(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板上に、下から反強磁性層、前記反強磁性層との交換結合磁界により磁化方向が固定される固定磁性層、非磁性材料層、及び磁化が外部磁界に対し変動するフリー磁性層の順に積層された構造を含む多層膜を有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層中に、絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層が形成されており、
前記多層膜の両側部には、第１絶縁層が形成され、前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側に位置するように形成されるとともに、前記非磁性材料層よりも下側に形成され、
前記第１絶縁層の上層に電極層が形成されていることを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記第１絶縁層の上層に、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃えるためのバイアス層が形成されている請求項１に記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記フリー磁性層の側端面の少なくとも一部が、前記バイアス層の側端面と対向している請求項２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記バイアス層または前記電極層の下面がバイアス下地層を介してまたは直接に、前記多層膜の下層に形成された下部ギャップ層に対向している請求項２または３に記載の磁気検出素子。
【請求項５】
前記バイアス層が前記電極層を兼ねている請求項２ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項６】
前記多層膜の下層には下部ギャップ層が形成され、前記下部ギャップ層から前記多層膜の側端面に接する突出形状の前記第１絶縁層が形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項７】
前記第１絶縁層が、ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＮｉＯ、ＷＯ、ＷＯ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成される請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項８】
前記第１絶縁層が、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成される請求項７に記載の磁気検出素子。
【請求項９】
前記フリー磁性層中に、絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成される請求項１ないし８のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１０】
前記フリー磁性層上に、絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成される請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
【請求項１１】
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）絶縁性材料からなる下部ギャップ層上に、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に積層された構造を含む多層膜を形成し、前記固定磁性層の形成の際、前記固定磁性層中に絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層を形成する工程と、
（ｂ）形成される磁気検出素子の光学トラック幅に相当する幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジスト層を前記多層膜上に形成し、前記リフトオフ用のレジスト層に覆われていない領域の前記多層膜を除去する工程と、
（ｃ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して第１のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記下部ギャップ層上から前記多層膜の両側面にかけて第１絶縁層を形成し、このとき前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁を前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側で且つ前記非磁性材料層よりも下側に形成する工程と、
（ｄ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して前記第１のスパッタ粒子入射角度よりも大きい第２のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記第１絶縁層上にバイアス層及び電極層を形成する工程と、
（ｅ）前記リフトオフ用のレジスト層を除去する工程、
【請求項１２】
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）絶縁性材料からなる下部ギャップ層上に、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に積層された構造を含む多層膜を形成し、前記固定磁性層の形成の際、前記固定磁性層中に絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層を形成する工程と、
（ｇ）形成される磁気検出素子の光学トラック幅に相当する幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジスト層を前記多層膜上に形成し、前記リフトオフ用のレジスト層に覆われていない領域の前記多層膜及び前記下部ギャップ層の一部を除去する工程と、
（ｈ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して第１のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記下部ギャップ層上から前記多層膜の両側面にかけて第１絶縁層を形成する工程と、
（ｉ）前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側で且つ前記非磁性材料層よりも下側に位置するように、前記第１絶縁層の上端側を除去する工程と、
（ｊ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して前記第１のスパッタ粒子入射角度よりも小さい第２のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記第１絶縁層上にバイアス層及び電極層を形成する工程と、
（ｋ）前記リフトオフ用のレジスト層を除去する工程、
【請求項１３】
前記（ｈ）の工程において、前記第１絶縁層を、前記多層膜の側面に接している突出部及び前記下部ギャップ層表面に対して平行に重なっている平坦部を有するものとして形成する請求項１２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、磁気抵抗効果を利用して磁界を検出する磁気検出素子に係り、特に供給された電流の分流を抑え、磁気検出感度を向上させることのできる磁気検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１９は従来の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
図１９に示す磁気検出素子では、図示しない下部シールド層上に下部ギャップ層１０が積層され、下部ギャップ層１０上に下地層１１を介して反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性導電層１４、フリー磁性層１５、及び保護層１６が形成され、下地層１１から保護層１６までの積層体が多層膜１７として構成されている。
【０００３】
反強磁性層１２はＰｔ−Ｍｎ（白金−マンガン）合金などの反強磁性材料により形成されている。
【０００４】
固定磁性層１３およびフリー磁性層１５は、Ｎｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金で形成されており、非磁性導電層１４は、Ｃｕ（銅）などの電気抵抗の低い非磁性導電材料で形成されている。
【０００５】
そして多層膜１７の両側部の下部ギャップ層１０上及び固定磁性層１３、非磁性導電層１４、及びフリー磁性層１５の側面にかけて、Ｃｒなどで形成された緩衝膜及び配向膜となるバイアス下地層１８が形成されており、このバイアス下地層１８の形成によって、後述するハードバイアス層１９から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０００６】
バイアス下地層１８の上には、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たハードバイアス層１９が形成されている。
【０００７】
ハードバイアス層１９は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、ハードバイアス層１９からのＸ方向へのバイアス磁界により、フリー磁性層１５の磁化は図示Ｘ方向に揃えられている。
【０００８】
またハードバイアス層１９上には、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどで形成された電極層２０が形成されている。
【０００９】
さらに、多層膜１７及び電極層２０上に絶縁材料からなる上部ギャップ層２１が積層され、上部ギャップ層２１上に図示しない上部シールド層が形成される。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
図１９に示された磁気検出素子は、いわゆるスピンバルブ型磁気検出素子であり、固定磁性層１３の磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層１５の磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層１３とフリー磁性層１５の磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、フリー磁性層１５の磁化が変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層１３の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【００１１】
電極層２０は、多層膜１７にセンス電流を供給するためのものである。
図１９に示された磁気検出素子は、多層膜１７の両側に設けられたバイアス下地層１８及びハードバイアス層１９が導電性を有する材料によって形成されているので、電極層２０から供給された電流はバイアス下地層１８及びハードバイアス層１９を介して、反強磁性層１２にも流れこむ。すなわち、センス電流の分流が発生する。
【００１２】
図１９に示されるような従来の磁気検出素子では、反強磁性層１２に分流する電流の大きさが、センス電流の１０％程度になることがあり、磁気検出素子の磁気検出感度を向上を図る際の妨げになっていた。
【００１３】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気検出感度を向上させることのできる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。
【００１４】
【課題を解決するための手段】
本発明は、基板上に、下から反強磁性層、前記反強磁性層との交換結合磁界により磁化方向が固定される固定磁性層、非磁性材料層、及び磁化が外部磁界に対し変動するフリー磁性層の順に積層された構造を含む多層膜を有する磁気検出素子において、
前記固定磁性層中に、絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層が形成されており、
前記多層膜の両側部には、第１絶縁層が形成され、前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側に位置するように形成されるとともに、前記非磁性材料層よりも下側に形成され、
前記第１絶縁層の上層に電極層が形成されていることを特徴とするものである。
【００１５】
前記第１絶縁層が形成されているために、前記電極層から供給されるセンス電流が、前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に対向する反対側に分流することを防ぐことができる。
【００１６】
また、前記非磁性材料層から前記固定磁性層に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層で反射させられる。
【００１７】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【００１８】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【００１９】
本発明では、前記第１絶縁層の上層に、前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃えるためのバイアス層が形成されるようにできる。
【００２０】
前記フリー磁性層の磁化方向を前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ揃えるためには、前記フリー磁性層の側端面の少なくとも一部が、前記ハードバイアス層の側端面と対向していることが好ましい。
【００２１】
また、前記バイアス層または前記電極層の下面がバイアス下地層を介してまたは直接に、前記多層膜の下層に形成された下部ギャップ層に対向していると、放熱性が向上するので好ましい。
【００２２】
本発明では、前記バイアス層が前記電極層を兼ねてもよい。
また本発明では、前記多層膜の下層には下部ギャップ層が形成され、前記下部ギャップ層から前記多層膜の側端面に接する突出形状の前記第１絶縁層が形成されていてもよい。
【００２３】
