(57)【要約】【課題】再生波形の安定性等を向上させるとともに、サイドリーディングの発生を適切に抑制でき、適切に狭トラック化に対応可能な磁気検出素子を提供することを目的とする。【解決手段】フリー磁性層３０と強磁性層４３とが素子両側端部Ａで、非磁性中間層３７を挟んだ人工フェリ構造となっており、前記フリー磁性層３０と強磁性層４３の両側にハードバイアス層３５が設けられ、さらに前記強磁性層４３内にＣｏを含み且つアモルファス相を有するアモルファス磁性層３９が含有されている。これにより前記強磁性層４３の一軸異方性が増幅され、フリー磁性層と強磁性層の磁化の反平行状態をトラック幅方向に安定して固定でき、この結果、狭トラック化においても再生波形の安定性等を向上させることができ、またサイドリーディングの発生を適切に軽減することが可能になる。【選択図】　　図１
2004087901.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層および非磁性中間層を有する多層膜を有し、
前記非磁性中間層の素子両側端部上にはトラック幅方向の素子中央部に所定の間隔を空けて強磁性層が設けられ、前記強磁性層とフリー磁性層はトラック幅方向にて互いに反平行に磁化され、
前記多層膜および前記強磁性層のトラック幅方向における両側端面は連続面として形成され、前記連続面のトラック幅方向の両側にはバイアス層が設けられ、組成元素にＣｏを含み且つ、層構造にアモルファス相を有するアモルファス磁性層が前記強磁性層内に含有されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記強磁性層は強磁性材料で形成された強磁性材料層上に前記アモルファス磁性層が積層されて構成されている請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記強磁性材料層とアモルファス磁性層間には、膜厚方向に貫通した欠陥部を有する酸化層が形成され、前記欠陥部を介して前記強磁性材料層の上面とアモルファス磁性層の下面とが接する請求項１または２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記酸化層は前記強磁性材料層の表面を酸化して形成されたものである請求項３記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記強磁性材料層は結晶質である請求項２ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記アモルファス磁性層は、組成式がＣｏＴ（ただし元素Ｔは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、希土類元素のうちいずれか１種以上から選択される）のアモルファス合金で形成される請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記アモルファス磁性層は、組成式がＣｏＴＭ（ただし元素Ｔは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、希土類元素のうちいずれか１種以上から選択され、元素Ｍは、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｎ、Ｏのうちいずれか１種以上から選択される）のアモルファス合金で形成される請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項８】
組成式がＣｏＴあるいはＣｏＴＭの前記アモルファス合金には、さらにＦｅあるいはＮｉのうちいずれか１種あるいは両方の元素が含まれる請求項６または７に記載の磁気検出素子。
【請求項９】
組成式がＣｏＴあるいはＣｏＴＭの前記アモルファス合金には、さらにＦｅが含有される請求項６または７に記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記アモルファス磁性層は一軸異方性を有する請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記アモルファス磁性層の一軸異方性の大きさは、前記強磁性材料層が持つ一軸異方性よりも大きい請求項２ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
前記強磁性層上から前記バイアス層上にかけて電極層が形成される請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
前記強磁性層上から前記バイアス層上にかけて絶縁層が形成され、前記反強磁性層の下側に下部電極層が形成され、前記絶縁層上から前記多層膜の素子中央部上にかけて上部電極層が形成される請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子。
【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装置に係り、特に再生波形の安定性等を向上させることができるとともに、サイドリーディングの発生を抑制することができる磁気検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１２は従来の磁気検出素子１の構造を記録媒体との対向面側から示した部分断面図である。
【０００３】
符号２は基板であり、前記基板２上には、シードレイヤ３が形成され、さらにその上に反強磁性層４が形成されている。
【０００４】
前記反強磁性層４の上には、磁性層６、８とその間に介在する非磁性中間層７により形成される３層構造の固定磁性層５が形成されている。前記固定磁性層５は前記反強磁性層４との間で発生する交換結合磁界によってハイト方向（図示Ｙ方向）に磁化固定されている。
【０００５】
前記固定磁性層５の上には、非磁性材料層９が形成されており、前記非磁性材料層９の上にはフリー磁性層１０が形成され、前記フリー磁性層１０の上部には、保護層１１が形成されている。以下では、前記シードレイヤ３から前記保護層１１までの積層膜を多層膜１７と呼ぶ。
【０００６】
図１２に示すように、前記保護層１１上には電極層１２が形成されている。前記電極層１２は前記フリー磁性層１０の素子中央部Ｂ上には形成されておらず、前記素子中央部Ｂのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側の素子両側端部Ａ上に形成され、さらに前記電極層１２は前記ハードバイアス層１５上にまで延びて形成されている。そして、前記電極層１２の上部には、前記電極層１２を大気による酸化などから保護する保護層１３が形成されている。
【０００７】
図１２に示すように、前記電極層１２の下面のトラック幅方向における幅寸法でトラック幅Ｔｗが規制されている。
【０００８】
前記多層膜１７のトラック幅方向の両側には、バイアス下地層１４の上に形成されたハードバイアス層１５，１５が設けられている。このハードバイアス層１５，１５の上には保護層１６が形成されている。
【０００９】
前記フリー磁性層１０は前記ハードバイアス層１５からの縦バイアス磁界を受けて図示Ｘ方向に磁化されている。前記フリー磁性層１０の素子両側端部Ａには前記ハードバイアス層１５からの縦バイアス磁界が強く作用することで、前記素子両側端部Ａでの磁化は外部磁界に対し変動し難くなっているが、前記ハードバイアス層１５から距離的に離れた前記フリー磁性層１０の素子中央部Ｂは、外部磁界を受けて感度良く変動するようになっている。
【００１０】
図１２に示す磁気検出素子１では、前記電極層１２が前記多層膜１７の素子両側端部Ａ上にまでオーバーラップし、前記電極層１２からのセンス電流が主に前記多層膜１７の素子中央部Ｂに流れる。
【００１１】
図１２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１０の素子中央部Ｂの磁化が変動することで、変化する電気抵抗を定電流動作時には電圧変化としてとらえ、または定電圧動作時には電流変化としてとらえることによって、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。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
最近の高記録密度化に伴ってトラック幅Ｔｗがサブミクロン単位で規定されるようになっているが、図１２に示す磁気検出素子１では、前記フリー磁性層１０の素子両側端部Ａの磁化が磁気的に完全に固定された状態にはなく、外部磁界に対し若干磁化変動するため、その磁化変動が前記フリー磁性層１０の素子中央部Ｂにまで伝播し、サイドリーディングの問題を引き起こし、これが狭トラック化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造できない足かせとなっていた。
