JP2002329903A - 磁気検出素子及びその製造方法 - Google Patents
磁気検出素子及びその製造方法Info
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- JP2002329903A JP2002329903A JP2001133975A JP2001133975A JP2002329903A JP 2002329903 A JP2002329903 A JP 2002329903A JP 2001133975 A JP2001133975 A JP 2001133975A JP 2001133975 A JP2001133975 A JP 2001133975A JP 2002329903 A JP2002329903 A JP 2002329903A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来の磁気検出素子では、センス電流が反強
磁性層内など非磁性材料層の周辺以外の部位に分流して
いた。 【解決手段】固定磁性層３５内に鏡面反射層Ｓ１が設け
られ、さらに多層膜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が形成されている。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と重なるように成膜される。
従って、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３
４、及びシード層３３にセンス電流が分流することを防
ぐことができる。
磁性層内など非磁性材料層の周辺以外の部位に分流して
いた。 【解決手段】固定磁性層３５内に鏡面反射層Ｓ１が設け
られ、さらに多層膜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が形成されている。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と重なるように成膜される。
従って、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３
４、及びシード層３３にセンス電流が分流することを防
ぐことができる。
Description
【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。
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１８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。
との対向面側からみた断面図である。
【０００３】図１８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。
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。
【０００４】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。
ガン）合金などの反強磁性材料により形成されている。
【０００５】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。
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。
【０００６】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。
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。
【０００７】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。
−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。
【０００８】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１
５の磁化は図示Ｘ方向に揃えられている。
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１
５の磁化は図示Ｘ方向に揃えられている。
【０００９】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。
Ａｕ、Ｔａ、Ｗなどで形成された電極層２０が形成され
ている。
【００１０】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。
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。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】図１８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。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。
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。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。
【００１２】図１８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。
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。
【００１３】図１８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。
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。
【００１４】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。
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。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明は、基板上に、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、前記
フリー磁性層中、又は前記フリー磁性層の前記非磁性材
料層に接する面と反対側の面に対向する領域中のうち、
１箇所あるいは２箇所以上に絶縁酸化物からなる鏡面反
射層が形成されており、前記多層膜の両側部に形成され
る絶縁層であって、この絶縁層の前記多層膜に対向する
側端面の上端縁が前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に
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
と、前記多層膜の両側部に形成される絶縁層であって、
この絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の下端縁が前
記鏡面反射層の前記非磁性材料層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下側に位置
するように形成される第２絶縁層のどちらか一方または
両方が形成され、かつ前記第１絶縁層の上層または前記
第２絶縁層の下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。
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、前記
フリー磁性層中、又は前記フリー磁性層の前記非磁性材
料層に接する面と反対側の面に対向する領域中のうち、
１箇所あるいは２箇所以上に絶縁酸化物からなる鏡面反
射層が形成されており、前記多層膜の両側部に形成され
る絶縁層であって、この絶縁層の前記多層膜に対向する
側端面の上端縁が前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に
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
と、前記多層膜の両側部に形成される絶縁層であって、
この絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の下端縁が前
記鏡面反射層の前記非磁性材料層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下側に位置
するように形成される第２絶縁層のどちらか一方または
両方が形成され、かつ前記第１絶縁層の上層または前記
第２絶縁層の下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。
【００１６】本発明では、前記固定磁性層中、前記フリ
ー磁性層中、前記フリー磁性層の前記非磁性材料層に接
する面と反対側の面に対向する領域中のうち、１箇所あ
るいは２箇所以上に絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形
成されている。
ー磁性層中、前記フリー磁性層の前記非磁性材料層に接
する面と反対側の面に対向する領域中のうち、１箇所あ
るいは２箇所以上に絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形
成されている。
【００１７】また、本発明では、前記多層膜に対向する
側端面の上端縁が前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に
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
と、前記多層膜に対向する側端面の下端縁が前記鏡面反
射層の非磁性材料層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下側に位置するように形
成される第２絶縁層のどちらか一方または両方が形成さ
れている。
側端面の上端縁が前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に
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
と、前記多層膜に対向する側端面の下端縁が前記鏡面反
射層の非磁性材料層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下側に位置するように形
成される第２絶縁層のどちらか一方または両方が形成さ
れている。
【００１８】これら第１絶縁層と第２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。
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。
【００１９】また、前記非磁性材料層から前記固定磁性
層あるいは前記フリー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。
層あるいは前記フリー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。
【００２０】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。
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。
【００２１】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。
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。
【００２２】本発明では、前記第１絶縁層の上層または
前記第２絶縁層の下層に、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。
前記第２絶縁層の下層に、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。
【００２３】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。
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。
【００２４】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。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。
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。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。
【００２５】前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層は、例
えばＡｌＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ、
ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｎｉ
Ｏ、ＷＯ、ＷＯ3、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉ
Ｏ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。
えばＡｌＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ、
ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4、Ｎｉ
Ｏ、ＷＯ、ＷＯ3、ＢＮ、ＣｒＮ、ＳｉＯＮ、ＡｌＳｉ
Ｏ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。
【００２６】特に、前記第１絶縁層及び前記第２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。
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。
【００２７】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、反強磁
性層、固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を
有し、前記固定磁性層中、前記フリー磁性層中、又は前
記フリー磁性層の前記非磁性材料層に接する面と反対側
の面に対向する領域中のうち、１箇所あるいは２箇所以
上に絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成されている多
層膜を成膜する工程と、（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
膜及び前記下部ギャップ層の一部を除去する工程と、
（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
側部かけて、前記多層膜に対向する側端面の上端縁が前
記鏡面反射層の前記非磁性材料層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絶縁層を形成する工程と、（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、
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、反強磁性層、固定磁
性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を有し、前記固
定磁性層中、前記フリー磁性層中、又は前記フリー磁性
層の前記非磁性材料層に接する面と反対側の面に対向す
る領域中のうち、１箇所あるいは２箇所以上に絶縁酸化
物からなる鏡面反射層が形成されている多層膜を成膜す
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絶
縁層を形成する工程と、（ｉ）前記絶縁層の前記多層膜
に対向する側端面の上端縁が、前記鏡面反射層の前記非
磁性材料層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、前記絶縁
