JP3889276B2 - 磁気検出素子 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、主に、磁気センサやハードディスクなどに用いられる磁気検出素子に係り、特に磁界検出能力を向上させることができる磁気検出素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図２４は、従来の磁気検出素子の構造を記録媒体との対向面から見た断面図である。
【０００３】
図２４に示す磁気検出素子は、巨大磁気抵抗効果を利用したＧＭＲ（giant magnetoresistive）素子の１種であるスピンバルブ型磁気検出素子と呼ばれるものであり、ハードディスクなどの記録媒体からの記録磁界を検出するものである。
【０００４】
このスピンバルブ型磁気検出素子は、下から基板８、反強磁性層１、固定磁性層（ピン（Pinned）磁性層）２、非磁性材料層３、フリー磁性層（Free）４で構成された多層膜９と、この多層膜９の上層に形成された一対の縦バイアス層６，６及びこの縦バイアス層６，６の上に形成された一対の電極層７，７とで構成されている。
【０００５】
前記反強磁性層１及び縦バイアス層６，６にはＦｅ−Ｍｎ（鉄−マンガン）合金膜やＮｉ−Ｍｎ（ニッケル−マンガン）合金膜、固定磁性層２及びフリー磁性層４にはＮｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金膜、非磁性材料層３にはＣｕ（銅）膜、また電極層７，７にはＣｒ膜が一般的に使用される。
【０００６】
図２４に示すように、固定磁性層２の磁化は、反強磁性層１との交換異方性磁界によりＹ方向（記録媒体からの漏れ磁界方向；ハイト方向）に単磁区化され、フリー磁性層４の磁化は、前記縦バイアス層６，６からの交換異方性磁界の影響を受けてＸ方向に揃えられることが望ましい。
【０００７】
すなわち固定磁性層２の磁化と、フリー磁性層４の磁化とが、直交することが望ましい。
【０００８】
このスピンバルブ型磁気検出素子では、縦バイアス層６，６上に形成された電極層７，７から、フリー磁性層４、非磁性材料層３及び固定磁性層２に検出電流（センス電流）が与えられる。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４の磁化がＸからＹ方向へ向けて変化する。このフリー磁性層４内での磁化の方向の変動と、固定磁性層２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。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
ところで図２４に示すように、フリー磁性層４上に一対の縦バイアス層６を設け、前記縦バイアス層６との交換結合磁界によって前記フリー磁性層４の磁化を制御する、いわゆるエクスチェンジバイアス方式は、前記フリー磁性層４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を設けて前記フリー磁性層４の磁化制御を行う、いわゆるハードバイアス方式に比べて、今後の狭トラック化に適切に対応できる磁化制御方法であると考えられた。
【００１０】
しかしながら以下に説明するように、従来の製法で形成されたエクスチェンジバイアス構造では、次のような問題点があった。
【００１１】
図２４のスピンバルブ型磁気検出素子を製造するときには、多層膜９を形成した後、図２５に示すように多層膜９上にリフトオフ用のレジスト層Ｒを形成し、イオンビームスパッタ法などを用いて縦バイアス層６，６、及び電極層７，７を成膜する。レジスト層Ｒ上には、縦バイアス層６，６と同じ組成の層６ａ，６ａ及び電極層７，７と同じ組成の層７ａ，７ａが形成される。
【００１２】
レジスト層Ｒの両端部によって覆われている領域は、スパッタ粒子が積層されにくい。従って、レジスト層Ｒの両端部によって覆われている領域付近は、縦バイアス層６，６及び電極層７，７は膜厚が薄く形成され、図２４及び図２５に示されるように縦バイアス層６，６及び電極層７，７の膜厚方向寸法がトラック両脇部分Ｓ，Ｓにおいて減少する。
【００１３】
このため、トラック両脇部分Ｓ，Ｓにおけるフリー磁性層４と縦バイアス層６，６との交換結合の効果が減少してしまう。その結果、図２４におけるフリー磁性層４のトラック両脇部分Ｓ，Ｓの磁化方向が、Ｘ方向に完全に固定されず、外部磁界が印加されたときに変化してしまう。
【００１４】
特に、磁気記録媒体における記録密度を向上させるために、狭トラック化を図った場合、本来トラック幅Ｔｗの領域内で読み取るべき磁気記録トラックの情報だけでなく、隣接する磁気記録トラックの情報を、トラック両脇部分Ｓ，Ｓの領域において読み取ってしまうという、サイドリーディングが発生する可能性が生じるという問題があった。
【００１５】
また上記した問題は、図２６に示すＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気検出素子の場合にも起こる。ＣＰＰ型とは、図２６に示すように、多層膜９の上下に電極層７０、７１が設けられ、前記電極層７０、７１からの電流が前記多層膜９内を膜面と垂直な方向に流れる構造のことである。一方、図２４、２５に示す磁気検出素子は、電極層７からの電流が前記多層膜９内を膜面と平行な方向に流れ、このような電流方向を有する磁気検出素子をＣＩＰ（current in the plane）型の磁気検出素子と呼んでいる。
【００１６】
図２６に示すＣＰＰ型の磁気検出素子の場合も、縦バイアス層６の膜厚方向寸法がトラック両脇部分Ｓ，Ｓにおいて減少するため、トラック両脇部分Ｓ，Ｓにおけるフリー磁性層４と縦バイアス層６，６との交換結合の効果が減少してしまい、前記フリー磁性層４のトラック両脇部分Ｓ，Ｓの磁化方向が、Ｘ方向に完全に固定されず、外部磁界が印加されたときに変化してしまうという問題を有していた。
【００１７】
しかもＣＰＰ型の磁気検出素子にエクスチェンジバイアス方式を用いる場合、上記した問題に加えて電流の分流ロスをより適切に抑制する必要性があった。図２６に示すＣＰＰ型の磁気検出素子では電極層７０、７１から多層膜９内を流れる電流が、一対の縦バイアス層６間の間隔で決定されるトラック幅Ｔｗ（光学的なトラック幅）よりも両側に広がって流れるため、トラック幅Ｔｗ以外の部分に流れる電流が分流ロスになって再生出力の低下や実効トラック幅が広がる問題を招いたのである。
【００１８】
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、サイドリーディングを抑えることのできる磁気検出素子を提供することを目的とする。
【００１９】
また本発明は、ＣＰＰ型の磁気検出素子において、サイドリーディングの発生を抑制すると共に、電流の分流ロスや実効トラック幅の広がりを抑えることが可能な磁気検出素子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】
本発明の磁気検出素子は、下から第１の反強磁性層、この第１の反強磁性層によって磁化方向が固定された固定磁性層、非磁性材料層、第１磁性層、非磁性中間層、強磁性層及び第２の反強磁性層の順に積層された多層膜を有し、
前記多層膜には、前記第２の反強磁性層及び前記強磁性層を貫通し、底面が前記非磁性中間層内に設けられ、この底面のトラック幅方向の幅寸法がトラック幅寸法に等しい凹部が形成されており、前記凹部の側面はトラック幅方向に対する垂直面となっており、
前記凹部に隣接するトラック幅方向の両側端部では、前記第２の反強磁性層との磁気的結合により磁化方向が揃えられた、前記強磁性層との磁気的結合により、前記第１磁性層の磁化が前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ向けて固定され、
前記凹部の直下に位置する前記第１磁性層は、磁化が前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向に向けられているとともに外部磁界により磁化方向が変化するフリー磁性層として機能することを特徴とするものである。
本発明では、前記凹部の側面をトラック幅方向に対して垂直面としている。すなわち、トラック幅領域から外れた全領域において、第２の反強磁性層が反強磁性を発生するために充分な膜厚を確実に有することができ、トラック幅領域から外れた全領域において前記第１磁性層の磁化方向を確実に固定することができる。
従って、磁気検出素子のトラック幅領域でのみ前記フリー磁性層の磁化方向を動かし、トラック幅領域周辺におけるサイドリーディングを防止することができる。
【００２１】
本発明の磁気検出素子では、前記第２の反強磁性層が前記凹部の底面以外のすべての領域で反強磁性を発揮するために十分な膜厚を有するようにできる。そして、トラック幅が前記凹部の底面のトラック幅方向の幅寸法によって決定される。すなわち、前記凹部の底面に重なる部分でのみ、前記フリー磁性層などの外部磁界によって磁化方向が変化するフリー磁性層の磁化方向を変化させることができる。
【００２２】
また、前記多層膜の形成時に設定されたトラック幅（光学的トラック幅）Ｔｗの領域が、実質的に記録磁界の再生に寄与し、磁気抵抗効果を発揮する感度領域となる。すなわち、本発明の磁気検出素子は、磁気検出素子の光学的トラック幅が磁気的トラック幅に等しくなり、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Ｔｗ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。
【００２３】
しかも、前記凹部は、一様の厚さで成膜された前記第２の反強磁性層を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やイオンミリングを用いて、トラック幅方向に対する垂直方向に削るだけで形成することができるので、正確な幅寸法で前記凹部を形成することが可能になる。すなわち、磁気検出素子のトラック幅を正確に規定できる。
【００２４】
また、本発明では、前記凹部の底面が前記非磁性中間層内に位置しているので、前記第２の反強磁性層の下層にある強磁性層が、前記第２の反強磁性層との磁気的結合によって磁化方向がそろえられ、さらに、この強磁性層の下層に非磁性中間層を介して形成されたフリー磁性層の磁化方向が、前記強磁性層とのＲＫＫＹ相互作用によって、前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃えられる。すなわち、前記第２の反強磁性層の下層において前記強磁性層、前記非磁性中間層、及び前記フリー磁性層がシンセティックフェリ構造となっており、前記フリー磁性層の磁化方向を一定方向に揃えることが容易になっている。従って、前記第２の反強磁性層と前記強磁性層との交換結合磁界が比較的弱くても、前記フリー磁性層の磁化方向を確実に、前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃えることが容易になる。
【００２５】
なお、前記フリー磁性層と前記強磁性層の単位面積あたりの磁気モーメントの大きさは異なっている必要がある。前記フリー磁性層及び強磁性層の単位面積あたりの磁気モーメントの大きさは、前記強磁性材料層の飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）の積で表される。
本発明では、前記非磁性中間層を、例えば、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できる。
【００２６】
また、本発明では、前記強磁性層と前記第１磁性層のうち少なくとも一層を、以下の組成を有する磁性材料で形成することが好ましい。
【００２７】
組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、Ｆｅの組成比は９原子％以上で１７原子％以下で、Ｎｉの組成比は０．５原子％以上で１０原子％以下で、残りの組成比はＣｏである。
【００２８】
また、本発明では、前記第１磁性層と前記非磁性材料層と間にＣｏＦｅ合金あるいはＣｏからなる中間層を形成することが好ましい。
【００２９】
前記中間層が形成されるときには、前記強磁性層と前記第１磁性層のうち少なくとも一層を、以下の組成を有する磁性材料で形成することが好ましい。
【００３０】
組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、Ｆｅの組成比は７原子％以上で１５原子％以下で、Ｎｉの組成比は５原子％以上で１５原子％以下で、残りの組成比はＣｏである。
【００３１】
本発明では、前記強磁性層及び前記第１磁性層の両方を前記ＣｏＦｅＮｉで形成することが好ましい。
【００３２】
ところで本発明では、前記第２の反強磁性層の下層において前記強磁性層、前記非磁性中間層、及び前記フリー磁性層が積層フェリ構造であり、前記非磁性中間層を介して隣接する前記強磁性層とフリー磁性層の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態である。
【００３３】
この反平行磁化状態を適切に保つには、前記強磁性層と前記フリー磁性層の材質を改良して前記強磁性層と前記フリー磁性層間に働くＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界を大きくする必要性がある。
【００３４】
前記強磁性層と前記フリー磁性層を形成する磁性材料としてよく使用されるものにＮｉＦｅ合金がある。ＮｉＦｅ合金は軟磁気特性に優れるため従来からフリー磁性層などに使用されていたが、前記強磁性層と前記フリー磁性層をＮｉＦｅ合金を用いて積層フェリ構造にした場合、これらの層間の反平行結合力はさほど強くはない。
【００３５】
そこで本発明では、前記強磁性層と前記フリー磁性層の材質を改良し、前記強磁性層と前記フリー磁性層間の反平行結合力を強め、トラック幅方向の両側に位置するフリー磁性層の両側端部が外部磁界に対し揺らがないようにし、サイドリーディングの発生を適切に抑制できるようにすべく、前記強磁性層と前記フリー磁性層のうち少なくとも一層、好ましくは両方の層にＣｏＦｅＮｉ合金を使用することとしたのである。Ｃｏを含有させることで上記の反平行結合力を強めることができる。
【００３６】
図２３は、強磁性材料からなる薄膜を非磁性材料層を介して積層したいわゆる積層フェリ構造体のヒステリシスループの概念図である。例えば第１の強磁性材料層（Ｆ１）の単位面積あたりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）は第２の強磁性材料層（Ｆ２）の単位面積あたりの磁気モーメントよりも大きいとする。また外部磁界を図示右方向に与えたとする。
【００３７】
第１の強磁性材料層の単位面積あたりの磁気モーメントと第２の強磁性材料層の単位面積あたりの磁気モーメントとのベクトル和（｜Ｍｓ・ｔ（Ｆ１）＋Ｍｓ・ｔ（Ｆ２）｜）で求めることができる単位面積あたりの合成磁気モーメントは、０磁界から外部磁界を大きくしていってもある時点までは、一定の大きさである。この単位面積あたりの合成磁気モーメントが一定の大きさである外部磁界領域Ａでは、前記第１の強磁性材料層と第２の強磁性材料層間に働く反平行結合力が、前記外部磁界よりも強いので、前記第１及び第２の強磁性材料層の磁化は適切に単磁区化され反平行状態に保たれている。
【００３８】
ところが、さらに図示右方向への外部磁界を大きくしていくと、強磁性材料層の単位面積あたりの合成磁気モーメントは傾斜角を有して大きくなっていく。これは、前記外部磁界の方が、前記第１の強磁性材料層及び第２の強磁性材料層間に働く反平行結合力よりも強いから、単磁区化していた第１のフリー磁性層と第２のフリー磁性層の磁化が別々の方向に回転して反平行状態が崩れ、ベクトル和で求めることができる単位面積あたりの合成磁気モーメントが大きくなっていくのである。この単位面積あたりの合成磁気モーメントが大きくなっていく外部磁界領域Ｂでは、もはや前記強磁性材料層の反平行状態は崩れた状態にある。この単位面積あたりの合成磁気モーメントが大きくなり始める出発点の外部磁界の大きさをスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）と呼んでいる。
【００３９】
さらに図示右方向の外部磁界を大きくしていくと、第１の強磁性材料層及び第２の強磁性材料層の磁化は、平行状態で単磁区化され、今度は外部磁界領域Ａの場合と異なり、共に図示右方向に磁化され、この外部磁界領域Ｃでの単位面積あたりの合成磁気モーメントは一定値となる。この単位面積あたりの合成磁気モーメントが一定値となる時点での外部磁界の大きさを飽和磁界（Ｈｓ）と呼んでいる。
【００４０】
前記ＣｏＦｅＮｉ合金を第１の強磁性材料層及び第２の強磁性材料層に使用すると、ＮｉＦｅ合金を使用した場合に比べて反平行状態が崩れるときの磁界、いわゆるスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）を十分に大きくできることがわかった。
【００４１】
第１及び第２の強磁性材料層にＮｉＦｅ合金（比較例）及びＣｏＦｅＮｉ合金（実施例）を用いて上記したスピンフロップ磁界の大きさを求めるための実験を以下の膜構成を用いて行った。
【００４２】
基板／非磁性材料層（Ｃｕ）／第１の強磁性材料層（２．４）／非磁性中間層（Ｒｕ）／第２の強磁性材料層（１．４）
なお括弧書きは膜厚を示し単位はｎｍである。
【００４３】
比較例での第１の強磁性材料層及び第２の強磁性材料層には、Ｎｉの組成比が８０原子％でＦｅの組成比が２０原子％からなるＮｉＦｅ合金を使用した。このときのスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）は約５９（ｋＡ／ｍ）であった。
【００４４】
次に実施例での第１の強磁性材料層及び第２の強磁性材料層には、Ｃｏの組成比が８７原子％で、Ｆｅの組成比が１１原子％で、Ｎｉの組成比が２原子％からなるＣｏＦｅＮｉ合金を使用した。このときのスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）は約２９３（ｋＡ／ｍ）であった。
【００４５】
