(57)【要約】【課題】エクスチェンジバイアス方式において、フリー磁性層に対する縦バイアス効果を高めることができるとともに、サイドリーディングの発生等を適切に抑制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を目的とする。【解決手段】フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃ上には第２反強磁性層３３が形成され、前記第２反強磁性層３３上に強磁性層３４が設けられている。前記強磁性層３４は前記第２反強磁性層３３との間での交換結合磁界によりトラック幅方向に磁化固定され、この強磁性層３４から前記フリー磁性層２８に静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄが付加されるため、フリー磁性層に対する縦バイアス効果を高めることができ、また前記フリー磁性層２８の素子両側端部と第２反強磁性層３３間で発生する交換結合磁界を強くでき、前記フリー磁性層２８の素子両側端部を効果的に磁化固定でき、サイドリーディングの発生等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】
下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層を有する多層膜が設けられ、
前記フリー磁性層の素子両側端部上には第２反強磁性層が形成され、さらに前記第２反強磁性層上に強磁性層が設けられていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記強磁性層上には第３反強磁性層が形成される請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記フリー磁性層上には第４反強磁性層が形成され、前記第４反強磁性層の素子両側端部上に前記第２反強磁性層が形成される請求項１または２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記第２反強磁性層のトラック幅方向の間隔内から露出する前記第４反強磁性層上に非磁性層が設けられる請求項３記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記強磁性層のトラック幅方向における内側先端部は前記間隔内から露出する前記非磁性層のトラック幅方向の両側端部上にまで延びて形成される請求項４記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記強磁性層上には、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の間隔内から露出する第４反強磁性層の両側端部上にまで延出する第２強磁性層が設けられる請求項３記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記強磁性層と前記第２強磁性層間には非磁性層が介在する請求項６記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記非磁性層は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上で形成される請求項４または７に記載の磁気検出素子。
【請求項９】
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、下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜の素子両側端部上に第２反強磁性層を形成し、さらに前記第２反強磁性層上に強磁性層を形成する工程。
【請求項１０】
前記（ｂ）工程で前記強磁性層上に第３反強磁性層を形成する請求項９記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１１】
前記（ａ）工程で、前記フリー磁性層を形成した後、前記フリー磁性層上に第４反強磁性層を形成し、さらに前記第４反強磁性層上に非磁性層を形成し、
前記（ａ）工程と（ｂ）工程の間に、前記非磁性層のトラック幅方向における素子両側端部を削って除去する工程を有し、
前記（ｂ）工程で、前記第４反強磁性層の素子両側端部上に前記第２反強磁性層を形成する請求項９または１０に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１２】
前記第４反強磁性層を２０Å以上で５０Å以下の膜厚で形成する請求項１１記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１３】
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。
（ｃ）基板上に、下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、第４反強磁性層及び非磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
（ｄ）前記非磁性層を少なくとも一部除去して、前記非磁性層上に第２反強磁性層、強磁性層を形成し、前記強磁性層上にトラック幅方向に所定の間隔を開けたマスク層を形成する工程と、
（ｅ）前記マスク層に覆われていない前記強磁性層及び第２反強磁性層の素子中央部を削る工程。
【請求項１４】
前記（ｄ）工程で前記強磁性層の上に非磁性層を形成した後、前記マスク層を形成し、
前記（ｅ）工程後、前記マスク層を除去し、前記第２反強磁性層のトラック幅方向に開けられた間隔内から露出する第４反強磁性層上に前記露出する第４反強磁性層表面の幅寸法よりも小さい幅を有するレジスト層を形成した後に、前記強磁性層上に形成された非磁性層を少なくとも一部削り、前記レジスト層に覆われていない強磁性層上から前記第４反強磁性層上にかけて第２強磁性層を形成し、前記レジスト層を除去する請求項１３記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１５】
前記（ｄ）工程で前記強磁性層の上に非磁性層を形成し、前記（ｅ）工程後、前記マスク層を除去し、前記強磁性層上の非磁性層を少なくとも一部除去した後に、前記強磁性層上から、前記第２反強磁性層のトラック幅方向における間隔内に露出する第４反強磁性層上にかけて第２強磁性層を形成し、
前記強磁性層のトラック幅方向における素子両側端部上に、前記間隔内から露出する前記４反強磁性層表面の幅寸法よりも狭い間隔を有するマスク層を形成し、前記マスク層に覆われていない前記第２反強磁性層の素子中央部を除去する請求項１３記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１６】
前記非磁性層を、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上で形成する請求項１１ないし１５のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１７】
前記非磁性層を３Å以上で１０Å以下で形成する請求項１６記載の磁気検出素子の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は主に、ハードディスク装置や磁気センサなどに用いられる磁気検出素子に係り、特にエクスチェンジバイアス方式において、フリー磁性層に対する縦バイアス効果を高めることができるとともに、サイドリーディングの発生等を抑制することができる磁気検出素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２４は、従来の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０００３】
符号１は第１反強磁性層１であり、前記第１反強磁性層１の上に固定磁性層２、非磁性材料層３及びフリー磁性層４からなる多層膜５が形成されている。前記フリー磁性層４の素子両側端部Ｃ上には第２反強磁性層８及び電極層９が積層形成されている。図２４に示すように前記第２反強磁性層８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。
【０００４】
図２４では、前記素子両側端部Ｃでのフリー磁性層４は前記第２反強磁性層８との間で生じる交換結合磁界によって図示Ｘ方向に磁化固定され、一方、前記素子中央部Ｄでのフリー磁性層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る。
【０００５】
図２５は、従来の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である。図２４と同じ符号が付けられている層は図２４と同じ層を示している。
【０００６】
この従来例では前記フリー磁性層４のトラック幅方向における素子両側端部Ｃ上に強磁性層６が形成されて前記フリー磁性層４と前記強磁性層６とが一体化している。そして前記強磁性層６上に第２反強磁性層８及び電極層９が積層形成されている。
【０００７】
この従来例では、前記フリー磁性層４の素子両側端部Ｃでは、前記強磁性層６と前記第２反強磁性層８との間で生じる交換結合磁界によって前記強磁性層６が図示Ｘ方向に磁化固定されると、前記強磁性層６との間で交換相互作用が働いて前記フリー磁性層４の素子両側端部Ｃが図示Ｘ方向に磁化固定され、一方、前記素子中央部Ｄでのフリー磁性層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る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
図２４及び図２５のフリー磁性層４の磁化制御方法は、ともに第２反強磁性層８を用いたエクスチェンジバイアス方式である。
【０００９】
ところで図２４及び図２５に示す磁気検出素子の構造では以下の理由により、前記フリー磁性層４の磁化制御を適切に行うことができなった。
【００１０】
図２４に示す磁気検出素子ではフリー磁性層４の素子両側端部Ｃ上に第２反強磁性層８が設けられる。前記フリー磁性層４の膜厚は素子両側端部Ｃ及び素子中央部Ｄでほぼ均一である。図２４に示す磁気検出素子では、前記フリー磁性層４の素子両側端部Ｃと第２反強磁性層８間で交換結合磁界が発生し、前記フリー磁性層４は、主に磁性層内の交換相互作用により媒介されたバイアス磁界（Ｉｎｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄ）によって磁化されるが、フリー磁性層４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側にハードバイアス層を形成して前記フリー磁性層４を磁化制御するときのように、外部から余分にフリー磁性層４内に入り込んでくる静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄが無い分、図２４に示す前記フリー磁性層４の素子中央部Ｄと素子両側端部Ｃとの境目付近の領域４ａの磁化固定の善し悪しがＳｔａｂｉｌｉｔｙやオフトラック特性に多大な影響を与えていた。
【００１１】
また図２５に示す磁気検出素子では、前記フリー磁性層４の素子両側端部Ｃ上に形成された強磁性層６の内側端面から、前記フリー磁性層４の素子中央部Ｄにかけて余分な静磁界Ｅ（矢印で示す）が発生し、図２４に比べてＳｔａｂｉｌｉｔｙやオフトラック特性の向上を図ることができると考えられるが、前記フリー磁性層４の素子両側端部Ｃではその上に強磁性層６が付け加えられたことで、素子両側端部Ｃでの膜厚が素子中央部Ｄに比べて厚くなるため、膜厚に反比例する、前記強磁性層６と第２反強磁性層８間で発生する交換結合磁界は弱まり、その結果、フリー磁性層４の素子両側端部Ｃでの磁化固定が弱まってサイドリーディングの発生等が問題となった。
【００１２】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、エクスチェンジバイアス方式において、フリー磁性層に対する縦バイアス効果を高めることができるとともに、サイドリーディングの発生等を適切に抑制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を目的とする。
【００１３】
【課題を解決するための手段】
本発明における磁気検出素子は、下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層を有する多層膜が設けられ、
前記フリー磁性層の素子両側端部上には第２反強磁性層が形成され、さらに前記第２反強磁性層上に強磁性層が設けられていることを特徴とするものである。
【００１４】
本発明では、図２５のようにフリー磁性層の素子両側端部上に直接、強磁性層を設けることなく、前記フリー磁性層の素子両側端部上に設けられた第２反強磁性層上に強磁性層を設けている。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磁化固定され、この強磁性層から前記フリー磁性層に静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄが付加されるため、フリー磁性層に対する縦バイアス効果が高まり、Ｓｔａｂｉｌｉｔｙやオフトラック特性の向上を図ることができる。また図２５のように前記フリー磁性層の素子両側端部の上に直接、強磁性層を設けていないので、前記フリー磁性層の素子両側端部の厚みが増すことなく、前記フリー磁性層の素子両側端部と第２反強磁性層間で発生する交換結合磁界を強くでき、前記フリー磁性層の素子両側端部を効果的に磁化固定でき、サイドリーディングの発生等を適切に抑制できる。
【００１５】
以上のように本発明では、エクスチェンジバイアス方式において従来より適切にフリー磁性層の磁化制御を行うことができ、歩留まりの向上や磁気検出素子の信頼性を向上させることができる。
【００１６】
また本発明では、前記強磁性層上には第３反強磁性層が形成されてもよい。これにより前記強磁性層をより確実にトラック幅方向に固定でき、より効果的に前記フリー磁性層に対する縦バイアス効果を高めることができる。
【００１７】