【００１３】
一方、素子両側端部Ａの前記フリー磁性層１０の磁化方向を固定させる方法として、前記フリー磁性層１０上に反強磁性層を形成し、前記反強磁性層との間で発生する交換結合磁界により、前記フリー磁性層１０の磁化を図示Ｘ方向に固定する方法がある。しかしこの方法では、トラック幅Ｔｗをサブミクロン単位で規定した場合、いわゆるＥｘｃｈｅｎｇｅ　Ｓｔｉｆｆｎｅｓｓの影響が大きくなって前記素子中央部Ｂでのフリー磁性層１０が外部磁界に対して感度良く磁化変動しにくくなり、高い再生出力を得ることができないといった問題があった。
【００１４】
そこで本発明は前記従来の課題を解決するものであり、再生波形の安定性等を向上させるとともに、サイドリーディングの発生を適切に抑制でき、適切に狭トラック化に対応可能な磁気検出素子を提供することを目的とする。
【００１５】
【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、下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層および非磁性中間層を有する多層膜を有し、
前記非磁性中間層の素子両側端部上にはトラック幅方向の素子中央部に所定の間隔を空けて強磁性層が設けられ、前記強磁性層とフリー磁性層はトラック幅方向にて互いに反平行に磁化され、
前記多層膜および前記強磁性層のトラック幅方向における両側端面は連続面として形成され、前記連続面のトラック幅方向の両側にはバイアス層が設けられ、組成元素にＣｏを含み且つ、層構造にアモルファス相を有するアモルファス磁性層が前記強磁性層内に含有されていることを特徴とするものである。
【００１６】
本発明では、前記フリー磁性層と強磁性層とが素子中央部のトラック幅方向の両側の素子両側端部で、非磁性中間層を挟んだ人工フェリ構造となっており、互いの磁化は反平行状態になっている。本発明において素子両側端部を人工フェリ構造とする理由は、素子両側端部をフリー磁性層の単層構造で構成するよりも、トラック幅方向への磁化の安定性を向上させることができ、またフリー磁性層と強磁性層との単位面積当たりの磁気モーメントや膜厚差を適正な範囲内に収めることで前記素子両側端部での再生感度を効果的に鈍化させることができるからである。
【００１７】
ただし本発明では、フリー磁性層と強磁性層のトラック幅方向の両側にバイアス層が設けられているため、前記バイアス層からの縦バイアス磁界は、前記フリー磁性層および強磁性層のどちらかの磁化方向に対して逆向きとなり、この結果、前記バイアス層付近でのフリー磁性層および強磁性層の反平行状態の磁化がトラック幅方向から傾く可能性がある。
【００１８】
そこで本発明では、上記の素子構造に加え、素子両側端部でのフリー磁性層と強磁性層を反平行状態を維持しながらトラック幅方向に磁化固定するため、前記強磁性層内にＣｏを含み且つアモルファス相を有するアモルファス磁性層を含有させている。
【００１９】
Ｃｏを含むアモルファス構造のアモルファス磁性層は、一軸異方性を有し、この異方性は例えば一般的に強磁性層として用いられる結晶質のＣｏＦｅ合金やＮｉＦｅ合金に比べて大きい。
【００２０】
そして前記アモルファス磁性層が前記強磁性層内に含有されると、前記強磁性層の一軸異方性が増幅される。これにより仮に強磁性層にバイアス層から自らの磁化方向と逆方向の縦バイアス磁界が流入しても、前記強磁性層はトラック幅方向に強く磁化固定され、前記強磁性層と反平行の磁化を保つフリー磁性層の磁化もトラック幅方向に強く維持される。この結果、素子両側端部では前記強磁性層とフリー磁性層の磁化が反平行状態を保ったまま、トラック幅方向に適切に固定される。前記フリー磁性層にバイアス層から自らの磁化方向と逆方向の縦バイアス磁界が流入した場合も上記と同様の効果を得ることができる。
【００２１】
以上のように本発明では素子両側端部での前記フリー磁性層および強磁性層の磁化をトラック幅方向に安定して固定できるため、アシンメトリーを良好にでき、また再生波形の安定性を向上させることができ、しかもフリー磁性層および強磁性層のトラック幅方向への固定力が増すことでサイドリーディングの発生を適切に軽減することが可能になる。そして本発明では、このように再生特性が良好な磁気検出素子を狭トラック化において実現することができる。
【００２２】
また本発明では、前記強磁性層は強磁性材料で形成された強磁性材料層上に前記アモルファス磁性層が積層されて構成されていることが好ましい。これにより前記強磁性層とフリー磁性層間にＲＫＫＹ相互作用における反平行結合磁界を適切に発生させることができ、前記強磁性層とフリー磁性層の磁化を反平行状態に保つことができる。
【００２３】
また本発明では、前記強磁性材料層とアモルファス磁性層間には、膜厚方向に貫通した欠陥部を有する酸化層が形成され、前記欠陥部を介して前記強磁性材料層の上面とアモルファス磁性層の下面とが接することが好ましい。
【００２４】
磁性層をアモルファス構造で成長させるときに、その下地となる層が結晶質であるとアモルファス構造を保って成長しにくく、下地の結晶構造に引きずられてエピタキシャル成長をするため、アモルファス構造としたい磁性層が結晶質になりやすい。
【００２５】
そこで、本発明では膜厚方向に貫通した欠陥部（ピンホールともいう）を有する酸化層を前記強磁性材料層とアモルファス磁性層間に設け、これにより前記強磁性材料で形成された磁性領域の結晶構造に引きずられることなく、前記酸化層上にアモルファス構造のアモルファス磁性層を成長させることが可能になる。また前記酸化層に貫通する欠陥部を設けたことで、前記欠陥部を介して強磁性材料層の上面とアモルファス磁性層の下面とが接し、これにより前記強磁性材料層とアモルファス磁性層とを磁気的に結合させることができるので、適切に前記強磁性層の一軸異方性を増幅させることができる。
【００２６】
また本発明では、前記酸化層は前記強磁性材料層の表面を酸化して形成されたものであることが好ましい。これにより簡単に前記強磁性材料層とアモルファス磁性層間に酸化層を介在させることができる。
【００２７】
なお前記強磁性材料層は結晶質であるとき、特に上記した強磁性層の膜構造を有すると、上記した効果を有効に得ることができる。
【００２８】
また本発明では、前記アモルファス磁性層は、組成式がＣｏＴ（ただし元素Ｔは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、希土類元素のうちいずれか１種以上から選択される）のアモルファス合金で形成されることが好ましい。
【００２９】
あるいは本発明では、前記アモルファス磁性層は、組成式がＣｏＴＭ（ただし元素Ｔは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗのうちいずれか１種以上から選択され、元素Ｍは、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｎ、Ｏのうちいずれか１種以上から選択される）のアモルファス合金で形成されることが好ましい。
【００３０】
上記した組成元素で形成された磁性材料はアモルファスになるとＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金等の結晶質の強磁性材料に比べて高い一軸異方性を発生する。
【００３１】
また本発明では、組成式がＣｏＴあるいはＣｏＴＭの前記アモルファス合金には、さらにＦｅあるいはＮｉのうちいずれか１種あるいは両方の元素が含まれることが好ましい。前記組成式がＣｏＴあるいはＣｏＴＭの前記アモルファス合金には、さらにＦｅが含有されることがより好ましい。上記の組成元素で形成されたアモルファス合金にＦｅが含有されると、より効果的に一軸異方性を大きくすることが可能である。
【００３２】
また本発明では、前記アモルファス磁性層は一軸異方性を有するものであり、前記アモルファス磁性層の一軸異方性の大きさは、前記磁性材料層が持つ一軸異方性よりも大きいことが、効果的に前記強磁性層の一軸異方性を増幅させる上で好ましい。
【００３３】
なお本発明では、前記強磁性層上から前記バイアス層上にかけて電極層が形成される構造であっても、あるいは前記強磁性層上から前記バイアス層上にかけて絶縁層が形成され、前記反強磁性層の下側に下部電極層が形成され、前記絶縁層上から前記多層膜の素子中央部上にかけて上部電極層が形成される構造であってもよい。前者の磁気検出素子は、電極層からのセンス電流が多層膜に対し膜面と平行な方向に流れるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造であり、後者の磁気検出素子は、電極層からのセンス電流が多層膜に対し膜厚方向と平行な方向に流れるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造である。
