層６０との間で発生する交換結合磁界を前記固定磁性層６４を構成する第１の磁性層６１の両側端部との間でのみ生じるものとすれば、さらに再生出力の向上や狭ギャップ化等も図ることができ、今後の更なる高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を提供することができる。
【０２０５】
図１７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。
【０２０６】
図１ないし図１６に示す磁気検出素子は、前記電極層３３からのセンス電流が、固定磁性層２６、非磁性材料層２５及びフリー磁性層２４等で構成される多層膜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ないし図１６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。
【０２０７】
図１７は図１に示す磁気検出素子をＣＰＰ型とした実施形態である。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。
【０２０８】
図１７に示す実施形態では、下部シールド層２０はシールド層とともに下部電極層としても機能する。前記下部シールド層２０上に絶縁材料のギャップ層を設け無い方が素子の寄生抵抗を低減できる点で好ましく、前記下部シールド層２０上にはシード層２２が設けられ、このシード層２２が下部ギャップ層として機能する。
【０２０９】
図１７では図１の電極層３３であった部分が絶縁層７０となり、Ｔａなどの非磁性材料で形成された保護層７１が前記絶縁層７０上から、前記第１の反強磁性層３０間の間隔Ｃ内から露出する第１の磁性層２９上にかけて形成され、前記保護層７１上に上部シールド層３６が形成される。前記保護層７１が上部ギャップ層として機能し、前記上部シールド層３６がシールド層とともに上部電極層としても機能している。
【０２１０】
なお図１７に示す前記非磁性材料層２５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２５は、例えばＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料で形成される。
【０２１１】
図１７のようなＣＰＰ型の磁気検出素子としても図１と同様に、固定磁性層２６の磁化を適切にハイト方向に磁化固定できるとともに、狭ギャップ化等を図ることができ、今後の更なる高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を提供することができる。
【０２１２】
ところで上記では、第１の反強磁性層３０は、固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９の両側端部の上面あるいは下面に設けられ、トラック幅方向（図示Ｘ方向）における前記第１の反強磁性層３０間に形成された間隔Ｃ内には、前記第１の反強磁性層３０と同じ組成の非磁性金属層が設けられていても設けられていなくてもどちらでもよい、と説明したが、前記非磁性金属層が設けられる場合には、以下のような工夫を施すことが、前記固定磁性層２６の中央部での磁化をさらに好ましく固定できる点で望ましい。
【０２１３】
図１８は、図１に示す磁気検出素子において、第１の反強磁性層３０間の間隔Ｃ内に非磁性金属層１００が設けられた構造を示している。
【０２１４】
非磁性金属層１００は、その両側に形成された第１の反強磁性層３０と同じ組成で形成されているから、例えば前記非磁性金属層１００は、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，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）合金によって形成されている。
【０２１５】
前記非磁性金属層１００の膜厚は、前記第１の反強磁性層３０の膜厚に比べて薄く、５Å以上５０Å以下であることが好ましい。
【０２１６】
ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，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）からなる非磁性金属層１００の膜厚がこの範囲内であると、非磁性金属層１００の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。なお、非磁性金属層１００の膜厚が、５０Åより大きくなると、約２５０℃以上の熱が加わったときに、非磁性金属層１００の結晶構造が、前記第１の反強磁性層３０と同様に、ＣｕＡｕＩ型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態するので好ましくない。ただし、前記非磁性金属層１００の膜厚が、５０Åより大きくても、約２５０℃以上の熱が加わらなければ、前記非磁性金属層１００の結晶構造は、成膜時の状態である面心立方構造（ｆｃｃ）を維持しつづける。
【０２１７】
ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｔ，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）からなる非磁性金属層１００が面心立方構造（ｆｃｃ）の結晶構造を有するとき、この非磁性金属層１００と第１磁性層２９の中央部２９ｂとの界面には交換結合磁界は発生しないか、または極めて弱く、交換結合磁界によって第１磁性層２９の中央部２９ｂの磁化方向を固定することはできない。この点は既に上述した通りであり、前記第１の磁性層２９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やＲＫＫＹ相互作用による結合磁界が作用している。
【０２１８】
この図１８では、上記作用以外に固定磁性層２６の中央部での一軸異方性をも加味して、固定磁性層２６の中央部での磁化固定を安定化させるといったものである。
【０２１９】
図１８に示す実施の形態では、第２磁性層２７の膜厚の方が、第１磁性層２９の膜厚より大きくなっている。例えば第２磁性層２７の磁化はハイト方向（図示Ｙ方向）を向き、第１磁性層２９の磁化はハイト方向と反平行方向を向いた状態で磁化が固定されている。
【０２２０】
第１磁性層２９の膜厚は１０Å〜３０Åであり、第２磁性層２７の膜厚は１５Å〜３５Åである。第１磁性層２９の膜厚を厚くすると、固定磁性層２６の磁化を固定するバイアス磁界は大きくなる。しかし、第１磁性層２９の膜厚が大きいと分流損失が大きくなる。また、第１磁性層２９の中央部２９ｂは、非磁性金属層１００と整合することによって結晶構造に歪みが生じ、この歪みによって磁歪定数λ及び一軸異方性を大きくしている。しかし、第１磁性層２９の膜厚が大きいと、第１磁性層２９の中央部２９ｂの界面附近に生じる歪みが第１磁性層全体の体積から見ると相対的に小さくなり、磁歪定数λ及び一軸異方性も小さくなってしまう。
【０２２１】
この実施の形態では、固定磁性層２６の中央部の磁化を固定する一軸異方性を決める、誘導磁気異方性と磁気弾性効果のうち、磁気弾性効果を主に利用している。
【０２２２】
磁気弾性効果は、磁気弾性エネルギーに支配される。磁気弾性エネルギーは、固定磁性層２６にかかる応力σと固定磁性層２６の中央部の磁歪定数λによって規定される。
【０２２３】
図２１は、図１８に示された磁気検出素子を図示上側（図示Ｚ方向と反対方向）からみた部分平面図である。なお図２１には、磁気検出素子Ｔを構成する各層のうち、電極層３３と第１の磁性層２９を図示し、他の層を図示していない。
【０２２４】
また図２１に示すように磁気検出素子Ｔの周囲は、斜線で示される絶縁材料層１１０によって埋められている。
【０２２５】
また前記磁気検出素子Ｔの記録媒体との対向面側の端面Ｆは露出しているか、またはダイヤモンドライクカーボン（ＤＬＣ）などからなる膜厚２０Å〜５０Åの薄い保護層で覆われているだけであり、開放端となっている。
【０２２６】
従って磁気検出素子Ｔには、その上下に位置するギャップ層２１，３５などからハイト方向（図示Ｙ方向）に平行な方向に、引っ張り応力が加えられている。ギャップ層の応力は元々は２次元的に等方性のものであったが、端面Ｆが開放されたことによって対称性が崩れて一軸異方性の引張応力がハイト方向に加えられるようになったものである。
【０２２７】
さらに図２１に示すように電極層３３，３３からトラック幅方向に（図示Ｘ方向）に平行な方向及び反平行な方向に圧縮応力が発生し、この圧縮応力は磁気検出素子Ｔの下層側に伝播し、記録媒体との対向面側の端面Ｆが開放されている固定磁性層２６に、ハイト方向の引張り応力とトラック幅方向の圧縮応力が加えられる。そして、第１磁性層２９は、磁歪定数が正の値である磁性材料によって形成されているので、磁気弾性効果によって、第１磁性層２９の磁化容易軸は磁気検出素子の奥側（ハイト方向；図示Ｙ方向）に平行方向となる。
【０２２８】
図１８に示す実施の形態では、固定磁性層２６の中央部での磁歪定数を大きくすることによって、前記中央部に作用する磁気弾性エネルギーを大きくし、これによって、固定磁性層２６の中央部での一軸異方性を大きくするものである。固定磁性層２６の中央部での一軸異方性が大きくなると、固定磁性層２６の中央部での磁化は、その両側のように第１の反強磁性層３０との交換結合磁界が無くても一定の方向に強固に固定され、磁気検出素子の出力が大きくなりかつ出力の安定性や対称性も向上する。
【０２２９】
具体的には，固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９の中央部２９ｂを、非磁性金属層１００と接合させることによって、第１の磁性層２９の中央部２９ｂの結晶構造に歪みを生じさせて第１の磁性層２９の中央部２９ｂの磁歪定数λを大きくさせている。
【０２３０】
先に述べたように前記非磁性金属層１００は、ｆｃｃ構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向するものである。
【０２３１】
一方、固定磁性層２６の第１の磁性層２９がＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成されていると、第１の磁性層２９は面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとる。また、第１の磁性層２９は、界面と平行な方向に、｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向している。
【０２３２】
従って、第１の磁性層２９の中央部２９ｂを構成する原子と非磁性金属層１００を構成する原子が互いに重なりあいやすくなり、非磁性金属層１００内の結晶と固定磁性層２６内の中央部の結晶はエピタキシャルな整合状態になっている。
【０２３３】
しかし、第１の磁性層２９の中央部２９ｂでの｛１１１｝面内の最近接原子間距離と、非磁性金属層１００の｛１１１｝面内の最近接原子間距離には、一定以上の差があることが必要である。
【０２３４】
前記非磁性金属層１００を構成する原子と第１の磁性層２９の中央部２９ｂでの原子とを重なり合わせつつ、結晶構造に歪みを生じさせ、第１の磁性層２９の中央部２９ｂの磁歪を大きくするために、非磁性金属層１００の材料である前記ＰｔＭｎ合金中のＰｔ含有量、または、Ｘ―Ｍｎ合金中のＸ元素の含有量を調節することが好ましい。
【０２３５】
例えば、前記ＰｔＭｎ合金中のＰｔ含有量、または、Ｘ―Ｍｎ合金中のＸ元素の含有量を、５１原子％以上にすると、非磁性金属層１００に重なる第１の磁性層２９の中央部２９ｂの磁歪が急激に増加する。また、前記ＰｔＭｎ合金中のＰｔ含有量、または、Ｘ―Ｍｎ合金中のＸ元素の含有量が、５５原子％以上９５原子％以下であると、前記第１磁性層の中央部２９ｂの磁歪が大きな値をとりつつ安定する。
