(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
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）基板上に第１の電極層を形成し、さらに前記第１の電極層上に下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、非磁性中間層、およびバイアス層の順で多層膜を形成するか、あるいは、前記第１の電極層上に下からバイアス層、非磁性中間層、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層、および反強磁性層の順で多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記バイアス層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多層膜を除去する工程と、
（ｃ）前記第１の電極層上から前記多層膜のトラック幅方向における両側端面上にかけて、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）、あるいは、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）から成るスペキュラー膜を形成し、このとき、前記スペキュラー膜の構成元素である金属元素や非金属元素を前記多層膜のトラック幅方向の両側に成膜した後、この金属元素や非金属元素を酸化して前記スペキュラー膜を形成する工程と、
（ｄ）前記スペキュラー膜上に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
（ｅ）前記絶縁層上から前記バイアス層上にかけて第２の電極層を形成する工程。
【請求項２】
前記スペキュラー膜を、ラジカル酸化、イオン酸化、プラズマ酸化あるいは自然酸化のうち１種以上の酸化方法で酸化させる請求項１記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項３】
前記（ｂ）工程と（ｃ）工程との間に、前記多層膜のトラック幅方向における両側をイオンミリングで削る工程を有する請求項１又は２に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項４】
前記イオンミリング角度を基板上面の垂直方向に対して２０°〜７０°傾ける請求項３記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項５】
前記（ｄ）工程と前記（ｅ）工程の間に、前記絶縁層上から前記バイアス層上をスクラブ洗浄する工程を、有する請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項６】
前記（ｃ）工程において、前記金属元素や非金属元素を、基板上面の垂直方向に対し、２０°〜７０°のスパッタ粒子照射角度でスパッタ成膜する請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項７】
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。
（ｆ）基板上に第１の電極層を形成し、さらに前記第１の電極層上に下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、非磁性中間層、およびバイアス層の順で多層膜を形成するか、あるいは、前記第１の電極層上に下からバイアス層、非磁性中間層、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層、および反強磁性層の順で多層膜を形成する工程と、
（ｇ）前記バイアス層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多層膜を除去する工程と、
（ｈ）前記第１の電極層上から前記多層膜のトラック幅方向における両側端面上にかけて、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）、あるいは、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）から成るスペキュラー膜を形成し、このとき、前記スペキュラー膜の構成元素である金属元素や非金属元素を前記多層膜のトラック幅方向の両側に成膜した後、この金属元素や非金属元素を窒化して前記スペキュラー膜を形成する工程と、
（ｉ）前記スペキュラー膜上に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
（ｊ）前記絶縁層上から前記バイアス層上にかけて第２の電極層を形成する工程。
【請求項８】
前記（ｇ）工程と（ｈ）工程の間に、前記多層膜のトラック幅方向における両側をイオンミリングで削る工程、を有する請求項７記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項９】
前記イオンミリング角度を基板上面の垂直方向に対して２０°〜７０°傾ける請求項８記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１０】
前記（ｉ）工程と前記（ｊ）工程の間に、前記絶縁層上から前記バイアス層上をスクラブ洗浄する工程、を有する請求項７ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１１】
前記（ｈ）工程において、前記金属元素や非金属元素を、基板上面の垂直方向に対し、２０°〜７０°のスパッタ粒子照射角度でスパッタ成膜する請求項７ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１２】
前記非磁性中間層を、非磁性導電材料で形成する請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１３】
前記非磁性中間層を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成する請求項１２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、ＣＰＰ（current perpendicular  to  the plane）型の磁気検出素子に係り、特に素子サイズの狭小化においても、抵抗変化率の向上を図ることができ、また再生感度に優れた磁気検出素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２６は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である。
【０００３】
図２６に示す符号１はＴａなどの下地層であり、その上にＰｔＭｎなどの反強磁性層２が形成されている。さらに前記反強磁性層２の上にはＮｉＦｅなどで形成された固定磁性層３が形成され、前記固定磁性層３の上にはＣｕなどで形成された非磁性材料層４が形成され、さらに前記非磁性材料層４の上にはＮｉＦｅなどで形成されたフリー磁性層５が形成されている。また前記フリー磁性層５の上にはＴａなどの保護層６が形成されている。前記下地層１から保護層６までで多層膜９が構成される。
【０００４】
前記固定磁性層３の磁化は、前記反強磁性層２との間で発生する交換結合磁界によって図示Ｙ方向に固定される。
【０００５】
また前記フリー磁性層５の磁化は、前記フリー磁性層５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成されたハードバイアス層７、７からの縦バイアス磁界によって図示Ｘ方向に揃えられる。
【０００６】
図２６に示すように、前記ハードバイアス層７、７の上には電極層８、８が形成されている。
【０００７】
図２６に示す磁気検出素子のセンス電流の流れの向きは、多層膜９の各膜面に対しほぼ平行な方向に流れるＣＩＰ（current  in  the  plane）型と呼ばれるものであり、その模式図は図２７に示されている。
【０００８】
図２７に示すように、前記磁気検出素子の多層膜のフリー磁性層の上面の幅で決められるトラック幅はＴｗで示され、また前記多層膜の膜厚はＴ、前記多層膜のハイト方向への長さはＭＲｈである。
【０００９】
ここで例えば電流密度（Ｊ＝Ｉ／（ＭＲｈ×Ｔ））と膜厚Ｔを一定とし、前記トラック幅Ｔｗとハイト長さＭＲｈを１／Ｓに縮小したとすると、前記多層膜の抵抗値Ｒは一定であり、よって抵抗変化量ΔＲも一定である。またセンス電流Ｉは１／Ｓ倍となる。したがって出力ΔＶ（＝ΔＲ×Ｉ）は１／Ｓ倍に小さくなってしまう。
【００１０】
一方、発熱量（Ｐ）を一定として、前記トラック幅Ｔｗとハイト長さＭＲｈを１／Ｓに縮小したとすると、多層膜９の抵抗値Ｒは一定であり、よって抵抗変化量ΔＲも一定であり、またセンス電流Ｉも一定であるから、出力ΔＶは一定値となる。
【００１１】
一方、多層膜９の各膜面に対し垂直方向からセンス電流を流すＣＰＰ（current  perpendicular  to  the  plane）型の磁気検出素子の場合は、以下のように出力（ΔＶ）が変化する。
【００１２】
図２８はＣＰＰ型の磁気検出素子の模式図である。図２７と同様に、前記磁気検出素子の多層膜のフリー磁性層の上面の幅で決められるトラック幅はＴｗで示され、また前記多層膜の膜厚はＴ、前記多層膜のハイト方向への長さはＭＲｈである。
【００１３】
ここで上記したＣＩＰ型の場合と同様に、電流密度（Ｊ＝Ｉ／（Ｔｗ×ＭＲｈ））と膜厚Ｔを一定とし、前記トラック幅Ｔｗとハイト長さＭＲｈを１／Ｓ倍に縮小したとすると、前記多層膜の抵抗値ＲはＳ2倍となり、よって抵抗変化量ΔＲもＳ2倍となる。またセンス電流Ｉは１／Ｓ2倍となる。したがって出力ΔＶ（＝ΔＲ×Ｉ）は一定である。
【００１４】
一方、発熱量（Ｐ）を一定として、前記トラック幅Ｔｗとハイト長さＭＲｈを１／Ｓ倍に縮小したとすると、多層膜の抵抗値ＲはＳ2倍となり、よって抵抗変化量ΔＲもＳ2倍となる。またセンス電流Ｉは１／Ｓ倍となるから、出力ΔＶはＳ倍に大きくなる。
【００１５】
このように素子サイズを小さくしていくと、ＣＩＰ型よりもＣＰＰ型にする方が出力を大きくでき、ＣＰＰ型は、今後の高記録密度化に伴う素子サイズの狭小化に適切に対応できる構造であると期待された。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、磁気検出素子のトラック幅Ｔｗ及びハイト方向への長さＭＲｈが小さくなり、素子サイズの狭小化が進むと以下のような問題点が発生した。
【００１７】
図２９は、ＣＰＰ型の磁気検出素子の多層膜部分における膜構造を示す模式図である。
【００１８】
磁気検出素子における巨大磁気抵抗ＧＭＲ効果は、主として電子の「スピンに依存した散乱」によるものである。つまり磁性材料、ここではフリー磁性層の磁化方向に平行なスピン電子（例えばアップスピン電子）を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋と、磁化方向に逆方向なスピン（例えばダウンスピン電子）を持つ伝導電子の平均自由行程λ−の差を利用したものである。図２９では、アップスピン電子を持つ伝導電子を上向き矢印で示し、ダウンスピン電子を持つ伝導電子を下向き矢印で示す。
【００１９】
電子がフリー磁性層を通り抜けようとするときに、この電子がフリー磁性層の磁化方向に平行なアップスピン電子を持てば自由に移動できるが、反対にダウンスピン電子を持ったときには直ちに散乱されてしまう。
【００２０】
これは、アップスピン電子電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋が、ダウンスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ−よりも十分に大きいためである。フリー磁性層の膜厚は、ダウンスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ−よりも大きく、アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋よりも小さく設定されている。
【００２１】
従って、電子がフリー磁性層を通り抜けようとするときに、この電子がフリー磁性層の磁化方向に平行なアップスピン電子を持てば自由に移動できるが、反対にダウンスピン電子を持ったときには直ちに散乱されてしまう（フィルタアウトされる）。
【００２２】
ところが、トラック幅Ｔｗ及びハイト方向への長さＭＲｈ（図２８を参照）が小さくなり、特に素子面積が６０ｎｍ角以下に小さくなると、前記フリー磁性層を自由に通り抜けられるはずのアップスピン電子が、フリー磁性層を通り抜ける前に多層膜の両側端面に衝突して散乱するといった問題が発生した。
【００２３】
このため前記アップスピン電子の平均自由行程λ＋は短くなり、アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋と、ダウンスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ−との差は小さくなってしまう。これにより抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の低下を招く結果となった。
【００２４】
そこで上記した問題を解決するためには、例えば図３０（ＣＰＰ型磁気検出素子の一部を記録媒体との対向面側から見た部分断面図）に示すような構造も考えられた。
【００２５】
図３０では、フリー磁性層１５のトラック幅方向への幅寸法Ｔ１を長く延ばし、また同様にハイト方向への長さＭＲｈを長く延ばして光学的な素子面積を大きくし、また前記フリー磁性層１５上に所定間隔を開けた絶縁層１６を形成する。またＣＰＰ型にするため絶縁層１６から前記フリー磁性層１５上にかけて電極層１７を形成する。
