(57)【要約】【課題】  磁気抵抗変化率の向上を図ることができる磁気検出素子を提供する。【解決手段】  フリー磁性層１と金属層である保護層７との間には中間層１５が形成される。この中間層１５は、フリー磁性層１と金属層である保護層７との拡散防止効果が大きい非磁性金属層１６と、前記非磁性金属層１６よりも比抵抗が高い高比抵抗層１７とを有して構成されているため、前記拡散に起因するフリー磁性層１のデッドレイヤ発生を防止できるとともに、高比抵抗層１７の存在によってシャントロスの抑制が可能な磁気抵抗変化率を大きくすることが可能である。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性層と、前記反強磁性層に接して形成される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して対向するフリー磁性層と、前記フリー磁性層に接して形成される保護層と、を有する磁気検出素子において、
前記フリー磁性層と前記保護層との間には中間層が形成されており、前記中間層は非磁性金属層と前記非磁性金属層よりも比抵抗が高い高比抵抗層とを有して構成されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記非磁性金属層は前記フリー磁性層に接して形成されており、前記非磁性金属層の上に前記高比抵抗層が形成されている請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記高比抵抗層は前記フリー磁性層に接して形成されており、前記高比抵抗層の上に前記非磁性金属層が形成されている請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記非磁性金属層の膜厚は、前記高比抵抗層の膜厚よりも小さい請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記非磁性金属層は３〜５Åの膜厚で形成され、前記高比抵抗層は５〜１５Åの膜厚で形成される請求項４記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記非磁性金属層は第１非磁性金属層と第２非磁性金属層とで構成され、前記高比抵抗層が前記第１非磁性金属層と前記第２非磁性金属層との間に位置する請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記非磁性金属層は、ＲｕまたはＰｔの少なくともどちらか一方で形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記高比抵抗層は、ＰｔＭｎで形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記高比抵抗層は、Ｒｅ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕから選択される２種以上の合金で形成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記フリー磁性層は、非磁性中間層を介して第１磁性材料層と第２磁性材料層とが積層された積層フェリ構造である請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ハードディスク装置などに搭載される再生用の磁気検出素子に係り、特にフリー磁性層と金属層との拡散を防止するとともに、シャントロスを抑制することにより、磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることができる磁気検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図８は従来における磁気検出素子Ａ１０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】
図８に示す符号１４はＴａなどの下地層であり、その上にＰｔＭｎなどの反強磁性層３０が形成されている。あるいは、前記磁気検出素子Ａ１０では、前記下地層１４と前記反強磁性層３０との間にはＣｒやＮｉなどからなるシードレイヤが形成されている。あるいは、前記下地層１４は形成されていない。
【０００４】
前記反強磁性層３０の上には、磁性材料製の固定磁性層３１が形成されている。あるいは、この固定磁性層３１は、第１と第２の磁性層が非磁性中間層を介して積層された積層フェリピンド構造として構成されている。前記固定磁性層３１の上にはＣｕなどで形成された非磁性材料層３２が形成され、さらに前記非磁性材料層３２の上には、Ｃｏ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成されたフリー磁性層３３が形成されている。