【０２３６】
また、前記非磁性金属層１００の｛１１１｝面内の最近接原子間距離と、固定磁性層２６の第１の磁性層２９の中央部２９ｂでの｛１１１｝面内の最近接原子間距離との差を、第１の磁性層２９の中央部２９ｂでの｛１１１｝面内の最近接原子間距離で割った値（以下ミスマッチ値と呼ぶ）を、０．０５以上０．２０以下にすることが好ましい。
【０２３７】
本実施の形態の磁気検出素子では、図２２に模式的に示すように、非磁性金属層１００を構成する原子と第１の磁性層２９の中央部２９ｂでの原子とが重なり合いつつも、界面付近で結晶構造に歪みが生じている状態になる。
【０２３８】
図２２において符号Ｎ１は第１の磁性層２９の中央部２９ｂでの｛１１１｝面内の最近接原子間距離を示しており、符号Ｎ２は非磁性金属層１００の｛１１１｝面内の最近接原子間距離を示している。Ｎ１及びＮ２は、非磁性金属層１００と第１の磁性層２９の中央部２９ｂの界面から離れた歪みの影響の少ないところで測定する。
【０２３９】
このように、第１の磁性層２９の中央部２９ｂの結晶構造に歪みが生じると、前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂの磁歪定数λを大きくすることができるので、大きな磁気弾性効果を発揮することができる。
【０２４０】
ここで、前記非磁性金属層１００と第１の磁性層２９の中央部２９ｂでのミスマッチ値が小さすぎると、図２３に模式的に示すように、非磁性金属層１００の原子と第１の磁性層２９の中央部２９ｂの原子が重なりあったとき、界面付近の結晶構造に歪みが生じなくなり、第１の磁性層２９の中央部２９ｂの磁歪定数λを大きくすることができなくなる。
【０２４１】
また前記非磁性金属層１００と第１の磁性層２９の中央部２９ｂでのミスマッチ値が大きくなりすぎると、図２４に模式的に示すように前記非磁性金属層１００の原子と第１の磁性層２９の中央部２９ｂの原子が重なりあわなくなり、非エピキャシタルまたは非整合な状態になる。非磁性金属層１００の原子と第１の磁性層２９の中央部２９ｂの原子が非エピキャシタルまたは非整合な状態になるときも、界面付近の結晶構造に歪みが生じなくなり、第１の磁性層２９の中央部２９ｂの磁歪定数λを大きくすることができなくなる。
【０２４２】
また前記固定磁性層２６の第１の磁性層２９の中央部２９ｂが、体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向しているものであってもよい。
【０２４３】
例えば、固定磁性層２６の第１の磁性層２９がＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成されていると、第１の磁性層２９は体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとる。
【０２４４】
上述したように前記非磁性金属層１００は、ｆｃｃ構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向しているものである。
【０２４５】
ｂｃｃ構造を有する結晶の｛１１０｝面として表される等価な結晶面の原子配列とｆｃｃ構造を有する結晶の｛１１１｝面として表される等価な結晶面の原子配列は類似しており、ｂｃｃ構造を有する結晶とｆｃｃ構造を有する結晶を、各々の原子が重なり合った整合状態、いわゆるヘテロエピタキシャルな状態にすることができる。
【０２４６】
さらに、第１の磁性層２９の中央部２９ｂの｛１１０｝面内の最近接原子間距離と、非磁性金属層１００の｛１１１｝面内の最近接原子間距離には、一定以上の差が生じている。このため、第１の磁性層２９の中央部２９ｂと非磁性金属層１００の界面付近では、第１の磁性層２９の中央部２９ｂを構成する原子と非磁性金属層１００を構成する原子が互いに重なり合いつつも、それぞれの結晶構造に歪みが生じる。従って、第１の磁性層２９の中央部２９ｂの結晶構造に歪を生じさせることによって、第１の磁性層２９の中央部２９ｂの磁歪定数λを大きくさせることができる。
【０２４７】
なお、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）は、ｆｃｃ構造をとるＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）より、特にｙ＝５０附近の組成において磁歪定数λの値が大きいので、より大きな磁気弾性効果を発揮することができる。また、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）は、保磁力が大きく、固定磁性層２６の中央部の磁化固定を強固にすることができる。
【０２４８】
なお、本発明では、第１の磁性層２９の中央部２９ｂと非磁性金属層１００の界面付近で、第１の磁性層２９の中央部２９ｂを構成する原子と、非磁性金属層１００を構成する原子の大部分が互いに重なり合う整合状態になっていればよい。例えば、図３２に模式的に示すように、一部に、第１の磁性層２９の中央部２９ｂを構成する原子と、非磁性金属層１００を構成する原子が重なり合わない領域があってもよい。
【０２４９】
また第２の磁性層２７の材料には、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）、ｆｃｃ構造をとるＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）のどちらを用いてもよい。
【０２５０】
第２の磁性層２７の材料に、ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）を用いると、正磁歪を大きくすることができる。ｂｃｃ構造をとるＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）は、保磁力が大きく、固定磁性層２６の中央部での磁化固定を強固にすることができる。また、非磁性中間層２３ｂを介した第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間のＲＫＫＹ相互作用が強くなる。
【０２５１】
一方、第２の磁性層２７は、非磁性材料層２５に接しており、磁気抵抗効果に大きな影響を及ぼす層なので、ｆｃｃ構造をとるＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）を用いて形成すると磁気抵抗効果の劣化が少ない。
【０２５２】
また図１８に示す実施の形態では、電極層３３，３３がＣｒ（クロム）またはα−ＴａまたはＲｈで形成され、しかも電極層３３，３３の結晶格子面の膜面平行方向の面間隔がＣｒ（ｂｃｃ）の｛１１０｝面の場合、０．２０４４ｎｍ以上、α−Ｔａ（ｂｃｃ）の｛１１０｝面の場合、０．２３３７ｎｍ以上、Ｒｈ（ｆｃｃ）の｛１１１｝面の場合、０．２２００ｎｍ以上であると、その下の固定磁性層２６に加わる圧縮応力を大きくすることができる。このとき、図２１に示される矢印方向、すなわち電極層３３，３３の外側方向に向けて、電極層３３，３３が延伸し、固定磁性層２６に対し、トラック幅方向に（図示Ｘ方向）に平行な方向及び反平行な方向に圧縮応力が加えられる。
【０２５３】
前記電極層３３，３３の結晶格子面の膜面平行方向の面間隔は、Ｘ線回折や電子線回折によって測定することができる。なお、バルク状態のＣｒ、α−ＴａやＲｈは、結晶格子面の膜面平行方向の面間隔がＣｒ（ｂｃｃ）の｛１１０｝面で０．２０４０ｎｍ、α−Ｔａ（ｂｃｃ）の｛１１０｝面で０．２３３２ｎｍ、Ｒｈ（ｆｃｃ）の｛１１１｝面で０．２１９６ｎｍであり、前記面間隔がこの値以上になると電極層３３，３３が固定磁性層２６に対し圧縮応力を与えるように作用する。
【０２５４】
前記電極層３３，３３をＣｒによって形成したときと、Ａｕのような軟い金属材料によって形成したときとでは、前記圧縮応力に以下のような違いが生じる。
【０２５５】
例えば、下から順に、バイアス下地層：Ｃｒ（５０Å）／ハードバイアス層：ＣｏＰｔ（２００Å）／中間層：Ｔａ（５０Å）／電極層：Ａｕ（８００Å）／保護層：Ｔａ（５０Å）が積層された膜が生じさせる圧縮応力は、２８０ＭＰａである。
【０２５６】
これに対し、下から順に、バイアス下地層：Ｃｒ（５０Å）／ハードバイアス層：ＣｏＰｔ（２００Å）／中間層：Ｔａ（５０Å）／電極層：Ｃｒ（１４００Å）／保護層：Ｔａ（５０Å）が積層された膜が生じさせる圧縮応力は、６７０ＭＰａである。
【０２５７】
なお前記電極層３３，３３をスパッタ成膜するときには、イオンビームスパッタ法を用い、スパッタ装置内のＡｒまたはＸｅ、Ｋｒ等の圧力を５×１０−３Ｐａ〜１×１０−１Ｐａに小さくする。スパッタ装置内のＡｒまたはＸｅ、Ｋｒ等の圧力が小さいと、電極層３３を形成するＣｒ等の原子がＡｒまたはＸｅ等の原子に衝突する確率が減少するので、Ｃｒ等の原子は高いエネルギーを保持したまま堆積していく。既に成膜されているＣｒ等の膜に、ターゲットから飛来したＣｒ等の原子が大きなエネルギーをもって衝突して埋め込まれていくと、電極層３３，３３が外側方向に向けて延伸する。
【０２５８】
また図５などのように固定磁性層２６のトラック幅方向の両端部に一部、永久磁石層４１が重なる場合には、前記永久磁石４１が発生する縦バイアス磁界によって、前記固定磁性層２６の磁化方向が傾きやすくなっている。このためフリー磁性層２４の磁歪は負磁歪にすることが好ましい。上記したように、磁気検出素子には、両側から圧縮応力が加わっているので、負磁歪のフリー磁性層２４は磁気弾性効果によって、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に平行または反平行方向が磁化容易軸になりやすくなる。
【０２５９】
フリー磁性層２４のトラック幅方向の両端部は反磁界によって磁化が不安定になりやすい。しかし、フリー磁性層２４のトラック幅方向の両端部は、永久磁石層４１に近く、大きな圧縮応力が加わる。従って、フリー磁性層２４のトラック幅方向の両端部は、磁気弾性効果による異方性が大きくなり、磁化方向が安定化する。
【０２６０】
従って永久磁石層４１，４１の膜厚を小さくして、縦バイアス磁界を小さくしてもフリー磁性層２４を安定した単磁区状態にすることができる。永久磁石層４１，４１の膜厚を小さくして、縦バイアス磁界を小さくできると、固定磁性層２６のハイト方向への磁化固定状態を安定化できる。
【０２６１】
なお、フリー磁性層２４の中央部付近の圧縮応力は、両端部の圧縮応力よりも小さいので、磁界検出感度の低下を抑えることができる。
【０２６２】
フリー磁性層２４の磁歪定数λは、−８×１０−６≦λ≦−０．５×１０−６の範囲であることが好ましい。また永久磁石層４１，４１の膜厚は１００Å≦ｔ≦２００Åであることが好ましい。前記フリー磁性層２４の磁歪λが負に大きすぎると、或は永久磁石層４１，４１の膜厚が厚すぎると磁気検出素子の再生感度が低下する。一方、フリー磁性層２４の磁歪λが大きすぎると、或は永久磁石層４１，４１の膜厚が薄すぎると磁気検出素子の再生波形に乱れが生じやすい。
【０２６３】
図１９は、図１０に示す磁気検出素子の変形例であり、図１８と同様にトラック幅方向における第１の反強磁性層３０間に、膜厚の薄い、前記第１の反強磁性層３０と同じ組成の非磁性金属層１００が形成されている。前記非磁性金属層１００及び第１の磁性層２９の好ましい形態に関しては図１８に詳しく説明したので、そちらを参照されたい。
【０２６４】
図２０は、図１９に示す磁気検出素子の変形例である。図２０では、前記第１の反強磁性層３０間に形成された前記非磁性金属層１００と、シード層２２間に、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｔｉ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｌから選ばれる１種あるいは２種以上からなる非磁性金属層１０２が介在している。