このように第１の強磁性材料層及び第２の強磁性材料層にはＮｉＦｅ合金を用いるよりもＣｏＦｅＮｉ合金を用いる方が、スピンフロップ磁界を効果的に向上させることができることがわかった。
【００４６】
すなわち、前記強磁性層と前記フリー磁性層のうち少なくとも一層、好ましくは両方の層にＣｏＦｅＮｉ合金を使用すると、前記強磁性層と前記フリー磁性層のスピンフロップ磁界を効果的に向上させることができる。
【００４７】
次に、ＣｏＦｅＮｉ合金の組成比について説明する。ＣｏＦｅＮｉ合金は、非磁性中間層であるＲｕ層と接することでＮｉＦｅ合金を用いる場合より、磁歪が１×６^-6〜６×１０^-6程度、正側にシフトすることがわかっている。
【００４８】
前記磁歪は−３×１０^-6から３×１０^-6の範囲内であることが好ましい。また保磁力は７９０（Ａ／ｍ）以下であることが好ましい。磁歪が大きいと、成膜ひずみや、他層間での熱膨張係数の差などによって応力の影響を受けやすくなるから前記磁歪は低いことが好ましい。また保磁力は低いことが好ましく、これによってフリー磁性層の外部磁界に対する磁化反転を良好にすることができる。
【００４９】
本発明では、非磁性材料層／フリー磁性層／非磁性中間層／強磁性層の膜構成で形成されるとき、前記ＣｏＦｅＮｉのＦｅ組成比は９原子％以上で１７原子％以下で、Ｎｉの組成比は０．５原子％以上で１０原子％以下で、残りの組成比はＣｏであることが好ましい。Ｆｅの組成比が１７原子％よりも大きくなると、磁歪が−３×１０^-6よりも負に大きくなると共に軟磁気特性を劣化させて好ましくない。
【００５０】
またＦｅの組成比が９原子％よりも小さくなると、磁歪が３×１０^-6よりも大きくなると共に、軟磁気特性の劣化を招き好ましくない。
【００５１】
またＮｉの組成比が１０原子％よりも大きくなると、磁歪が３×１０^-6よりも大きくなると共に、非磁性材料層との間でＮｉの拡散等による抵抗変化量（ΔＲ）及び抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の低下を招き好ましくない。
【００５２】
またＮｉの組成比が０．５原子％よりも小さくなると、磁歪が−３×１０^-6よりも負に大きくなって好ましくない。
【００５３】
また上記した組成範囲内であれば保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下にすることができる。
【００５４】
次に、前記フリー磁性層と前記非磁性材料層と間にＣｏＦｅ合金あるいはＣｏからなる中間層を形成するとき、具体的には、例えば非磁性材料層／中間層（ＣｏＦｅ合金）／フリー磁性層／非磁性中間層／強磁性層の膜構成で形成されるとき、前記ＣｏＦｅＮｉのＦｅ組成比は７原子％以上で１５原子％以下で、Ｎｉの組成比は５原子％以上で１５原子％以下で、残りの組成比はＣｏであることが好ましい。Ｆｅの組成比が１５原子％よりも大きくなると、磁歪が−３×１０^-6よりも負に大きくなると共に軟磁気特性を劣化させて好ましくない。
【００５５】
またＦｅの組成比が７原子％よりも小さくなると、磁歪が３×１０^-6よりも大きくなると共に、軟磁気特性の劣化を招き好ましくない。
【００５６】
またＮｉの組成比が１５原子％よりも大きくなると、磁歪が３×１０^-6よりも大きくなって好ましくない。
【００５７】
またＮｉの組成比が５原子％よりも小さくなると、磁歪が−３×１０^-6よりも負に大きくなって好ましくない。
【００５８】
また上記した組成範囲内であれば保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下にすることができる。
【００５９】
なお、ＣｏＦｅやＣｏで形成された中間層はマイナス磁歪を有しているため、前記中間層を第１のフリー磁性層と非磁性材料層間に介在させない膜構成の場合に比べて、ＣｏＦｅＮｉ合金のＦｅ組成をやや少なくし、Ｎｉ組成をやや多くしている。
【００６０】
また上記の膜構成のように、非磁性材料層とフリー磁性層間にＣｏＦｅ合金あるいはＣｏからなる中間層を介在させることで、フリー磁性層と非磁性材料層間での金属元素の拡散をより効果的に防止することができて好ましい。
【００６３】
また、前記強磁性層と前記第２の反強磁性層の間に非磁性層が形成されていてもよい。このとき、前記強磁性層は、前記非磁性層を介した前記第２の反強磁性層とのＲＫＫＹ結合により、その磁化方向が前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ向けられる。
【００６４】
前記第２の反強磁性層とのＲＫＫＹ相互作用によって前記強磁性層の磁化方向が揃えられるものは、前記第２の反強磁性層と前記強磁性層とが直に接しているものよりも交換結合力を強くすることができる。
【００６５】
なお、前記非磁性層は、例えば、Ｒｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕのうち１種または２種以上の元素を用いて形成することができる。特に、前記非磁性層がＲｕによって形成され、膜厚が８〜１１Åであることが好ましい。
【００６６】
また本発明では、前記と前記第２の反強磁性層の下層に、他の反強磁性層が積層されていてもよい。
【００６７】
前記他の反強磁性層は後に述べる本発明の磁気検出素子の製造方法において、前記第１の反強磁性層を磁場中熱処理するときに、前記他の反強磁性層の下層にある層が大気に触れて酸化することを防止する機能を有する。
【００６８】
前記他の反強磁性層の領域の厚さは、０より大きく３０Å以下であることが好ましい。
【００６９】
本発明のように、前記フリー磁性層の上面に接して積層された前記非磁性中間層が導電性材料によって形成されていると、前記非磁性中間層をスピンフィルター効果を有するバックド層（ｂａｃｋｅｄｌａｙｅｒ）として機能させることが可能になる。
【００７０】
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。
【００７１】
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。
【００７２】
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。
【００７３】
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。これに対し、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に従って、非磁性材料層とフリー磁性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。
【００７４】
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。
【００７５】
ここで、フリー磁性層にバックド層が接続されると、フリー磁性層中を移動するアップスピンの伝導電子がバックド層内にまで移動することが可能になり、バックド層の膜厚に比例してアップスピンの伝導電子の平均自由行程をさらに伸ばすことができる。このため、いわゆるスピンフィルター効果を発現させることが可能となり、伝導電子の平均自由行程の行程差が大きくなって、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。
【００７６】
本発明では、前記フリー磁性層の膜厚が１５〜４５Åの範囲に設定されることが好ましい。
【００７７】
スピンフィルター効果によるアップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程差の拡大はフリー磁性層の膜厚が比較的薄い場合により効果を発揮する。
【００７８】
フリー磁性層の膜厚が１５Åより薄いと強磁性材料層として機能するように形成することが難しくなり充分な磁気抵抗効果を得ることができない。また、鏡面反射（specular reflection）せずに通常の散乱（diffusive scattering）をする伝導電子も存在するため、抵抗変化率が低下してしまうので好ましくない。
【００７９】
また、フリー磁性層の膜厚が４５Åより厚いと前記非磁性中間層に到達する前に散乱されてしまうアップスピンの伝導電子が増加してスピンフィルター効果によって抵抗変化率が変化する割合が減少するため好ましくない。
【００８０】
また、前記固定磁性層は、単位面積あたりの磁気モーメントの大きさが異なる複数の強磁性材料層が、非磁性中間層を介して積層され、前記非磁性中間層を介して隣接する前記強磁性材料層の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態であることが好ましい。
【００８１】
固定磁性層が非磁性中間層の上下に強磁性材料層が積層されたものとして形成されると、これら複数層の強磁性材料層が互いの磁化方向を固定しあい、全体として固定磁性層の磁化方向を一定方向に強力に固定することができる。すなわち、第２の反強磁性層と固定磁性層との交換結合磁界Ｈｅｘを大きな値として得ることができる。
【００８２】
また、固定磁性層の固定磁化による反磁界（双極子磁界）を、複数層の強磁性材料層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、フリー磁性層の変動磁化への寄与を減少させることができる。
【００８３】
従って、フリー磁性層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磁気検出素子を得ることが可能になる。
【００８４】
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。
【００８５】
前記アシンメトリーは、フリー磁性層の変動磁化の方向と固定磁性層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、スピンバルブ磁気検出素子として優れたものとなる。
【００８６】
また、固定磁性層の固定磁化による反磁界（双極子磁界）Ｈｄ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、固定磁性層を上記の積層構造とすることにより双極子磁界ＨｄをほぼＨｄ＝０とすることができ、これによってフリー磁性層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。
【００８７】
なお、前記強磁性材料層の単位面積あたりの磁気モーメントの大きさは、前記強磁性材料層の飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）の積で表される。
【００８８】
前記非磁性中間層は、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ることができる。
【００８９】
なお、本発明では、前記第１の反強磁性層と前記第２の反強磁性層を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成しても、前記第１の反強磁性層の磁化方向と前記第２の反強磁性層の磁化方向を直交させることが容易に可能となり、外部磁界が印加されていない状態で、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の磁化方向を直交させることができる。
【００９０】
前記第１の反強磁性層、あるいは、前記第２の反強磁性層、又は、前記第１の反強磁性層及び前記第２の反強磁性層は、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種または２種以上の元素である）合金で形成されることができる。
【００９１】
ここで、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。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。
【００９２】
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。
【００９３】
第１の反強磁性層及び第２の反強磁性層として、これらの適切な組成範囲の合金を使用し、これを熱処理することにより、大きな交換結合磁界を発生する第１の反強磁性層及び第２の反強磁性層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第１の反強磁性層及び第２の反強磁性層を得ることができる。
【００９４】
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。
【００９５】
本発明における磁気検出素子は、前記多層膜のトラック幅方向の両側端部上には電極層が設けられ、電流は前記多層膜の各層の膜面に対し平行な方向に流れる、いわゆるＣＩＰ（current in the plane）型の磁気検出素子であってもよいし、あるいは前記多層膜の上下に電極層が設けられ、電流は前記多層膜の各層の膜面に対し垂直方向に流れる、いわゆるＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気検出素子であってもよい。
【００９６】
本発明では前記ＣＰＰ型の磁気検出素子の場合、前記多層膜の上に設けられた上部電極層は、磁性材料で形成された上部シールド層であることが好ましい。磁気検出素子の製造を容易化することができると共に、ギャップ長Ｇｌを短くすることができ高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造できる。
【００９７】
かかる場合、前記第２反強磁性層上、および前記凹部のトラック幅方向の両側端面には絶縁層が設けられ、前記上部電極層は、前記絶縁層上から前記凹部の底面にかけて形成されていることが好ましい。これによって前記上部電極層から前記多層膜に流れる電流が前記第２反強磁性層に分流するのを適切に回避でき再生出力が大きく実効再生トラック幅の狭い、高密度化に適した磁気検出素子を製造することが可能になる。
【００９８】
なお本発明では、前記第２の反強磁性層上に形成された絶縁層と、前記凹部のトラック幅方向の両側端面に形成された絶縁層は、別体で形成されることが好ましい。
【００９９】
また本発明では前記ＣＰＰ型の磁気検出素子の場合、前記多層膜の下に設けられた下部電極層は、磁性材料で形成された下部シールド層であることが好ましい。磁気検出素子の製造を容易化することができると共に、ギャップ長Ｇｌを短くすることができ高記録密度化に適切に対応可能な磁気検出素子を製造できる。
【０１００】
かかる場合、前記下部電極層のトラック幅方向の中央には、前記多層膜方向に突出した突出部が設けられ、この突出部の上面が前記多層膜の下面と接し、前記下部電極層のトラック幅方向の両側端部と前記多層膜間には絶縁層が設けられることが好ましい。これによって前記下部電極層から前記多層膜に流れる電流がトラック幅寸法から広がって流れ難く、前記電流の分流ロスを抑制し、再生出力が大きく実効再生トラック幅の狭い磁気検出素子を製造することが可能になる。
【０１０１】
また本発明では、前記突出部の上面と、前記下部電極層の両側端部上に設けられた前記絶縁層の上面とは同一平面で形成されることが好ましい。
【０１０２】
また本発明では、前記非磁性材料層は非磁性導電材料で形成されることが好ましい。前記非磁性材料層が非磁性導電材料で形成された磁気検出素子を、スピンバルブＧＭＲ型磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ）と呼んでいる。
【０１０３】
また本発明では、ＣＰＰ型の磁気検出素子である場合、前記非磁性材料層は絶縁材料で形成されてもよい。この磁気検出素子をスピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子（ＣＰＰ−ＴＭＲ）と呼んでいる。
【０１０４】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た断面図である。
【０１０５】
図１の磁気検出素子は、基板１１上に第１の反強磁性層１２が積層され、さらに第１の固定磁性層１３ａ、非磁性中間層１３ｂ、第２の固定磁性層１３ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、強磁性層１７、第２の反強磁性層１８、及び電極層１９が、スパッタ法や蒸着法などの薄膜形成プロセスによって成膜されたものである。ここで、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７がフリー磁性層１５に対する縦バイアス層となる。
【０１０６】
第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８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。
【０１０７】
第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８として、これらの合金を使用し、これを熱処理することにより、大きな交換結合磁界を発生する第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８を得ることができる。特に、ＰｔＭｎ合金であれば、強磁性層との間に、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第１の反強磁性層１２、及び第２の反強磁性層１８を得ることができる。
【０１０８】
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。
【０１０９】
第１の反強磁性層１２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。なお、本実施の形態の磁気検出素子は、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成することができる。
【０１１０】
ここで、第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８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。
【０１１１】