【０００５】
図８に示すように、前記フリー磁性層３３の上にはＴａなどで形成された保護層３７が形成されている。
【０００６】
前記下地層１４から保護層３７までの各層のトラック幅方向（図示Ｘ方向およびＸ方向と反対方向）の両側には、ハードバイアス層３５が形成され、前記ハードバイアス層３５の上には電極層３８が形成されている。
【０００７】
この形態の磁気検出素子では、前記固定磁性層３１の磁化は、前記反強磁性層３０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）に固定されている。
【０００８】
一方、前記フリー磁性層３３は、ハードバイアス層３５から供給される縦バイアス磁界により、トラック幅方向の図示右方向（図示Ｘ方向）に、外部磁界に対し磁化回転できる程度に弱く単磁区化された状態にある。
【０００９】
固定磁性層３１の固定磁化方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層３３の磁化の方向との関係で、前記電極層３８，３８間に流れる電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの外部信号が再生される。
【００１０】
ここで、Ｔａなどで形成された前記保護層３７は、ＮｉＦｅなどで形成された前記フリー磁性層３３に拡散し易い。このように前記フリー磁性層３３に前記保護層３７が拡散すると、前記フリー磁性層３３と前記保護層３７との界面で、スピンに依存しない電子の散乱によって、磁気検出素子Ａ１０の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が劣化してしまう。
【００１１】
また、前記フリー磁性層３３に前記保護層３７が拡散すると、その拡散した部分の前記フリー磁性層３３が磁性材料としての機能を喪失した層（デッドレイヤ）が発生し、前記フリー磁性層３３が外部磁界に対して磁化回転し難くなってしまう。この結果、磁気検出素子Ａ１０の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が劣化してしまう。特に、出力の増大や高記録密度化に伴って、近年は前記フリー磁性層３３の膜厚が小さくなっている傾向があるが、前記フリー磁性層３３の膜厚が小さい場合には、フリー磁性層３３のうち前記デッドレイヤが占める割合が大きくなってしまい、磁気抵抗変化率の劣化が顕著になる。
【００１２】
そのため、前記フリー磁性層３３に前記保護層３７が拡散することを防止するため、前記フリー磁性層３３と前記保護層３７との間に、前記拡散を防止するための拡散防止層を設けることが考えられる。
【００１３】
互いに上下の層同士の拡散を防止するための拡散防止層が開示されている技術文献としては、以下に示す特許文献１がある。
【特許文献１】特開平９−１３８９１９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１４】
前記特許文献１の図２６などに開示された磁気検出素子の拡散防止層として機能する非磁性膜７７は、反強磁性層として機能する酸化物反強磁性膜４５とフリー磁性層として機能する磁気抵抗効果膜４０との間の酸素拡散を防止し、前記磁気抵抗効果膜４０の抵抗変化率の劣化を防止するためのものであり、例えばＲｕやＰｔなどの各種金属を使用できることが開示されているが、前記保護層３７と前記フリー磁性層３３との間の拡散を防止するための機能を有するものではない。
【００１５】
ここで、前記特許文献１に開示された前記非磁性膜７７を、図８に示す前記磁気検出素子Ａ１０の前記フリー磁性層３３と前記保護層３７との間に設け、前記フリー磁性層３３と前記保護層３７との拡散を防止することも考えられる。この際、前記磁気検出素子Ａ１０は、前記フリー磁性層３３がＣｏ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成され、前記保護層３７がＴａなどの金属で形成されていることから、前記フリー磁性層３３と前記保護層３７との間に形成される拡散防止層としては、前記特許文献１に開示された非磁性膜７７に使用される材料のうち、ＲｕおよびＰｔなどの材料で拡散防止層を形成すれば、前記フリー磁性層３３と前記保護層３７との拡散を適切に防止できる。
【００１６】
しかし、拡散防止層としてＲｕやＰｔなどの材料を使用すると、前記ＲｕやＰｔは比抵抗が小さいため、前記電極層３８，３８間に電流が流れる際、拡散防止層にもセンス電流が分流し、シャントロスが発生する。その結果、図８に示す前記磁気検出素子Ａ１０の抵抗変化率が劣化してしまうといった問題がある。
