JP2003092444A - 磁気検出素子の製造方法 - Google Patents

磁気検出素子の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ミリングによって削られた面であるフリー磁
性層の両側端面に縦バイアスをかけるための強磁性層を
接合するエクスチェンジバイアス方式の磁気検出素子の
製造方法では、フリー磁性層に確実に縦バイアスをかけ
ることのできる磁気検出素子を形成することが困難であ
った。 【解決手段】 一定の厚さで形成されている非磁性層１
８上に、強磁性層１９及び第２反強磁性層２０を積層し
た後、第２反強磁性層２０を掘り込んで凹部２２を形成
することによって、フリー磁性層１７をトラック幅方向
に確実に単磁区化できる磁気検出素子を形成することが
できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【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の製造
方法に係り、特に磁界検出能力を向上させることができ
る磁気検出素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】図３８は、従来の製造方法によって形成
された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３８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１、下地層２、第１反強磁性層３、固定磁性層
（ピン（Pinned）磁性層）４、非磁性材料層５、フリー
磁性層（Free）６、保護層７で構成された多層膜８と、
この多層膜８の両側部に形成された一対の強磁性層９，
９及びこの強磁性層９，９の上に形成された一対の第２
反強磁性層１０，１０及び電極層Ｌ，Ｌとで構成されて
いる。
【０００５】第１反強磁性層３及び第２反強磁性層１
０，１０にはＰｔ−Ｍｎ（鉄−マンガン）合金膜、固定
磁性層４、フリー磁性層６、及び強磁性層９，９にはＮ
ｉ−Ｆｅ（ニッケル−鉄）合金膜、非磁性材料層５には
Ｃｕ（銅）膜、下地層２及び保護層７にはＴａ、また電
極層Ｌ，ＬにはＣｒ膜が一般的に使用される。
【０００６】固定磁性層４の磁化は、第１反強磁性層３
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）に単磁区化されている。
【０００７】また、強磁性層９，９は第２反強磁性層１
０，１０との交換異方性磁界によりＸ方向に単磁区化さ
れている。強磁性層９，９とフリー磁性層６は接合部
Ｊ，Ｊにおいて接しており、連続したフェロ磁性体にな
るようにされている。このように、フリー磁性層６はい
わゆるエクスチェンジバイアス方式によってＸ方向に単
磁区化されている。エクスチェンジバイアス方式では、
フリー磁性層６の両側端面（接合部Ｊ，Ｊ）に表面磁荷
が発生せずフリー磁性層６内に発生する反磁界を小さく
できるという利点がある。
【０００８】磁気検出素子では、電極層Ｌ，Ｌから、第
２反強磁性層１０，１０及び強磁性層９，９を介してフ
リー磁性層６、非磁性材料層５及び固定磁性層４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６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
６内での磁化の方向の変動と、固定磁性層４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】図３８の磁気検出素子
を製造するときには、基板１上に、下地層２、第１反強
磁性層３、固定磁性層４、非磁性材料層５、フリー磁性
層６、及び保護層７のそれぞれを一様な膜として成膜し
た後、図３８の多層膜８となる部分以外をイオンミリン
グによって削る。その後、多層膜８の側面８ａ，８ａに
直接接するように強磁性層９，９を成膜し、さらに、強
磁性層９，９上に第２反強磁性層１０，１０及び電極層
Ｌ，Ｌを成膜する。
【００１０】つまり、図３８の磁気検出素子では、多層
膜８の側面８ａ，８ａはミリングによって削られた界面
となっている。このようなミリングによって削られた界
面に強磁性層９，９を直接接するように成膜しても、強
磁性層９，９とフリー磁性層６とを接合部Ｊ，Ｊにおい
て連続したフェロ磁性体とすることは難しく、フリー磁
性層６をＸ方向に安定した単磁区化状態にすることが困
難であった。
【００１１】また、強磁性層９，９とフリー磁性層６の
接合部Ｊ，Ｊは、多層膜８の側面８ａ，８ａ上にあるた
め、接合部Ｊ，Ｊで強磁性層９，９とフリー磁性層６と
を磁気的結合させることが難しく、この理由からもフリ