また、後の記述において図１の磁気検出素子の製造方法を説明するときに、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８の磁化方向を直交させるために適した、第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８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の組成範囲を示す。
【０１１２】
第１固定磁性層１３ａ及び第２固定磁性層１３ｃ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ＮｉＦｅ合金またはＣｏにより形成されることが好ましい。また、第１固定磁性層１３ａ及び第２固定磁性層１３ｃは同一の材料で形成されることが好ましい。
【０１１３】
また、非磁性中間層１３ｂ及び１６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。
【０１１４】
非磁性材料層は、固定磁性層１３とフリー磁性層１５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。
【０１１５】
フリー磁性層１５及び強磁性層１７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ＮｉＦｅ合金またはＣｏにより形成されることが好ましい。また、フリー磁性層１５及び強磁性層１７は同一の材料で形成されることが好ましい。
電極層１９は、例えば、Ａｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどを用いて成膜される。
【０１１６】
本実施の形態の磁気検出素子は電極層１９，１９と凹部２１との間にトラック幅方向の段差ができる。なお、第２の反強磁性層１８上に前述したＴａ，Ｃｒなどからなる保護層を介して電極層１９，１９が積層されてもよい。このとき前記保護層は電極下地層として機能する。
【０１１７】
図１の磁気検出素子では、第２の反強磁性層１８及び強磁性層１７を貫通する凹部２１が形成されている。凹部２１の側面２１ａ，２１ａは、基板１１の表面に対して垂直になっている。すなわち、凹部２１の側面２１ａ，２１ａは、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に対して垂直になっている。図１では、底面２１ｂが非磁性中間層１６内に位置するように、凹部２１が形成されている。また、凹部２１の底面２１ｂのトラック幅方向の幅寸法はトラック幅寸法Ｔｗに等しい。
【０１１８】
図１に示される磁気検出素子では、強磁性層１７が、第２の反強磁性層１８との磁気的結合（交換結合）によって磁化方向がトラック幅方向（図示Ｘ方向）と反平行方向に固定され、さらに、この強磁性層１７の下層に非磁性中間層１６を介して形成されたフリー磁性層１５の磁化方向も、強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用によって、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。すなわち、第２の反強磁性層１８の下層の領域（トラック幅方向両端部Ｄ，Ｄ）において強磁性層１７、非磁性中間層１６、及びフリー磁性層１５がシンセティックフェリ構造となっており、フリー磁性層１５の磁化方向をトラック幅方向方向に揃えることが容易になっている。
【０１１９】
従って、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との交換結合磁界が比較的弱くても、フリー磁性層１５の磁化方向を確実に固定磁性層１３の磁化方向と交叉する方向に揃えることが容易になる。
【０１２０】
本実施の形態では、第２の反強磁性層１８のトラック幅領域に対向した部位が先細りしないので、フリー磁性層１５の磁化方向は凹部２１の底面２１ｂに重なる領域以外のトラック幅方向両端部Ｄ，Ｄで、反強磁性を発揮するために十分な膜厚を有する第２の反強磁性層１８との磁気的結合によって固定される。
【０１２１】
凹部２１の底面２１ｂに重なるフリー磁性層１５の領域Ｅは、外部磁界が印加されない状態おいて、磁化方向が固定された両端部Ｄ，Ｄにならって図示Ｘ方向に揃えられ、外部磁界が印加されるとその磁化方向が変化する。
【０１２２】
従って、磁気検出素子のトラック幅Ｔｗは、凹部２１の底面２１ｂの幅寸法によって決定され、しかも、トラック幅Ｔｗから外れた領域で記録信号を読み取ってしまうサイドリーディングを防止することができる。
【０１２３】
上述したように、本発明では、凹部２１は一様の厚さで成膜された第２の反強磁性層を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やイオンミリングを用いて、基板１１の表面に対する垂直方向に削るだけで形成することができるので、正確な幅寸法Ｔｗで凹部２１を形成することが可能になる。すなわち、磁気検出素子のトラック幅を正確に規定できる。
【０１２４】
また、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）Ｔｗ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Ｔｗ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。
【０１２５】
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１５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。
【０１２６】
また本実施の形態では、フリー磁性層１５及び強磁性層１７の少なくとも一方を、以下の組成を有する磁性材料で形成することが好ましい。
【０１２７】
組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、Ｆｅの組成比は９原子％以上で１７原子％以下で、Ｎｉの組成比は０．５原子％以上で１０原子％以下で、残りの組成はＣｏである。
【０１２８】
これによりフリー磁性層１５と強磁性層１７間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界を強くすることができる。具体的には、反平行状態が崩れるときの磁界、すなわちスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）を約２９３（ｋＡ／ｍ）にまで大きくすることができる。
【０１２９】
よって、フリー磁性層１５及び強磁性層１７の両側端部の磁化を適切に反平行状態にピン止めでき、サイドリーディングの発生を抑制することができる。
【０１３０】
なおフリー磁性層１５及び強磁性層１７の双方を前記ＣｏＦｅＮｉ合金で形成することが好ましい。これにより、より安定して高いスピンフロップ磁界を得ることができ、フリー磁性層１５と強磁性層１７とを適切に反平行状態に磁化できる。
【０１３１】
また上記した組成範囲内であると、フリー磁性層１５と強磁性層１７の磁歪を−３×１０^-6から３×１０^-6の範囲内に収めることができ、また保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下に小さくできる。
【０１３２】
さらに、フリー磁性層１５の軟磁気特性の向上、非磁性材料層１４間でのＮｉの拡散による抵抗変化量（ΔＲ）や抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の低減の抑制を適切に図ることが可能である。
【０１３３】
また、図１に示される磁気検出素子では、非磁性中間層１６はトラック幅Ｔｗの領域内において、フリー磁性層１５の保護層として機能する。また、非磁性中間層１６を、導電性を有する材料を用いて形成することにより、スピンフィルター効果を有するバックド層（ｂａｃｋｅｄｌａｙｅｒ）として機能させることが可能になる。
【０１３４】
スピンフィルター効果について説明する。図２１及び図２２はスピンバルブ型磁気検出素子においてバックド層によるスピンフィルター効果を説明するための模式説明図であり、図２１はバックド層がない構造例を示す模式図であり、図２２はバックド層のある構造例を示す模式図である。
【０１３５】
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（例えばアップスピン）を持つ伝導電子の平均自由行程λ＋と、磁化方向に逆平行なスピン（例えばダウンスピン）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２１及び図２２では、アップスピンを持つ伝導電子を上向き矢印で表わし、ダウンスピンを持つ伝導電子を下向き矢印で表わしている。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。
【０１３６】
これは、アップスピンを持つ電子の平均自由行程λ＋が、例えば、５０オングストローム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λ−が６オングストローム程度であり、１０分の１程度と極端に小さいためである。フリー磁性層１１５の膜厚は、６オングストローム程度であるダウンスピンを持つ電子の平均自由行程λ−よりも大きく、５０オングストローム程度であるアップスピンを持つ電子の平均自由行程λ＋よりも小さく設定されている。
【０１３７】
従って、電子がフリー磁性層１１５を通り抜けようとするときに、この電子がフリー磁性層１１５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）。
【０１３８】
固定磁性層１１３で発生し、非磁性材料層１１４を通過するダウンスピン電子は、フリー磁性層１１５と非磁性材料層１１４との界面付近で散乱され、フリー磁性層１１５にはほとんど到達しない。つまり、このダウンスピン電子は、フリー磁性層１１５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。
【０１３９】
固定磁性層１１５で発生したアップスピン電子はこのアップスピン電子の平均自由行程λ＋より薄い厚さの非磁性材料層１１４中を移動し、フリー磁性層１１５に到達し、アップスピン電子はフリー磁性層１１５内を自由に通過できる。これは、アップスピン電子がフリー磁性層１１５の磁化方向に平行なスピンを持っているためである。
【０１４０】
固定磁性層の磁化方向とフリー磁性層の磁化方向が反平行となる状態では、アップスピン電子はフリー磁性層１１５の磁化方向に平行なスピンを持った電子でなくなる。すると、アップスピン電子は、フリー磁性層１１５と非磁性材料層１１４との界面付近で散乱されることになり、アップスピン電子の有効平均自由行程が急激に減少する。すなわち、抵抗値が増大する。抵抗変化率は、アップスピン電子の有効平均自由行程の変化量と正の相関関係を有する。
【０１４１】
図２２に示すように、バックド層Ｂｓが設けられている場合には、フリー磁性層１１５を通過したアップスピン電子はバックド層Ｂｓにおいて、このバックド層Ｂｓの材料で決定される追加平均自由行程λ＋ｂを移動した後散乱する。すなわち、バックド層Ｂｓを設けたことにより、アップスピン電子の平均自由行程λ＋が追加平均自由行程λ＋ｂ分だけ延びる。
【０１４２】
バックド層として機能する非磁性中間層１６を有する本実施の形態では、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。
【０１４３】
また、本実施の形態では、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成した場合でも、第１の反強磁性層１２の交換異方性磁界の方向を図示Ｙ方向に向けたまま、第２の反強磁性層１８の交換異方性磁界を図示Ｘ方向と反平行方向に向けることができる。すなわち、本実施の形態では、フリー磁性層１５の磁化方向を、固定磁性層１３の磁化方向と直交する方向に固定できる。
【０１４４】
また、本実施の形態では、基板１１上に直接第１の反強磁性層１２が積層されているが、基板１１上にアルミナ層及びＴａ等からなる下地層を介して第１の反強磁性層１２が積層されてもよい。
【０１４５】
スピンフィルター効果によるアップスピンの伝導電子とダウンスピンの伝導電子の平均自由行程差の拡大はフリー磁性層の膜厚が比較的薄い場合により効果を発揮する。
【０１４６】
フリー磁性層１５の膜厚が１５Åより薄いと強磁性材料層として機能するように形成することが難しくなり充分な磁気抵抗効果を得ることができない。
【０１４７】
また、フリー磁性層１５の膜厚が４５Åより厚いと前記鏡面反射層に到達する前に散乱されてしまうアップスピンの伝導電子が増加して鏡面反射効果（specular effect）によって抵抗変化率が変化する割合が減少するため好ましくない。
【０１４８】
また、図１では、単位面積あたりの磁気モーメントが異なる前記第１固定磁性層１３ａと前記第２固定磁性層１３ｃが、前記非磁性中間層１３ｂを介して積層されたものが、一つの固定磁性層１３として機能する。
【０１４９】
第１固定磁性層１３ａは反強磁性層１２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１３ａと反強磁性層１２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１３ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。第１固定磁性層１３ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定されると、非磁性中間層１３ｂを介して対向する第２固定磁性層１３ｃの磁化方向が、第１固定磁性層１３ａの磁化方向と反平行の状態で固定される。
【０１５０】
なお、第１固定磁性層１３ａの磁気モーメントと第２固定磁性層１３ｃ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１３の磁化方向となる。
【０１５１】
このように、第１固定磁性層１３ａと第２固定磁性層１３ｃ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、第１固定磁性層１３ａと第２固定磁性層１３ｃ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１３の磁化方向を一定方向に安定させることができるので好ましい。
【０１５２】
第１固定磁性層１３ａ及び第２固定磁性層１３ｃ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ＮｉＦｅ合金またはＣｏにより形成されることが好ましい。また、第１固定磁性層１３ａ及び第２固定磁性層１３ｃは同一の材料で形成されることが好ましい。図１では、前記第１固定磁性層１３ａ及び前記第２固定磁性層１３ｃ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あたりの磁気モーメントを異ならせている。
【０１５３】
また、非磁性中間層１３ｂ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。
【０１５４】
固定磁性層１３が非磁性中間層１３ｂの上下に第１固定磁性層１３ａ及び第２固定磁性層１３ｂが積層されたものとして形成されると、第１固定磁性層１３ａ及び第２固定磁性層１３ｂが互いの磁化方向を固定しあい、全体として固定磁性層１１３の磁化方向を一定方向に強力に固定することができる。すなわち、第１の反強磁性層１２と固定磁性層１３との交換結合磁界Ｈｅｘを、例えば８０〜１６０ｋＡ／ｍと、大きな値として得ることができる。
【０１５５】
また、本実施の形態では、固定磁性層１３の固定磁化による反磁界（双極子磁界）を、第１の固定磁性層１３ａ及び第２の固定磁性層１３ｃ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１３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１５の変動磁化への寄与を減少させることができる。
【０１５６】
従って、フリー磁性層１５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磁気検出素子を得ることが可能になる。
【０１５７】
また、固定磁性層１３の固定磁化による反磁界（双極子磁界）Ｈｄ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１５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１３を上記の積層構造とすることにより双極子磁界ＨｄをほぼＨｄ＝０とすることができ、これによってフリー磁性層１５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。
【０１５８】
ただし、固定磁性層１３が単層の強磁性材料層として形成されてもよい。
このスピンバルブ型磁気検出素子においては、電極層１９、１９からフリー磁性層１５、非磁性材料層１４、固定磁性層１３に定常電流が与えられ、図示Ｚ方向に走行する磁気記録媒体からの漏れ磁界が図示Ｙ方向に与えられると、フリー磁性層１５の磁化方向が図示Ｘ方向から図示Ｙ方向に向けて変動する。このフリー磁性層１５内での磁化方向の変動と第２の固定磁性層１３ｂの磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この抵抗変化に基づく電圧変化により磁気記録媒体からの漏れ磁界が検出される。
【０１５９】
なお、フリー磁性層１５と非磁性材料層１４の間にＣｏなどからなる拡散防止層が形成されていてもよい。この拡散防止層はフリー磁性層１５と非磁性材料層１４の相互拡散を防止する。また、第２固定磁性層１３ｂと非磁性材料層１４の間にＣｏなどからなる拡散防止層が形成されていてもよい。この拡散防止層は第２固定磁性層１３ｂと非磁性材料層１４の相互拡散を防止する。
【０１６０】
本実施の形態の磁気検出素子の製造方法を説明する。
図１に示された磁気検出素子の第１の製造方法を説明する。
【０１６１】
