(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜が設けられ、前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子において、
前記多層膜の下面には下部電極層が設けられ、前記下部電極層の上面の幅寸法は、前記多層膜のトラック幅方向における幅寸法よりも小さく形成され、
前記下部電極層のトラック幅方向の両側端面には、下面から多層膜側に向うにしたがって徐々に前記下部電極層の幅寸法が狭くなる傾斜面あるいは湾曲面が設けられ、前記傾斜面あるいは湾曲面は前記下部電極層の途中まで設けられ、前記下部電極層の上部には、前記傾斜面あるいは湾曲面の上端部から多層膜側に突出する突出部が設けられ、
前記下部電極層のトラック幅方向の両側には絶縁性のギャップ層が設けられ、前記多層膜は前記下部電極層上から前記ギャップ層上にかけて形成されることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記下部電極層の上面の幅寸法でトラック幅Ｔｗが設定される請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記ギャップ層は、前記多層膜のトラック幅方向における両側端面よりもさらに両側に広がって形成されており、前記多層膜よりも両側に位置する前記ギャップ層の上面は、前記多層膜の下面よりも低い位置に形成されている請求項１または２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記多層膜の両側に位置するギャップ層上から前記多層膜の両側端面にかけてバイアス層が設けられる請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記バイアス層上には絶縁層が設けられ、前記多層膜上から前記絶縁層上にかけて上部電極層が設けられる請求項４記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記多層膜は、下からフリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び反強磁性層の順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】
前記多層膜は、下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層の順で形成され、前記多層膜上には、トラック幅方向に所定の間隔を開けて第２反強磁性層が設けられ、さらに前記第２反強磁性層上に絶縁層が設けられ、前記間隔内から露出する多層膜の上から前記絶縁層上にかけて上部電極層が設けられている請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記下部電極層の下側には下部シールド層が前記下部電極層と別体で設けられ、前記下部シールド層は電流経路としての機能を有し、前記下部電極層と同じ材質のコンタクト部が、前記多層膜から離れた位置であって前記下部シールド層上に設けられている請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記下部電極層の下側には下部シールド層が前記下部電極層と別体で設けられ、前記下部電極層は、前記下部シールド層のハイト側を埋める絶縁層上にまで延びて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】
前記下部電極層は、前記下部シールド層よりも比抵抗の小さい材質で形成される請求項８または９に記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
前記下部電極層は、Ａｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒのいずれか１種以上で形成される請求項１０記載の磁気検出素子。
【請求項１２】
前記下部電極層の下には下部シールド層が下部電極層と一体で形成され、前記下部電極層もシールドとしての機能を有している請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１３】
前記多層膜から離れた位置であって前記下部シールド層上からコンタクト部が前記下部シールド層と一体となって突出形成され、電流は前記コンタクト部から下部シールド層、下部電極層を経て流れる請求項１２記載の磁気検出素子。
【請求項１４】
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。
下部シールド層上に電極材料層を形成する工程と、
前記電極材料層上にトラック幅方向に所定の幅寸法を有する第１レジスト層を形成し、前記第１レジスト層に覆われていない前記電極材料層を除去して下部電極層を形成するとともに、前記電極材料層の一部を前記下部電極層から離れた前記下部シールド層上に残し、それをコンタクト部とする工程、
上記の除去工程で現れた下部シールド層上を絶縁性のギャップ層で埋め、前記第１レジスト層を除去する工程と、
前記下部電極層上から前記ギャップ層上にかけて、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
前記多層膜上に、前記下部電極層よりもトラック幅方向の幅寸法が大きい第２レジスト層を形成し、前記第２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、
前記多層膜のトラック幅方向の両側であって前記ギャップ層上にバイアス層を形成し、さらに前記バイアス層上に絶縁層を設けて、前記第２レジスト層を除去する工程と、
前記多層膜上から前記絶縁層上にかけて上部電極層を設ける工程。
【請求項１５】
第２レジスト層に覆われていない多層膜を除去した後、さらにその下に設けられたギャップ層の一部を除去し、前記ギャップ層の上面が前記多層膜の下面よりも低くなるようにする請求項１４記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１６】
前記多層膜を下からフリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び反強磁性層の順で積層する請求項１４又は１５に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１７】
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。
下部シールド層上に電極材料層を形成する工程と、
前記電極材料層上にトラック幅方向に所定の幅寸法を有する第１レジスト層を形成し、前記第１レジスト層に覆われていない前記電極材料層を除去して下部電極層を形成する工程、
上記の除去工程で現れた下部シールド層上を絶縁性のギャップ層で埋め、前記第１レジスト層を除去する工程と、
前記下部電極層上から前記ギャップ層上にかけて、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
前記多層膜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の両側端部上に第２反強磁性層を形成し、さらに前記第２反強磁性層上に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
前記多層膜上から前記絶縁層上にかけて上部電極層を形成する工程。
【請求項１８】
下部電極層を下部シールド層の上に形成する前に、前記下部シールド層の周囲に絶縁層を設け、次に前記下部シールド層及び前記絶縁層の上に前記電極材料層を形成し、
前記電極材料層を、前記第１レジスト層を用いたパターニングによって前記下部シールド層上から前記下部シールド層のハイト側に設けられた絶縁層上にかけて前記下部電極層の形状で残す請求項１７記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項１９】
前記下部電極層のトラック幅方向の幅寸法が下面から上側に向うにしたがって徐々に狭くなるように、前記下部電極層のトラック幅方向の両側端面の少なくとも下部側を傾斜面あるいは湾曲面で形成する請求項１４ないし１８のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２０】
前記下部電極層を下部シールド層よりも比抵抗の小さい材質で形成する請求項１４ないし１９のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２１】
前記下部電極層をＡｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒのいずれか１種以上で形成する請求項２０記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２２】
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。
下部シールド層上に、トラック幅方向に所定の幅寸法を有するレジスト層を設け、前記レジスト層に覆われていない前記下部シールド層表面を一部除去し、前記レジスト層下に、前記一部除去された下部シールド層表面から突出する、前記下部シールド層と一体となった下部電極層を設け、このとき、前記下部電極層のトラック幅方向の幅寸法が下面から上側に向うにしたがって徐々に狭くなるように、前記下部電極層のトラック幅方向の両側端面の少なくとも下部側を傾斜面あるいは湾曲面で形成する工程と、
前記一部除去された下部シールド層上に絶縁性のギャップ層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
前記下部電極層上から前記ギャップ層上にかけて、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
前記多層膜上に、前記下部電極層よりもトラック幅方向の幅寸法が大きい第２レジスト層を形成し、前記第２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、
前記多層膜のトラック幅方向の両側であって前記ギャップ層上にバイアス層を形成し、さらに前記バイアス層上に絶縁層を設けて、前記第２レジスト層を除去する工程と、
前記多層膜上から前記絶縁層上にかけて上部電極層を設ける工程。
【請求項２３】
前記下部シールド層に突出する下部電極層を形成すると同時に、パターニングで前記下部シールド層上に、前記下部電極層と同じく突出形状のコンタクト部を形成する請求項２２記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２４】
前記多層膜を下からフリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び反強磁性層の順で積層する請求項２２又は２３に記載の磁気検出素子の製造方法。
【請求項２５】
第２レジスト層に覆われていない多層膜を除去した後、さらにその下に設けられたギャップ層の一部を除去し、前記ギャップ層の上面が前記多層膜の下面よりも低くなるようにする請求項２２ないし２４のいずれかに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、特に狭トラック化に対応できるとともに、フリー磁性層の磁化制御を適切に行うことができ、また再付着の問題を解消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ＣＰＰ型（current  perpendicular  to  the  plane）型の磁気検出素子の一般的な構造を示す部分断面図である。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断面図である。
【０００３】
符号１０は下部電極層であり、前記下部電極層１０の上に、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が積層されている。
【０００４】
前記多層膜１１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側には、前記下部電極層１０上に絶縁層１６が形成され、さらに前記絶縁層１６の上にバイアス下地層１８を介してハードバイアス層７が設けられている。