ー磁性層６をＸ方向に安定した単磁区化状態にすること
が困難であった。
【００１２】なお、接合部Ｊ，Ｊで強磁性層９，９とフ
リー磁性層６との磁気的結合を安定化させるために、多
層膜８の側面８ａ，８ａの傾斜角θ１を小さくすると、
フリー磁性層６のトラック幅方向（Ｘ方向）の寸法を所
定の範囲内で形成することが困難になる。
【００１３】このように、図３８に示されたエクスチェ
ンジバイアス方式の磁気検出素子では、フリー磁性層６
に安定した縦バイアスをかけてＸ方向に安定した単磁区
化状態にすることが困難であるという問題が生じてい
た。
【００１４】さらに、図３８のような構造で強磁性層
９，９とフリー磁性層６を確実に接合させるためには、
強磁性層９，９の膜厚を厚くする必要がある。しかし、
強磁性層９，９の膜厚を厚くすると強磁性層９，９の一
方向異方性磁界が小さくなってフリー磁性層６に充分に
安定な縦バイアスをかけることが困難になるという問題
も生じる。また、強磁性層９，９の膜厚を厚くするとフ
リー磁性層６の両端には不感領域が出来て再生感度が低
下するという問題も生じる。
【００１５】本発明は上記従来の課題を解決するための
ものであり、エクスチェンジバイアス方式の磁気検出素
子の製造方法であって、フリー磁性層をＸ方向に安定し
た単磁区化状態にすることができ、磁界検出感度を向上
させることのできる磁気検出素子の製造方法を提供する
ことを目的とする。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明の磁気検出素子の
製造方法は、（ａ）基板上に第１反強磁性層、固定磁性
層、非磁性材料層、フリー磁性層、及び非磁性層を有す
る多層膜を成膜する工程と、（ｂ）前記多層膜を、第１
の熱処理温度、第１の大きさの磁界中で、第１の磁場中
アニールして前記固定磁性層の磁化方向を所定の方向に
固定する工程と、（ｃ）前記多層膜上に、強磁性層及び
第２反強磁性層を成膜する工程と、（ｄ）側面が前記第
２反強磁性層及び前記強磁性層を貫通し、底面が前記非
磁性層内に位置する凹部を形成する工程と、（ｅ）前記
第２反強磁性層が積層された多層膜を、第２の熱処理温
度、第２の大きさの磁界中で第２の磁場中アニールする
ことにより、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に固定する工程、を有す
ることを特徴とするものである。
【００１７】本発明では、前記（ｃ）の工程において前
記強磁性層及び前記第２反強磁性層を平坦面として形成
された前記非磁性層の表面上に積層するものであるの
で、前記強磁性層及び前記第２反強磁性層も平坦化され
た層として形成でき、前記強磁性層、前記非磁性層、及
び前記フリー磁性層からなるシンセティックフェリ構造
において前記強磁性層と前記フリー磁性層間のＲＫＫＹ
相互作用を大きくすることが容易になる。
【００１８】また、本発明では、前記強磁性層及び前記
第２反強磁性層が、平坦面である前記非磁性層上に積層
されたものであるので、前記強磁性層及び前記第２反強
磁性層の積層工程の制御が容易になる。特に、前記強磁
性層、前記非磁性層、及び前記フリー磁性層からなるシ
ンセティックフェリ構造において前記強磁性層を薄く形
成することができ、前記強磁性層と前記フリー磁性層間
のスピンフロップ磁界を大きくすることが容易になる。
【００１９】また、本発明では、前記フリー磁性層であ
る磁性材料層を前記第２反強磁性層及び前記強磁性層の
下層にまで延して形成するので、前記フリー磁性層の磁
化が前記フリー磁性層の両側端部の表面磁荷によって発
生する反磁界の影響を受けることを小さくできる。
【００２０】また、本発明では、前記多層膜上に第２反
強磁性層を積層しない状態で、前記多層膜を、磁場中ア
ニールして前記固定磁性層の磁化方向を所定の方向に固
定するので、前記多層膜上に第２反強磁性層を積層した
状態では、前記第２反強磁性層に交換異方性磁界が発生
していない。
【００２１】すなわち、前記第２反強磁性層の交換異方
性磁界は、前記（ｅ）の工程において初めて生じ、前記
フリー磁性層の磁化方向を所定の方向に移動させること
が容易になる。従って、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に固定す
ることが容易になる。
【００２２】また、本発明の製造方法によって製造され
た磁気検出素子では、トラック幅が前記凹部の底面の幅
寸法によって規定される。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磁性層の磁化方向を変化させ
ることができる。しかも、前記凹部は、一様の厚さで成
膜された前記第２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。