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、また、前記（ｈ）
の工程において、前記絶縁層を、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。
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、反強磁
性層、固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を
有し、前記固定磁性層中、前記フリー磁性層中、又は前
記フリー磁性層の前記非磁性材料層に接する面と反対側
の面に対向する領域中のうち、１箇所あるいは２箇所以
上に絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成されている多
層膜を成膜する工程と、（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
膜及び前記下部ギャップ層の一部を除去する工程と、
（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
側部かけて、前記多層膜に対向する側端面の上端縁が前
記鏡面反射層の前記非磁性材料層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絶縁層を形成する工程と、（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、
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、反強磁性層、固定磁
性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を有し、前記固
定磁性層中、前記フリー磁性層中、又は前記フリー磁性
層の前記非磁性材料層に接する面と反対側の面に対向す
る領域中のうち、１箇所あるいは２箇所以上に絶縁酸化
物からなる鏡面反射層が形成されている多層膜を成膜す
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絶
縁層を形成する工程と、（ｉ）前記絶縁層の前記多層膜
に対向する側端面の上端縁が、前記鏡面反射層の前記非
磁性材料層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、前記絶縁
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、また、前記（ｈ）
の工程において、前記絶縁層を、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。
【００２８】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。
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。
【００２９】
【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。
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。
【００３０】図１に示す磁気検出素子は、反強磁性層３
４、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。
４、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。
【００３１】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。
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。
【００３２】図１では、シード層３３、反強磁性層３
４、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３
７ｃ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。
４、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３
７ｃ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。
【００３３】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。
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。
【００３４】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。
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。
【００３５】例えば本発明では、シード層３３は、Ｎｉ
ＦｅＹ合金（ただしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎ
ｂ，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。
ＦｅＹ合金（ただしＹは、Ｃｒ，Ｒｈ，Ｔａ，Ｈｆ，Ｎ
ｂ，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。
【００３６】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。
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。
【００３７】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。
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。
【００３８】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。
の中心付近において８０〜３００Å、例えば２００Åで
ある。
【００３９】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。
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。
【００４０】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。
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。
【００４１】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。
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。
【００４２】固定磁性層３５は、第１固定磁性層３５
ａ、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。
ａ、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。
【００４３】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、ＣｏＮ
ｉＦｅ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。
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、ＣｏＮ
ｉＦｅ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。
【００４４】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、Ｂ
ａ、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。
Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素
Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂ
ａ、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。
【００４５】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。
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。
【００４６】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、Ｒ
ｅ、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。
により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒ
ｅ、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。
【００４７】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。
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。
【００４８】フリー磁性層３７は、第２フリー磁性層３
７ａ、非磁性中間層３７ｂ、及び第１フリー磁性層３７
ｃからなる。
７ａ、非磁性中間層３７ｂ、及び第１フリー磁性層３７
ｃからなる。
【００４９】第２フリー磁性層３７ａの強磁性層３７ａ
２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、ＣｏＦｅ
Ｎｉ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。
２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、ＣｏＦｅ
Ｎｉ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。
【００５０】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、Ｃ
ｕ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。
形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃ
ｕ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。
【００５１】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３
７ａ１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。
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３
７ａ１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。
【００５２】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。
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。
【００５３】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。
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。
【００５４】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。
酸化タンタルからなるＴａＯ層３８ｂからなる。
【００５５】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。
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。
【００５６】第１絶縁層３９は、ＡｌＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓ
ｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、Ｔｉ
Ｎ、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、ＡｌＳ
ｉＯ、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。
ｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、Ｔｉ
Ｎ、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、ＡｌＳ
ｉＯ、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。
【００５７】第１絶縁層３９上から、第２固定磁性層３
５ｃ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。
５ｃ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。
【００５８】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−Ｃ
ｒ−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。
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−Ｃ
ｒ−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。
【００５９】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。
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。
【００６０】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。
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。
【００６１】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。
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。
【００６２】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。
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。
【００６３】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。
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。
【００６４】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、Ｗ50Ｍ
ｏ50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。
（体心立方格子）構造であるＣｒ、Ｔｉ、Ｍｏ、Ｗ50Ｍ
ｏ50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。
【００６５】下部シールド層３１、下部ギャップ層３
２、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。
２、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。
【００６６】下部シールド層３１及び上部シールド層４
５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。
５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。
【００６７】下部ギャップ層３２、上部ギャップ層４