まず、基板１１上に第１の反強磁性層１２を積層する。さらに第１の固定磁性層１３ａ、非磁性中間層１３ｂ、第２の固定磁性層１３ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層１３が積層され、固定磁性層１３の上層に非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、強磁性層１７、第２の反強磁性層１８まで積層された多層膜Ａ１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。
【０１６２】
第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８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。
【０１６３】
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。
【０１６４】
第１の反強磁性層１２の膜厚は、トラック幅方向の中心付近において８０〜３００Åである。
【０１６５】
第１固定磁性層１３ａ及び第２固定磁性層１３ｃが、同一の材料で形成されることが好ましい。また、フリー磁性層１５及び強磁性層１７が、同一の材料で形成されることが好ましい。
【０１６６】
本発明では、このように、反強磁性層１２から第２の反強磁性層１８まで連続して成膜する。したがって各層の表面を大気に触れさせることがなく、前記各層の表面が大気に触れた場合のように、大気に触れた表面をイオンミリングや逆スパッタによりクリーニングしてからその上の層を形成する必要がないため、容易に製造することができる。また、再現性が良好な製造方法とすることができる。さらに、前記各層の表面をイオンミリングや逆スパッタによりクリーニングする必要がないため、再付着物によるコンタミや、表面の結晶状態の乱れによる交換結合磁界の発生に対する悪影響など、クリーニングすることに起因する不都合が生じない製造方法とすることができる。また本発明では連続成膜のため、クリーニング工程が無くても、反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａ間、および第２の反強磁性層１８と強磁性層１７間に適切に交換結合磁界を発生させることができる。
【０１６７】
次に、第１の熱処理工程を行う。まずトラック幅Ｔｗ（図示Ｘ方向）と直交する方向である第１の磁界（図示Ｙ方向）を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間、および第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間に交換結合磁界を発生させて、第１の固定磁性層１３ａおよび強磁性層１７の磁化を同一方向に固定すると共に、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界を、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界よりも大とする。
【０１６８】
第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界を、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界よりも大とするために、前記第１の熱処理温度を２２０℃以上で２４５℃以下にすることが好ましい。
【０１６９】
これにより第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界を１．５８×１０⁴（Ａ／ｍ）以上にでき、またより好ましくは２３０℃以上とすれば４．７４×１０⁴（Ａ／ｍ）以上の高い交換結合磁界を得ることができる。
【０１７０】
一方、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界は、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界よりも小さくなる。
【０１７１】
次に、第２の熱処理工程を行う。この工程では第１の磁界と直交する方向の第２の磁界（トラック幅方向）を印加しつつ、前記第１の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温度を施す。また前記第２の印加磁界の大きさを、前記第１の熱処理工程時の第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界よりも大きく、且つ第１の熱処理工程時の第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界よりも小さくする。なお、前記第２の磁界の大きさを前記フリー磁性層及び強磁性層の飽和磁界及び前記フリー磁性層及び強磁性層の反磁界より大きくまた、前記フリー磁性層と強磁性層の間の反平行結合が崩れるスピンフロップ磁界より小さくすることがより好ましい。
【０１７２】
本発明では、第２の熱処理温度を２５０℃以上で２７０℃以下に設定することが好ましい。
【０１７３】
これにより第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界を３．１６×１０⁴（Ａ／ｍ）以上にでき、先の第１の熱処理工程にて発生した交換結合磁界よりも大きくできる。
【０１７４】
またこのとき、第２の印加磁界を先の第１の熱処理工程時にて発生した第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界よりも小さくすることで、第１の反強磁性層１２に第２の印加磁界が印加されても、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界が劣化することがなく、固定磁性層１３の磁化方向をハイト方向に固定したままにすることが可能になる。なお固定磁性層１３はシンセティックフェリ構造であるので、磁化状態は安定化し、第１の固定磁性層１３ａと第２の固定磁性層１３ｂの磁化は反平行状態になる。
【０１７５】
以上のように２回の熱処理工程の温度と印加磁界の大きさ及び方向を適切に調整することで、固定磁性層１３の磁化方向とフリー磁性層１５の磁化方向を適切にしかも容易に交叉するように調整することが可能である。
【０１７６】
なお上記した第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａ及び第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界の大きさは、それぞれの層の組成比に大きく左右されるため、第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８の成膜の際に組成比の調整を行うことが好ましい。
【０１７７】
例えば、第１の反強磁性層１２をＸ_mＭｎ_100-m（但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種以上の元素）からなる合金で形成したとき、組成比を示すｍを、４６原子％≦ｍ≦５３．５原子％とすることが好ましい。またより好ましい組成範囲は、ｍが４８.５原子％以上で５２.７原子％以下である。
【０１７８】
また第１の反強磁性層１２をＰｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n（但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上の元素）で形成したとき、組成比を示すｍ、ｎを、４６原子％≦ｍ＋ｎ≦５３.５原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０原子％とすることが好ましい。またより好ましいｍ＋ｎの組成範囲は、４８.５原子％以上で５２.７原子％以下である。
【０１７９】
また第１の反強磁性層１２をＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j（但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素）で形成したとき、組成比を示すｑ、ｊを、４６原子％≦ｑ＋ｊ≦５３．５原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％とすることが好ましい。またより好ましいｑ＋ｊの組成範囲は、４８．５原子％以上で５２．７原子％以下である。
【０１８０】
また第２の反強磁性層１８をＸ_mＭｎ_100-m（但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種以上の元素）からなる合金で形成したとき、組成比を示すｍを、４９原子％≦ｍ≦５５．５原子％とすることが好ましい。またより好ましいｍは、４９．５原子％以上で５４．５原子％以下である。
【０１８１】
また前記第２の反強磁性層１８をＰｔ_mＭｎ_100-m-nＺ_n（但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上の元素）で形成したとき、組成比を示すｍ、ｎを、４９原子％≦ｍ＋ｎ≦５５．５原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０原子％とすることが好ましい。またｍ＋ｎは４９．５原子％以上で５４．５原子％以下であることがより好ましい。
【０１８２】
また前記第２の反強磁性層１８をＰｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j（但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素）で形成したとき、組成比を示すｑ、ｊは、４９原子％≦ｑ＋ｊ≦５５．５原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％とすることが好ましい。なおｑ＋ｊのより好ましい範囲は４９．５原子％以上で５４．５原子％以下である。
【０１８３】
また本発明では、第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８の双方の組成を同じにしてもよい。かかる場合、以下の組成比を有することが好ましい。
【０１８４】
すなわち第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８を、Ｘ_mＭｎ_100-m（但し、Ｘは、Ｐｔ、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種以上の元素）からなる合金で形成するとき、第１の反強磁性層１２および第２の反強磁性層１８の組成比を示すｍを、４９原子％≦ｍ≦５３．５原子％とすることが好ましい。なおより好ましい組成範囲はｍは４９．５原子％以上で５２．７原子％以下である。また上限は５１．２原子％以下であることが最も好ましい。
【０１８５】
また、第１の反強磁性層１２および第２の反強磁性層１８を、Ｐｔ_mＭｎ_{100-m -n}Ｚ_n（但し、Ｚは、Ｐｄ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｒｕ、Ｏｓのうちの少なくとも１種または２種以上の元素）で形成したとき、組成比を示すｍ、ｎを、４９原子％≦ｍ＋ｎ≦５３．５原子％、０．２原子％≦ｎ≦４０原子％とすることが好ましい。なおより好ましい組成範囲はｍは４９．５原子％以上で５２．７原子％以下である。また上限は５１．２原子％以下であることが最も好ましい。
【０１８６】
また第１の反強磁性層１２および第２の反強磁性層１８を、Ｐｔ_qＭｎ_100-q-jＬ_j（但し、Ｌは、Ａｕ、Ａｇ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｎｅ、Ａｒ、Ｘｅ、Ｋｒのうちの少なくとも１種または２種以上の元素）で形成したとき、組成比を示すｑ、ｊを、４９原子％≦ｑ＋ｊ≦５３．５原子％、０．２原子％≦ｊ≦１０原子％とすることが好ましい。なおより好ましい組成範囲はｍは４９．５原子％以上で５２．７原子％以下である。また上限は５１．２原子％以下であることが最も好ましい。
【０１８７】
また第１の反強磁性層１２の組成と、第２の反強磁性層１８の組成を異ならしめ、例えば第１の反強磁性層１２のＭｎ濃度を第２の反強磁性層のＭｎ濃度よりも多くすることにより、第１の熱処理後の両者の交換結合磁界の差をより顕著にでき、第２の熱処理後にフリー磁性層１５と固定磁性層１３の磁化をより確実に直交状態とすることが可能となる。またかかる場合、交換結合磁界の差を顕著にできる組み合わせを多数選択でき、設計の自由度が向上する。
【０１８８】
以上説明した組成範囲内であれば、第１の熱処理を施したとき、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界を大きくできると共に、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換結合磁界を第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界よりも大きくでき、さらに第２の熱処理を施したとき、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換結合磁界を先の交換結合磁界よりも大きくすることができる。
【０１８９】
よって上記した固定磁性層１３とフリー磁性層１５の磁化の直交化を適切に行うことが可能である。
【０１９０】
次に、第２の反強磁性層１８上にレジストを積層し、第２の反強磁性層１８上をトラック幅Ｔｗの間隔を開けてマスキングする。第２の反強磁性層１８の前記レジストによってマスクされない部分を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによって、基板１１の表面に対する垂直方向、すなわちトラック幅方向（図示Ｘ方向）に対する垂直方向に削り込むことにより凹部２１を形成する。凹部２１の側面２１ａ，２１ａは、トラック幅方向に対して垂直になっている。凹部２１の底面２１ｂが非磁性中間層１６内に位置するように、凹部２１を形成する。
【０１９１】
すなわち、強磁性層１７の磁化方向は、凹部２１の底面２１ｂに重なる領域以外のトラック幅方向両端部Ｄ，Ｄでのみ、第２の反強磁性層１８との交換結合によって固定される。従って、強磁性層１７の下層に非磁性中間層１６を介して積層されているフリー磁性層１５の磁化方向も、トラック幅方向両端部Ｄ，Ｄでのみ強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用により固定される。
【０１９２】
凹部２１の底面２１ｂに重なるフリー磁性層１５の領域Ｅは、外部磁界が印加されない状態おいて、磁化方向が固定された両端部Ｄ，Ｄにならって図示Ｘ方向に揃えられ、外部磁界が印加されるとその磁化方向が変化する。
【０１９３】
従って、磁気検出素子のトラック幅は、前記凹部の幅寸法Ｔｗによって決定される。
【０１９４】
凹部２１の形成後、凹部２１の幅寸法（＝トラック幅Ｔｗ）より広い幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジストを第２の反強磁性層１８上に形成し、第２の反強磁性層１８上であって、前記リフトオフ用のレジストによって覆われていない領域に電極層１９，１９をスパッタ法や蒸着法によって成膜する。電極層１９，１９は、例えば、Ａｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどを用いて成膜される。電極層１９，１９の成膜後、レジスト層２１を除去して磁気検出素子を得る。
【０１９５】
この磁気検出素子は電極層１９，１９と凹部２１との間にトラック幅方向の段差ができる。なお、第２の反強磁性層１８上に前述したＴａ，Ｃｒなどからなる保護層を介して電極層１９，１９が積層されてもよい。
【０１９６】
なお、上記説明では第２の反強磁性層１８の上層に前記レジストを積層して、第２の反強磁性層１８に凹部を形成した後、第２の反強磁性層１８の上層に電極層１９，１９を積層したが、第２の反強磁性層１８の上層に電極層１９を成膜した後、電極層１９をマスクとして第２の反強磁性層１８に凹部を形成すると、図６に示されるような電極層１９の傾斜面１９ａと凹部２１の側面２１ａが連続面となる磁気検出素子が得られる。
【０１９７】
また、前記第２の磁場中アニールは、第２の反強磁性層１８に凹部２１を形成した後行ってもよい。
【０１９８】
また、本実施の形態では、基板１１上に直接第１の反強磁性層１２が積層されているが、基板１１上にアルミナ層及びＴａ等からなる下地層を介して反強磁性層１２が積層されてもよい。
【０１９９】
図１に示された磁気検出素子の第２の製造方法を説明する。
まず、基板１１上に第１の反強磁性層１２を積層する。さらに第１の固定磁性層１３ａ、非磁性中間層１３ｂ、第２の固定磁性層１３ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層１３が積層され、固定磁性層１３の上層に非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、強磁性層１７が積層されて、多層膜Ａ２が形成される。なお、図示されていないが、強磁性層１７上にＴａなどからなる保護層を積層してもよい。第１の反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、強磁性層１７及び前記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、同一真空成膜装置内で形成される。
【０２００】
第１の反強磁性層１２、第１の固定磁性層１３ａ、非磁性中間層１３ｂ、第２の固定磁性層１３ｃ、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、強磁性層１７の材料及び膜厚は前記第１の製造方法と同じである。
【０２０１】