【０００５】
図２４に示すように前記ハードバイアス層７の上には絶縁層１２が設けられ、上部電極層１３が前記絶縁層１２上から多層膜１１上にかけて形成されている。
【０００６】
図２４に示すＣＰＰ型の磁気検出素子では、多層膜１１の上下に電極層１０、１３が形成されている。従って電流は前記多層膜１１の膜厚方向（図示Ｚ方向）に流れる。
【０００７】
ＣＰＰ型磁気検出素子は、特に素子サイズが小さくなるほど、電流を多層膜１１の幅方向（図示Ｘ方向）から流すＣＩＰ（current  in  the  plane）型の磁気検出素子に比べて、再生出力を大きくできると期待されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図２４に示す磁気検出素子の構造では以下の問題点が発生した。
【０００９】
（１）図２４に示すように前記多層膜１１のトラック幅Ｔｗは、フリー磁性層５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法で規制される。ＣＰＰ型磁気検出素子では、素子サイズが小さく形成されないとＣＩＰ型に比べて効果的に再生出力を大きくできず、具体的には前記トラック幅Ｔｗは、０．１μｍ程度あるいはそれよりも小さく形成される必要がある。
【００１０】
しかしながら前記トラック幅Ｔｗをあまり小さくしすぎると、多層膜１１のパターニング形成の際のミリングの影響が大きくなり、多層膜１１を構成する各層の磁気特性が劣化し、再生特性の劣化を招く。
【００１１】
また前記トラック幅Ｔｗをあまり小さくしすぎると、前記フリー磁性層５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に設けられたハードバイアス層７からのバイアス磁界が前記フリー磁性層５に対して大きくなりすぎ、前記フリー磁性層５を外部磁界に対して適切に反転できる程度に磁化させることが困難となる。
【００１２】
また特に素子サイズが狭小化されると、フリー磁性層５の両側端面がハードバイアス層７からの反磁界の影響を強く受けて、前記フリー磁性層５の磁化が乱れ、再生特性の低下が問題となる。
【００１３】
この結果、図２４に示す構造ではフリー磁性層の磁化制御が困難で、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かった。
【００１４】
（２）また図２４に示す構造の磁気検出素子では、製造工程中に、多層膜１１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に金属元素でできた膜が付着しやすく、この付着膜が各層間（特にフリー磁性層５と固定磁性層３間）を短絡させるため、再生出力が低下するといった問題が発生する。
【００１５】
上記付着膜の問題について図２５を用いて詳しく説明する。図２５は、図２４に示す磁気検出素子の製造方法の一工程を示す部分断面図である。図は前記磁気検出素子を記録媒体との対向面から見た断面図である。
【００１６】
図２５に示すように、下部電極層１０上にはフォトリソグラフィにより形成されたされた略台形状の多層膜１１が形成されている。前記多層膜１１を図２５に示す形状に形成すると前記多層膜１１のトラック幅方向の両側端面１１ａには、前記多層膜１１を構成する元素や、あるいは前記パターニングの際に下部電極層１０表面も若干削れ、その金属元素が付着する。このためこの付着膜を除去する必要があり、図２５に示すように、Ａ方向からのサイドエッチングによって前記付着膜を除去している。
【００１７】
しかし、前記サイドエッチングの際に、さらに下部電極層１０表面が削られ、前記下部電極層１０を構成する金属元素が、図示Ｂ方向から前記多層膜１１の両側端面１１ａに付着してしまうという逆スパッタ現象が生じる。
【００１８】
すなわち多層膜１１の両側端面１１ａに付着した付着膜を有効に除去することは困難で、前記サイドエッチングによって前記下部電極層１０を構成する金属元素が付着するから、この付着膜が前記多層膜１１の両側端面１１ａに残されると、前記多層膜１１を構成する各層間が短絡してしまい（この短絡の問題は特にフリー磁性層５と固定磁性層３間で問題となる）、再生出力の低下が余儀なくされるのである。また前記下部電極層１０が削られることで、前記下部電極層１０の特性が劣化するといった問題もある。またトラック幅Ｔｗで形成された多層膜１１の両側端面１１ａをサイドエッチングでたたきすぎると、前記多層膜１１自体の磁気特性が劣化し、再生特性の劣化に繋がる。
【００１９】
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、特に狭トラック化とともに、フリー磁性層の磁化制御を適切且つ容易に行うことができ、また再付着の問題も適切に解消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している。
【００２０】
【課題を解決するための手段】
本発明は、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜が設けられ、前記多層膜の各層の膜面と垂直方向に電流が流れる磁気検出素子において、
前記多層膜の下面には下部電極層が設けられ、前記下部電極層の上面の幅寸法は、前記多層膜のトラック幅方向における幅寸法よりも小さく形成され、
前記下部電極層のトラック幅方向の両側端面には、下面から多層膜側に向うにしたがって徐々に前記下部電極層の幅寸法が狭くなる傾斜面あるいは湾曲面が設けられ、前記傾斜面あるいは湾曲面は前記下部電極層の途中まで設けられ、前記下部電極層の上部には、前記傾斜面あるいは湾曲面の上端部から多層膜側に突出する突出部が設けられ、
前記下部電極層のトラック幅方向の両側には絶縁性のギャップ層が設けられ、前記多層膜は前記下部電極層上から前記ギャップ層上にかけて形成されることを特徴とするものである。
【００２１】
上記のように本発明では、前記下部電極層のトラック幅方向における幅寸法が、前記多層膜の幅寸法よりも小さく形成されている。
【００２２】
このように本発明では、下部電極層の幅寸法を小さくすることで多層膜１１には主に、この下部電極層の幅寸法とほぼ同じ幅寸法内しか電流が流れ難くなり、前記幅寸法内でのフリー磁性層と固定磁性層の磁化関係のみを磁気抵抗効果として捉えることができる。従って本発明では、前記下部電極層の幅寸法より前記多層膜の幅寸法を長く延ばして形成しても、前記下部電極層の幅寸法によって狭トラック化を実現できる。
【００２３】
また本発明では、前記下部電極層のトラック幅方向の両側には絶縁性のギャップ層が設けられ、前記多層膜は前記下部電極層上から前記ギャップ層上にかけて形成されている。
【００２４】
このように前記多層膜を絶縁性のギャップ層上に乗せて形成することで、前記多層膜の両側端面に付着した前記多層膜を構成する元素の付着膜を除去するサイドエッチングの際に、前記サイドエッチングで削られる層は、前記ギャップ層であり、図２５に示す従来例のように下部電極層が削れて、その金属元素が前記多層膜の両側端面に付着することが無い。それにギャップ層をアルミナ等で形成した場合、多層膜を構成するメタルよりもエッチングレートが遅いため、ストッパ層として利用でき、再付着を少なくできる。
【００２５】
従って本発明では、従来に比べて多層膜の両側端面に付着する膜によって前記多層膜を構成する各層間が短絡するといった問題は発生せず、効果的に大きな再生出力を有するＣＰＰ型の磁気検出素子を製造することが可能である。
【００２６】
また本発明では、前記下部電極層の上面の幅寸法でトラック幅Ｔｗが設定されることが好ましい。
【００２７】
また本発明では、前記ギャップ層は、前記多層膜のトラック幅方向における両側端面よりもさらに両側に広がって形成されており、前記多層膜の両側に位置する前記ギャップ層の上面は、前記多層膜の下面よりも低い位置に形成されていることが好ましい。
【００２８】
また本発明では、前記多層膜の両側に位置するギャップ層上から前記多層膜の両側端面にかけてバイアス層が設けられることが好ましい。
【００２９】
上記したように本発明では、多層膜のトラック幅方向における幅寸法をトラック幅Ｔｗよりも長く延ばして形成できるから、前記多層膜の両側に形成されるバイアス層からのバイアス磁界が、前記多層膜を構成するフリー磁性層の両側端部十分に供給され、前記フリー磁性層の両側端部が強固に磁化固定されるとともに、前記フリー磁性層の中央部では、外部磁界に対して適切に反転可能な程度に磁化された状態を保つことができる。従って前記フリー磁性層の中央部のみを外部磁界に対して磁化反転する磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）として規制でき、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る。
【００３０】
しかも本発明のように、前記多層膜の両側に位置する前記ギャップ層の上面が、前記多層膜の下面よりも低い位置に形成されていると、前記多層膜を構成するフリー磁性層が反強磁性層よりも下側に形成されているような、いわゆるトップ型の構造である場合、前記フリー磁性層の両側全体にバイアス層を対向させることができ、前記フリー磁性層に十分な大きさのバイアス磁界を効果的に供給することが可能になっている。この場合も、アルミナ等で形成されたギャップ層であれば、前記ギャップ層のエッチングレートは遅いので、多層膜の下面より低い位置に形成されるギャップ層の上面の位置をコントロールすることが、前記多層膜の下側に形成された層がメタルで形成されている場合よりも容易に行うことができる。
【００３１】
また前記多層膜がトラック幅方向に長く延ばされて形成されることで反磁界の影響も弱めることができ、前記フリー磁性層の中央部を適切に外部磁界に対して磁化反転する磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）として機能させることができ、効果的に狭トラック化に対応可能な磁気検出素子を形成できる。
【００３２】
また本発明では、前記バイアス層上には絶縁層が設けられ、前記多層膜上から前記絶縁層上にかけて上部電極層が設けられることが好ましい。
【００３３】
また本発明では、前記多層膜は、下からフリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び反強磁性層の順で形成されることが好ましい。
【００３４】
多層膜を形成エッチングする際に飛来する元素は、前記多層膜の上の方に付着しやすい。特にエッチング角度が前記多層膜の表面に対し垂直方向に近い角度であるとなお更である。このため前記フリー磁性層が反強磁性層よりも下側にある、いわゆるトップ型の磁気検出素子では、前記フリー磁性層や固定磁性層の両側に付着膜が付き難く、従来のような付着膜の問題は生じ難くなる。
【００３５】
また本発明では、前記多層膜は、下から反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層の順で形成され、前記多層膜上には、トラック幅方向に所定の間隔を開けて第２反強磁性層が設けられ、さらに前記第２反強磁性層上に絶縁層が設けられ、前記間隔内から露出する多層膜の上から前記絶縁層上にかけて上部電極層が設けられている構成であってもよい。
【００３６】
これは、いわゆるエクスチェンジバイアス構造である。前記第２反強磁性層とフリー磁性層の両側端部間で交換結合磁界を発生させ、前記フリー磁性層の両側端部を適切に磁化固定することが可能になっている。
【００３７】
上記したように本発明では、多層膜のトラック幅方向における幅寸法をトラック幅Ｔｗよりも長く延ばして形成することができるため、前記フリー磁性層の両側端部上に第２反強磁性層を設け、前記フリー磁性層の両側端部のみを磁化固定し、前記フリー磁性層の中央部分を外部磁界に対し磁化反転可能な程度に磁化することが可能になっている。これによって狭トラック化においても、フリー磁性層の磁化制御を適切に且つ容易に行うことが可能になっている。
【００３８】
またこの発明では、前記第２反強磁性層の上に絶縁層が設けられているので、前記第２反強磁性層と上部電極層間の絶縁を適切に保つことができ、前記電極層からの分流ロスを低減させることができる。
【００４１】
また本発明では、前記下部電極層の下側には下部シールド層が前記下部電極層と別体で設けられ、前記下部シールド層は電流経路としての機能を有し、前記下部電極層と同じ材質のコンタクト部が、前記多層膜から離れた位置であって前記下部シールド層上に設けられていることが好ましい。