４、及び上部シールド層を覆う保護層はＡｌ2Ｏ3やＳｉ
Ｏ2などの非磁性無機材料を用いて形成される。
４、及び上部シールド層を覆う保護層はＡｌ2Ｏ3やＳｉ
Ｏ2などの非磁性無機材料を用いて形成される。
【００６８】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３５ｃ
１、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。
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３５ｃ
１、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。
【００６９】また、非磁性材料層３６から固定磁性層３
５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。
５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。
【００７０】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。
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。
【００７１】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。
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。
【００７２】なお、本実施の形態では、フリー磁性層３
７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。
７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。
【００７３】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。
気を検出する原理及び鏡面反射効果について説明する。
【００７４】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。
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。
【００７５】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。
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。
【００７６】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。
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。
【００７７】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。
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。
【００７８】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。
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。
【００７９】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。
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。
【００８０】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）。
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）。
【００８１】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）。
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）。
【００８２】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。
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。
【００８３】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。
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。
【００８４】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。
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。
【００８５】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。
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。
【００８６】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。
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。
【００８７】図１７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。
効果を説明するための模式図を示す。
【００８８】図１７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。
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１７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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
（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３
７ｃ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。
が異なる第２フリー磁性層３７ａと第１フリー磁性層３
７ｃ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。
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３７
ｃの磁気的膜厚より大きくしている。
リー磁性層３７ａの磁気的膜厚を第１フリー磁性層３７
ｃ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。
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。
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。
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。
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。
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。
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３
７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。
７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。
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Ｔ
１と対向する側の側面４１ａが、第１フリー磁性層３７
ｃと第２フリー磁性層３７ａの両方の側面と対向しても
よい。
１と対向する側の側面４１ａが、第１フリー磁性層３７
ｃ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。
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。
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。
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。
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４１
ａ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４１
ｂ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。
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４１
ａ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４１
ｂ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３
７ｅ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。
面４１ａの上端部４１ａ１がフリー磁性層３７の上面３
７ｅ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３７
ｃの磁化方向の乱れを抑えることができる。
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３７
ｃ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３５ｃ
１、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。
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３５ｃ
１、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３
５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。
５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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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Ｂ
１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。
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Ｂ
１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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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、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。
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。
【０１５０】図５に示す磁気検出素子は、反強磁性層３
４、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。
４、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。
【０１５１】図５では、シード層３３、反強磁性層３
４、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３
７ｃ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。
４、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３
７ｃ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。
【０１５２】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。
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。
【０１５３】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３７
ａ１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３７ａ
２のみで構成されてもよい。
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３７
ａ１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３７ａ
２のみで構成されてもよい。
【０１５４】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，Ｔ
ａ．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。
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，Ｔ
ａ．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。
【０１５５】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。
−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。
【０１５６】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。
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。
【０１５７】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。
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。
【０１５８】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−Ｃ
ｒ−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。本実施の形態では、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。
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−Ｃ
ｒ−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。本実施の形態では、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。
【０１５９】図５のように反強磁性層３４の延出部３４
ａ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。
ａ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。
【０１６０】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。
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。
【０１６１】第２絶縁層６１は、ＡｌＯ、Ａｌ2Ｏ3、Ｓ
ｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、Ｔｉ
Ｎ、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、ＡｌＳ