【０２６５】
Ｒｕなどからなる非磁性金属層１０２の｛１１１｝面内又はＣ面内の最近接原子間距離は、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）からなる非磁性金属層１００の｛１１１｝面内の最近接原子間距離より小さい値を有し、かかる場合、シード層２２から非磁性金属層１００にかけて、膜面平行方向の最近接原子間距離を段階的に広げることができ、第１の磁性層２９の中央部２９ｂに必要以上の歪みが生じて部分的に非整合となる領域が増えることを抑えることができる。
【０２６６】
図２５ないし図２７は、固定磁性層２６の他の様態を示す部分断面図である。なお図２５ないし図２７に示す固定磁性層２６は、図１９の素子中央部附近を拡大したものである。
【０２６７】
図２５に示されるように、固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９は、非磁性金属層１００側にｆｃｃ磁性層２９ｂ１が設けられ、非磁性中間層２８側にｂｃｃ磁性層２９ｂ２が設けられたものであってもよい。
【０２６８】
ｆｃｃ磁性層２９ｂ１とは、面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向する磁性層であり、ｂｃｃ磁性層２９ｂ２とは、体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向している磁性層である。
【０２６９】
ｆｃｃ磁性層２９ｂ１は、ＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）を用いて形成され、ｂｃｃ磁性層２９ｂ２は、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成される。
【０２７０】
第１の磁性層２９の非磁性中間層２８側の界面付近をｂｃｃ構造にすることにより、前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂでの磁歪定数λの値を大きくし、大きな磁気弾性効果を発揮させることができる。また、非磁性中間層２８側の組成が、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）であると、非磁性中間層２８を介した第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間のＲＫＫＹ相互作用が強くなる。
【０２７１】
一方、第１の磁性層２９の非磁性金属層１００側の界面付近をｆｃｃ構造にすると、固定磁性層２６の中央部、非磁性材料層２５の中央部及びフリー磁性層２４の中央部の結晶配向性が一定になり、結晶粒も大きくなって磁気抵抗変化率（ＭＲ比）を高くすることができる。
【０２７２】
また図２６に示されるように、固定磁性層２６を構成する第２の磁性層２７は、非磁性材料層２５側にｆｃｃ磁性層２７ｂ２が設けられ、非磁性中間層２８側にｂｃｃ磁性層２７ｂ１が設けられたものであってもよい。
【０２７３】
ｆｃｃ磁性層２７ｂ２とは、面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向する磁性層であり、ｂｃｃ磁性層２７ｂ１とは、体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向している磁性層である。
【０２７４】
ｆｃｃ磁性層２７ｂ２は、ＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）を用いて形成され、ｂｃｃ磁性層２７ｂ１は、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）によって形成される。
【０２７５】
第２の磁性層２７の非磁性中間層２８側の界面付近をｂｃｃ構造にすることにより、前記第２の磁性層２７の中央部２７ｂでの磁歪定数λの値を大きくでき、大きな磁気弾性効果を発揮させることができる。また、非磁性中間層２８側の組成が、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）であると、非磁性中間層２８を介した第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間のＲＫＫＹ相互作用が強くなる。
【０２７６】
一方、第１の磁性層２９の中央部２９ｂの非磁性金属層１００側の界面付近をｆｃｃ構造にすることによって、磁気抵抗効果の劣化を抑えることができる。
【０２７７】
または、図２７に示されるように、固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９は、非磁性金属層１００側にｆｃｃ磁性層２９ｂ１が設けられ、非磁性中間層２８側にｂｃｃ磁性層２９ｂ２が設けられたものであり、かつ、第２の磁性層２７は、非磁性材料層２５側にｆｃｃ磁性層２７ｂ２が設けられ、非磁性中間層２８側にｂｃｃ磁性層２７ｂ１が設けられたものであってもよい。
【０２７８】
なお、図２５ないし図２７では、第１の磁性層２９をｆｃｃ磁性層２７ｂ１とｂｃｃ磁性層２７ｂ２とが積層された構造にし、または、第２の磁性層２７を、ｂｃｃ磁性層２７ｂ１とｆｃｃ磁性層２７ｂ２とが積層された構造にしている。
【０２７９】
しかし、本発明では、固定磁性層２６の第１の磁性層２９が、非磁性金属層１００側の界面付近で、面心立方格子（ｆｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向し、非磁性中間層２８側の界面付近で、体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向していればよい。
【０２８０】
従って、固定磁性層２６の第１の磁性層２９は、非磁性金属層１００側の界面付近でＣｏまたはＣｏｘＦｅｙ（ｙ≦２０，ｘ＋ｙ＝１００）の組成を有し、ｆｃｃ構造をとり、界面と平行な方向に｛１１１｝面として表される等価な結晶面が優先配向し、非磁性金属層１００側の界面付近から非磁性中間層２８側の界面に向かうに連れて、Ｆｅ濃度が徐々に大きくなって、非磁性中間層２８側の界面付近で、ＣｏｘＦｅｙ（ｙ≧２０，ｘ＋ｙ＝１００）の組成を有し、体心立方格子（ｂｃｃ）構造をとり、界面と平行な方向に、｛１１０｝面として表される等価な結晶面が優先配向したものであってもよい。
【０２８１】
また、第２の磁性層２７も同様に、非磁性材料層２５側の界面付近から非磁性中間層２８側の界面に向かうに連れて、Ｆｅ濃度が徐々に大きくなるＣｏＦｅ合金で形成されてよい。
【０２８２】
図２８ないし図３２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２８ないし図３２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。
【０２８３】
図２８に示す工程では、まず下部シールド層２０、下部ギャップ層２１，シード層２２、第２の反強磁性層２３、フリー磁性層２４、非磁性材料層２５、第１の磁性層２９と第２の磁性層２７と両磁性層２７、２９間に介在する非磁性中間層２８との３層で構成された人工フェリ構造の固定磁性層２６を図２８の形状で形成した後、前記第１の磁性層２９の上に薄い膜厚の第１の反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層３０ｅを成膜し、さらに前記非磁性金属層３０ｅの上にＲｕやＣｒなどで形成された非磁性層８０を成膜する。前記非磁性層８０は前記非磁性金属層３０ｅを酸化から防止するための保護層である。
【０２８４】
前記非磁性金属層３０ｅの膜厚は５０Åよりも薄い膜厚であり、この程度の薄い膜厚であれば、次の工程で磁場中アニールを施しても前記非磁性金属層３０ｅは、下地である第１の磁性層２９との結合による拘束力によって不規則格子から規則格子に変態できず、このため反強磁性を有さず、前記第１の磁性層２９間に交換結合磁界は生じない。つまり前記非磁性金属層３０ｅは不規則結晶構造のままである。
【０２８５】
図２８に示す形状の積層膜を成膜後、１回目の磁場中アニールを施す。トラック幅Ｔｗ（図示Ｘ方向）と平行な方向である第１の磁界（図示Ｘ方向）を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、第２の反強磁性層２３とフリー磁性層２４の両側端部２４ａ間に交換結合磁界を発生させて、前記フリー磁性層２４の両側端部２４ａの磁化を図示Ｘ方向に固定する。
【０２８６】
前記フリー磁性層２４の中央部２４ｂの下には非常に膜厚の薄い、具体的には５０Åよりも薄い膜厚で形成された第２の反強磁性層２３と組成の材料層が存在するが、膜厚が薄いために前記フリー磁性層２４の中央部２４ｂと第２の反強磁性層２３間には前記交換結合磁界は発生せず、前記フリー磁性層２４の中央部２４ｂ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た状態になっている。
【０２８７】
また上記したように１回目の磁場中アニールを施しても反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層３０ｅと第１の磁性層２９間にも前記交換結合磁界は生じていない。
【０２８８】
次に図２９に示す工程では、前記非磁性層８０を低エネルギーのイオンビームエッチングで除去する。ここで「低エネルギーのイオンビームエッチング」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。「低エネルギーのイオンビームエッチング」の定義は以下においても同じである。
【０２８９】
次に図３０に示す工程では、前記非磁性層８０を除去したことで露出した第１の反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層３０ｅ上に重ねて反強磁性層と同じ組成でしかも前記非磁性金属層３０ｅよりも厚い膜厚の上側反強磁性層３０ｆを成膜し、前記非磁性金属層３０ｅ、及び上側反強磁性層３０ｆの２層が一体化して第１の反強磁性層３０が構成される。なお前記上側反強磁性層３０ｆを成膜する際には、トータルで前記第１の反強磁性層３０の膜厚が８０Å〜３００Åの範囲内になるように前記上側反強磁性層３０ｆの膜厚を調整する。また前記非磁性金属層３０ｅ及び上側反強磁性層３０ｆの界面３０ｇに非磁性層８０の一部が残されていても、前記非磁性金属層３０ｅ及び上側反強磁性層３０ｆが反強磁性結合して一体の反強磁性層として機能していればよい。
【０２９０】
図３０に示すように前記第１の上側反強磁性層３０ｆ上にはＣｒなどで形成されたストッパ層３１を成膜し、さらに前記ストッパ層３１上にＴａなどで形成された保護層３２を成膜し、前記保護層３２の上にＡｕなどで形成された電極層３３を成膜し、前記電極層３３の上にＴａなどで形成された保護層３４を成膜する。
【０２９１】
次に図３１に示す工程では、前記保護層３４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部上に、マスク層８１を設ける。前記マスク層８１はメタル層であってもよいし、レジスト層であってもよい。
【０２９２】
図３１に示すように前記マスク層８１のトラック幅方向に形成された所定の間隔８１ａ内から露出する保護層３４、電極層３３及び保護層３２をリアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）で除去する。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。そうすると図３１に示すように前記電極層３３は磁気検出素子のトラック幅方向における両側端部にのみ残され、前記電極層３３間に間隔Ｃが形成される。前記ＲＩＥ工程はストッパ層３１が前記間隔Ｃ内から露出すると終了される。