【００２６】
図３０では、フリー磁性層１５内には、前記絶縁層１６に開けられた所定間隔と対向する部分のみにセンス電流が流れる（矢印で示す）ため、前記所定間隔の幅寸法がトラック幅Ｔｗとなり、光学的な素子面積は大きくても、磁気抵抗効果に関与する実効的な素子面積を小さくできるから、再生出力の向上を図ることができるとともに、光学的な素子面積の広がりによって、アップスピン電子は、多層膜の両側端面に衝突しにくくなり拡散は適切に防止されるため、前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋を大きくすることができ、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることができると考えられた。
【００２７】
しかし図３０に示す構造であると、確かにセンス電流は、前記絶縁層１６の下側に位置するフリー磁性層１５の端部１５ａに流れ難くなるが、前記端部１５ａの磁化は外部磁界の影響を受けると変動してしまうために、前記磁化変動が、磁気抵抗効果に関与するフリー磁性層１５の中央部分１５ｂの磁化にも伝播して、前記中央部分１５ｂの磁化が変動するため、実効的なトラック幅（磁気的なトラック幅Ｍａｇ−Ｔｗともいう）は広がり、再生波形の安定性が低下するといった問題が発生する。
【００２８】
また図３１は、従来におけるＣＰＰ型の磁気検出素子の構造（記録媒体との対向面側から見た部分断面図）であり、図３１では、第１の電極層１０の中央上面に反強磁性層２、固定磁性層３、非磁性材料層４及びフリー磁性層５からなる多層膜１１が形成され、そのトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側には、絶縁層１６、ハードバイアス層７、絶縁層１２が順次積層形成されており、前記絶縁層１２上から前記フリー磁性層５上にかけて第２の電極層１３が形成されている。
【００２９】
図３１に示すＣＰＰ型の磁気検出素子は、図２６に示すＣＩＰ型の磁気検出素子と同じように、前記フリー磁性層５のトラック幅方向の両側にハードバイアス層７が配置され、前記ハードバイアス層７からの縦バイアス磁界が前記フリー磁性層５に供給されて、前記フリー磁性層５の磁化が図示Ｘ方向に向けられるようになっている。
【００３０】
しかしながらトラック幅Ｔｗが非常に小さくなると、前記フリー磁性層５への前記ハードバイアス層７から受ける縦バイアス磁界が非常に強くなってしまうために、前記フリー磁性層５全体の磁化が外部磁界に対し感度良く変動しづらくなり、再生感度の低下、再生出力の低下が問題となった。
【００３１】
さらに図３１に示す従来例では、前記絶縁層１６上から多層膜１１の両側端面にかけてＣｒなどのバイアス下地層１８が形成されており、これによって前記ハードバイアス層７の特性（保磁力Ｈｃや角形比Ｓ）を向上させることが可能になるが、前記ハードバイアス層７とフリー磁性層５間にバイアス下地層１８が介在することによって前記フリー磁性層５とハードバイアス層７とが磁気的な連続体とならないために、前記フリー磁性層５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部５ａの磁化は、反磁界の影響で乱れて磁壁が生じるという磁化不連続現象、いわゆるバックリング現象が起こることがわかった。
【００３２】
上記のバックリング現象により前記フリー磁性層５の単磁区化を図ることができず、再生波形の安定性の低下や再生出力の低下が問題となった。
【００３４】
本発明は、素子サイズの狭小化においても多層膜の両側に鏡面反射効果を有するスペキュラー膜を容易に形成することが可能な磁気検出素子の製造方法を提供することを目的としている。
【００５９】
【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）基板上に第１の電極層を形成し、さらに前記第１の電極層上に下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、非磁性中間層、およびバイアス層の順で多層膜を形成するか、あるいは、前記第１の電極層上に下からバイアス層、非磁性中間層、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層、および反強磁性層の順で多層膜を形成する工程と、
（ｂ）前記バイアス層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多層膜を除去する工程と、
（ｃ）前記第１の電極層上から前記多層膜のトラック幅方向における両側端面上にかけて、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）、あるいは、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）から成るスペキュラー膜を形成し、このとき、前記スペキュラー膜の構成元素である金属元素や非金属元素を前記多層膜のトラック幅方向の両側に成膜した後、この金属元素や非金属元素を酸化して前記スペキュラー膜を形成する工程と、
（ｄ）前記スペキュラー膜上に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
（ｅ）前記絶縁層上から前記バイアス層上にかけて第２の電極層を形成する工程。
本発明では、前記スペキュラー膜を、ラジカル酸化、イオン酸化、プラズマ酸化あるいは自然酸化のうち１種以上の酸化方法で酸化させることが好ましい。
あるいは、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。
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。
（ｆ）基板上に第１の電極層を形成し、さらに前記第１の電極層上に下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層、非磁性中間層、およびバイアス層の順で多層膜を形成するか、あるいは、前記第１の電極層上に下からバイアス層、非磁性中間層、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層、および反強磁性層の順で多層膜を形成する工程と、
（ｇ）前記バイアス層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多層膜を除去する工程と、
（ｈ）前記第１の電極層上から前記多層膜のトラック幅方向における両側端面上にかけて、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）、あるいは、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）から成るスペキュラー膜を形成し、このとき、前記スペキュラー膜の構成元素である金属元素や非金属元素を前記多層膜のトラック幅方向の両側に成膜した後、この金属元素や非金属元素を窒化して前記スペキュラー膜を形成する工程と、
（ｉ）前記スペキュラー膜上に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
（ｊ）前記絶縁層上から前記バイアス層上にかけて第２の電極層を形成する工程。
【００６０】
上記の製造方法によれば前記フリー磁性層上に非磁性中間層を介してバイアス層を形成でき、しかも前記フリー磁性層のトラック幅方向における両側端面と連続した面として前記非磁性中間層及びバイアス層の両側端面を形成できる。
【００６１】
また上記の製造方法によれば、前記第１の電極層上から前記多層膜のトラック幅方向における両側端面上にかけて適切にしかも容易にスペキュラー膜を形成することが可能である。
【００６２】
また本発明では、前記（ｂ）工程と（ｃ）工程との間、あるいは、前記（ｇ）工程と（ｈ）工程の間に以下の工程を有することが好ましい。
（ｋ）前記多層膜のトラック幅方向における両側をイオンミリングで削る工程。
【００６３】
上記（ｋ）工程により、前記（ｂ）（ｇ）工程での除去作業の際に前記多層膜の両側端面に付着した付着物を適切に取り除くことができ、きれいに加工された前記多層膜の両側端面にスペキュラー膜を付けることができるので、適切に前記スペキュラー膜における鏡面反射効果を導き出すことが可能となる。
【００６４】
なお本発明では、前記イオンミリング角度を基板上面の垂直方向に対して２０°〜７０°傾けることが好ましい。
【００６５】
また本発明では、前記（ｄ）工程と前記（ｅ）工程の間、あるいは、前記（ｉ）工程と前記（ｊ）工程の間に以下の工程を有することが好ましい。
（ｌ）前記絶縁層上から前記バイアス層上をスクラブ洗浄する工程。
【００６６】
これにより前記（ｌ）工程によって、前記絶縁層上から前記バイアス層上をきれに加工することができる。特に本発明での製法では、（ｄ）（ｉ）工程の後、前記バイアス層上面よりも前記スペキュラー膜の先端が飛出しバリが発生している可能性があり、前記バリを適切に除去する必要性がある。本発明では上記の（ｌ）工程におけるスクラブ洗浄によって適切に前記バリを除去できる。
【００６８】
なお例えばＦｅ−Ｏの中でもα−Ｆｅ2Ｏ3、Ｎｉ−Ｏの中でもＮｉＯ、Ａｌ−Ｑ−Ｏの中でもＡｌＱＯ、Ｒ−Ｏの中でもＲＯとなる組成式を満たすことが好ましい。
【００７１】
なおＡｌ−Ｎの中でもＡｌＮ、Ａｌ−Ｑ−Ｎの中でもＡｌＱＮ、Ｒ−Ｎの中でもＲＮとなる組成式を満たすことが好ましい。
【００７４】
なお本発明では、前記（ｃ）工程、あるいは、前記（ｈ）工程において、前記金属元素や非金属元素を、基板上面の垂直方向に対し、２０°〜７０°のスパッタ粒子照射角度でスパッタ成膜することが好ましい。
【００７９】
また本発明では、前記非磁性中間層を、非磁導電性材料ですることが好ましい。具体的には、前記非磁性中間層を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金で形成することが好ましい。
【００８１】
【発明の実施の形態】
図１は本発明の第１実施形態の磁気検出素子（シングルスピンバルブ型磁気抵抗効果素子）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Ｘ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。
【００８２】
図１に示す磁気検出素子の上下には、ギャップ層（図示しない、なお電極層がギャップ層を兼ねることもできる）を介してシールド層（図示しない、なお電極がシールド層を兼ねることもできる）が設けられており、前記磁気検出素子、ギャップ層及びシールド層を合わせてＭＲヘッドと呼ばれる。ＭＲヘッドは、記録媒体に記録された外部信号を再生するためのものである。また本発明では、前記ＭＲヘッドの上に記録用のインダクティブヘッドが積層されていてもよい。前記磁気検出素子の上側に形成されたシールド層（上部シールド層）は、前記インダクティブヘッドの下部コア層として兼用されてもよい。
【００８３】
また前記ＭＲヘッドは、例えばアルミナ−チタンカーバイト（Ａｌ2Ｏ3−ＴｉＣ）で形成されたスライダのトレーリング端面上に形成される。前記スライダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス材などによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気ヘッド装置が構成される。
【００８４】
図１に示す符号２０は、第１の電極層である。前記第１の電極層２０は、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）やＷ（タングステン）などで形成されている。
【００８５】
前記第１の電極層２０の中央上面には、下地層２１が形成される。前記下地層２１は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成されることが好ましい。前記下地層２１は５０Å以下程度の膜厚で形成される。なおこの下地層２１は形成されていなくても良い。
【００８６】
次に前記下地層２１の上にはシードレイヤ２２が形成される。前記シードレイヤ２２は、例えば面心立方晶から成り、次に説明する反強磁性層２３との界面と平行な方向に（１１１）面が優先配向されている。前記シードレイヤ層２２は、ＮｉＦｅ合金、あるいはＮｉ−Ｆｅ−Ｙ合金（ただしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉから選ばれる少なくとも１種以上）で形成されることが好ましい。これらの材質で形成されたシードレイヤ層２２はＴａ等で形成された下地層２１上に形成されることにより反強磁性層２３との界面と平行な方向に（１１１）面が優先配向しやすくなる。あるいは前記シードレイヤ２２はＣｒで形成される。かかる場合、前記シードレイヤ２２はアモルファスあるいは体心立方晶またはこれらの混相で形成される。前記シードレイヤ２２は、例えば３０Å程度で形成される。
【００８７】
なお本発明における磁気検出素子は各層の膜面と垂直方向にセンス電流が流れるＣＰＰ型であるため、前記シードレイヤ２２にも適切にセンス電流が流れる必要性がある。よって前記シードレイヤ２２は比抵抗の高い材質でないことが好ましい。すなわちＣＰＰ型では前記シードレイヤ２２はＮｉＦｅ合金などの比抵抗の低い材質で形成されることが好ましい。なお前記シードレイヤ２２は形成されなくても良い。
【００８８】
次に前記シードレイヤ２２上には反強磁性層２３が形成される。前記反強磁性層２３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。あるいは前記反強磁性層２３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を含有する反強磁性材料により形成されることが好ましい。