【００１７】
本発明は前記従来の課題を解決するものであり、フリー磁性層と保護層との拡散を防止するとともに、シャントロスを抑制することにより、磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることができる磁気検出素子を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【００１８】
本発明の磁気検出素子は、反強磁性層と、前記反強磁性層に接して形成される固定磁性層と、前記固定磁性層に非磁性材料層を介して対向するフリー磁性層と、前記フリー磁性層に接して形成される保護層と、を有する磁気検出素子において、
前記フリー磁性層と前記保護層との間には中間層が形成されており、前記中間層は非磁性金属層と前記非磁性金属層よりも比抵抗が高い高比抵抗層とを有して構成されていることを特徴とするものである。
【００１９】
この場合、前記非磁性金属層は前記フリー磁性層に接して形成されており、前記非磁性金属層の上に前記高比抵抗層が形成されているものとして構成することや、前記高比抵抗層は前記フリー磁性層に接して形成されており、前記高比抵抗層の上に前記非磁性金属層が形成されているものとして構成することができる。
【００２０】
また、前記非磁性金属層の膜厚は、前記高比抵抗層の膜厚よりも小さいものとして構成することが好ましい。
【００２１】
この場合、前記非磁性金属層は３〜５Åの膜厚で形成され、前記高比抵抗層は５〜１５Åの膜厚で形成されるものとして構成できる。
【００２２】
また、前記非磁性金属層は第１の非磁性金属層と第２の非磁性金属層とで構成され、前記高比抵抗層が前記第１の非磁性金属層と前記第２の非磁性金属層との間に位置するものとして構成しても良い。
【００２３】
また、前記非磁性金属層は、ＲｕまたはＰｔの少なくともどちらか一方で形成されているものとして構成することができる。
【００２４】
また、前記高比抵抗層は、ＰｔＭｎで形成されているものとして構成することや、Ｒｅ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕから選択される２種以上の合金で形成されているものとして構成することができる。
【００２５】
また、前記フリー磁性層は、非磁性中間層を介して第１の磁性材料層と第２の磁性材料層とが積層された積層フェリ構造であるものとして構成しても良い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明の磁気検出素子では、磁気抵抗変化率の劣化を防止するために、フリー磁性層と金属層である保護層との間に中間層を設け、前記中間層を、フリー磁性層と保護層との拡散を効果的に防止できるが比抵抗が低い非磁性金属層と、この非磁性金属層よりも比抵抗が高い高比抵抗層とで構成している。したがって、拡散防止効果とセンス電流の分流によって生じるシャントロスの抑制効果とを同時に達成できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
図１は本発明の第１実施形態の磁気検出素子の全体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ではトラック幅方向（図示Ｘ方向およびＸ方向と反対方向）に延びる素子の中央部分のみを破断して示している。
【００２８】
図１に示す磁気検出素子Ａ１は、シングルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子と呼ばれるものであり、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。なお、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向はＺ方向であり、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向はＹ方向である。
【００２９】
図１の最も下に形成されているのはＴａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層６である。なお、前記下地層６は形成されていなくても良い。
【００３０】
前記下地層６の上には、シードレイヤ２２が形成されている。前記シードレイヤ２２を形成することで、前記シードレイヤ２２上に形成される各層の膜面と平行な方向における結晶粒径を大きくでき、耐エレクトロマイグレーションの向上に代表される通電信頼性の向上や磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上などをより適切に図ることができる。
【００３１】