前記第１絶縁層が、例えばＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＮｉＯ、ＷＯ、ＷＯ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されることができる。
【００２４】
特に、前記第１絶縁層が、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されると放熱性、平坦性、絶縁耐圧性が向上するので好ましい。
【００２５】
本発明では、前記フリー磁性層中に、絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成されていてもよい。また、前記フリー磁性層上に、絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成されていてもよい。
【００２６】
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。
（ａ）絶縁性材料からなる下部ギャップ層上に、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に積層された構造を含む多層膜を形成し、前記固定磁性層の形成の際、前記固定磁性層中に絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層を形成する工程と、
（ｂ）形成される磁気検出素子の光学トラック幅に相当する幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジスト層を前記多層膜上に形成し、前記リフトオフ用のレジスト層に覆われていない領域の前記多層膜を除去する工程と、
（ｃ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して第１のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記下部ギャップ層上から前記多層膜の両側面にかけて第１絶縁層を形成し、このとき前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁を前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側で且つ前記非磁性材料層よりも下側に形成する工程と、
（ｄ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して前記第１のスパッタ粒子入射角度よりも大きい第２のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記第１絶縁層上にバイアス層及び電極層を形成する工程と、
（ｅ）前記リフトオフ用のレジスト層を除去する工程、
【００２７】
または、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。
（ｆ）絶縁性材料からなる下部ギャップ層上に、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に積層された構造を含む多層膜を形成し、前記固定磁性層の形成の際、前記固定磁性層中に絶縁酸化物からなる固定磁性層中鏡面反射層を形成する工程と、
（ｇ）形成される磁気検出素子の光学トラック幅に相当する幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジスト層を前記多層膜上に形成し、前記リフトオフ用のレジスト層に覆われていない領域の前記多層膜及び前記下部ギャップ層の一部を除去する工程と、
（ｈ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して第１のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記下部ギャップ層上から前記多層膜の両側面にかけて第１絶縁層を形成する工程と、
（ｉ）前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側で且つ前記非磁性材料層よりも下側に位置するように、前記第１絶縁層の上端側を除去する工程と、
（ｊ）前記下部ギャップ層表面の法線方向に対して前記第１のスパッタ粒子入射角度よりも小さい第２のスパッタ粒子入射角度を有するイオンビームスパッタ法を用いて、前記第１絶縁層上にバイアス層及び電極層を形成する工程と、
（ｋ）前記リフトオフ用のレジスト層を除去する工程、
【００２８】
また、前記（ｈ）の工程において、前記第１絶縁層を、前記多層膜の側面に接している突出部及び前記下部ギャップ層表面に対して平行に重なっている平坦部を有するものとして形成することが好ましい。
【００２９】
上記製造方法によって、前記バイアス層または前記電極層の下面がバイアス下地層を介して、または直接、前記磁気抵抗効果素子の下層に形成された下部ギャップ層に対向している磁気検出素子を容易に形成することができる。
【００３０】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【００３１】
図１に示す磁気検出素子は、反強磁性層３４、固定磁性層３５、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７が順次積層されてなるいわゆるボトム型のスピンバルブ型磁気検出素子である。
【００３２】
図１に示された磁気検出素子は、固定磁性層３５の磁化方向が、適正に図示Ｙ方向に平行な方向に固定され、しかもフリー磁性層３７の磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層３５とフリー磁性層３７の磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、フリー磁性層３７の磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層３５の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【００３３】
図１では、シード層３３、反強磁性層３４、第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、第２固定磁性層３５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層３５、非磁性材料層３６、第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、保護層３８が積層された多層膜Ｔ１が形成されている。なお、多層膜Ｔ１の上面の幅寸法がトラック幅寸法に対応する。
【００３４】
多層膜Ｔ１の下層には、基板（図示せず）上に、アルミナなどの絶縁性材料からなる下地層（図示せず）を介して、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２が成膜されている。
【００３５】
シード層３３は、面心立方晶の（１１１）面あるいは体心立方晶の（１１０）面が優先配向する磁性材料層あるいは非磁性材料層の単層構造であるか、または下地層の上に前記磁性材料層あるいは前記非磁性材料層が形成された積層構造であることが好ましい。これによって反強磁性層３４の結晶配向を、（１１１）面を優先配向させることができ、磁気検出素子の抵抗変化率を向上させることができる。
【００３６】
例えば本発明では、シード層３３は、ＮｉＦｅＹ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、またシード層３３の下層にＴａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上からなる下地層が形成されてもよい。
【００３７】
反強磁性層３４は、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成する。
【００３８】
これらの合金は、成膜直後の状態では、不規則系の面心立方構造（ｆｃｃ）であるが、熱処理によってＣｕＡｕＩ型の規則型の面心正方構造（ｆｃｔ）に構造変態する。
【００３９】
反強磁性層３４の膜厚は、トラック幅方向の中心付近において８０〜３００Å、例えば２００Åである。
【００４０】
ここで、反強磁性層３４を形成するための、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。特に規定しない限り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以下、以上を意味する。
【００４１】
また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが４７〜５７ａｔ％の範囲であることがより好ましい。さらに、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２〜１０ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、Ｘ’がＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である場合には、Ｘ’は０．２〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。
【００４２】
これらの合金を使用し、これを熱処理することにより、第１固定磁性層３５ａとの間で大きな交換結合磁界を発生する反強磁性層３４を得ることができる。特に、ＰｔＭｎ合金であれば、４８ｋＡ／ｍ以上、例えば６４ｋＡ／ｍを越える交換結合磁界を有し、前記交換結合磁界を失うブロッキング温度が３８０℃と極めて高い優れた反強磁性層３４を得ることができる。
【００４３】
固定磁性層３５は、第１固定磁性層３５ａ、第２固定磁性層３５ｃ、及び非磁性中間層３５ｂからなる。本実施の形態では、第２固定磁性層３５ｃは、非磁性中間層３５ｂに接する強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層（固定磁性層中鏡面反射層）Ｓ１、及び非磁性材料層３６に接する強磁性材料層３５ｃ１から構成されている。
【００４４】
第１固定磁性層３５ａ並びに第２固定磁性層３５ｃの強磁性材料層３５ｃ１は、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金により形成されることが好ましい。また、第１固定磁性層３５ａ及び強磁性材料層３５ｃ１は同一の材料で形成されることが好ましい。
【００４５】
また、鏡面反射層Ｓ１は、ＣｏＯ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも一種以上である）の組成式で示される絶縁酸化物から選択されるいずれか１種または２種以上からなる。
【００４６】
強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、強磁性材料層３５ｃ１は、強磁性結合によって磁気的に結合しており磁化方向が同一方向を向いている。
【００４７】
また、非磁性中間層３５ｂは、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
【００４８】
非磁性材料層３６は、固定磁性層３５とフリー磁性層３７との磁気的な結合を防止し、またセンス電流が主に流れる層であり、Ｃｕ，Ｃｒ，Ａｕ，Ａｇなど導電性を有する非磁性材料により形成されることが好ましい。特にＣｕによって形成されることが好ましい。
【００４９】
フリー磁性層３７は、第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、及び第１フリー磁性層３７ｃからなる。
【００５０】
第２フリー磁性層３７ａの強磁性層３７ａ２及び第１フリー磁性層３７ｃは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。
【００５１】
非磁性中間層３７ｂは、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
【００５２】
なお、図１では、第２フリー磁性層３７ａが拡散防止層３７ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、強磁性層３７ａ２から形成されている。拡散防止層３７ａ１は強磁性材料からなるもので例えばＣｏによって形成されるものであり、強磁性層３７ａ２と非磁性材料層３６の相互拡散を防止する。なお、拡散防止層３７ａ１が形成されず強磁性層３７ａ２が非磁性材料層に接していてもよい。鏡面反射層Ｓ２は鏡面反射層Ｓ１と同じ材料からなる。
【００５３】
鏡面反射層Ｓ１、Ｓ２は、後述する鏡面反射効果によって多層膜Ｔ１中を流れる伝導電子のスピン方向を保存したまま反射させ、アップスピンの伝導電子の平均自由行程を延し、磁気抵抗変化率を大きくさせる機能を有する。
【００５４】
拡散防止層３７ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、強磁性層３７ａ２は、強磁性結合によって磁気的に結合しており磁化方向が同一方向を向いている。
【００５５】
保護層３８はＴａからなるＴａ層３８ａと酸化タンタルからなるＴａＯ層３８ｂからなる。
【００５６】
多層膜Ｔ１の両側部であって下部ギャップ層３２上に、第１絶縁層３９が積層されている。第１絶縁層３９は、多層膜Ｔ１に対向する側端面３９ａの上端縁３９ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａと重なる位置に形成されている。第１絶縁層３９は、非磁性材料層３６よりも下側に形成されている。第１絶縁層３９の側端面３９ａは、反強磁性層３４の側端面に対向し、下面３９ｂは下部ギャップ層３２の表面に接している。
【００５７】
第１絶縁層３９は、ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＮｉＯ、ＷＯ、ＷＯ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成される。特に、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されると、放熱性、平坦性、絶縁耐性が良好になるので好ましい。特に、ＡｌＳｉＯの絶縁性材料中のＳｉは全体の２ａｔ％以上で９ａｔ％以下含有されていることが好ましい。
【００５８】