【００８９】
これらの反強磁性材料は、耐食性に優れしかもブロッキング温度も高く次に説明する固定磁性層２４との界面で大きな交換異方性磁界を発生し得る。また前記反強磁性層２３は８０Å以上で２５０Å以下の膜厚で形成されることが好ましい。
【００９０】
次に前記反強磁性層２３の上には固定磁性層２４が形成されている。この実施形態では前記固定磁性層２４は３層構造で形成されている。
【００９１】
前記固定磁性層２４を構成する符号５１及び５３の層は磁性層であり、例えばＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどで形成される。前記磁性層５１，５３間にはＲｕなどで形成された非磁性中間層５２が介在し、この構成により、前記磁性層５１と前記磁性層５３の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これはいわゆる人工フェリ状態と呼ばれる。
【００９２】
前記反強磁性層２３と前記固定磁性層２４の前記反強磁性層２３と接する磁性層５１間には磁場中熱処理によって交換異方性磁界が発生し、例えば前記磁性層５１の磁化がハイト方向（図示Ｙ方向）に固定された場合、もう一方の磁性層５３はＲＫＫＹ相互作用によりハイト方向とは逆方向（図示Ｙ方向と逆方向）に磁化され固定される。この構成により前記固定磁性層２４の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層２４と前記反強磁性層２３との界面で発生する交換異方性磁界を見かけ上大きくすることができる。
【００９３】
なお例えば、前記磁性層５１，５３の膜厚はそれぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また非磁性中間層５２の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【００９４】
また前記磁性層５１、５３はそれぞれ単位面積当たりの磁気モーメントが異なるように、前記磁性層５１、５３の材質や膜厚がそれぞれ異なっている。前記単位面積当たりの磁気モーメントは飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔで設定され、例えば前記磁性層５１、５３を共に同じ材質で同じ組成の材料で形成するとき、前記磁性層５１、５３の膜厚を異ならせることで、前記磁性層５１、５３の磁気モーメントを異ならせることができる。これによって適切に前記磁性層５１、５３を人工フェリ構造にすることが可能である。
【００９５】
なお本発明では前記固定磁性層２４はフェリ構造ではなくＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金、あるいはＣｏＦｅ合金などの単層膜あるいは積層膜で形成されていても良い。
【００９６】
前記固定磁性層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は例えばＣｕなどの電気抵抗の低い導電性材料によって形成される。前記非磁性材料層２５は例えば２５Å程度の膜厚で形成される。
【００９７】
次に前記非磁性材料層２５の上にはフリー磁性層２６が形成される。前記フリー磁性層２６は２層構造で形成され、前記非磁性材料層２５と対向する側にＣｏ膜５４が形成されていることが好ましい。これにより前記非磁性材料層２５との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変化率（ΔＧＭＲ）を大きくすることができる。また前記Ｃｏ膜５４上には、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金などにより形成された磁性材料層５５が形成されることが好ましい。また前記フリー磁性層２６の全体の膜厚は、２０Å以上で１００Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。
【００９８】
なお前記フリー磁性層２６は上記したいずれかの磁性材料を使用した１層構造で形成されていても良い。
【００９９】
前記フリー磁性層２６の上には非磁性中間層２７が形成されている。前記非磁性中間層２７は、非磁性導電材料で形成されることが好ましい。前記非磁性の導電性材料には、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以上の合金を選択することができる。また前記非磁性中間層２７の膜厚は２０〜２００Åであることが好ましい。
【０１００】
また前記非磁性中間層２７は、Ａｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁材料で形成されていてもよいが、本発明のようにＣＰＰ型の磁気検出素子の場合には、前記非磁性中間層２７内部にも、膜面と垂直方向にセンス電流が流れるようにしなければならないので、前記非磁性中間層２７が絶縁物であるときは、前記非磁性中間層２７の膜厚を５０Åに薄くして形成して絶縁耐圧を低下させる必要がある。また前記非磁性中間層２７をＡｌ2Ｏ3やＴａＯ2などの鏡面反射効果を有する材質で形成したときは、前記非磁性中間層２７をスペキュラー膜や実効的な素子面積を低減させる電流制限層として機能させることもできる。
【０１０１】
次に前記非磁性中間層２７の上にはバイアス下地層２８を介してハードバイアス層２９が形成されている。
【０１０２】
前記バイアス下地層２８は、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で形成されることが好ましい。なおこのとき前記バイアス下地層２８の結晶配向は（１００）面が優先配向することが好ましい。
【０１０３】
また前記ハードバイアス層２９は、ＣｏＰｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金などで形成される。これら合金の結晶構造は、バルクでは面心立方構造（ｆｃｃ）と稠密六方構造（ｈｃｐ）の混相となる組成付近で設定されるのが一般的である。
【０１０４】
ここで上記の金属膜で形成されたバイアス下地層２８とハードバイアス層２９を構成するＣｏＰｔ系合金のｈｃｐ構造の格子定数は近い値となるために、ＣｏＰｔ系合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造で形成されやすくなる。このときｈｃｐ構造のｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層の境界面内に優先配向される。前記ｈｃｐ構造はｆｃｃ構造に比べてｃ軸方向に大きな磁気異方性を生じるため、ハードバイアス層に磁界を与えたときの保磁力Ｈｃは大きくなるのである。さらにｈｃｐのｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層との境界面内で優先配向となっているため、残留磁化が増大し、残留磁化／飽和磁化で求められる角形比Ｓは大きくなる。その結果、前記ハードバイアス層２９の特性を向上させることができ、前記ハードバイアス層２９から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０１０５】
本発明では、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜は、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１種または２種以上の元素で形成されることが好ましい。なお本発明では前記バイアス下地層２８が形成されていなくてもよい。またバイアス下地層２８が前記非磁性中間層２７を兼ねることもできる。
【０１０６】
本発明では図１に示すように、前記第１の電極層２０上に形成された下地層２１から前記ハードバイアス層２９までの各層で多層膜３０が構成され、前記多層膜３０の両側端面３０ａは連続した傾斜面となっており、前記多層膜３０は例えば略台形状で形成される。
【０１０７】
次に本発明では図１に示すように、前記第１の電極層２０上から前記多層膜３０の両側端面３０ａ上にかけてスペキュラー膜３１、３１が形成されている。
【０１０８】
そして前記スペキュラー膜３１の上には絶縁層３２、３２が形成されている。前記絶縁層３２は一般的な絶縁材料で形成され、例えばＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などで形成される。
【０１０９】
次に図１に示すように、前記絶縁層３２上から前記ハードバイアス層２９上にかけて第２の電極層３３が形成される。前記第２の電極層３３は前記第１の電極層２０と同様に、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）やＷ（タングステン）などで形成されている。前記第２の電極層３３は上部シールド層あるいは上部ギャップ層を兼ねていてもよい。
【０１１０】
この実施形態では、例えば前記第２の電極層３３から第１の電極層２０に向けて（あるいは逆に向けて）センス電流が流れるため、前記センス電流は、多層膜３０内の各層を膜面と垂直方向に流れ、このようなセンス電流の流れ方向はＣＰＰ型と呼ばれる。
【０１１１】
この磁気検出素子では、固定磁性層２４、非磁性材料層２５及びフリー磁性層２６に検出電流（センス電流）が与えられ、ハードディスクなどの記録媒体の走行方向はＺ方向であり、記録媒体からの洩れ磁界がＹ方向に与えられると、フリー磁性層２６の磁化が図示Ｘ方向の一方向からＹ方向へ向けて変化する。このフリー磁性層２６内での磁化の方向の変動と、固定磁性層２４の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し（これを磁気抵抗効果という）、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【０１１２】
ところでこの実施形態では、前記多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面３０ａ、３０ａにスペキュラー膜３１が形成されている。
【０１１３】
前記スペキュラー膜３１は鏡面反射層とも呼ばれ、既に図７で説明したように、フリー磁性層２６の磁化と固定磁性層２４の磁化とが平行関係になるとき、例えばアップスピン電子を持つ伝導電子は前記フリー磁性層２６内を通り抜けることができるが、前記フリー磁性層２６の上面の幅寸法で決定されるトラック幅Ｔｗが狭くなることで、前記伝導電子は前記多層膜３０の両側端面３０ａに衝突しやすくなる。
【０１１４】
本発明では、前記伝導電子が前記多層膜３０の両側端面３０ａにまで到達しても、そこで前記伝導電子を鏡面反射させるべく、前記多層膜３０の両側端面３０ａにスペキュラー膜３１を設け、これによって前記伝導電子は前記多層膜３０の両側端面３０ａに到達した後、鏡面反射して、前記フリー磁性層２６の内部を通り抜けることが可能になっている。
【０１１５】
従って本発明では、素子面積の狭小化においても前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋を伸ばすことができ、再生出力の向上とともに抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることが可能になるのである。
【０１１６】
なお本発明では、前記トラック幅Ｔｗは約１０ｎｍ以上で１００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは６０ｎｍ以下であることが好ましい。前記トラック幅Ｔｗが、上記数値範囲程度に狭小化されると、さらなる再生出力の向上を図ることができるとともに、前記アップスピン電子を持つ伝導電子が前記多層膜３０の両側端面３０ａに到達する回数が増え、前記スペキュラー膜３１の持つ鏡面反射効果を有効に機能させることができ、抵抗変化率の向上を図ることができる。
【０１１７】
なお前記スペキュラー膜３１は、図１に示すように多層膜３０の両側端面全体に形成されていなくても良く、少なくとも固定磁性層２４からフリー磁性層２６までの各層のトラック幅方向における両側端面に形成されていれば上記の効果を得ることが可能である。
【０１１８】
次に前記スペキュラー膜３１の材質について以下に説明する。
前記スペキュラー膜３１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）の酸化物で形成されることが好ましい。
【０１１９】
なお例えばＦｅ−Ｏの中でもα−Ｆｅ2Ｏ3、Ｎｉ−Ｏの中でもＮｉＯ、Ａｌ−Ｑ−Ｏの中でもＡｌＱＯ、Ｒ−Ｏの中でもＲＯとなる組成式を満たすことが好ましい。
【０１２０】
これら酸化物の形成は、例えば金属元素や非金属元素のターゲットを用意し、前記多層膜３０の両側端面３０ａに金属元素や非金属元素の膜をスパッタ成膜した後、ラジカル酸化、プラズマ酸化、イオン酸化、自然酸化などによって、前記金属元素や非金属元素からなる膜を酸化させる。なお前記金属元素や非金属元素の膜すべてを酸化させないと適切に鏡面反射効果を有するスペキュラー膜３１を形成することはできない。
【０１２１】
また上記の酸化方法によって形成されたスペキュラー膜３１は、化学量論的な組成を有していた方が良いが有していなくても鏡面反射効果を発揮させることができる。
【０１２２】
上記のように化学量論的な組成を有さなくても十分な絶縁性を有するスペキュラー膜３１では、フリー磁性層２６との界面付近に適切にポテンシャル障壁が形成され、鏡面反射効果を発揮することが可能になる。
【０１２３】