また本発明では、前記フリー磁性層上には第４反強磁性層が形成され、前記第４反強磁性層の素子両側端部上に前記第２反強磁性層が形成されることが好ましい。かかる場合、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の間隔内から露出する前記第４反強磁性層上に非磁性層が設けられることが好ましい。
【００１８】
また本発明では、前記強磁性層のトラック幅方向における内側先端部は前記間隔内から露出する前記非磁性層のトラック幅方向の両側端部上にまで延びて形成されていてもよい。これにより前記強磁性層からより確実に前記フリー磁性層の素子中央部に静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄが付加されるため、フリー磁性層に対する縦バイアス効果を効果的に高めることができる。
【００１９】
また本発明では、前記強磁性層上には、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の間隔内から露出する第４反強磁性層の両側端部上にまで延出する第２強磁性層が設けられることが好ましい。これにより前記第２強磁性層からより確実に前記フリー磁性層の素子中央部に静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄが付加されるため、フリー磁性層に対する縦バイアス効果を効果的に高めることができる。
【００２０】
また本発明では前記強磁性層と前記第２強磁性層間には非磁性層が介在してもよい。
【００２１】
また前記非磁性層は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上で形成されることが好ましい。
【００２２】
また本発明における磁気検出素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ａ）基板上に、下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記多層膜の素子両側端部上に第２反強磁性層を形成し、さらに前記第２反強磁性層上に強磁性層を形成する工程。
【００２３】
上記の（ａ）工程及び（ｂ）工程を行うことで、簡単に且つ確実に前記フリー磁性層の素子両側端部上に形成された第２反強磁性層上に強磁性層を形成することができる。
【００２４】
また本発明では、前記（ｂ）工程で前記強磁性層上に第３反強磁性層を形成してもよい。
【００２５】
さらに本発明では、前記（ａ）工程で、前記フリー磁性層を形成した後、前記フリー磁性層上に第４反強磁性層を形成し、さらに前記第４反強磁性層上に非磁性層を形成し、
前記（ａ）工程と（ｂ）工程の間に、前記非磁性層のトラック幅方向における素子両側端部を削って除去する工程を有し、
前記（ｂ）工程で、前記第４反強磁性層の素子両側端部上に前記第２反強磁性層を形成することが好ましい。前記非磁性層は前記第４反強磁性層を酸化から防止するための酸化防止層である。
【００２６】
またこの工程において前記第４反強磁性層を前記フリー磁性層上に設ける理由は、一旦、大気暴露した前記フリー磁性層の素子両側端部上に直接、第２反強磁性層を設けても前記フリー磁性層と第２反強磁性層間で発生する交換結合磁界は弱くなりやすいので、まず第４反強磁性層をフリー磁性層上に連続して成膜した後、前記第４反強磁性層の素子両側端部に付加的に第２反強磁性層を設ける。これにより前記第２反強磁性層が重ねられた第４反強磁性層の部分は前記第２反強磁性層と一体の反強磁性層として適切に機能し、前記フリー磁性層の素子両側端部との間で大きな交換結合磁界を生じさせることができ、前記フリー磁性層の磁化制御を適切に行うことが可能になる。
【００２７】
なお前記第４反強磁性層を２０Å以上で５０Å以下の膜厚で形成することが好ましい。成膜時にこの程度の膜厚であると磁場中アニールを施しても前記第４反強磁性層は反強磁性を帯び難く、前記フリー磁性層全体が磁化固定されるのを適切に防ぐことができる。
【００２８】
また本発明における磁気検出素子の製造方法は、以下の工程を有することを特徴とするものであってもよい。
（ｃ）基板上に、下から第１反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、第４反強磁性層及び非磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
（ｄ）前記非磁性層を少なくとも一部除去して、前記非磁性層上に第２反強磁性層、強磁性層を形成し、前記強磁性層上にトラック幅方向に所定の間隔を開けたマスク層を形成する工程と、
（ｅ）前記マスク層に覆われていない前記強磁性層及び第２反強磁性層の素子中央部を削る工程。
【００２９】
上記（ｃ）ないし（ｅ）工程は、エッチングによって強磁性層及び第２反強磁性層を所定形状に形成する方法である。これら工程によっても簡単に且つ確実に前記フリー磁性層の素子両側端部上に形成された第２反強磁性層上に強磁性層を形成することができる。
【００３０】
また本発明では、前記（ｄ）工程で前記強磁性層の上に非磁性層を形成した後、前記マスク層を形成し、
前記（ｅ）工程後、前記マスク層を除去し、前記第２反強磁性層のトラック幅方向に開けられた間隔内から露出する第４反強磁性層上に前記露出する第４反強磁性層表面の幅寸法よりも小さい幅を有するレジスト層を形成した後に、前記強磁性層上に形成された非磁性層を少なくとも一部削り、前記レジスト層に覆われていない強磁性層上から前記第４反強磁性層上にかけて第２強磁性層を形成し、前記レジスト層を除去してもよい。これにより前記強磁性層上に、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の間隔内から露出する第４反強磁性層の両側端部上にまで延出する第２強磁性層を設けることができる。
【００３１】
また本発明では、前記（ｄ）工程で前記強磁性層の上に非磁性層を形成し、前記（ｅ）工程後、前記マスク層を除去し、前記強磁性層上の非磁性層を少なくとも一部除去した後に、前記強磁性層上から、前記第２反強磁性層のトラック幅方向における間隔内に露出する第４反強磁性層上にかけて第２強磁性層を形成し、前記強磁性層のトラック幅方向における素子両側端部上に、前記間隔内から露出する前記第４反強磁性層表面の幅寸法よりも狭い間隔を有するマスク層を形成し、前記マスク層に覆われていない前記第２強磁性層の素子中央部を除去してもよい。これによっても前記強磁性層上に、前記第２反強磁性層のトラック幅方向の間隔内から露出する第４反強磁性層の両側端部上にまで延出する第２強磁性層を設けることができる。
【００３２】
また本発明では、前記非磁性層を、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上で形成することが好ましく、成膜の際、前記非磁性層を３Å以上で１０Å以下で形成することが好ましい。
【００３３】
前記非磁性層をＲｕなどで形成すると膜厚が薄くても適切に酸化防止層として機能し、しかも前記非磁性層の膜厚は薄いため前記非磁性層を削る工程において低エネルギーのイオンミリングを使用でき、前記非磁性層下の層に前記ミリングの影響が及ばないようにすることができる。
【００３４】
【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。
【００３５】
符号２０は基板である。なお前記基板２０を下部シールド層や下部電極層と呼ぶ場合がある。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。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
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。
【００４１】
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。
【００４２】
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。
【００４３】
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。
【００４４】
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は２層構造である。符号２９の層は、ＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層である。この拡散防止層２９はフリー磁性層２８と非磁性材料層２７の相互拡散を防止する。そして、この拡散防止層２９の上にＮｉＦｅ合金などで形成された磁性材料層３０が形成されている。
【００４５】
前記フリー磁性層２８の上には第４反強磁性層３１が形成される。第４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。
【００４６】
図１に示す実施形態では、前記第４反強磁性層３１の上に、非磁性層３２が形成される。さらに前記非磁性層３２の素子両側端部Ｃ上には、第２反強磁性層３３が形成される。ここで「素子両側端部Ｃ」とは、前記第２反強磁性層３３の下面の幅寸法領域を指し、「素子中央部Ｄ」とは前記第２反強磁性層３３間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における領域を指す。
【００４７】
前記第２反強磁性層３３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。前記第２反強磁性層３３は前記第４反強磁性層３１と同じ材質で形成されていることが好ましい。
【００４８】
そして前記第２反強磁性層３３上には強磁性層３４が形成される。前記強磁性層３４はＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ等の磁性材料で形成されるが適切に強磁性層３４を磁化固定するためにＣｏＦｅ合金を用いることが好ましい。
【００４９】
前記強磁性層３４上にはＴａなどで形成された拡散防止層３５を介して電極層３６が形成される。前記電極層３６は、例えば、Ａｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｒｕ、Ｔａなどで形成される。
【００５０】
図１に示す実施形態では、前記第２反強磁性層３３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における内側端面３３ａ、強磁性層３４の内側端面３４ａ及び電極層３６の内側端面３６ａは、下方から上方に向う（図示Ｚ方向）にしたがって、徐々に前記第２反強磁性層３３間の間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。図１に示す実施形態の磁気検出素子の特徴的部分について以下に説明する。
【００５１】
図１に示すように、前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃ上には第２反強磁性層３３が設けられ、前記第２反強磁性層３３の上に強磁性層３４が設けられている。
【００５２】
前記強磁性層３４は前記第２反強磁性層３３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）に磁化固定され、図１に示す実施形態では、前記強磁性層３４から前記フリー磁性層２８に静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄを付加することができる。そのＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄを矢印Ｆで示す。このように図１に示す実施形態では前記フリー磁性層２８に、前記フリー磁性層２８をハードバイアス層で磁化制御するときのような余分なＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄを付加できる分、従来に比べて前記フリー磁性層２８に対する縦バイアス効果を高めることができ、Ｓｔａｂｉｌｉｔｙやオフトラック特性の向上を図ることができる。
【００５３】
また図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Ｃは素子中央部Ｄと均一な膜厚で形成されており、図２５のようにフリー磁性層４の素子両側端部Ｃの膜厚が素子中央部Ｄに比べて厚くなるといったことが無い。このため前記フリー磁性層４の素子両側端部Ｃと前記第２反強磁性層３３と重ねて形成された第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃ間で発生する交換結合磁界を強くでき、前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃを効果的に磁化固定でき、サイドリーディングの発生等を適切に抑制できる。また仮に前記強磁性層３４の磁化固定が弱く外部磁界に対し前記強磁性層３４が磁化反転してしまうような場合でも、この強磁性層３４は磁気抵抗効果に寄与しない層なので、前記強磁性層３４が磁化反転することでサイドリーディング等が発生するというような不具合は発生しない。
【００５４】
以上のように図１に示す実施形態では、エクスチェンジバイアス方式において従来より適切にフリー磁性層２８の磁化制御を行うことができ、歩留まりの向上や磁気検出素子の信頼性を向上させることができる。
【００５５】
次に図１に示す実施形態では前記第２反強磁性層３３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における下面間の間隔でトラック幅Ｔｗが規制され、前記トラック幅Ｔｗは記憶装置の仕様（トラックピッチ等）にもよるが０．２μｍ〜０．５μｍ程度であることが好ましい。
【００５６】
次に前記強磁性層３４の形態について説明する。前記強磁性層３４は前記第２反強磁性層３３上の全体に形成されていることがわかる。図１に示す実施形態では前記第２反強磁性層３３及び強磁性層３４をリフトオフ用レジストを用いて形成するものであるが、この製造方法を用いれば前記第２反強磁性層３３の上面全体に適切な膜厚の強磁性層３４を形成できる。また前記強磁性層３４はその内側先端部３４ｂが、前記第２反強磁性層３３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の間隔内から露出する非磁性層３２の素子中央部Ｄの両側端部上にまで延出形成されていてもよく、かかる場合、より確実に前記強磁性層３４からの静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄを前記フリー磁性層２８に付加することができ、前記フリー磁性層２８に対する縦バイアス効果を向上させることができる。