第１絶縁層３９上から、第２固定磁性層３５ｃの鏡面反射層Ｓ１の側面、強磁性材料層３５ｃ１の側面、非磁性材料層３６の側面、及び第２フリー磁性層３７ａの側面に接して、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ５０Ｍｏ５０などによってバイアス下地層４０が形成されている。
【００５９】
バイアス下地層４０の上には、ハードバイアス層４１が形成されている。ハードバイアス層４１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、図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されている。
【００６０】
ハードバイアス層４１上には、Ｔａなどの非磁性材料で形成された中間層４２が形成され、この中間層４２の上に、Ｃｒ，Ａｕ，Ｔａ，Ｗ、などで形成された電極層４３が形成されている。
【００６１】
多層膜Ｔ１の表面、及び電極層４３の表面に上部ギャップ層４４が成膜され、上部ギャップ層４４上には上部シールド層４５が形成されている。上部シールド層４５は、無機絶縁材料からなる図示しない保護層によって覆われる。
【００６２】
電極層４３とハードバイアス層４１との間に、ＴａまたはＣｒからなる中間層４２が設けられると、熱拡散を防ぐことができ、ハードバイアス層４１の磁気特性の劣化を防止できる。
【００６３】
電極層４３としてＴａを用いる場合には、Ｃｒの中間層４２を設けることによってＣｒの上層に積層されるＴａの結晶構造を低抵抗の体心立方構造にしやすくなる。
【００６４】
また、電極層４３としてＣｒを用いる場合には、Ｔａの中間層４２を設けることにより、Ｃｒがエピタキシャルに成長して、抵抗値を低減できる。
【００６５】
バイアス下地層４０を結晶構造がｂｃｃ（体心立方格子）構造であるＣｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ５０Ｍｏ５０などを用いて形成すると、ハードバイアス層４１の保磁力及び角形比が大きくなりバイアス磁界を大きくできる。
【００６６】
下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、シード層３３、反強磁性層３４、固定磁性層３５、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７、保護層３８、第１絶縁層３９、バイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、電極層４３、上部ギャップ層４４、上部シールド層４５、及び保護層はスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって形成される。
【００６７】
下部シールド層３１及び上部シールド層４５はＮｉＦｅなどの磁性材料を用いて形成される。なお、下部シールド層３１及び上部シールド層４５は磁化容易軸がトラック幅方向（図示Ｘ方向）を向いていることが好ましい。なお、下部シールド層３１と上部シールド層４５は、メッキ法によって形成されても良い。
【００６８】
下部ギャップ層３２、上部ギャップ層４４、及び上部シールド層を覆う保護層はＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２などの非磁性無機材料を用いて形成される。
【００６９】
本実施の形態では、第１絶縁層３９が形成されているために、電極層４３から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、固定磁性層３５の強磁性材料層３５ｃ１、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａ、反強磁性層３４、及びシード層３３に分流することを防ぐことができる。
【００７０】
また、非磁性材料層３６から固定磁性層３５に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ１で鏡面反射させられる。
【００７１】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【００７２】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【００７３】
なお、本実施の形態では、フリー磁性層３７中にも鏡面反射層Ｓ２を形成して、磁気抵抗変化率の向上を図っているが、鏡面反射層Ｓ２は形成されなくともよい。
【００７４】
ここで、スピンバルブ型磁気検出素子が磁気を検出する原理及び鏡面反射効果について説明する。
【００７５】
スピンバルブ型磁気検出素子にセンス電流を印加すると、伝導電子はおもに電気抵抗の小さい非磁性材料層付近を移動する。この伝導電子にはアップスピンとダウンスピンの２種類の電子が確率的に等量存在する。
【００７６】
スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率は、これらの２種類の伝導電子の平均自由行程の行程差に対して正の相関を示す。
【００７７】
ダウンスピンの伝導電子については、印加される外部磁界の向きにかかわらず、非磁性材料層とフリー磁性層との界面で常に散乱され、フリー磁性層に移動する確率は低いまま維持され、その平均自由行程はアップスピンの伝導電子の平均自由行程に比べて短いままである。
【００７８】
一方、アップスピンの伝導電子については、外部磁界によってフリー磁性層の磁化方向が固定磁性層の磁化方向と平行状態になったときに、非磁性材料層からフリー磁性層に移動する確率が高くなり、平均自由行程が長くなっている。
【００７９】
これは、アップスピンを持つ電子の平均自由行程が、例えば、５．０ｎｍ程度であるのに対して、ダウンスピンを持つ電子の平均自由行程が０．６ｎｍ程度であり、１０分の１程度と極端に小さいためである。
【００８０】
フリー磁性層の膜厚は、０．６ｎｍ程度であるダウンスピンを持つ電子の平均自由行程よりも大きく、５．０ｎｍ程度であるアップスピンを持つ電子の平均自由行程よりも小さく設定されている。
【００８１】
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を持てば自由に移動できるが、反対にダウンスピン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）。
【００８２】
同様に、フリー磁性層で発生した電子が非磁性材料層を通過し、固定磁性層を通り抜けようとするときに、この電子が固定磁性層の磁化方向に平行なアップスピンを持てば自由に移動できるが、反対にダウンスピン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）。
【００８３】
固定磁性層またはフリー磁性層で発生し、非磁性材料層を通過するダウンスピン電子は、フリー磁性層と非磁性材料層との界面または固定磁性層と非磁性材料層との界面付近で散乱される。つまり、このダウンスピン電子は、フリー磁性層の磁化方向が回転しても平均自由行程に変化はなく、ＧＭＲ効果による抵抗変化率に影響しない。従ってＧＭＲ効果にはアップスピン電子の挙動のみを考えればよい。
【００８４】
ここで、外部磁界によってフリー磁性層の磁化方向が固定磁性層の磁化方向に対して平行状態から変化すると、非磁性材料層とフリー磁性層との界面または固定磁性層と非磁性材料層との界面で散乱される確率が増加し、アップスピンの伝導電子の平均自由行程が短くなる。
【００８５】
このように外部磁界の作用によって、アップスピンの伝導電子の平均自由行程がダウンスピンの伝導電子の平均自由行程に比べて大きく変化し、行程差が大きく変化する。すると、伝導電子全体の平均自由行程も大きく変化し、スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）が大きくなる。
【００８６】
図１に示される本実施の形態の磁気検出素子では、第２固定磁性層３５ｃの強磁性材料層３５ｃ１と鏡面反射層Ｓ１との界面では、これらの層の比抵抗に大きな差があるためにポテンシャル障壁が形成される。
【００８７】
このポテンシャル障壁は、センス電流を流した際に伝導電子を、そのスピンの方向を保存させたまま鏡面反射させ、第２固定磁性層３５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が平行となる状態でのアップスピンの伝導電子の平均自由行程を伸ばすことができる。このため、外部磁界の印加によるアップスピン電子の平均自由行程の変化量が大きくなって、スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）をより向上させることができる。
【００８８】
図１８に、鏡面反射層Ｓ１による鏡面反射効果を説明するための模式図を示す。
図１８には、反強磁性層３４、固定磁性層３５（第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、第２固定磁性層３５ｃ（強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、強磁性材料層３５ｃ１）、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７（第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃ）、を順次積層した積層体Ｇ１を示す。
【００８９】
図１８では、フリー磁性層３７側から固定磁性層３５に向って移動する電子の磁気抵抗効果に対する寄与を考える。ここで、アップスピンの伝導電子を符号ｅ１で示し、ダウンスピンの伝導電子をｅ２で示している。アップスピンの伝導電子ｅ１とダウンスピンの伝導電子ｅ２は確率的に等量存在している。
【００９０】
ダウンスピンの伝導電子ｅ２は、印加される外部磁界の向きにかかわらず、非磁性材料層３６と第２固定磁性層３５ｃとの界面で常に散乱され、固定磁性層３５に移動する確率は低いまま維持され、その平均自由行程はアップスピンの伝導電子ｅ１の平均自由行程に比べて短いままである。
【００９１】
一方、アップスピン電子ｅ１は、第２固定磁性層３５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が平行となる状態では、非磁性材料層３６から第２固定磁性層３５ｃ内にまで到達する。そして、第２固定磁性層３５ｃ内部を移動して強磁性材料層３５ｃ１と鏡面反射層Ｓ１との界面付近に到達する。
【００９２】
強磁性材料層３５ｃ１と鏡面反射層Ｓ１との界面付近には、ポテンシャル障壁が形成されるため、アップスピン電子ｅ１が強磁性材料層３５ｃ１と鏡面反射層Ｓ１との界面付近で鏡面反射（鏡面散乱）する。鏡面反射よって、アップスピンｅ１の伝導電子のスピン状態が維持されるので、再び第２固定磁性層３５ｃ中を移動することになる。
【００９３】
これは、アップスピン電子ｅ１が鏡面反射した分、反射平均自由行程λ＋ｓだけ平均自由行程が延びたことを意味する。
【００９４】
鏡面反射層Ｓ１を有する本実施の形態では、第２固定磁性層３５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が平行となる状態でのアップスピンの伝導電子ｅ１の平均自由行程を伸ばすことができる。
【００９５】
このため、外部磁界の印加によるアップスピン電子ｅ１の平均自由行程の変化量が大きくなって、スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）をより向上させることができる。
【００９６】
また、図１では、磁気的膜厚が異なる第１固定磁性層３５ａと第２固定磁性層３５ｃが、非磁性中間層３５ｂを介して積層されたものが、一つの固定磁性層３５として機能する。第１固定磁性層３５ａの磁気的膜厚は、第１固定磁性層３５ａの飽和磁束密度と膜厚との積の値である。
【００９７】
また、第２固定磁性層３５ｃの磁気的膜厚は、強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、及び強磁性材料層３５ｃ１、それぞれの層の飽和磁束密度と膜厚との積の和である。
【００９８】
第１固定磁性層３５ａは反強磁性層３４と接して形成され、磁場中アニールが施されることにより、第１固定磁性層３５ａと反強磁性層３４との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じ、第１固定磁性層３５ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。第１固定磁性層３５ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定されると、非磁性中間層３５ｂを介して対向する第２固定磁性層３５ｃの磁化方向が、前記第１固定磁性層３５ａの磁化方向と反平行の状態で固定される。
【００９９】
このように、第１固定磁性層３５ａと第２固定磁性層３５ｃの磁化方向が、反平行となるフェリ磁性状態になっていると、第１固定磁性層３５ａと第２固定磁性層３５ｃとが互いに他方の磁化方向を固定しあうので、全体として固定磁性層３５の磁化方向を一定方向に強力に固定することができる。
【０１００】
なお、第１固定磁性層３５ａの磁気モーメントと第２固定磁性層３５ｃの磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が固定磁性層３５の磁化方向となる。
【０１０１】
本実施の形態では、第２固定磁性層３５ｃの磁気的膜厚を第１固定磁性層３５ａの磁気的膜厚より厚くしている。
【０１０２】
また、第１固定磁性層３５ａ及び第２固定磁性層３５ｃの固定磁化による反磁界（双極子磁界）を、第１固定磁性層３５ａ及び第２固定磁性層３５ｃの静磁界結合同士が相互に打ち消し合うことによりキャンセルできる。これにより、固定磁性層３５の固定磁化による反磁界（双極子磁界）からの、フリー磁性層３７の変動磁化への寄与を減少させることができる。
【０１０３】
従って、フリー磁性層３７の変動磁化の方向を所望の方向に補正することがより容易になり、アシンメトリーの小さい対称性の優れたスピンバルブ型薄膜磁気素子を得ることが可能になる。
【０１０４】
ここで、アシンメトリーとは、再生出力波形の非対称性の度合いを示すものであり、再生出力波形が与えられた場合、波形が対称であればアシンメトリーが小さくなる。従って、アシンメトリーが０に近づく程再生出力波形が対称性に優れていることになる。
【０１０５】
前記アシンメトリーは、フリー磁性層３７の磁化の方向と固定磁性層３５の固定磁化の方向とが直交しているときに０となる。アシンメトリーが大きくずれるとメディアからの情報の読み取りが正確にできなくなり、エラーの原因となる。このため、前記アシンメトリーが小さいものほど、再生信号処理の信頼性が向上することになり、スピンバルブ薄膜磁気素子として優れたものとなる。