【００４２】
あるいは本発明では、前記下部電極層の下側には下部シールド層が前記下部電極層と別体で設けられ、前記下部電極層は、前記下部シールド層のハイト側を埋める絶縁層上にまで延びて形成されていてもよい。
【００４３】
本発明では、前記下部電極層は、前記下部シールド層よりも比抵抗の小さい材質で形成されることが好ましい。
【００４４】
例えば、前記下部電極層は、Ａｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒのいずれか１種以上で形成されることが好ましい。
【００４５】
また本発明では、前記下部電極層の下には下部シールド層が前記下部電極層と下部シールド層とが一体で形成され、前記下部電極層もシールドとしての機能を有していることが好ましい。
【００４６】
また本発明では、前記多層膜から離れた位置であって前記下部シールド層上からコンタクト部が前記下部シールド層と一体となって突出形成され、電流は前記コンタクト部から下部シールド層、下部電極層を経て流れることが好ましい。
【００４７】
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。
下部シールド層上に電極材料層を形成する工程と、
前記電極材料層上にトラック幅方向に所定の幅寸法を有する第１レジスト層を形成し、前記第１レジスト層に覆われていない前記電極材料層を除去して下部電極層を形成するとともに、前記電極材料層の一部を前記下部電極層から離れた前記下部シールド層上に残し、それをコンタクト部とする工程、
上記の除去工程で現れた下部シールド層上を絶縁性のギャップ層で埋め、前記第１レジスト層を除去する工程と、
前記下部電極層上から前記ギャップ層上にかけて、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
前記多層膜上に、前記下部電極層よりもトラック幅方向の幅寸法が大きい第２レジスト層を形成し、前記第２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、
前記多層膜のトラック幅方向の両側であって前記ギャップ層上にバイアス層を形成し、さらに前記バイアス層上に絶縁層を設けて、前記第２レジスト層を除去する工程と、
前記多層膜上から前記絶縁層上にかけて上部電極層を設ける工程。
【００４８】
上記発明では、部分的に下部電極層を形成した後、前記下部磁極層の両側に現れた下部シールド層上をギャップ層で埋めている。
【００４９】
そして、前記下部電極層よりもトラック幅方向の寸法が大きい第２レジスト層を利用して多層膜の形状を画定している。この工程では、例えばイオンミリングなどによって前記多層膜の形状を画定するが、このイオンミリング工程では、前記多層膜の両側端面に、前記多層膜を構成する元素が付着してしまうために、これを取り除くサイドエッチング工程をさらに施す。
【００５０】
本発明では、多層膜のトラック幅方向の幅寸法よりも下部電極層の幅寸法の方が小さいために前記多層膜の両側に現れる層は前記下部電極層ではなく、前記下部電極層の両側に形成されたギャップ層である。
【００５１】
従って本発明では前記多層膜の両側に付着した付着膜を取り除くサイドエッチング工程で、前記下部電極層をエッチングしてしまうといったことがなく従来のように前記電極層の電極材料が多層膜の両側端面に付着するといった問題が発生しない。
【００５２】
また上記発明では、前記多層膜の両側にバイアス層を形成しているが、本発明では従来よりも前記多層膜のトラック幅方向の幅寸法を長く延ばして形成しているために、狭トラック化においても前記多層膜を構成するフリー磁性層の両側端部にのみ強いバイアス磁界をかけることができ、前記フリー磁性層の中央部を外部磁界に対し反転しやすい程度に磁化させることができる。
【００５３】
すなわち本発明ではフリー磁性層を長く延ばして形成することで、狭トラック化においても、前記フリー磁性層の磁化制御を容易に且つ適切に行うことが可能である。
【００５４】
また本発明では、上記工程で、第２レジスト層に覆われていない多層膜を除去した後、さらにその下に設けられたギャップ層の一部を除去し、前記ギャップ層の上面が前記多層膜の下面よりも低くなるようにすることが好ましい。かかる形態の場合、特にフリー磁性層が反強磁性層よりも下側に設けられているときでも、前記フリー磁性層の両側全体にバイアス層を対向させることができ、適切な大きさのバイアス磁界を前記フリー磁性層に供給することが可能になる。
【００５５】
本発明では、前記多層膜を下からフリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び反強磁性層の順で積層することが好ましい。
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。
下部シールド層上に電極材料層を形成する工程と、
前記電極材料層上にトラック幅方向に所定の幅寸法を有する第１レジスト層を形成し、前記第１レジスト層に覆われていない前記電極材料層を除去して下部電極層を形成する工程、
上記の除去工程で現れた下部シールド層上を絶縁性のギャップ層で埋め、前記第１レジスト層を除去する工程と、
前記下部電極層上から前記ギャップ層上にかけて、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
前記多層膜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の両側端部上に第２反強磁性層を形成し、さらに前記第２反強磁性層上に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
前記多層膜上から前記絶縁層上にかけて上部電極層を形成する工程。
本発明では、下部電極層を下部シールド層の上に形成する前に、前記下部シールド層の周囲に絶縁層を設け、次に前記下部シールド層及び前記絶縁層の上に前記電極材料層を形成し、
前記電極材料層を、前記第１レジスト層を用いたパターニングによって前記下部シールド層上から前記下部シールド層のハイト側に設けられた絶縁層上にかけて前記下部電極層の形状で残すことが好ましい。
上記工程では、多層膜の上面両側に第２反強磁性層を設け、フリー磁性層の両側端部と前記第２反強磁性層間で発生する交換結合磁界によって前記フリー磁性層の両側端部を磁化固定し、前記フリー磁性層の中央部を外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く磁化できる。上記の発明であれば、特に狭トラック化においても適切にフリー磁性層の磁化制御を行うことができる。
また、第２反強磁性層の上に絶縁層を設けているので、上部電極層から前記第２反強磁性層に漏れる電流ロスを極力小さくすることができる。
【００５８】
また本発明では、前記下部電極層を下部シールド層よりも比抵抗の小さい材質で形成することが好ましい。例えば、前記下部電極層をＡｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒのいずれか１種以上で形成することが好ましい。
【００５９】
本発明の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。
下部シールド層上に、トラック幅方向に所定の幅寸法を有するレジスト層を設け、前記レジスト層に覆われていない前記下部シールド層表面を一部除去し、前記レジスト層下に、前記一部除去された下部シールド層表面から突出する、前記下部シールド層と一体となった下部電極層を設け、このとき、前記下部電極層のトラック幅方向の幅寸法が下面から上側に向うにしたがって徐々に狭くなるように、前記下部電極層のトラック幅方向の両側端面の少なくとも下部側を傾斜面あるいは湾曲面で形成する工程と、
前記一部除去された下部シールド層上に絶縁性のギャップ層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
前記下部電極層上から前記ギャップ層上にかけて、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層及びフリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
前記多層膜上に、前記下部電極層よりもトラック幅方向の幅寸法が大きい第２レジスト層を形成し、前記第２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、
前記多層膜のトラック幅方向の両側であって前記ギャップ層上にバイアス層を形成し、さらに前記バイアス層上に絶縁層を設けて、前記第２レジスト層を除去する工程と、
前記多層膜上から前記絶縁層上にかけて上部電極層を設ける工程。
【００６１】
また本発明では、前記下部シールド層に突出する下部電極層を形成すると同時に、パターニングで前記下部シールド層上に、前記下部電極層と同じく突出形状のコンタクト部を形成することが好ましい。
【００６２】
また本発明では、多層膜を下からフリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び反強磁性層の順で積層することが好ましい。
【００６６】
【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。
【００６７】
図１に示す符号２０は、ＮｉＦｅ系合金やセンダストなどで形成された下部シールド層である。
【００６８】
図１に示すように、前記下部シールド層２０の上には下部電極層２１が形成されている。さらに前記下部電極層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側であって前記下部シールド層２０の上に絶縁性のギャップ層２２が形成されている。
【００６９】
前記ギャップ層２２は絶縁材料で形成される。前記ギャップ層２２は例えばＡｌ2Ｏ3（アルミナ）やＳｉＯ2などの絶縁材料で形成される。
【００７０】
図１に示すように、前記下部電極層２１上から前記ギャップ層２２上にかけて多層膜２３が形成されている。前記多層膜２３は、この実施形態では下からフリー磁性層２４、非磁性材料層２５、固定磁性層２６及び反強磁性層２７の順で積層形成されている。
【００７１】
図１に示すように、前記多層膜２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側であって前記ギャップ層２２の上にはハードバイアス層２８が形成されている。前記ハードバイアス層２８は例えばＣｏＰｔ（コバルト−白金）合金やＣｏＰｔＣｒ（コバルト−白金−クロム）合金などで形成されている。
【００７２】
図１に示すように前記ハードバイアス層２８の上には絶縁層２９が形成されている。前記絶縁層２９は例えばＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などで形成される。
【００７３】
この実施形態では図１に示すように前記絶縁層２９の上から前記多層膜２３の上面にかけて上部電極層３０が形成されている。そして前記上部電極層３０の上には、ＮｉＦｅ系合金などの磁性材料で形成された上部シールド層３１が形成されている。図１に示す磁気検出素子（ＭＲヘッドとも呼ばれる）の上に記録用のインダクティブヘッドが設けられている場合（複合型磁気ヘッドの場合）、前記上部シールド層３１は、インダクティブヘッドの下部コア層として兼用されていてもよい。
【００７４】
図１に示す磁気検出素子は、多層膜２３に対し上下方向（図示Ｚ方向）から電流を流すＣＰＰ型（current  in  the  plane）と呼ばれるタイプの素子構造である。
【００７５】
ＣＰＰ型磁気検出素子は、特に素子サイズが狭小化するほど再生出力を大きくすることができると期待されている。図１に示す本発明のＣＰＰ型磁気検出素子の構造では、狭トラック化に適切に対応可能な形状となっている。以下、本発明における磁気検出素子の特徴的部分について説明する。
【００７６】
図１に示すように、前記多層膜２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法はＴ１で形成され、この幅寸法１は前記多層膜２３の下に位置する下部電極層２１の上面の幅寸法Ｔｗよりも大きい。
【００７７】