例えばスペキュラー膜３１をＡｌ−Ｏで形成するとき、Ａｌ2Ｏ3で形成されたターゲットで前記スペキュラー膜３１をスパッタ成膜すると、化学量論的な組成を有するスペキュラー膜３１を形成することができないが、極端に酸素が少なくなければ前記スペキュラー膜３１とフリー磁性層２６との界面付近に適切なポテンシャル障壁を形成でき、鏡面反射効果を有効に発揮させることができるのである。
【０１２４】
あるいは本発明では、前記スペキュラー膜３１は、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）の窒化物で形成されてもよい。
【０１２５】
なおＡｌ−Ｎの中でもＡｌＮ、Ａｌ−Ｑ´−Ｎの中でもＡｌＱ´Ｎ、Ｒ´−Ｎの中でもＲ´Ｎとなる組成式を満たすことが好ましい。
【０１２６】
これら窒化物の形成は、例えば金属元素や非金属元素のターゲットを用意し、前記多層膜３０の両側端面３０ａに前記金属元素や非金属元素の膜をスパッタ成膜した後、前記金属元素や非金属元素からなる膜を窒化させる。
【０１２７】
あるいは本発明では以下の方法によって前記酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜３１を成膜する。
【０１２８】
すなわち上記した酸化物や窒化物で形成されたターゲットを用意し、このターゲットから、直接、酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜３１を前記多層膜３０の両側端面３０ａに付着させて形成してもよい。かかる場合、上記した酸化工程あるいは窒化工程が必要なく製造工程の簡略化を図ることができるが、前記酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜３１を直接成膜した後、さらに前記スペキュラー膜３１を酸化、窒化してもよい。これによってスペキュラー効果を高めることができる。
【０１２９】
あるいは前記スペキュラー膜３１は、前記多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に設けられた絶縁層をミリングしたときに、前記多層膜３０の両側端面３０ａに付着した絶縁物で形成され、あるいはこの絶縁物を酸化あるいは窒化して形成されるものであってもよい。具体的には図２のような構造を例示することができる（本発明の第２実施形態）。
【０１３０】
図２では前記多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側であって第１の電極層２０の上に絶縁層３９が形成されている。この絶縁層３９は上記した酸化物あるいは窒化物で形成されていることが好ましい。かかる場合、この絶縁層３９をミリングして飛来する絶縁材料元素を直接、前記多層膜３０の両側端面３０ａに付着させてこの付着物をスペキュラー膜３１として機能させることができる。あるいはこの絶縁材料元素を多層膜３０の両側に付着させた後、酸化あるいは窒化させてもよい。
【０１３１】
なお前記絶縁層３９が酸化物あるいは窒化物で形成されていない場合には、前記絶縁層３９をミリングして絶縁材料元素を前記多層膜３０の両側に付着させた後、その付着物を酸化あるいは窒化して、スペキュラー膜３１を形成することになる。
【０１３２】
また図２に示す構造では、スペキュラー膜３１は前記絶縁層３９からの付着物のみで構成されているが、さらに図２に示すスペキュラー膜３１上に、あるいは前記付着物が形成されていないときは多層膜３０の両側端面３０ａ上に、酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜を成膜してもよい。その一例が図３に示されている（本発明の第３実施形態）。
【０１３３】
図３に示す実施形態では、多層膜３０の両側端面３０ａ上のみならず前記絶縁層３９上にも前記スペキュラー膜３１が形成されている。さらにこのスペキュラー膜３１は、前記絶縁層３９と多層膜３０間に露出する第１の電極層２０の上面２０ａにも形成され、前記絶縁層３９と多層膜３０間が前記スペキュラー膜３１によって埋められた状態になっている。
【０１３４】
図３に示す実施形態では、図１で説明したのと同様に、前記多層膜３０の両側端面３０ａ上から絶縁層３９上にかけて金属元素や非金属元素で形成された膜を成膜した後、この膜を酸化あるいは窒化するか、あるいは酸化物あるいは窒化物で形成されたターゲットを用意し、直接、前記酸化物あるいは窒化物を前記多層膜３０の両側端面３０ａ上から絶縁層３９上にかけて成膜してスペキュラー膜３１を形成する。
【０１３５】
または前記スペキュラー膜３１は以下のように形成されてもよい。
本発明では、前記スペキュラー膜３１は、前記多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面３０ａを直接、酸化あるいは窒化して形成されたものであってもよい。
【０１３６】
このスペキュラー膜３１には、前記多層膜３０の両側端面３０ａ自体を酸化あるいは窒化して形成されるスペキュラー膜３１のほか、後で製造方法で説明するように、前記多層膜３０を図１に示すような略台形状に形成したときに、前記多層膜３０を構成する金属元素が前記多層膜３０の両側端面３０ａに再付着することがあり、この付着物を酸化あるいは窒化してなるスペキュラー膜３１も含まれる。
【０１３７】
または本発明では、前記スペキュラー膜は半金属ホイッスラー合金で形成されてもよい。前記半金属ホイッスラー金属には、ＮｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂなどを選択できる。
【０１３８】
次に、図１ないし図３に示すフリー磁性層２６の上に非磁性中間層２７を介して形成されたハードバイアス層２９について以下に説明する。
【０１３９】
図１ないし図３に示すように本発明では、前記ハードバイアス層２９の端部とフリー磁性層２６の端部間に静磁的な結合が発生し、前記ハードバイアス層２９からの縦バイアス磁界が前記フリー磁性層２６に供給される（矢印方向）。
【０１４０】
これにより前記フリー磁性層２６の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。
【０１４１】
本発明では、このように前記フリー磁性層２６の非磁性材料層２５が形成された面と反対側の面に非磁性中間層２７を介してハードバイアス層２９を設けることで、従来のようにハードバイアス層２９のトラック幅方向の両側にハードバイアス層を対向させたときバイアス下地層が介在することで生じたバックリング現象や前記フリー磁性層２６の磁化が強固に固定され磁化反転が悪化する問題を解消でき、従って本発明によれば、前記フリー磁性層２６の単磁区化を適切に促進でき、また前記フリー磁性層２６の外部磁界に対する磁化反転を良好にでき、再生感度が良く再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【０１４２】
また図１ないし図３に示す磁気検出素子では、前記フリー磁性層２６のトラック幅方向における両側端面と連続面として前記非磁性中間層２７及びハードバイアス層２９の両側端面が形成される。これによって前記ハードバイアス層２９とフリー磁性層２６間の静磁的な結合を良好にでき、前記フリー磁性層２６の単磁区化を促進させることが可能である。
【０１４３】
なお前記ハードバイアス層２９の膜厚は５０〜３００Åであることが好ましい。
【０１４４】
次に絶縁層３２について説明する。本発明ではスペキュラー膜３１の両側に絶縁層３２が設けられている。これにより第１の電極層２０と第２の電極層３３間を流れるセンス電流を効果的に多層膜３０のみに流すことができる。
【０１４５】
次に本発明における別の実施形態の磁気検出素子の構造について説明する。
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。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。
【０１４６】
この実施形態では、図４に示すように第１の電極層２０の上面中央に下からハードバイアス層２９、非磁性中間層２７、フリー磁性層２６、非磁性材料層２５、３層フェリ構造の固定磁性層２４、及び反強磁性層２３の順で積層形成されている。
【０１４７】
前記ハードバイアス層２９から前記反強磁性層２３までの各層で多層膜３４が構成され、前記多層膜３４の両側端面３４ａは連続面となっており、例えば前記多層膜３４は略台形状で形成される。
【０１４８】
図４に示すように、前記第１の電極層２０の上から前記多層膜３４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面３４ａにかけてスペキュラー膜３１が形成されている。前記スペキュラー膜３１の材質や形成方法などについては、図１ないし図３で説明した通りである。
【０１４９】
また前記スペキュラー膜３１の上には絶縁層３２が形成され、前記絶縁層３２上から前記反強磁性層２３上にかけて第２の電極層３３が形成されている。
【０１５０】
図５は本発明における第５実施形態の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面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。
【０１５１】
図５の磁気検出素子の構造は図１の磁気検出素子の構造と似ているが図５では、前記フリー磁性層２６が３層フェリ構造となっている。
【０１５２】
前記フリー磁性層２６を構成する符号６０及び６２の層は磁性層であり、例えばＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどで形成される。前記磁性層６０，６２間にはＲｕなどで形成された非磁性中間層６１が介在し、この構成により、前記磁性層６０と前記磁性層６２の磁化方向はＲＫＫＹ相互作用により互いに反平行状態にされる。これはいわゆる人工フェリ状態と呼ばれる。
【０１５３】
前記磁性層６０、６２の膜厚はそれぞれ１０〜１００Å程度で形成される。また非磁性中間層６１の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【０１５４】
なお前記磁性層６０、６２はそれぞれ単位面積当たりの磁気モーメントが異なるように、前記磁性層６０、６２の材質や膜厚はそれぞれ異なっている。前記単位面積当たりの磁気モーメントは飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔで設定され、例えば前記磁性層６０、６２を共に同じ材質で同じ組成の材料で形成するとき、前記磁性層６０、６２の膜厚を異ならせることで、前記磁性層６０、６２の磁気モーメントを異ならせることができる。これによって適切に前記磁性層６０、６２を人工フェリ構造にすることが可能である。
【０１５５】
図５のように前記フリー磁性層２６を人工フェリ構造とすることで、抵抗変化率を低減させることなしに、フリー磁性層２６の実効的な膜厚を薄くすることができ、媒体磁界に対してフリー磁性層２６の磁化が高感度で回転するようにすることができる。また前記フリー磁性層２６を適切に単磁区化でき、バルクハウゼンノイズが少なく、再生出力の高い磁気検出素子を製造することが可能である。なお前記フリー磁性層２６の磁性層６０、６２のうち、磁気抵抗効果に関与するのは、非磁性材料層２５に接する磁性層６０である。
【０１５６】
図５における実施形態では、前記フリー磁性層２６のうち前記ハードバイアス層２９に近い側の磁性層６２とハードバイアス層２９間で静磁的な結合が発生し、前記磁性層６２の磁化が図示Ｘ方向に単磁区化される。前記フリー磁性層２６のもう一方の磁性層６０の磁化は、前記磁性層６２とのＲＫＫＹ相互作用によって、前記磁性層６２の磁化方向と反平行に磁化される。
【０１５７】
なお図５に示す３層フェリ構造のフリー磁性層２６は、図２ないし図４や次に説明する図６の実施形態にも適用可能なものである。
【０１５８】
またこの実施形態では、非磁性中間層２７とハードバイアス層２９間に図１に示すバイアス下地層２８が設けられていないが、設けられていてもよい。
【０１５９】
なお前記スペキュラー膜３１の材質や形成方法などについては、図１ないし図３で説明した通りである。
【０１６０】
図６は本発明における第６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た層は図１と同じ層を示している。
【０１６１】
図６に示す実施形態では、第１の電極層２０の上面中央から下地層２１、シードレイヤ２２、反強磁性層２３、３層フェリ構造の固定磁性層２４、非磁性材料層２５、フリー磁性層２６、非磁性中間層２７、およびハードバイアス層２９が形成されている。
【０１６２】
さらにこの実施形態では前記ハードバイアス層２９の上に第２の電極層３５が形成されて、前記下地層２１から前記第２の電極層３５までの各層で多層膜３６が構成される。前記多層膜３６の両側端面３６ａ、３６ａは連続面となっており、前記多層膜３６は例えば略台形状で形成される。
【０１６３】
図６では、前記ハードバイアス層２９の上には、前記ハードバイアス層２９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面と連続面とされた第２の電極層３５が形成されているが、かかる場合、前記第２の電極層３５のハイト方向（図示Ｙ方向）後方では、前記第２の電極層３５と電気的に接続された電極層（図示しない）が設けられ、前記電極層はハイト方向後方に延びて形成されている。
【０１６４】
図６に示す実施形態では、前記第１の電極層２０上から前記多層膜３６の両側端面３６ａにかけてスペキュラー膜３１が形成され、前記スペキュラー膜３１の上に絶縁層３２が設けられている。
【０１６５】
なお前記スペキュラー膜３１の材質や形成方法などについては、図１ないし図３で説明した通りである。
【０１６６】