【０１０６】
また、固定磁性層の固定磁化による反磁界（双極子磁界）は、素子高さ方向において、その端部で大きく中央部で小さいという不均一な分布を持ち、フリー磁性層３７内における単磁区化が妨げられる場合があるが、固定磁性層３５を上記の積層構造とすることにより双極子磁界をほぼ０とすることができ、これによってフリー磁性層３７内に磁壁ができて磁化の不均一が発生しバルクハウゼンノイズなどが発生することを防止することができる。
【０１０７】
フリー磁性層３７は、磁気的膜厚の大きさが異なる第２フリー磁性層３７ａと第１フリー磁性層３７ｃが、非磁性中間層３７ｂを介して積層され、第２フリー磁性層３７ａと第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態である。第１フリー磁性層３７ｃの磁気的膜厚は、その飽和磁束密度と膜厚との積の値である。
【０１０８】
なお、第２フリー磁性層３７ａの磁気的膜厚は、拡散防止層３７ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、強磁性層３７ａ２の磁気的膜厚（飽和磁束密度×膜厚）の和である。
【０１０９】
図１に示される磁気検出素子では、第２フリー磁性層３７ａの磁気的膜厚を第１フリー磁性層３７ｃの磁気的膜厚より大きくしている。
【０１１０】
第２フリー磁性層３７ａの磁気的膜厚を第１フリー磁性層３７ｃの磁気的膜厚より大きくすることで、フリー磁性層３７のスピンフロップ磁界を大きくすることができ、これにより、フリー磁性層３７がフェリ磁性状態を保つ磁界の範囲が広くなり、フリー磁性層が安定してフェリ磁性状態を保つことができる。
【０１１１】
なお、スピンフロップ磁界とは、磁化方向が反平行である２つの磁性層に対して外部磁界を印加したときに、２つの磁性層の磁化方向が反平行でなくなる外部磁界の大きさである。スピンフロップ磁界が大きいほど、外部磁界中においてもフェリ磁性状態を安定して維持できる。
【０１１２】
このとき、磁気的膜厚が大きい方、例えば、第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が、ハードバイアス層４１から発生する磁界の方向に向き、第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向が、１８０度反対方向に向いた状態になる。
【０１１３】
第２フリー磁性層３７ａの磁気モーメントと第２フリー磁性層３７ｂの磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向がフリー磁性層３７の磁化方向となる。
【０１１４】
第２フリー磁性層３７ａと第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向が１８０度異なる反平行のフェリ磁性状態になると、フリー磁性層３７の膜厚を薄くすることと同等の効果が得られ、飽和磁化が小さくなり、フリー磁性層３７の磁化が変動しやすくなって、磁気検出素子の磁界検出感度が向上する。
【０１１５】
ハードバイアス層４１の多層膜Ｔ１と対向する側の側面４１ａは、フリー磁性層３７の第１フリー磁性層３７ｃと第２フリー磁性層３７ａのうち、第２フリー磁性層３７ａの側面とのみ対向している。
【０１１６】
ハードバイアス層４１は、フリー磁性層３７を構成する第２フリー磁性層３７ａと第１フリー磁性層３７ｃのうち、一方の磁化方向を揃えるだけでよい。図１では、第２フリー磁性層３７ａの磁化方向のみをそろえている。第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が一定方向に揃えられると、第１フリー磁性層３７ｃは磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態となり、フリー磁性層３７全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。
【０１１７】
本実施の形態では、ハードバイアス層４１は図示Ｘ方向の静磁界を、主に第２フリー磁性層３７ａに与える。従って、ハードバイアス層４０から発生する図示Ｘ方向の静磁界によって、第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向（図示Ｘ方向と逆向き）が乱されることを抑えることができる。
【０１１８】
ただし、ハードバイアス層４１の多層膜Ｔ１と対向する側の側面４１ａが、第１フリー磁性層３７ｃと第２フリー磁性層３７ａの両方の側面と対向してもよい。
【０１１９】
なお、電気抵抗値の変化（出力）に直接寄与するのは第２固定磁性層３５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層３７ａの磁化方向の相対角であり、これらの相対角が検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が印加されていない状態で直交していることが好ましい。
【０１２０】
図２は、本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。図２に示された磁気検出素子は、図１に示された磁気検出素子と、第１絶縁層３９、ハードバイアス層４１の積層高さが異っている。
【０１２１】
本発明では、図２に示される本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子のように、第１絶縁層３９の多層膜Ｔ１に対向する側端面３９ａの上端縁３９ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより上側に形成されてもよい。
【０１２２】
このとき、第１絶縁層３９の上面３９ｃは、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａの仮想延長平面Ａよりも上側に位置する。
【０１２３】
ただし、フリー磁性層３７の磁化方向を固定磁性層３５の磁化方向と交叉する方向へ揃えるために、フリー磁性層３７の側端面の少なくとも一部が、ハードバイアス層４１の側端面４１ａと対向している必要がある。すなわち、ハードバイアス層４１の側端面４１ａの上端部４１ａ１がフリー磁性層３７の下面３７ｄより上側に位置し、かつハードバイアス層４１の下面４１ｂがフリー磁性層３７の上面３７ｅよりも下側に位置することが必要である。
【０１２４】
好ましくは、ハードバイアス層４１の側端面４１ａの上端部４１ａ１がフリー磁性層３７の上面３７ｅより上側に位置し、かつハードバイアス層４１の下面４１ｂがフリー磁性層３７の下面３７ｄよりも下側に位置することである。このとき、フリー磁性層３７の側端面の全部が、ハードバイアス層４１の側端面４１ａと対向する。
【０１２５】
より好ましくは、ハードバイアス層４１の側端面４１ａの上端部４１ａ１が第２フリー磁性層３７の下面３７ｃ１より下側に位置し、かつハードバイアス層４１の下面４１ｂがフリー磁性層３７の下面３７ｄよりも下側に位置することである。このとき、ハードバイアス層４１からのバイアス磁界はおもに第２フリー磁性層３７ａにのみかけられるので、第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向の乱れを抑えることができる。
【０１２６】
本実施の形態でも、第１絶縁層３９が形成されているために、電極層４３から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、固定磁性層３５の強磁性材料層３５ｃ１、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａ、反強磁性層３４、及びシード層３３に分流することを防ぐことができる。
【０１２７】
また、非磁性材料層３６から固定磁性層３５に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ１で鏡面反射させられる。
【０１２８】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０１２９】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０１３０】
図３は、本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【０１３１】
図３に示される磁気検出素子では、鏡面反射層Ｓ３がフリー磁性層３７の非磁性材料層３６に対向する面の反対側に形成されている多層膜Ｔ２が形成され、多層膜Ｔ２の両側部であって電極層４３上に第２絶縁層５０が形成されている点で図１に示された磁気検出素子と異っている。
【０１３２】
第２絶縁層５０の多層膜Ｔ２に対向する側端面５０ａの下端縁５０ａ１が鏡面反射層Ｓ３の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ３ａと重なる位置に形成されている。第２絶縁層５０の上面は上部ギャップ層４４に接している。
【０１３３】
なお、フリー磁性層３７の側面の一部がハードバイアス層４１の側端面に対向するのであれば、下端縁５０ａ１が面Ｓ３ａより下側に位置するように第２絶縁層５０が形成されてもよい。また、第１絶縁層３９の多層膜Ｔ１に対向する側端面３９ａの上端縁３９ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより上側に形成されてもよい。
【０１３４】
本実施の形態では、第１絶縁層３９及び第２絶縁層５０が形成されているために、電極層４３から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１と鏡面反射層Ｓ２に挟まれた領域内に集中して流されるので、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０１３５】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０１３６】
また、本実施の形態では、電極層４３と上部ギャップ層４４の間に第２絶縁層５０が形成されるので、電極層４３と上部シールド層４５間の電気的絶縁性を向上させることができる。
【０１３７】
図４は、本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【０１３８】
図４に示される磁気検出素子では、多層膜Ｔ３中に形成される鏡面反射層が固定磁性層３５中に形成される鏡面反射層Ｓ１のみである点、電極層４３が、多層膜Ｔ３の不感領域Ｄ，Ｄ上にまで延ばされて形成されている点、及びフリー磁性層３７の非磁性材料層３６と接する反対側の面に導伝性材料からなるバックド層Ｂ１が形成されている点で図１に示される磁気検出素子と異なる。
【０１３９】
ハードバイアス層４１からのＸ方向へのバイアス磁界により、フリー磁性層３７の磁化は図示Ｘ方向に揃えられている。
【０１４０】
ところで図４に示すように多層膜Ｔ３中央に位置する領域は、感度領域Ｅであり、その両側は、不感領域Ｄ，Ｄである。
【０１４１】
感度領域Ｅでは、固定磁性層３５の磁化が、適正に図示Ｙ方向に固定され、しかもフリー磁性層３７の磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層３５とフリー磁性層３７の磁化が直交関係にある。そして記録媒体からの外部磁界に対し、フリー磁性層３７の磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層３５の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。
【０１４２】
すなわち多層膜Ｔ３の感度領域Ｅは、実質的に磁気抵抗効果が発揮される部分であり、この部分で良好に再生機能が働く。
【０１４３】
これに対し、感度領域Ｅの両側に位置する不感領域Ｄ，Ｄでは、固定磁性層３５及びフリー磁性層３７の磁化が、ハードバイアス層４１からの磁化の影響を強く受け、フリー磁性層３７の磁化は、外部磁界に対し変動しにくくなっている。すなわち不感領域Ｄ，Ｄは、磁気抵抗効果が弱く、再生機能が低下した領域である。
【０１４４】
図４では、電極層４３が、多層膜Ｔ３の不感領域Ｄ，Ｄ上にまで延ばされて形成されているので、多層膜Ｔ３と、電極層４３との接合面積も大きくなるため直流抵抗値（ＤＣＲ）を下げることができ、再生特性を向上させることが可能である。
【０１４５】
また、電極層４３が不感領域Ｄ，Ｄ上に延ばされて形成されると、センス電流が不感領域Ｄ，Ｄに流れ込みノイズを発生させることを抑えることができる。
【０１４６】
また、電極層４３からのセンス電流が、ハードバイアス層４１に流れにくくなり、直接多層膜Ｔ３に、前記センス電流を流す割合を多くできる。
【０１４７】
すなわち、本実施の形態では、第１絶縁層３９が形成されていることによるセンス電流の分流の防止効果と電極層４３からのセンス電流を多層膜Ｔ３内をより多く流すことができるという両方の効果によって、磁気抵抗変化率を図１に示された磁気検出素子よりもさらに向上させることができる。
【０１４８】
なお、バックド層Ｂ１は、第２固定磁性層３５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層３７ａの磁化方向が平行となる状態でのアップスピンの伝導電子の平均自由行程を伸ばすことにより、外部磁界の印加によるアップスピン電子の平均自由行程の変化量が大きくして、スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）をより向上させるためのものである。
【０１４９】
図５は、参考例の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
図５に示す磁気検出素子は、反強磁性層３４、固定磁性層３５、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７が順次積層されてなるいわゆるボトム型のスピンバルブ型磁気検出素子である。
【０１５０】
図５では、シード層３３、反強磁性層３４、第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、第２固定磁性層３５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層３５、非磁性材料層３６、第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、保護層３８が積層された多層膜Ｔ４が形成されている。なお、多層膜Ｔ４の上面の幅寸法がトラック幅寸法に対応する。