【００２３】本発明によって形成された磁気検出素子
は、前記強磁性層が前記非磁性層の上面に接した状態で
トラック幅方向に所定の間隔を開けて形成され、さらに
前記強磁性層上に前記第２反強磁性層が積層されている
ものである。
【００２４】本発明によって形成された磁気検出素子で
は、前記第２反強磁性層の下層にある強磁性層が、前記
第２反強磁性層との磁気的結合によってトラック幅方向
に磁化方向がそろえられ、さらに、この強磁性層の下層
に非磁性層を介して形成されたフリー磁性層の両側部の
磁化方向が、前記強磁性層とのＲＫＫＹ相互作用によっ
て、前記強磁性層の磁化方向と反平行方向に揃えられ
る。すなわち、前記第２反強磁性層の下層において前記
強磁性層、前記非磁性層、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
の前記第２反強磁性層及び前記強磁性層に重なる領域で
ある両側部は磁化方向が前記固定磁性層の磁化方向と交
叉する方向に固定されている。
【００２５】一方、前記フリー磁性層の前記第２反強磁
性層及び前記強磁性層に重ならない領域であるトラック
幅領域の磁化方向は、外部磁界が与えられない状態のと
きは前記両側部にならってトラック幅方向と反平行方向
を向き、外部磁界がトラック幅方向に垂直な方向（ハイ
ト方向）に与えられると、ハイト方向へ向けて変化す
る。
【００２６】この前記フリー磁性層のトラック幅領域で
の磁化の方向の変動と、前記固定磁性層の固定磁化方向
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などの外部磁界が検出される。
【００２７】本発明では、前記第２反強磁性層の下層に
おいて前記強磁性層、前記非磁性層、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いるので、前
記フリー磁性層の両側部における磁化方向を一定方向に
揃えるための一方向異方性磁界を大きくすることができ
る。
【００２８】従って、外部磁界によって前記フリー磁性
層の両側部の磁化方向が変化し結果として磁気的トラッ
ク幅が大きくなることを抑えることができる。
【００２９】また、前記第２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。
【００３０】また、前記凹部の底面のトラック幅方向の
所定の間隔で規定される磁気検出素子のトラック幅（光
学的トラック幅）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。
【００３１】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。
【００３２】また、前記フリー磁性層に印加されるバイ
アス磁界の大きさと、前記フリー磁性層の単位面積当り
の磁気モーメント（Ｍｓ×ｔ）が等しくなるため高感度
で高出力な磁気検出素子となる。
【００３３】また、本発明では、前記フリー磁性層であ
る磁性材料層を前記第２反強磁性層及び前記強磁性層の
下層にまで延して形成するので、前記フリー磁性層の磁
化が前記フリー磁性層の両側端部の表面磁荷によって発
生する反磁界の影響を受けることを小さくできる。
【００３４】また、本発明では、前記（ｄ）の工程の代
わりに、（ｆ）前記第２反強磁性層に、底面が前記第２
反強磁性層内に位置する凹部を形成する工程を有しても
よい。
【００３５】前記（ｄ）工程の代わりに、前記（ｆ）工
程を有する磁気検出素子の製造方法によって形成された
磁気検出素子では、前記凹部の底面が前記第２反強磁性
層内に位置しており、前記フリー磁性層と前記強磁性層
が、前記非磁性層を介して隣接し、前記フリー磁性層の
磁化方向と前記強磁性層の磁化方向が反平行となるフェ
リ磁性状態となる。
【００３６】このとき、前記フリー磁性層、前記非磁性
層及び前記強磁性層からなる多層膜がひとつのフリー磁
性層、いわゆるシンセティックフェリフリー磁性層とし
て機能する。シンセティックフェリフリー磁性層では、
前記フリー磁性層の膜厚を薄くすることと同等の効果が
得られ、フリー磁性層の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。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。
【００３７】なお、前記凹部の底面の下部に位置する前
記第２反強磁性層の領域の厚さを０Åより大きく５０Å
以下にすると、前記凹部の底面の下部に位置する前記第
２反強磁性層の領域では前記強磁性層との間に交換結合
磁界が発生しないので好ましい。
【００３８】また、本発明では、前記（ｄ）の工程の代
わりに、（ｇ）側面が前記第２反強磁性層を貫通し、底
面が前記強磁性層内に位置する凹部を形成する工程を有