図４ないし図６に示す実施形態では、いずれも図１ないし図３と同様に、多層膜の両側端面にスペキュラー膜３１が設けられており、これによりフリー磁性層２６の磁化と固定磁性層２４の磁化とが平行関係になるとき、例えばアップスピン電子を持つ伝導電子は、前記多層膜の両側端面に到達しても、そこで適切に鏡面反射し、フリー磁性層２６内を通り抜けるようになっている。
【０１６７】
従って本発明では、前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋を伸ばすことができ、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることが可能になるのである。
【０１６８】
なお前記スペキュラー膜３１は、少なくとも固定磁性層２４からフリー磁性層２６までの各層のトラック幅方向における両側端面に形成されていれば上記効果を得ることが可能である。
【０１６９】
また図４ないし図６に示す実施形態では図１ないし図３と同様に、フリー磁性層２６の非磁性材料層２５が形成された面と反対側の面に非磁性中間層２７を介してハードバイアス層２９が設けられている。
【０１７０】
従って前記ハードバイアス層２９の端部とフリー磁性層２６の端部間では、静磁的な結合が発生し、これにより前記フリー磁性層２６の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。
【０１７１】
本発明では、このように前記フリー磁性層２６の非磁性材料層２５が形成された面と反対側の面に非磁性中間層２７を介してハードバイアス層２９を設けることで、従来のようにハードバイアス層２９のトラック幅方向の両側にハードバイアス層を対向させた場合に生じたバックリング現象や前記フリー磁性層２６の磁化が強固に固定され磁化反転が悪化する問題を解消でき、従って本発明によれば、前記フリー磁性層２６の単磁区化を適切に促進でき、また前記フリー磁性層２６の外部磁界に対する磁化反転を良好にでき、再生感度の良く再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【０１７２】
次に図１に示す磁気検出素子の製造方法について、図８ないし図１１に示す製造工程を参照しながら以下に説明する。なお本発明における製造工程図は、製造中の磁気検出素子を記録媒体との対向面から見た部分断面図である。
【０１７３】
図８に示す工程では、基板３７上に第１の電極層２０を形成し、さらに前記第１の電極層２０上に、Ｔａなどで形成された下地層２１、ＮｉＦｅＣｒなどで形成されたシードレイヤ２２、ＰｔＭｎなどで形成された反強磁性層２３、Ｃｏなどで形成された磁性層５１と５３と、前記磁性層５１、５３間にＲｕなどの非磁性中間層５２が形成された３層フェリ構造の固定磁性層２４、Ｃｕなどで形成された非磁性材料層２５、Ｃｏ膜５４とＮｉＦｅなどの磁性材料層５５で形成されたフリー磁性層２６、Ｒｕなどで形成された非磁性中間層２７、Ｃｒなどで形成されたバイアス下地層２８、ＣｏＣｒＰｔなどで形成されたハードバイアス層２９を順次スパッタ成膜する。
【０１７４】
そして前記ハードバイアス層２９の上にレジスト層３８を形成する。なお前記レジスト層３８はリフトオフ用のレジスト層であってもよい。このとき前記レジスト層３８の下面のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法をＴ１とする。前記幅寸法Ｔ１は、約１０ｎｍ以上で１００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは６０ｎｍ以下であることが好ましい。
【０１７５】
次に図８に示すように、前記レジスト層３８に覆われていない、下地層２１からハードバイアス層２９までの多層膜３０の両側領域を、矢印Ｆ方向からのイオンミリングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去する（図８に示す点線の両側を除去）。これにより前記第１の電極層２０の上面中央には、下地層２１からハードバイアス層２９までで構成される多層膜３０の両側端面が連続した傾斜面となり、前記多層膜３０は略台形状となって残される。
【０１７６】
またこの製造工程で残されたフリー磁性層２６の上面のトラック幅方向の幅寸法で決定されるトラック幅Ｔｗは約１０ｎｍ以上で１００ｎｍ以下となり、あるいはより好ましくは６０ｎｍ以下となる。したがって本発明では素子サイズを非常に小さくでき、本発明のようにＣＰＰ型の磁気検出素子では、効果的に再生出力を高くすることが可能である。
【０１７７】
次に図９に示す工程では、前記第１の電極層２０の上面中央に設けられた下地層２１上からハードバイアス層２９までの各層で構成される多層膜３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面３０ａ、３０ａを矢印方向からイオンミリングする。前記ミリング角度θ２は、基板３７の表面垂直方向（図示Ｚ方向）に対して２０°〜７０°であることが好ましい。
【０１７８】
このイオンミリングによって図８工程時、多層膜３０の両側領域を削ったときに、前記多層膜３０の両側端面３０ａに付着した付着物を除去することができる。
【０１７９】
このように前記多層膜３０の両側端面３０ａに付着した付着物を除去し、前記両側端面３０ａをきれいに加工することで、次工程で形成されるスペキュラー膜３１の鏡面反射効果を有効に発揮させることが可能となる。
【０１８０】
ただし前記付着物を除去せずにスペキュラー膜３１を形成することも可能である。その方法は、前記付着物を酸化あるいは窒化する。これによって前記付着物を酸化物あるいは窒化物にすることができ、前記酸化物あるいは窒化物をスペキュラー膜３１として機能させることができる。
【０１８１】
次に図１０に示す工程では、前記第１の電極層２０上から前記多層膜３０の両側端面３０ａ上にかけてスペキュラー膜３１をスパッタ成膜する。ただし本発明では少なくとも前記スペキュラー膜３１を固定磁性層２４からフリー磁性層２６までの各層のトラック幅の両側端面に形成できれば良い。スパッタ法は、ＲＦマグネトロンスパッタ法、ＤＣマグネトロンスパッタ法、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、あるいはコリメーションスパッタ法のいずれか１種以上であることが好ましい。
【０１８２】
ところで本発明では、前記スペキュラー膜３１を以下に示す酸化膜で形成することが好ましい。
【０１８３】
すなわち本発明では、前記スペキュラー膜３１を、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）の酸化物で形成することが好ましい。
【０１８４】
なお例えばＦｅ−Ｏの中でもα−Ｆｅ2Ｏ3、Ｎｉ−Ｏの中でもＮｉＯ、Ａｌ−Ｑ−Ｏの中でもＡｌＱＯ、Ｒ−Ｏの中でもＲＯとなる組成式を満たすことが好ましい。
【０１８５】
本発明では上記した酸化膜を形成する際、酸化物ターゲットを用いて直接酸化膜を堆積させてもよい。これによって酸化物で形成されたスペキュラー膜３１を形成することができる。
【０１８６】
なおかかかる場合は、後工程で酸化工程が必要なくなり、製造工程の簡略化を図ることができるが、前記酸化物からなるスペキュラー膜３１を成膜した後、前記スペキュラー膜３１をあらためて酸化してもよい。
【０１８７】
またターゲットとして酸化物を使用しない場合は、まず金属元素や非金属元素からなるターゲットを用意し、このターゲットを用いて前記第１の電極層２０上から多層膜３０の両側端面３０ａにかけて、前記金属元素や非金属元素からなる膜を成膜する。具体的に言えば、例えば前記スペキュラー膜３１をＴａＯで形成する場合、まずＴａ膜を前記第１の電極層２０上から前記多層膜３０の両側端面３０ａにかけて成膜するのである。
【０１８８】
次に本発明では、前記Ｔａ膜を酸化する。酸化にはラジカル酸化、イオン酸化、プラズマ酸化、自然酸化のうちいずれか１種以上の酸化方法を用いることが好ましい。またこれ以外の酸化方法であっても良い。好ましい酸化方法は、ラジカル酸化やイオン酸化などの反応性の酸化である。これによって前記スペキュラー膜３１のスペキュラー効果を適切に発揮させることが可能になる。
【０１８９】
上記のようにして前記Ｔａ膜を酸化することでＴａＯからなるスペキュラー膜３１を形成することが可能である。
【０１９０】
なお上記した酸化工程で金属元素や非金属元素から成る膜をすべて酸化し、これによって形成された前記スペキュラー膜３１は化学量論的な組成に近く、隣接する多層膜との間に、十分なポテンシャル障壁を形成することが可能となる。この結果、十分な鏡面反射効果を得ることが可能になる。
【０１９１】
また本発明では上記した酸化膜以外に前記スペキュラー膜３１を、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）の窒化物で形成してもよい。
【０１９２】
なおＡｌ−Ｎの中でもＡｌＮ、Ａｌ−Ｑ´−Ｎの中でもＡｌＱ´Ｎ、Ｒ´−Ｎの中でもＲ´Ｎとなる組成式を満たすことが好ましい。
【０１９３】
かかる場合、金属元素や非金属元素から成る膜を、スパッタ成膜した後、前記膜を窒化させることで窒化物から成るスペキュラー膜３１を形成することができる。
【０１９４】
あるいは窒化物からなるターゲットを用意し、前記窒化物を前記多層膜３０の両側にスパッタ成膜してスペキュラー膜３１を成膜してもよい。これによって前記スペキュラー膜３１の形成時に窒化工程が必要なく製造工程を簡略化することができるが、前記窒化物からなるスペキュラー膜３１を成膜した後、さらに前記スペキュラー膜３１を窒化してもよい。
【０１９５】
なお上記した酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜３１、あるいは酸化または窒化する前の金属元素膜や非金属元素膜をスパッタ成膜する際には、基板３７の表面垂直方向（図示Ｚ方向）に対し、２０°〜７０°のスパッタ粒子照射角度θ１とすることが好ましい。
【０１９６】
これにより適切に前記スペキュラー膜３１を前記多層膜３０の両側端面３０ａに容易にしかも適切に形成することが可能である。
【０１９７】
あるいは本発明では、前記スペキュラー膜３１を半金属ホイッスラー合金で形成してもよい。前記は金属ホイッスラー合金には、ＮｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂなどを選択できる。これら半金属ホイッスラー合金を、スパッタ成膜することが好ましい。
【０１９８】
なお上記したスペキュラー膜３１の成膜の際におけるスパッタ条件は、例えば基板３７の温度を２０℃〜１００℃とし、基板３７とターゲット間の距離を１００〜３００ｍｍとし、Ａｒガス圧を１０-5〜１０-3Ｔｏｒｒ（１．３×１０-3〜０．１３Ｐａ）とする。
【０１９９】
なお、上記のようにして形成されたスペキュラー膜３１は、レジスト層３８の上面や両側端面３８ｂにも付着する。
【０２００】
次に図１０に示す工程では、前記スペキュラー膜３１上に絶縁層３２をスパッタ成膜する。前記絶縁層３２の形成の際のスパッタ粒子照射角度は、前記スペキュラー膜３１の形成の際のスパッタ粒子照射角度よりも、基板３７の表面垂直方向に近い角度とする。前記絶縁層３２の形成の際のスパッタ粒子照射角度θ３は、前記基板３７の表面垂直方向に対し０°以上で４０°以下であることが好ましい。
【０２０１】
本発明では前記絶縁層３２を、多層膜３０の最上層にあたるハードバイアス層２９の上面と同程度の位置まで成膜する。
【０２０２】
また本発明では前記絶縁層３２をＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁材料で形成することが好ましい。
【０２０３】
前記絶縁層３２のスパッタ成膜では、例えばＡｌ2Ｏ3から成るターゲットを用意し、このターゲットをスパッタしてＡｌ2Ｏ3から成る絶縁層３２を形成する。
【０２０４】
なお上記した絶縁層３２の成膜の際におけるスパッタ条件は、例えば基板３７の温度を０〜１００℃とし、基板３７とターゲット間の距離を１００〜３００ｍｍとし、Ａｒガス圧を１０-5〜１０-3Ｔｏｒｒ（１．３×１０-3〜０．１３Ｐａ）とする。
【０２０５】
なお前記絶縁層３２を構成する絶縁材料の層３２ａは、前記レジスト層３８の上面３８ａや両側端面３８ｂにも付着する。
【０２０６】
そして前記レジスト層３８を除去する。図１０に示すように、前記レジスト層３８の上面３８ａや端面３８ｂには、スペキュラー膜３１や絶縁材料の層３２ａが付着しているから前記レジスト層３８を溶剤に浸して除去することは難しい。
【０２０７】
このため本発明では、例えば側面からのイオンミリングによって、前記レジスト層３８の側面３８ｂに付着したスペキュラー膜３１や絶縁材料の層３２ａを除去し、前記レジスト層３８の側面３８ｂを露出させた後、前記レジスト層３８を溶剤に浸し前記レジスト層３８を溶かして除去する。
【０２０８】
あるいはスクラブ洗浄によって、前記レジスト層３８の上面３８ａなどに付着したスペキュラー膜３１や絶縁材料の層３２ａを一部除去して前記レジスト層３８の一部の表面を露出させた後、前記レジスト層３８を溶剤に浸し前記レジスト層３８を溶かして除去する。
【０２０９】
なお前記スクラブ洗浄には、例えばドライアイスの粒子を、前記レジスト層３８の表面に付着したスペキュラー膜３１及び絶縁材料の層３２ａに衝突させて、前記スペキュラー膜３１及び前記絶縁材料の層３２の一部を除去する方法などがある。
【０２１０】
前記レジスト層３８を除去した状態が図１１である。図１１に示すように、前記スペキュラー膜３１の先端は、ハードバイアス層２９や絶縁層３２の上面よりも図示Ｚ方向に飛出しており、この飛び出した部分はバリ３１ａとなる。従ってこの図１１に示す工程では前記バリ３１ａを除去する。前記バリ３１ａの除去には、スクラブ洗浄を用いることが好ましい。
【０２１１】
前記スクラブ洗浄には、上記したドライアイスの粒子を、前記バリ３１ａに衝突させて、前記バリを除去する方法などがある。