【０１５１】
多層膜Ｔ４の下層には、基板（図示せず）上に、アルミナなどの絶縁性材料からなる下地層（図示せず）を介して、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２が成膜されている。
【０１５２】
図５では、第２フリー磁性層３７ａが拡散防止層３７ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ４、強磁性層３７ａ２から形成されている。拡散防止層３７ａ１は強磁性材料からなるもので例えばＣｏによって形成されるものであり、強磁性層３７ａ２と非磁性材料層３６の相互拡散を防止する。なお、拡散防止層３７ａ１が形成されず第２フリー磁性層３７ａが強磁性層３７ａ２のみで構成されてもよい。
【０１５３】
また鏡面反射層Ｓ４は、Ａｌ２Ｏ３、Ａｌ−Ｑ−Ｏ（Ｑは、Ｂ，Ｓｉ、Ｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種以上の元素）、Ｒ−Ｏ（ＲはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ．Ｗから選択される一種以上）などの絶縁酸化物によって形成されている。このとき鏡面反射層Ｓ４の上下に積層される第１フリー磁性層３７ｃと第２フリー磁性層３７ａは、反強磁性的に結合して、磁化方向が反平行になる。
【０１５４】
ただし、鏡面反射層Ｓ４は、ＣｏＯ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも一種以上である）の組成式で示される絶縁酸化物から選択されるいずれか１種または２種以上から形成されてもよい。
【０１５５】
鏡面反射層Ｓ４が上述した強磁性材料によって形成されるときには、第２フリー磁性層３７ａ、鏡面反射層Ｓ４、第１フリー磁性層３７ｃは、強磁性結合によって磁気的に結合しており磁化方向が同一方向を向いている。
【０１５６】
多層膜Ｔ４中の反強磁性層３４は、図示Ｘ方向に延長され延出部３４ａが形成されている。反強磁性層３４の延出部３４ａ上から固定磁性層３５非磁性材料層３６の側面、及び第２フリー磁性層３７ａの側面に接して、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ５０Ｍｏ５０などによってバイアス下地層４０が形成されている。
【０１５７】
バイアス下地層４０の上には、ハードバイアス層６０が形成されている。ハードバイアス層６０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、図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されている。図５では、ハードバイアス層６０が多層膜Ｔ４にセンス電流を供給する電極層としても機能する。
【０１５８】
図５のように反強磁性層３４の延出部３４ａが図示Ｘ方向に延長されて形成され、この上層にバイアス下地層４０及びハードバイアス層６０が積層されると、ハードバイアス層６０の膜厚の厚い部分がフリー磁性層３７の側面に接し、フリー磁性層３７に充分な大きさのバイアス磁界をかけることができるので好ましい。
【０１５９】
ハードバイアス層６０上には、多層膜Ｔ４の両側部に、第２絶縁層６１が積層されている。第２絶縁層６１は、多層膜Ｔ４に対向する側端面６１ａの下端縁６１ａ１が鏡面反射層Ｓ４の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ４ａと重なる位置に形成されている。第２絶縁層６１は、非磁性材料層３６よりも上側に形成されている。
【０１６０】
第２絶縁層６１は、ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＮｉＯ、ＷＯ、ＷＯ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成される。特に、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されると、放熱性、平坦性、絶縁耐性が良好になるので好ましい。
【０１６１】
多層膜Ｔ４の表面、及び絶縁層６１の表面に上部ギャップ層４４が成膜され、上部ギャップ層４４上には上部シールド４５が形成されている。上部シールド層４５は、図示しない保護層によって覆われる。
【０１６２】
なお、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、シード層３３、反強磁性層３４、非磁性材料層３６、保護層３８、バイアス下地層４０上部ギャップ層４４、上部シールド層４５、及び保護層の材料は図１に示された磁気検出素子の材料と同じなので説明を省略する。
【０１６３】
図５では、第２絶縁層６１が形成されているために、電極層をかねるハードバイアス層６０から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ４の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、第１フリー磁性層３７ｃ及び保護層３８に分流することを防ぐことができる。
【０１６４】
また、非磁性材料層３６からフリー磁性層３７に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ４で鏡面反射させられる。
【０１６５】
従って、図５の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層３６周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０１６６】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０１６７】
また、図５では、ハードバイアス層６０と上部ギャップ層４４の間に第２絶縁層６１が形成されるので、ハードバイアス層６０と上部シールド層４５間の電気的絶縁性を向上させることができる。
【０１６８】
なお、固定磁性層３５内に鏡面反射層Ｓ１を形成し、反強磁性層３４の延出部３４ａの上面に接して、多層膜Ｔ４に対向する側端面の上端縁が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面に重なる位置に又は前記反対側の面より上側に位置するように、形成される第１絶縁層が形成されてもよい。
【０１６９】
図６は、本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【０１７０】
図６に示された磁気検出素子の、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、多層膜Ｔ１、上部ギャップ層４４、及び上部シールド層４５の構成及び材料は、図１に示された磁気検出素子と同じであるので説明を省略する。
【０１７１】
図６に示された磁気検出素子でも、多層膜Ｔ１の両側部であって下部ギャップ層３２上に、第１絶縁層７０が積層されている。第１絶縁層７０上にはバイアス下地層７１を介してハードバイアス層７２が積層され、ハードバイアス層７２上には中間層７３を介して電極層７４が積層されている。第１絶縁層７０、バイアス下地層７１、ハードバイアス層７２、中間層７３、及び電極層７４の材料は、図１に示された磁気検出素子の第１絶縁層３９、バイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、及び電極層４３と同じである。
【０１７２】
第１絶縁層７０は、多層膜Ｔ１に対向する側端面７０ａの上端縁７０ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより上側に形成されている。ただし、上端縁７０ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａに重なる位置に形成されてもよい。
【０１７３】
本実施の形態では、ハードバイアス層７２の下面がバイアス下地層７１を介して、多層膜Ｔ１の下層であって下部シールド層３１の上に形成されている下部ギャップ層３２に対向している。
【０１７４】
すなわち、ハードバイアス層７２の下層の第１絶縁層７０の体積が小さくなり、磁気検出素子の放熱性が向上するので好ましい。
【０１７５】
本実施の形態でも、第１絶縁層７０が形成されているために、電極層７４から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、固定磁性層３５の強磁性材料層３５ｃ１、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａ、反強磁性層３４、及びシード層３３に分流することを防ぐことができる。
【０１７６】
また、非磁性材料層３６から固定磁性層３５に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ１で鏡面反射させられる。
【０１７７】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０１７８】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０１７９】
図７は、参考例の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
図７に示す磁気検出素子は、図１に示された磁気検出素子とは逆に、フリー磁性層３７、非磁性材料層３６、固定磁性層３５、反強磁性層３４が順次積層されてなるいわゆるトップ型のスピンバルブ型磁気検出素子である。
【０１８０】
図７では、下地層８０、第１フリー磁性層３７ｃ、非磁性中間層３７ｂ、第２フリー磁性層３７ａからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、非磁性材料層３６、第２固定磁性層３５ｃ、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層３５、反強磁性層３４、及び保護層３９が積層された多層膜Ｔ５が形成されている。
【０１８１】
多層膜Ｔ５の下層には、基板（図示せず）上に、アルミナなどの絶縁性材料からなる下地層（図示せず）を介して、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２が成膜されている。
【０１８２】
なお、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、反強磁性層３４、固定磁性層３５、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７、保護層３８は、図１に示された磁気検出素子と同等の材料からなる。
【０１８３】
下地層８０はＴａなどからなる。
固定磁性層３５は、強磁性材料により形成される第１固定磁性層３５ａ及び第２固定磁性層３５ｃ、非磁性材料により形成される非磁性中間層３５ｂからなる。図７では、第２固定磁性層３５ｃは、非磁性中間層３５ｂに接する強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、及び非磁性材料層３６に接する強磁性材料層３５ｃ１から構成されている。
【０１８４】
フリー磁性層３７は、第２フリー磁性層３７ａ、第１フリー磁性層３７ｃ及び非磁性中間層３７ｂからなる。
【０１８５】
第２フリー磁性層３７ａは拡散防止層３７ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、強磁性層３７ａ２から形成されている。なお、拡散防止層３７ａ１が形成されず強磁性層３７ａ２が非磁性材料層３６に接していてもよい。
【０１８６】
下部ギャップ層３１の上面と下地層８０の側面、及び第１フリー磁性層３７ｃの側面に接してバイアス下地層８１が形成されている。
【０１８７】
バイアス下地層８１の上には、ハードバイアス層８２が形成されている。ハードバイアス層８２は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されている。
【０１８８】
ハードバイアス層８２上には、Ｔａなどの非磁性材料で形成された中間層８３が形成され、この中間層８３の上に、電極層８４が形成されている。
【０１８９】
多層膜Ｔ５の両側部であって電極層８４上に第２絶縁層８５が形成されている。第２絶縁層８５の多層膜Ｔ５に対向する側端面８５ａの下端縁８５ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層に対向する面と反対側の面Ｓ１ａと重なるように形成されている。
【０１９０】
バイアス下地層８１、ハードバイアス層８２、中間層８４、電極層８４、及び第２絶縁層８５を形成する材料は、図１に示された磁気検出素子のバイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、電極層４３、及び第１絶縁層３９と同等の材料であるので説明を省略する。
【０１９１】
多層膜Ｔ５の表面、及び第２絶縁層８５の表面に上部ギャップ層４４が成膜され、上部ギャップ層４４上には上部シールド４５が形成されている。上部シールド層４５は、無機絶縁材料からなる図示しない保護層によって覆われる。
【０１９２】
ハードバイアス層４１は、第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向のみをそろえている。第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向が一定方向に揃えられると、第２フリー磁性層３７ａは磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態となり、フリー磁性層３７全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。
【０１９３】
図７においては、多層膜Ｔ５の第１フリー磁性層３７ｃは、反強磁性層３４よりも下方に形成されており、ハードバイアス層８２の膜厚の厚い部分と隣接しており、従って第１フリー磁性層３７ｃの磁化は容易にＸ方向に揃えられる。これにより、バルクハウゼンノイズの発生を低減させることができる。
【０１９４】
なお、側端面８５ａの下端縁８５ａ１は、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより下側に位置するように形成されてもよい。
【０１９５】
図７では、第２絶縁層８５が形成されているために、電極層８４から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、固定磁性層３５の強磁性材料層３５ｃ１、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａ、反強磁性層３４、及び保護層３８に分流することを防ぐことができる。