【００５７】
次に前記第４反強磁性層３１上に形成された非磁性層３２について以下に説明する。
【００５８】
前記非磁性層３２の素子中央部Ｄは、素子両側端部Ｃよりも厚い膜厚で形成される。
【００５９】
前記第２反強磁性層３３の素子両側端部Ｃと第４反強磁性層３１間に介在する非磁性層３２の素子両側端部Ｃは３Å以下で形成されることが好ましい。
【００６０】
前記非磁性層３２が上記の程度に薄く形成されると、前記第４反強磁性層３１と第２反強磁性層３３間に前記非磁性層３２を介して反強磁性的な相互作用が働き、前記第４反強磁性層３１と第２反強磁性層３３とが一体の反強磁性層のように機能しやすくなる。
【００６１】
従って図１に示す実施形態は、前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃ、Ｃ上に反強磁性の性質を有する膜厚の厚い反強磁性層が形成されている形態と類似構成となっており、前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃの磁化は、第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃ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）に適切に固定される。
【００６２】
図１に示す実施形態では、フリー磁性層２８の素子中央部Ｄ上にも第４反強磁性層３１が形成されている。しかし前記素子中央部Ｄ上には第２反強磁性層３３は設けられていない。
【００６３】
図１に示す実施形態では、前記第４反強磁性層３１の素子中央部Ｄが、反強磁性の性質を失う（非反強磁性または非磁性）ように、成膜段階で前記第４反強磁性層３１の膜厚ｈ１を適切に調整している。
【００６４】
図１に示す実施形態では、前記第４反強磁性層３１の膜厚ｈ１は２０Å以上で５０Å以下であることが好ましい。より好ましくは３０Å以上で４０Å以下である。この程度に薄い膜厚で形成されると、前記第４反強磁性層３１の素子中央部Ｄは、磁場中アニールによっても規則化変態しにくく、前記第４反強磁性層３１の素子中央部Ｄと前記フリー磁性層２８の素子中央部Ｄとの間で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い。
【００６５】
また第４反強磁性層３１の膜厚を２０Å以上、好ましくは３０Å以上としたのは、前記第４反強磁性層３１が薄すぎると、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃとフリー磁性層２８の素子両側端部Ｃ間で発生する交換結合磁界が弱まり、前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃを適切にトラック幅方向に磁化固定できない虞があるからである。
【００６６】
なお前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃの膜厚と第２反強磁性層３３の膜厚を合わせた総合膜厚は８０Å以上で３００Å以下であることが好ましい。これによって前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃは適切に反強磁性の性質を有し、磁場中アニールによって前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃは規則化変態し、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃと前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃとの間で交換結合磁界が発生し、前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃをトラック幅方向に磁化固定することが可能になる。
【００６７】
次に前記非磁性層３２は、後述する製造方法で説明するように、大気暴露によって第４反強磁性層３１が酸化されるのを防止するために設けられた保護層的役割を有している。さらに前記非磁性層３２を構成する元素が、成膜段階や、あるいは固定磁性層２３やフリー磁性層２８の磁化方向を調整するための磁場中アニールによって第４反強磁性層３１や第２反強磁性層３３に拡散しても、反強磁性層としての性質が劣化しない材質であることが好ましい。
【００６８】
本発明では、前記非磁性層３２は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上で形成されることが好ましい。この中でも特にＲｕを選択することが好ましい。これら貴金属で形成された非磁性層３２は大気暴露によっても酸化されにくい材質である。
【００６９】
またこれら貴金属で形成された非磁性層３２を構成する元素が、前記第４反強磁性層３１や第２反強磁性層３３中に拡散しても、反強磁性層の性質は劣化しない。
【００７０】
前記非磁性層３２を構成する元素が前記第４反強磁性層３１や第２反強磁性層３３中に拡散しているか否かは、例えばＳＩＭＳ分析装置や透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）によるＥＤＸ分析などによって測定できる。拡散領域では、例えば成膜段階で第４反強磁性層３１がＰｔＭｎ合金で形成され、非磁性層３２がＲｕで形成されていると、磁場中アニールなどでＲｕ−Ｐｔ−Ｍｎなる合金の拡散層が形成される。Ｒｕ−Ｐｔ−Ｍｎ合金は適切に反強磁性層として機能する。
【００７１】
次に前記非磁性層３２の膜厚について以下に説明する。前記非磁性層３２の膜厚は成膜時、３Å以上で１０Å以下の薄い膜厚で形成される。上記したＲｕなどからなる非磁性層３２は、大気暴露によっても酸化されにくい緻密な層であるため、薄い膜厚であっても適切に第４反強磁性層３１を大気暴露による酸化から防止することが可能である。
【００７２】
成膜時の膜厚は、前記非磁性層３２の素子中央部Ｄにそのまま残される。前記素子中央部Ｄは後述する製造方法で説明するようにイオンミリングの影響を受けないからである。
【００７３】
一方、前記非磁性層３２の素子両側端部Ｃはイオンミリングの影響で削られ、前記素子両側端部Ｃの膜厚は、既に説明したように３Å以下であることが好ましい。この程度にまで前記非磁性層３２を薄くすることで、第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃと第２反強磁性層３３間に反強磁性的な相互作用を生じさせ、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃと第２反強磁性層３３とを一体の反強磁性層のように機能させることが可能になる。
【００７４】
また非磁性層３２の素子両側端部Ｃが一部残されることで、前記第４反強磁性層３１がイオンミリングのダメージを受けることがなく、前記第４反強磁性層３１の磁気特性を劣化させるといった問題が生じない。
【００７５】
また図１に示す磁気検出素子では、強磁性層３４と電極層３６との間に拡散防止層３５が形成されているが、この拡散防止層３５の形成によって強磁性層３４を構成する元素と電極層３６を構成する元素が互いに熱等によって拡散するのを防ぐことができる。
【００７６】
図２は本発明における第２実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。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。
【００７７】
図２に示す磁気検出素子において図１と異なる点は、前記強磁性層３４上に新たに第３反強磁性層３７を設け、前記強磁性層３４を上下から反強磁性層で挟んだ構成としている点である。
【００７８】
前記第２反強磁性層３３は厚い膜厚で形成されすぎると前記第２反強磁性層３３上に形成される強磁性層３４とフリー磁性層２８とが距離的に離れることになる。前記強磁性層３４の内側先端部３４ｂが、前記非磁性層３２の素子中央部Ｄ上の両側端部にまで延出形成されている場合はまだしも、そうでない場合、前記第２反強磁性層３３の膜厚が厚くなることで、強磁性層３４からの静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄが前記フリー磁性層２８に入り込み難くなり、前記フリー磁性層２８に対する縦バイアス効果が弱まる。そのため前記第２反強磁性層３３の膜厚を従来より小さくし、例えば１００Å程度の膜厚で形成し、前記強磁性層３４とフリー磁性層２８との距離を縮めることが、Ｅｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄの効果を向上させる上で好ましいが、その一方、前記第２反強磁性層３３の膜厚が薄くなると前記第２反強磁性層３３と強磁性層３４間で発生する交換結合磁界が弱まり前記強磁性層３４を適切に図示Ｘ方向に磁化固定することができなくなる。
【００７９】
そこで図２に示す実施形態では前記強磁性層３４の上にさらに第３反強磁性層３７を付け足し、前記第３反強磁性層３７と強磁性層３４との間でも交換結合磁界を生じさせて前記強磁性層３４の磁化固定を図１に比べてより強固なものにしている。これによって前記フリー磁性層２８に対するＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄの効果をより向上させることができて好ましい。
【００８０】
ところで図１ないし図２に示す磁気検出素子は、基板２０から非磁性層３２までの多層膜の素子両側端部Ｃ上に第２反強磁性層３３を介して電極層３６が設けられ、前記多層膜内に流れる電流が、前記多層膜内を各層の膜面に対して平行な方向に流れるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　　ｉｎ　　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型の磁気検出素子と呼ばれる構造である。
【００８１】
一方、図３に示す磁気検出素子は、多層膜（シードレイヤ２１から非磁性層３２まで）の上下に電極層２０、３８（以下、シールド層という場合がある）が設けられ、前記電極層２０、３８から前記多層膜内に流れる電流が、前記多層膜の各層の膜面に対し垂直方向に流れるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造であり、本発明は、前記ＣＰＰ型の磁気検出素子にも適用可能である。
【００８２】
なお多層膜の積層構造は、図１と同じであるので説明を省略する。なお図３に示すシードレイヤ２１は設けられていなくてもよい。
【００８３】
図３に示す実施形態では、前記シードレイヤ２１の下には下部電極を兼ねた下部シールド層２０が設けられている。前記下部シールド層２０はパーマロイ（ＮｉＦｅ）などの磁性材料でメッキ形成されたものである。
【００８４】
また図３に示すように前記多層膜のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の素子両側端部Ｃ上には非磁性層３２を介して第２反強磁性層３３が形成され、さらに前記第２反強磁性層３３上に強磁性層３４及び拡散防止層３５が設けられている。ここまでの層構造は図１と同じである。なお前記拡散防止層３５は設けられていなくてもよい。
【００８５】
図３に示す実施形態では前記拡散防止層３５上に絶縁層３９が設けられる。前記絶縁層３９はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁性材料で形成される。前記絶縁層３９を前記強磁性層３４上に形成することでセンス電流が前記強磁性層３４や第２反強磁性層３３に分流するのを適切に防ぐことができる。よって図３に示す構造の磁気検出素子であれば、電流経路がトラック幅Ｔｗから広がるのを抑制でき再生出力の大きいＣＰＰ型の磁気検出素子を製造することが可能になる。
【００８６】
図３に示す実施形態では前記絶縁層３９上から前記絶縁層３９のトラック幅方向の間隔内から露出する非磁性層３２の素子中央部Ｄ上にかけて上部電極を兼ねた上部シールド層３８が設けられている。
【００８７】
このように図３に示す磁気検出素子では多層膜の上下に電極を兼ねたシールド層３８、４０が設けられ、前記シールド層２０、３８間に流れる電流は、前記多層膜内を膜面に対し垂直な方向に流れるようになっている。
【００８８】
また必要であれば、前記絶縁層３９上から前記非磁性層３２の素子中央部Ｄ上にかけて非磁性層６９（点線）が形成されていてもよい。前記非磁性層６９は、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成されることが好ましい。前記非磁性層６９は、上部ギャップ層としての役割を有するものであるが、前記非磁性層６９は前記多層膜の素子中央部Ｄ上にも形成されるため、電流経路の出入口となる前記多層膜の素子中央部Ｄ上を例えば絶縁材料からなる非磁性層６９で覆うことは前記電流が磁気検出素子内に流れにくくなるため好ましくない。よって本発明では前記非磁性層６９を非磁性導電材料で形成することが好ましい。ただし前記非磁性層６９の膜厚が薄く前記非磁性層６９にピンホール等が形成されて電流が前記非磁性層６９内を流れるのであれば、前記非磁性層６９を絶縁材料で形成してもよい。
【００８９】
また図３に示す磁気検出素子では磁気検出素子を構成する非磁性材料層２７がＣｕなどの非磁性導電材料で形成されてもよいし、あるいは前記非磁性材料層２７がＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成されてもよい。前者の磁気検出素子はスピンバルブＧＭＲ型磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ）と呼ばれる構造であり、後者の磁気検出素子はスピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子（ＣＰＰ−ＴＭＲ）と呼ばれる構造である。
【００９０】