前記下部電極層２１の幅寸法はトラック幅Ｔｗで規定されることが好ましく、本発明では、前記多層膜２３の幅寸法Ｔ１を、前記トラック幅Ｔｗよりも長く延ばして形成している。
【００７８】
このように本発明では、下部電極層２１の上面の幅寸法Ｔｗを小さくすることで、前記多層膜２３内には主にこの下部電極層２１の幅寸法Ｔｗとほぼ同じ幅寸法内にしか電流が流れないようになり、前記幅寸法内でのフリー磁性層２４と固定磁性層２６との磁化関係のみを磁気抵抗効果として捉えることができる。従って本発明では、前記下部電極層２１の幅寸法Ｔｗを小さくして前記多層膜２３の幅寸法Ｔ１を長く延ばして形成しても、前記下部電極層２１の幅寸法によって狭トラック化を実現できる。
【００７９】
また本発明では前記下部電極層２１の上面の幅寸法Ｔｗがトラック幅として規制されることが好ましく、前記トラック幅Ｔｗは０．１μｍ以下で形成されることが好ましい。
【００８０】
そして前記多層膜２３の幅を長く延ばして形成できることで、狭トラック化においてもフリー磁性層２４の磁化制御を適切に行うことが可能になる。
【００８１】
従来（図２４を参照されたい）では既に説明したように、多層膜１１の幅寸法によってトラック幅Ｔｗを規定していたが、これでは多層膜１１の両側に形成されたハードバイアス層７からの強いバイアス磁界の影響を受けてフリー磁性層５全体の磁化が外部磁界に対し反転しづらくなるため再生出力は低下し、結局、狭トラック化に適切に対応することはできなかった。また多層膜１１そのものを小寸法で形成するためのエッチングダメージによる磁気特性の劣化や反磁界の影響も強まり、再生特性の劣化を招いた。
【００８２】
これに対し本発明では、多層膜２３の幅ではなく下部電極層２１の幅寸法でトラック幅Ｔｗを規制できるので、前記多層膜２３の幅寸法を自由に設定でき、前記多層膜２３の幅寸法を長く延ばしてフリー磁性層２４の両側端部Ａのみを強固に磁化固定して、前記フリー磁性層２４の中央部Ｂが外部磁界に対し反転しやすい程度に磁化制御することが可能になる。これによって前記フリー磁性層２４の中央部Ｂを磁気的なトラック幅（実際に磁気抵抗効果に寄与する幅、Ｍａｇ−Ｔｗと呼ばれる）として規制できる。よって本発明は従来に比べて今後の狭トラック化においてもより適切にフリー磁性層２４の磁化制御を行うことが可能な磁気検出素子の製造ができるのである。
【００８３】
前記フリー磁性層２４の磁化制御の一つの方法は、図１のように前記多層膜２３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２８を設けることである。上記したように、前記多層膜２３の幅寸法Ｔ１は前記トラック幅Ｔｗよりも長く延ばして形成できるから、前記多層膜２３の両側端部Ａ、Ａのみを前記ハードバイアス層２８からのバイアス磁界で強く図示Ｘ方向に固定磁化できる。
【００８４】
一方、前記下部電極層２１と上下方向（図示Ｚ方向）で対向する位置にある前記フリー磁性層２４の中央部Ｂは、前記ハードバイアス層２８から距離的に離すことができるため、前記ハードバイアス層２８からの縦バイアス磁界の影響を弱くでき、前記中央部Ｂを、外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く磁化することが可能になる。また多層膜２３を長く延ばして形成することで多層膜２３のパターニングによる磁気特性の劣化を弱めることができ、またフリー磁性層２４を長く延ばして形成できることでハードバイアス層２８からの反磁界の影響も弱めることができる。
【００８５】
そしてトラック幅Ｔｗとして規制された下部電極層２１から多層膜２３に電流が流れるとき、磁化変動する前記フリー磁性層２４の中央部Ｂのみに主として電流を流すことができるから、電流ロスが少なく、また前記中央部Ｂの磁化変動による電圧変化によって再生出力を得ることができ、再生出力且つ抵抗変化率が大きい狭トラック化に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【００８６】
次に本発明では、図１に示すように、前記多層膜２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に広がるギャップ層２２の上面２２ａは、前記多層膜２３の下面２３ａよりも図示下側に位置している。
【００８７】
特にかかる場合、多層膜２３を構成するフリー磁性層２４が図1のように反強磁性層２７よりも下側に位置する構造のとき（これをトップ型と呼ぶ）、前記フリー磁性層２４のトラック幅方向の両側全体に膜厚の厚いハードバイアス層２８を対向させることができるので、前記フリー磁性層２４に十分な縦バイアス磁界を供給でき、前記フリー磁性層の磁化制御を容易に且つ適切に行うことが可能になる。
【００８８】
またこの実施形態では、図１に示すように、前記ハードバイアス層２８の上に絶縁層２９が設けられているので、前記ハードバイアス層２８の上下はギャップ層２２と絶縁層２９で囲まれた状態となっており、従って電極層２１、３０から流れる電流を多層膜２３内だけに流れるようにでき、前記ハードバイアス層２８に電流が分流しないように制御することが可能である。これにより再生出力の向上を図ることができる。
【００８９】
次に前記下部電極層２１の形状について説明する。図１に示すように、前記下部電極層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面２１ａ、２１ａには、下面２１ｂから多層膜２３側に向う（図示Ｚ方向）にしたがって、前記下部電極層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法が狭くなる傾斜面あるいは湾曲面が設けられている。
【００９０】
特に図１に示す実施形態では、前記湾曲面あるいは傾斜面は、前記下部電極層２１の途中にまで設けられ、前記下部電極層２１の上部には、前記両側端面２１ａの上端部から前記多層膜２１側に突出した突出部２１ｃが形成されている。
【００９１】
このような形状であると特に、製造工程時に、前記下部電極層２１の両側に所定膜厚のギャップ層２２を適切に形成しやすくなり、前記多層膜２３の直下における前記下部電極層２１の上面とギャップ層２２の上面２２ｂとを同一平面状で形成しやすく、したがって前記多層膜２３を構成する各層を、前記下部電極層２１及びギャップ層２２上で、うねらないように平坦化形状で形成でき、再生特性に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【００９２】
また前記突出部２１ｃの形成で、トラック幅Ｔｗを適切に規制しやすいといった効果がある。
【００９３】
なお前記下部電極層２１の断面形状は図１に示す形態に限るものではなく、例えば断面が略台形状や略矩形状であってもよい。
【００９４】
次に図１に示す形状であると、前記多層膜２３の両側に金属材料の付着膜が残ることを従来に比べて低減でき、また付着膜が付いてもそれは前記ギャップ層２２が削られたことによる絶縁性の膜であり、従来のように多層膜２３を構成する各層が金属性の付着膜によって短絡し、再生特性の劣化を招くことを防止できる。
【００９５】
また特に図１のようにフリー磁性層２４が反強磁性層２７よりも下側に形成されたトップ型であると、多層膜２３の下側に存在するフリー磁性層２４及び固定磁性層２６の両側端面には上記の付着膜が付き難い。したがって前記フリー磁性層２４や固定磁性層２６の両側端面を常に付着膜が少ないクリーンな状態に保つことができ、これによって前記フリー磁性層２４とハードバイアス層２８間の磁気的な接合を良好にでき、前記ハードバイアス層２８から前記フリー磁性層２４へ十分な大きさの縦バイアス磁界を供給しやすくできる。
【００９６】
図４は、図１に示す多層膜２３の右側端部のみを拡大した部分拡大断面図である。
【００９７】
まず図４に示す多層膜２３の膜構成について詳しく説明する。図４に示すようにこの実施形態ではフリー磁性層２４は、２層で構成されている。非磁性材料層２５と対向する側にＣｏ膜３３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（ΔＲ／Ｒ）を大きくすることができる。また前記Ｃｏ膜３３の下側には、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３２が形成されることが好ましい。また前記フリー磁性層２４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２４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。
【０１００】
次に前記非磁性材料層２５の上には固定磁性層２６が形成されている。この実施形態では前記固定磁性層２６は３層構造で形成されている。
【０１０１】
前記固定磁性層２６を構成する符号３４及び３６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３４、３６間にはＲｕなどで形成された非磁性中間層３５が介在し、この構成により、前記磁性層３４と前記磁性層３６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。この人工フェリ状態はフリー磁性層２４に形成されてもよい。
【０１０２】
反強磁性層２７と前記固定磁性層２６の前記反強磁性層２７と接する磁性層３６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３６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３４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２６の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層２６と前記反強磁性層２７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。
【０１０３】
なお例えば、前記磁性層３４、３６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３５の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【０１０４】
また前記磁性層３４、３６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３４、３６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３４、３６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３４、３６の膜厚を異ならせることで、前記磁性層３４、３６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３４、３６を人工フェリ構造にすることが可能である。
【０１０５】
なお本発明では前記固定磁性層２６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。
【０１０６】
前記固定磁性層２６上には反強磁性層２７が形成される。前記反強磁性層２７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２７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。
【０１０７】
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前記固定磁性層２６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２７は８０Å以上で２５０Å以下の膜厚で形成されることが好ましい。
【０１０８】
上記の膜構成で形成された多層膜２３の両側端面２３ｂ（図４では片面のみを示している）には、前記多層膜２３を形成エッチングしたときの前記多層膜２３を構成する元素からなる付着膜が形成されている。
【０１０９】
この付着膜は図４に示すように、前記多層膜２３の両側端面２３ｂの上方に厚い膜厚で形成されやすく、下方ほどその膜厚は薄くなる。
【０１１０】
従って上記したようにフリー磁性層２４が反強磁性層２７よりも下側に形成されているようなトップ型の膜構成であると前記フリー磁性層２４の両側端面２３ｂに付着膜が形成されるのを極力避けることができるのである。
【０１１１】