次に、強磁性層１７または前記保護層まで積層された前記多層膜を第１の熱処理温度、Ｙ方向を向いた第１の大きさの磁界中で、第１の磁場中アニールを行い、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間に交換異方性磁界を発生させ、固定磁性層１３の磁化方向を図示Ｙ方向に固定する。本実施の形態では、前記第１の熱処理温度を２７０℃、磁界の第１の大きさを８００ｋ（Ａ／ｍ）としている。
【０２０２】
前記多層膜を第１の磁場中アニールにかけたときに、前記保護層は、その表面から１０〜２０Å程度酸化する。そこで、前記保護層をイオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によって除去する。
【０２０３】
さらに、強磁性層１７を所定の厚さ削る。強磁性層１７を削るのは、次の工程において、強磁性層１７上に第２の反強磁性層１８を積層するときに、強磁性層１７上に第２の反強磁性層１８を真空中で連続成膜することが必要なためである。
【０２０４】
次に、強磁性層１７の研削後の表面上に、強磁性層１７を再成膜し、さらに強磁性層１７上に第２の反強磁性層１８を連続成膜する。強磁性層１７を再成膜するときには、最初に強磁性層１７を成膜したときに用いた強磁性材料と同じ強磁性材料を用いると磁気的結合を良好にできるので好ましい。第２の反強磁性層１８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。
【０２０５】
第２の反強磁性層１８の材料も上述した第１の製造方法で用いた材料と同じである。
ここで、第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８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。
【０２０６】
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。
【０２０７】
第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８として、これらの適切な組成範囲の合金を使用し、これを熱処理することにより、大きな交換結合磁界を発生する第１の反強磁性層及び第２の反強磁性層を得ることができる。特に、ＰｔＭｎ合金であれば、強磁性層との間に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第１の反強磁性層及び第２の反強磁性層を得ることができる。
【０２０８】
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。
なお、本実施の形態の磁気検出素子は、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成することができる。
【０２０９】
また、第２の反強磁性層１８の上層にＴａなどの非磁性材料からなる保護層を成膜してもよい。
【０２１０】
次に第２の反強磁性層１８まで形成された多層膜を、第２の熱処理温度、Ｘ方向を向いた第２の大きさの磁界中で、第２の磁場中アニールにかけて、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間に交換異方性磁界を発生させ、強磁性層１７の磁化方向を図示Ｘ方向と反平行方向に固定する。本実施の形態では、前記第２の熱処理温度を２５０℃、磁界の第２の大きさを２４ｋ（Ａ／ｍ）としている
第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換異方性磁界は、第２の磁場中アニール工程において始めて生じる。従って、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換異方性磁界の方向を図示Ｙ方向に向けたまま、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換異方性磁界を図示Ｘ方向と反平行方向に向けるためには、前記第２の熱処理温度を、第１の反強磁性層１２による交換結合磁界が消失するブロッキング温度より低い温度に設定し、前記第２の磁界の大きさを第１の反強磁性層１２と固定磁性層１３ａとの間の交換異方性磁界より小さくするだけでよい。なお、前記第２の磁界の大きさを前記フリー磁性層及び強磁性層の飽和磁界及び前記フリー磁性層及び強磁性層の反磁界より大きく、また前記フリー磁性層と強磁性層の間の反平行結合が崩れるスピンフロップ磁界より小さくすることがより好ましい。また、第２の磁場中アニールをこれらの条件下で行えば、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成しても、第１の反強磁性層１２と固定磁性層１３ａとの間の交換異方性磁界の方向を図示Ｙ方向に向けたまま、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換異方性磁界を図示Ｘ方向と反平行方向に向けることができる。すなわち、フリー磁性層１５の磁化方向を、固定磁性層１３の磁化方向と直交する方向に固定することが容易になる。
【０２１１】
次に、第２の反強磁性層１８上にレジストを積層し、第２の反強磁性層１８上をトラック幅Ｔｗの間隔を開けてマスキングする。第２の反強磁性層１８の前記レジストによってマスクされない部分を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによって、基板１１の表面に対する垂直方向、すなわちトラック幅方向（図示Ｘ方向）に対する垂直方向に削り込むことにより凹部２１を形成する。凹部２１の側面２１ａ，２１ａは、トラック幅方向に対して垂直になっている。凹部２１の底面２１ｂが非磁性中間層１６内に位置するように、凹部２１を形成する。
【０２１２】
強磁性層１７の磁化方向は、凹部２１の底面２１ｂに重なる領域以外のトラック幅方向両端部Ｄ，Ｄでのみ、第２の反強磁性層１８との交換結合によって固定される。従って、強磁性層１７の下層に非磁性中間層１６を介して積層されているフリー磁性層１５の磁化方向も、トラック幅方向両端部Ｄ，Ｄでのみ強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用により固定される。
【０２１３】
凹部２１の底面２１ｂに重なるフリー磁性層１５の領域Ｅは、外部磁界が印加されない状態おいて、磁化方向が固定された両端部Ｄ，Ｄにならって図示Ｘ方向に揃えられ、外部磁界が印加されるとその磁化方向が変化する。
【０２１４】
従って、磁気検出素子のトラック幅は、前記凹部の幅寸法Ｔｗによって決定される。上述したように、本発明では、凹部２１は一様の厚さで成膜された第２の反強磁性層４２を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やイオンミリングを用いて、基板１１の表面に対する垂直方向に削るだけで形成することができるので、正確な幅寸法Ｔｗで凹部２１を形成することが可能になる。すなわち、磁気検出素子のトラック幅Ｔｗを正確に規定できる。
【０２１５】
凹部２１の形成後、凹部２１の幅寸法（＝トラック幅Ｔｗ）より広い幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジストを第２の反強磁性層１８上に形成し、第２の反強磁性層１８上であって、前記リフトオフ用のレジストによって覆われていない領域に電極層１９，１９をスパッタ法や蒸着法によって成膜する。電極層１９，１９は、例えば、Ａｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどを用いて成膜される。電極層１９，１９の成膜後、レジスト層２１を除去して磁気検出素子を得る。
【０２１６】
本製造方法によって形成された磁気検出素子は電極層１９，１９と凹部２１との間にトラック幅方向の段差ができる。なお、第２の反強磁性層１８上に前述したＴａ，Ｃｒなどからなる保護層を介して電極層１９，１９が積層されてもよい。
【０２１７】
なお、上記説明では第２の反強磁性層１８の上層に前記レジストを積層して、第２の反強磁性層１８に凹部を形成した後、第２の反強磁性層１８の上層に電極層１９，１９を積層したが、第２の反強磁性層１８の上層に電極層１９を成膜した後、電極層１９をマスクとして第２の反強磁性層１８に凹部を形成すると、図６に示されるような電極層１９の傾斜面１９ａと凹部２１の側面２１ａが連続面となる磁気検出素子が得られる。
【０２１８】
また、前記第２の磁場中アニールは、第２の反強磁性層１８に凹部２１を形成した後行ってもよい。
【０２１９】
また、本実施の形態では、基板１１上に直接第１の反強磁性層１２が積層されているが、基板１１上にアルミナ層及びＴａ等からなる下地層を介して反強磁性層１２が積層されてもよい。
【０２２０】
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見た断面図である。
【０２２１】
図２の磁気検出素子でも図１の磁気検出素子と同様に、基板１１側から第１の反強磁性層１２、第１の固定磁性層１３ａ、非磁性中間層１３ｂ、第２の固定磁性層１３ｃ、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、及び強磁性層１７が順に積層されている。
【０２２２】
第１の反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、及び強磁性層１７の材料は図１に示された磁気検出素子の製造方法において用いた材料と同じである。
【０２２３】
本実施の形態の薄膜磁気素子は、フリー磁性層１５と非磁性材料層１４との間に中間層６１が設けられている点で図１に示された薄膜磁気素子と異なっている。中間層６１はＣｏＦｅ合金やＣｏ合金で形成されることが好ましい。特にＣｏＦｅ合金で形成されることが好ましい。
【０２２４】
中間層６１が形成されたことで、非磁性材料層１４との界面での金属元素等の拡散防止、及び、抵抗変化量（ΔＲ）、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることができる。なお中間層６１は５Å程度で形成される。
【０２２５】
特に非磁性材料層１４と接するフリー磁性層１５を上記組成比のＣｏＦｅＮｉ合金で形成すれば、非磁性材料層１４との間における金属元素の拡散を適切に抑制できるから、フリー磁性層１５と非磁性材料層１４間にＣｏＦｅ合金あるいはＣｏからなる中間層６１を形成する必要性は、フリー磁性層１５をＮｉＦｅ合金などのＣｏを含まない磁性材料で形成する場合に比べて少ない。
【０２２６】
しかしフリー磁性層１５をＣｏＦｅＮｉ合金で形成する場合でも、フリー磁性層１５と非磁性材料層１４との間にＣｏＦｅ合金やＣｏからなる中間層６１を設けることが、フリー磁性層１５と非磁性材料層１４間での金属元素の拡散をより確実に防止できる観点から好ましい。
【０２２７】
またフリー磁性層１５と非磁性材料層１４間に中間層６１を設け、フリー磁性層１５及び強磁性層１７の少なくとも一方をＣｏＦｅＮｉ合金で形成するとき、前記ＣｏＦｅＮｉ合金のＦｅの組成比は７原子％以上で１５原子％以下で、Ｎｉの組成比は５原子％以上で１５原子％以下で、残りの組成比はＣｏであることが好ましい。
【０２２８】
これによりフリー磁性層１５と強磁性層１７間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界を強くすることができる。具体的には、反平行状態が崩れるときの磁界、すなわちスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）を約２９３（ｋＡ／ｍ）にまで大きくすることができる。
【０２２９】
よって、フリー磁性層１５及び強磁性層１７ｃの両側端部の磁化を適切に反平行状態にピン止めでき、サイドリーディングの発生を抑制することができる。
【０２３０】
なお本発明では、フリー磁性層１５及び強磁性層１７の双方を前記ＣｏＦｅＮｉ合金で形成することが好ましい。これにより、より安定して高いスピンフロップ磁界を得ることができる。
【０２３１】
また上記した組成範囲内であると、フリー磁性層１５及び強磁性層１７の磁歪を−３×１０^-6から３×１０^-6の範囲内に収めることができ、また保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下に小さくできる。さらに、前記フリー磁性層１５の軟磁気特性の向上を図ることができる。
【０２３２】
図３は、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見た断面図である。
【０２３３】
図３の磁気検出素子でも図１の磁気検出素子と同様に、基板１１側から第１の反強磁性層１２、第１の固定磁性層１３ａ、非磁性中間層１３ｂ、第２の固定磁性層１３Ｂ、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、及び強磁性層１７が順に積層されている。
【０２３４】
第１の反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、及び強磁性層１７の材料は図１に示された磁気検出素子の製造方法において用いた材料と同じである。
【０２３５】
図３では、強磁性層１７と第２の反強磁性層１８の間に、非磁性層３０及び他の反強磁性層３１が形成されている。
【０２３６】
他の反強磁性層３１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。
【０２３７】
他の反強磁性層３１は、後述する図３の磁気検出素子の製造方法において、第１の反強磁性層１２に交換異方性磁界を発生されるために磁場中熱処理する工程において、非磁性層３０の酸化を防ぐためのものである。
【０２３８】
非磁性層３０は、Ｒｕによって形成され、膜厚は８〜１１Åである。また、非磁性層は、Ｒｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕのうち１種または２種以上の元素を用いて形成することもできる。
また、第２の反強磁性層１８と電極層１９の間にＴａ，ＣＲなどからなる電極下地層（保護層）が形成されてもよい。
【０２３９】
なお、フリー磁性層１５と非磁性材料層１４の間にＣｏなどからなる拡散防止層が形成されていてもよい。この拡散防止層はフリー磁性層１５と非磁性材料層１４の相互拡散を防止する。また、第２固定磁性層１３ｃと非磁性材料層１４の間にＣｏなどからなる拡散防止層が形成されていてもよい。この拡散防止層は第２固定磁性層１３ｃと非磁性材料層１４の相互拡散を防止する。
【０２４０】
図３に示される磁気検出素子では、強磁性層１７が、第２の反強磁性層１８及び他の反強磁性層３１との非磁性層３０を介したＲＫＫＹ相互作用によって磁化方向がトラック幅方向と反平行方向に固定され、さらに、この強磁性層１７の下層に非磁性中間層１６を介して形成されたフリー磁性層１５の磁化方向も、強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用によって、トラック幅方向に揃えられる。すなわち、第２の反強磁性層１８の下層の領域（トラック幅方向両端部Ｄ，Ｄ）において強磁性層１７、非磁性中間層１６、及びフリー磁性層１５がシンセティックフェリ構造となっており、フリー磁性層１５の磁化方向をトラック幅方向に平行な方向に揃えることが容易になっている。
【０２４１】
従って、第２の反強磁性層１８及び他の反強磁性層３１と強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用が比較的弱くても、フリー磁性層１５の磁化方向を確実に固定磁性層１３の磁化方向と交叉する方向に揃えることが容易になる。なお、フリー磁性層１５の磁化方向が固定磁性層１３の磁化方向に対して直交していることが好ましい。
【０２４２】
本実施の形態では、第２の反強磁性層１８、他の反強磁性層３１、非磁性層３０及び強磁性層１７を貫通し、底面４１ｂが非磁性中間層１６内に位置している凹部４１が形成されている。凹部４１の底面４１ｂのトラック幅方向の幅寸法がトラック幅寸法に等しい。凹部４１の側面４１ａ，４１ａは、トラック幅方向に対する垂直面となっている。
【０２４３】
本実施の形態でも、第２の反強磁性層１８のトラック幅領域に対向した部位が先細りしない。フリー磁性層１５の磁化方向は、凹部４１の底面４１ｂの下部に位置する領域以外のトラック幅方向両端部Ｄ，Ｄで反強磁性を発揮するために十分な膜厚を有する第２の反強磁性層１８及び他の反強磁性層３１との交換結合によって固定される。
【０２４４】
フリー磁性層１５の凹部４１の底面４１ｂの下部に位置する領域Ｅは、外部磁界が印加されない状態おいて、第２の反強磁性層１８及び他の反強磁性層３１との交換結合によって磁化方向が固定された両端部Ｄ，Ｄにならって図示Ｘ方向に揃えられ、外部磁界が印加されるとその磁化方向が変化する。
【０２４５】
従って、磁気検出素子のトラック幅Ｔｗは、凹部４１の底面４１ｂのトラック幅方向の幅寸法によって決定され、しかも、トラック幅Ｔｗから外れた領域で記録信号を読み取ってしまうサイドリーディングを防止することができる。
【０２４６】
上述したように、本発明では、凹部４１は一様の厚さで成膜された第２の反強磁性層を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やイオンミリングを用いて、基板１１の表面に対する垂直方向に削るだけで形成することができるので、正確な幅寸法Ｔｗで凹部４１を形成することが可能になる。すなわち、磁気検出素子のトラック幅を正確に規定できる。
【０２４７】
また、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）Ｔｗ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Ｔｗ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。
【０２４８】
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１５の幅方向長さのバラつきを抑えることができる。
【０２４９】
また、図３に示される磁気検出素子では、非磁性中間層１６はトラック幅Ｔｗの領域内において、フリー磁性層１５の保護層として機能する。また、非磁性中間層１６を、導電性を有する材料を用いて形成することにより、スピンフィルター効果を有するバックド層（ｂａｃｋｅｄｌａｙｅｒ）として機能させることが可能になる。