ｉＯ、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。
ｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ、ＡｌＮ、ＡｌＳｉＮ、Ｔｉ
Ｎ、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、ＡｌＳ
ｉＯ、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。
【０１６２】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。
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。
【０１６３】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。
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。
【０１６４】本実施の形態では、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６
０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。
されているために、電極層をかねるハードバイアス層６
０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。
【０１６５】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。
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。
【０１６６】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。
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。
【０１６７】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。
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。
【０１６８】また、本実施の形態では、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。
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。
【０１６９】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。
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。
【０１７０】図６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。
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。
【０１７１】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。
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。
【０１７２】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。
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。
【０１７３】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Ｓ
１ａに重なる位置に形成されてもよい。
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Ｓ
１ａに重なる位置に形成されてもよい。
【０１７４】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。
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。
【０１７５】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。
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。
【０１７６】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３５ｃ
１、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。
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３５ｃ
１、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。
【０１７７】また、非磁性材料層３６から固定磁性層３
５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。
５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。
【０１７８】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。
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。
【０１７９】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。
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。
【０１８０】図７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。
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。
【０１８１】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。
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。
【０１８２】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。
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。
【０１８３】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。
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。
【０１８４】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。下地層８０は
Ｔａなどからなる。
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。下地層８０は
Ｔａなどからなる。
【０１８５】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３５
ｃ、非磁性材料により形成される非磁性中間層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。
される第１固定磁性層３５ａ及び第２固定磁性層３５
ｃ、非磁性材料により形成される非磁性中間層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。
【０１８６】フリー磁性層３７は、第２フリー磁性層３
７ａ、第１フリー磁性層３７ｃ及び非磁性中間層３７ｂ
からなる。
７ａ、第１フリー磁性層３７ｃ及び非磁性中間層３７ｂ
からなる。
【０１８７】第２フリー磁性層３７ａは拡散防止層３７
ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、強磁性層３
７ａ２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。
ａ１、強磁性層３７ａ２、鏡面反射層Ｓ２、強磁性層３
７ａ２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。
【０１８８】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。
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。
【０１８９】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。
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。
【０１９０】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。
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。
【０１９１】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。
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。
【０１９２】バイアス下地層８１、ハードバイアス層８
２、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。
２、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。
【０１９３】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。
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。
【０１９４】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。
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。
【０１９５】この実施例においては、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。
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。
【０１９６】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。
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。
【０１９７】本実施の形態では、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３５ｃ
１、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。
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３５ｃ
１、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。
【０１９８】また、非磁性材料層３６から固定磁性層３
５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。
５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。
【０１９９】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。
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。
【０２００】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。
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。
【０２０１】また、本実施の形態では、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。
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。
【０２０２】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。
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。
【０２０３】図８は、本発明の第８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。
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。
【０２０４】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１０
４，１０８、第１固定磁性層１０３，第３固定磁性層１
０９、非磁性中間層１０２，１１０、第２固定磁性層１
０１，第４固定磁性層１１１及び反強磁性層１００，１
１２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。
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１０
４，１０８、第１固定磁性層１０３，第３固定磁性層１
０９、非磁性中間層１０２，１１０、第２固定磁性層１
０１，第４固定磁性層１１１及び反強磁性層１００，１
１２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。
【０２０５】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１
０４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１１
０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。
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１
０４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１１
０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。
【０２０６】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３
６、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。
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３
６、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。
【０２０７】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。
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。
【０２０８】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、Ｃ
ｕ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。
形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃ
ｕ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。
【０２０９】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１０９
ａ、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。
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１０９
ａ、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。