【００３４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。図１に示す磁気検出素子２１は、ハードディスク装置などに搭載される磁気ヘッドのＭＲヘッドの一部として構成されるものである。
【００３５】
図１に示すように、前記磁気検出素子２１は、基板２２上に下から順にシードレイヤ２３、反強磁性層２４、固定磁性層２５、非磁性材料層２９、フリー磁性層３０および非磁性中間層３７が形成されている。以下では前記シードレイヤ２３から前記非磁性中間層３７までを多層膜４２と呼ぶ。前記多層膜４２は、例えばスパッタ法や蒸着法などの公知の薄膜形成プロセスによって成膜される。
【００３６】
図１に示すように前記フリー磁性層３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における素子両側端部Ａ上には強磁性層４３が形成されている。この実施形態では前記強磁性層４３は２層構造であり、前記強磁性層４３を構成する符号３８の層は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金などの強磁性材料で形成された強磁性材料層であり、符号３９の層は組成元素にＣｏを含み且つ、層構造にアモルファス相を有するアモルファス磁性層である。前記強磁性層４３上にはＴａなどの保護層３１が形成されている。
【００３７】
図１に示すように、前記多層膜４２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部４２ａ、４２ａ、および強磁性層４３のトラック幅方向における外側の両側端面４３ａは同じ連続面上に揃って形成され、前記強磁性層４３の両側端面４３ａから多層膜４２の両側端面４２ａにかけて湾曲した面となっている。
【００３８】
図１に示すように前記両側端面４２ａ、４３ａよりもトラック幅方向に広がって形成された基板２２上から前記両側端面４２ａ、４３ａ上にかけてバイアス下地層３４が形成され、さらにバイアス下地層３４上には、ハードバイアス層３５，３５が形成されている。また前記ハードバイアス層３５，３５上にはＴａなどの保護層３６が形成されている。
【００３９】
図１に示すように前記保護層３１、３６上にはＣｒなどで形成されたストッパ層４４が形成され、前記ストッパ層４４上にはＴａなどで形成された電極下地層４５が形成されている。前記電極下地層４５上にはＡｕなどの電極層３２が形成され、さらに前記電極層３２上にはＴａなどの保護層３３が形成されている。
【００４０】
図１に示すように前記ストッパ層４４から前記保護層３３までの積層体は、強磁性層４３の上側のみならずハードバイアス層３５の上側にまで延出して形成されるが前記フリー磁性層３０の素子中央部Ｂ上には形成されていない。その結果、前記フリー磁性層３０の素子中央部Ｂ上には凹部４０が形成され、前記凹部４０の底面からは前記非磁性中間層３７が露出している。また前記凹部４０の下面のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法（あるいは強磁性層４３の下面間のトラック幅方向における幅寸法）でトラック幅Ｔｗが規制される。この実施形態では前記トラック幅Ｔｗを０．０５μｍ〜０．１５μｍで形成することができる。
【００４１】
次に各層の材質について以下に説明する。前記基板２２上に形成された前記シードレイヤ２３は、ＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｒ合金あるいはＣｒなどで形成されている。前記シードレイヤ２３は、例えば（Ｎｉ０．８Ｆｅ０．２）６０ａｔ％Ｃｒ４０ａｔ％の膜厚６０Åで形成される。
【００４２】
前記シードレイヤ２３の上に形成された反強磁性層２４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。
【００４３】
前記反強磁性層２４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反強磁性層２４および固定磁性層２５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、優れた反強磁性層２４および固定磁性層２５の交換結合膜を得ることができる。
【００４４】
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。前記反強磁性層２４の膜厚は、トラック幅Ｔｗ方向の中心付近において８０〜３００Åである。
【００４５】
前記反強磁性層２４の上に形成された固定磁性層２５は人工フェリ構造であり、磁性層２６および２８と、その間に介在する非磁性中間層２７の３層構造である。
【００４６】
前記磁性層２６および２８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２６と磁性層２８は、同一の材料で形成されることが好ましい。
【００４７】
また、非磁性中間層２７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。
【００４８】
前記固定磁性層２５の上に形成された非磁性材料層２９は、前記固定磁性層２５とフリー磁性層３０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。
【００４９】
前記フリー磁性層３０は強磁性材料により形成されるものであり、例えばＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金、ＮｉＦｅ合金、などの磁性材料が使用される。
【００５０】
また、非磁性中間層３７は、非磁性材料により形成されるもので、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。
【００５１】
前記ハードバイアス層３５，３５は、例えばＣｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などで形成される。また、前記バイアス下地層３４，３４は例えばＣｒなどによって形成される。
【００５２】
また前記電極層３２，３２は、例えばＡｕ，Ｗ，Ｃｒ，Ｔａなどで形成することができる。また、前記保護層３１、３３、３６は例えばＴａなどで形成することができる。
【００５３】
図１に示す磁気検出素子の特徴的部分について以下に説明する。図１に示す磁気検出素子では、前記フリー磁性層３０の素子両側端部Ａ上に非磁性中間層３７を介して強磁性層４３が形成されており、すなわちこの部分は人工フェリ構造となっている。このため前記フリー磁性層３０と強磁性層４３間にはＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界が生じ、前記フリー磁性層３０と強磁性層４３の磁化は互いにトラック幅方向に反平行状態になっている。
【００５４】
また前記フリー磁性層３０および強磁性層４３の両側にはハードバイアス層３５が形成されている。このため前記ハードバイアス層３５から前記フリー磁性層３０および強磁性層４３に縦バイアス磁界が作用し、フリー磁性層３０および強磁性層４３のうち単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）が大きい方の磁性層が前記ハードバイアス層３５の着磁方向と同じ方向に磁化され、前記磁気モーメントが小さい方の磁性層は、前記ハードバイアス層３５の着磁方向と逆方向に磁化される。
【００５５】
ところで図１に示す実施形態では前記強磁性層４３を例えばＣｏＦｅ合金などで形成された強磁性材料層３８と組成元素にＣｏを含み且つ、層構造にアモルファス相を有するアモルファス磁性層３９の２層構造で形成している。
【００５６】
前記アモルファス磁性層３９の一軸異方性の大きさは、前記強磁性材料層３８自身が持つ一軸異方性よりも大きく、例えば強磁性材料層３８が数Ｏｅ（エルステッド、１Ｏｅ＝７９．６Ａ／ｍ）の一軸異方性磁界を持つのに対し、前記アモルファス磁性層３９は数十Ｏｅの一軸異方性磁界を持っている。
【００５７】
このように一軸異方性の大きいアモルファス磁性層３９を前記強磁性層４３内に含有させると前記強磁性層４３の一軸異方性は増幅するため、前記強磁性層４３の磁化容易軸をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けるよう、磁場中成膜、または磁場中熱処理を施すことにより、前記強磁性層４３はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に強く磁化固定される。一方、前記強磁性層４３と反平行の磁化方向となる素子両側端部Ａのフリー磁性層３０の磁化もトラック幅方向に強く向けられその方向に固定される。