前記シードレイヤ２２はＮｉＦｅＣｒ合金やＣｒなどで形成される。
前記シードレイヤ２２の上に形成された反強磁性層４は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。
【００３２】
これら白金族元素を用いたＸ−Ｍｎ合金は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さらに交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性材料として優れた特性を有している。特に白金族元素のうちＰｔを用いることが好ましく、例えば二元系で形成されたＰｔＭｎ合金を使用することができる。
【００３３】
また本発明では、前記反強磁性層４は、元素Ｘと元素Ｘ′（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。
【００３４】
前記反強磁性層４の上に形成されている固定磁性層３は、前記反強磁性層４との界面４ａと接する第１の磁性層１３、および前記第１の磁性層１３上に非磁性中間層１２を介して形成された第２の磁性層１１とで構成された、積層フェリピンド構造として構成されている。
【００３５】
前記固定磁性層３の上には非磁性材料層２が形成されている。前記非磁性材料層２は、例えばＣｕで形成されている。
【００３６】
さらに前記非磁性材料層２の上にはフリー磁性層１が形成される。前記磁気検出素子Ａ１では、前記フリー磁性層１は１層構造で形成されている。
【００３７】
前記フリー磁性層１の上には、中間層１５が形成され、この中間層１５の上には、Ｔａなどからなる保護層７が形成されている。
【００３８】
図１に示す磁気検出素子Ａ１では、前記下地層６から保護層７までの積層膜のトラック幅方向の両側にはハードバイアス層５，５及び電極層８，８が形成されている。
【００３９】
前記ハードバイアス層５，５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ており、電極層８，８は、α−Ｔａ、Ａｕ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）やＷ（タングステン）などで形成されている。
【００４０】
前記磁気検出素子Ａ１では、前記中間層１５は前記フリー磁性層１と接して形成された非磁性金属層１６と、この非磁性金属層１６の上に形成され、前記非磁性金属層１６よりも比抵抗が高い材料からなる高比抵抗層１７とで構成されている。前記非磁性金属層１６はＲｕ、Ｐｔなどで形成される。また、前記高比抵抗層１７は、ＰｔＭｎで形成される。またはＲｅ，Ｏｓ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｐｄ，Ａｇ，Ａｕ，Ｃｕから選択される２種以上の合金で形成することもできる。この場合、前記したように、高比抵抗層１７は前記非磁性金属層１６よりも比抵抗が高いことが必要である。
【００４１】
この中間層１５の膜厚は８〜２０Å程度で形成される。このとき、前記非磁性金属層１６は３〜５Å、前記高比抵抗層１７は５〜１５Åで形成される。
【００４２】
前記フリー磁性層１は、前記ハードバイアス層５，５から供給される縦バイアス磁界により、トラック幅方向の図示右方向（図示Ｘ方向）に、外部磁界に対し磁化回転できる程度に弱く単磁区化された状態にある。
【００４３】
固定磁性層３１の固定磁化方向と外部磁界の影響を受けるフリー磁性層３３の磁化の方向との関係で、前記電極層３８，３８間に流れる電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの外部信号が再生される。
【００４４】
ここで、Ｔａなどで形成された前記保護層７がＮｉＦｅなどの磁性材料で形成された前記フリー磁性層１に接触して形成されていると、前記保護層７が前記フリー磁性層１に拡散し易い。このように前記フリー磁性層１に前記保護層７が拡散すると、前記フリー磁性層１と前記保護層７との界面で、スピンに依存しない電子の散乱によって、磁気検出素子Ａ１の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が劣化してしまう。
【００４５】
また、前記フリー磁性層１に前記保護層７が拡散すると、その拡散した部分において、前記フリー磁性層１の磁性を有する部分が消失し、磁性材料としての機能を喪失した層（デッドレイヤ）が発生してしまう。このようにデッドレイヤが発生すると、前記フリー磁性層３３が外部磁界に対して磁化回転し難くなってしまい、この結果、磁気検出素子Ａ１の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が劣化してしまう。特に、出力の増大や高記録密度化に伴って、近年は前記フリー磁性層１の膜厚が薄くなっている傾向があるが、前記フリー磁性層１の膜厚が薄い場合には、フリー磁性層１のうち前記デッドレイヤが占める割合が大きくなってしまい、磁気抵抗変化率の劣化が顕著になる。