【０２１２】
なおこのスクラブ洗浄工程では、前記絶縁層３２上面からハードバイアス層２９上面にかけてスクラブ洗浄して、前記バリ３１ａの除去と共に、前記絶縁層３２上面やハードバイアス層２９上面もきれいに洗浄する。
【０２１３】
その後、前記絶縁層３２上から前記ハードバイアス層２９上に第２の電極層３３を形成すると、図１に示す磁気検出素子が完成する。
【０２１４】
図１２ないし図１６は、図２あるいは図３に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。各図は、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１２ないし図１６において、図８ないし図１１と同じ符号が付けられている層は同じ層を示している。
【０２１５】
図１２に示す工程では、基板３７上に第１の電極層２０を形成し、さらに前記第１の電極層２０上に絶縁層３９を形成する。
【０２１６】
ここで前記絶縁層３９の材質については、上記した酸化物あるいは窒化物からなる絶縁材料層で形成されることが好ましい。ただし前記絶縁層３９は酸化物あるいは窒化物以外の材質で形成されてもかまわない。
【０２１７】
図１３に示す工程では、前記絶縁層３９の図面中央に溝部３９ａをパターニングによって形成する。前記溝部３９ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法はＴ３で形成され、この幅寸法Ｔ３は、少なくともトラック幅Ｔｗよりも大きく形成されることが好ましい。このように前記幅寸法Ｔ３をトラック幅Ｔｗよりも大きく形成することで、前記トラック幅Ｔｗを後の工程において適切に画定することが可能になる。
【０２１８】
次に図１４に示す工程では、前記絶縁層３９上から前記溝部３９ａ下に露出した第１の電極層３７上にかけて、下地層２１、シードレイヤ２２、反強磁性層２３、固定磁性層２４、非磁性材料層２５、フリー磁性層２６、非磁性中間層２７及びハードバイアス層２９などからなる多層膜３０を連続して積層する。
【０２１９】
さらに前記多層膜３０の上面にレジスト層３８を形成する。
次に前記レジスト層３８に覆われていない、多層膜３０の両側端部を図示Ｆ方向からのイオンミリングなどによって除去する（図中の点線の両側が除去される）。その状態が図１５である。
【０２２０】
図１５に示すように、多層膜３０は、第１の電極層２０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に設けられた絶縁層３９間に残される。
【０２２１】
図１５に示す多層膜３０のトラック幅方向における両側端面３０ａには、図１４工程の際にイオンミリングで除去された多層膜３０の構成元素が付着している。この付着物を除去するため、図１５に示す工程では、前記多層膜３０の両側端面３０ａをさらにＡ方向からイオンミリングし、前記付着物を除去する。
【０２２２】
ところが、この図１５工程では、前記付着物を除去している最中、前記多層膜３０の両側に設けられた絶縁層３９が前記イオンミリングによって削られ、その絶縁材料元素が前記多層膜３０の両側端面３０ａに付着することがある（図中のＢ方向を参照のこと）。
【０２２３】
前記絶縁材料元素の付着物は、これが酸化物あるいは窒化物であれば、前記付着物をスペキュラー膜３１としてそのまま残してもよい。あるいは、この絶縁材料の付着物をさらに酸化あるいは窒化して、前記絶縁材料の付着物をスペキュラー効果に優れたスペキュラー膜３１として形成することができる。これによって図２に示す磁気検出素子のスペキュラー膜３１が完成する。
【０２２４】
さらには図１５に示す工程後に、図１６に示す工程を施す。図１６に示す工程では、さらに、前記絶縁層３９上から多層膜３０の両側端面３０ａ上にかけて金属元素や非金属元素をスパッタなどで成膜し、これを酸化あるいは窒化してスペキュラー膜３１を形成している。あるいは酸化物あるいは窒化物で形成されたターゲットを用いてスペキュラー膜３１を、前記絶縁層３９上から多層膜３０の両側端面上にかけて成膜している。これによって図３に示す磁気検出素子のスペキュラー膜３１を形成することができる。図１６に示す工程のように、前記絶縁層３９上から多層膜３０の両側端面上にかけてあらためてスペキュラー膜３１を成膜すると、前記絶縁層３９と多層膜３０間から露出する第１の電極層２０上面２０ａが適切に前記スペキュラー膜３１によって埋められるから好ましい。
【０２２５】
あるいは本発明では以下の方法によってスペキュラー膜３１を形成してもよい。すなわち図８に示す工程後に図９工程を施さず、図１７に示すように、前記多層膜３０の両側端面３０ａに付着した付着物をそのまま残して、前記多層膜３０の両側端面３０ａを酸化あるいは窒化するのである。
【０２２６】
この酸化あるいは窒化工程の際、前記付着物のみならず、多層膜３０自体も一部酸化あるいは窒化されることがあるが、かかる場合、酸化あるいは窒化された付着物及び多層膜３０の両側端面３０ａの一部をスペキュラー膜３１として機能させることが可能である。
【０２２７】
なお図４や図５に示す磁気検出素子は、例えば上記した図８から図１１に示す製造工程を用いて製造される。図１の磁気検出素子の製造と異なる点は、図８に示す工程で、図４の磁気検出素子の製造では、第１の電極層２０上に、ハードバイアス層２９、非磁性中間層２７、フリー磁性層２６、非磁性材料層２５、固定磁性層２４及び反強磁性層２３の順に積層する点である。
【０２２８】
また図５の磁気検出素子の製造では、図８に示す工程で、フリー磁性層２６を３層のフェリ構造にする点である。
【０２２９】
図１８は図６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１８では、第１の電極層２０上に下地層２１、シードレイヤ２２、反強磁性層２３、３層フェリ構造の固定磁性層２４、非磁性材料層２５、フリー磁性層２６、非磁性中間層２７及びハードバイアス層２９を連続成膜した後、前記ハードバイアス層２９上にさらに第２の電極層３５をスパッタ成膜する。
【０２３０】
その後、前記第２の電極層３５上にレジスト層４０を形成し、前記レジスト層４０に覆われていない、下地層２１から前記第２の電極層３５までの多層膜３６を矢印Ｆ方向からのイオンミリングや反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などで除去し、その後の製造工程は図９ないし図１１と全く同じである。
【０２３１】
この図１８に示す製造工程では、最初の多層膜３０の成膜段階で、第２の電極層３５まで成膜しているから、前記ハードバイアス層２９上に後で前記第２の電極層３５を形成する必要性がなく、製造工程の簡略化を図ることが可能である。
【０２３２】
図１９ないし図２１は、別の磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。図１９ないし図２１は製造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。
【０２３３】
図１９に示す工程では、基板３７上に、第１の電極層２０、下地層２１、シードレイヤ２２、反強磁性層２３、３層フェリ構造の固定磁性層２４、非磁性材料層２５、およびフリー磁性層２６を連続してスパッタ成膜する。
【０２３４】
以下に各層の材質や膜厚などについて説明する。
前記第１の電極層２０を、例えばα−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）やＷ（タングステン）などで形成する。
【０２３５】
また前記下地層２１を、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成する。また前記下地層２１を５０Å以下程度の膜厚で形する。なおこの下地層２１は形成されていなくても良い。
【０２３６】
次に前記シードレイヤ２２を、主として面心立方晶から成り反強磁性層２３との界面と平行な方向に（１１１）面が優先配向する、例えばＮｉＦｅ合金、あるいはＮｉ−Ｆｅ−Ｙ合金（ただしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉから選ばれる少なくとも１種以上）で形成する。
【０２３７】
なお前記シードレイヤ層２２を、例えば３０Å程度で形成する。また前記シードレイヤ２２は形成されていなくても良い。
【０２３８】
次に前記反強磁性層２３を、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する。あるいは前記反強磁性層２３を、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を含有する反強磁性材料により形成してもよい。
【０２３９】
これらの反強磁性材料は、耐食性に優れしかもブロッキング温度も高く次に説明する固定磁性層２４との界面で大きな交換異方性磁界を発生し得る。また前記反強磁性層２３は８０Å以上で２５０Å以下の膜厚で形成されることが好ましい。
【０２４０】
次に固定磁性層２４を構成する符号５１及び５３の層は磁性層であり、例えばＣｏ、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅＮｉなどで形成する。前記磁性層５１，５３間にはＲｕなどで形成された非磁性中間層５２が介在し、この構成により、前記磁性層５１と前記磁性層５３の磁化方向は互いに反平行状態にされる。これはいわゆる人工フェリ状態と呼ばれる。
【０２４１】
前記反強磁性層２３と前記固定磁性層２４の前記反強磁性層２３と接する磁性層５１間には磁場中熱処理によって交換異方性磁界が発生し、例えば前記磁性層５１の磁化がハイト方向（図示Ｙ方向）に固定された場合、もう一方の磁性層５３はＲＫＫＹ相互作用によりハイト方向とは逆方向（図示Ｙ方向と逆方向）に磁化され固定される。この構成により前記固定磁性層２４の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層２４と前記反強磁性層２３との界面で発生する交換異方性磁界を見かけ上大きくすることができる。
【０２４２】
なお例えば、前記磁性層５１，５３の膜厚はそれぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また非磁性中間層５２の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【０２４３】
また前記磁性層５１、５３はそれぞれ単位面積当たりの磁気モーメントが異なるように、前記磁性層５１、５３の材質や膜厚がそれぞれ異なっている。前記単位面積当たりの磁気モーメントは飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔで設定され、例えば前記磁性層５１、５３を共に同じ材質で同じ組成の材料で形成するとき、前記磁性層５１、５３の膜厚を異ならせることで、前記磁性層５１、５３の磁気モーメントを異ならせることができる。これによって適切に前記磁性層５１、５３を人工フェリ構造にすることが可能である。
【０２４４】
なお本発明では前記固定磁性層２４は人工フェリ構造ではなくＮｉＦｅ合金、ＮｉＦｅＣｏ合金、あるいはＣｏＦｅ合金などの単層膜あるいは積層膜で形成されていても良い。
【０２４５】
次に非磁性材料層２５を例えばＣｕなどの電気抵抗の低い導電性材料によって形成する。前記非磁性材料層２５を例えば２５Å程度の膜厚で形成する。
【０２４６】
次にフリー磁性層２６を２層構造で形成する。前記非磁性材料層２５と対向する側にＣｏ膜５４を形成することが好ましい。これにより前記非磁性材料層２５との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくすることができる。また前記Ｃｏ膜５４上には、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金などにより形成された磁性材料層５５を形成することが好ましい。また前記フリー磁性層２６の全体の膜厚は、２０Å以上で１００Å以下程度の膜厚で形成されることが好ましい。
【０２４７】
なお前記フリー磁性層２６は上記したいずれかの磁性材料を使用した１層構造で形成されていても良い。また前記フリー磁性層２６を固定磁性層２４と同じ３層フェリ構造で形成してもよい。
【０２４８】
そして本発明では、図１９に示すように前記フリー磁性層２６の上にレジスト層４１を形成する。前記レジスト層４１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法Ｔ２を、前記フリー磁性層２６の上面の幅寸法で決定されるトラック幅Ｔｗと同程度で形成することが好ましい。
【０２４９】
そして図１９に示す工程では、前記レジスト層４１に覆われていない、下地層２１から前記フリー磁性層２６までの各層で構成される多層膜４２の両側領域を矢印Ｆ方向のイオンミリングなどで除去する（図中の点線の両側部分が除去される）。
【０２５０】
次に前記多層膜４２の両側端面をサイドミリングし、前記両側端面に付着した再付着物を除去する。前記サイドミリングのミリング角度は基板３７上面の垂直方向に対し２０°〜７０°であることが好ましい。
【０２５１】
次に図２０に示す工程では、前記第１の電極層２０の中央上面に残された多層膜４２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面４２ａ上から前記第１の電極層２０上にかけてスペキュラー膜３１をスパッタ成膜する。
【０２５２】
ただし本発明では前記スペキュラー膜３１を少なくとも固定磁性層２４からフリー磁性層２６までの各層のトラック幅方向における両側端面に形成すれば良い。
【０２５３】
ところで本発明では、前記スペキュラー膜３１を以下に示す酸化膜で形成することが好ましい。
【０２５４】