【０２１０】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１０９
ａは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉ
Ｆｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃ
ｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏ
ＦｅＮｉ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。
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１０９
ａは、強磁性材料により形成されるもので、例えばＮｉ
Ｆｅ合金、Ｃｏ、ＣｏＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃ
ｏＮｉ合金などにより形成されるものであり、特にＣｏ
ＦｅＮｉ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。
【０２１１】第１固定磁性層１０３の強磁性材料層１０
３ａ、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。
３ａ、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。
【０２１２】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。
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。
【０２１３】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、Ｍ
ｎ、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。
は、ＣｏＯ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−
Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍ
ｎ、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。
【０２１４】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１
０８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。
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１
０８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。
【０２１５】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。
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。
【０２１６】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。
−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。
【０２１７】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。
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。
【０２１８】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。電極層１１
７の上面には第２絶縁層１１８が形成されている。
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。電極層１１
７の上面には第２絶縁層１１８が形成されている。
【０２１９】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。
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。
【０２２０】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。
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。
【０２２１】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。
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。
【０２２２】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、Ａｌ
Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ、ＡｌＮ、
ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＮｉＯ、Ｗ
Ｏ、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。
部ギャップ層３２及び上部ギャップ層１１９は、Ａｌ
Ｏ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ、ＡｌＮ、
ＡｌＳｉＮ、ＴｉＮ、ＳｉＮ、Ｓｉ3Ｎ4、ＮｉＯ、Ｗ
Ｏ、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。
【０２２３】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。
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。
【０２２４】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１０
９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。
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１０
９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。
【０２２５】第１固定磁性層１０３と第２固定磁性層１
０１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。
０１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。
【０２２６】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。
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。
【０２２７】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。
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。
【０２２８】なお、非磁性中間層１０２、１１０は、Ｒ
ｕ、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。
ｕ、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。
【０２２９】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。
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。
【０２３０】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。
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。
【０２３１】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１
１１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。
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１
１１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。
【０２３２】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。
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。
【０２３３】図７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。
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。
【０２３４】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。
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。
【０２３５】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。
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。
【０２３６】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。
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。
【０２３７】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１０
１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。
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１０
１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。
【０２３８】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。
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。
【０２３９】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。
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。
【０２４０】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。
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。
【０２４１】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。
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。
【０２４２】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１
１５，１１５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。
ラック幅方向）に着磁されており、ハードバイアス層１
１５，１１５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。
【０２４３】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。
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。
【０２４４】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。
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。
【０２４５】本実施の形態では、ハードバイアス層１１
５は図示Ｘ方向の静磁界を、主に第２フリー磁性層１０
７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１
０５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。
５は図示Ｘ方向の静磁界を、主に第２フリー磁性層１０
７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１
０５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。
【０２４６】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。
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。
【０２４７】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Ｐ
１、Ｐ２とフリー磁性層Ｆの磁化方向が交差している。
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Ｐ
１、Ｐ２とフリー磁性層Ｆの磁化方向が交差している。
【０２４８】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１
０５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。
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１
０５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。
【０２４９】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１１
７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。
第２絶縁層１１８が形成されているために、電極層１１
７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。
【０２５０】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。
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。
【０２５１】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。
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。
【０２５２】図９は、本発明の第９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。
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。
【０２５３】図９に示す磁気検出素子は、反強磁性層３
４、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。
４、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。
【０２５４】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３
５ｂ、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。
強磁性層３４、第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３
５ｂ、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。
【０２５５】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３