またこの付着膜が、サイドエッチングを施したときによって飛来したギャップ層２２と同じ元素からなる絶縁性のものであるとき、この付着膜がフリー磁性層２４と固定磁性層２６との間を短絡させるといった問題はなく、また前記付着膜をスペキュラー膜（鏡面反射膜）として利用することもできる。スペキュラー膜の場合、前記付着膜は、酸化膜や窒化膜であることが好ましく、前記付着膜を酸化あるいは窒化することで、前記付着膜をスペキュラー効果の高いスペキュラー膜として機能させることができる。
【０１１２】
スペキュラー膜としては、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、ＮｉＭｎＳｂ、ＰｔＭｎＳｂなどの半金属ホイッスラー合金で形成される。
【０１１３】
なお前記ギャップ層２２がＡｌ2Ｏ3などの酸化物や窒化物で形成され、その結果、付着膜もＡｌ2Ｏ3などの酸化物や窒化物である場合には、あらためて前記付着膜を酸化や窒化しなくてもそのままスペキュラー膜として利用できる。
【０１１４】
あるいは前記スペキュラー膜をあらためて、前記多層膜２３の両側端面２３ｂにスパッタなどで形成することもできる。例えばＡｌからなるターゲットを用意し、前記多層膜２３の両側端面２３ｂにＡｌ膜を形成したあと、これを酸化してＡｌ2Ｏ3からなるスペキュラー膜を形成するのである。
【０１１５】
スペキュラー膜の形成によって、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できるという効果を期待することができる。
【０１１６】
次に前記下部電極層２１の特性及び材質について以下に説明する。前記下部電極層２１は、下部シールド層２０よりも比抵抗の低い材質で形成されることが好ましい。
【０１１７】
前記下部電極層２１の比抵抗を下部シールド層２０の比抵抗よりも低くすることで磁気検出素子全体の抵抗値を低減させることができ、再生出力の向上を図ることができる。
【０１１８】
また前記下部電極層２１は、大気に曝されても酸化し難い材質であることが好ましい。前記下部電極層２１は形成後、一旦、大気に曝されることがあり、かかる場合、前記下部電極層２１表面が酸化すると、その酸化層を除去する工程が必要になる。
【０１１９】
従って本発明では前記下部電極層２１が酸化され難い材質で形成された方が、製造工程を簡略化でき、容易に図１に示す形状の磁気検出素子を製造することが可能になる。
【０１２０】
本発明では、前記下部電極層２１は、Ａｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒのいずれか１種以上で形成されることが好ましい。これら材質はいずれも大気暴露によっても酸化され難い材質である。またＡｕ、Ａｇ、Ｒｈを用いた場合には、比抵抗値を２〜１５μΩ・ｃｍ程度に低くできる。
【０１２１】
次に前記下部シールド層２０及び下部電極層２１の部分のみを上から見た形態について説明する。
【０１２２】
図５は本発明における下部シールド層２０と下部電極層２１の部分を主として上から見た部分平面図である。
【０１２３】
図５に示すように、下部シールド層２０の記録媒体との対向面側を除く周囲には、絶縁層３７が形成されている。前記絶縁層３７の高さは前記下部シールド層２０の高さとほぼ同じである。
【０１２４】
図５に示すように前記下部シールド層２０の上には、前記下部電極層２１が形成され、前記下部電極層２１の上には多層膜２３が形成されている。
【０１２５】
この実施形態では、前記多層膜２３から離れた位置であって、前記下部シールド層２０の上にコンタクト部３８が設けられている。前記コンタクト部３８は前記下部電極層２１と同じ材質で形成され、しかも前記コンタクト部３８と下部電極層２１の高さはほぼ同じである。
【０１２６】
前記コンタクト部３８は前記下部電極層２１をパターン形成する際に、同時に前記下部シールド層２０上に形成される。前記コンタクト部３８は、前記下部電極層２１と同じ工程で形成されるので、前記コンタクト部３８の断面形状は前記下部電極層２１の断面形状（図１を参照されたい）とほぼ同じである。
【０１２７】
図５に示す実施形態では、前記下部シールド層２０上にコンタクト部３８を設けたことで、電流は、コンタクト部３８から下部シールド層２０に流れ、そして前記下部シールド層２０から下部電極層２１に流れる（あるいはその逆に電流は流れる）。本発明では、電流源の引出し層となるコンタクト部３８を前記下部電極層２１と同じ製造工程で形成でき、容易に下部シールド層２０から下部電極層２１に流れる電流経路を形成することができる。
【０１２８】
上記した図５は、下部シールド層２０を電流経路として利用した実施形態である。図６は、前記下部シールド層２０を電流経路として利用しない実施形態である。
【０１２９】
図６は、下部シールド層２０及び下部電極層２１を主として上から見た部分平面図である。
【０１３０】
図６に示すように前記下部シールド層２０の記録媒体との対向面側を除く周囲は絶縁層３７によって埋められている。図６に示す実施形態では、前記下部シールド層２０上に形成された下部電極層２１が、下部シールド層２０のハイト方向（図示Ｙ方向）に延びて形成され、さらに前記下部シールド層２０のハイト側に埋められた絶縁層３７上にまで延びて形成されている。そして前記下部電極層２１のハイト側後端部２１ｄ上に引出し層（図示しない）が設けられ、電流は、この引出し層から下部電極層２１を通って、多層膜２３内に流れるようになっている（あるいはその逆に電流が流れる）。
【０１３１】
電流は特に下部電極層２１の比抵抗値を下部シールド層２０よりも小さくすることで、下部電極層２１のみに主として流れ、前記下部シールド層２０に分流する電流量を低減させることができる。
【０１３２】
図６に示す実施形態では、電流を主として比抵抗値の小さい下部電極層２１に流すことができるので、図１に示す磁気検出素子の抵抗値を低減でき再生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能になる。
【０１３３】
なお図５、６に示すように下部シールド層２０、下部電極層２１、多層膜２３が露出する面はＡｌ2Ｏ3などの保護膜で覆われ、この保護膜の外部への露出面が「記録媒体との対向面」として規定される。
【０１３４】
なお図５、６は本発明における一例である。例えば下部電極層２１が図６に示すようなハイト方向（図示Ｙ方向）に長く延びる形状で、前記下部電極層２１と下部シールド層２０間に絶縁層が介在していてもよい。かかる場合、前記下部電極層２１にのみ電流が流れ、電流が前記下部シールド層２０に分流するといったことがそもそも起こらない。
【０１３５】
次に図１に示す形状では、多層膜２３と下部シールド層２０間に介在するギャップ層２２及び下部電極層２１が、いわゆる下部ギャップ層として機能する。またこの実施形態では前記多層膜２３と上部シールド層３１間に位置する上部電極層３０が上部ギャップ層として機能する。
【０１３６】
高記録密度化に対応するためには狭トラック化とともに狭ギャップ化を促進させる必要がある。本発明では前記下部電極層２１及び上部電極層３０の膜厚を記録密度から要求されるギャップ長（シールド層２０−シールド層３１間）と素子の総厚から設計することが可能であり、今後の高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造することが容易になる。
【０１３７】
図２、図３は本発明における磁気検出素子の別の形態を示す部分断面図である。各図は磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図である。
【０１３８】
図２では図１と異なって、下部磁極層２１と下部シールド層２０とが一体に形成されている。この形態では下部磁極層２１の部分も下部シールド層２０と同じ磁性材料で形成される。従って前記下部磁極層２１の部分は、シールドとしても機能しており、図１に比べてより狭ギャップ化に対応可能な構造となっている。ただし、前記多層膜２３と下部電極層（下部シールド層でもある）２１間に非磁性の膜４４を形成し、この膜４４を下部ギャップ層として機能させる必要がある。前記非磁性の膜４４は非磁性メタルもしくは酸化物等で形成される。
【０１３９】
また同様に上部電極層３０を上部シールド層３１と一体で形成し、前記上部シールド層と多層膜２３間に薄い膜の上部ギャップ層を設けることで、さらに狭ギャップ化を図ることができる。
【０１４０】
また図２に示す実施形態においても下部電極層２１となる部分には、その両側端面２１ａが下面から多層膜２３側（図示Ｚ方向）に向うにしたがって徐々に前記下部電極層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法が狭くなる傾斜面あるいは湾曲面として形成されていることが好ましい。また前記傾斜面あるいは湾曲面は前記下部電極層２１の途中まで形成され、前記下部電極層２１の上部には、前記傾斜面あるいは湾曲面の上端部から多層膜２３側に突出する突出部２１ｃが形成されていてもよい。
【０１４１】
またこの実施形態では、図５と同様に、コンタクト部３８が、前記多層膜２３から離れた位置であって前記下部シールド層２０から突出形成されていることが好ましい。
【０１４２】
前記コンタクト部３８は、前記下部シールド層２０と同じ磁性材料で形成され、また下部電極層２１と同じ製造工程で形成されることが好ましい。そして電流は、前記コンタクト部３８、下部シールド層２０及び下部電極層２１からなる経路を流れる。
【０１４３】
図３に示す実施形態では、図１と異なり、前記多層膜２３上に所定の間隔Ｔ３を開けてその両側に絶縁層３９が設けられている。前記間隔Ｔ３は、下部電極層２１の上面の幅寸法と同じトラック幅Ｔｗであることが好ましい。
【０１４４】
図３に示すように、絶縁層３９を多層膜２３上にまで被せて形成することで、多層膜２３内を流れる電流経路を、より効果的にトラック幅Ｔｗ領域のみに絞り込むことができ、狭トラック化により適切に対応可能な磁気検出素子を製造できる。
【０１４５】
図７、図８に示す磁気検出素子は本発明における別の実施形態の構造を示す部分断面図であり、各図は記録媒体との対向面から見た部分断面図である。
【０１４６】
図７、８では、図１と異なってフリー磁性層２４の磁化を制御するためのハードバイアス層２８が設けられていない。
【０１４７】
図７に示す実施形態では、多層膜２３が下から反強磁性層２７、固定磁性層２６、非磁性材料層２５及びフリー磁性層２４の順に積層されている。
【０１４８】
図７に示すように前記多層膜２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側には、絶縁層４０が設けられている。前記絶縁層４０の上面と前記多層膜２３の上面は同一平面状で形成されていることが好ましい。これによって前記絶縁層４０上に形成される第２反強磁性層４１を平坦化面上で形成することができ、フリー磁性層２４との間で所定の大きさの交換結合磁界を発生させることができる。
【０１４９】
また前記絶縁層４０は絶縁材料であれば如何なる材質であってもよく、例えばＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などで形成される。
【０１５０】
図７に示すように、前記絶縁層４０上から前記多層膜２３上にかけて第２反強磁性層４１が形成されている。前記第２反強磁性層４１は多層膜２３内に形成された反強磁性層２７に使用される反強磁性材料、例えばＰｔＭｎ合金などで形成されることが好ましい。
【０１５１】
前記第２反強磁性層４１は、前記多層膜２３上で所定の間隔Ｔ４を開けて形成されている。前記間隔Ｔ４は下部電極層２１の上面の幅寸法Ｔｗと同一であることが好ましい。これによってフリー磁性層２４の中央部Ｂの幅寸法をトラック幅Ｔｗとして規制でき、トラック幅Ｔｗで形成された中央部Ｂを外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く磁化でき、より狭トラック化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。
【０１５２】
前記第２反強磁性層４１の上には絶縁層４２が形成されている。前記絶縁層４２はＡｌ2Ｏ3やＳｉＯ2などの一般的な絶縁材料で形成される。
【０１５３】
図７に示すように前記絶縁層４２上から前記第２反強磁性層４１に形成された間隔内から露出する多層膜２３上にかけて上部電極層３０が形成されている。そして前記上部電極層３０の上に上部シールド層３１が形成されている。