【０２９３】
図３２に示す工程では、間隔Ｃ内に露出するストッパ層３１、第１の反強磁性層３０をイオンミリングで除去する。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。前記間隔Ｃ内から第１の磁性層２９が露出した瞬間にイオンミリングを止める。なおこのイオンミリング工程でマスク層８１も削られる。
【０２９４】
図３２まで工程を施した後、図１に示す上部ギャップ層３５や上部シールド層３６を成膜し、さらに第２の磁場中アニールを施す。このときの磁場方向は、トラック幅方向と直交する方向（図示Ｙ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２の反強磁性層２３の交換異方性磁界よりも小さく、また第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７のスピンフロップ磁界よりも小さく、さらに前記第１の磁性層２９及び第２の磁性層２７の保磁力や異方性磁界よりも大きい値とする。なお前記第２の磁性層２７の単位面積当たりの磁気モーメントを前記第１の磁性層２９の単位面積当たりの磁気モーメントよりも大きくすると前記スピンフロップ磁界を大きくできるので、印加磁場のマージンを広くとることができ、製造工程を容易化できて好ましい。
【０２９５】
また熱処理温度を、前記第２の反強磁性層２３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２の反強磁性層２３と第１の反強磁性層３０を共に、上記したＰｔＭｎ合金やＰｔＭｎＸ合金等で形成しても、前記第２の反強磁性層２３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、前記第１の反強磁性層３０の交換異方性磁界をハイト方向（図示Ｙ方向）に向けることができる。なお前記第１の反強磁性層３０に、前記第２の反強磁性層２３よりもブロッキング温度の低いＩｒＭｎ合金などを使用してもよい。
【０２９６】
上記の第２の磁場中アニールによって、前記第１の反強磁性層３０は適切に規則化変態し、前記第１の反強磁性層３０と第１の磁性層２９の両側端部２９ａ間に適切な大きさの交換結合磁界が発生し、これによって前記第１の磁性層２９の両側端部２９ａの磁化は、トラック幅方向と直交する方向（図示Ｙ方向）に固定される。
【０２９７】
また前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７間にはＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界が生じるため、前記第２の磁性層２７は前記第１の磁性層２９とは反平行状態で磁化固定される。また前記第１の磁性層２９と第２の磁性層２７の中央部２９ｂ、２７ｂの磁化は、前記ＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界と各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によって反平行状態を保って固定される。上記した工程を施すことで図１に示す磁気検出素子が完成する。
【０２９８】
図３３ないし図３５に示す工程は、図４に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。なお各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。
【０２９９】
図３３に示す工程では、下部シールド層２０上に下部ギャップ層２１、シード層２２、フリー磁性層２４、非磁性材料層２５、固定磁性層２６を構成する第２の磁性層２７の下層部２７ｃ及び保護層８２を連続して成膜する。
【０３００】
前記保護層８２をＣｕなどの非磁性材料で形成し、膜厚を３〜１０Å程度の薄い膜厚で形成することが好ましい。特に前記保護層８２にＣｕを使用すると、後工程で前記第２の磁性層２７の上層部２７ｄを前記下層部２７ｃ上に形成したときに前記上層部２７ｄと下層部２７ｃ間に若干、前記保護層８２が残っても前記上層部２７ｄと下層部２７ｃとで一体の第２の磁性層２７として機能させることができる。
【０３０１】
前記保護層８２はその下に形成された前記下層部２７ｃを酸化から保護するための層である。
【０３０２】
図３３に示すように前記保護層８２上にリフトオフ用のレジスト層８３を形成し、前記レジスト層８３に覆われていない、前記シード層２２から保護層８２までの各層のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部をイオンミリングで削り取り、図３３のように、前記各層の両側に下からＣｒなどで形成されたバイアス下地層４０、ＣｏＰｔＣｒなどで形成された永久磁石層４１、Ｔａなどで形成された保護層４２、ＮｉＦｅＣｒなどで形成されたシード層２２及びＣｒなどで形成された保護層８４をこの順で積層する。前記保護層８４を３Å〜１０Å程度の膜厚で形成する。このスパッタ成膜時、前記レジスト層８３の上面にもバイアス下地材料層４０ａ、永久磁石材料層４１ａ、保護材料層４２ａ、シード材料層２２ａ及び非磁性材料層８４ａが付着する。
【０３０３】
次に図３４に示す工程では前記レジスト層８３を除去した後、前記第１の磁性層２７の下層部２７ｃ上に形成された保護層８２及びシード層２２上に形成された保護層８４を低エネルギーのイオンビームエッチングで削り取る。これにより前記下層部２７ｃ及びシード層２２が露出する。
【０３０４】
次に図３５に示す工程では、前記下層部２７ｃ及びシード層２２上に第２の磁性層２７の上層部２７ｄを成膜し、前記下層部２７ｃと上層部２７ｄとが一体化した第２の磁性層２７を形成し、さらに前記第２の磁性層２７上に非磁性中間層２８、第１の磁性層２９、第１の反強磁性層３０、ストッパ層３１、保護層３２、電極層３３及び保護層３４を成膜する。次に図３１及び図３２と同様の工程を施すと、図４に示す磁気検出素子が完成する。なお図４に示す磁気検出素子には反強磁性層は図１と異なって１層しかないので、前記第１の反強磁性層３０に対して磁場中アニールを施すときの印加磁場及びアニール温度は図３２工程で説明した第２の磁場中アニールのように厳しい制限はなく、このため第２の磁性層２７の単位面積当たりの磁気モーメントと第１の磁性層２９の単位面積当たりの磁気モーメントはどちらが大きくても製造工程の適正化及び容易性に影響を及ぼさず、また前記永久磁石層４１の着磁はスライダー加工後またはヘッド（ＨＧＡ）組立後に行えばよい。
【０３０５】
上記は図４の磁気検出素子の製造方法であったが、図３、図５ないし図８に示す各磁気検出素子も図３３ないし図３５に示す工程を利用することで製造することができる。
【０３０６】
図３６ないし図３９は図１０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。
【０３０７】
図３６に示す工程では、下部シールド層２０上に下部ギャップ層２１、シード層２２及びＣｒやＲｕなどで形成された非磁性層８５を成膜した後、前記非磁性層８５の上にリフトオフ用のレジスト層８７を形成する。
【０３０８】
次に前記レジスト層８７に覆われていない前記非磁性層８５、シード層２２、下部ギャップ層２１及び下部シールド層２０の一部をイオンミリングで削りこみ、前記下部シールド層２０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部に凹み部２０ｂを形成する。そしてこの凹み部２０ｂ内に下から下部ギャップ層２１、シード層２２、第１の反強磁性層３０及びＲｕなどで形成された非磁性層８６を成膜する。このとき前記レジスト層８７の上面にも前記ギャップ材料層２１ａ、シード材料層２２ａ、反強磁性材料層３０及び非磁性材料層８６ａが付着する。
【０３０９】
次に図３７に示す工程では前記レジスト層８７を除去した後、低エネルギーのイオンビームエッチングで前記非磁性層８５、８６を除去する。これによって前記下部シールド層２０の中央部上からシード層２２の表面及び前記下部シールド層２０の両側端部上から第１の反強磁性層３０の表面が露出する。
【０３１０】
次に図３８に示す工程では、前工程で露出した前記第１の反強磁性層３０上及びシード層２２上に薄い膜厚、具体的には５０Åよりも薄い反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層３０ｆを成膜した後、その上に第１の磁性層２９、非磁性中間層２８、第２の磁性層２７、非磁性材料層２５、フリー磁性層２４及び保護層４６を成膜する。
【０３１１】
前記第１の反強磁性層３０及びシード層２２上に５０Åよりも薄い反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層３０ｆを成膜し連続して第１の磁性層２９を成膜すると、磁場中アニールによって素子の両側端部に設けられた膜厚の厚い第１の反強磁性層３０と一体化した材料層３０ｆは不規則格子から少なくとも一部が規則格子に変態して、前記第１の磁性層２９の両側端部との間で交換結合磁界が生じ、前記素子の中央部では前記非磁性金属層３０ｆの膜厚が非常に薄いので、前記非磁性金属層３０ｆは不規則格子から規則格子に変態できず、前記第１の磁性層２９の中央部との間では前記交換結合磁界は生じないようになっている。
【０３１２】
図３９工程では前記保護層４６の上にリフトオフ用のレジスト層８８を形成し、前記レジスト層８８に覆われていない前記保護層４６、フリー磁性層２４及び非磁性材料層２５の一部をイオンミリングで除去する。このように前記非磁性材料層２５の両側端部２５ｄが一部でも残されるようにしておくことで、前記イオンミリングから前記固定磁性層２６を保護することができる。
【０３１３】
次に前記非磁性材料層２５上にＣｒなどで形成されたバイアス下地層４０を形成し、さらに前記バイアス下地層４０上に永久磁石層４１を形成し、前記永久磁石層４１上に拡散防止層４５を形成し、さらに前記拡散防止層４５の上に電極層３３を成膜する。なお前記非磁性材料層２５とバイアス下地層４０との間にＴａなどで形成された下地層を敷く方が、前記バイアス下地層の結晶配向を適正化でき、前記永久磁石層４１の特性（保磁力Ｈｃや角形比）を向上させることができて好ましい。
【０３１４】
また上記の成膜によって、前記レジスト層８８の上面にもバイアス下地材料層４０ａ、永久磁石材料層４１ａ、拡散防止材料層４５ａ及び電極材料層３３ａが付着する。その後、前記レジスト層８８を除去し、前記永久磁石層４１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への着磁を行う。以上の工程を施すことで図１０に示す磁気検出素子を製造することができる。
【０３１５】
なお上記した製造方法では、図１０と異なり、若干、前記下部シールド層２０の突出部２０ａ上に一部、非磁性金属層３０ｆ（この非磁性金属層は図１９に示す非磁性金属層１００と同じものである）が残ってしまうが、前記非磁性金属層３０ｆが残らないようにする製造方法もあるのでそれについては後述する。
【０３１６】
図４０ないし図４３に示す工程は図１１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。
【０３１７】