トンネル型磁気抵抗効果素子は、スピントンネル効果を利用して抵抗変化を生じさせるものであり、固定磁性層２３とフリー磁性層２８との磁化が反平行のとき、最も前記非磁性材料層２７を介してトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、前記固定磁性層２３とフリー磁性層２８との磁化が平行のとき、最もトンネル電流は流れ易くなり抵抗値は最小になる。
【００９１】
この原理を利用し、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層２８の磁化が変動することにより、変化する電気抵抗を電圧変化（定電流動作時）あるいは電流変化（定電圧動作時）としてとらえ、記録媒体からの洩れ磁界が検出されるようになっている。
【００９２】
図４は本発明における第４実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００９３】
図４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、第４反強磁性層３１が積層形成されている。各層の材質は図１で説明したものと同じである。
【００９４】
図４に示す実施形態では、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃ上に非常に薄い膜厚、具体的には３Å以下の非磁性層３２が形成され、前記非磁性層３２上に第２反強磁性層３３が形成されている。さらに前記第２反強磁性層３３の上面３３ｂには強磁性層３４が形成されている。また前記強磁性層３４上にはＴａなどで形成された拡散防止層３５を介して電極層３６が形成されている。
【００９５】
図４に示す実施形態では前記第２反強磁性層３３間の下面の間隔でトラック幅Ｔｗが規定される。前記トラック幅Ｔｗは記憶装置の仕様（トラックピッチ等）にもよるが０．２μｍから０．５μｍ程度で形成されることが好ましい。
【００９６】
図４に示す実施形態では、前記第４反強磁性層３１と第２反強磁性層３３間に非常に薄い膜厚の非磁性層３２が形成されており、前記非磁性層３２は大気暴露によっても酸化されにくい材質であることが好ましく、さらに前記非磁性層３２を構成する元素が、第４反強磁性層３１や第２反強磁性層３３に拡散しても反強磁性層としての性質を劣化しない材質であることが好ましい。具体的には前記非磁性層３２は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上で形成され、前記非磁性層３２は３Å以下で形成されることが好ましい。
【００９７】
この程度に薄く形成された非磁性層３２であれば、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃと前記第２反強磁性層３３間に前記非磁性層３２が介在しても、前記第４反強磁性層３１と第２反強磁性層３３間に反強磁性的な相互作用が生じ、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃが反強磁性としての性質を帯びる。従って磁場中アニールによって前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃは規則化変態し、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃと前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃとの間で交換結合磁界が発生し、前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃはトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強く固定された状態になっている。
【００９８】
前記第２反強磁性層３３の上面３３ｂに形成された強磁性層３４は前記第２反強磁性層３３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、前記強磁性層３４から前記フリー磁性層２８に静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄ（図４では矢印Ｆで示される）が付加されるため、前記フリー磁性層２８の素子中央部Ｄの特に両側端部には、前記フリー磁性層２８内で交換相互作用により媒介されたバイアス磁界の他に、前記のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄの効果も加わり、前記フリー磁性層２８に対する縦バイアス効果を高めることができる。よって図４に示す実施形態では従来に比べてＳｔａｂｉｌｉｔｙやオフトラック特性の向上を図ることができる。
【００９９】
また図４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Ｃは素子中央部Ｄと均一な膜厚で形成されており、図２５のようにフリー磁性層４の素子両側端部Ｃの膜厚が素子中央部Ｄよりも厚くなるといったことが無い。このため前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃと前記第２反強磁性層３３と重ねて形成された第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃ間で発生する交換結合磁界を強くでき、前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃを効果的に磁化固定でき、サイドリーディングの発生等を適切に抑制できる。また仮に前記強磁性層３４の磁化固定が弱く外部磁界に対し前記強磁性層３４が磁化反転してしまうような場合でも、この強磁性層３４は磁気抵抗効果に寄与しない層なので、前記強磁性層３４が磁化反転することでサイドリーディング等が発生するというような不具合は発生しない。
【０１００】
以上のように図１に示す実施形態では、エクスチェンジバイアス方式において従来より適切にフリー磁性層２８の磁化制御を行うことができ、歩留まりの向上や磁気検出素子の信頼性を向上させることができる。
【０１０１】
図４に示す実施形態は、図１と同様に前記第２反強磁性層３３、強磁性層３４及び電極層３６の内側端面３３ａ、３４ａ、３６ａが下方から上方に向けて徐々にトラック幅方向（図示Ｘ方向）の間隔内の幅が広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成されるが、前記内側端面３３ａ、３４ａ、３６ａは基板２０表面に対し垂直方向（図示Ｚ方向）と平行な方向で形成された垂直面であってもよい。
【０１０２】
なお図４に示す実施形態では、前記強磁性層３４が前記第２反強磁性層３３の上面３３ｂのみに形成され、前記第２反強磁性層３３の内側端面３３ａ上にまで延出して形成されていないが、これは製造方法に起因するものである。
【０１０３】
そして図４に示す実施形態では、前記強磁性層３４が前記第２反強磁性層３３の上面３３ｂのみに形成されるので、前記強磁性層３４から前記フリー磁性層２８に対するＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄの効果が、前記第２反強磁性層３３の膜厚が厚くなるほど弱くなりやすく、よって、できる限り前記第２反強磁性層３３の膜厚を薄く形成することが好ましく、前記第２反強磁性層３３を１００Å程度まで薄くすることが好ましい。
【０１０４】
しかし前記第２反強磁性層３３の膜厚を薄くすることで前記第２反強磁性層３３と強磁性層３４間で生じる交換結合磁界が弱まり前記強磁性層３４を適切に図示Ｘ方向に磁化制御することができないので、図５のように前記強磁性層３４上に第３反強磁性層３７を設け、前記強磁性層３４の上下を反強磁性層で挟んだ構造としてもよい。これにより前記強磁性層３４の図示Ｘ方向への磁化制御を確実なものにでき、特に前記強磁性層３４の磁化をより強固に図示Ｘ方向に固定でき、前記強磁性層３４から前記フリー磁性層２８に対するＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄの効果を向上させることが可能である。
【０１０５】
なお図４及び図５において素子中央部Ｄでの層構造であるが、図４及び図５はいずれも前記素子中央部Ｄから第４反強磁性層３１の表面が露出している。そしてこの第４反強磁性層３１の素子中央部Ｄは素子両側端部Ｃよりも薄い膜厚となっている。ただし前記第４反強磁性層３１は素子中央部Ｄ及び素子両側端部Ｃで均一な膜厚となっていてもよい。しかも前記素子中央部Ｄに第２反強磁性層３３が一部形成されていてもよい。ただし前記素子中央部Ｄに形成された第２反強磁性層３３の膜厚は、その下に形成された第４反強磁性層３１の膜厚と合わせて５０Å以下となるように調整される。前記素子中央部Ｄで前記第２反強磁性層３３と第４反強磁性層３１との膜厚を合わせた総合膜厚が５０Å以下となるようにすることで、磁場中アニールを施しても前記素子中央部Ｄのフリー磁性層２８との間で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、前記フリー磁性層２８の素子中央部Ｄが素子両側端部Ｃと同様に強固に磁化固定されるといった不具合は生じない。
【０１０６】
上記したように図４及び図５に示す実施形態では、強磁性層３４とフリー磁性層２８間が距離的に離れやすくなり、また図示しない上部シールド層と強磁性層とが、ギャップ長の狭小化により近づくことで、Ｅｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄがシールド層に洩れやすくなるなどするため、フリー磁性層２８に対するＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄの効果をより効果的に得るには図６のようにさらに第２強磁性層４１を設ける構造が好ましい。
【０１０７】
図６は、本発明における第６実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図４と同じ符号が付けられている層は図４と同じ層を示している。
【０１０８】
図６に示す磁気検出素子は図４と同様に前記第２反強磁性層３３の上面３３ｂ上に強磁性層３４が形成されている。さらに図６に示す実施形態では前記強磁性層３４上から素子中央部Ｄに露出する第４反強磁性層３１の両側端部上にかけて第２強磁性層４１が形成されている。前記第２強磁性層４１は前記強磁性層３４と同様にＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成されているがＣｏＦｅ合金で形成されることが好ましい。
【０１０９】
前記第２強磁性層４１を前記強磁性層３４上から前記第４反強磁性層３１上にまで延出形成することで前記第２反強磁性層３３の内側端面３３ａは前記第２強磁性層４１によって覆われ、前記第２強磁性層４１の内側先端部４１ａが前記フリー磁性層２８と距離的に近くなることから前記第２強磁性層４１からの静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄ（図６では矢印Ｆで示す）が前記フリー磁性層２８に効果的に入り込み、前記フリー磁性層２８に対する縦バイアス効果を適切に向上させることができる。
【０１１０】
図６に示す実施形態では、前記強磁性層３４と第２反強磁性層３３間で発生する交換結合磁界によって前記強磁性層３４が図示Ｘ方向に磁化固定されると前記強磁性層３４との間での交換相互作用により前記第２強磁性層４１もまた図示Ｘ方向に磁化固定される。ただし前記第２反強磁性層３３の内側端面３３ａ上に重ねて形成された第２強磁性層４１の内側先端部４１ａは前記第２反強磁性層３３との間で発生する交換結合磁界によっても図示Ｘ方向に固定されるものと考えられる。
【０１１１】
またたとえ前記第２強磁性層４１の磁化固定が弱く外部磁界に対し磁化反転してしまう場合でも前記第２強磁性層４１は磁気抵抗効果に直接、寄与しない層であるので、前記第２強磁性層４１が磁化反転することでサイドリーディングが発生する等の不具合を回避することができる。
【０１１２】
また図６に示す実施形態では、前記強磁性層３４と第２強磁性層４１間に非磁性層４２が介在していてもよい。図６では前記非磁性層４２を点線で示す。前記非磁性層４２は、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上で形成することが好ましい。
【０１１３】
また前記非磁性層４２の膜厚が６Åから１１Å程度の膜厚であるとき、前記強磁性層３４と第２強磁性層４１間にはＲＫＫＹ相互作用による交換結合が発生し、磁化が互いに反平行状態になる。一方、前記非磁性層４２の膜厚が６Åよりも薄いと前記強磁性層３４と第２強磁性層４１は互いに同じ方向に磁化される。
【０１１４】
図６に示す実施形態では前記第２強磁性層４１上にＴａなどで形成された拡散防止層３５が形成され、前記拡散防止層３５上に電極層３６が形成される。
【０１１５】
ところで図４ないし図６に示す磁気検出素子は、基板２０から第４反強磁性層３１までの多層膜の素子両側端部Ｃ上に第２反強磁性層３３を介して電極層３６が設けられ、前記多層膜内に流れる電流が、前記多層膜内を各層の膜面に対して平行な方向に流れるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　　ｉｎ　　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型の磁気検出素子と呼ばれる構造である。
【０１１６】
一方、図７に示す磁気検出素子は、多層膜（シードレイヤ２１から第４反強磁性層３１まで）の上下に電極層２０、３８（以下ではシールド層という場合がある）が設けられ、前記電極層２０、３８から前記多層膜内に流れる電流が、前記多層膜の各層の膜面に対し垂直方向に流れるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　　ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造であり、本発明は、前記ＣＰＰ型の磁気検出素子にも適用可能である。
【０１１７】
なお多層膜の積層構造は、図４と同じであるので説明を省略する。なお図７に示すシードレイヤ２１は設けられていなくてもよい。
【０１１８】