【００５８】
図１の構造では、前記フリー磁性層３０と強磁性層４３のトラック幅方向の両側にハードバイアス層３５があり、前記フリー磁性層３０と強磁性層４３のうちどちらか一方の磁性層には、前記ハードバイアス層３５からその磁性層の磁化と逆方向の縦バイアス磁界が作用する。具体的に言うと、例えばフリー磁性層３０の単位面積当たりの磁気モーメントが強磁性層４３の前記磁気モーメントよりも大きい場合、前記ハードバイアス層３５が図示左方向に着磁されていると、前記フリー磁性層３０は図示左方向に磁化され、一方、強磁性層４３は図示右方向に磁化される。このとき前記強磁性層４３には、前記ハードバイアス層３５から図示左方向の縦バイアス磁界が作用するため、前記強磁性層４３には自らの磁化方向と逆方向の縦バイアス磁界が流入する。かかる場合、前記フリー磁性層３０および強磁性層３４の磁化は反平行状態を保ちながらもトラック幅方向から傾く可能性があり、これによってアシンメトリーの悪化、再生波形の不安定性が増し、またトラック幅方向に磁化を固定する力が弱いためサイドリーディングの問題を引き起こしやすくなる。
【００５９】
しかし図１の実施形態では、上記したように前記強磁性層４３内にアモルファス磁性層３９を含有し、前記強磁性層４３の一軸異方性を増幅させることで、前記強磁性層４３とフリー磁性層３０の磁化の反平行状態をトラック幅方向に安定して強いものにでき、よって前記強磁性層４３に自らの磁化と逆方向の縦バイアス磁界が流入しても前記強磁性層４３とフリー磁性層３０の磁化を反平行状態を保ちながらトラック幅方向により安定して固定しておくことができる。フリー磁性層３０に自らの磁化方向と逆向きの縦バイアス磁界が流入する場合も同様である。
【００６０】
したがって図１に示す構造の磁気検出素子では、今後の更なる狭トラック化においても、アシンメトリーを良好にでき、また再生波形の安定性を向上させることができ、さらに前記強磁性層４３とフリー磁性層３０の磁化のトラック幅方向への固定力を強めることができるのでサイドリーディングの発生をより効果的に低減させることができる。
【００６１】
前記強磁性層４３の層構造および材質等についてさらに詳しく説明する。図２は、素子両側端部Ａのフリー磁性層３０と、その上に形成された非磁性中間層３７と、さらにその上に形成された強磁性層４３の部分を記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図である。
【００６２】
図２では、前記フリー磁性層３０は図示右方向に、強磁性層４３は図示左方向に磁化され、前記フリー磁性層３０と強磁性層４３の磁化が前記非磁性中間層３７を挟んで反平行状態になっている。
【００６３】
前記強磁性層４３を構成する強磁性材料層３８は、前記非磁性中間層３７と接する位置に形成され、主に前記強磁性材料層３８と前記フリー磁性層３０間でＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界が発生することで、前記強磁性層４３とフリー磁性層３０の磁化が反平行状態にされる。なお前記アモルファス磁性層３９を前記非磁性中間層３７と接して形成すると前記ＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界が弱まるので、前記非磁性中間層３７と接する位置には前記強磁性材料層３８を形成することが好ましい。
【００６４】
前記強磁性材料層３８はＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどで形成され、これら材質で形成された強磁性材料層３８は主に結晶質である。
【００６５】
図１では結晶性が良くなるようにシードレイヤ２３が設けられ、その上に形成される各層もエピタキシャル成長によって結晶質になりやすくなっている。
【００６６】
前記強磁性材料層３８がＣｏＦｅ合金で形成されるとき、前記強磁性材料層３８はｆｃｃ構造の結晶格子を持つものと考えられる。
【００６７】
前記強磁性材料層３８上に形成されたアモルファス磁性層３９は、スパッタ法や蒸着法によって成膜される。スパッタ装置としては、ＲＦ２極スパッタ、ＤＣスパッタ、マグネトロンスパッタ、ＲＦ３極スパッタ、イオンビームスパッタ、または対向ターゲット式スパッタなど既存のものを使用すればよい。
【００６８】
前記アモルファス磁性層３９は、組成元素にＣｏを含み、且つ層構造にアモルファス相を有する膜構造である。具体的な組成としては、前記アモルファス磁性層３９は、組成式がＣｏＴ（ただし元素Ｔは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、希土類元素のうちいずれか１種以上から選択される。ここで「希土類元素」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドを意味する。）のアモルファス合金で形成されることが好ましい。例えばＣｏＺｒＮｂ、ＣｏＨｆＴａのアモルファス合金を前記アモルファス磁性層３９の材質として選択できる。
【００６９】
この組成で形成されたアモルファス磁性層３９はＣｏの部分が微結晶相で、元素Ｔがアモルファス相を構成するか、あるいは全体がアモルファス相となっていると考えられる。
【００７０】
あるいは前記アモルファス磁性層３９は、組成式がＣｏＴＭ（ただし元素Ｔは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、希土類元素のうちいずれか１種以上から選択される。ここで「希土類元素」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドを意味する。元素Ｍは、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｎ、Ｏのうちいずれか１種以上から選択される）のアモルファス合金で形成されることが好ましい。
【００７１】
さらには組成式がＣｏＴあるいはＣｏＴＭの前記アモルファス合金に、さらにＦｅあるいはＮｉのうちいずれか１種あるいは両方の元素が含まれることが好ましく、特にＦｅが含有されていることが好ましい。
【００７２】
Ｆｅ、Ｎｉは、Ｃｏとともに磁性を担う元素であり、Ｆｅ、Ｎｉを含有させることで磁気特性を高めることができる。またＦｅを含有させると前記アモルファス磁性層３９の一軸異方性がより大きくなり、より効果的に前記強磁性層４３の一軸異方性を増幅させることができる。Ｆｅを含んだアモルファス磁性層３９としては具体的にはＣｏＦｅＮｂＨｆなどを挙げることができる。
【００７３】
上記した組成のアモルファス磁性層３９は、磁場中成膜あるいは成膜後の磁場中熱処理により、アモルファス状態において、前記強磁性材料層３８よりも大きい一軸異方性を発生させる。
【００７４】
そしてこの大きい一軸異方性を有するアモルファス磁性層３９を前記強磁性材料層３８上に磁場中成膜することで、前記強磁性層４３の一軸異方性が増幅する。
【００７５】
図２では前記強磁性材料層３８の膜厚は３Å〜１０Å程度であり、前記アモルファス磁性層３９の膜厚は１０Å〜５０Å程度である。
【００７６】
ところで図２のように、前記強磁性材料層３８上に前記アモルファス磁性層３９を直接スパッタ法などで成膜すると、前記強磁性材料層３８が結晶質であるために前記アモルファス磁性層３９が前記強磁性材料層３８の結晶構造に引きずられてエピタキシャル成長しやすい。エピタキシャル成長すると前記アモルファス磁性層３９も結晶質になりやすいので、前記アモルファス磁性層３９を成膜する際にエピタキシャル成長をある程度遮断することが好ましい。そこで図３のような膜構造で前記強磁性層４３を形成することが好ましい。
【００７７】
図３は、図２と同様に、フリー磁性層３０、非磁性中間層３７および強磁性層４３の各層を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００７８】
図３では前記非磁性中間層３７上に強磁性材料層３８が成膜されている。前記強磁性材料層３８の材質は上記した通りであり、前記強磁性材料層３８は結晶質である。図３に示すように前記強磁性材料層３８の表面３８ａから底面方向にかけて所定の深さだけ、部分的に欠陥部（ピンホール）４６ａを有する酸化層４６が設けられており、前記強磁性材料層３８上に前記アモルファス磁性層３９が設けられている。
【００７９】
前記欠陥部４６ａには膜厚方向（図示Ｚ方向）に酸化層４６が形成されておらず、前記欠陥部４６ａの部分で前記強磁性材料層３８の表面３８ａとアモルファス磁性層３９の底面とが磁気的に結合する。この結果、前記アモルファス磁性層３９の大きい一軸異方性が付与されて、前記強磁性層４３の一軸異方性を増幅させることができる。