【００４６】
しかし本願発明では、前記フリー磁性層１と前記保護層７との間に、前記中間層１５が形成されているため、前記フリー磁性層１と前記保護層７とは接触していない。したがって、前記保護層７が前記フリー磁性層１に拡散することを防止することができる。
【００４７】
ここで、前記磁気検出素子Ａ１では、前記中間層１５が前記非磁性金属層１６と前記高比抵抗層１７とで構成されている。ここで、仮に前記保護層７が前記フリー磁性層１に拡散することを防止するためのみを考えるのであれば、前記中間層１５を前記非磁性金属層１６のみで構成すれば良く、前記高比抵抗層１７は形成されていなくても良いと考えることができる。これは図７に示すように、前記非磁性金属層１６は前記高比抵抗層１７に比較すると、前記保護層７が前記フリー磁性層１に拡散することを防止する効果が高いためである。
【００４８】
図７は、前記フリー磁性層１をＮｉＦｅで形成し、このＮｉＦｅで形成されたフリー磁性層１の膜厚（横軸）と、磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）（縦軸）との関係を測定した結果を示したグラフである。図７において四角形の点で示したグラフは、前記フリー磁性層１と前記保護層７との間に、前記非磁性金属層１６としてＲｕを５Åの膜厚で形成した場合、三角形の点で示したグラフは、前記フリー磁性層１と前記保護層７との間に、前記高比抵抗層１７としてＰｔＭｎを５Åの膜厚で形成した場合、丸印（「ｆｒｅｅ  ｃａｐなし」）で示したグラフは、前記フリー磁性層１と前記保護層７との間に、前記中間層１５を形成せずに、前記フリー磁性層１の上に直接前記保護層７を積層した場合の測定結果を示したものである。
【００４９】
図７の測定を行なった磁気検出素子Ａ１の膜構成は、シードレイヤ／ＰｔＭｎ／ＣｏＦｅ／Ｒｕ／ＣｏＦｅ／Ｃｕ／ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅ（膜厚はグラフ横軸参照）／Ｒｕ  ｏｒ  ＰｔＭｎ／Ｔａである。
【００５０】
図７に示すように、前記中間層１５をＰｔＭｎで形成される前記高比抵抗層１７のみで構成した場合には、前記中間層１５を形成していない場合に比べると、前記フリー磁性層１であるＮｉＦｅの膜厚が２５Å以下に小さくなったときに、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は大きくなっているが、前記中間層１５を形成していない場合と同じような傾向で抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は減少している。
【００５１】
一方、前記中間層１５をＲｕで形成される前記非磁性金属層１６のみで形成した場合には、前記フリー磁性層１であるＮｉＦｅの膜厚が２５Å以下になっても、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）は減少しない。
【００５２】
これは、前記中間層１５をＰｔＭｎで形成される前記高比抵抗層１７のみで構成した場合には、Ｔａで形成される前記保護層７が、前記フリー磁性層１であるＮｉＦｅに拡散してしまい、前記フリー磁性層１にデッドレイヤが形成されてしまっているためと考えられる。
【００５３】
これに対し、前記中間層１５をＲｕ形成される前記非磁性金属層１６のみで構成した場合には、Ｔａで形成される前記保護層７が、前記フリー磁性層１であるＮｉＦｅに拡散することを防止しているため、前記フリー磁性層１にデッドレイヤが形成されておらず、前記フリー磁性層１であるＮｉＦｅと前記保護層７であるＴａとの界面で、スピンに依存しない電子の散乱やデッドレイヤの発生を抑制できるため、前記フリー磁性層１が外部磁界に対して磁化回転を起こし易くなっているためと考えられる。
【００５４】
このように、前記中間層１５を前記非磁性金属層１６のみで構成した場合でも、前記保護層７が前記フリー磁性層１に拡散することを防止することは可能であるにも拘らず、本発明の前記磁気検出素子Ａ１では、前記中間層１５を、前記非磁性金属層１６とともに、前記高比抵抗層１７を有して構成することとしている。
【００５５】