図７に示す実施形態では、前記シードレイヤ２１の下には下部電極を兼ねた下部シールド層２０が設けられている。前記下部シールド層４０はパーマロイ（ＮｉＦｅ）などの磁性材料でメッキ形成されたものである。
【０１１９】
また図７に示すように前記多層膜のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の素子両側端部Ｃ上には非磁性層３２を介して第２反強磁性層３３が形成され、さらに前記第２反強磁性層３３上に強磁性層３４及び拡散防止層３５が設けられている。ここまでの層構造は図４と同じである。なお前記拡散防止層３５は設けられていなくてもよい。
【０１２０】
図７に示す実施形態では前記拡散防止層３５上に絶縁層３９が設けられる。前記絶縁層３９はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁性材料で形成される。前記絶縁層３９を前記強磁性層３４上に形成することでセンス電流が前記強磁性層３４や第２反強磁性層３３に分流するのを抑制できる。よって図７に示す構造の磁気検出素子であれば、電流経路がトラック幅Ｔｗから広がるのを抑制でき再生出力の大きいＣＰＰ型の磁気検出素子を製造することが可能になる。
【０１２１】
図７に示す実施形態では前記絶縁層３９上から前記絶縁層３９のトラック幅方向の間隔内から露出する第４反強磁性層３１の素子中央部Ｄ上にかけて上部電極を兼ねた上部シールド層３８が設けられている。
【０１２２】
このように図７に示す磁気検出素子では多層膜の上下に電極を兼ねたシールド層２０、３８が設けられ、前記シールド層２０、３８間に流れる電流は、前記多層膜内を膜面に対し垂直な方向に流れるようになっている。
【０１２３】
また必要であれば、前記絶縁層３９上から前記第４反強磁性層３１の素子中央部Ｄ上にかけて非磁性層６９（点線）が形成されていてもよい。前記非磁性層６９は、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成されることが好ましい。前記非磁性層６９は、上部ギャップ層としての役割を有するものであるが、前記非磁性層６９は前記多層膜の素子中央部Ｄ上にも形成されるため、電流経路の出入口となる前記多層膜の素子中央部Ｄ上を例えば絶縁材料からなる非磁性層６９で覆うことは前記電流が磁気検出素子内に流れにくくなるため好ましくない。よって本発明では前記非磁性層６９を非磁性導電材料で形成することが好ましい。ただし前記非磁性層６９の膜厚が薄く前記非磁性層３２にピンホール等が形成されて電流が前記非磁性層６９内を流れるのであれば、前記非磁性層６９を絶縁材料で形成してもよい。
【０１２４】
また図７に示す磁気検出素子では磁気検出素子を構成する非磁性材料層２７がＣｕなどの非磁性導電材料で形成されてもよいし、あるいは前記非磁性材料層２７がＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの絶縁材料で形成されてもよい。前者の磁気検出素子はスピンバルブＧＭＲ型磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ）と呼ばれる構造であり、後者の磁気検出素子はスピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子（ＣＰＰ−ＴＭＲ）と呼ばれる構造である。
【０１２５】
トンネル型磁気抵抗効果素子は、スピントンネル効果を利用して抵抗変化を生じさせるものであり、固定磁性層２３とフリー磁性層２８との磁化が反平行のとき、最も前記非磁性材料層２７を介してトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、前記固定磁性層２３とフリー磁性層２８との磁化が平行のとき、最もトンネル電流は流れ易くなり抵抗値は最小になる。
【０１２６】
この原理を利用し、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層２８の磁化が変動することにより、変化する電気抵抗を電圧変化（定電流動作時）あるいは電流変化（定電圧動作時）としてとらえ、記録媒体からの洩れ磁界が検出されるようになっている。
【０１２７】
図８（本発明における第８実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図）は図６に示す磁気検出素子をＣＰＰ型にしたものである。
【０１２８】
すなわち図８では、下部電極を兼ね備えた下部シールド層２０上にシードレイヤ２１から第４反強磁性層３１までの多層膜が形成され、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃ上に非磁性層３２を介して第２反強磁性層３３、強磁性層３４が形成される。さらに前記強磁性層３４上から素子中央部Ｄの第４反強磁性層３１の両側端部にまで第２強磁性層４１が延出形成され、前記第２強磁性層４１上に拡散防止層３５を介してＡｌ２Ｏ３などで形成された絶縁層３９が形成されている。そして前記絶縁層３９上から素子中央部Ｄで露出する第４反強磁性層３１上にかけて上部電極を兼ね備えた上部シールド層３８が形成されている。
【０１２９】
次に本発明におけるフリー磁性層２８の形態について説明する。
図１ないし図８に示す磁気検出素子では、すべてフリー磁性層２８は２層構造であり、非磁性材料層２７と接する側の層が、ＣｏＦｅやＣｏなどの拡散防止層２９となっている。磁性材料層３０はＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成されている。
【０１３０】
前記フリー磁性層２８は磁性材料の単層で形成されていてもよい。磁性材料としてはＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などを選択できる。このうち特に前記フリー磁性層２８をＣｏＦｅＮｉ合金で形成することが好ましい。
【０１３１】
図９は、前記フリー磁性層２８の部分を中心に図示した部分拡大断面図である。断面は記録媒体との対向面側から見ている。
【０１３２】
図９に示す形態ではフリー磁性層２８は３層構造である。前記フリー磁性層２８を構成する符号５０、５１、５２の各層はすべて磁性材料の層であり、磁性材料層５０は、非磁性材料層２７との間で元素の拡散を防止するための拡散防止層である。前記磁性材料層５０はＣｏＦｅやＣｏなどで形成される。
【０１３３】
磁性材料層５２は、第４反強磁性層３１と接して形成されている。前記磁性材料層５２は、ＣｏＦｅ合金で形成されることが好ましく、これによって前記磁性材料層５２と前記第４反強磁性層３１間で発生する交換結合磁界を大きくできる。
【０１３４】
図９に示す３層構造の材質の組合わせとしては、例えば磁性材料層５０：ＣｏＦｅ／磁性材料層５１：ＮｉＦｅ／磁性材料層５２：ＣｏＦｅを提示できる。
【０１３５】
磁性材料のみで形成されたフリー磁性層２８の膜厚は３０Å〜５０Å程度で形成されることが好ましい。またフリー磁性層２８に使用されるＣｏＦｅ合金の組成比は、例えばＣｏが９０ａｔ％、Ｆｅが１０ａｔ％である。
【０１３６】
図１０は、前記フリー磁性層２８の別の実施形態を示す部分拡大断面図である。図１０に示すフリー磁性層２８は人工フェリ構造と呼ばれる構造である。これにより前記フリー磁性層２８の物理的な厚みを極端に薄くすることなしに、磁気的な実効的フリー磁性層の膜厚を薄くでき、外部磁界に対する感度を向上させることができる。
【０１３７】
符号５３、５５の層は磁性層であり、符号５４の層は非磁性中間層である。磁性層５３および磁性層５５は、例えばＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。このうち特に前記磁性層５３及び／または磁性層５５は、ＣｏＦｅＮｉ合金で形成されることが好ましい。組成比としては、Ｆｅが９ａｔ％以上で１７ａｔ％以下、Ｎｉが０．５ａｔ％以上で１０ａｔ％以下、残りがＣｏのａｔ％であることが好ましい。
【０１３８】
これにより前記磁性層５３、５５間に働くＲＫＫＹ相互作用による結合磁界を大きくできる。具体的にはスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）を約２９３（ｋＡ／ｍ）以上にできる。以上により、磁性層５３と磁性層５５との磁化を適切に反平行状態にできる。また上記した組成範囲内であると、フリー磁性層２８の磁歪を−３×１０−６から３×１０−６の範囲内に収めることができ、また保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下に小さくできる。
【０１３９】
さらに、前記フリー磁性層２８の軟磁気特性の向上、非磁性材料層２７間でのＮｉの拡散による抵抗変化量（ΔＲ）や抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の低減の抑制を適切に図ることが可能である。
【０１４０】
また前記非磁性中間層５４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。
【０１４１】
前記磁性層５３の膜厚は例えば３５Å程度で、非磁性中間層５４は例えば９Å程度で、前記磁性層５５の膜厚は例えば１５Å程度で形成される。
【０１４２】
また前記磁性層５３と非磁性材料層２７との間には、ＣｏＦｅ合金やＣｏで形成された拡散防止層が設けられていてもよい。さらには、前記磁性層５５と第４反強磁性層３１間にＣｏＦｅ合金で形成された磁性層が介在していてもよい。
【０１４３】
かかる場合、磁性層５３及び／または磁性層５５がＣｏＦｅＮｉ合金で形成されるとき、前記ＣｏＦｅＮｉ合金のＦｅの組成比は７原子％以上で１５原子％以下で、Ｎｉの組成比は５原子％以上で１５原子％以下で、残りの組成比はＣｏであることが好ましい。
【０１４４】
これにより前記磁性層５３、５５間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界を強くすることができる。具体的には、スピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）を約２９３（ｋＡ／ｍ）にまで大きくすることができる。よって磁性層５３、５５の磁化を適切に反平行状態にすることができる。
【０１４５】
また上記した組成範囲内であると、フリー磁性層２８の磁歪を−３×１０−６から３×１０−６の範囲内に収めることができ、また保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下に小さくできる。さらに、前記フリー磁性層２８の軟磁気特性の向上を図ることができる。
【０１４６】
図１１は本発明におけるフリー磁性層２８の別の形態を示す部分拡大断面図である。図１１に示すフリー磁性層２８には、磁性材料層４４ａ、４４ｂ間にスペキュラー膜４３が形成されている。前記スペキュラー膜４３には、図１１に示すように欠陥部（ピンホール）Ｇが形成されていてもよい。また図１１に示す実施形態ではスペキュラー膜（鏡面反射層）４３を挟んだ磁性層４２及び磁性層４４は同じ方向（矢印方向）に磁化されている。
【０１４７】
磁性層４２、４４にはＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料が使用される。
【０１４８】
図１１のようにスペキュラー膜４３がフリー磁性層２８内に形成されていると前記スペキュラー膜４３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内を通り抜けることが可能になる。
【０１４９】
このため本発明では、スペキュラー膜４３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。
【０１５０】
前記スペキュラー膜４３の形成は、例えば磁性層４２までを成膜し、前記磁性層４２表面を酸化する。この酸化層をスペキュラー膜４３として機能させることができる。そして前記スペキュラー膜４３上に磁性層４４を成膜する。
【０１５１】
前記スペキュラー膜４３の材質としては、Ｆｅ−Ｏ、Ｎｉ−Ｏ、Ｃｏ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｎｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｏ、Ａｌ−Ｑ−Ｏ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｎ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｏ（ここでＲはＣｕ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）の酸化物、Ａｌ−Ｎ、Ａｌ−Ｑ−Ｎ（ここでＱはＢ、Ｓｉ、Ｏ、Ｔｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉから選択される１種以上）、Ｒ−Ｎ（ここでＲはＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｚｒ、Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｗから選択される１種以上）の窒化物、半金属ホイッスラー合金などを提示できる。
【０１５２】
図１２は本発明におけるフリー磁性層２８の別の形態を示す部分拡大断面図である。
【０１５３】
図１２に示すフリー磁性層２８は、磁性層４５及び第４反強磁性層３１間にバックド層４６が形成されている。前記バックド層４６は例えばＣｕ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｒｕなどで形成される。前記磁性層４５はＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉ合金などの磁性材料で形成される。
【０１５４】
前記バックド層４６が形成されることによって、磁気抵抗効果に寄与するアップスピンの伝導電子（上向きスピン：ｕｐ　ｓｐｉｎ）における平均自由行程（ｍｅａｎ　ｆｒｅｅ　ｐａｔｈ）を延ばし、いわゆるスピンフィルター効果（ｓｐｉｎ　ｆｉｌｔｅｒ　ｅｆｆｅｃｔ）によりスピンバルブ型磁気素子において、大きな抵抗変化率が得られ、高記録密度化に対応できるものとなる。また前記バックド層４６は交換結合を媒介する作用も有するため、第４反強磁性層３１と磁性層４５間の交換結合磁界は若干、減少するものの十分な値に保たれる。
【０１５５】