図４０に示す工程ではまず図３６及び図３７と同じ工程を施して第１の反強磁性層３０までを成膜した後、前記第１の反強磁性層３０上に、膜厚が５０Åよりも薄い反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層３０ｆ、人工フェリ構造の固定磁性層２６、非磁性材料層２５、フリー磁性層２４、非磁性中間層５２、強磁性層４８、反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層２３ｃ（５０Åよりも薄い）及び非磁性層９２を連続して成膜し、磁場中アニールで前記第１の反強磁性層３０と第１の磁性層２９の両側端部２９ａ間に交換結合磁界を生じさせた後、前記非磁性層９２を低エネルギーのイオンミリングで除去し、さらに前記第２の反強磁性層２３の下層部２３ｃ上に前記第２の反強磁性層２３の上層部を積層し、前記下層部２３ｃと上層部とで一体化された第２の反強磁性層２３を形成した後、前記第２の反強磁性層２３の上にストッパ層５３及び保護層４９を成膜する。
【０３１８】
図４１に示す工程では前記保護層４９上にトラック幅方向に所定の間隔９３ａが空けられたマスク層９３を形成し、前記マスク層９３間に空けられた間隔９３ａ下に露出する保護層４９をＲＩＥで除去してストッパ層５３が露出したら、今後はイオンミリングで前記ストッパ層５３及び第２の反強磁性層２３を削り込み、この工程で前記マスク層９３も除去される。
【０３１９】
なお前記間隔９３ａ内には若干、前記第２の反強磁性層２３と同じ組成の非磁性金属層２３ｄが残されているが、５０Åよりも薄い膜厚なら残されていてもよい。
【０３２０】
次に図４２の工程では、前記保護層４９上から第２の反強磁性層２３の中央部２３ｄ上にかけてＣｒなどで形成されたストッパ層５０を形成し、さらに前記ストッパ層５０上にＴａなどの保護層５１を形成し、前記保護層５１の上にＡｕなどで形成された電極層３３を形成し、前記電極層３３の上にＴａなどで形成された保護層３４を形成する。
【０３２１】
次に図４３に示す工程では、前記保護層３４上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔Ｃが開けられたマスク層１１１を形成する。このマスク層１１１間に開けられた間隔Ｃ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１１１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１１１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１１１をレジストによるリフトオフ等を利用してメタル層で形成しており、例えば前記マスク層１１１をＣｒ層で形成している。前記マスク層１１１をメタル層で形成する場合、前記マスク層１１１を１００Å〜５００Å程度の膜厚で形成することが好ましい。
【０３２２】
前記マスク層１１１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）に開けられた間隔Ｃは、前記第２の反強磁性２３の内側端面２３ｂの下面間のトラック幅方向における間隔よりも狭くすることが好しい。
【０３２３】
次に前記マスク層１１１を形成した後、前記マスク層１１１に覆われていない保護層３４及び電極層３３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。
【０３２４】
前記保護層３４、電極層３３及び保護層５１を削り取ってストッパ層５０の表面が現れると、ここで一旦エッチング工程を終了し、次に前記マスク層１１１間に現れた前記ストッパ層５０をイオンミリングで削り、さらにその下に残された第２反強磁性層２３を削り、またこの図４３工程では、その下に現われた強磁性層４８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４８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。
【０３２５】
なお上記した製造方法では、図１１と異なり、若干、前記下部シールド層２０の突出部２０ａ上に一部、反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層３０ｆが残ってしまうが、前記非磁性金属層３０ｆが残らないようにする製造方法を以下で説明する。
【０３２６】
図４４及び図４５に示す工程は、図３６及び図３７に示す工程と異なる工程で前記第１の反強磁性層３０及び固定磁性層２６を形成するための一工程図であり、各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。
【０３２７】
図４４の工程では、下部シールド層２０、下部ギャップ層２１、シード層２２及び非磁性層８５を形成し、前記非磁性層８５上に図４４に示すリフトオフ用のレジスト層８９を形成した後、前記レジスト層８９に覆われていない前記非磁性層８５、シード層２２、下部ギャップ層２１及び前記下部シールド層２０の一部をエッチングで除去し、前記レジスト層８９よりもトラック幅方向（図示Ｘ方向）に延出する前記下部シールド層２０上に下部ギャップ層２１、シード層２２、第１の反強磁性層３０、第１の磁性層２９及び非磁性層９０を成膜する。前記非磁性層９０をＲｕなどで形成し、前記レジスト層８９を除去した後、前記非磁性層８５及び前記非磁性層９０の一部を除去する。
【０３２８】
図４５に示すように前記第１の磁性層２９上には前記非磁性層９０の一部が残され、素子中央のシード層２２上から前記非磁性層９０上にかけて磁性中間層１０２、非磁性中間層２８、第２の磁性層２７を形成し、前記第１の磁性層２９、磁性中間層１０２、第２の磁性層２７、非磁性中間層２８、９０の５層で固定磁性層２６を形成する。その後の工程は図３８以降と同じであり、前記固定磁性層２６上に連続して非磁性材料層２５、フリー磁性層２４・・・を成膜していく。
【０３２９】
図４６及び図４７は、図４４及び図４５に示す工程とは異なる工程で前記第１の反強磁性層３０及び固定磁性層２６を形成するための一工程図であり、各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。
【０３３０】
図４６に示す工程では、下部シールド層２０、下部ギャップ層２１、シード層２２、固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９の下層部２９ｃ及び非磁性層８５を成膜し、前記非磁性層８５の上に図４６に示すリフトオフ用のレジスト層８９を形成する。前記レジスト層８９に覆われていない前記非磁性層８５、前記第１の磁性層２９の下層部２９ｃ、シード層２２、下部ギャップ層２１及び前記下部シールド層２０の一部を除去し、一部残された前記下部シールド層２０上に下部ギャップ層２１、シード層２２、第１の反強磁性層３０、第１の磁性層２９の下層部２９ｃ及び非磁性層９１を成膜する。
【０３３１】
次に前記レジスト層８９を除去し、前記非磁性層８５、９１をイオンミリングで除去した後、図４７に示すように、前記非磁性層８５、９１を除去したことで露出した第１の磁性層２９の下層部２９ｃ上に前記第１の磁性層２９の上層部２９ｄを成膜し、さらに前記上層部２９ｄ上に非磁性中間層２８及び第２の磁性層２７を成膜する。
【０３３２】
図４７に示す点線部は前記下層部２９ｃと上層部２９ｄとの境界線であり、この境界線に前記非磁性層８５、９１の一部が残されていてもよいが、前記下層部２９ｃと上層部２９ｄとは強磁性結合によって一体の第１の磁性層２９となり、前記第１の磁性層２９、非磁性中間層２８及び第２の磁性層２７の３層で固定磁性層２６が構成される。その後の工程は図３８以降と同じであり、前記固定磁性層２６上に連続して非磁性材料層２５、フリー磁性層２４・・・を成膜していく。
【０３３３】
図４４ないし図４７に示す工程を用いると下部シールド層２０の突出部２０ａ上に第１の反強磁性層３０と同じ組成の非磁性金属層が残されることのない形態を製造することができる。
【０３３４】
図４８及び図４９に示す工程図は、図１２に示す磁気検出素子の製造工程を示す一工程図であり、各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。
【０３３５】
図４８に示す工程では、下部シールド層２０、下部ギャップ層２１、シード層２２、第１の反強磁性層３０及びＲｕなどで形成された非磁性層１０１を成膜し、さらに前記非磁性層１０１の上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に間隔Ｃが空けられた例えばレジストなどのマスク層９４を形成し、前記マスク層９４に覆われていない前記非磁性層１０１及び第１の反強磁性層３０をイオンミリングあるいはＲＩＥなどで除去する。そうすると前記第１の反強磁性層３０にもトラック幅方向（図示Ｘ方向）に間隔Ｃが設けられる。
【０３３６】
次に図４８に示すように前記マスク層９４上から前記間隔Ｃ内にかけてＲｕなどで形成された非磁性層９５を成膜した後、前記マスク層９４を剥離し、さらに非磁性層９５、１０１を低エネルギーのイオンビームエッチングで除去する。
【０３３７】
次に図４９工程に示すように薄い膜厚、具体的には５０Åよりも薄い膜厚の反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層３０ｅを前記第１の反強磁性層３０上から前記間隔Ｃ内にかけて成膜した後、図４０工程以降と同様に前記反強磁性層３０上に連続して人工フェリ構造の固定磁性層２６、非磁性材料層２５、フリー磁性層・・・を成膜していく。
【０３３８】
なお図１５ないし図１７に示す磁気検出素子も上記した図２８ないし図４９工程のいくつかを組み合わせることで製造することが可能である。
【０３３９】
また図１８ないし図２０に示す磁気検出素子も上記した図２８ないし図４９工程のいくつかを組み合わせることで製造できるが、第１の反強磁性層３０と固定磁性層２６を構成する第１の磁性層２９との好ましい実施形態については、既に図１８ないし図２０で説明したので、そちらを参照されたい。
【０３４０】
また図１ないし図４９では磁気検出素子で再生を行うＭＲヘッド部のみの説明であったが、上部シールド層上に書き込み用のインダクティブヘッド部が積層されている薄膜磁気ヘッドであっても本発明を適用できる。
【０３４１】
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。
【０３４２】
【実施例】
図５０（実施例）及び図５３（比較例）に示す構造の磁気検出素子を用いて一方向性交換バイアス磁界Ｈｅｘ＊及び再生出力（規格化出力）を求めた。
【０３４３】
図５０（実施例）は、磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図の模式図であり、膜構成は、下からシード層：（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０ａｔ％Ｃｒ４０ａｔ％（６０Å）／フリー磁性層：Ｎｉ８０ａｔ％Ｆｅ２０ａｔ％（３５Å）／Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（１０Å）／非磁性材料層：Ｃｕ（２１Å）／固定磁性層：［第２の磁性層：Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（ＸÅ）／非磁性中間層：Ｒｕ（９Å）／第１の磁性層：Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（ＹÅ）］／第１の反強磁性層：Ｐｔ５０ａｔ％Ｍｎ５０ａｔ％（２００Å）の順である。なお括弧書きは膜厚を示している。図５０に示すようにフリー磁性層はトラック幅方向に磁化が向けられているが、前記フリー磁性層の磁化を制御するための永久磁石層や第２の反強磁性層は設けられていない。また図５０に示すように前記第１の磁性層と第２の磁性層はハイト方向（図示Ｙ方向）に平行な方向で且つ互いに磁化が反平行状態になっている。
【０３４４】