【００８０】
図３のように部分的に欠陥部４６ａを有する酸化層４６を前記強磁性材料層３８の表面に設けることで、前記酸化層４６上に成膜されるアモルファス磁性層３９は前記強磁性材料層３８の結晶構造に引きずられることなく、適切にアモルファス相を有して成長する。
【００８１】
すなわち前記酸化層４６の部分で前記アモルファス磁性層３９が前記強磁性材料層３８上でエピタキシャル成長するのを遮断し、これによって一軸異方性の大きいアモルファス磁性層３９を成膜できるとともに、部分的に形成された欠陥部４６ａで前記強磁性材料層３８とアモルファス磁性層３９間に磁気的な結合を生じさせることで、前記強磁性層４３の一軸異方性を増幅させることが可能になっている。
【００８２】
前記酸化層４６は、例えば前記強磁性材料層３８を前記非磁性中間層３７上にスパッタ法などで成膜した後、前記強磁性材料層３８の表面を酸化することで形成できる。例えば前記強磁性材料層３８がＣｏＦｅ合金で形成される場合、前記酸化層４６はＣｏ−Ｆｅ−Ｏである。酸化方法には、自然酸化、プラズマ酸化、あるいはラジカル酸化などを使用することができる。
【００８３】
図３に示すように前記酸化層４６には欠陥部４６ａが形成されないといけないため、前記強磁性材料層３８の表面３８ａを酸化する際の酸化条件を適切に定め、前記強磁性材料層３８の表面３８ａ全体が酸化されないようにすることが重要である。
【００８４】
例えば一例を挙げると、酸化方法として自然酸化法を用い、酸化時間を１０秒とし、ガス圧６６７Ｐａとする。これにより、前記強磁性材料層３８の表面３８ａが部分的に酸化され、図３に示す欠陥部４６ａを有する酸化層４６が形成される。
【００８５】
図３では前記強磁性材料層３８の膜厚ｈ１（底面から表面３８ａまでの膜厚）は５Å〜３０Å程度であり、そのうち酸化層４６の膜厚は５Å〜２０Å程度であり、前記アモルファス磁性層３９の膜厚は１０Å〜５０Å程度である。一例を挙げると、前記強磁性材料層３８の底面から前記酸化層４６の底面までの膜厚ｈ２は６Åで、前記酸化層４６の膜厚は１０〜２０Å程度である。
【００８６】
また前記酸化層４６は、前記強磁性材料層３８の表面３８ａを酸化して形成する以外に、前記強磁性材料層３８上に前記酸化層４６をスパッタなどで形成してもよい。このとき前記酸化層４６に部分的に膜厚方向に貫通した欠陥部４６ａが形成されるように、前記スパッタ条件を適切に規制して、前記酸化層４６の形成を行う。スパッタ法では成膜時間が短いと酸化層４６を構成する原子が島状に凝集することで酸化層４６を構成する原子が成膜されない部分があり、この部分が欠陥部４６ａとして機能する。
【００８７】
なお前記アモルファス磁性層３９は、強磁性層４３内に含有されていればよく、例えば前記強磁性層４３を２層よりも多い多層構造で形成してもよい。また実際に製造された強磁性層４３において、前記強磁性層４３にアモルファス磁性層３９が含まれているか否かは透過型電子顕微鏡（ＴＥＭ）および電子線回折
などで測定することが好ましい。
【００８８】
以上、強磁性層４３の膜構成等について説明したが、強磁性層４３とフリー磁性層３０の反平行磁化状態の固定力を強くするには、例えば図４に示すようにＣｏＦｅ合金等からなる強磁性層４７上に、ＣｏＣｒＴａなどの硬磁性層４８を設けたり、あるいは図５に示すように前記強磁性層４７上にＩｒＭｎ合金などの薄い反強磁性層４８を設けてもよいが、かかる場合、次のような問題が発生して好ましくない。
【００８９】
すなわち図４や図５のように強磁性層４７の上に硬磁性層４８や反強磁性層４９を設けて、前記硬磁性層４８からのバイアス磁界や前記反強磁性層４９との交換結合磁界によって強磁性層４７とフリー磁性層３０の反平行磁化状態をトラック幅方向に固定する場合、前記フリー磁性層３０は、前記フリー磁性層３０内部の隣接スピン間に働く交換相互作用により媒介されたバイアス磁界によって図示Ｘ方向に揃えられるが、狭トラック化が進むと、このバイアス磁界の影響を強く受ける領域が前記素子中央部Ｂ内（図１を参照）で相対的に大きくなるため、前記フリー磁性層３０の外部磁界に対する再生感度が低下しやすくなる。
【００９０】
したがって特に０．０５μｍ〜０．１５μｍに小さくなる狭トラック化の下では、図４や図５のような方法でフリー磁性層３０と強磁性層４３の磁化をトラック幅方向に固定するのは有効な方法ではなく、むしろ狭トラック化に対応できる磁気検出素子を製造できなくなるため、図２や図３のように強磁性層４３内に一軸異方性が大きいアモルファス磁性層３９を含有させて前記強磁性層４３の一軸異方性を増幅させて、フリー磁性層３０と強磁性層４３との反平行磁化状態をトラック幅方向に固定する手段であれば、上記のような問題は生じず、狭トラック化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが可能になっている。
【００９１】
また素子両側端部Ａでの再生感度を鈍化させるには、上記したように強磁性層４３の一軸異方性を高め、前記フリー磁性層３０と強磁性層４３の反平行磁化状態のトラック幅方向への固定力を強めて外部磁界に対し容易に磁化変動しないようにすることの他に、前記フリー磁性層３０および強磁性層４３の単位面積当たりの磁気モーメントや膜厚を所定範囲内に調整することが好ましい。
【００９２】
例えば前記フリー磁性層３０の単位面積当たりの磁気モーメントから強磁性層４３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、絶対値で２．６（Ｔ・ｎｍ）以下であると、効果的に前記再生感度を鈍化、具体的には再生感度を前記フリー磁性層３０を単独で構成した場合を１としたとき、その１／４以下に鈍化させることが可能である。
【００９３】
また前記フリー磁性層３０の膜厚から強磁性層４３の膜厚を引いた膜厚差が絶対値で３０Å以下となるように、前記フリー磁性層３０および強磁性層４３の膜厚を調整することが好ましい。これにより前記素子両側端部Ａでの再生感度を効果的に鈍化、具体的には再生感度を前記フリー磁性層３０を単独で構成した場合を１としたとき、その１／４以下に鈍化させることが可能である。
【００９４】
図１に示す磁気検出素子は、前記多層膜４２の素子両側端部Ａ上に電極層３２、３２が設けられ、前記電極層３２からのセンス電流が前記多層膜４２の各層に対し膜面と平行な方向に流れるＣＩＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｉｎ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造であるが、本発明は、電極層からのセンス電流が多層膜に対し膜厚方向と平行な方向に流れるＣＰＰ（ｃｕｒｒｅｎｔ　ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ　ｔｏ　ｔｈｅ　ｐｌａｎｅ）型と呼ばれる構造にも適用可能である。その実施形態は図６で説明する。
【００９５】
図６は本発明における第２実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号が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。
【００９６】
図６に示す符号５０はＮｉＦｅ合金等の磁性材料で形成された下部シールド層であり、前記下部シールド層５０はシールド機能のみならず下部電極層としての役割も有している。
【００９７】
図６に示す実施形態ではシードレイヤ２３が下部ギャップ層としての役割を有するが、前記シードレイヤ２３が形成されなくても反強磁性層２４が前記下部ギャップ層としての役割を有する。
【００９８】
図６に示す実施形態では図１において電極層３２であった箇所に絶縁層５１が形成されている。そして前記絶縁層５１上からトラック幅方向（図示Ｘ方向）の前記絶縁層５１間から強磁性層４３間までの積層膜間に形成された凹部４０内に上部シールド層５２が形成される。前記上部シールド層５２はＮｉＦｅ合金等の磁性材料で形成され、シールド機能と上部電極層としての機能も有する。
【００９９】
図６に示す磁気検出素子ではフリー磁性層３０上に形成された前記凹部４０内に露出する非磁性中間層３７が上部ギャップ層としての役割を有している。ただし前記素子中央部Ｂに非磁性中間層３７が無く、新たな非磁性層が設けられて、その非磁性層を上部ギャップ層としてもよいし、前記素子中央部Ｂの非磁性中間層３７上に新たな非磁性層を設けて、これら２層を上部ギャップ層として機能させてもよい。
【０１００】
図６に示す実施形態では、前記凹部４２の底面でのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法でトラック幅Ｔｗが規制され、前記トラック幅Ｔｗは０．０５μｍから０．１５μｍの範囲内で形成される。