これは、前記非磁性金属層１６は前記保護層７が前記フリー磁性層１であるＮｉＦｅに拡散することを防止するためには効果的なのであるが、一方で、非磁性金属層１６を構成するＲｕやＰｔなどは非常に比抵抗が小さく、前記電極層８，８間に電流が流れる際、前記非磁性金属層１６にもセンス電流が分流し、シャントロスが発生する。その結果、前記磁気検出素子Ａ１の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が劣化してしまう。
【００５６】
本発明ではこの磁気抵抗変化率の劣化を防止するために、前記中間層１５を、前記非磁性金属層１６に加え、前記高比抵抗層１７を設けることによって構成している。この高比抵抗層１７は前記非磁性金属層１６に比較して比抵抗が高い材料で形成されている。また、図７のグラフに示すように、前記フリー磁性層１の上に直接前記保護層７を形成した場合よりは、前記高比抵抗層１７も、前記保護層７と前記フリー磁性層１との拡散を防止できる効果を発揮できる。したがって、拡散防止効果が大きい前記非磁性金属層１６の膜厚を拡散防止効果を発揮できる範囲内で前記高比抵抗層よりも薄くし、且つ拡散防止効果は前記非磁性金属層１６よりは劣るが、前記非磁性金属層１６よりも比抵抗が高く、シャントロスが発生が少ない前記高比抵抗層１７を設けることによって、拡散防止効果とシャントロスの抑制効果とを同時に達成できるのである。
【００５７】
図２は、本発明の第２実施形態の磁気検出素子の全体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Ａ２は、図１に示す前記磁気検出素子Ａ１と同じ構成要素を有して構成されている。したがって、図２に示す磁気検出素子Ａ２において、図１に示す磁気検出素子Ａ１と同じ構成要素には図１と同じ符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【００５８】
図２に示す磁気検出素子Ａ２では、前記中間層１５が非磁性金属層１６および高比抵抗層１７とで構成されている点では、図１に示す前記磁気検出素子Ａ１と同じである。しかし、図２に示す磁気検出素子Ａ２では、図１に示す前記磁気検出素子Ａ１と異なり、前記高比抵抗層１７が前記フリー磁性層１に接触した状態で形成され、前記非磁性金属層１６が高比抵抗層１７の上に形成されている点で、前記非磁性金属層１６と前記高比抵抗層１７との形成されている位置関係が逆になっている。
【００５９】
このように前記中間層１５を構成しても、拡散防止効果とシャントロスの抑制効果とを同時に達成できる。
【００６０】
図３は、本発明の第３実施形態の磁気検出素子の全体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３に示す磁気検出素子Ａ３は、図１に示す前記磁気検出素子Ａ１と同じ構成要素を有して構成されている。したがって、図３に示す磁気検出素子Ａ１において、図１に示す磁気検出素子Ａ１と同じ構成要素には図１と同じ符号を付して、その詳しい説明を省略する。
【００６１】
図３に示す磁気検出素子Ａ３では、前記中間層１５が非磁性金属層１６および高比抵抗層１７とで構成されている点では、図１に示す前記磁気検出素子Ａ１と同じである。しかし、図３に示す磁気検出素子Ａ３では、図１に示す前記磁気検出素子Ａ１と異なり、前記非磁性金属層１６が前記フリー磁性層１と接触する状態で形成された第１非磁性金属層１６ａと、前記保護層７に接触する状態で形成された第２非磁性金属層１６ｂとで構成され、前記高比抵抗層１７が前記第１非磁性金属層１６ａと前記第２非磁性金属層１６ｂの間に位置するように構成されている点で、図１に示す前記磁気検出素子Ａ１と異なっている。
【００６２】
前記磁気検出素子Ａ３では、前記第１非磁性金属層１６ａの膜厚と前記第２非磁性金属層１６ｂとの合計膜厚は３〜５Åで形成されることが好ましい。また、前記高比抵抗層１７の膜厚は５〜１５Åで形成されることが好ましい。
【００６３】
このように前記中間層を構成しても、拡散防止効果とシャントロスの抑制効果とを同時に達成できる。
【００６４】
図４は、図１に示す磁気検出素子Ａ１の変形例である磁気検出素子Ａ１´の全体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５は、図２に示す磁気検出素子Ａ２の変形例である磁気検出素子Ａ２´の全体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６は、図３に示す磁気検出素子Ａ３の変形例である磁気検出素子Ａ３´の全体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。
【００６５】
前記各磁気検出素子Ａ１´、Ａ２´、Ａ３´では、それぞれ図１、図２、図３に示す磁気検出素子Ａ１、Ａ２、Ａ３と同じ構成要素を有して構成されているため、同じ構成要素にはそれぞれ図１、図２、図３と同じ符号を付して詳しい説明を省略する。