【０２５０】
また、図４に示されるように、強磁性層１７の上層に直接、他の反強磁性層３１が積層されてもよい。図４の磁気検出素子では、強磁性層１７の磁化方向は、他の反強磁性層３１及び第２の反強磁性層１８との交換結合によって図示Ｘ方向と反平行方向にそろえられる。
【０２５１】
さらに、この強磁性層１７の下層に非磁性中間層１６を介して形成されたフリー磁性層１５の磁化方向も、強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用によって、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。すなわち、第２の反強磁性層１８の下層の領域（トラック幅方向両端部Ｄ，Ｄ）において強磁性層１７、非磁性中間層１６、及びフリー磁性層１５がシンセティックフェリ構造となっており、フリー磁性層１５の磁化方向をトラック幅方向に揃えることが容易になっている。
【０２５２】
従って、第２の反強磁性層１８及び他の反強磁性層３１と強磁性層１７との交換結合が比較的弱くても、フリー磁性層１５の磁化方向を確実に固定磁性層１３の磁化方向と交叉する方向に揃えることが容易になる。なお、フリー磁性層１５の磁化方向が固定磁性層１３の磁化方向に対して直交していることが好ましい。
【０２５３】
フリー磁性層１５の磁化方向は、凹部４１の底面４１ｂの下部に位置する領域以外のトラック幅方向両端部Ｄ，Ｄでのみ、確実に第２の反強磁性層１８及び他の反強磁性層３１との交換結合によって固定される。
【０２５４】
フリー磁性層１５の凹部４１の底面４１ｂの下部に位置する領域Ｅは、外部磁界が印加されない状態おいて、第２の反強磁性層１８及び他の反強磁性層３１との交換結合によって磁化方向が固定された両端部Ｄ，Ｄにならって図示Ｘ方向に揃えられ、外部磁界が印加されるとその磁化方向が変化する。
【０２５５】
また、図４に示される磁気検出素子でも、非磁性中間層１６はトラック幅Ｔｗの領域内において、フリー磁性層１５の保護層として機能する。また、非磁性中間層１６を、導電性を有する材料を用いて形成することにより、スピンフィルター効果を有するバックド層（ｂａｃｋｅｄｌａｙｅｒ）として機能させることが可能になる。
【０２５６】
また、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成しても、第１の実施の形態と同様に、第１の反強磁性層１２と固定磁性層１３ａとの間の交換異方性磁界の方向を図示Ｙ方向に向けたまま、第２の反強磁性層１８、他の反強磁性層３１と強磁性層１７との間の交換異方性磁界を図示Ｘ方向と反平行方向に向けることができる
また、図５に示されるように、非磁性層３０の上層に第２の反強磁性層１８が直接積層されてもよい。図５の磁気検出素子では、強磁性層１７の磁化方向は、第２の反強磁性層１８とのＲＫＫＹ相互作用によって図示Ｘ方向と反平行方向にそろえられる。
【０２５７】
さらに、この強磁性層１７の下層に非磁性中間層１６を介して形成されたフリー磁性層１５の磁化方向も、強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用によって、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。すなわち、第２の反強磁性層１８の下層の領域（トラック幅方向両端部Ｄ，Ｄ）において強磁性層１７、非磁性中間層１６、及びフリー磁性層１５がシンセティックフェリ構造となっており、フリー磁性層１５の磁化方向をトラック幅方向に揃えることが容易になっている。
【０２５８】
従って、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用が比較的弱くても、フリー磁性層１５の磁化方向を確実に固定磁性層１３の磁化方向と交叉する方向に揃えることが容易になる。なお、フリー磁性層１５の磁化方向が固定磁性層１３の磁化方向に対して直交していることが好ましい。
【０２５９】
フリー磁性層１５の磁化方向は、凹部４１の底面４１ｂの下部に位置する領域以外のトラック幅方向両端部Ｄ，Ｄでのみ、確実に第２の反強磁性層１８との磁気的結合によって固定される。
【０２６０】
フリー磁性層１５の凹部４１の底面４１ｂの下部に位置する領域Ｅは、外部磁界が印加されない状態おいて、第２の反強磁性層１８とのＲＫＫＹ相互作用によって磁化方向が固定された両端部Ｄ，Ｄにならって図示Ｘ方向に揃えられ、外部磁界が印加されるとその磁化方向が変化する。
【０２６１】
また、図５に示される磁気検出素子でも、非磁性中間層１６はトラック幅Ｔｗの領域内において、フリー磁性層１５の保護層として機能する。また、非磁性中間層１６を、導電性を有する材料を用いて形成することにより、スピンフィルター効果を有するバックド層（ｂａｃｋｅｄｌａｙｅｒ）として機能させることが可能になる。
【０２６２】
また、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成しても、第１の実施の形態と同様に、第１の反強磁性層１２と固定磁性層１３ａとの間の交換異方性磁界の方向を図示Ｙ方向に向けたまま、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換異方性磁界を図示Ｘ方向と反平行方向に向けることができる。
【０２６３】
このスピンバルブ型磁気検出素子においては、電極層１９、１９からフリー磁性層１５、非磁性材料層１４、固定磁性層１３に定常電流が与えられ、図示Ｚ方向に走行する磁気記録媒体からの漏れ磁界が図示Ｙ方向に与えられると、フリー磁性層１５の磁化方向が図示Ｘ方向から図示Ｙ方向に向けて変動する。このフリー磁性層１５内での磁化方向の変動と第２の固定磁性層１３ｃの磁化方向との関係で電気抵抗が変化し、この抵抗変化に基づく電圧変化により磁気記録媒体からの漏れ磁界が検出される。
【０２６４】
図３に示された磁気検出素子の製造方法を説明する。
まず、基板１１側から第１の反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、強磁性層非磁性層１６、他の反強磁性層３１からなる多層膜Ａ２を形成する。
【０２６５】
第１の反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、強磁性層１７、非磁性層３０及び他の反強磁性層３１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同一真空成膜装置中で連続成膜される。
【０２６６】
第１の反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、及び強磁性層１７の材料は図１に示された磁気検出素子の製造方法において用いた材料と同じである。
【０２６７】
非磁性層３０は、Ｒｕによって形成され、膜厚は８〜１１Åである。また、非磁性層は、Ｒｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕのうち１種または２種以上の元素を用いて形成することもできる。
【０２６８】
他の反強磁性層３１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。
【０２６９】
次に、多層膜Ａ２を第１の熱処理温度、Ｙ方向を向いた第１の大きさの磁界中で、第１の磁場中アニールを行い、第１の反強磁性層１２に交換異方性磁界を発生させ、固定磁性層１３の磁化方向を図示Ｙ方向に固定する。本実施の形態では、前記第１の熱処理温度を２７０℃、磁界の第１の大きさを８００ｋ（Ａ／ｍ）としている。
【０２７０】
ここで、他の反強磁性層３１の膜厚は０Åよりも大きく３０Å以下である。他の反強磁性層３１の膜厚が３０Å以下であると、他の反強磁性層３１を磁場中アニールにかけても不規則構造から規則構造への変態が生じず、非磁性層３０を介した強磁性層１７との間にＲＫＫＹ相互作用に基づく交換異方性磁界が発生しない。従って、多層膜Ａ２を第１の磁場中アニールにかけたときに、他の反強磁性層３１には交換異方性磁界が発生せず、強磁性層１７の磁化方向が図示Ｙ方向に固定されることはない。
【０２７１】
多層膜Ａ２を第１の磁場中アニールにかけたときに、他の反強磁性層３１は、その表面から１０〜２０Å程度酸化する。そこで、多層膜Ａ２の状態で他の反強磁性層３１の表面をイオンミリングによって２０Å程削り、酸化した部分を除去する。
【０２７２】
次に、多層膜Ａ２上に、第２の反強磁性層である第２の反強磁性層１８を成膜する。
【０２７３】
第２の反強磁性層１８は、第１の反強磁性層１２と同様に、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。
【０２７４】
第２の反強磁性層１８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。
【０２７５】
ここで、第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８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。
【０２７６】
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。
【０２７７】
第１の反強磁性層１２及び第２の反強磁性層１８として、これらの適切な組成範囲の合金を使用し、これを熱処理することにより、大きな交換結合磁界を発生する第１の反強磁性層及び第２の反強磁性層を得ることができる。特に、ＰｔＭｎ合金であれば、強磁性層との間に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第１の反強磁性層及び第２の反強磁性層を得ることができる。
【０２７８】
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。
【０２７９】
なお、本実施の形態の磁気検出素子は、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成することができる。
【０２８０】
また、第２の反強磁性層１８の上層にＴａなどの非磁性材料からなる保護層を成膜してもよい。
【０２８１】
次に第２の反強磁性層１８まで形成された多層膜を、第２の熱処理温度、Ｘ方向を向いた第２の大きさの磁界中で、第２の磁場中アニールにかけて、非磁性層３０を介したＲＫＫＹ相互作用によって第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間に交換異方性磁界を発生させ、強磁性層１７の磁化方向を図示Ｘ方向と反平行方向に固定する。強磁性層１７の磁化方向が図示Ｘ方向と反平行方向に固定されると、フリー磁性層１５の磁化方向も非磁性中間層１６を介した強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用によって、図示Ｘ方向に固定される。本実施の形態では、前記第２の熱処理温度を２５０℃、磁界の第２の大きさを２４ｋ（Ａ／ｍ）としている。
【０２８２】
第２の反強磁性層１８の交換異方性磁界は、第２の磁場中アニール工程において始めて生じる。従って、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換異方性磁界の方向を図示Ｙ方向に向けたまま、非磁性層３０を介した第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換異方性磁界を図示Ｘ方向と反平行方向に向けるためには、前記第２の熱処理温度を、第１の反強磁性層１２による交換結合磁界が消失するブロッキング温度より低い温度に設定し、前記第２の磁界の大きさを第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換異方性磁界より小さくするだけでよい。なお、前記第２の磁界の大きさを前記フリー磁性層及び強磁性層の飽和磁界及び前記フリー磁性層及び強磁性層の反磁界より大きく、また前記フリー磁性層と強磁性層の間の反平行結合が崩れるスピンフロップ磁界より小さくすることがより好ましい。また、第２の磁場中アニールをこれらの条件下で行えば、第１の反強磁性層１２と第２の反強磁性層１８を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成しても、第１の反強磁性層１２と第１の固定磁性層１３ａとの間の交換異方性磁界の方向を図示Ｙ方向に向けたまま、第２の反強磁性層１８と強磁性層１７との間の交換異方性磁界を図示Ｘ方向と反平行方向に向けることができる。すなわち、フリー磁性層１５の磁化方向を、固定磁性層１３の磁化方向と直交する方向に固定することが容易になる。
【０２８３】
次に、第２の反強磁性層１８上にレジストを積層し、第２の反強磁性層１８上をトラック幅Ｔｗの間隔を開けてマスキングする。第２の反強磁性層１８の前記レジストによってマスクされない部分を、イオンミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）などによって、基板１１の表面に対する垂直方向、すなわちトラック幅方向に対する垂直方向に削り込むことにより凹部４１を形成する。凹部４１の側面４１ａ，４１ａは、トラック幅方向に対して垂直になっている。凹部４１の底面４１ｂが非磁性中間層１６内に位置するように、凹部４１を形成する。
【０２８４】
すなわち、強磁性層１７の磁化方向は、凹部４１の底面４１ｂに重なる領域以外のトラック幅方向両端部Ｄ，Ｄでのみ、確実に第２の反強磁性層１８及び他の反強磁性層３１との交換結合によって固定される。従って、強磁性層１７の下層に非磁性中間層１６を介して積層されているフリー磁性層１５の磁化方向も、トラック幅方向両端部Ｄ，Ｄでのみ確実に強磁性層１７とのＲＫＫＹ相互作用により固定される。
【０２８５】
凹部４１の底面４１ｂに重なるフリー磁性層１５の領域Ｅは、外部磁界が印加されない状態おいて、磁化方向が固定された両端部Ｄ，Ｄにならって図示Ｘ方向に揃えられ、外部磁界が印加されるとその磁化方向が変化する。
【０２８６】
従って、磁気検出素子のトラック幅は、前記凹部の幅寸法Ｔｗによって決定される。上述したように、本発明では、凹部４１は一様の厚さで成膜された第２の反強磁性層４２を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やイオンミリングを用いて、基板１１の表面に対する垂直方向に削るだけで形成することができるので、正確な幅寸法Ｔｗで凹部４１を形成することが可能になる。すなわち、磁気検出素子のトラック幅Ｔｗを正確に規定できる。
【０２８７】
凹部４１の形成後、凹部４１の幅寸法（＝トラック幅Ｔｗ）より広い幅寸法の領域を覆うリフトオフ用のレジストを第２の反強磁性層１８上に形成し、第２の反強磁性層１８上であって、前記リフトオフ用のレジストによって覆われていない領域に電極層１９，１９をスパッタ法や蒸着法によって成膜する。電極層１９，１９は、例えば、Ａｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどを用いて成膜される。電極層１９，１９の成膜後、前記レジスト層を除去して磁気検出素子を得る。
【０２８８】
本製造方法によって製造された磁気検出素子は電極層１９，１９と凹部４１との間にトラック幅方向の段差ができる。なお、第２の反強磁性層１８上に前述したＴａ，Ｃｒなどからなる保護層を介して電極層１９，１９が積層されてもよい。このとき前記保護層は電極下地層として機能する。
【０２８９】
なお、上記説明では第２の反強磁性層１８の上層に前記レジストを積層して、第２の反強磁性層１８に凹部を形成した後、第２の反強磁性層１８の上層に電極層１９，１９を積層したが、第２の反強磁性層１８の上層に電極層１９を成膜した後、電極層１９をマスクとして第２の反強磁性層１８に凹部を形成すると、図７に示されるような電極層１９の傾斜面１９ａと凹部４１の側面４１ａが連続面となる磁気検出素子が得られる。
【０２９０】
また、前記第２の磁場中アニールは、第２の反強磁性層１８に凹部４１を形成した後行ってもよい。
【０２９１】
また、本実施の形態では、基板１１上に直接第１の反強磁性層１２が積層されているが、基板１１上にアルミナ層及びＴａ等からなる下地層を介して反強磁性層１２が積層されてもよい。
【０２９２】
また図８に示される磁気検出素子のように電極層５０，５０が第１の反強磁性層１２から第２の反強磁性層１８まで積層された積層体の両側端部に接続されてもよい。
【０２９３】
本実施の形態の磁気検出素子は、非磁性材料層１４やフリー磁性層１５に比べて抵抗値の高い第２の反強磁性層１８を介さずに、電極層５０，５０から非磁性材料層１４及びフリー磁性層１５付近にセンス電流を与える割合を向上させることができる。また、磁気抵抗変化率に寄与する前記積層体と電極層５０，５０との間の接続抵抗を低減させることができ、スピンバルブ型磁気検出素子の磁気抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくさせることができる。
【０２９４】
また、フリー磁性層１５の単磁区化を保った状態で電極層５０，５０からフリー磁性層１５付近に直接センス電流を与えることができるため、サイドリーディングを防止することができ、一層の高記録密度化に対応することができる。
【０２９５】
なお、一対の電極層５０，５０は、少なくともフリー磁性層１５、非磁性材料層１４、固定磁性層１３の膜面方向両側に配置されるものであってもよい。
【０２９６】
なお、上述した実施の形態の磁気検出素子磁気検出素子において、固定磁性層１３が単層の強磁性材料層として形成されてもよい。
【０２９７】
また、図３ないし図８に示された磁気検出素子でも、フリー磁性層１５及び強磁性層１７の少なくとも一方を、以下の組成を有する磁性材料で形成することが好ましい。
【０２９８】
組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、Ｆｅの組成比は９原子％以上で１７原子％以下で、Ｎｉの組成比は０．５原子％以上で１０原子％以下で、残りの組成はＣｏである。
【０２９９】