【０１０１】
図６に示す実施形態では、前記強磁性層４３上に絶縁層５１を設けることで、前記上部シールド層５２からのセンス電流が前記凹部４０よりもトラック幅方向の両側に分流するのを抑制でき再生出力の大きい磁気検出素子を製造することができる。
【０１０２】
なお図６に示す前記非磁性材料層２９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２９は、例えばＡｌ２Ｏ３等の絶縁材料で形成される。
【０１０３】
図６に示す磁気検出素子は、多層膜４２の図示上下が電極を兼ね備えたシールド層５０、５２に挟まれたＣＰＰ型の磁気検出素子であり、ＣＰＰ型の磁気検出素子は今後の更なる狭トラック化においても再生出力を向上させることができるものと期待されている。
【０１０４】
図６に示す磁気検出素子においても、前記強磁性層４３内には組成元素にＣｏを含み且つ層構造にアモルファス相を有するアモルファス磁性層３９が含有されている。
【０１０５】
前記アモルファス磁性層３９を設けることで前記強磁性層４３をＣｏＦｅ合金等の単層で形成するよりも一軸異方性を増幅させることができ、前記強磁性層４３と素子両側端部Ａでのフリー磁性層３０の磁化をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に反平行状態を保って強く固定でき、アシンメトリーを良好にでき、また再生波形の安定性を向上させることができ、さらにサイドリーディングの発生を適切に抑制することができる。なお前記強磁性層４３の膜構成については図２や図３で説明したものと同じであるのでそちらを参照されたい。
【０１０６】
図７ないし図１１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７ないし図１１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。
【０１０７】
図７に示す工程では、基板２２上にシードレイヤ２３、反強磁性層２４、固定磁性層２５、非磁性材料層２９、フリー磁性層３０、非磁性中間層３７、強磁性層４３および保護層３１を連続成膜する。成膜にはスパッタや蒸着法が使用される。スパッタ法には、ＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法などを使用できる。なお本発明で言う「連続成膜」とは、真空状態を破らずに、チャンバ内でターゲットを次々に代えて成膜していくことを意味する。以下同じである。
【０１０８】
図７に示す工程では前記反強磁性層２４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。
【０１０９】
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。
【０１１０】
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。
【０１１１】
また図７工程では前記反強磁性層２４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反強磁性層２４を形成することにより磁場中アニールで、前記反強磁性層２４と固定磁性層２５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。
【０１１２】
図７に示す固定磁性層２５は、例えばＣｏＦｅ合金などで形成された磁性層２６と磁性層２８と、両磁性層２６、２８間に介在するＲｕなどの非磁性の中間層２７との人工フェリ構造である。前記フリー磁性層３０は、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金などの磁性材料で形成されるが、特に前記フリー磁性層３０がＮｉＦｅ合金で形成されるとき前記フリー磁性層３０と非磁性材料層２９との間にＣｏＦｅ合金などで形成された拡散防止層が形成されていることが好ましい。また非磁性中間層３７とフリー磁性層３０の間にＣｏＦｅが挿入されてもよい。これによりフリー磁性層３０と後工程で形成される強磁性層４３間に働くＲＫＫＹ相互作用による反平行交換結合を強くできる。
【０１１３】
図７に示す工程では、前記非磁性中間層３７をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成することが好ましい。また前記非磁性中間層３７を６Å〜１１Åの範囲内で形成することで、前記フリー磁性層３０と強磁性層４３間に適切な大きさのＲＫＫＹ相互作用による反平行結合磁界を生じさせ、前記フリー磁性層３０と強磁性層４３の磁化を反平行状態にすることができる。また前記保護層３１をＴａなどで形成するが、好ましくはＲｕ、Ｒｅ、Ｐｄ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕのいずれか１種または２種以上で形成することが好ましい。
【０１１４】
図７に示す工程では前記強磁性層４３を２層構造で形成する。まず前記非磁性中間層３７上にＣｏＦｅ合金、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金あるいはＣｏなどの強磁性材料からなる強磁性材料層３８をスパッタ法や蒸着法で形成する。前記強磁性材料層３８は、３Å〜１０Å程度の膜厚で結晶質である。
【０１１５】
次に、前記強磁性材料層３８上に組成元素としてＣｏを含むアモルファス磁性層３９をスパッタ法や蒸着法で成膜するが、前記強磁性材料層３８上に直接、前記アモルファス磁性層３９を成膜すると、下地となる前記強磁性材料層３８の結晶構造に引きずられて前記アモルファス磁性層３９もエピタキシャル成長して結晶質になりやすいので、図３で説明したように、前記強磁性材料層３８の表面を酸化するなどして膜厚方向に貫通した欠陥部４６ａを有する酸化層４６を形成することが好ましい。
【０１１６】
そして前記酸化層４６上に前記アモルファス磁性層３９をスパッタ法等で成膜すると、前記強磁性材料層３８の結晶構造に引きずられずに前記アモルファス磁性層３９を層構造にアモルファス相を有する膜構成で成膜することが可能になる。
【０１１７】
前記アモルファス磁性層３９を磁場中成膜、または成膜後に磁場中で熱処理をすると前記アモルファス磁性層３９に一軸異方性が生じ、前記強磁性材料層３８とアモルファス磁性層３９とで構成される強磁性層４３の一軸異方性あるいは一方向異方性は増幅される。この結果、例えば前記強磁性層３９の磁化は磁場方向に向き、一方、前記フリー磁性層３０の磁化は前記磁場とは逆方向に向く。
【０１１８】
前記アモルファス磁性層３９には、組成式がＣｏＴ（ただし元素Ｔは、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、希土類元素のうちいずれか１種以上から選択される。ここで「希土類元素」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドを意味する。）からなるアモルファス合金を使用することが好ましい。
【０１１９】
あるいは前記アモルファス磁性層３９には、組成式がＣｏＴＭ（ただし元素Ｔは、Ｆｅ、Ｎｉ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、希土類元素のうちいずれか１種以上から選択される。ここで「希土類元素」とは、Ｓｃ、Ｙおよびランタノイドを意味する。元素Ｍは、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｎ、Ｏのうちいずれか１種以上から選択される）からなるアモルファス合金を使用することが好ましい。
【０１２０】
上記した組成式がＣｏＴあるいはＣｏＴＭからなるアモルファス合金はＣｏＦｅ合金などに比べて一軸異方性が大きく、効果的に前記強磁性層４３の一軸異方性を増幅させることができる。
【０１２１】
また前記組成式がＣｏＴあるいはＣｏＴＭからなるアモルファス磁性層３９に、さらにＦｅあるいはＮｉのうちいずれか１種あるいは両方の元素を含むことが前記アモルファス磁性層３９の磁気特性を向上させる上で好ましく、特にＦｅを含有させると、さらに一軸異方性をより効果的に大きくすることができるので好ましい。
【０１２２】
図７に示すように下部ギャップ層２２上に保護層３１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、反強磁性層２４と固定磁性層２５を構成する磁性層２６との間に交換結合磁界を発生させて、前記磁性層２６の磁化を図示Ｙ方向に固定する。もう一方の磁性層２８の磁化は、前記磁性層２６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。