【０１９６】
また、非磁性材料層３６から固定磁性層３５に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ１で鏡面反射させられる。
【０１９７】
従って、図７の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０１９８】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０１９９】
また、図７では、電極層８４と上部ギャップ層４４の間に第２絶縁層５０が形成されるので、電極層４３と上部シールド層４５間の電気的絶縁性を向上させることができる。
【０２００】
なお、図７に示された磁気検出素子のハードバイアス層８２上に、多層膜Ｔ５に対向する側端面の上端縁が、フリー磁性層３７中に形成されている鏡面反射層Ｓ２の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ２ａに重なる位置にまたは面Ｓ２ａより上側に位置するような第１絶縁層が形成されてもよい。
【０２０１】
図８は、本発明の第６の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【０２０２】
このスピンバルブ型薄膜素子は、非磁性中間層１０６を中心として、その上下に第１フリー磁性層１０５、第２フリー磁性層１０７、非磁性材料層１０４，１０８、第１固定磁性層１０３，第３固定磁性層１０９、非磁性中間層１０２，１１０、第２固定磁性層１０１，第４固定磁性層１１１及び反強磁性層１００，１１２が形成された、いわゆるデュアルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれるものであり、図１ないし図７に示すスピンバルブ型薄膜素子（シングルスピンバルブ型薄膜素子と呼ばれる）よりも高い再生出力を得ることが可能である。なお最も下側に形成されている層がシード層３３で、最も上側に形成されている層が保護層３８であり、シード層３３から保護層３８までの積層体によって多層膜Ｔ６が構成されている。
【０２０３】
図８に示される磁気検出素子では、第１固定磁性層１０３は、非磁性中間層１０２に接する強磁性材料層１０３ａ、鏡面反射層Ｓ５、及び非磁性材料層１０４に接する強磁性材料層１０３ａから構成されている。また、第３固定磁性層１０９は、非磁性中間層１１０に接する強磁性材料層１０９ａ、鏡面反射層Ｓ６、及び非磁性材料層１０８に接する強磁性材料層１０９ａから構成されている。
【０２０４】
非磁性材料層１０４，１０８、及び反強磁性層１００，１１２、シード層３３及び保護層３８の材料は、図１に示された磁気検出素子の非磁性材料層３６、反強磁性層３４、シード層３３及び保護層３８の材料と同じである。
【０２０５】
また、第１フリー磁性層１０５、及び第２フリー磁性層１０７は、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。
【０２０６】
非磁性中間層１０６は、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
【０２０７】
第１固定磁性層１０３を構成する強磁性材料層１０３ａ、鏡面反射層Ｓ５、第３固定磁性層１０９は、非磁性中間層１１０に接する強磁性材料層１０９ａ、鏡面反射層Ｓ６、及び非磁性材料層１０８に接する強磁性材料層１０９ａから構成されている。
【０２０８】
第２固定磁性層１０１及び第１固定磁性層１０３の強磁性材料層１０３ａ、並びに第４固定磁性層１１１及び第３固定磁性層１０９の強磁性材料層１０９ａは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金により形成されることが好ましい。また、第２固定磁性層１０１及び強磁性材料層１０３ａ並びに第４固定磁性層１０１及び強磁性材料層１０９ａは同一の材料で形成されることが好ましい。
【０２０９】
第１固定磁性層１０３の強磁性材料層１０３ａ、鏡面反射層Ｓ５、強磁性材料層１０３ａは、強磁性結合によって磁気的に結合しており磁化方向が同一方向を向いている。同様に、第３固定磁性層の強磁性材料層１０９ａ、鏡面反射層Ｓ６、強磁性材料層１０９ａも、強磁性結合によって磁気的に結合しており磁化方向が同一方向を向いている。
【０２１０】
また、非磁性中間層１０２、１１０は、非磁性材料により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種またはこれらの２種以上の合金で形成されている。特にＲｕによって形成されることが好ましい。
なお、鏡面反射層Ｓ５、鏡面反射層Ｓ６は、ＣｏＯ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも一種以上である）の組成式で示される絶縁酸化物から選択されるいずれか１種または２種以上からなる。
【０２１１】
多層膜Ｔ６の両側部であって下部ギャップ層３２上に、第１絶縁層１１３が積層されている。第１絶縁層１１３は、多層膜Ｔ６に対向する側端面１１３ａの上端縁１１３ａ１が鏡面反射層Ｓ６の非磁性材料層１０８に対向する面と反対側の面Ｓ６ａと重なる位置に形成されている。
【０２１２】
第１絶縁層１１３上には、Ｃｒなどで形成された緩衝膜及び配向膜となるバイアス下地層１１４，１１５を介してハードバイアス層１１５が積層されている。
【０２１３】
ハードバイアス層１１５，１１５は、Ｃｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などによって形成される。
【０２１４】
バイアス下地層１１４，１１４の形成によって、ハードバイアス層１１５，１１５から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０２１５】
またハードバイアス層１１５，１１５上には、Ｔａなどの非磁性材料で形成された中間層１１６，１１６が形成され、この中間層１１６，１１６の上に、Ｃｒ、Ａｕ、Ｔａ、Ｗ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｕ、Ｃｕなどで形成された電極層１１７が形成されている。
【０２１６】
電極層１１７の上面には第２絶縁層１１８が形成されている。
第２絶縁層１１８の多層膜Ｔ６に対向する側端面１１８ａの下端縁１１８ａ１が鏡面反射層Ｓ５の非磁性材料層に対向する面と反対側の面Ｓ５ａと重なる位置に形成されている。
【０２１７】
多層膜Ｔ６の表面、第２絶縁層１１８の表面には、上部ギャップ層１１９が成膜され、上部ギャップ層１１９上には上部シールド層４５が形成されている。上部シールド層４５は、無機絶縁材料からなる保護層４６によって覆われる。
【０２１８】
下部シールド層３１、上部シールド層４５の材料は、図１に示された磁気検出素子の材料と同じである。
【０２１９】
第１絶縁層１１３、第２絶縁層１１８、下部ギャップ層３２及び上部ギャップ層１１９は、ＡｌＯ、Ａｌ２Ｏ３、ＳｉＯ２、Ｔａ２Ｏ５、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ３Ｎ４、ＮｉＯ、ＷＯ、ＷＯ３、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉＯから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されることができる。
【０２２０】
特に、ＡｌＳｉＯ、ＳｉＯＮ、ＡｌＮから選択されるいずれか１種または２種以上によって形成されると放熱性、平坦性、絶縁耐圧性が向上するので好ましい。
【０２２１】
また、図８では、単位面積当りの磁気モーメントが異なる第１固定磁性層１０３と第２固定磁性層１０１が、非磁性中間層１０２を介して積層されたものが、一つの固定磁性層Ｐ１として機能する。また、単位面積当りの磁気モーメントが異なる第３固定磁性層１０９と第４固定磁性層１１１が、非磁性中間層１１０を介して積層されたものが、一つの固定磁性層Ｐ２として機能する。
【０２２２】
第１固定磁性層１０３と第２固定磁性層１０１の磁化方向は、１８０度異なる反平行のフェリ磁性状態になっており、第１固定磁性層１０３と第２固定磁性層１０１とが互いに他方の磁化方向を固定しあうので、全体として固定磁性層Ｐ１の磁化方向を一定方向に安定させることができる。
【０２２３】
図８では、第１固定磁性層１０３及び第２固定磁性層１０１を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、それぞれの単位面積当りの磁気モーメントを異ならせている。
【０２２４】
また、第３固定磁性層１０９と第４固定磁性層１１１の磁化方向も、１８０度異なる反平行のフェリ磁性状態になっており、第３固定磁性層１０９と第４固定磁性層１１１とが互いに他方の磁化方向を固定しあっている。
【０２２５】
なお、非磁性中間層１０２、１１０は、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されている。
【０２２６】
第２固定磁性層１０１及び第４固定磁性層１１１は、それぞれ反強磁性層１００及び１１２と接して形成され、磁場中アニールが施されることにより、第２固定磁性層１０１及び反強磁性層１００との界面並びに第４固定磁性層１１１及び反強磁性層１１２との界面にて交換結合による交換異方性磁界が生じる。
【０２２７】
第２固定磁性層１０１の磁化方向は、図示Ｙ方向に固定される。第２固定磁性層１０１の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されると、非磁性中間層１０２を介して対向する第１固定磁性層１０３の磁化方向が、第２固定磁性層１０１の磁化方向と反平行の状態で固定される。なお第２固定磁性層１０１の単位面積当りの磁気モーメントと第１固定磁性層１０３の単位面積当りの磁気モーメントを足し合わせた合成単位面積当りの磁気モーメントの方向が前記固定磁性層Ｐ１の磁化方向となる。
【０２２８】
第２固定磁性層１０１の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されるとき、第４固定磁性層１１１の磁化方向は、図示Ｙ方向と反平行方向に固定されることが好ましい。このとき、非磁性中間層１１０を介して対向する第３固定磁性層１０９の磁化方向が、第４固定磁性層１１１の磁化方向と反平行方向に、すなわち、Ｙ方向に固定される。なお第４固定磁性層１１１の単位面積当りの磁気モーメントと第３固定磁性層１０９の単位面積当りの磁気モーメントを足し合わせた単位面積当りの合成磁気モーメントの方向が固定磁性層Ｐ２の磁化方向となる。
【０２２９】
すると、第１フリー磁性層１０５、非磁性材料層１０６、第２フリー磁性層１０７を介して対向する、第１固定磁性層１０３と第３固定磁性層１０９の磁化方向は、互いに１８０度異なる反平行状態になる。
【０２３０】
図８では、後述するように、フリー磁性層Ｆが第１フリー磁性層１０５と第２フリー磁性層１０７が、非磁性材料層１０６を介して積層されたものとして形成され、第１フリー磁性層１０５と第２フリー磁性層１０７の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態になっている。
【０２３１】
第１フリー磁性層１０５と第２フリー磁性層１０７は、外部磁界の影響を受けて、フェリ磁性状態を保ったまま磁化方向を変化させる。このとき、第１固定磁性層１０３と第３固定磁性層１０９の磁化方向が、互いに１８０度異なる反平行状態になっていると、フリー磁性層Ｆより上層部分の抵抗変化率とフリー磁性層Ｆより下層部分の抵抗変化の位相が等しくなる。
【０２３２】
さらに、前記固定磁性層Ｐ１の磁化方向と前記固定磁性層Ｐ２の磁化方向が、反平行方向であることが好ましい。
【０２３３】
例えば、磁化方向が図示Ｙ方向に固定されている第２固定磁性層１０１の単位面積当りの磁気モーメントの大きさを第１固定磁性層１０３の単位面積当りの磁気モーメントの大きさよりも大きくし、固定磁性層Ｐ１の磁化方向を図示Ｙ方向にする。一方、磁化方向が図示Ｙ方向に固定されている第３固定磁性層１０９の単位面積当りの磁気モーメントの大きさを第４固定磁性層１１１の単位面積当りの磁気モーメントの大きさよりも小さくし、固定磁性層Ｐ２の磁化方向を図示Ｙ方向と反平行方向にする。
【０２３４】
すると、センス電流を図示Ｘ方向と反対向きに流したときに発生するセンス電流磁界の方向と、固定磁性層Ｐ１の磁化方向及び固定磁性層Ｐ２の磁化方向が一致し、第１固定磁性層１０３と第２固定磁性層１０１のフェリ磁性状態、及び第３固定磁性層１０９と第４固定磁性層１１１のフェリ磁性状態が安定する。
【０２３５】
また、第１フリー磁性層１０５及び第２フリー磁性層１０７は、それぞれの単位面積当りの磁気モーメントが異なるように形成されている。ここでも、第１フリー磁性層１０５及び第２フリー磁性層１０７を同じ材料を用いて形成し、さらに、それぞれの膜厚を異ならせることにより、第１フリー磁性層１０５及び第２フリー磁性層１０７の単位面積当りの磁気モーメントを異ならせている。
【０２３６】
図８では、第１フリー磁性層１０５と第２フリー磁性層１０７が、非磁性材料層１０６を介して積層されたものが、一つのフリー磁性層Ｆとして機能する。
【０２３７】
第１フリー磁性層１０５と第２フリー磁性層１０７の磁化方向は、反平行となるフェリ磁性状態になっており、フリー磁性層Ｆの膜厚を薄くすることと同等の効果が得られ、フリー磁性層Ｆ全体の単位面積あたりの実効的な単位面積当りの磁気モーメントが小さくなって磁化が変動しやすくなり、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上する。
【０２３８】
第１フリー磁性層１０５の単位面積当りの磁気モーメントと第２フリー磁性層１０７の単位面積当りの磁気モーメントを足し合わせた合成磁気モーメントの方向が前記フリー磁性層Ｆの磁化方向となる。
【０２３９】
ハードバイアス層１１５は図示Ｘ方向（トラック幅方向）に着磁されており、ハードバイアス層１１５，１１５からのＸ方向へのバイアス磁界により、フリー磁性層Ｆの磁化方向は図示Ｘ方向になっている。
【０２４０】
ハードバイアス層１１５は、フリー磁性層Ｆを構成する第１フリー磁性層１０５と第２フリー磁性層１０７のうち、一方の磁化方向を揃えるだけでよい。図７ではハードバイアス層１１５の多層膜Ｔ６に対向する側端面１１５ａは、第２フリー磁性層１０７の側端面と対向し、第１フリー磁性層１０５の側端面とは対向していない。
【０２４１】