また図５０に示すように第１の反強磁性層間には間隔が空けられ、この間隔内からは固定磁性層を構成する第１の磁性層が露出している。そして前記間隔のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法がトラック幅ＲＴｗであり、前記トラック幅ＲＴｗは物理的なトラック幅（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅａｄ  Ｔｒａｃｋ  Ｗｉｄｔｈ）である。
【０３４５】
上記のように第２の磁性層の膜厚はＸÅで、第１の磁性層の膜厚はＹÅであり、これら各磁性層の膜厚を変化させて、トラック幅ＲＴｗと一方向性交換バイアス磁界及び前記トラック幅ＲＴｗと規格化出力との関係について求めた。なお一方向性交換バイアス磁界Ｈｅｘ＊とは、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の最大値の半分の値になる時の外部磁界の大きさを前記一方向性交換バイアス磁界（Ｈｅｘ＊）と定める。一方向交換バイアス磁界には、前記固定磁性層と反強磁性層間で発生する交換結合磁界のほか、前記固定磁性層は人工フェリ構造であるため、前記固定磁性層を構成するＣｏＦｅ間で発生するＲＫＫＹ交換相互作用における結合磁界などを含む磁界の大きさである。この一方向性交換バイアス磁界が大きいほど前記固定磁性層を所定の方向に適切にピン止めすることが可能になる。
【０３４６】
図５１に示すように、トラック幅ＲＴｗが広がるにつれて一方向性交換バイアス磁界は低下する。しかし前記トラック幅ＲＴｗが約０．２２μｍ程度でも１００ｋＡ／ｍ程度の高い一方向性交換バイアス磁界を生じている。前記固定磁性層の磁化固定には最低で８０ｋＡ／ｍ程度の一方向性交換バイアス磁界が必要であると考えられることからすると、前記トラック幅ＲＴｗの設定にある程度の自由度があることがわかった。
【０３４７】
図５２は、前記トラック幅ＲＴｗとトラック幅で規格化された再生出力（ΔＶ／ＲＴｗ）との関係を示すグラフである。規格化出力は、ハイト方向に±４０００Ｏｅ（±３１．ｋＡ／ｍ）の一様磁界を印加したときの電圧変化量ΔＶをトラック幅ＲＴｗで割ったものである。
【０３４８】
図５２に示すように、トラック幅ＲＴｗが大きくなるにつれて、規格化出力は若干低下する傾向を見せるが、規格化出力は前記トラック幅ＲＴｗが０．２μｍを超えても１２ｍＶ／μｍ以上を保っていることがわかる。
【０３４９】
図５３（比較例）は、磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図の模式図であり、膜構成は、図５０の磁気検出素子の膜構成と同じである。図５３に示すようにフリー磁性層はトラック幅方向に磁化が向けられているが、前記フリー磁性層の磁化を制御するための永久磁石層や第２の反強磁性層は設けられていない。また図５３に示すように前記第１の磁性層と第２の磁性層はハイト方向（図示Ｙ方向）に平行な方向で且つ互いに磁化が反平行状態になっている。
【０３５０】
なお図５０の場合と同様に第２の磁性層の膜厚はＸÅで、第１の磁性層の膜厚はＹÅであり、これら各磁性層の膜厚を変化させて、トラック幅ＲＴｗと一方向性交換バイアス磁界及び前記トラック幅ＲＴｗと規格化出力との関係について求めた。なお図５３に示す磁気検出素子は図５０のように第１の反強磁性層にはトラック幅方向（図示Ｘ方向）に間隔が空けられておらず、前記第１の反強磁性層は前記第１の磁性層上の全面に設けられている。前記第１の反強磁性層の上に設けられた電極層に図５３に示すようにトラック幅方向に間隔が空けられ、前記間隔のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法がトラック幅ＲＴｗであり、前記トラック幅ＲＴｗは物理的なトラック幅（Ｐｈｙｓｉｃａｌ  Ｒｅａｄ  Ｔｒａｃｋ  Ｗｉｄｔｈ）である。
【０３５１】
図５４に示すように、トラック幅ＲＴｗが広がっても一方向性交換バイアス磁界の大きさにはさほど大きな変化が見られない。同様に図５５に示すように、規格化出力の大きさもトラック幅ＲＴｗが広がっても変化しない。
【０３５２】
本発明の実施形態の磁気検出素子は図５０のように、第１の反強磁性層にトラック幅方向に所定の間隔を空けて成るものであるが、まず図５１と図５４に示す一方向性交換バイアス磁界Ｈｅｘ＊を比べて見ると、実施例の方が比較例に比べて前記一方向性交換バイアス磁界Ｈｅｘ＊は小さくなる。これは実施例の場合、素子の中央部の前記第１の磁性層上に第１の反強磁性層が設けられていないため、素子の中央部で交換結合磁界が生じないためであると考えられるが、実施例でもトラック幅ＲＴｗの大きさを適切に制御すれば前記固定磁性層を適切に磁化固定できるだけの一方向性交換バイアス磁界Ｈｅｘ＊を得ることができることがわかった。
【０３５３】
上記したように前記一方向性交換バイアス磁界Ｈｅｘ＊は最低、８０ｋＡ／ｍ程度以上あれば足りると考えられるので図５１に示すように前記トラック幅ＲＴｗを０．２μｍ以下にすれば、前記一方向性交換バイアス磁界を８０ｋＡ／ｍ程度以上得ることが可能であるとわかった。
【０３５４】
次に図５２と図５５に示す規格化出力を比べて見ると、実施例の方が比較例に比べて前記規格化出力は大きくなる。これは実施例のように素子の中央部の第１の磁性層上に第１の反強磁性層を設けないことで、電極層から流れるセンス電流の分流ロスが減るためであると考えられる。
【０３５５】
つまり、実施例のように素子の中央部の第１の磁性層上に第１の反強磁性層を設けない構成とすれば、固定磁性層の第１の磁性層と第２の磁性層を磁化固定できるだけの十分な一方向性交換バイアス磁界を得ることができると共に、従来に比べて再生出力を大きくすることができることがわかった。
【０３５６】
また図５１及び図５２に示すように第１の磁性層と第２の磁性層の膜厚は、互いに薄く且つ膜厚差が小さい方が、一方向性交換バイアス磁界及び規格化出力を大きくできることがわかった。
【０３５７】
次に図５０に示すフリー磁性層下に第２の反強磁性層を設けた磁気検出素子を製造した。なおトラック幅ＲＴｗを０．２μｍ程度とした。
【０３５８】
そしてこの磁気検出素子を用い、第２の磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントから第１の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）とトラック幅方向の磁界に対する固定磁性層の中央部の磁化回転のしやすさ（感度）との関係、および第２の磁性層の膜厚から第１の磁性層の膜厚を引いた膜厚差とトラック幅方向の磁界に対する固定磁性層の中央部の磁化回転のしやすさ（感度）との関係について調べた。
【０３５９】
実験では、第１の磁性層及び第２の磁性層の膜厚を変化させ、前記第１の磁性層及び第２の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。そして外部磁界が±４０００Ｏｅ（ここで＋４０００Ｏｅの外部磁界とは例えばトラック幅方向方向への外部磁界の方向及び強さを指し、―４０００Ｏｅの外部磁界とはトラック幅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トラック幅方向への外部磁界の方向及び強さを指し、―１００Ｏｅの外部磁界とはトラック幅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、弱い磁場で第１の磁性層及び第２の磁性層の磁化がどれくらい回転するかの指標、すなわちトラック幅方向の磁界に対する固定磁性層の感度を示す。なお４０００Ｏｅは、約３１．６×１０４（Ａ／ｍ）である。
【０３６０】
図５６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５６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５６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。
【０３６１】
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。
【０３６２】
図５７は、第２の磁性層の膜厚から第１の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５７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５７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。
【０３６３】
次に第２の磁性層を下から、Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（１０Å）／Ｎｉ８０ａｔ％Ｆｅ２０ａｔ％（３０Å）／Ｃｏ９０ａｔ％Ｆｅ１０ａｔ％（６Å）の３層構造で形成した。括弧書きは膜厚を示している。
【０３６４】
また非磁性中間層には膜厚が９ÅのＲｕを用い、第１の磁性層には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、および第１の磁性層と第２の磁性層との膜厚差を変化させた。
【０３６５】
図５８は、第２の磁性層の単位面積当たりの磁気モーメントから第１の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。
【０３６６】
図５８を見てわかるように前記感度は図５６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５８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。
【０３６７】
図５８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。
【０３６８】
図５９は、第２の磁性層の膜厚から第１の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。
【０３６９】
図５９に示すように前記膜厚差が小さくなるほど図５７と同様に前記感度は低下していくことがわかった。
【０３７０】
図５９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５９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。
【０３７１】
上記した図５６ないし図５９の実験では、フリー磁性層はその下の全面に形成された第２の反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化が固定された状態にあるから、実験での再生感度は前記固定磁性層の素子中央部の磁化が変動することに起因するところが大きく、よってできる限り再生感度が小さくなる単位面積当たりの合成磁気モーメントや膜厚差を選択することが、前記固定磁性層の磁化固定を適切に行うことができて好ましいことになる。
【０３７２】
そこで図５６ないし図５９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。
【０３７３】
まず素子中央部での固定磁性層の感度の好ましい大きさについて説明する。図５８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。
【０３７４】
そして図５８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。
【０３７５】