図１３ないし図１５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１３ないし図１５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。
【０１５６】
図１３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、第４反強磁性層３１および非磁性層３２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。前記スパッタ法には、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。
【０１５７】
図１３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、ＣｏＦｅ合金などの拡散防止層２９とＮｉＦｅ合金などの磁性材料層３０との積層構造である。
【０１５８】
本発明では前記第１反強磁性層２２及び第４反強磁性層３１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。
【０１５９】
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。
【０１６０】
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。
【０１６１】
また本発明では前記第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。
【０１６２】
また本発明では前記第４反強磁性層３１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。
【０１６３】
上記のように前記第４反強磁性層３１を５０Å以下の薄い膜厚で形成することにより、前記第４反強磁性層３１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４反強磁性層３１は規則化変態しにくく、前記第４反強磁性層３１とフリー磁性層２８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。
【０１６４】
また前記第４反強磁性層３１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４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃ上に第２反強磁性層３３を形成しても、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃが反強磁性の性質を帯び難く、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃとフリー磁性層２８の素子両側端部Ｃ間に適切な大きさの交換結合磁界が発生しないからである。
【０１６５】
また図１３工程のように前記第４反強磁性層３１上に非磁性層３２を形成することで、図１３に示す積層体が大気暴露されても前記第４反強磁性層３１が酸化されるのを適切に防止できる。
【０１６６】
ここで前記非磁性層３２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３２を構成する元素が第４反強磁性層３１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。
【０１６７】
本発明では前記非磁性層３２をＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上で形成することが好ましい。
【０１６８】
Ｒｕなどの貴金属からなる非磁性層３２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３２の膜厚を薄くしても前記第４反強磁性層３１が大気暴露によって酸化されるのを適切に防止できる。
【０１６９】
本発明では前記非磁性層３２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３２によっても適切に前記第４反強磁性層３１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。
【０１７０】
本発明では、このように薄い膜厚で前記非磁性層３２を形成したことによって図１４工程での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。この点については図１４工程で詳しく説明する。
【０１７１】
図１３に示すように基板２０上に非磁性層３２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。
【０１７２】
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４反強磁性層３１とフリー磁性層２８を構成する磁性材料層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４反強磁性層３１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。
【０１７３】
また上記した第１の磁場中アニールによって、非磁性層３２を構成するＲｕなどの貴金属元素が、第４反強磁性層３１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４反強磁性層３１の表面近くの構成元素は、反強磁性層を構成する元素と貴金属元素とから構成される。また前記第４反強磁性層３１内部に拡散した貴金属元素は、前記第４反強磁性層３１の下面側よりも前記第４反強磁性層３１の表面側の方が多く、拡散した貴金属元素の組成比は、前記第４反強磁性層３１の表面から下面に向うに従って徐々に減るものと考えられる。このような組成変調は、ＳＩＭＳ分析装置やＴＥＭによるＥＤＸ分析などで確認することが可能である。
【０１７４】
次に図１４に示す工程では前記非磁性層３２の上面にレジスト層を形成し、このレジスト層を露光現像することによって図１４に示す形状のレジスト層４９を前記非磁性層３２上に残す。前記レジスト層４９は例えばリフトオフ用のレジスト層である。
【０１７５】
次に前記レジスト層４９に覆われていない前記非磁性層３２の両側端部３２ａを、図１４に示す矢印Ｈ方向からのイオンミリングで一部削る（図１４に示す点線部分の非磁性層３２が除去される）。
【０１７６】
ここで前記非磁性層３２の両側端部３２ａを一部削る理由は、できる限り前記両側端部３２ａの膜厚を薄くしておかないと、次工程で前記両側端部３２ａ上に形成される第２反強磁性層３３と第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃ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ず、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃに反強磁性の性質を与えることができず、前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃの磁化を強固に固定できないからである。
【０１７７】
本発明では、このイオンミリング工程で、前記非磁性層３２の両側端部３２ａの膜厚を３Å以下にすることが好ましい。この程度にまで前記非磁性層３２の両側端部３２ａの膜厚を薄くすることで、次工程で、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃ上に第２反強磁性層３３を形成したとき、第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃと第２反強磁性層３３間に反強磁性的な相互作用を生じさせ、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃと前記第２反強磁性層３３とを一体の反強磁性層のように機能させることができ、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃに反強磁性の性質を帯びさせることが可能になる。なお前記非磁性層３２の両側端部３２ａをすべて除去してもよい。
【０１７８】
図１４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３２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。このように本発明では低エネルギーのイオンミリングを使用でき、従来に比べてミリング制御を向上させることができるのである。ここで低エネルギーのイオンミリングとは、ビーム電圧（加速電圧）が１０００Ｖ未満のイオンビームを用いたイオンミリングであると定義される。例えば、１００Ｖ〜５００Ｖのビーム電圧が用いられる。本実施の形態では、２００Ｖの低ビーム電圧のアルゴン（Ａｒ）イオンビームを用いている。
【０１７９】
次に図１５工程を施す。図１５工程では、前記非磁性層３２の両側端部３２ａ上に第２反強磁性層３３、強磁性層３４、拡散防止層３５及び電極層３６を連続成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法を使用できる。成膜された前記第２反強磁性層３３の内側端面３３ａは、下面から上面に向うにしたがって（図示Ｚ方向）、徐々に前記第２反強磁性層３３間の間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。
【０１８０】
前記強磁性層３４を前記第２反強磁性層３３上に成膜するときのスパッタ角度は、前記第２反強磁性層３３を成膜するときのスパッタ角度よりも、基板２０表面の垂直方向（図示Ｚ方向）に対し、より斜めに傾けた角度とすることが好ましい。それは前記強磁性層３４を前記第２反強磁性層３３の傾斜面となる前記内側端面３３ａ上にまで適切にスパッタ成膜でき、また前記強磁性層３４の内側先端部３４ｂを、非磁性層３２の素子中央部３２ｂの両側端部上にまで延出形成することもできるからである。
【０１８１】
またこの実施形態では前記第２反強磁性層３３の下面間の間隔でトラック幅Ｔｗが規定される。
【０１８２】
前記第２反強磁性層３３に使用される材質は、第４反強磁性層３１に使用される反強磁性材料と同じものであることが好ましい。また前記強磁性層３４にはＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ等の磁性材料を使用できる。
【０１８３】
また図１５に示す工程では、前記第２反強磁性層３３と、その下に形成されている第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃとを足した総合膜厚が８０Å以上で３００Å以下の厚い膜厚となるように、前記第２反強磁性層３３の膜厚を調整することが好ましい。
【０１８４】
前記第４反強磁性層３１の膜厚と第２反強磁性層３３の膜厚とを足した総合膜厚が８０Å以上で３００Å以下程度の厚い膜厚で形成されると、単独では反強磁性の性質を有さなかった前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃが反強磁性の性質を帯びやすくなるからである。
【０１８５】
図１５に示すように電極層３６まで積層形成した後、前記第２反強磁性層３３を構成する元素からなる反強磁性材料の膜３３ｃ、強磁性層３４を構成する元素からなる強磁性材料の膜３４ｃ、拡散防止層３５を構成する拡散防止材料の膜３５ｃ及び電極層３６を構成する元素からなる電極材料の膜３６ｃが付着した前記レジスト層４９をリフトオフで除去する。
【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の保磁力や固定磁性層とフリー磁性層間の結合磁界（トポロジカルカップリング）よりも大きく、しかも熱処理温度を、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、第４反強磁性層３１及び第２反強磁性層３３をすべて同様の材質、例えばＰｔＭｎ合金を用いて形成しても、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４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。
【０１８７】
上記のように第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃ上に非磁性層３２を介して第２反強磁性層３３が形成されることで、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃと第２反強磁性層３３間の反強磁性的な相互作用が強まり、単独では反強磁性の性質を有さなかった前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃが反強磁性の性質を帯びる。
【０１８８】
このため上記の第２の磁場中アニールによって、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃは適切に規則化変態し、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃとフリー磁性層２８の素子両側端部Ｃとの間に適切な大きさの交換結合磁界が発生する。これによって前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃの磁化は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定される。
【０１８９】
一方、上記の第２の磁場中アニールによっても、フリー磁性層２８の素子中央部Ｄ上に形成された第４反強磁性層３１と前記フリー磁性層２８の素子中央部Ｄ間には交換結合磁界が発生せずあるいはその値は小さく、前記フリー磁性層２８の素子中央部Ｄが素子両側端部Ｃと同様にトラック幅方向に強固に固定されるといったことがない。
【０１９０】