すなわち、ハードバイアス層１１５は第２フリー磁性層１０７の磁化方向のみを揃えている。第２フリー磁性層１０７の磁化方向が一定方向に揃えられると、第１フリー磁性層１０５は磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態となり、フリー磁性層Ｆ全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。
【０２４２】
本実施の形態では、ハードバイアス層１１５は図示Ｘ方向の静磁界を、主に第２フリー磁性層１０７に与える。従って、ハードバイアス層１１５から発生する図示Ｘ方向の静磁界によって、第１フリー磁性層１０５の磁化方向（図示Ｘ方向と逆向き）が乱されることを抑えることができる。
【０２４３】
ただし、ハードバイアス層１１５から発生する図示Ｘ方向の静磁界が第１フリー磁性層１０５に印加されてもよい。
【０２４４】
図８に示される磁気検出素子では、固定磁性層Ｐ１、Ｐ２の磁化方向が、適正に図示Ｙ方向あるいはＹと反対方向に固定され、しかもフリー磁性層Ｆの磁化が適正に図示Ｘ方向に揃えられており、固定磁性層Ｐ１、Ｐ２とフリー磁性層Ｆの磁化方向が交差している。
【０２４５】
そして記録媒体からの外部磁界に対し、フリー磁性層Ｆの磁化が感度良く変動し、この磁化方向の変動と、固定磁性層Ｐ１、Ｐ２の固定磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この電気抵抗値の変化に基づく電圧変化により、記録媒体からの洩れ磁界が検出される。ただし、電気抵抗値の変化（出力）に直接寄与するのは第１固定磁性層１０３の磁化方向と第１フリー磁性層１０５の磁化方向の相対角、及び第３固定磁性層１０９の磁化方向と第２フリー磁性層１０７の磁化方向の相対角であり、これらの相対角が検出電流が通電されている状態かつ信号磁界が印加されていない状態で直交していることが好ましい。
【０２４６】
本実施の形態でも、第１絶縁層１１３及び第２絶縁層１１８が形成されているために、電極層１１７から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ５と鏡面反射層Ｓ６に挟まれた領域内に集中して流されるので、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０２４７】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０２４８】
また、本実施の形態では、電極層１１７と上部ギャップ層１１９の間に第２絶縁層１１８が形成されるので、電極層１１７と上部シールド層４５間の電気的絶縁性を向上させることができる。
【０２４９】
図９は、本発明の第７の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図である。
【０２５０】
図９に示す磁気検出素子は、反強磁性層３４、固定磁性層３５、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７が順次積層されてなるいわゆるボトム型のスピンバルブ型磁気検出素子である。
【０２５１】
図９では、下地層３２、シード層３３、反強磁性層３４、第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、第２固定磁性層３５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層３５、非磁性材料層３６、第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、バックド層Ｂ１、保護層３９が積層された多層膜Ｔ７が形成されている。
【０２５２】
本実施の形態の磁気検出素子は図１に示された磁気検出素子と同様に、固定磁性層３５が、強磁性材料により形成される第１固定磁性層３５ａ及び第２固定磁性層３５ｃ、非磁性材料により形成される非磁性中間層３５ｂからなっており、さらに、第２固定磁性層３５ｃは、非磁性中間層３５ｂに接する強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、及び非磁性材料層３６に接する強磁性材料層３５ｃ１から構成されている。
【０２５３】
第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、第２固定磁性層３５ｃ（強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１）の材料は、図１に示された磁気検出素子と同じであるので説明を省略する。
【０２５４】
多層膜Ｔ７の下層には、基板（図示せず）上に、アルミナなどの絶縁性材料からなる下地層（図示せず）を介して、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２が成膜されている。
【０２５５】
なお、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、シード層３３、反強磁性層３４、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７及び上部ギャップ層４４は、図１の磁気検出素子と同等の構成及び材質であるので、説明を省略する。また、上部ギャップ層４４上には、磁性材料からなる図示しない上部シールド層が形成されている。
【０２５６】
図９に示される本実施の形態の磁気検出素子は、第１フリー磁性層３７ｃ上に、第２の反強磁性層１２０が積層され、第１フリー磁性層３７ｃの磁化が、第２の反強磁性層１２０との間の交換異方性磁界によってＸ方向に揃えられる、いわゆるエクスチェンジバイアス方式の磁気検出素子である。
【０２５７】
第１フリー磁性層３７ｃの磁化方向が図示Ｘ方向を向くと、第２フリー磁性層３７ａは磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態となり、フリー磁性層３７全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。
【０２５８】
このように、本実施の形態でもフリー磁性層３７はシンセティックフェリフリー状態になっている。
【０２５９】
また、固定磁性層３５全体の磁化方向は、反強磁性層３４との間の交換異方性磁界によって図示Ｙ方向にそろえられている。
【０２６０】
第２の反強磁性層１２０は、ＰｔＭｎ合金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのいずれか１種または２種以上の元素である）合金で、あるいはＰｔ―Ｍｎ―Ｘ′（ただしＸ′は、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成する。
【０２６１】
第２の反強磁性層１２０を形成するための、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍｎの式で示される合金において、ＰｔあるいはＸが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。また、Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’＋Ｐｔが３７〜６３ａｔ％の範囲であることが好ましい。さらに、前記Ｐｔ−Ｍｎ−Ｘ’の式で示される合金において、Ｘ’が０．２〜１０ａｔ％の範囲であることが好ましい。ただし、Ｘ’がＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素である場合には、Ｘ’は０．２〜４０ａｔ％の範囲であることが好ましい。特に規定しない限り、〜で示す数値範囲の上限と下限は以下、以上を意味する。
なお、第２反強磁性層１２０の間隔寸法がトラック幅寸法に対応する。
【０２６２】
本実施の形態の磁気検出素子では、磁気検出素子の形成時に設定されたトラック幅（光学的トラック幅）の領域に不感領域が生じないので、高記録密度化に対応するために磁気検出素子の光学的トラック幅を小さくしていった場合の再生出力の低下を抑えることができる。
【０２６３】
さらに、本実施の形態では磁気検出素子の側端面Ｓ，Ｓがトラック幅方向に対して垂直となるように形成されることが可能なので、フリー磁性層３７のトラック幅方向長さのバラつきを抑えることができる。
【０２６４】
第１フリー磁性層３７ｃ上であって、第２の反強磁性層１２０にはさまれる領域には、バックド層Ｂ１及び保護層３８が順次積層されている。
【０２６５】
バックド層Ｂ１は図４に示されたバックド層Ｂ１と同様の材料を用いて形成され、バックド層３８と同様にスピンフィルター効果を有する。
【０２６６】
多層膜Ｔ７の両側部であって下部ギャップ層３２上に、第１絶縁層１２１が積層されている。第１絶縁層１２１は、多層膜Ｔ７に対向する側端面１２１ａの上端縁１２１ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａと重なる位置に形成されている。第１絶縁層１２１は、非磁性材料層３６よりも下側に形成されている。
第１絶縁層１２１の上には、電極層１２２が積層されている。
【０２６７】
本実施の形態でも、第１絶縁層１２１が形成されているために、電極層１２２から供給されるセンス電流が、鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する反対側、すなわち、固定磁性層３５の強磁性材料層３５ｃ１、非磁性中間層３５ｂ、第１固定磁性層３５ａ、反強磁性層３４、及びシード層３３に分流することを防ぐことができる。
【０２６８】
また、非磁性材料層３６から固定磁性層３５に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層Ｓ１で鏡面反射させられる。
【０２６９】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０２７０】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【０２７１】
図１に示された磁気検出素子の製造方法について説明する。
図１０に示されるように下部ギャップ３１上に下地層３２及びシード層３３を介して反強磁性層３４を積層する。さらに第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、強磁性材料層３５ｃ１をスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって、同一真空成膜装置中で連続成膜する。
【０２７２】
次に、強磁性材料層３５ｃ１上に、組成式がＣｏＯ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも一種以上である）の組成式で示される材料から選択されるいずれか１種または２種以上を用いて鏡面反射層Ｓ１を成膜する。
【０２７３】
鏡面反射層Ｓ１を、例えばＣｏ−Ｆｅ−Ｏを用いて形成するときには、例えばターゲットとしてＣｏＦｅで形成されたターゲットを使用する。前記ターゲットにはＯ（酸素）が含まれていないので、スパッタで形成される鏡面反射層Ｓ１内に酸素を含有させるために、スパッタ装置内にＡｒガス以外にＯ２ガスを導入し、反応性スパッタ法によってＣｏ−Ｆｅ−Ｏ膜を成膜する。
【０２７４】
この製造方法ではＣｏ−Ｆｅ−Ｏターゲット形成のとき、Ｆｅの含有量をＣｏの含有量との比のみで調整することができる。
【０２７５】
また本発明では上記した製造方法に限らず、ターゲットとして予め組成比が所定範囲内に調整されたＣｏ−Ｆｅ−Ｏからなる焼結ターゲットを形成してもよい。この場合、導入ガスとしては不活性なＡｒガスのみでもよいし、あるいはＯ２ガスを導入して、Ｏの組成比を適切に調整してもよい。
【０２７６】
または、Ｆｅの含有量をＣｏの含有量との比で調整したＣｏ−Ｆｅターゲットを形成し、ＤＣスパッタ法などのスパッタ法によって、強磁性材料層３４上にＣｏ−Ｆｅ膜を成膜し、このＣｏ−Ｆｅ膜を酸化させてＣｏ−Ｆｅ−Ｏ膜を得ることもできる。
【０２７７】
Ｃｏ−Ｆｅ膜を酸化させる方法として、Ｏ２ガス中で自然酸化させる方法、Ｏ２プラズマ中で酸化させる方法、Ｏ２プラズマ中からＯ２ラジカルを引出し、このＯ２ラジカル中で酸化させる方法を使用することができる。
【０２７８】
特に、Ｏ２ラジカル中で酸化させる方法は酸化速度を適切に調節することが容易であり、Ｃｏ−Ｆｅ膜を均一に酸化させることが容易になるので好ましい。
【０２７９】
Ｃｏ−Ｆｅ膜を酸化させてＣｏ−Ｆｅ−Ｏ膜を得る方法では、Ｃｏ−Ｆｅターゲット形成のとき、Ｆｅの含有量をＣｏの含有量との比のみで調整することができる。
【０２８０】
あるいは、気相成長法（ＣＶＤ法）によって、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ膜を成膜することもできる。
【０２８１】
鏡面反射層Ｓ１をＣｏ−Ｆｅ−Ｏ以外のＣｏＯ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂａ、Ｓｒ、Ｙ、Ｇｄ、Ｃｕ、Ｚｎのうち少なくとも一種以上である）の組成式で示される材料を用いて形成するときにも、同様の方法を用いることができる。
【０２８２】
さらに、鏡面反射層Ｓ１上に、強磁性材料層３５ｃ１を積層してシンセティックフェリピンド型の固定磁性層３５を形成する。
【０２８３】
さらに非磁性材料層３６、強磁性材料層３７ａ１、鏡面反射層Ｓ２、強磁性材料層３７ａ１からなる第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、保護層３８を積層することにより多層膜Ｔ１を形成する。
【０２８４】
多層膜Ｔ１の形成後、多層膜Ｔ１を磁場中熱処理にかけて、反強磁性層３４と固定磁性層３５との間に交換異方性磁界を生じさせる。
【０２８５】
次に、形成する磁気検出素子の光学トラック幅の領域を覆うリフトオフ用のレジスト層Ｒ１を、多層膜Ｔ１上にパターン形成する。
【０２８６】
図１０に示すように、レジスト層Ｒ１には、その下面に切り込み部Ｒ１ａ，Ｒ１ａが形成されている。
【０２８７】
次に図１１に示す工程では、エッチングにより多層膜Ｔ１の両側を削り込む。
本工程では、反強磁性層３４の側面を完全に削り取っている。ただし、エッチングレート及びエッチング時間を制御し、反強磁性層３４の側面を完全に削り取らず延出部３４ａが形成されるようにすると図５に示されたような磁気検出素子を得ることができる。
【０２８８】
さらに図１２に示す工程では、多層膜Ｔ１の両側部であって下部ギャップ層３２上に、第１絶縁層３９を成膜する。第１絶縁層３９は、多層膜Ｔ１に対向する側端面３９ａの上端縁３９ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａと重なるように成膜する。なお、第１絶縁層３９は、非磁性材料層３６よりも下側に形成される。