またスピンフロップ磁界は前記合成磁気モーメントをプラス側の領域にした方が大きくなることがわかっており、スピンフロップ磁界が大きい方が、前記固定磁性層の磁化固定を適正化でき且つ製造工程を容易化できて好ましい。特に第１の反強磁性層がフリー磁性層よりも上側にあり、且つ前記フリー磁性層の磁化制御層として第２の反強磁性層を用いた場合、まず前記フリー磁性層と第２の反強磁性層間に交換結合磁界を生じさせる磁場中アニールを施すため、第１の反強磁磁性層と固定磁性層を構成する第１の磁性層間に交換結合磁界を生じさせるために施す磁場中アニール時の印加磁場の大きさは、前記フリー磁性層と第２の反強磁性層間に生じる交換結合磁界よりも小さくなければならないという制約がある。このため、第１の反強磁性層がフリー磁性層よりも上側にあり、且つ前記フリー磁性層の磁化制御層として第２の反強磁性層を用いた場合には、前記合成磁気モーメントをプラス側の値にした方が、スピンフロップ磁界を大きくできるため前記印加磁場のマージンを広くでき製造工程での容易性を向上させることができるので好ましい。
【０３７６】
また前記合成磁気モーメントが０（Ｔ・ｎｍ）であると、第１の磁性層と第２の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）が第１の磁性層及び第２の磁性層のどちらでもなくなり、前記第１の磁性層と第２の磁性層を反平行状態にしつつハイト方向に平行な方向に磁化固定しにくい。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。
【０３７７】
以上の結果、本発明での好ましい合成磁気モーメントは−６（Ｔ・ｎｍ）以上で２．６（Ｔ・ｎｍ）以下（ただし０Ｔ・ｎｍは除く）であり、第１の反強磁性層がフリー磁性層よりも上側にあり、且つ前記フリー磁性層の磁化制御層として第２の反強磁性層を用いた場合には、好ましい前記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。
【０３７８】
また図３ないし図８のように第２の反強磁性層を用いず、磁場中アニールが一回で済む構造、あるいは図１０ないし図１２のように固定磁性層が下側に位置し、第１の磁場中アニールで固定磁性層の磁化を固定する場合は、アニールを強磁場（第１及び第２磁性層の磁化が同じ方向に平行となるような磁場）で行えるため、合成磁気モーメントが０（Ｔ・ｎｍ）より小さくてもよい。
【０３７９】
ただし図５６に示す実験では、第１の磁性層及び第２の磁性層がともに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。よって第１の磁性層及び第２の磁性層をともに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。
【０３８０】
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５９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、前記第１の反強磁性層がフリー磁性層よりも上側にあり、且つ前記フリー磁性層の磁化制御層として第２の反強磁性層を用いた場合に、上記と同様の不具合が生じ易いので、かかる場合、前記膜厚差はプラス側の値であることが好ましい。
【０３８１】
なお図５９に示す実験では第２の磁性層にＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ／ＣｏＦｅの３層構造を用い、第１の磁性層にはＣｏＦｅの単層構造を用いているので、第１の磁性層と第２の磁性層の飽和磁化Ｍｓは異なる値であり、よって前記第１の磁性層と第２の磁性層が共に同じ膜厚値であっても、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。
【０３８２】
よって本発明における好ましい膜厚差は−３０Å以上で３０Å以下であり、前記第１の反強磁性層がフリー磁性層よりも上側にあり、且つ前記フリー磁性層の磁化制御層として第２の反強磁性層を用いた場合、好ましい膜厚差は０Å以上で３０Å以下である。
【０３８３】
ただし図５７に示す実験では、第１の磁性層及び第２の磁性層がともに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。
【０３８４】
上記は、図５０に示す試料に示すようにトラック幅方向における第１の反強磁性層間に間隔が設けられるものの、この間隔内に前記第１の反強磁性層と同じ組成の非磁性金属層が設けられていない場合での実験であった。
【０３８５】
そこで今度は、前記非磁性金属層と固定磁性層を構成する第１の磁性層とに着目して以下の実験を試みた。
【０３８６】
まずＰｔＭｎ層（非磁性金属層）にＣｏＦｅ層（第１の磁性層）を積層し、ＰｔＭｎ層の組成比を変化させたときのＣｏＦｅの磁歪の変化を調べた。
【０３８７】
以下の多層膜を成膜し、２９０℃で４時間アニールした。なお以下の多層膜では、第１の磁性層の磁歪のみを測るため第２の磁性層やフリー磁性層は省略してある。
【０３８８】
シリコン基板／アルミナ（１０００Å）／（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０Ｃｒ４０（５２Å）／ＰｔｘＭｎ１００−ｘ（３０Å）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２０Å）／Ｒｕ（９Å）
磁歪の測定には光梃子法を用いた。レーザ光線を上記多層膜の表面に当てた状態て、前記多層膜の膜面平行方向に磁界を印加する。磁歪による多層膜の曲がりをレーザ光線の反射角度の変化として読み取り、多層膜の磁歪定数を検出する。
【０３８９】
結果を図６０に示す。図６０に示されるように、ＰｔＭｎ層のＰｔ濃度が高くなる程、多層膜の磁歪定数が大きくなる。特に、Ｐｔ濃度が５１原子％以上になると、磁歪定数が急激に増加し、Ｐｔ濃度が５５原子％以上になると磁歪定数の増加率が緩やかになる。
【０３９０】
これは、ＰｔＭｎ層のＰｔ濃度が高くなる程、ＰｔＭｎの結晶格子定数が大きくなり、ＰｔＭｎ層とＣｏＦｅ層の界面付近の歪みが大きくなるためであると考えられる。
【０３９１】
次に、ＰｔＭｎ層にＣｏＦｅ層を積層したときと、ＰｔＭｎ層にＣｏ層を積層したときのＣｏ及びＣｏＦｅの磁歪定数を比較した。
【０３９２】
以下の多層膜を成膜し、２９０℃で４時間アニールした。
シリコン基板／アルミナ（１０００Å）／（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０Ｃｒ４０（５２Å）／Ｐｔ５０Ｍｎ５０（０Åまたは３０Å）／Ｐｉｎ１（ＸÅ）／Ｒｕ（９Å）／Ｃｕ（８５Å）／Ｔａ（３０Å）（ただし、Ｐｉｎ１はＣｏ９０Ｆｅ１０またはＣｏ）
なお磁歪の測定には光梃子法を用いた。
【０３９３】
結果を図６１に示す。第１の磁性層（以下、Ｐｉｎ１という）がＣｏであっても、ＣｏＦｅであっても、ＰｔＭｎ層が下層にあるほうが、ＰｔＭｎ層がないものに比べて磁歪定数が大きくなっている。また、Ｐｉｎ１がＣｏであるほうが、ＣｏＦｅであるものよりも磁歪定数が大きくなっている。
【０３９４】
また、Ｐｉｎ１をＣｏとし、Ｐｉｎ１の下層にＰｔＭｎ層（３０Å）を設けたとき、Ｐｉｎ１の膜厚を大きくしていくと、Ｐｉｎ１の膜厚が１６Åから２０Åの範囲で磁歪定数の増加が見られるが、Ｐｉｎ１の膜厚が２０Åより大きくなると磁歪定数が減少している。
【０３９５】
これは、Ｐｉｎ１が厚くなりすぎると、Ｐｉｎ１とＰｔＭｎ層の界面付近に生じた歪みによる磁歪定数増大の効果が小さくなることを示している。
【０３９６】
次に、Ｐｉｎ１の上にＰｔＭｎ層を形成して、Ｃｏ及びＣｏＦｅの磁歪定数を比較した。
【０３９７】
以下の多層膜を成膜し、２９０℃で４時間アニールした。
シリコン基板／アルミナ（１０００Å）／（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０Ｃｒ４０（５２Å）／Ｃｕ（８５Å）／Ｒｕ（９Å）／Ｐｉｎ１（ＸÅ）／Ｐｔ５０Ｍｎ５０（０Åまたは３０Å）／Ｔａ（３０Å）（ただし、Ｐｉｎ１はＣｏ９０Ｆｅ１０またはＣｏ）
磁歪の測定には光梃子法を用いた。
【０３９８】
結果を図６２に示す。Ｐｉｎ１の上にＰｔＭｎ層を形成したときも、Ｐｉｎ１の下にＰｔＭｎ層を形成したときの結果と同様の傾向をしめした。
【０３９９】
すなわち、Ｐｉｎ１がＣｏであっても、ＣｏＦｅであっても、ＰｔＭｎ層が上層にあるほうが、ＰｔＭｎ層がないものに比べて磁歪定数が大きくなっている。また、Ｐｉｎ１がＣｏであるほうが、ＣｏＦｅであるものよりも磁歪定数が大きくなっている。また、Ｐｉｎ１をＣｏとし、Ｐｉｎ１の上層にＰｔＭｎ層（３０Å）を設けたとき、Ｐｉｎ１の膜厚を大きくしていくと、Ｐｉｎ１の膜厚が１６Åから１９Åの範囲で磁歪定数の増加が見られるが、Ｐｉｎ１の膜厚が１９Å大きくなると磁歪定数が減少している。
【０４００】
次に、積層人工フェリ構造の多層膜にＰｎＭｎ層を重ねて磁歪を測定した。以下の多層膜を成膜し、２９０℃で４時間アニールした。なお以下の多層膜では、固定磁性層の磁歪のみを測るためフリー磁性層は省略してある。
【０４０１】
シリコン基板／アルミナ（１０００Å）／（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０Ｃｒ４０（５２Å）／Ｐｔ５０Ｍｎ５０（３０Å）／Ｐｉｎ１（１６Å）／Ｒｕ（９Å）／Ｐｉｎ２（４０Å）／Ｃｕ（８５Å）／Ｔａ（３０Å）（ただし、Ｐｉｎ１、Ｐｉｎ２はＣｏ９０Ｆｅ１０、Ｆｅ５０Ｃｏ５０またはＣｏ）
磁歪の測定にはベンディング法を用いた。ベンディング法とは、上記多層膜を湾曲させて一軸性の歪みを与え、逆磁歪効果による一軸異方性の変化から磁歪定数を測定する方法である。その結果を表１に示す。
【０４０２】
【表１】
2004186658.tif 000003
【０４０３】
この実験結果から、Ｐｉｎ１、Ｐｉｎ２がＣｏであるほうが、ＣｏＦｅであるものよりも磁歪定数が大きくなることがわかる。
【０４０４】
図６０ないし図６２、及び表１に示す実験結果から、例えば図１８のように第１の反強磁性層３０間に薄い膜厚（５０Å以下）で、前記第１の反強磁性層３０と同じ組成の非磁性金属層１００を設ければ、前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂでの磁歪定数を大きくでき、磁気弾性効果によって、前記第１の磁性層２９の中央部２９ｂをより安定して磁化固定できることがわかった。
【０４０５】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明では、固定磁性層を、第１の反強磁性層に接する側の第１の磁性層と、前記第１の磁性層と膜厚方向で対向する第２の磁性層と、前記第１の磁性層と第２の磁性層間に介在する非磁性中間層とを有して構成し、前記第１の反強磁性層にはトラック幅方向に所定の間隔を空け、少なくとも前記第１の磁性層のトラック幅方向の両側端部に膜厚方向から接して設け、前記第１の反強磁性層との間で生じる交換結合磁界を、前記第１の磁性層の両側端部との間でのみ生じさせることで、固定磁性層の磁化固定を可能にできるとともに、再生出力を向上でき、狭ギャップ化を実現でき、さらに静電破壊（ＥＳＤ）に強い磁気検出素子を製造することができる。よって今後の更なる高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明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】本発明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６】本発明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７】本発明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８】本発明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９】本発明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１０】本発明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１１】本発明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１２】本発明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１３】固定磁性磁性層の単位面積当たりの合成磁気モーメントの向きとセンス電流磁界の向きとを一致させるための説明図であり、本発明の実施の形態である磁気検出素子の構造をＹ−Ｚ平面と平行な面で切断して見た部分断面図、