図１５では、前記第２反強磁性層３３上に形成された前記強磁性層３４から前記フリー磁性層２８に静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄを付加することができ、このように前記フリー磁性層２８に、前記フリー磁性層２８をハードバイアス層で磁化制御するときのような余分なＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄを付加できる分、従来に比べて前記フリー磁性層２８に対する縦バイアス効果を高めることができ、従来に比べて、Ｓｔａｂｉｌｉｔｙやオフトラック特性が良好で、またサイドリーディング等の発生を防止できる磁気検出素子を容易に且つ適切に製造することができる。このように図１３ないし図１５に示す工程を用いれば、製造の歩留まりを向上させることができ、また信頼性の高い磁気検出素子を製造することができる。
【０１９１】
図２に示す磁気検出素子の製造方法は、図１５工程時に第２反強磁性層３３上に強磁性層３４、第３反強磁性層３７、拡散防止層３５及び電極層６を連続して成膜すればよい。
【０１９２】
図３に示す磁気検出素子の製造方法は、図１３工程時に、下部シールド層４０上にシードレイヤ２１から非磁性層３２までの積層体を形成し、図１５工程時に、前記拡散防止層３５上に絶縁層３９を成膜し、さらにレジスト層４９を除去した後、前記絶縁層３９上から非磁性層３２の素子中央部３２ｂにかけて上部シールド層３８を形成すればよい。
【０１９３】
図１６ないし図１８に示す工程図は、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。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。
【０１９４】
まず図１６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、第４反強磁性層３１、および非磁性層３２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。図１６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との積層フェリ構造である。前記フリー磁性層２８は、ＣｏＦｅ合金などの拡散防止層２９とＮｉＦｅ合金などの磁性材料層３０との積層構造である。
【０１９５】
本発明では前記第１反強磁性層２２及び第４反強磁性層３１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。
【０１９６】
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。
【０１９７】
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。
【０１９８】
また本発明では前記第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。
【０１９９】
また本発明では前記第４反強磁性層３１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。理由は図１３工程で説明した通りである。
【０２００】
また図１６工程のように前記第４反強磁性層３１上に非磁性層３２を形成することで、図１６に示す多層膜が大気暴露されても前記第４反強磁性層３１が酸化されるのを適切に防止できる。
【０２０１】
ここで前記非磁性層３２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３２が第４反強磁性層３１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。
【０２０２】
本発明では前記非磁性層３２をＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上で形成することが好ましい。
【０２０３】
Ｒｕなどの貴金属からなる非磁性層３２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３２の膜厚を薄くしても前記第４反強磁性層３１が大気暴露によって酸化されるのを適切に防止できる。
【０２０４】
本発明では前記非磁性層３２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３２によっても適切に前記第４反強磁性層３１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。
【０２０５】
図１６に示すように基板２０上に非磁性層３２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１２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。
【０２０６】
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４反強磁性層３１は膜厚が薄いため規則化変態しにくく、前記第４反強磁性層３１とフリー磁性層２８を構成する磁性材料層３０との間には交換結合磁界は発生しない。前記第４反強磁性層３１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。
【０２０７】
次に図１６工程で前記非磁性層３２の表面全体を矢印Ｉ方向からイオンミリングし、前記非磁性層３２を点線Ｊの位置まで削る。
【０２０８】
ここで前記非磁性層３２を一部削る理由は、できる限り前記非磁性層３２の膜厚を薄くしておかないと前記非磁性層３２の素子両側端部Ｃ上に形成される第２反強磁性層３３と第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃ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ず、フリー磁性層２８の磁化制御を適切に行うことができなくなるからである。
【０２０９】
本発明では、このイオンミリング工程で、前記非磁性層３２の膜厚を３Å以下にすることが好ましい。この程度にまで前記非磁性層３２の膜厚を薄くすることで、第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃと第２反強磁性層３３間に反強磁性的な相互作用を生じさせ、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃと前記第２反強磁性層３３とを一体の反強磁性層のように機能させることができ、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃに反強磁性の性質を帯びさせることが可能になる。なお図１６工程では前記非磁性層３２をすべて除去し、前記第４反強磁性層３２表面を露出させてもよい。
【０２１０】
図１６に示すイオンミリング工程では、低エネルギーのイオンミリングを使用できる。その理由は、成膜段階で前記非磁性層３２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。このため本発明では、低エネルギーのイオンミリングによって前記非磁性層３２の途中でミリングを止めやすく、従来に比べてミリング制御を向上させることができるのである。
【０２１１】
次に図１７に示す工程では、前記非磁性層３２上（前記非磁性層３２がすべて除去されている場合は、第４反強磁性層３１上）に第２反強磁性層３３を成膜し、さらに連続して前記第２反強磁性層３３の上に、強磁性層３４、拡散防止層３５を成膜する。前記第２反強磁性層３３を第４反強磁性層３１と同じ材質で形成することが好ましい。また前記強磁性層３４をＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ等の既存の磁性材料で形成することができる。
【０２１２】
また図１７に示す工程では、前記第２反強磁性層３３と、その下に非磁性層３２を介して形成されている第４反強磁性層３１とを足した総合膜厚が８０Å以上で３００Å以下の厚い膜厚となるように、前記第２反強磁性層３３の膜厚を調整することが好ましい。
【０２１３】
前記第４反強磁性層３１の膜厚と第２反強磁性層３３の膜厚とを足した総合膜厚が８０Å以上で３００Å以下程度の厚い膜厚で形成されると、単独では反強磁性の性質を有さなかった前記第４反強磁性層３１が反強磁性の性質を帯びるからである。
【０２１４】
次に図１７工程では、前記拡散防止層３５上に電極層３６を形成する。図１７に示すように前記電極層３６の図面の中央には、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の間隔Ａが開けられている。前記電極層３６の下面間の間隔Ａの幅はＴ１であり、この幅Ｔ１はトラック幅Ｔｗと同程度で形成される。
【０２１５】
前記電極層３６の形成は、例えば前記拡散防止層３５上の図面の中央にリフトオフ用のレジスト層（図示しない）を設け、前記レジスト層に覆われていない前記拡散防止層３５の両側端部上に電極層３６を成膜し、そして前記レジスト層を除去する。前記電極層３６のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における内側端面３６ａは、前記間隔Ａの幅が下方から上方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として形成される。
【０２１６】
次に図１８工程では、前記電極層３６をマスク層とし、前記電極層３６間に開けられた間隔Ａから露出する拡散防止層３５、強磁性層３４及び第２反強磁性層３３をＲＩＥ（リアクティブ・イオン・エッチング）やイオンミリング等によって削る。
【０２１７】
ここで前記イオンミリング等でどの層の位置まで削り込むかであるが、例えば一点鎖線Ｂの位置でミリングを止め、素子中央部Ｄに前記第２反強磁性層３３の一部が残るようにしてもよい。ただしこのとき一点鎖線Ｂ下の第２反強磁性層３３の膜厚と第４反強磁性層３１の膜厚を足した総合膜厚が５０Å以下になるまで前記第２反強磁性層３３を削り込むことが好ましい。より好ましくは４０Å以下である。そうしないと、前記第４反強磁性層３１の素子中央部Ｄが反強磁性の性質を残してしまい、次工程の第２の磁場中アニールで、前記第４反強磁性層３１の素子中央部Ｄとフリー磁性層２８の素子中央部Ｄ間で交換結合磁界が発生し、前記フリー磁性層２８の素子中央部Ｄの磁化が強固に固定されてしまうからである。
【０２１８】
あるいは前記間隔Ａから露出する素子中央部Ｄの第２反強磁性層３３をすべて除去し、さらに露出した第４反強磁性層３１を点線Ｇの位置まで一部削ってもよい。または前記素子中央部Ｄから非磁性層３２が露出した瞬間や第４反強磁性層３１が露出した瞬間にミリングを止めてもよい。
【０２１９】
なお第２反強磁性層３３の内側端面３３ａ、強磁性層３４の内側端面３４ａは前記電極層３６の内側端面３６ａと連続面で形成される。
【０２２０】
上記したＲＩＥやイオンミリング工程が終了した後、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の保磁力や固定磁性層とフリー磁性層間の結合磁界（トポロジカルカップリング磁界）よりも大きく、しかも熱処理温度を、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３３と第４反強磁性層３１とを足した反強磁性層の素子両側端部Ｃ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。
【０２２１】
前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃは、その上に形成された第２反強磁性層３３との間で発生する反強磁性的な相互作用によって反強磁性の性質を帯びているから、この第２の磁場中アニールによって、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃは規則化変態し、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃとフリー磁性層２８の素子両側端部Ｃとの間に大きな交換結合磁界が発生する。これによって前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃの磁化は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定される。
【０２２２】
一方、上記の第２の磁場中アニールによっても、フリー磁性層２８の素子中央部Ｄ上に形成された第４反強磁性層３１と前記フリー磁性層２８の素子中央部Ｄ間には交換結合磁界が発生せずあるいはその値は小さく、前記フリー磁性層２８の素子中央部Ｄが素子両側端部Ｃと同様にトラック幅方向に強固に固定されるといったことがない。
【０２２３】
図１８では、前記第２反強磁性層３３上に形成された前記強磁性層３４から前記フリー磁性層２８に静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄを付加することができ、このように前記フリー磁性層２８に、前記フリー磁性層２８をハードバイアス層で磁化制御するときのような余分なＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄを付加できる分、従来に比べて前記フリー磁性層２８に対する縦バイアス効果を高めることができ、従来に比べて、Ｓｔａｂｉｌｉｔｙやオフトラック特性が良好で、またサイドリーディング等の発生を防止できる磁気検出素子を容易に且つ適切に製造することができる。このように図１６ないし図１８に示す工程を用いれば、製造の歩留まりを向上させることができ、また信頼性の高い磁気検出素子を製造することができる。
【０２２４】
以上が図４の磁気検出素子の製造方法であるが、図５に示す磁気検出素子は、図１７工程で強磁性層３４上に第３反強磁性層３７、拡散防止層３５を成膜し、またマスク層となる電極層３６を成膜した後、図１８工程と同じ工程を施せばよい。
【０２２５】
図６に示す磁気検出素子は図１９ないし図２０に示す製造方法を用いて製造することができる。図１９及び図２０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。
【０２２６】