【０１５４】
図７に示す実施形態では、フリー磁性層２４が反強磁性層２７よりも上側に形成された、いわゆるボトム型の磁気検出素子の構造となっている。そして前記フリー磁性層２４の上には所定の間隔を開けて第２反強磁性層４１が設けられており、前記第２反強磁性層とフリー磁性層２４間で発生する交換結合磁界によって前記フリー磁性層２４の両側端部Ａの磁化は、図示Ｘ方向に強固に固定された状態になっている。
【０１５５】
一方、フリー磁性層２４の中央部Ｂ上には、前記第２反強磁性層４１が設けられていないので、前記中央部Ｂの磁化は強固に固定されず、外部磁界に対し変動する程度に弱く図示Ｘ方向に磁化された状態になっており、前記中央部Ｂの幅寸法を磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）として規制することができる。
【０１５６】
また図７では前記第２反強磁性層４１上に絶縁層４２を形成しており、これによって前記上部電極層３０から前記第２反強磁性層４１に分流する電流を防止でき、電流ロスを効果的に低減できる。したがって再生出力の高い磁気検出素子を製造することが可能になっている。
【０１５７】
また図７では、ギャップ層２２の上面２２ａと多層膜２３の下面とが同一面上で形成されているが、図１のように前記ギャップ層２２の上面２２ａが多層膜２３の下面よりも低い位置に形成されていてもよい。
【０１５８】
図８は図７と異なって多層膜２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に絶縁層４０が設けられておらず、前記多層膜２３のトラック幅方向における幅寸法が図７よりも長く延びて形成されている。
【０１５９】
図８に示す実施形態でも前記多層膜２３を構成するフリー磁性層２４の上に所定の間隔Ｔ４を開けた第２反強磁性層４１が設けられており、前記フリー磁性層２４の両側端部Ａは前記第２反強磁性層４１間で発生する交換結合磁界によって図示Ｘ方向に強固に固定される。一方、前記フリー磁性層２４の中央部Ｂは外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く磁化されており、図８に示す実施形態においても適切にフリー磁性層２４の磁化制御を行うことができ、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できる。
【０１６０】
また図８に示す実施形態では図７に示す磁気検出素子と異なって、前記多層膜２３のトラック幅方向における両側端面をイオンミリングで削り込む工程が必要ない。図１に示す磁気検出素子のように多層膜２３の両側にハードバイアス層２８を設ける形態であると、必ず前記多層膜２３の両側端面を削り込むイオンミリング工程が必要になるが、図８に示す磁気検出素子のように第２反強磁性層４１を用いたエクスチャンジバイアス方式であると、前記多層膜２３の両側端面を削り込まなくてもよく、したがって製造工程の簡略化を図ることが可能である。
【０１６１】
また図８に示す実施形態では図７に示す実施形態と異なって、フリー磁性層２４と第２反強磁性層４１間に強磁性層４３が介在しているが、これによって強磁性層４３と第２反強磁性層４１間で発生する交換結合磁界によって前記強磁性層４３は図示Ｘ方向に強固に固定され、前記強磁性層４３と接して形成されるフリー磁性層２４の両側端部Ａも強磁性結合によって図示Ｘ方向に強固に固定されるようになっている。これは前記強磁性層４３及び第２反強磁性層４１を連続成膜しているからであり、これによって前記フリー磁性層２４の両側端部Ａの磁化をより効果的に強固に図示Ｘ方向に固定することができる。
【０１６２】
また図８では、ギャップ層２２の上面２２ａと下部電極層２１の上面とが同一面上で形成されているが、これによって前記ギャップ層２２上から下部電極層２１上にかけて平坦化面上に多層膜２３を形成することができ、多層膜２３を構成する各層表面にうねりなどが発生せず、前記多層膜２３の磁気特性を良好にすることができる。
【０１６３】
なお以上図１ないし図３に示す本発明の磁気検出素子では、多層膜２３の膜構成はシングルスピンバルブ型であるが、これがデュアルスピンバルブ型であってもよい。すなわちフリー磁性層を中心としてその上下に非磁性材料層が形成され、さらに前記非磁性材料層の上下に固定磁性層が形成され、さらに前記固定磁性層の上下に反強磁性層が形成される膜構成である。
【０１６４】
図９から図１６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。各図は記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１６５】
図９に示す工程では、ＮｉＦｅ系合金やセンダストからなる下部シールド層２０上に下部電極層２１をスパッタや蒸着法やメッキ法により形成する。なお前記下部電極層２１を前記下部シールド層２０よりも比抵抗の小さい材質で形成することが好ましい。また前記下部電極層２１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い。酸化されるとその部分を除去するＣＭＰに代表される研削工程が必要となるからである。具体的には前記下部電極層２１をＡｕ、Ｒｕ、Ｐｔ、Ａｇ、Ｐｄ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｉｒのうちいずれか１種以上で形成することが好ましい。これらの材質は大気暴露によっても酸化されにくい材質である。またＡｕ、Ａｇ、Ｒｈを下部電極層２１として使用した場合には、２〜１５μΩ・ｃｍ程度に比抵抗を低くできる。
【０１６６】
次に図１０に示す工程では、前記下部電極層２１上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の幅寸法Ｔ５を有する第１レジスト層５０を露光現像によってパターン形成する。図に示す前記第１レジスト層５０はリフトオフ用のレジストであるがそうでなくてもよい。前記幅寸法Ｔ５は、トラック幅Ｔｗを規制するための寸法となるから、前記幅寸法Ｔ５は狭トラック化に対応可能な程度に小さく形成することが好ましい。本発明では前記幅寸法Ｔ５を０．１μｍ以下で形成することが好ましい。
【０１６７】
そして前記第１レジスト層５０に覆われていない前記下部電極層２１を点線部分までエッチングする。このとき異方性エッチングを使用し、エッチング方向Ｃを下部シールド層２０表面の垂直方向（図示Ｚ方向）とほぼ同じかあるいは、前記垂直方向に対し０°から５°程度傾いた角度とする。これによって前記第1レジスト層５０の両側に位置する下部電極層２１表面はほぼ垂直方向（図示Ｚ方向）に削れていき、前記下部電極層２１に突出部２１ｃが形成される。
【０１６８】
次に図１１に示す工程では、前記下部電極層２１を下部シールド層２０表面の垂直方向（図示Ｚ方向）に対し斜め方向Ｄからの異方性エッチングで削る（図に示す点線部分が削られる）。このとき前記異方性エッチングの傾きθ１は、下部シールド層２０表面の垂直方向に対し２０〜７０°傾いた方向であることが好ましい。例えば前記傾きθ１は４５°である。
【０１６９】
これによって前記突出部２１ｃ下の前記下部電極層２１の両側端面２１ａが、前記下部電極層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法が下面に向けて徐々に広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。
【０１７０】
図１０及び図１１に示す工程によって前記下部電極層２１の上面のトラック幅方向の幅寸法を０．１μｍ以下のトラック幅Ｔｗ寸法にまで小さく形成でき、さらに前記下部電極層２１の両側端面２１ａに、下面から上方に向うにしたがって徐々に前記下部電極層２１の幅寸法が狭くなる傾斜面あるいは湾曲面を形成できる。
【０１７１】
なお前記下部電極層２１は、その断面形状が略台形状となるような形状で形成されてもよい。
【０１７２】
図１２に示す工程では、前記下部電極層２１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に露出する下部シールド層２０上に絶縁性のギャップ層２２をスパッタや蒸着法によって成膜する。
【０１７３】
上記したように、前記下部電極層２１の両側端面２１ａは傾斜面あるいは湾曲面で形成されており、前記両側端面２１ａ上に成膜されるギャップ層２２は、下部電極層２１の上面の位置まで成膜される。
【０１７４】
ところで図１２に示すように、第１レジスト層５０の両側端部５０ａにもギャップ層２２を成膜するときの絶縁材料の膜２２ｃが付着するので、この絶縁材料の膜２２ｃや第１レジスト層５０自体の存在が、前記ギャップ層２２を成膜するときのシャドー効果となり、前記下部電極層２１の断面が例えば矩形状に形成されていると、上記のシャドー効果によって前記下部電極層２１付近に成膜される下部電極層２１の膜厚が他の部分より薄くなってしまい、前記下部電極層２１上面との付け根部分Ｅに窪みが形成されやすくなる。このような窪みが形成されると次工程で形成される多層膜２３を平坦化面上に形成できなくなり、前記多層膜２３を構成する各層を膜面平行に形成できなくなるので（各層表面にうねりが生じるので）、再生特性の劣化を招きやすい。
【０１７５】
これを解消するため本発明では、前記下部電極層２１の両側端面２１ａを下面に向うほど前記下部電極層２１の幅寸法が広がる傾斜面あるいは湾曲面として形成した。これにより前記両側端面２１ａ上に成膜されるギャップ層２２の膜厚がシャドー効果により、他の部分のギャップ層２２の膜厚より薄く成膜されても底上げされていることで前記下部電極層２１の上面付近に前記ギャップ層２２が形成されない窪みが形成されず、前記ギャップ層２２の上面２２ｂを前記下部電極層２１の上面とともに同一平面状で形成することが可能になっている。
【０１７６】
上記のギャップ層２２の成膜後、前記第１レジスト層５０をリフトオフで除去する。
【０１７７】
次に図１３に示す工程では前記ギャップ層２２上から下部電極層２１上にかけて、フリー磁性層２４、非磁性材料層２５、固定磁性層２６及び反強磁性層２７からなる多層膜２３を連続でスパッタあるいは蒸着法で成膜する。
図１３では、下からフリー磁性層２４、非磁性材料層２５、固定磁性層２６及び反強磁性層２７の順で積層形成されているが、逆に積層してもかまわない。
【０１７８】
次に図１４に示す工程では、前記多層膜５１上に第２レジスト層５１を露光現像によってパターン形成する。このとき、前記第２レジスト層５１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法Ｔ６を、下部電極層２１の上面の幅寸法（＝トラック幅Ｔｗ）よりも大きい幅寸法となるように前記第２レジスト層５１をパターン形成する。
【０１７９】
そして前記第２レジスト層５１に覆われていない前記多層膜２３の両側端部をイオンミリングなどで除去する（図に示す点線部分を除去）。
【０１８０】
上記したように第２レジスト層５１の幅寸法Ｔ６は、下部電極層２１の幅寸法（＝トラック幅Ｔｗ）よりも大きいから、前記第２レジスト層５１に覆われていない多層膜２３の両側端部を除去したことによって、ギャップ層２２が前記多層膜２３の両側に露出する。
【０１８１】
この図１４工程で、第２レジスト層５１の下に残された多層膜２３の両側端部２３ａには、上記のイオンミリング工程で飛来した前記多層膜２３の各層を構成する元素が付着する。
【０１８２】
また前記多層膜２３の両側端部をミリングしたとき、その下の層が削れることもあるが、その削られる層はギャップ層２２であり、従来のように下部電極層２１が削れるといった不具合はない。またギャップ層２２にアルミナを用いた場合、前記ギャップ層２２のエッチングレートは遅いので、ストッパ層として機能し、また前記ギャップ層２２の削られる量をコントロールしやすい。
【０１８３】
次工程では上記の付着膜を除去するために残された多層膜２３の両側端部２３ａをサイドエッチングする。
【０１８４】
図１５工程では、前記多層膜２３の両側端部２３ａを、下部シールド層２０表面の垂直方向に対し斜め方向Ｆからサイドエッチングする。これによって前記多層膜２３の両側端部２３ａに付着した、前記多層膜２３を構成する各層の構成元素膜を除去することができる。
【０１８５】
ところで、このサイドエッチング工程では、多層膜２３の両側端部２３ａのみでなく、前記多層膜２３の両側に露出する層も前記サイドエッチングで削られる。