【０１２３】
次に図８に示す工程では、前記保護層３１上にリフトオフ用のレジスト層６０を形成する。このレジスト層６０は、前記多層膜６１の幅方向の形状を画定するもので、前記レジスト層６１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法は、フリー磁性層２６の「素子中央部Ｂ」及び「素子両側端部Ａ」（図１を参照されたい）のトラック幅方向への幅寸法を合わせた幅より若干小さいか同程度である。前記レジスト層６０の幅寸法Ｔ２は、０．１μｍ〜０．５μｍである。
【０１２４】
前記レジスト層６０を保護層３１上に形成した後、前記レジスト層６０に覆われていない前記多層膜６１をイオンミリングで削る。これにより前記レジスト層６０からはみ出した前記多層膜６１の両側部分は削れて、前記多層膜６１は記録媒体との対向面側から見ると略台形形状に画定される。
【０１２５】
図８に示すように前記多層膜６１の両側端面６１ａは前記イオンミリングで削られたエッチング面であり、前記両側端面６１ａは湾曲面か傾斜面で形成される。図８では前記両側端面６１ａが湾曲面で形成され、前記多層膜６１を構成する各層のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面が前記湾曲面に倣って連続面となっている。
【０１２６】
また図８に示す工程では、前記多層膜６１のトラック幅方向の両側を保護層３１からシードレイヤ２３まですべて削り取っているが、例えば固定磁性層２５の両側までを前記イオンミリングで削り取り、その下の反強磁性層２４を全部あるいは一部残してもよい。かかる場合、前記反強磁性層２４のトラック幅方向における両側端部が、その上の固定磁性層２５から保護層３１までの各層の前記両側端部よりもトラック幅方向に延出した形状になる。
【０１２７】
次に図９に示す工程では、前記レジスト層６０をそのまま残して、前記多層膜６１の両側端面６１ａよりもトラック幅方向（図示Ｘ方向）に広がる基板２２上から前記両側端面６１ａ上にかけてＣｒなどで形成されたバイアス下地層３４をスパッタや蒸着法で成膜し、さらに前記バイアス下地層３４上にハードバイアス層３５及び保護層３６をスパッタ法や蒸着法で連続成膜する。これにより前記レジスト層６０上にも下地材料層３４ｃ、バイアス材料層３５ｃ、および保護材料層３６ｃが付着する。
【０１２８】
前記ハードバイアス層３５をＣｏＰｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金などで形成する。また前記保護層３６をＴａなどで形成する。なお前記保護層３６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。前記保護層３６はその下のハードバイアス層３５を酸化から防止するための酸化防止層としての役割を有する。
【０１２９】
また図９工程では前記保護層３６の上面３６ａが前記保護層３１の上面３１ａと同じ平坦化面で形成されることが好ましいが、前記保護層３６の上面３６ａが前記保護層３１の上面３１ａに対して若干凹んでいたり、あるいは盛り上がっていてもかまわない。
【０１３０】
次に図１０に示す工程では、まず図９に示すレジスト層６０を除去し、その後、前記保護層３１の上面３１ａ及び保護層３６の上面３６ａをイオンミリングで若干削る。その理由は前記保護層３１、３６の表面には大気暴露によって酸化層が形成されるからであり、前記イオンミリングで前記酸化層を削り取る。上記したように前記保護層３１、３６はＴａで形成されてもよいが、前記酸化層３１、３６がＴａで形成されると酸化の進行が深く、酸化層３１、３６の膜厚を厚く形成しないと前記保護層３１、３６下の層を適切に酸化から保護できない。またＴａで保護層３１、３６で形成した場合、どの程度の深さまで酸化層が形成されているか予測しにくく、イオンミリングで前記酸化層をすべて除去することが難しいばかりか、高エネルギーのイオンミリングを用いて酸化層の除去作業を行うので、前記イオンミリングの影響が前記保護層３１、３６下の層に及びやすい。
【０１３１】
そのため上記したように前記保護層３１、３６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く、この材質で形成された保護層３１、３６には酸化層が薄い膜厚で形成されるだけなので、成膜段階における保護層３１、３６の膜厚が薄くてもその下の層を酸化から効果的に保護でき、しかも酸化層を削る際に低エネルギーのイオンミリングによっても十分に前記酸化層の除去作業を行うことができる。低エネルギーのイオンミリングを用いることで前記保護層３１、３６の酸化層の部分のみを適切に除去でき、前記イオンミリングの影響が前記保護層３１、３６下の層に及ぶことを適切に回避できる。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。
【０１３２】
前記低エネルギーのイオンミリングを行った後、前記保護層３１、３６上にＣｒなどで形成されたストッパ層４４をスパッタ法や蒸着法で成膜する。さらに連続して前記ストッパ層４４上に電極下地層４５、電極層３２、および保護層３３をスパッタ法や蒸着法で真空を破らずに成膜する。
【０１３３】
前記電極下地層４５は例えばＴａであり、前記電極層３２は例えばＡｕであり、前記保護層３３は例えばＴａである。
【０１３４】
次に図１０に示す工程では前記保護層３３の上にマスク層６２を設ける。図１０に示すように、前記マスク層６２は、前記多層膜６１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における図面中央と膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向する位置には設けられておらず、そこには前記マスク層６２間に間隔６２ａが形成されている。前記マスク層６２の下面間の間隔６２ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法Ｔ４は、フリー磁性層３０の素子中央部Ｂ（図１を参照されたい）のトラック幅方向における寸法を画定する上で重要な寸法であり、前記幅寸法Ｔ４は素子中央部Ｂの幅寸法と同程度かあるいは若干大きい。前記幅寸法Ｔ４は例えば０．０５μｍ〜０．２μｍ程度で形成される。
【０１３５】
前記マスク層６２はＣｒなどのメタルマスクかあるいはレジストなどで形成される。前記マスク層６２をメタルマスクで形成するには、例えば図１０に示す間隔６２ａの位置の保護層３３上にレジスト層を設け、前記レジスト層に覆われていない前記保護層３３上に前記メタルマスクをスパッタなどで形成して、前記レジスト層を除去するか、一旦、前記保護層３３上全体にメタルマスクを成膜した後、前記間隔６２ａを形成する位置以外のメタルマスク上にレジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記メタルマスクを除去して前記間隔６２ａを形成した後、前記レジスト層を除去する。
【０１３６】
また前記マスク層６２がレジストで形成される場合には、露光現像によって図１０に示す形状のマスク層６２を形成する。
【０１３７】
また図１０に示すように前記マスク層６２の前記間隔６２ａ内の内側端面６２ｂは上方から下方に向うにつれて徐々に前記間隔６２ｂのトラック幅方向の幅が狭まる傾斜面で形成されているが、これが湾曲面であってもよいし、あるいは垂直面（図示Ｚ方向と平行な方向）であってもよい。
【０１３８】
前記マスク層６２を形成した後、リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）で前記マスク層６２の間隔６２ａ内から露出する保護層３３、電極層３２及び電極下地層４５を削っていく。なお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。
【０１３９】
前記ＲＩＥによって前記保護層３３、電極層３２及び電極下地層４５が削れ、ストッパ層４４が前記間隔６２ａ内から露出すると、ＲＩＥでは削れ難いＣｒなどで形成されたストッパ層４４で一旦、削り込み作業が止まる。
【０１４０】
図１０に示すように前記マスク層６２の間隔６２ａ下には、凹部４０が形成され、この凹部４０内の保護層３３、電極層３２及び電極下地層４５の内側端面（図１０には点線で示されている）は、前記マスク層６２の内側端面６２ｂに倣った傾斜面となる。
【０１４１】
次に図１１に示す工程では、前記凹部４０内に露出するストッパ層４４、保護層３１、強磁性層４３をイオンミリングで削る。ただし、ストッパ層４４から強磁性層４３までの膜厚は薄いので（具体的には５０Å程度）、イオンミリングでの削り込み量が多いと、フリー磁性層３０にまで前記イオンミリングの影響が及んで好ましくない。
【０１４２】