すなわち本発明では、前記スペキュラー膜３１を、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）の酸化物で形成することが好ましい。
【０２５５】
なお例えばＦｅ−Ｏの中でもα−Ｆｅ2Ｏ3、Ｎｉ−Ｏの中でもＮｉＯ、Ａｌ−Ｑ−Ｏの中でもＡｌＱＯ、Ｒ−Ｏの中でもＲＯとなる組成式を満たすことが好ましい。
【０２５６】
本発明では、金属元素や非金属元素からなるターゲットを用意し、このターゲットを用いて前記第１の電極層２０上から多層膜４２の両側端面４２ａにかけて、金属元素や非金属元素の膜を成膜する。具体的に言えば、例えば前記スペキュラー膜３１をＴａＯで形成する場合、まずＴａ膜を前記第１の電極層２０上から前記多層膜４２の両側端面４２ａにかけて成膜するのである。
【０２５７】
次に本発明では、前記Ｔａ膜を酸化する。酸化にはラジカル酸化、イオン酸化、プラズマ酸化あるいは自然酸化のうちいずれか１種以上の酸化方法を用いることが好ましい。またこれ以外の酸化方法であっても良い。また酸化方法としては、ラジカル酸化やイオン酸化など、反応性を利用した酸化が好ましく、これによって適切にスペキュラー効果を有するスペキュラー膜３１を形成することができる。
【０２５８】
以上の工程によって前記Ｔａ膜を酸化することでＴａＯからなるスペキュラー膜３１を形成することが可能である。
【０２５９】
なお上記した金属元素や非金属元素から成る膜をすべて酸化し、これによって形成された前記スペキュラー膜３１は化学量論的な組成に近く、隣接する多層膜との間に、十分なポテンシャル障壁を形成することが可能となる。この結果、十分な鏡面反射効果を得ることが可能になる。
【０２６０】
また本発明では上記した酸化膜以外に前記スペキュラー膜３１を、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）の窒化物で形成してもよい。
【０２６１】
なおＡｌ−Ｎの中でもＡｌＮ、Ａｌ−Ｑ´−Ｎの中でもＡｌＱ´Ｎ、Ｒ´−Ｎの中でもＲ´Ｎとなる組成式を満たすことが好ましい。
【０２６２】
かかる場合、金属元素や非金属元素から成る膜を、スパッタ成膜した後、前記金属元素膜や非金属元素膜を窒化させることで窒化物から成るスペキュラー膜３１を形成することができる。
【０２６３】
あるいは本発明では、上記した酸化膜あるいは窒化膜からなるターゲットを予め用意し、このターゲットから前記多層膜３０の両側端面３０ａに酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜３１を直接、成膜してもよい。かかる場合、酸化あるいは窒化工程が必要なく製造工程の簡略化を図ることができる。なお本発明では、前記酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜３１を直接成膜した後、さらに前記スペキュラー膜３１に対し酸化あるいは窒化工程を施してもよい。
【０２６４】
あるいは本発明では、前記スペキュラー膜３１を半金属ホイッスラー合金で形成してもよい。前記は金属ホイッスラー合金には、ＮｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂなどを選択できる。これら半金属ホイッスラー合金を、スパッタ成膜することが好ましい。
【０２６５】
なお本発明では、前記スペキュラー膜３１を成膜する際のスパッタ粒子照射角度θ４を、２０°〜７０°とすることが好ましい。これにより多層膜４２の両側端面４２ａに前記スペキュラー膜３１を容易にしかも適切に形成することができる。
【０２６６】
なお上記したスペキュラー膜３１の成膜の際におけるスパッタ条件は、例えば基板３７の温度を２０〜１００℃とし、基板３７とターゲット間の距離を１００〜３００ｍｍとし、Ａｒガス圧を１０-5〜１０-3Ｔｏｒｒ（１．３×１０-3〜０．１３Ｐａ）とする。
【０２６７】
なお、上記のようにして形成されたスペキュラー膜３１は、レジスト層４１の上面４１ａや両側端面４１ｂにも付着する。
【０２６８】
次に図２０に示す工程では、前記スペキュラー膜３１上に絶縁層３２をスパッタ成膜する。前記絶縁層３２の形成の際のスパッタ粒子照射角度は、前記スペキュラー膜３１の形成の際のスパッタ粒子照射角度よりも、基板３７の表面垂直方向に近い角度とする。前記絶縁層３２の形成の際のスパッタ粒子照射角度θ５は、前記基板３７の表面垂直方向に対し０°以上で４０°以下であることが好ましい。
【０２６９】
本発明では前記絶縁層３２を、フリー磁性層２６の下面以下まで形成する。
また本発明では前記絶縁層３２をＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの絶縁材料で形成することが好ましい。
【０２７０】
前記絶縁層３２のスパッタ成膜では、例えばＡｌ2Ｏ3から成るターゲットを用意し、このターゲットからＡｌ2Ｏ3から成る絶縁層３２を形成する。
【０２７１】
なお上記した絶縁層３２の成膜の際におけるスパッタ条件は、基板３７の温度を２０〜１００℃とし、基板３７とターゲット間の距離を１００〜３００ｍｍとし、Ａｒガス圧をを１０-5〜１０-3Ｔｏｒｒ（１．３×１０-3〜０．１３Ｐａ）とする。
【０２７２】
なお前記絶縁層３２を構成する絶縁材料の層３２ａは、前記レジスト層４１の上面４１ａや両側端面４１ｂにも付着する。
【０２７３】
次に前記絶縁層３２上にハードバイアス層４３をスパッタ成膜する。前記ハードバイアス層４３のスパッタ時におけるスパッタ粒子照射角度は、絶縁層３２のスパッタ時におけるイオン照射角度θ５と同じである。
【０２７４】
なお前記ハードバイアス層４３を、ＣｏＰｔ合金やＣｏＰｔＣｒ合金などで形成することが好ましい。
【０２７５】
また本発明では、前記ハードバイアス層４３と絶縁層３２間にバイアス下地層が設けられていてもよい。前記バイアス下地層は、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で形成されることが好ましい。なおこのとき前記バイアス下地層の結晶配向は（１００）面が優先配向するのが好ましい。
【０２７６】
ここで上記の金属膜で形成されたバイアス下地層とハードバイアス層４３を構成するＣｏＰｔ系合金のｈｃｐ構造の格子定数は近い値となるために、ＣｏＰｔ系合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造で形成されやすくなる。このときｈｃｐ構造のｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層の境界面内に優先配向される。前記ｈｃｐ構造はｆｃｃ構造に比べてｃ軸方向に大きな磁気異方性を生じるため、ハードバイアス層に磁界を与えたときの保磁力Ｈｃは大きくなるのである。さらにｈｃｐのｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層との境界面内で優先配向となっているため、残留磁化が増大し、残留磁化／飽和磁化で求められる角形比Ｓは大きくなる。その結果、前記ハードバイアス層４３の特性を向上させることができ、前記ハードバイアス層４３から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０２７７】
本発明では、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜は、Ｃｒ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１種または２種以上の元素で形成されることが好ましい。
【０２７８】
また前記バイアス下地層は、前記多層膜４２の両側端面４２ａ上にまで延出形成されていない方が好ましい。前記両側端面４２ａにまで前記バイアス下地層が延出形成されていると、バックリング現象が顕著になるからである。ただし前記バイアス下地層が前記多層膜４２の両側端面４２ａに延出して形成されていても、その延出された部分のバイアス下地層のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における膜厚が１ｎｍ以下であれば、前記バックリング現象を低減できるので、かかる膜厚の場合は、前記両側端面４２ａに前記バイアス下地層が延出形成されていてもよい。
【０２７９】
なお前記ハードバイアス層４３のバイアス材料層４３ａは、前記レジスト層４１の上面４１ａや両側端面４１ｂに付着した絶縁材料の層３２ａ上に付着する。
【０２８０】
また前記ハードバイアス層４３はフリー磁性層２６の両側端面に対向する位置に形成されるので、前記ハードバイアス層４３から前記フリー磁性層２６に縦バイアス磁界が供給されて、前記フリー磁性層２６の磁化は適切にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に単磁区化される。
【０２８１】
次に前記ハードバイアス層４３上に絶縁層４４をスパッタ成膜する。前記絶縁層４４はＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2など一般的な絶縁材料で形成される。前記絶縁層４４の膜厚は５０〜２００Å程度であることが好ましく、これにより後述する第２の電極層３３から流れるセンス電流が前記ハードバイアス層４３に分流するのを抑制することが可能である。また絶縁層３２で十分絶縁層がとれていれば、絶縁層４４はなくとも良い。
【０２８２】
また前記絶縁層４４のスパッタ時におけるスパッタ粒子照射角度は、前記絶縁層３２をスパッタする際のスパッタ粒子照射角度θ５と同程度である。
【０２８３】
なお前記絶縁層４４の絶縁材料の層４４ａも前記レジスト層４１の上面や両側端面に付着したバイアス材料の層３２ａの上に付着する。
【０２８４】
そして前記レジスト層４１を除去する。図２０に示すように、前記レジスト層４１の上面４１ａや端面４１ｂには、スペキュラー膜３１や絶縁材料の層３２ａなどが付着しているから前記レジスト層４１を溶剤に浸して除去することは難しい。
【０２８５】
このため本発明では、例えば側面からのイオンミリングによって、前記レジスト層４１の側面に付着したスペキュラー膜３１や絶縁材料の層３２ａなどを除去し、前記レジスト層４１の側面を露出させた後、前記レジスト層４１を溶剤に浸し前記レジスト層４１を溶かして除去する。
【０２８６】
あるいはスクラブ洗浄によって、前記レジスト層４１の上面などに付着したスペキュラー膜３１や絶縁材料の層３２ａなどを一部除去して前記レジスト層４１の表面の一部を露出させた後、前記レジスト層４１を溶剤に浸し前記レジスト層４１を溶かして除去する。
【０２８７】
なお前記スクラブ洗浄には、例えばドライアイスの粒子を、前記レジスト層４１の表面に付着したスペキュラー膜３１及び絶縁材料の層３２ａなどに衝突させて、前記スペキュラー膜３１及び前記絶縁材料の層３２ａなどの一部を除去する方法などがある。
【０２８８】
前記レジスト層４１を除去した後、図１１に示すようなバリ３１ａが発生しているから、前記バリ３１ａを除去する。前記バリ３１ａの除去には、スクラブ洗浄を用いることが好ましい。
【０２８９】
前記スクラブ洗浄には、上記したドライアイスの粒子を、前記バリ３１ａに衝突させて、前記バリを除去する方法などがある。
【０２９０】
なお前記スクラブ洗浄は、前記絶縁層４４の上面からフリー磁性層２６上面にかけて行なわれ、前記バリの除去とともに前記絶縁層４４及びフリー磁性層２６の上面をきれいに加工する。
【０２９１】
その後、前記絶縁層４４上から前記フリー磁性層２６上に第２の電極層３３を形成すると、図２１に示す磁気検出素子が完成する。
【０２９２】
図２１に示す磁気検出素子では、前記多層膜４２のトラック幅方向における両側にスペキュラー膜３１が形成されているから、これによりフリー磁性層２６の磁化と固定磁性層２４の磁化とが平行関係になるとき、例えばアップスピン電子を持つ伝導電子は、前記多層膜４２の両側端面４２ａに到達しても、そこで適切に鏡面反射し、フリー磁性層２６内を通り抜けるようになっている。
【０２９３】
従って本発明では、素子面積の狭小化においても前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋を伸ばすことができ、再生出力の向上とともに抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることが可能になるのである。
【０２９４】
図２２ないし図２５に示す磁気検出素子は、図２１に示す磁気検出素子と、若干構造が異なる。
【０２９５】
図２２に示す磁気検出素子では、前記多層膜４２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側には絶縁層３２が設けられておらず、ハードバイアス層４３がスペキュラー膜３１を介して形成されているのみである。
【０２９６】
図２２に示すように、前記ハードバイアス層４３の下にはスペキュラー膜３１が形成され、前記ハードバイアス層４３の上には絶縁層４４が形成されている。すなわち前記ハードバイアス層４３と電極層２０、３３間にはスペキュラー膜３１あるいは絶縁層４４が介在しており、この絶縁物の介在によって前記電極層２０、３３からハードバイアス層４３に分流する電流ロスを低減させることができる。なお前記ハードバイアス層４３とスペキュラー膜３１との間には、図２１で説明したバイアス下地層が設けられていてもよい。
【０２９７】
図２３に示す磁気検出素子では、第１の電極層２０上にトラック幅方向に所定の間隔を開けて絶縁層３９が形成されており、前記間隔内に露出した第１の電極層２０上に多層膜４２が形成されている。すなわちこの実施形態では、前記多層膜４２のトラック幅方向の両側に絶縁層３９が設けられた構成となっている。
【０２９８】