【０１８６】
本発明では、前記多層膜２３の両側に露出する層はギャップ層２２である。従って図１５に示すように下部シールド層２０表面の垂直方向に対し斜め方向Ｇからのエッチングによってギャップ層２２の表面が削られ（図の点線部分が削られる）、図１５工程後、前記ギャップ層２２表面２２ａは、多層膜２３の下面よりも低い位置となる。
【０１８７】
また図１５に示すように、ギャップ層２２が削られることによって飛来する絶縁元素が、前記多層膜２３の両側端部２３ａに付着する、いわゆる逆スパッタ現象が起こる。
【０１８８】
これによって前記多層膜２３の両側端部２３ａには、絶縁材料からなる付着膜が付きやすい。ただし絶縁性のギャップ層２２はエッチングレートが遅く、さほど前記多層膜２３の両側端部２３ａに前記ギャップ層２２を構成する絶縁材料の付着膜は付着しないものと考えられる。
【０１８９】
既に図４を用いて説明したように、この形成エッチングによる付着膜は、多層膜２３の上側の方が下側よりも付着しやすい。従ってフリー磁性層２４の両側にこの付着膜が付着するのを低減するには、前記フリー磁性層２４を反強磁性層２７よりも下側に形成する、いわゆるトップ型で多層膜２３を成膜することが好ましい。
【０１９０】
前記多層膜２３に対するサイドエッチング時の付着膜は絶縁材料の膜であり、従来のように金属材料の膜が前記多層膜２３の両側端部２３ａに再び付着するといった不具合は発生せず、絶縁性の付着膜をそのまま残しても再生特性に大きな影響はないと考えられる。
【０１９１】
また前記絶縁材料で形成された付着膜が、例えば酸化膜や窒化膜である場合には、前記付着膜をスペキュラー膜として機能させることもできる。あるいは前記付着膜が酸化膜や窒化膜の絶縁膜でない場合には、付着膜が付着した後、この付着膜を酸化あるいは窒化することで、前記付着膜をスペキュラー膜として機能させることもできる。
【０１９２】
あるいは所定膜厚のスペキュラー膜が前記多層膜２３の両側端部２３ａの全体に必要であるときは、あらためて酸化膜あるいは窒化膜からなるスペキュラー膜を前記多層膜２３の両側端部２３ａにスパッタ成膜してもよい。このスペキュラー膜は、例えばＡｌからなる膜を前記多層膜２３の両側端部２３ａにスパッタ成膜した後、このＡｌ膜を酸化してＡｌ2Ｏ3のスペキュラー膜とする方法の他、最初からＡｌ2Ｏ3等の組成ターゲットでスペキュラー膜を前記多層膜２３の両側端部２３ａにスパッタ成膜する方法がある。
【０１９３】
図１５に示す工程は、従来と異なる本発明の特徴的工程の一つである。すなわち上記したように従来では、図２５工程で説明したように、多層膜１１の両側には下部電極層１０が露出しているため、前記多層膜１１の両側端部１１ａをサイドミリングするときに、同時に下部電極層１０表面も削れ、この下部電極層１０を構成する金属元素が前記多層膜１１の両側端部１１ａに逆スパッタで付着しやすくなる。金属元素が付着すると、特にフリー磁性層と固定磁性層間の短絡によって再生出力が大きく低下するので好ましくない。
【０１９４】
これに対し本発明では図１５工程に示すように前記多層膜２３の両側に露出する層はギャップ層２２である。このため前記多層膜２３の両側端部２３ａをサイドミリングするときに、同時に削られる層はギャップ層２２であり、従来と異なって下部電極層２１が削られ、金属元素が前記多層膜２３の両側に付着するのを防止することができる。従って本発明では再生特性に優れた磁気検出素子を適切に且つ容易に製造することが可能になるのである。
【０１９５】
次に図１６工程では、前記多層膜２３の両側に露出するギャップ層２２上にハードバイアス層２８をスパッタ成膜する。上記した図１５のサイドエッチング工程によってギャップ層２２の表面が削られ、前記ギャップ層２２の上面２２ａは多層膜２３の下面よりも下側に位置するため、フリー磁性層２４が反強磁性層２７よりも下側に位置する、いわゆるトップ型の多層膜２３構成である場合には、前記フリー磁性層２４の両側に十分な膜厚のハードバイアス層２８を対向させやすくなる。従って前記フリー磁性層２４に十分な縦バイアス磁界を与えることができ、前記フリー磁性層２４を適切に且つ容易に磁化制御することができる。
【０１９６】
前記ハードバイアス層２８を構成するバイアス材料の膜２８ａは前記第２レジスト層５１の上面や側端部にも付着する。
【０１９７】
また前記ハードバイアス層２８の上に絶縁層２９をスパッタあるいは蒸着法で成膜する。この絶縁層２９を構成する絶縁材料の層２９ａは前記第２レジスト層５１に付着したバイアス材料の膜２８ａ上にも付着する。
【０１９８】
そして前記第２レジスト層５１をリフトオフで除去し、さらに前記絶縁層２９上から前記多層膜２３上にかけて上部電極層３０、上部シールド層３１を形成する（図１を参照されたい）。これによって図１に示す磁気検出素子が完成する。
【０１９９】
次に図５に示すコンタクト部３８の形成方法について図１７（部分平面図）を主に参照しながら説明する。
【０２００】
まず図９に示す工程で、下部シールド層２０の上に下部電極層２１を形成する前に、図１７に示すように前記下部シールド層２０の周囲を絶縁層３７で埋めた後、前記下部シールド層２０及び絶縁層３７の上に下部電極層２１をスパッタあるいは蒸着法で成膜する。
【０２０１】
次に図１０工程で前記下部電極層２１の上に、露光現像によってパターン形成された第１レジスト層５０を形成するが、このパターン形成と同じ工程時に、コンタクト部３８形成のためのレジスト層５０を前記下部電極層２１上に露光現像によって残す。このレジスト層５０は、後の図１４工程で形成される下部電極層２１上の多層膜２３から離れた位置に形成され、例えば前記レジスト層５０は、下部シールド層２０のハイト寄り（図示Ｙ方向）に形成される。
【０２０２】
そして前記第１レジスト層５０とレジスト層５０に覆われていない下部電極層２１をイオンミリングなどで除去する。これによって前記レジスト層５０ａの下に前記下部電極層２１と同じ材質のコンタクト部３８を残すことができる。
【０２０３】
そして前記レジスト層５０ａを除去すれば、下部シールド層２０上にコンタクト部３８を形成することができる（図５を参照されたい）。
【０２０４】
図１７に示す工程では、下部電極層２１のパターン形成と同時にコンタクト部３８をパターン形成することができ、製造工程の簡略化を図ることができる。
【０２０５】
そして図１２ないし図１６工程を施した後、図１８工程に示すように（なお図１８は部分平面図であり、図面を見やすくするため主に下部電極層２１、多層膜２３及びコンタクト部３８のみを示している）、磁気検出素子を正面からＨ−Ｈの一点鎖線部分まで矢印方向から削り込みハイト出し加工を行う。これによって多層膜２３や下部電極層２１の正面が露出し、この露出した面にＡｌ2Ｏ3などの保護層を形成し、この保護層の外部への露出面が「記録媒体との対向面」として規定される。
【０２０６】
図６に示す下部電極層２１の形成は、図１７工程時に図６に示すような下部電極層２１形状の第１レジスト層５０を下部シールド層２０上及び絶縁層３７上全体に形成された下部電極層２１上に残し、前記第１レジスト層５０に覆われていない下部電極層２１を除去することで達成することができる。
【０２０７】
図１９から図２０に示す工程は、図７に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。各図は記録媒体との対向面側からの部分断面図である。
【０２０８】
まずは図９から図１５までの工程を施す。ただし図１３工程では、多層膜２３を下から反強磁性層２７、固定磁性層２６、非磁性材料層２５及びフリー磁性層２４の順に積層する。すなわちフリー磁性層２４が反強磁性層２７よりも上側に形成される、いわゆるボトム型で多層膜２３を形成する。なお図１５に示す工程では、ギャップ層２２の上面２２ａをある程度、削り込んでいるが、、図１５工程でのエッチング時間を短くするなどし、前記ギャップ層２２の上面があまり削られないようにして、図１９に示すようにギャップ層２２の上面と下部電極層２１の上面がほぼ同一平面上に形成されるようにしてもよい。
【０２０９】
図１５工程までを終了した後、図１９に示す工程では、前記多層膜２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側のギャップ層２２上に絶縁層４０をスパッタあるいは蒸着法で成膜する。これによって第２レジスト層５１の上面や側面にも前記絶縁層４０の絶縁材料の膜４０ａが付着する。
【０２１０】
前記第２レジスト層５１をリフトオフで除去した後、図２０に示す工程で、前記多層膜２３の上に新たにレジスト層５２を形成する。前記レジスト層５２はリフトオフ用のレジスト層であるから、前記レジスト層５２の下面には窪み部５２ａが形成される。また前記レジスト層５２の下面のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法はＴ７であり、この幅寸法Ｔ７は、多層膜２３のトラック幅方向における幅寸法Ｔ１よりも小さい。好ましくは、前記幅寸法Ｔ７は、前記下部電極層２１の上面の幅寸法Ｔｗと同じ幅寸法で形成される。
【０２１１】
図２０に示す工程では、前記レジスト層５２の両側に露出している多層膜２３及び絶縁層４０上に第２反強磁性層４１をスパッタあるいは蒸着法で成膜する。このとき、スパッタ角度は下部シールド層２０表面の垂直方向（図示Ｚ方向）に対し斜め方向Ｉであり、これによって前記第２反強磁性層４１の内側先端部は、レジスト層５２に形成された窪み部５２ａ内にも成膜される。従って前記第２反強磁性層４１間の間隔をＴ７で形成することができる。
【０２１２】
この第２反強磁性層４１の材質は、レジスト層５２の上面や側面にも反強磁性材料の膜４１ａとして付着する。
【０２１３】
次に前記第２反強磁性層４１の上にさらに絶縁層４２をスパッタあるいは蒸着法で成膜する。この絶縁層４２の形成時のスパッタ角度も下部シールド層２０表面の垂直方向に対し斜め方向Ｉとし、前記絶縁層４２が前記第２反強磁性層４１上を完全に覆うようにする。
【０２１４】
そして前記レジスト層５２をリフトオフで除去する。その後は、前記絶縁層４２上から第２反強磁性層４１間に露出する多層膜２３上にかけて上部電極層３０を成膜し、さらに前記上部電極層３０上に上部シールド層３１を形成する。
【０２１５】
図２０に示す実施形態では、いわゆるエクスチェンジバイアス方式と呼ばれるものであり、前記第２反強磁性層４１とフリー磁性層２４の両側端部間で交換結合磁界を発生させ、前記フリー磁性層２４の両側端部を図示Ｘ方向に磁化固定し、一方、前記フリー磁性層２４の中央部を外部磁界に対し反転できる程度に弱く磁化させることができる。
【０２１６】
このエクスチェンジバイアス方式を用いれば、フリー磁性層２４の磁化制御を容易に且つ適切に行うことができ、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である。
【０２１７】
なお図８に示す磁気検出素子の形成は、図１３工程で前記ギャップ層２２上から下部電極層２１上に多層膜２３を成膜した後、図１４に示す多層膜２３の両側端部を除去する工程を施さず、図１３工程後に、図２０に示す工程を施せばよい。
【０２１８】
また図８に示すように、強磁性層４３をフリー磁性層２４と第２反強磁性層４１間に形成することが好ましい。図２０に示す工程で、フリー磁性層２４上から絶縁層４０上にかけてまず強磁性層４３を形成した後、第２反強磁性層４１、絶縁層４２を連続成膜する。この連続成膜によって前記強磁性層４３と第２反強磁性層４１間で大きな交換結合磁界が発生し、フリー磁性層２４の両側端部を適切に図示Ｘ方向に磁化固定することができる。
【０２１９】
図２１から図２３に示す工程は、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。各図は記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０２２０】
まずは図９から図１６に示す工程を施す。ただし図１６工程では、ハードバイアス層２８上に絶縁層２９を成膜せず、前記ハードバイアス層２８のみを前記多層膜２３の両側に成膜する。
【０２２１】