そのため前記ストッパ層４４から強磁性層４３までの削り込み量はイオンミリング装置に内蔵されたＳＩＭＳ分析装置によりモニタしながら制御することが好ましい。なお前記ストッパ層４４から強磁性層４３までの膜厚は薄いので、このイオンミリングには低エネルギーのイオンミリングを使用できる。前記イオンミリングにより前記ストッパ層４４から強磁性層４３までが削り込まれると同時に（図１１では削り込まれた部分が点線で示されている）、マスク層６２も前記イオンミリングの影響を受けて削られる（図１１では前記マスク層６２を点線で示している）。なお前記マスク層６２は前記イオンミリングですべて除去されてもよいし一部残されてもよい。
【０１４３】
また図１１では前記強磁性層４３を前記イオンミリングで削って前記非磁性中間層３７が露出した瞬間にイオンミリングを止めるが、前記非磁性中間層３７が前記イオンミリングの影響を受けて一部あるいは全部除去されてもよい。また強磁性層４３が素子中央部Ｂ上に若干残されていてもよいし、前記非磁性中間層３７がすべて除去されてさらに前記フリー磁性層３０が若干削られてもよい。ここで前記強磁性層４３を素子中央部Ｂ上に若干残す場合であるが、かかる場合、前記強磁性層４３を構成するアモルファス磁性層３９の部分はすべて除去し、強磁性材料層３８の一部を残すことが好ましい。前記アモルファス磁性層３９が素子中央部Ｂ上に残っていると、前記素子中央部Ｂでの強磁性層４３は依然として強い一軸異方性を有し、前記素子中央部Ｂでの強磁性層４３およびフリー磁性層３０の磁化が外部磁界に対し感度良く磁化反転しないからである。
【０１４４】
なお素子中央部Ｂに強磁性材料層３８が一部残されても、かかる場合、素子中央部Ｂでは、残された強磁性材料層３８の膜厚が素子両側端部Ａでの強磁性層４３に比べて非常に薄いので、前記素子中央部Ｂにおけるフリー磁性層３０と強磁性材料層３８の単位面積当たりの磁気モーメント差は、素子両側端部Ａのそれに比べて大きくなる。磁気モーメント差、すなわち単位面積当たりの合成磁気モーメントが大きくなると、再生感度が上昇するので、素子中央部Ｂに若干強磁性材料層３８が残されていても、前記素子中央部Ｂでの再生感度を良好に保つことができる。
【０１４５】
なお図１１に示すように、前記凹部４０内の前記ストッパ層４４、保護層３１及び強磁性層４３の内側端面４３ｂ（図１１では点線で示されている）は、その上の電極層３２の内側端面に倣って連続した傾斜面となる。
【０１４６】
図１１に示すようにフリー磁性層３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部上には強磁性層４３が形成され、前記強磁性層４３の内側端面４３ｂと膜厚方向（図示Ｚ方向）で対向するフリー磁性層３０の位置から両側端面までの領域を「素子両側端部Ａ」、素子の中央において前記強磁性層４３が膜厚方向で形成されていない前記フリー磁性層３０の領域を「素子中央部Ｂ」、前記凹部４０の底面のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法を「トラック幅Ｔｗ」と定義する。
【０１４７】
次に前記保護層３３上から前記凹部４０内にかけてＴａなどの保護層を例えば１０〜２０Å成膜した後、上部ギャップ層、上部シールド層、記録用のインダクティブヘッド等の成膜を行い、さらにスライダを加工するなどした後、前記ハードバイアス層３５を図示Ｘ方向に着磁する。このときフリー磁性層３０と強磁性層４３のうち単位面積当たりの磁気モーメントが大きい方の層が前記ハードバイアス層３５の着磁方向と同じ方向に磁化され、もう一方の層は前記着磁方向と逆方向に磁化される。
【０１４８】
前記素子両側端部Ａには前記ハードバイアス層３５からの強い縦バイアス磁界が作用し、さらに強磁性層４３内にアモルファス磁性層３９を設けたことで前記強磁性層４３の一軸異方性あるいは一方向異方性が増幅し、これにより前記素子両側端部Ａでのフリー磁性層３０と強磁性層４３の磁化が反平行で且つトラック幅方向に適切に固定される。
【０１４９】
以上が図１に示す磁気検出素子の製造方法であるが、図６に示すＣＰＰ型の磁気検出素子も図７ないし図１１に示す製造工程を用いることで形成できる。
【０１５０】
すなわち図７工程でまず基板２２を下部電極を兼ね備えた下部シールド層５０とし、図９工程までの工程をそのまま施した用いた後、図１０工程で電極層３２が形成される領域を絶縁層５１で形成し、図１０、図１１工程と同様の工程を施す。そして前記絶縁層５１上から凹部４０内にかけて上部電極を兼ね備えた上部シールド層５２を形成することで図６に示すＣＰＰ型の磁気検出素子が完成する。
【０１５１】
なお本発明は図７ないし図１１に示す工程以外で図１や図６に示す磁気検出素子を製造することを除外するものではないが、図７ないし図１１に示す工程を用いることが最も容易に且つ所定形状に図１や図６に示す磁気検出素子を製造できて好ましい。
【０１５２】
また図１０工程でストッパ層４４を設けることで図１０及び図１１工程での削り込み量を精度良く制御でき、イオンミリングによりフリー磁性層３０が大きく削れることを回避でき、再生特性に優れた磁気検出素子を製造しやすい。
【０１５３】
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。
【０１５４】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、フリー磁性層と強磁性層とが素子中央部のトラック幅方向の両側の素子両側端部で、非磁性中間層を挟んだ人工フェリ構造であり、また前記フリー磁性層と強磁性層のトラック幅方向の両側にバイアス層が設けられており、さらに前記強磁性層内にＣｏを含み且つアモルファス相を有するアモルファス磁性層が含有されている。
【０１５５】
前記アモルファス磁性層が前記強磁性層内に含有されると、前記強磁性層の一軸異方性や一方向異方性が増幅され、これにより素子両側端部では前記強磁性層とフリー磁性層の磁化が反平行状態を保ったまま、トラック幅方向に適切に固定される。
【０１５６】
このように本発明では素子両側端部での前記フリー磁性層および強磁性層の磁化をトラック幅方向に安定して固定できるため、狭トラック化においてもアシンメトリーを良好にでき、また再生波形の安定性を向上させることができ、しかもフリー磁性層および強磁性層のトラック幅方向への固定力が増すことでサイドリーディングの発生を適切に軽減できる。
【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】図１に示す磁気検出素子の素子両側端部でのフリー磁性層、非磁性中間層および強磁性層の膜構造を説明するための部分拡大断面図、
【図３】図２とは別の形態であり、図１に示す磁気検出素子の素子両側端部でのフリー磁性層、非磁性中間層および強磁性層の膜構造を説明するための部分拡大断面図、
【図４】図２および図３に対する比較例であり、前記強磁性層の上に硬磁性層を設けた場合の部分拡大断面図、
【図５】図２および図３に対する比較例であり、前記強磁性層の上に反強磁性層を設けた場合の部分拡大断面図、
【図６】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７】図１に示す磁気検出素子の製造方法を説明するための一工程図、
【図８】図７の次に行なわれる一工程図、
【図９】図８の次に行なわれる一工程図、
【図１０】図９の次に行なわれる一工程図、
【図１１】図１０の次に行なわれる一工程図、
【図１２】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、
【符号の説明】
２４　反強磁性層
２５　固定磁性層
２９　非磁性材料層
３０　フリー磁性層
３２　電極層
３５　ハードバイアス層
３７　非磁性中間層
３８　強磁性材料層
３９　アモルファス磁性層
４２、６１　多層膜
４３　強磁性層
４４　ストッパ層
５０　下部シールド層
５１　絶縁層
５２　上部シールド層
６０　レジスト層
６２　マスク層
Ａ　素子両側端部
Ｂ　素子中央部
【図１】
2004087901.tif 000003
【図２】
2004087901.tif 000004
【図３】
2004087901.tif 000005
【図４】
2004087901.tif 000006
【図５】
2004087901.tif 000007
【図６】
2004087901.tif 000008
【図７】
2004087901.tif 000009
【図８】
2004087901.tif 000010
【図９】
2004087901.tif 000011
【図１０】
2004087901.tif 000012
【図１１】
2004087901.tif 000013
【図１２】
2004087901.tif 000014