【０２８９】
第１絶縁層３９の成膜は、異方性を有するイオンビームスパッタ法を用いて、下部ギャップ層３２の表面に対する法線方向に対して角度θ１の方向から行った。ここで角度θ１は０°〜２０°の範囲とした。
【０２９０】
なお、多層膜Ｔ１に対向する側端面３９ａの上端縁３９ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより上側に位置するように第１絶縁層３９を成膜してもよい。
【０２９１】
第１絶縁層３９形成後、多層膜Ｔ１の側面に付着した第１絶縁層の材料をドライエッチングによって除去する。
【０２９２】
次に、図１３に示す工程において、第１絶縁層３９上に、バイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、電極層４３を成膜する。本実施の形態では、バイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、電極層４３を下部ギャップ層３２の表面の法線方向（多層膜Ｔ１が形成される図示しない基板の面垂直方向）に対して角度θ２の方向からからスパッタ粒子を入射させた。ここで角度θ２は２０°〜５０°の範囲とした。
【０２９３】
本実施の形態では、ハードバイアス層４１は多層膜Ｔ１と対向する側の側面４１ａの最上部４１ｂが第２フリー磁性層３７ａの上面３７ａ３と重なる高さ位置に形成される。ただし、ハードバイアス層４１の側面４１ａが、固定磁性層３５の側面、非磁性材料層３６の側面、第２のフリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、及び第１フリー磁性層３７ｃの側面と対向するようにしてもよい。
【０２９４】
本実施の形態では、ハードバイアス層４１は図示Ｘ方向の静磁界を、主に第２のフリー磁性層３７ａに与える。従って、ハードバイアス層４０から発生する図示Ｘ方向の静磁界によって、第１フリー磁性層３７の磁化方向（図示Ｘ方向と逆向き）が乱されることを抑えることができる。
【０２９５】
さらに、レジスト層Ｒ１が除去され、多層膜Ｔ１の表面、及び電極層４３の表面に上部ギャップ層４４が成膜され、上部ギャップ層４４上には上部シールド（図示せず）が形成され、この上部シールド層が、無機絶縁材料からなる図示しない保護層によって覆われることにより第１の実施の形態の磁気検出素子が形成される。
【０２９６】
なお、図３、図７、または図８に示される磁気検出素子のように、電極層４３、８４または１１７上に第２絶縁層５０、８５、または１１８を形成するときには、電極層４３、８４または１１７の成膜後、レジスト層Ｒ１を除去する前にレジスト層Ｒ１をマスクとして第２絶縁層５０、８５、または１１８を成膜する。
【０２９７】
なお、下部シールド層３１、下部ギャップ層３１、シード層３２、反強磁性層３４、固定磁性層３５（第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１）、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７（拡散防止層３７ａ１、強磁性材料層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃ）、保護層３８、第１絶縁層３９、バイアス下地層４０、ハードバイアス層４１、中間層４２、電極層４３、及び上部ギャップ層４４は、前述した材料を用いて形成する。
【０２９８】
図６に示された磁気検出素子の製造方法について説明する。
まず、図１０に示されるように下部ギャップ３１上に下地層３２及びシード層３３を介して反強磁性層３４を積層する。さらに第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１、強磁性材料層３５ｃ１、非磁性材料層３６、強磁性材料層３７ａ１、鏡面反射層Ｓ２、強磁性材料層３７ａ１からなる第２フリー磁性層３７ａ、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃからなるシンセティックフェリフリー型のフリー磁性層３７、保護層３８をスパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって、同一真空成膜装置中で連続成膜して多層膜Ｔ１を形成する。
【０２９９】
さらに、形成される磁気抵抗効果素子の光学トラック幅に相当する幅寸法の領域を覆う、リフトオフ用レジスト層Ｒ１を、多層膜Ｔ１上に形成する。
【０３００】
次に、図１４に示されるように、リフトオフ用レジスト層Ｒ１に覆われていない領域の多層膜Ｔ１及び下部ギャップ層３２の一部を、イオンミリングなどのミリング法によって削って除去する。
【０３０１】
次に、図１５に示す工程では、下部ギャップ層３２表面の法線方向（多層膜Ｔ１が形成される図示しない基板の面垂直方向）に対して第１のスパッタ粒子入射角度θ３を有するイオンビームスパッタ法を用いて、多層膜Ｔ１の両側部の下部ギャップ層３２上から多層膜Ｔ１の両側面にかけて、第１絶縁層７０を成膜する。ここで角度θ３は２０°〜５０°の範囲とした。
【０３０２】
次に、第１絶縁層７０の多層膜Ｔ１に対向する側端面７０ａの上端縁７０ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａより上側に位置するように第１絶縁層７０の上端側をイオンミリングなどのドライエッチング法により削って除去する（図１６）。このイオンミリングは、下部ギャップ層３２表面の法線方向に対して前記θ３よりも大きな角度、例えば５０°〜８０°の入射角度で行われる。
【０３０３】
第１絶縁層７０の多層膜Ｔ１の側面に接している突出部７０ａ以外の、下部ギャップ層３２表面に対して平行に重なっている平坦部７０ｄは、下部ギャップ層３２の一部になる。
【０３０４】
なお、側端面７０ａの上端縁７０ａ１が鏡面反射層Ｓ１の非磁性材料層３６に対向する面と反対側の面Ｓ１ａに重なる位置に第１絶縁層７０を形成してもよい。第１絶縁層７０形成後、多層膜Ｔ１の側面に付着した第１絶縁層の材料をドライエッチングによって除去する。
【０３０５】
次に、下部ギャップ層３２表面の法線方向（多層膜Ｔ１が形成される図示しない基板の面垂直方向）に対して第１のスパッタ粒子入射角度θ３よりも小さい第２のスパッタ粒子入射角度θ４を有するイオンビームスパッタ法を用いて、第１絶縁層７０上にハードバイアス層７２、中間層７３及び電極層７４を形成する（図１７）。ここで角度θ４は２０°〜４０°である。
【０３０６】
さらに、レジスト層Ｒ１が除去され、多層膜Ｔ１の表面、及び電極層７４の表面に上部ギャップ層４４が成膜され、上部ギャップ層４４上には上部シールド（図示せず）が形成され、この上部シールド層が、無機絶縁材料からなる図示しない保護層によって覆われることにより図６に示された磁気検出素子が形成される。
【０３０７】
なお、下部シールド層３１、下部ギャップ層３２、シード層３３、反強磁性層３４、固定磁性層３５（第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５ｂ、強磁性材料層３５ｃ１、鏡面反射層Ｓ１）、非磁性材料層３６、フリー磁性層３７（拡散防止層３７ａ１、強磁性材料層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、非磁性中間層３７ｂ、第１フリー磁性層３７ｃ）、保護層３８、第１絶縁層７０、バイアス下地層７１、ハードバイアス層７２、中間層７３、電極層７４、及び上部ギャップ層４４は、前述した材料を用いて形成する。
【０３０８】
上述した製造方法を用いることにより、ハードバイアス層７２の下面がバイアス下地層７１を介して、前記磁気抵抗効果素子の下層であって下部シールド層３１の上に形成されている下部ギャップ層３２に対向している磁気検出素子を形成できる。
【０３０９】
すなわち、ハードバイアス層７２の下層の第１絶縁層７０の体積が小さくなり、磁気検出素子の放熱性が向上させることができる。
【０３１０】
また、フリー磁性層３７、Ｆは単層あるいは２層（ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅなど）の強磁性材料層として形成されてもよい。この場合、ハードバイアス層４１、７２、８３、１１５、６０はフリー磁性層３７、Ｆの両側端面の全部に対向することが好ましい。
【０３１１】
また、固定磁性層３５、Ｐは単層あるいは２層（ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅなど）の強磁性材料層として形成されてもよい。
【０３１２】
また鏡面反射層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４はＡｌ２Ｏ３、Ａｌ−Ｑ−Ｏ（Ｑは、Ｂ，Ｓｉ、Ｎ，Ｔｉ，Ｖ，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉから選択される一種以上の元素）、Ｒ−Ｏ（ＲはＴｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ｈｆ，Ｔａ．Ｗから選択される一種以上）などの絶縁酸化物によって形成してもよい。この場合、鏡面反射層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４の上下に積層される強磁性材料からなる層は、反強磁性的に結合して、磁化方向が反平行になる。
【０３１３】
また、鏡面反射層Ｓ１、Ｓ２、Ｓ３、Ｓ４をα−Ｆｅ２Ｏ３、ＮｉＯなどの反強磁性材料によって形成してもよい。
【０３１４】
なお、本発明の磁気検出素子に重ねて記録用のインダクティブヘッドが形成されてもよい。
【０３１５】
【発明の効果】
以上、詳細に説明した本発明によれば、前記固定磁性層中に絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成されている。
【０３１６】
また、本発明では、前記多層膜の両側部には、第１絶縁層が形成され、前記第１絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記固定磁性層中鏡面反射層の下面に重なる位置に、又は、前記下面より上側に位置するように形成されるとともに、前記非磁性材料層よりも下側に形成され、前記第１絶縁層の上層に電極層が形成されている。
【０３１７】
前記第１絶縁層が形成されているために、前記電極層から供給されるセンス電流が、前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に対向する反対側に分流することを防ぐことができる。
【０３１８】
さらに、前記非磁性材料層から前記固定磁性層に向って流れる伝導電子は、前記鏡面反射層で反射させられる。
【０３１９】
従って、本発明の磁気検出素子では、センス電流を非磁性材料層周辺に集中して流すことができ、磁気抵抗変化率を向上させて磁気検出素子の磁気検出感度を向上させることができる。
【０３２０】
また、センス電流を効率よく磁気の検出に用いることができるので素子の低消費電力化を図ることができ、また発熱量を抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図２】本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図３】本発明の第３の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図４】本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図５】参考例の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図６】本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図７】参考例の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図８】本発明の第６の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図９】本発明の第７の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【図１０】図１に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１１】図１に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１２】図１に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１３】図１に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１４】図６に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１５】図６に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１６】図６に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１７】図６に示された磁気検出素子の製造方法の一工程図、
【図１８】図１に示された磁気検出素子における鏡面反射効果を説明するための説明図、
【図１９】従来の磁気検出素子を記録媒体との対向面側からみた断面図、
【符号の説明】
３３  シード層
３４  反強磁性層
３５ａ  第１固定磁性層
３５ｂ  非磁性中間層
３５ｃ  第２固定磁性層
３５  固定磁性層
３５ｃ１  強磁性材料層
Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３  鏡面反射層
３６  非磁性材料層
３７ａ  第２フリー磁性層
３７ｂ  非磁性中間層
３７ｃ  第１フリー磁性層
３７  フリー磁性層３７
３８  保護層
３９、７０、１１３、１２１  第１絶縁層
５０、６１、８５、１１８  第２絶縁層
４１、６０、７２、８２、１１５  ハードバイアス層
１２０  第２の反強磁性層
４３、７４、８４、１１７、１２２、  電極層
ｅ１  アップスピン電子
ｅ２  ダウンスピン電子
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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