そして図２１に示す工程を施す。図２１に示す工程では、前記多層膜２３上にレジスト層５３を露光現像によってパターン形成する。前記レジスト層５３はリフトオフ用のレジスト層であり、したがって前記レジスト層５３の下面にはトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端部に窪み部５３ａが形成されている。また前記レジスト層５３の下面のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法はＴ８で形成され、この幅寸法Ｔ８は、前記多層膜２３の幅寸法Ｔ１よりも小さい。好ましくは前記幅寸法Ｔ８は下部電極層２１の上面の幅寸法Ｔｗと同じであることが好ましい。
【０２２２】
次に図２１に示す工程では、前記レジスト層５３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に露出するハードバイアス層２８上から多層膜２３上にかけて絶縁層３９をスパッタあるいは蒸着法で成膜する。このとき前記絶縁層３９を下部シールド層２０表面の垂直方向に対し斜め方向Ｊからスパッタ成膜する。これによって前記絶縁層３９の内側先端部を前記レジスト層５３の窪み部５３ａ内にも成膜することができ、前記絶縁層３９間の間隔をＴ８で形成することができる。
【０２２３】
前記絶縁層３９の成膜時に、前記絶縁層３９を構成する絶縁材料の膜３９ａが前記レジスト層５３の上面や側面にも付着する。そして前記レジスト層５３をリフトオフで除去する。
【０２２４】
その後、前記絶縁層３９上から前記絶縁層３９間に露出した多層膜２３上にかけて上部電極層３０を成膜し、さらに前記上部電極層３０の上に上部シールド層３１を形成する。これで図３に示す磁気検出素子が完成する。
【０２２５】
次に図２に示す磁気検出素子の製造方法について図２２、図２３を用いて説明する。図２２、図２３は磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０２２６】
図２２に示す工程ではＮｉＦｅ系合金やセンダストなどの磁性材料からなる下部シールド層２０を形成した後、前記下部シールド層２１上にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に所定の幅寸法Ｔ５を有する第１レジスト層５０を露光現像によってパターン形成する。前記第１レジスト層５０は例えばリフトオフ用のレジストである。前記幅寸法Ｔ５は、トラック幅Ｔｗを規制するための寸法となるから、前記幅寸法Ｔ５は狭トラック化に対応可能な程度に小さく形成することが好ましい。本発明では前記幅寸法Ｔ５を０．１μｍ以下で形成することが好ましい。
【０２２７】
そして前記第１レジスト層５０に覆われていない前記下部シールド層２０を点線部分までエッチングする。このとき異方性エッチングを使用し、エッチング方向Ｍを下部シールド層２０表面の垂直方向（図示Ｚ方向）とほぼ同じかあるいは５°程度傾いた角度とする。これによって前記第1レジスト層５０の両側に位置する下部シールド層２１の表面はほぼ垂直方向（図示Ｚ方向）に削れていき、前記下部シールド層２０に突出部２０ｃが形成される。
【０２２８】
次に図２３に示す工程では、前記下部シールド層２０を下部シールド層２０表面の垂直方向（図示Ｚ方向）に対し斜め方向Ｎからの異方性エッチングで削る（図に示す点線部分が削られる）。このとき前記異方性エッチングの傾きθ１は、下部シールド層２０表面の垂直方向に対し２０〜７０°傾いた方向であることが好ましい。例えば前記傾きθ１は４５°である。
【０２２９】
これによって前記突出部２０ｃ下の前記下部シールド層２０の両側端面２０ａが、上側から下側にかけて前記下部シールド層２０のトラック幅方向における幅寸法が徐々に広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。
【０２３０】
上記の図２２及び図２３に示す工程によって、下部シールド層２０から突出する、前記下部シールド層２０と一体となった下部電極層２１を形成することが可能になる。
【０２３１】
その後は、図１２ないし図１６に示す工程と同じ工程を施す。これによって図２に示す磁気検出素子を製造することができる。
【０２３２】
前記下部シールド層２０からコンタクト部３８を突出形成させるには、図１７に示す工程を利用してレジスト層５０ａ下における下部シールド層２０が削れないようにし、前記下部シールド層２０から下部電極層２１の形成と同時に、前記下部シールド層２０と一体となったコンタクト部３８を突出形成することができる。
【０２３３】
以上詳述した本発明における磁気検出素子の製造方法では、まず下部電極層２１が多層膜２３のパターニング時、および前記多層膜２３の両側端面２３ｂに対するサイドエッチング時に削られることがなく、金属材料の付着膜が前記多層膜２３の両側端面２３ｂに付着するのを適切に防止することができる。
【０２３４】
本発明では図１０、図１１工程で、下部電極層２１をその上面がトラック幅Ｔｗとなるように形成し、さらに前記下部電極層２１の両側に絶縁性のギャップ層２２を成膜している（図１２に示す工程）。
【０２３５】
このように、本発明では、前記下部電極層２１の上面の幅寸法でトラック幅Ｔｗを規制するとともに、このトラック幅Ｔｗよりも長い幅寸法で多層膜２３を形成しているため、図１５工程の多層膜２３の両側端面２３ｂからはギャップ層２２が露出し、図１５工程のサイドエッチング工程でたたかれる層は、多層膜２３の両側端面２３ｂの他に前記ギャップ層２２である。
【０２３６】
すなわち本発明では下部電極層２１は多層膜２３の下に隠れているから、図１５のサイドエッチング工程で、前記下部電極層２１が削られる心配はなく、したがって従来のように、前記下部電極層２１が削られることによる金属材料の付着膜が前記多層膜２３の両側端面２３ｂに付着することを適切に防止することが可能になる。
【０２３７】
次に本発明では、前記多層膜２３のトラック幅方向の幅寸法を長く延ばして形成できるから、前記多層膜２３の両側に形成されるハードバイアス層２８によって適切にフリー磁性層２４の両側端部Ａのみ強固に磁化固定し、フリー磁性層２４の中央部Ｂを外部磁界に対し反転できる程度に弱く磁化できる。あるいは図１９、図２０工程で説明したように、エクスチェンジバイアス方式によってフリー磁性層２４の両側端部Ａのみを強固に磁化でき、前記フリー磁性層２４の中央部Ｂを外部磁界に対し磁化反転できる程度に弱く磁化できる。
【０２３８】
従って本発明では、今後の狭トラック化においても、それに適切に対応できるようにフリー磁性層２４の磁化制御を効果的に且つ容易に行うことが可能になっている。
【０２３９】
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。
【０２４０】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、多層膜の下に形成される下部電極層の上面のトラック幅方向における幅寸法によってトラック幅Ｔｗを規制でき、多層膜の幅寸法を長く延ばして形成しても、前記下部電極層の幅寸法によって狭トラック化を実現できる。
【０２４１】
上記のように多層膜の幅寸法をトラック幅方向よりも長く延ばして形成できることで、狭トラック化においてもハードバイアス方式やエクスチェンジバイアス方式を用いて前記多層膜を構成するフリー磁性層の磁化制御を適切且つ容易に行うことができる。
【０２４２】
また前記下部電極層は多層膜の幅寸法よりも小さく形成され、前記下部電極層の両側は絶縁性のギャップ層が形成されているので、前記多層膜をパターニングするときや、前記多層膜の両側端面をサイドミリングするとき、前記下部電極層が削られることはなく、従って従来のように前記下部電極層が削られることによる短絡の不具合を適切に防止することができる。なお本発明では、前記多層膜をパターニングするときや、前記多層膜の両側端面をサイドミリングするときに削られる層は前記ギャップ層であり、前記ギャップ層は絶縁性であるから、この絶縁膜が多層膜の両側に付着しても従来に比べて再生特性の劣化に繋がることが低減され、またこの付着膜をスペキュラー膜（鏡面反射膜）として利用することも可能である。
【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】本発明における別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】本発明における別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】磁気検出素子の両側に付着する付着膜の問題を説明するための記録媒体との対向面側から見た部分拡大断面図、
【図５】本発明における磁気検出素子を上から見た部分平面図、
【図６】本発明における磁気検出素子を上から見た別の実施形態の部分平面図、
【図７】本発明における別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８】本発明における別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９】図１に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【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１１に示す工程の次に行われる一工程図、
【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】図５の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【図１８】図１７工程後に行なわれれる一工程図、
【図１９】図７に示す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なわれる一工程図、
【図２１】図３に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図２２】図２に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図２３】図２２に示す工程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】従来における磁気検出素子の構造の問題点を説明するための前記磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【符号の説明】
２０  下部シールド層
２１  下部電極層
２２  ギャップ層
２３  多層膜
２４  フリー磁性層
２８  ハードバイアス層
２９、３７、３９、４０、４２  絶縁層
３０  上部電極層
３１  上部シールド層
３８  コンタクト部
４１  第２反強磁性層
４３  強磁性層
５０  第１レジスト層
５１  第２レジスト層
５２、５３  レジスト層
【図１】
0003889253.tif 000002
【図２】
0003889253.tif 000003
【図３】
0003889253.tif 000004
【図４】
0003889253.tif 000005
【図５】
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【図６】
0003889253.tif 000007
【図７】
0003889253.tif 000008
【図８】
0003889253.tif 000009
【図９】
0003889253.tif 000010
【図１０】
0003889253.tif 000011
【図１１】
0003889253.tif 000012
【図１２】
0003889253.tif 000013
【図１３】
0003889253.tif 000014
【図１４】
0003889253.tif 000015
【図１５】
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【図１６】
0003889253.tif 000017
【図１７】
0003889253.tif 000018
【図１８】
0003889253.tif 000019
【図１９】
0003889253.tif 000020
【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
0003889253.tif 000023
【図２３】
0003889253.tif 000024
【図２４】
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【図２５】
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