これにより、フリー磁性層１５と強磁性層１７間で発生するＲＫＫＹ相互作用における交換結合磁界を強くすることができる。具体的には、反平行状態が崩れるときの磁界、すなわちスピンフロップ磁界（Ｈｓｆ）を約２９３（ｋＡ／ｍ）にまで大きくすることができる。
【０３００】
また上記した組成範囲内であると、フリー磁性層１５及び強磁性層１７の磁歪を−３×１０^-6から３×１０^-6の範囲内に収めることができ、また保磁力を７９０（Ａ／ｍ）以下に小さくできる。
【０３０１】
さらに、フリー磁性層１５の軟磁気特性の向上、非磁性材料層１４間でのＮｉの拡散による抵抗変化量（ΔＲ）や抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の低減の抑制を適切に図ることが可能である。
【０３０２】
また、フリー磁性層１５と非磁性材料層１４との間に、ＣｏＦｅ合金やＣｏ合金で形成される中間層９１が設けられてもよい。
【０３０３】
中間層９１が設けられる場合には、前記ＣｏＦｅＮｉ合金のＦｅの組成比を７原子％以上で１５原子％以下で、Ｎｉの組成比を５原子％以上で１５原子％以下で、残り組成比をＣｏとすることが好ましい。
【０３０４】
図１から図８に示された磁気検出素子を用いて磁気ヘッドを構成するときには、基板１１と第１の反強磁性層１２の間に、アルミナなどの絶縁性材料からなる下地層、この下地層上に積層される磁性合金からなる下部シールド層、及びこの下部シールド上に積層される絶縁性材料からなる下部ギャップ層が形成される。磁気検出素子は前記下部ギャップ層上に積層される。また、この磁気検出素子上には、絶縁性材料からなる上部ギャップ層、及びこの上部ギャップ層上に積層される磁性合金からなる上部シールド層が形成される。また、前記上部シールド層上に書き込み用のインダクティブ素子が積層されてもよい。
【０３０５】
ところで図１ないし図８に示す磁気検出素子は、多層膜Ａ１、Ａ２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両端部Ｄ上に電極層１９が設けられ、前記電極層１９から前記多層膜内に流れる電流が、前記多層膜内を各層の膜面に対して平行な方向に流れるＣＩＰ（current in the plane）型の磁気検出素子と呼ばれる構造である。
【０３０６】
一方、図９以降で説明する磁気検出素子は、前記多層膜の上下に電極層が設けられ、前記電極層から前記多層膜内に流れる電流が、前記多層膜の各層の膜面に対し垂直方向に流れるＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型と呼ばれる構造であり、本発明は、前記ＣＰＰ型の磁気検出素子にも適用可能である。
【０３０７】
ＣＰＰ型の磁気検出素子においても、図１ないし図８のＣＩＰ型の磁気検出素子と同じ効果を期待することができる。
【０３０８】
すなわち本発明では、凹部２１は一様の厚さで成膜された第２の反強磁性層を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やイオンミリングを用いて、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に対する垂直方向に削るだけで形成することができるので、正確な幅寸法Ｔｗで凹部２１を形成することが可能になる。すなわち、磁気検出素子のトラック幅を正確に規定できる。
【０３０９】
また、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）Ｔｗ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Ｔｗ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。
【０３１０】
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１５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。以上によってサイドリーディングの発生を適切に抑制することが可能になる。
【０３１１】
ところで図９に示す磁気検出素子の多層膜Ａ１の構造は図１に示す多層膜Ａ１と同じ膜構成であるが、以下の点で構造が異なる。
【０３１２】
図９に示す多層膜Ａ１の下には下部電極を兼ねた下部シールド層７４が設けられている。前記下部シールド層７４はパーマロイ（ＮｉＦｅ）などの磁性材料でメッキ形成されたものである。
【０３１３】
また図９に示すように前記第２反強磁性層１８上には絶縁層７２が設けられている。前記絶縁層７２は、例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＡｌＮ、ＴｉＣなどの絶縁材料で形成される。
【０３１４】
また前記凹部２１は、前記絶縁層７２、第２の反強磁性層１８及び強磁性層１７を貫通し、前記凹部２１の側面２１ａは、前記絶縁層７２、第２の反強磁性層１８及び強磁性層１７の内側端面の連続面として形成されている。前記側面２１ａはトラック幅方向に対して垂直面となっている。
【０３１５】
図９に示すように前記凹部２１の側面２１ａには、絶縁層７３が形成されている。前記絶縁層７３は、例えばＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＡｌＮ、ＴｉＣなどの絶縁材料で形成される。
【０３１６】
本発明では、前記第２の反強磁性層１８上に形成された絶縁層７２と、前記凹部２１の側面２１ａに形成された絶縁層７３とは別体で形成される。後述する製造方法によれば、絶縁層７２、７３を別々に形成することができ、それぞれの絶縁層７２、７３は分流ロスを防ぐことができる適度な膜厚を有して形成される。
【０３１７】
また図９に示すように、前記絶縁層７３上から前記凹部２１の底面２１ｂにかけて上部電極を兼ねた上部シールド層７５が設けられている。
【０３１８】
このように図９に示す磁気検出素子では前記多層膜Ａ１の上下に電極を兼ねたシールド層７４、７５が設けられ、前記シールド層７４、７５間に流れる電流は、前記多層膜Ａ１内を膜面に対し垂直な方向に流れるようになっている。
【０３１９】
図９に示す磁気検出素子では、前記第２反強磁性層１８の上面、および凹部２１の側面２１ａが絶縁層７２、７３によって覆われているので、前記上部シールド層７５から前記多層膜Ａ１内に流れる電流が、第２反強磁性層１８等に分流せず、前記電流は前記凹部２１の底面２１ｂ上の絶縁層７３、７３間の間隔で決定されるトラック幅Ｔｗ内を適切に流れる。よって図９に示す構造の磁気検出素子であれば、電流経路がトラック幅Ｔｗから広がるのを抑制でき再生出力の大きいＣＰＰ型の磁気検出素子を製造することが可能になる。
【０３２０】
また図９に示すように前記絶縁層７２上から絶縁層７３上、および凹部２１の底面２１ｂ上にかけて点線で描かれた非磁性層７６が設けられていてもよい。前記非磁性層７６は、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成されることが好ましい。前記非磁性層７６は、上部ギャップ層としての役割を有するものであるが、前記非磁性層７６は前記凹部２１の底面２１ｂ上にも形成されるため、電流経路の出入口となる凹部２１の底面２１ｂ上を例えば絶縁材料からなる非磁性層７６で覆うことは前記電流が多層膜Ａ１内に流れにくくなるため好ましくない。よって本発明では前記非磁性層７６を非磁性導電材料で形成することが好ましい。
【０３２１】
また図９に示す磁気検出素子では多層膜Ａ１を構成する非磁性材料層１４がＣｕなどの非磁性導電材料で形成されてもよいし、あるいは前記非磁性材料層１４がＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成されてもよい。前者の磁気検出素子はスピンバルブＧＭＲ型磁気抵抗効果素子（ＣＰＰ−ＧＭＲ）と呼ばれる構造であり、後者の磁気検出素子はスピンバルブトンネル型磁気抵抗効果型素子（ＣＰＰ−ＴＭＲ）と呼ばれる構造である。
【０３２２】
トンネル型磁気抵抗効果型素子は、スピントンネル効果を利用して抵抗変化を生じさせるものであり、固定磁性層１３とフリー磁性層１５との磁化が反平行のとき、最も前記非磁性材料層１４を介してトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、前記固定磁性層１３とフリー磁性層１５との磁化が平行のとき、最もトンネル電流は流れ易くなり抵抗値は最小になる。
【０３２３】
この原理を利用し、外部磁界の影響を受けてフリー磁性層１５の磁化が変動することにより、変化する電気抵抗を電圧変化（低電流動作時）あるいは電流変化（低電圧動作時）としてとらえ、記録媒体からの洩れ磁界が検出されるようになっている。
【０３２４】
図１０は、図２に示す磁気検出素子を図９と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子にした実施形態、図１１は、図３に示す磁気検出素子を図９と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子にした実施形態、図１２は、図４に示す磁気検出素子を図９と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子にした実施形態、図１３は図５に示す磁気検出素子を図９と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子にした実施形態、図１４は図６に示す磁気検出素子を図９と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子にした実施形態、および図１５は図７に示す磁気検出素子を図９と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子にした実施形態である。
【０３２５】
すなわち図１０ないし図１５に示す磁気検出素子ではいずれも、第１反強磁性層１２の下に下部電極を兼用した下部シールド層７４が設けられ、また第２の反強磁性層１８上には絶縁層７２が設けられ、凹部２１、４１の側面２１ａ、４１ａに絶縁層７３が設けられ、さらに前記絶縁層７２上、及び絶縁層７３上から前記凹部２１、４１の底面２１ｂ、４１ｂ上にかけて上部電極を兼用した上部シールド層７５が設けられている。
【０３２６】
図１４及び図１５に示す磁気検出素子での凹部２１の側面２１ａは、底面２１ｂから図示Ｚ方向に離れるにしたがって徐々にトラック幅方向（図示Ｘ方向）の間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成されているが、このように前記側面２１ａを傾斜面や湾曲面で形成すると、前記側面２１ａに適切な膜厚を有する絶縁層７３を形成しやすくなり、分流ロスの低減を適切に図ることができて好ましい。
【０３２７】
図１６及び図１７に示す磁気検出素子は、図９ないし図１５と同様にＣＰＰ型の磁気検出素子であるが、下部シールド層７４の形状が図９ないし図１５のそれとは異なっている。
【０３２８】
図１６に示す実施形態は、図９と同じ多層膜Ａ１の膜構成を有し、しかも第２の反強磁性層１８上には絶縁層７２が形成され、凹部２１の側面２１ａには絶縁層７３が形成され、さらに前記絶縁層７２、７３及び凹部２１の底面２１ｂ上にかけて上部電極を兼用した上部シールド層７５が設けられており、この点で図９と一致している。
【０３２９】
図９と異なるのは、下部電極を兼用した下部シールド層７４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部に、前記多層膜Ａ１方向（図示Ｚ方向）に突出した突出部７４ａが設けられ、この突出部７４ａの上面７４ａ１が前記多層膜Ａ１の下面に接しており、前記突出部７４ａから前記多層膜Ａ１内に（あるいは多層膜Ａ１から前記突出部７４ａに）電流が流れるようになっている点である。
【０３３０】
そして図１６に示す実施形態では前記下部シールド層７５のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部７４ｂと前記多層膜Ａ１間に絶縁層７７が設けられている。前記絶縁層７７は、Ａｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＡｌＮやＴｉＣなどの絶縁材料で形成される。
【０３３１】
図１６に示す実施形態では、下部シールド層７４は、突出部７４ａの形成によって多層膜Ａ１に対する電流経路が絞り込まれ、さらに前記下部シールド層７４の両側端部７４ｂと多層膜Ａ１間に絶縁層７７が設けられたことで、前記両側端部７４ｂから前記多層膜Ａ１内に電流が分流することを適切に抑制でき、より効果的に再生出力が大きく実効トラック幅が狭い磁気検出素子を製造することが可能になる。
【０３３２】
図１６に示す実施形態では、前記下部シールド層７４の突出部７４ａの上面７４ａ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の幅寸法は領域Ｅのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法と一致しているが、前記上面７４ａ１の幅寸法が前記領域Ｅの幅寸法より広くてもよい。より好ましくは前記上面７４ａ１の幅寸法がトラック幅Ｔｗと一致することである。これによってより効果的に多層膜Ａ１に対しトラック幅Ｔｗの領域内にのみ電流を流すことが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である。
【０３３３】
また図１６に示す実施形態では、前記下部シールド層７４に形成された突出部７４ａのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側面７４ａ２は、前記突出部７４ａのトラック幅方向における幅寸法が、前記多層膜Ａ１から離れる（図示Ｚ方向と逆方向）にしたがって徐々に広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成されているが、前記両側面７４ａ２は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に対して垂直面であってもかまわない。
【０３３４】
図１７に示す実施形態は、図１６に示す実施形態と同じ形状の下部シールド層７４を有している。すなわち図１７に示す下部シールド層７４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部には、前記多層膜Ａ１方向（図示Ｚ方向）に突出した突出部７４ａが設けられ、この突出部７４ａの上面７４ａ１が前記多層膜Ａ１の下面に接しており、前記突出部７４ａから前記多層膜Ａ１内に（あるいは多層膜Ａ１から前記前記突出部７４ａに）電流が流れるようになっている。そして前記下部シールド層７４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端部７４ｂと前記多層膜Ａ１間に絶縁層７７が設けられている。
【０３３５】
図１７に示す実施形態では図１６と異なって、第２の反強磁性層１８上に絶縁層７２が設けられておらず、また凹部２１の両側面２１ａに絶縁層７３が設けられていない。そして上部電極を兼用した上部シールド層７５は前記第２の反強磁性層１８上から前記凹部２１の両側面２１ａ上及び底面２１ｂ上にかけて直接接合されている。
【０３３６】
図１７に示す実施形態では、図１６に示す実施形態に比べて上部シールド層７５と第２の反強磁性層１８間、及び前記上部シールド層７５と凹部２１の両側面２１ａ間が絶縁されていないので、電流経路はトラック幅Ｔｗよりも広がりやすく再生出力は劣るものと考えられるが、図２６に示す従来に比べて、多層膜Ａ１の下面側で、下部シールド層７４に突出部７４ａの形成によって電流経路を絞り込むことができ、電流経路の広がりを抑えて再生出力の低下を抑制することができる。
【０３３７】
また図１６及び図１７に示す磁気検出素子では、下部シールド層７４に形成された突出部７４ａの上面７４ａ１と、その両側に形成された絶縁層７７の上面とが同一平面で形成されていることが好ましい。これによって前記突出部７４ａ上から絶縁層７７上にかけて形成される多層膜Ａ１の各層の膜面をトラック幅方向に、より平行に形成でき、再生特性に優れた磁気検出素子を製造することが可能になる。
【０３３８】
なお図９ないし図１７に示すＣＰＰ型の磁気検出素子ではいずれも下部シールド層７４及び上部シールド層７５を多層膜の上下に接して形成し、前記シールド層７４、７５に電極層の機能を持たせているが、このような構成によって電極層とシールド層とを別々に形成する必要性が無くなり、ＣＰＰ型の磁気検出素子の製造を容易化することが可能になる。
【０３３９】
しかも前記電極機能とシールド機能とを兼用させれば、シールド層間の間隔で決定されるギャップ長Ｇ１を非常に短くすることができ（図９を参照、なお非磁性層７６が設けられる場合は、非磁性層７６の膜厚も含めてギャップ長Ｇｌが決定される）、今後の高記録密度化により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。
【０３４０】
ただし本発明では、図９ないし図１７に示す実施形態に限るものではなく、前記多層膜の上面及び／または下面に、例えばＡｕ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔａなどからなる電極層を設け、前記多層膜と反対側の前記電極層の面にギャップ層を介して磁性材料製のシールド層を設ける構成であってもかまわない。
【０３４１】
次に代表的に図１４に示すＣＰＰ型の磁気検出素子の製造方法について以下に説明する。
【０３４２】
まずメッキ形成された磁性材料製の下部シールド層７４上に、第１の反強磁性層１２、固定磁性層１３、非磁性材料層１４、フリー磁性層１５、非磁性中間層１６、強磁性層１７、第２の反強磁性層１８及び絶縁層７２を連続スパッタ成膜する。熱処理条件等については上述した通りである。
【０３４３】
次に図１８に示すように前記絶縁層７２の上に露光現像によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部に穴部７８ａが設けられたレジスト層７８を形成する。前記レジスト層７８の内側端面７８ｂは、下面から上面にかけて徐々に前記穴部７８ａのトラック幅方向への間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面で形成される。