５ｃは、非磁性中間層３５ｂに接する強磁性材料層３５
ｃ１、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。
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３
５ｃは、非磁性中間層３５ｂに接する強磁性材料層３５
ｃ１、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。
【０２５６】第１固定磁性層３５ａ、非磁性中間層３５
ｂ、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。
ｂ、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。
【０２５７】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。
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。
【０２５８】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。
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。
【０２５９】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。
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。
【０２６０】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。
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。
【０２６１】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。
層３７はシンセティックフェリフリー状態になってい
る。
【０２６２】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。
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。
【０２６３】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，Ｒ
ｈ，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，Ｃ
ｒ，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。
金、または、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒ
ｈ，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，Ｃ
ｒ，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。
【０２６４】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−Ｍ
ｎ−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。
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−Ｍ
ｎ−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。
【０２６５】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。
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。
【０２６６】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。
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。
【０２６７】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。
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。
【０２６８】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。
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。
【０２６９】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３
６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。
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３
６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。
【０２７０】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３
５ｃ１、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。
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３
５ｃ１、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。
【０２７１】また、非磁性材料層３６から固定磁性層３
５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。
５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。
【０２７２】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。
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。
【０２７３】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。
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。
【０２７４】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。
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。
【０２７５】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、Ｍ
ｎ、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。
がＣｏＯ、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ
−Ｏ（ただし元素Ｍは、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍ
ｎ、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。
【０２７６】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Ｃ
ｏＦｅ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。
を用いて形成するときには、例えばターゲットとしてＣ
ｏＦｅ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。
【０２７７】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。
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。
【０２７８】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。
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。
【０２７９】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。
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。
【０２８０】Ｃｏ−Ｆｅ膜を酸化させる方法として、Ｏ
2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Ｏ 2ラジカル中で酸化させる方法を使用することがで
きる。
2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Ｏ 2ラジカル中で酸化させる方法を使用することがで
きる。
【０２８１】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−Ｆ
ｅ膜を均一に酸化させることが容易になるので好まし
い。
酸化速度を適切に調節することが容易であり、Ｃｏ−Ｆ
ｅ膜を均一に酸化させることが容易になるので好まし
い。
【０２８２】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。
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。
【０２８３】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。
て、Ｃｏ−Ｆｅ−Ｏ膜を成膜することもできる。
【０２８４】鏡面反射層Ｓ１をＣｏ−Ｆｅ−Ｏ以外のＣ
ｏＯ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍ
は、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂ
ａ、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。
ｏＯ、Ｆｅ−Ｏ、またはＦｅ−Ｍ−Ｏ（ただし元素Ｍ
は、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｂ
ａ、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。
【０２８５】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。
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。
【０２８６】さらに非磁性材料層３６、強磁性材料層３
７ａ１、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。
７ａ１、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。
【０２８７】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。
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。
【０２８８】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。
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。
【０２８９】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。
は、その下面に切り込み部Ｒ１ａ，Ｒ１ａが形成されて
いる。
【０２９０】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。
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。
【０２９１】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。
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。
【０２９２】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。
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。
【０２９３】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。
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。
【０２９４】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。
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。
【０２９５】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。
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。
【０２９６】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３７
ｂ、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。
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３７
ｂ、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。
【０２９７】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３７
ａ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。
は図示Ｘ方向の静磁界を、主に第２のフリー磁性層３７
ａ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。
【０２９８】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。
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。
【０２９９】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。
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。
【０３００】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３
５（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３
６、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３
９、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。
層３１、シード層３２、反強磁性層３４、固定磁性層３
５（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３
６、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３
９、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。
【０３０１】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３５
ａ、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３
６、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３
８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。