【図１４】固定磁性磁性層の単位面積当たりの合成磁気モーメントの向きとセンス電流磁界の向きとを一致させるための説明図であり、本発明の実施の形態である磁気検出素子の構造をＹ−Ｚ平面と平行な面で切断して見た部分断面図、
【図１５】本発明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１６】本発明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１７】本発明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１８】本発明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１９】本発明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２０】本発明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２１】図１８に示された磁気検出素子の部分平面図、
【図２２】非磁性金属層と固定磁性層の第１の磁性層の中央部が整合しつつ、歪みが生じている状態を示す模式図、
【図２３】非磁性金属層と固定磁性層の第１の磁性層の中央部が整合している状態を示す模式図、
【図２４】非磁性金属層と固定磁性層の第１の磁性層の中央部が非整合している状態を示す模式図、
【図２５】本発明の磁気検出素子の固定磁性層の中央部付近の部分断面図、
【図２６】本発明の磁気検出素子の固定磁性層の中央部付近の部分断面図、
【図２７】本発明の磁気検出素子の固定磁性層の中央部付近の部分断面図、
【図２８】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２９】図２８の次に行なわれる一工程図、
【図３０】図２９の次に行なわれる一工程図、
【図３１】図３０の次に行なわれる一工程図、
【図３２】図３１の次に行なわれる一工程図、
【図３３】図４の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【図３４】図３３の次に行なわれる一工程図、
【図３５】図３４の次に行なわれる一工程図、
【図３６】図１０の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【図３７】図３６の次に行なわれる一工程図、
【図３８】図３７の次に行なわれる一工程図、
【図３９】図３８の次に行なわれる一工程図、
【図４０】図１１の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【図４１】図４０の次に行なわれる一工程図、
【図４２】図４１の次に行なわれる一工程図、
【図４３】図４２の次に行なわれる一工程図、
【図４４】図３６及び図３７とは別の製造方法を示すための一工程図、
【図４５】図４４の次に行なわれる一工程図、
【図４６】図３６及び図３７とは別の製造方法を示すための一工程図、
【図４７】図４６の次に行なわれる一工程図、
【図４８】図１２の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図
【図４９】図４８の次に行なわれる一工程図、
【図５０】実験に使用した磁気検出素子（実施例）の構造を示す模式図、
【図５１】図５０の磁気検出素子を使用して求めた、トラック幅ＲＴｗと一方向性交換バイアス磁界Ｈｅｘ＊との関係を示すグラフ、
【図５２】図５０の磁気検出素子を使用して求めた、トラック幅ＲＴｗと規格化出力との関係を示すグラフ、
【図５３】実験に使用した磁気検出素子（比較例）の構造を示す模式図、
【図５４】図５３の磁気検出素子を使用して求めた、トラック幅ＲＴｗと一方向性交換バイアス磁界Ｈｅｘ＊との関係を示すグラフ、
【図５５】図５３の磁気検出素子を使用して求めた、トラック幅ＲＴｗと規格化出力との関係を示すグラフ、
【図５６】図５０の磁気検出素子のフリー磁性層を第２の反強磁性層で磁化固定し、その状態での磁気検出素子を使用して求めた、固定磁性層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５７】図５０の磁気検出素子のフリー磁性層を第２の反強磁性層で磁化固定し、その状態での磁気検出素子を使用して求めた、第２の磁性層の膜厚から第１の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５８】図５０とは異なる材質によって第２の磁性層を形成した磁気検出素子を使用して求めた、固定磁性層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５９】図５０とは異なる材質によって第２の磁性層を形成した磁気検出素子を使用して求めた、第２の磁性層の膜厚から第１の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６０】ＰｔＭｎ層にＣｏＦｅ層を積層し、ＰｔＭｎ層の組成比を変化させたときのＣｏＦｅの磁歪の変化を示すグラフ、
【図６１】ＰｔＭｎ層にＣｏＦｅ層を積層したときと、ＰｔＭｎ層にＣｏ層を積層したときのＣｏ及びＣｏＦｅの磁歪定数を示すグラフ、
【図６２】ＣｏＦｅ層の上にＰｔＭｎ層を積層したときと、Ｃｏ層の上にＰｔＭｎ層を積層したときのＣｏ及びＣｏＦｅの磁歪定数を示すグラフ、
【図６３】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６４】特開２０００−１６３７１７号公報の図１に掲載された図を書き写した磁気検出素子の部分断面図、
【図６５】特開平８−７３２５号公報の図５の一部を書き写した磁気検出素子の部分断面図、
【符号の説明】
２０  下部シールド層
２１  下部ギャップ層
２３  第２の反強磁性層
２４  フリー磁性層
２５  非磁性材料層
２６、６４  固定磁性層
２７、６３  第２の磁性層
２８、４４、６２  非磁性中間層
２９、６１  第１の磁性層
３０  第１の反強磁性層
３３  電極層
３５  上部ギャップ層
３６  上部シールド層
４１  永久磁石層
４３  磁性中間層
６０  第３の反強磁性層
７０  絶縁層
８１、９４、１００  マスク層
８３、８７、８８、８９  レジスト層
１００、１０２  非磁性金属層
１１０  絶縁材料層
【図１】
2004186658.tif 000004
【図２】
2004186658.tif 000005
【図３】
2004186658.tif 000006
【図４】
2004186658.tif 000007
【図５】
2004186658.tif 000008
【図６】
2004186658.tif 000009
【図７】
2004186658.tif 000010
【図８】
2004186658.tif 000011
【図９】
2004186658.tif 000012
【図１０】
2004186658.tif 000013
【図１１】
2004186658.tif 000014
【図１２】
2004186658.tif 000015
【図１３】
2004186658.tif 000016
【図１４】
2004186658.tif 000017
【図１５】
2004186658.tif 000018
【図１６】
2004186658.tif 000019
【図１７】
2004186658.tif 000020
【図１８】
2004186658.tif 000021
【図１９】
2004186658.tif 000022
【図２０】
2004186658.tif 000023
【図２１】
2004186658.tif 000024
【図２２】
2004186658.tif 000025
【図２３】
2004186658.tif 000026
【図２４】
2004186658.tif 000027
【図２５】
2004186658.tif 000028
【図２６】
2004186658.tif 000029
【図２７】
2004186658.tif 000030
【図２８】
2004186658.tif 000031
【図２９】
2004186658.tif 000032
【図３０】
2004186658.tif 000033
【図３１】
2004186658.tif 000034
【図３２】
2004186658.tif 000035
【図３３】
2004186658.tif 000036
【図３４】
2004186658.tif 000037
【図３５】
2004186658.tif 000038
【図３６】
2004186658.tif 000039
【図３７】
2004186658.tif 000040
【図３８】
2004186658.tif 000041
【図３９】
2004186658.tif 000042
【図４０】
2004186658.tif 000043
【図４１】
2004186658.tif 000044
【図４２】
2004186658.tif 000045
【図４３】
2004186658.tif 000046
【図４４】
2004186658.tif 000047
【図４５】
2004186658.tif 000048
【図４６】
2004186658.tif 000049
【図４７】
2004186658.tif 000050
【図４８】
2004186658.tif 000051
【図４９】
2004186658.tif 000052
【図５０】
2004186658.tif 000053
【図５１】
2004186658.tif 000054
【図５２】
2004186658.tif 000055
【図５３】
2004186658.tif 000056
【図５４】
2004186658.tif 000057
【図５５】
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【図５６】
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【図５７】
2004186658.tif 000060
【図５８】
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【図５９】
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【図６０】
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【図６１】
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【図６２】
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【図６３】
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【図６４】
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【図６５】
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