【０３４４】
次に図１８に示す矢印Ｆ方向からのイオンミリングによって前記レジスト層７８に覆われていない絶縁層７２、第２反強磁性層１８、強磁性層１７を完全に削り込み、さらに非磁性中間層１６を途中まで削り込む（図１８に示す点線部分の各層が除去される）。
【０３４５】
なお前記レジスト層７８の内側端面７８ｂが傾斜面あるいは湾曲面であるため、またイオンミリングのイオンビーム入射角Ｆが垂直方向から傾いているため、前記イオンミリングによる削り込みによって多層膜に形成された凹部２１の両側端面２１ａも傾斜面あるいは湾曲面として形成される。そして前記レジスト層７８を除去する。
【０３４６】
図１９に示す工程では、前記絶縁層７２上から前記凹部２１の側面２１ａ及び底面２１ｂにかけてＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、ＡｌＮあるいはＴｉＣなどの絶縁材料からなる絶縁層７３をスパッタ成膜する。スパッタ法には、イオンビームスパッタ法、ロングスロースパッタ法、コリメーションスパッタ法などを使用できる。
【０３４７】
ここで注意すべき点は、前記絶縁層７３を形成する際のスパッタ角度θ１にある。図１９に示すようにスパッタ方向Ｇは、多層膜の各層の膜面の垂直方向に対しθ１のスパッタ角度を有しているが本発明では前記スパッタ角度θ１をできる限り大きくして（すなわちより寝かせて）、凹部２１の側面２１ａに絶縁層７３が成膜されやすいようにすることが好ましい。例えば前記スパッタ角度θ１は５０〜７０°である。
【０３４８】
このように前記スパッタ角度θ１を大きくすることで、前記凹部２１の側面２１ａに形成される絶縁層７３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への膜厚Ｔ１を、第２反強磁性層７２の上面及び凹部２１の底面２１ｂに形成される絶縁層７３の膜厚Ｔ２よりも厚く形成できる。このように前記絶縁層７３の膜厚を調整しないと次工程でのイオンミリングで、前記凹部２１の側面２１ａの絶縁層７３がすべて除去されてしまい、あるいは絶縁層７３が残ってもその膜厚は非常に薄くなり、適切に分流ロスを低減させるための絶縁層として機能させることができない。
【０３４９】
次に図１９に示すように多層膜の各層の膜面と垂直方向（図示Ｚ方向と平行な方向）あるいは垂直方向に近い角度（多層膜の各層表面の垂直方向に対し０°〜２０°程度）からイオンミリングを施す。このとき前記凹部２１の底面２１ｂに形成された絶縁層７３を適切に除去するまでイオンミリングを施す。このイオンミリングによって第２反強磁性層７２の上面に形成された絶縁層７３も除去される。一方、前記凹部２１の側面２１ａに形成された絶縁層７３も若干削れるものの、前記凹部２１の底面２１ｂに形成された絶縁層７３よりも厚い膜厚Ｔ１を有し、しかもイオンミリングのミリング方向Ｈは、前記凹部２１の側面２１ａに形成された絶縁層７３から見ると斜め方向になるため、凹部２１の側面２１ａに形成された絶縁層７３は、凹部２１の底面２１ｂに形成された絶縁層７３に比べて削られ難く、よって前記凹部２１の側面２１ａには適度な膜厚の絶縁層７３が残される。
【０３５０】
その状態が図２０である。前記凹部２１の側面２１ａに残される絶縁層７３のトラック幅方向における膜厚Ｔ３は５〜１０ｎｍ程度であることが好ましい。
【０３５１】
図２０に示すように前記第２反強磁性層１８上面は絶縁層７２によって覆われ、また前記凹部２１の側面２１ａは前記絶縁層７３によって覆われた状態になっている。そして必要ならば、前記絶縁層７２、７３から前記凹部２１の底面２１ｂにかけて図１４に示す非磁性層７６を形成した後、上部電極を兼ね備えた上部シールド層７５をメッキ形成する。
【０３５２】
以上のようにして形成された磁気検出素子では、第２反強磁性層１８上、および凹部２１の側面２１ａ上を適切に絶縁層７２、７３によって覆うことができ、シールド層から流れる電流の分流ロスを適切に抑制できるＣＰＰ型の磁気検出素子を製造することが可能になる。
【０３５３】
なお図９ないし図１３、および図１５、１６に示す多層膜の上側領域も図１８ないし図２０と同じ工程によって形成することができるので、説明を省略する。
【０３５４】
図１６及び図１７に示す磁気検出素子では下部シールド層７４に突出部７４ａ及び前記下部シールド層７４の両側端部７４ｂと多層膜間に絶縁層７７を形成するものであるが、これはまず下部シールド層７４をメッキやスパッタで形成し表面を平滑化するポリシングを施した後、前記下部シールド層７４のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部上にレジスト層を形成し、このレジスト層に覆われていない前記下部シールド層７４の両側端部７４ｂをイオンミリングで途中まで削り込む。これによって前記下部シールド層７４のトラック幅方向の中央部に突出部７４ａを形成することができる。
【０３５５】
さらに前記レジスト層に覆われていない前記下部シールド層７４の両側端面７４ａ上に絶縁層７７をスパッタ成膜し、前記絶縁層７７の上面が前記下部シールド層７４の突出部７４ａの上面７４ａ１とほぼ同一平面となった時点で前記スパッタ成膜を終了する。そして前記レジスト層を除去する。なお前記レジスト層を除去した後、前記下部シールド層７４の突出部７４ａの上面７４ａ１及び絶縁層７７の上面をＣＭＰなどを用いて研磨し、前記突出部７４ａの上面７４ａ１と絶縁層７７の上面を高精度に同一平面となるようにしてもよい。この場合、最初のポリシング工程は不要である。
【０３５６】
以上詳述した図９ないし図１７に示すＣＰＰ型磁気検出素子では、その上に書き込み用のインダクティブ素子が積層されていてもよい。
【０３５７】
また図１ないし図１７に示す磁気検出素子は、磁気センサやハードディスクなどに用いられる。
【０３５８】
【発明の効果】
以上詳細に説明した本発明によれば、前記第２の反強磁性層及び前記強磁性層を貫通し、底面が前記非磁性中間層内に設けられ、この底面のトラック幅方向の幅寸法がトラック幅寸法に等しい凹部が形成されており、トラック幅が前記凹部の底面のトラック幅方向の幅寸法によって決定される。すなわち、前記凹部の底面に重なる部分でのみ、前記フリー磁性層などの外部磁界によって磁化方向が変化するフリー磁性層の磁化方向を変化させることができる。
【０３５９】
従って、トラック幅Ｔｗから外れた領域で記録信号を読み取ってしまうサイドリーディングを防止することができる。
【０３６０】
また、前記多層膜の形成時に設定されたトラック幅（光学的トラック幅）Ｔｗの領域が、実質的に記録磁界の再生に寄与し、磁気抵抗効果を発揮する感度領域となる。すなわち、本発明の磁気検出素子は、磁気検出素子の光学的トラック幅が磁気的トラック幅に等しくなり、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Ｔｗ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。
【０３６１】
しかも、前記凹部は、一様の厚さで成膜された前記第２の反強磁性層を、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）やイオンミリングを用いて、トラック幅方向に対する垂直方向に削るだけで形成することができるので、正確な幅寸法で前記凹部を形成することが可能になる。すなわち、磁気検出素子のトラック幅を正確に規定できる。
【０３６２】
また、本発明では、前記凹部の底面が前記非磁性中間層内に位置しているので、前記第２の反強磁性層の下層にある強磁性層が、前記第２の反強磁性層との磁気的結合によって磁化方向がそろえられ、さらに、この強磁性層の下層に非磁性中間層を介して形成されたフリー磁性層が、前記強磁性層とのＲＫＫＹ相互作用によって磁化方向が、前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に、揃えられる。すなわち、前記第２の反強磁性層の下層において前記強磁性層、前記非磁性中間層、及び前記フリー磁性層がシンセティックフェリ構造となっており、前記フリー磁性層の磁化方向を一定方向に揃えることが容易になっている。従って、前記第２の反強磁性層と前記強磁性層との交換結合磁界が比較的弱くても、前記フリー磁性層の磁化方向を確実に、前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向に揃えることが容易になる。
【０３６３】
また本発明における磁気検出素子はＣＩＰ型の磁気検出素子でもＣＰＰ型の磁気検出素子でもどちらにも適用可能である。
【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の断面図、
【図２】本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図３】本発明の第３の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図４】本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図５】本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図６】本発明の第６の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図７】本発明の第７の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図８】本発明の第８の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図９】本発明の第９の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図１０】本発明の第１０の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図１１】本発明の第１１の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図１２】本発明の第１２の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図１３】本発明の第１３の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図１４】本発明の第１４の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図１５】本発明の第１５の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図１６】本発明の第１６の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図１７】本発明の第１７の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図１８】図１４に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１９】図１８の次に行なわれる一工程図、
【図２０】図１９の次に行なわれる一工程図、
【図２１】バックド層によるスピンフィルター効果を説明するための様式説明図、
【図２２】バックド層によるスピンフィルター効果を説明するための様式説明図、
【図２３】フリー磁性層を積層フェリ構造としたときの前記フリー磁性層のヒステリシスループの概念図、
【図２４】従来の磁気検出素子の断面図、
【図２５】従来の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【図２６】従来のＣＰＰ型の磁気検出素子の断面図、
【符号の説明】
１１ 基板
１２ 第１の反強磁性層
１３ 固定磁性層
１３ａ 第１の固定磁性層
１３ｂ 非磁性中間層
１３ｃ 第２の固定磁性層
１４ 非磁性材料層
１５ フリー磁性層
１６ 非磁性中間層
１７ 強磁性層
１８ 第２の反強磁性層
１９ 電極層
２１、４１ 凹部
２１ａ、４１ａ （凹部の）側面
７２、７３、７７ 絶縁層
７４ 下部シールド層
７４ａ 突出部
７５ 上部シールド層
７６ 非磁性層
７８ レジスト層

Claims (25)

1. 下から第１の反強磁性層、この第１の反強磁性層によって磁化方向が固定された固定磁性層、非磁性材料層、第１磁性層、非磁性中間層、強磁性層及び第２の反強磁性層の順に積層された多層膜を有し、
   前記多層膜には、前記第２の反強磁性層及び前記強磁性層を貫通し、底面が前記非磁性中間層内に設けられ、この底面のトラック幅方向の幅寸法がトラック幅寸法に等しい凹部が形成されており、前記凹部の側面はトラック幅方向に対する垂直面となっており、
   前記凹部に隣接するトラック幅方向の両側端部では、前記第２の反強磁性層との磁気的結合により磁化方向が揃えられた、前記強磁性層との磁気的結合により、前記第１磁性層の磁化が前記固定磁性層の磁化方向と交叉する方向へ向けて固定され、
   前記凹部の直下に位置する前記第１磁性層は、磁化が前記固定磁性層の磁化方向と交差する方向に向けられているとともに外部磁界により磁化方向が変化するフリー磁性層として機能することを特徴とする磁気検出素子。
2. 前記非磁性中間層は、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請求項１に記載の磁気検出素子。
3. 前記強磁性層と前記第１磁性層のうち少なくとも一層を、以下の組成を有する磁性材料で形成する請求項１または２に記載の磁気検出素子。
   組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、Ｆｅの組成比は９原子％以上で１７原子％以下で、Ｎｉの組成比は０．５原子％以上で１０原子％以下で、残りの組成比はＣｏである。
4. 前記第１磁性層と前記非磁性材料層と間にＣｏＦｅ合金あるいはＣｏからなる中間層を形成する請求項１または２に記載の磁気検出素子。
5. 前記強磁性層と前記第１磁性層のうち少なくとも一層を、以下の組成を有する磁性材料で形成する請求項４記載の磁気検出素子。
   組成式がＣｏＦｅＮｉで示され、Ｆｅの組成比は７原子％以上で１５原子％以下で、Ｎｉの組成比は５原子％以上で１５原子％以下で、残りの組成比はＣｏである。
6. 前記強磁性層及び前記第１磁性層を前記ＣｏＦｅＮｉで形成する請求項３または５に記載の磁気検出素子。
7. 前記強磁性層と前記第２の反強磁性層の間に、非磁性層が形成されている請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子。
8. 前記非磁性層がＲｕ，Ｃｕ，Ａｇ，Ａｕのうち１種または２種以上の元素を用いて形成されている請求項７に記載の磁気検出素子。
9. 前記非磁性層がＲｕによって形成され、膜厚が８〜１１Åである請求項８に記載の磁気検出素子。
10. 前記第２の反強磁性層の下層に、他の反強磁性層が形成されている請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子。
11. 前記他の反強磁性層の厚さが０より大きく３０Å以下である請求項１０に記載の磁気検出素子。
12. 前記固定磁性層は、単位面積あたりの磁気モーメントの大きさが異なる複数の強磁性材料層が、非磁性中間層を介して積層され、前記非磁性中間層を介して隣接する前記強磁性材料層の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態である請求項１ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子。
13. 前記非磁性中間層は、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請求項１２に記載の磁気検出素子。
14. 前記第１の反強磁性層と前記第２の反強磁性層が、同じ組成の反強磁性材料を用いて形成されている請求項１ないし１３のいずれかに記載の磁気検出素子。
15. 前記第１の反強磁性層、あるいは、前記第２の反強磁性層、又は、前記第１の反強磁性層及び前記第２の反強磁性層は、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種または２種以上の元素である）合金で形成される請求項１ないし１４のいずれかに記載の磁気検出素子。
16. 前記多層膜のトラック幅方向の両側端部上には電極層が設けられ、電流は前記多層膜の各層の膜面に対し平行な方向に流れる請求項１ないし１５に記載の磁気検出素子。
17. 前記多層膜の上下に電極層が設けられ、電流は前記多層膜の各層の膜面に対し垂直方向に流れる請求項１ないし１５記載の磁気検出素子。
18. 前記多層膜の上に設けられた上部電極層は、磁性材料で形成された上部シールド層である請求項１７記載の磁気検出素子。
19. 前記第２の反強磁性層上、および前記凹部のトラック幅方向の両側端面には絶縁層が設けられ、前記上部電極層は、前記絶縁層上から前記凹部の底面にかけて形成されている請求項１７または１８に記載の磁気検出素子。
20. 前記第２の反強磁性層上に形成された絶縁層と、前記凹部のトラック幅方向の両側端面に形成された絶縁層は、別体で形成される請求項１９記載の磁気検出素子。
21. 前記多層膜の下に設けられた下部電極層は、磁性材料で形成された下部シールド層である請求項１７ないし２０のいずれかに記載の磁気検出素子。
22. 前記下部電極層のトラック幅方向の中央には、前記多層膜方向に突出した突出部が設けられ、この突出部の上面が前記多層膜の下面と接し、前記下部電極層のトラック幅方向の両側端部と前記多層膜間には絶縁層が設けられる請求項１７ないし２１のいずれかに記載の磁気検出素子。
23. 前記突出部の上面と、前記下部電極層の両側端部上に設けられた前記絶縁層の上面とは同一平面で形成される請求項２２記載の磁気検出素子。
24. 前記非磁性材料層は非磁性導電材料で形成される請求項１ないし２３のいずれかに記載の磁気検出素子。
25. 前記非磁性材料層は絶縁材料で形成される請求項１７ないし２３のいずれかに記載の磁気検出素子。

Images