【００６６】
図４に示す前記磁気検出素子Ａ１´、図５に示す磁気検出素子Ａ２´、図６に示す磁気検出素子Ａ３´は、ともにフリー磁性層１が、非磁性材料層２との界面２ａと接して形成される第２磁性材料層１ｂと、前記第２磁性材料層１ｂと非磁性中間層１ｃを介して対向する第１磁性材料層１ａとで構成される積層フェリ構造（ＳＦＦ）で形成されている。
【００６７】
図４に示す前記磁気検出素子Ａ１´、図５に示す磁気検出素子Ａ２´、図６に示す磁気検出素子Ａ３´では、前記ハードバイアス層５からの縦バイアス磁界によってフリー磁性層１を構成する、例えば第１磁性材料層１ａがトラック幅方向の図示右方向（図示Ｘ方向）に磁化されると、第２磁性材料層１ｂは前記第１磁性材料層１ａとの間で発生するＲＫＫＹ相互作用による結合磁界によって、前記第１磁性材料層１ａの磁化方向と反平行、すなわちトラック幅方向の図示左方向（図示Ｘ方向とは逆方向）に磁化される。
【００６８】
前記第１磁性材料層１ａおよび前記第２磁性材料層１ｂは、Ｃｏ，ＣｏＦｅ，ＮｉＦｅなどの磁性材料で形成され、前記非磁性中間層１ｃはＲｕなどの非磁性材料で形成される。
【００６９】
図４に示す前記磁気検出素子Ａ１´、図５に示す磁気検出素子Ａ２´、図６に示す磁気検出素子Ａ３´のように、フリー磁性層１が積層フェリ構造で形成されている場合、前記第１磁性材料層１ａと前記第２磁性材料層１ｂとの間で発生するＲＫＫＹ相互作用による結合磁界を適切に発生させるためには、前記第１磁性材料層１ａと前記第２磁性材料層１ｂとの膜厚を異ならせる必要があるため、前記第１磁性材料層１ａの膜厚を前記第２磁性材料層１ｂの膜厚よりも薄く形成する必要がある。
【００７０】
しかし、フリー磁性層１が積層フェリ構造で形成されている場合に、前記中間層１５が形成されていないと、薄い膜厚で形成された前記第１磁性材料層１ａが前記保護層７と接触することとなる。この場合、前記保護層７が前記第１磁性材料層１ａに拡散してしまい、前記第１磁性材料層１ａに前記デッドレイヤが発生してしまうが、前記第１磁性材料層１ａの膜厚はＲＫＫＹ相互作用による結合磁界を適切に発生させるために薄く形成されているため、第１磁性材料層１ａのうち前記デッドレイヤが占める割合が大きくなってしまい、磁気抵抗変化率の劣化が顕著になってしまう。
【００７１】
しかし本願発明では、前記第１磁性材料層１ａと前記保護層７との間に、前記中間層１５が形成されているため、前記第１磁性材料層１ａと前記保護層７とは接触していない。また、前記中間層１５は前記非磁性金属層１６の他に高比抵抗層１７を有して構成されているため、前記保護層７が前記第１磁性材料層１ａに拡散することを防止することができるとともに、シャントロスの抑制をも可能となり、磁気抵抗変化率の劣化を効果的に抑制できるのである。
【図面の簡単な説明】
【００７２】
【図１】本発明の第１実施形態の磁気検出素子の全体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実施形態の磁気検出素子の全体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実施形態の磁気検出素子の全体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１実施形態の磁気検出素子の変形例の全体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２実施形態の磁気検出素子の変形例の全体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３実施形態の磁気検出素子の変形例の全体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を構成するフリー磁性層の膜厚と、磁気抵抗変化率との関係を示すグラフ、
【図８】従来の磁気検出素子の全体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】
【００７３】
１  フリー磁性層
１ａ  第１磁性材料層
１ｂ  第２磁性材料層
１ｃ  非磁性中間層
２  非磁性材料層
３  固定磁性層
４  反強磁性層
５  ハードバイアス層
７  保護層
８  電極層
１１  第２の磁性層
１２  非磁性中間層
１３  第１の磁性層
１５  中間層
１６  非磁性金属層
１６ａ  第１非磁性金属層
１６ｂ  第２非磁性金属層
１７  高比抵抗層
【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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