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３５
ａ、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３
６、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３
８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。
【０３０２】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。
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。
【０３０３】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。
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。
【０３０４】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。
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。
【０３０５】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。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５
０°〜８０°の入射角度で行われる。
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。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５
０°〜８０°の入射角度で行われる。
【０３０６】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。
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。
【０３０７】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。
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。
【０３０８】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。
ここで角度θ４は２０°〜４０°である。
（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。
ここで角度θ４は２０°〜４０°である。
【０３０９】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。
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。
【０３１０】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３
５（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３
６、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７
０、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。
層３２、シード層３３、反強磁性層３４、固定磁性層３
５（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３
６、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７
０、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。
【０３１１】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。
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。
【０３１２】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。
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。
【０３１３】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４
１、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。
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４
１、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。
【０３１４】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。
２層（ＣｏＦｅ／ＮｉＦｅなど）の強磁性材料層として
形成されてもよい。
【０３１５】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，Ｍ
ｏ，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。
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，Ｍ
ｏ，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。
【０３１６】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。
をα−Ｆｅ2Ｏ3、ＮｉＯなどの反強磁性材料によって形
成してもよい。
【０３１７】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。
用のインダクティブヘッドが形成されてもよい。
【０３１８】
【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、前記フリー磁性層中、前記フリー磁
性層の前記非磁性材料層に接する面と反対側の面に対向
する領域中のうち、１箇所あるいは２箇所以上に絶縁酸
化物からなる鏡面反射層が形成されている。
前記固定磁性層中、前記フリー磁性層中、前記フリー磁
性層の前記非磁性材料層に接する面と反対側の面に対向
する領域中のうち、１箇所あるいは２箇所以上に絶縁酸
化物からなる鏡面反射層が形成されている。
【０３１９】また、本発明では、前記多層膜に対向する
側端面の上端縁が前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に
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
と、前記多層膜に対向する側端面の下端縁が前記鏡面反
射層の非磁性材料層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下側に位置するように形
成される第２絶縁層のどちらか一方または両方が形成さ
れている。さらに、前記第１絶縁層の上層または前記第
２絶縁層の下層に電極層が形成されている。
側端面の上端縁が前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に
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
と、前記多層膜に対向する側端面の下端縁が前記鏡面反
射層の非磁性材料層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下側に位置するように形
成される第２絶縁層のどちらか一方または両方が形成さ
れている。さらに、前記第１絶縁層の上層または前記第
２絶縁層の下層に電極層が形成されている。
【０３２０】これら第１絶縁層と第２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。
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。
【０３２１】さらに、前記非磁性材料層から前記固定磁
性層あるいは前記フリー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。
性層あるいは前記フリー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。
【０３２２】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。
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。
【０３２３】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。
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、
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、
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、
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、
録媒体との対向面側からみた断面図、
【図５】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、
録媒体との対向面側からみた断面図、
【図６】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、
録媒体との対向面側からみた断面図、
【図７】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、
録媒体との対向面側からみた断面図、
【図８】本発明の第８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、
録媒体との対向面側からみた断面図、
【図９】本発明の第９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、
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、
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、
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、
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、
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、
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、
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、
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、
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、
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、
からみた断面図、
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
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｆ 41/18 Ｈ０１Ｌ 43/12 Ｈ０１Ｌ 43/12 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AB07 AD55 AD65 5D034 BA03 BA04 BA05 BA08 BA12 CA08 DA07 5E049 AA01 AA04 AA07 AC05 BA05 DB12 FC01 GC01
Claims (10)
- 【請求項１】 基板上に、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、前記フリー磁性層中、又は前記フリ
ー磁性層の前記非磁性材料層に接する面と反対側の面に
対向する領域中のうち、１箇所あるいは２箇所以上に絶
縁酸化物からなる鏡面反射層が形成されており、 前記多層膜の両側部に形成される絶縁層であって、この
絶縁層の前記多層膜に対向する側端面の上端縁が、前記
鏡面反射層の前記非磁性材料層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絶縁層と、前記多層膜の両側部
に形成される絶縁層であって、この絶縁層の前記多層膜
に対向する側端面の下端縁が、前記鏡面反射層の前記非
磁性材料層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下側に位置するように形成される
第２絶縁層のどちらか一方または両方が形成され、 かつ前記第１絶縁層の上層または前記第２絶縁層の下層
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絶縁層の上層または前記第２絶
縁層の下層に、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】 前記第１絶縁層及び前記第２絶縁層が、
ＡｌＯ、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ｔａ2Ｏ5、ＴｉＯ、Ａｌ
Ｎ、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絶縁層及び前記第２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６に記載
の磁気検出素子。 - 【請求項８】 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、反強磁
性層、固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を
有し、前記固定磁性層中、前記フリー磁性層中、又は前
記フリー磁性層の前記非磁性材料層に接する面と反対側
の面に対向する領域中のうち、１箇所あるいは２箇所以
上に絶縁酸化物からなる鏡面反射層が形成されている多
層膜を成膜する工程と、（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、前記多層膜に対向
する側端面の上端縁が前記鏡面反射層の前記非磁性材料
層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絶縁層を
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９】 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、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料
層、及びフリー磁性層を有し、前記固定磁性層中、前記
フリー磁性層中、又は前記フリー磁性層の前記非磁性材
料層に接する面と反対側の面に対向する領域中のうち、
１箇所あるいは２箇所以上に絶縁酸化物からなる鏡面反
射層が形成されている多層膜を成膜する工程と、（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絶縁層を形成する工
程と、（ｉ）前記絶縁層の前記多層膜に対向する側端面
の上端縁が、前記鏡面反射層の前記非磁性材料層に対向
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、前記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１０】 前記（ｈ）の工程において、前記絶縁
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９に記載の磁気検出素
子の製造方法。
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