まず図１６ないし図１８に示す工程を利用して強磁性層３４までを成膜する。具体的には図１６工程後、図１７工程で第４反強磁性層３１上に第２反強磁性層３３、強磁性層３４を成膜し、さらに前記強磁性層３４の上に非磁性層４２を成膜する。前記非磁性層４２は前記強磁性層３４を酸化から防止するための酸化防止層としての役割を有している。また前記非磁性層４２を、Ｒｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｕ、Ｃｒのいずれか１種または２種以上で形成し、また３Åから１０Å程度の膜厚で成膜する。
【０２２７】
次に前記非磁性層４２上に図１７のようにトラック幅方向に所定の間隔Ａを開けたマスク層を形成する。このマスク層は例えばレジスト層である。そして前記マスク層に覆われていない第２反強磁性層３３までの層を図１８工程と同様にＲＩＥやイオンミリング等で削り込み、前記レジスト層を除去する。
【０２２８】
その状態は図１９に示されている。図１９では素子中央部Ｄに露出した前記第４反強磁性層３１上にリフトオフ用のレジスト層６１を形成する。前記レジスト層６１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における下面の幅寸法Ｔ２は、前記素子中央部Ｄに露出する第４反強磁性層３１表面の幅寸法Ｔ３よりも小さくする。
【０２２９】
図１９に示す状態で、イオンミリングを施し、前記強磁性層３４上に残された非磁性層４２を削る。非磁性層４２には大気暴露によって酸化層が形成されているので前記酸化層を前記イオンミリングによって削り取る。また前記非磁性層４２は一部、残されてもよいしすべて除去し前記強磁性層３４の上面３４ｃを露出させてもよい。
【０２３０】
このイオンミリングでは低エネルギーによるイオンミリングを使用でき、前記非磁性層４２の途中でイオンミリンを止めやすく、あるいは前記非磁性層４２がすべて除去されても、その下に形成された前記強磁性層３４がイオンミリングによって削られないようにミリング制御をしやすく、よって前記強磁性層３４に与えられるミリングによるダメージを少なくできる。ここで低エネルギーのイオンミリングとは、ビーム電圧（加速電圧）が１０００Ｖ未満のイオンビームを用いたイオンミリングであると定義される。例えば、１００Ｖ〜５００Ｖのビーム電圧が用いられる。本実施の形態では、２００Ｖの低ビーム電圧のアルゴン（Ａｒ）イオンビームを用いている。
【０２３１】
次に図２０に示す工程では、前記レジスト層６１に覆われていない前記強磁性層３４上から前記第２反強磁性層３３の内側端面３３ａ上にかけて第２強磁性層４１をスパッタ成膜する。この第２強磁性層４１をスパッタ成膜するときのスパッタ角度θ１は、基板２０表面に対し垂直方向（図示Ｚ方向）から斜めに傾けた角度、具体的には３０°以上で７０°以下程度の角度とする。これにより前記第２強磁性層４１を適切に前記強磁性層３４上から前記第２反強磁性層３３の内側端面３３ａ上にかけて形成でき、また前記第２強磁性層４１の内側先端部４１ａを前記素子中央部Ｄの第４反強磁性層３１の両側端部上にまで延出形成することができる。
【０２３２】
前記第２強磁性層４１をスパッタ成膜した後、前記第２強磁性層４１上にＴａなどで形成された拡散防止層３５を成膜し、さらに前記拡散防止層３５上に電極層３６を成膜する。前記電極層３６の成膜時にも、そのスパッタ角度を３０°以上で７０°以下程度の角度とすることで、前記第２強磁性層４１の内側先端面４１ｂ上にも適切に電極層３６をオーバーラップ形成することができる。また前記電極層３６の内側先端部３６ｄを前記素子中央部Ｄの第４反強磁性層３１の両側端部上にまで延出形成してもよい。そして前記レジスト層６１を除去する。
【０２３３】
次に第２の磁場中アニールを施し、そのときの条件は既に説明した通りであるが、前記磁場中アニールを施すと、前記第２反強磁性層３３と強磁性層３４間に交換結合磁界が生じ、前記強磁性層３４が図示Ｘ方向に磁化固定されると前記強磁性層３４と重ねられた第２強磁性層４１は前記強磁性層３４との交換相互作用によって図示Ｘ方向に磁化され固定される。また前記第２強磁性層４１の特に内側先端部４１ａは前記第２反強磁性層３３との間で発生する交換結合磁界によっても図示Ｘ方向に磁化されるものと考えられる。なお前記強磁性層３４と第２強磁性層４１間に非磁性層４２が６Åから１１Å程度の膜厚で残されているとき、前記強磁性層３４と第２強磁性層４１間にはＲＫＫＹ相互作用による交換結合が発生し、磁化が互いに反平行状態になる。一方、前記非磁性層４２の膜厚が６Åよりも薄いと前記強磁性層３４と第２強磁性層４１は互いに同じ方向に磁化される。
【０２３４】
図２０に示す磁気検出素子では、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃは、その上に形成された第２反強磁性層３３との間で発生する反強磁性的な相互作用によって反強磁性の性質を帯びているから、この第２の磁場中アニールによって、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃは規則化変態し、前記第４反強磁性層３１の素子両側端部Ｃとフリー磁性層２８の素子両側端部Ｃとの間に大きな交換結合磁界が発生する。これによって前記フリー磁性層２８の素子両側端部Ｃの磁化は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定される。
【０２３５】
一方、上記の第２の磁場中アニールによっても、フリー磁性層２８の素子中央部Ｄ上に形成された第４反強磁性層３１と前記フリー磁性層２８の素子中央部Ｄ間には交換結合磁界が発生せずあるいはその値は小さく、前記フリー磁性層２８の中央部Ｄが素子両側端部Ｃと同様にトラック幅方向に強固に固定されるといったことがない。
【０２３６】
図２０では、前記第２強磁性層４１の内側先端部４１ａが素子中央部Ｄの第４反強磁性層３１上にまで延びて形成されているから、前記第２強磁性層４１から前記フリー磁性層２８により効果的に静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄを付加することができ、このように前記フリー磁性層２８に、前記フリー磁性層２８をハードバイアス層で磁化制御するときのような余分なＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄを付加できる分、従来に比べて前記フリー磁性層２８に対する縦バイアス効果を高めることができ、従来に比べて、Ｓｔａｂｉｌｉｔｙやオフトラック特性が良好で、またサイドリーディング等の発生を防止できる磁気検出素子を容易に且つ適切に製造することができる。このように図１９ないし図２０に示す工程を用いれば、より効果的にＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄの効果を高めることができ、製造の歩留まりを向上させることができ、また信頼性の高い磁気検出素子を製造することができる。
【０２３７】
また図２１ないし図２３は別の方法で図６の磁気検出素子を製造するための一工程図である。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。
【０２３８】
図２１では、強磁性層３４及び非磁性層４２までを形成した磁気検出素子の状態を示し、この磁気検出素子の状態は図１６ないし図１８に示す工程図を用いて形成することができる。
【０２３９】
次に図２１の状態の磁気検出素子を形成した後、低エネルギーのイオンミリングを施し、前記強磁性層３４上に形成された非磁性層４２を除去する。なお前記イオンミリング工程で、素子中央部Ｄに露出した第４反強磁性層３１表面も若干削られる。また前記イオンミリング工程で前記非磁性層４２をすべて除去しても良いが一部残してもよい。
【０２４０】
そして図２２工程では前記強磁性層３４上から前記素子中央部Ｄの第４反強磁性層３１上にかけて第２強磁性層４１を成膜し、さらにその上にＴａなどで形成された拡散防止層３５を成膜する。次に、素子中央部Ｄ上の前記第２強磁性層４１上に図示しないリフトオフ用のレジスト層を立て、前記レジスト層に覆われていない前記拡散防止層３５上に電極層３６を成膜する。前記レジスト層の下面のトラック幅方向における幅寸法は、前記素子中央部Ｄの第４反強磁性層３１表面のトラック幅方向における幅寸法よりも小さくする。そうすることで前記電極層３６の内側先端部３６ｄを前記素子中央部Ｄ内にまでオーバーラップして形成することができる。
【０２４１】
前記電極層３６をマスク層として図２３工程では、前記電極層３６に覆われていない前記素子中央部Ｄから露出した拡散防止層３５及び第２強磁性層４１をＲＩＥやイオンミリングで除去して、その除去した部分から第４反強磁性層３１表面を露出させる。図２３では除去された拡散防止層３５及び第２強磁性層４１を点線で示している。前記イオンミリング工程後、既に説明した第２の磁場中アニールを施す。以上の図２１ないし図２３の工程によっても図６と同じ構造の磁気検出素子を製造することができる。
【０２４２】
図７に示す磁気検出素子の製造方法は、図１６ないし図１８に示す工程を利用し、図１７工程時に、図７に示す絶縁層３９を電極層３６と同様のマスク層として形成し、あるいは前記絶縁層３９を拡散防止層３５上全面に形成した後、間隔Ａを開けたレジスト層を前記絶縁層３９上に形成し、このレジスト層をマスク層として機能させる。そして図１８工程を施した後、前記絶縁層３９上から素子中央部Ｄの第４反強磁性層３１上にかけて上部シールド層３８を形成する。これにより図７に示す磁気検出素子が完成する。
【０２４３】
図８に示す磁気検出素子は、図１９ないし図２０あるいは図２１ないし図２３に示す工程を利用して形成する。図２０工程時に、電極層３６を形成する代わりに絶縁層３９を形成する。また図２２工程で電極層３６を形成する代わりに絶縁層３９を形成する。そして前記絶縁層３９上から素子中央部Ｄの第４反強磁性層３１上にかけて上部シールド層３８を形成すると、図８に示す磁気検出素子が完成する。
【０２４４】
なお本発明における磁気検出素子はハードディスク装置に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。
【０２４５】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明によれば、フリー磁性層の素子両側端部上には第２反強磁性層が形成され、さらに前記第２反強磁性層上に強磁性層が設けられていることを特徴とするものである。
【０２４６】
本発明では、従来のように前記フリー磁性層の素子両側端部上に直接、強磁性層を設けることなく、前記フリー磁性層の素子両側端部上に設けられた第２反強磁性層上に強磁性層を設けている。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磁化固定され、この強磁性層から前記フリー磁性層に静磁界等のＥｘｔｅｒｎａｌ　Ｆｉｅｌｄが付加されるため、フリー磁性層に対する縦バイアス効果が高まり、Ｓｔａｂｉｌｉｔｙやオフトラック特性の向上を図ることができる。また本発明では前記フリー磁性層の素子両側端部の上に直接、強磁性層を設けていないので、前記フリー磁性層の素子両側端部の厚みが増すことなく、前記フリー磁性層の素子両側端部と第２反強磁性層間で発生する交換結合磁界を強くでき、前記フリー磁性層の素子両側端部を効果的に磁化固定でき、サイドリーディングの発生等を適切に抑制できる。
【０２４７】
以上のように本発明では、エクスチェンジバイアス方式において従来より適切にフリー磁性層の磁化制御を行うことができ、歩留まりの向上や磁気検出素子の信頼性を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１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】本発明の第５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】本発明の第６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】本発明の第７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】本発明の第８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】本発明におけるフリー磁性層の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、
【図１０】本発明におけるフリー磁性層の別の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、
【図１１】本発明におけるフリー磁性層の別の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、
【図１２】本発明におけるフリー磁性層の別の形態を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、
【図１３】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１４】図１３の次に行なわれる一工程図、
【図１５】図１４の次に行なわれる一工程図、
【図１６】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１７】図１６の次に行なわれる一工程図、
【図１８】図１７の次に行なわれる一工程図、
【図１９】図６の形態の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【図２０】図１９の次に行なわれる一工程図、
【図２１】図６の形態の磁気検出素子の別の製造工程を示す一工程図、
【図２２】図２１の次に行なわれる一工程図、
【図２３】図２２の次に行なわれる一工程図、
【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
３１　第４反強磁性層
３２、４２　非磁性層
３３　第２反強磁性層
３４　強磁性層
３５　拡散防止層
３６　電極層
３７　第３反強磁性層
３８　上部シールド層
３９　絶縁層
４０　下部シールド層
４１　第２強磁性層
４９、６１　レジスト層
Ｃ　素子両側端部
Ｄ　素子中央部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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