そして図２３に示すように、前記絶縁層３９上から前記多層膜４２の両側端面４２ａ上にかけてスペキュラー膜３１が形成されている。前記スペキュラー膜３１は、前記絶縁層３９と多層膜４２間に露出する第１の電極層２０の上面２０ａにも形成されている。
【０２９９】
前記多層膜４２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側にはスペキュラー膜３１を介してハードバイアス層４３が形成されている。前記ハードバイアス層４３の図示下側にはスペキュラー膜３１が形成されているので、前記ハードバイアス層４３と第１の電極層２０間が前記スペキュラー膜３１によって絶縁されている。
【０３００】
前記ハードバイアス層４３の上には、絶縁層４４が形成されており、前記ハードバイアス層４３と第２の電極層３３間が絶縁されている。図２３に示すように、前記多層膜４２上から絶縁層４４上にかけて第２の電極層３３が形成されている。
【０３０１】
図２３に示す磁気検出素子の製造方法は、既に説明した図１２ないし図１６に示す製造工程を用いることで達成することができる。
【０３０２】
すなわちまず図１２に示す工程のように、第１の電極層２０上に絶縁層３９を形成し図１３に示す工程で、前記絶縁層３９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の幅寸法Ｔ３からなる溝部３９ａをパターニングで形成する。
【０３０３】
さらに図１４に示す工程を利用して、多層膜４２を絶縁層３９上から第１の電極層２０上にかけて成膜する。そして前記多層膜４２上にレジスト層３８を形成し、前記レジスト層３８に覆われていない前記多層膜４２の両側をイオンミリングなどで除去する。
【０３０４】
次に図１５に示す工程を利用して、前記多層膜４２の両側端面に付着した付着物をイオンミリングなどで除去する。このとき絶縁層３９もイオンミリングの影響を受けて削れ、その削れた絶縁材料が前記多層膜４２の両側端面４２ａに付着することがあるが、この絶縁材料を酸化あるいは窒化などすることでスペキュラー膜３１として機能させることができるので、付着した状態のまま前記絶縁材料を残しておいてもよい。
【０３０５】
ここで上記した絶縁層３９を設けておく理由は、図１５に示す付着物を除去するイオンミリング工程のとき、前記絶縁層３９が無いと第１の電極層２０をイオンミリングしてしまい、その金属元素が前記多層膜４２の両側端面４２ａに付着してしまうからである（逆スパッタ現象）。金属元素は、多層膜４２の各層間を短絡させてしまうために、前記金属元素の付着物をまたイオンミリングで除去しなくてはならないが、上記した逆スパッタ現象が起こるために適切に前記金属元素の付着物を除去することはできず、したがって本発明では前記多層膜４２の両側に絶縁層３９を設けたのである。
【０３０６】
そして図１６に示す工程を利用して、前記絶縁層３９上から多層膜４２の両側端面４２ａ上にかけてスペキュラー膜３１を形成する。
【０３０７】
このスペキュラー膜３１の形成は、まず金属元素や非金属元素を成膜した後、この金属元素や非金属元素を酸化あるいは窒化してスペキュラー膜３１とする方法、あるいは酸化物あるいは窒化物からなるターゲットを用意し、このターゲットから直接、酸化物あるいは窒化物からなるスペキュラー膜３１を形成する方法を用いる。
【０３０８】
図１６に示す工程を利用することで、スペキュラー膜３１は多層膜４２と絶縁層３９間に露出する第１の電極層２０上にも形成され、前記第１の電極層２０の上面は完全に前記スペキュラー膜３１によって塞がれた状態になる。
【０３０９】
そして図２３に示すように、前記スペキュラー膜３１上にハードバイアス層４３を形成し、さらにこのハードバイアス層４３上に絶縁層４４を形成し、最後に前記絶縁層４４上から多層膜４２上にかけて第２の電極層３３を形成する。
【０３１０】
あるいは本発明では、スペキュラー膜３１の別の形成方法として次の方法を提示することができる。
【０３１１】
すなわち本発明では、前記多層膜４２のトラック幅方向の両側端面自体を、酸化あるいは窒化して、前記多層膜４２の両側端面の表面部をスペキュラー膜３１として機能させる方法である。
【０３１２】
図２４は、図２２と異なって多層膜４２が下からフリー磁性層２６、非磁性材料層２５、固定磁性層２４、および反強磁性層２３の順に積層されている。
【０３１３】
そして前記多層膜４２の両側端面４２ａ上から第１の電極層２０上にかけてスペキュラー膜３１が形成されている。スペキュラー膜３１は上記したいずれかの方法で形成される。
【０３１４】
図２４に示すように前記スペキュラー膜３１上にはハードバイアス層４３が形成され、前記ハードバイアス層４３の上には絶縁層４４が形成されている。そして前記絶縁層４４上から多層膜４２上にかけて第２の電極層３３が形成されている。
【０３１５】
図２５では、図２２に示すフリー磁性層２６と異なって、前記フリー磁性層２６が積層フェリ構造となっている。符号６０と６２は磁性層であり、非磁性中間層６１を介して対向している。前記磁性層６０と磁性層６２間で発生するＲＫＫＹ相互作用によって前記磁性層６０、６２の磁化は反平行状態にされる。
【０３１６】
この実施形態でも多層膜４２の両側端面４２ａ上から第１の電極層２０上にかけてスペキュラー膜３１が形成されている。前記スペキュラー膜３１は上記したいずれかの方法によって形成される。前記スペキュラー膜３１上にはハードバイアス層４３が形成され、さらに前記ハードバイアス層４３上には絶縁層４４が形成されている。そして前記絶縁層４４上から多層膜４２上にかけて第２の電極層３３が形成されている。
【０３１７】
以上、詳述した本発明における製造方法によれば、多層膜の両側に適切にしかも容易にスペキュラー膜３１を形成することが可能である。また特に前記スペキュラー膜３１を成膜する前にサイドミリングを行って、前記多層膜の両側端面に付着した付着物を取り除く工程を入れることで、前記スペキュラー膜３１の鏡面反射効果をより適切に発揮させることができる。
【０３１８】
またレジスト層を除去した後、スペキュラー膜３１の先端がバリとして残るので、このバリを適切にスクラブ洗浄で除去することで、その後工程での第２の電極層３３の成膜を容易にしかも適切に行うことが可能になる。
【０３１９】
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搭載される薄膜磁気ヘッドにのみ使用可能なものではなく、テープ用磁気ヘッドや磁気センサなどにも使用可能なものである。
【０３２０】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、少なくとも固定磁性層からフリー磁性層までの各層のトラック幅方向における両側端面には、スペキュラー膜、すなわち鏡面反射膜が設けれている。
【０３２１】
このため本発明ではトラック幅Ｔｗの狭小化が進んでも、前記多層膜の両側端面にスペキュラー膜を設けたことで、前記多層膜の両側端面に到達したアップスピン電子は、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アップスピン電子の伝導電子は、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。
【０３２２】
このため本発明では、素子面積の狭小化においても前記アップスピン電子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電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋と、ダウンスピン電子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、再生出力の向上とともに抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることが可能になる。
【０３２３】
また本発明では、フリー磁性層の非磁性材料層が形成された面と反対側の面に非磁性中間層を介してバイアス層が設けられている。よって本発明では、従来のように前記フリー磁性層が強固に磁化されて磁化変動が悪化したり、あるいはバックリング現象による単磁区化の阻害の問題は生じず、前記フリー磁性層の磁化を適切に単磁区化でき、前記フリー磁性層の磁化変動を良好にでき、再生感度に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【０３２４】
また本発明における磁気検出素子の製造方法によれば、多層膜の両側に容易にしかも適切にスペキュラー膜を形成することができる。また多層膜を形成した後スペキュラー膜を形成する前に、前記他層膜の両側端面に対しサイドミリングを施すことで、鏡面反射効果を有効に発揮し得るスペキュラー膜を前記多層膜の両側に形成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１の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、
【図２】本発明における第２の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、
【図３】本発明における第３の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、
【図４】本発明における第４の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、
【図５】本発明における第５の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、
【図６】本発明における第６の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、
【図７】本発明における鏡面反射効果を説明するための多層膜の部分模式図、
【図８】図１に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図９】図８に示す工程の次に行われる一工程図、
【図１０】図９に示す工程の次に行われる一工程図、
【図１１】図１０に示す工程の次に行われる一工程図、
【図１２】図２あるいは図３に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１３】図１２に示す工程の次に行われる一工程図、
【図１４】図１３に示す工程の次に行われる一工程図、
【図１５】図１４に示す工程の次に行われる一工程図、
【図１６】図１５に示す工程の次に行われる一工程図、
【図１７】本発明における別のスペキュラー膜の形成方法を示す一工程図、
【図１８】図６に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１９】本発明における別の実施形態の磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図２０】図１９に示す工程の次に行われる一工程図、
【図２１】図２０に示す工程の次に行われる一工程図、
【図２２】本発明における別の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、
【図２３】本発明における別の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、
【図２４】本発明における別の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、
【図２５】本発明における別の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、
【図２６】従来における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、
【図２７】ＣＩＰ型磁気検出素子の部分模式図、
【図２８】ＣＰＰ型磁気検出素子の部分模式図、
【図２９】従来における磁気検出素子の問題点を説明するための多層膜の部分模式図、
【図３０】別の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、
【図３１】別の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、
【符号の説明】
２０  第１の電極層
２１  下地層
２２  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
２６  フリー磁性層
２７  非磁性中間層
２８  バイアス下地層
２９、４３  ハードバイアス層
３０、３４、４２  多層膜
３１  スペキュラー膜
３２、３９、４４  絶縁層
３３、３５  第２の電極層
３７  基板
３８、４０、４１  レジスト層
【図１】
0003939514.tif 000002
【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】
0003939514.tif 000007
【図７】
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【図８】
0003939514.tif 000009
【図９】
0003939514.tif 000010
【図１０】
0003939514.tif 000011
【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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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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【図３１】
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