してもよい。
【００３９】前記（ｄ）工程の代わりに、前記（ｇ）工
程を有する磁気検出素子の製造方法によって形成された
磁気検出素子でも前記フリー磁性層、前記非磁性層及び
前記強磁性層からなる多層膜がひとつのフリー磁性層、
いわゆるシンセティックフェリフリー磁性層として機能
する。本発明では、前記フリー磁性層の外部磁化によっ
て磁化方向が変化するトラック幅領域の上層に第２反強
磁性層が全く存在しない。従って、フリー磁性層のトラ
ック幅領域の磁化方向の、外部磁界依存性の変動を鋭敏
にでき、磁気検出素子の磁界検出感度を向上できる。
【００４０】さらに、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なるようにすることが可能
である。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反強磁性層が反強磁性を発生するために充
分な膜厚を有することができ、トラック幅領域から外れ
た全領域において前記フリー磁性層の磁化方向を確実に
固定することができる。
【００４１】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。
【００４２】なお、本発明では、前記第２の反強磁性層
上に、トラック幅方向に間隔をあけて一対の電極層を積
層する工程を有することにより、前記多層膜の各層の膜
面に対し平行な方向に電流が流れる磁気検出素子を形成
できる。
【００４３】本発明では、前記（ｄ）、（ｆ）又は
（ｇ）の工程において、前記第２の反強磁性膜上に、ト
ラック幅方向に間隔をあけて一対の電極層を積層し、前
記第２反強磁性層の前記一対の電極層によって挟まれた
部位を削り込むことにより底面の幅寸法がトラック幅に
等しい凹部を形成することができる。
【００４４】このように、前記一対の電極層をマスクと
して前記凹部を削り込むと、前記電極層のトラック幅領
域側の側端面が、前記第２反強磁性層の前記トラック幅
領域側の側端面と連続面となっている磁気検出素子を形
成できる。
【００４５】または、本発明では、前記（ｄ）、（ｆ）
又は（ｇ）の工程において、前記第２反強磁性層上に、
トラック幅の間隔をあけて一対の第１のレジスト層を積
層し、前記第２反強磁性層の前記第１のレジスト層によ
って挟まれた部位を削り込むことにより凹部を形成する
ことができる。
【００４６】さらに、前記凹部を形成して前記第１のレ
ジスト層を除去した後に、（ｈ）前記凹部内及び前記第
２反強磁性層上であって前記凹部の開口部周辺に第２の
レジスト層を形成する工程と、（ｉ）前記第２反強磁性
層上の前記レジスト層に覆われていない領域に電極層を
成膜する工程と、（ｊ）前記第２のレジスト層を除去す
る工程を有してもよい。
【００４７】前記（ｄ）工程において、前記第１のレジ
スト層をマスクとして前記凹部を形成した後、前記
（ｈ）工程で形成された第２のレジスト層をマスクとし
て電極層を形成することによって、前記電極層のトラッ
ク幅領域側の側端縁が、前記第２反強磁性層の前記トラ
ック幅領域側の側端縁よりも、前記多層膜の外端部側に
形成されている磁気検出素子を形成できる。
【００４８】本発明によって形成される磁気検出素子
は、その上層及び下層に絶縁性材料からなるギャップ層
を介して磁性材料からなる上部シールド層及び下部シー
ルド層が形成されることができる。
【００４９】前記電極層のトラック幅領域側の側端縁が
前記第２反強磁性層の前記トラック幅領域側の側端縁よ
りも、前記多層膜の外端部側に形成されていると、前記
非磁性層のトラック幅領域の上面と前記電極層及び前記
第２反強磁性層の上面とがつくる段差をなだらかにする
ことができる。従って、磁気検出素子の上層の前記ギャ
ップ層の膜厚を小さくしても、この段差上に前記ギャッ
プ層が確実に形成されるようにできる。すなわち、前記
上部シールド層と前記電極層、前記第２反強磁性層、及
び前記強磁性層との間の電気的短絡をより確実に防止で
き、狭ギャップ化に対応できるようになる。
【００５０】また、前記多層膜のトラック幅領域の両側
近傍における前記上部シールド層と前記下部シールド層
間の距離が大きくなると、前記上部シールド層と前記下
部シールド層の間を通って、検出対象の記録トラックの
両側の記録トラックから発生する記録媒体からの磁界が
磁気検出素子に侵入しやすくなり、実効トラック幅が大
きくなる。すなわち、記録トラック間のクロストークが
発生しやすくなる。
【００５１】本発明では、前述のように、前記非磁性層
のトラック幅領域の上面と前記電極層及び前記第２反強
磁性層の上面とがつくる段差をなだらかにすることがで
きるので、前記多層膜の両側近傍における前記上部シー
ルド層と前記下部シールド層間の距離が大きくなること
を抑え、実効トラック幅を小さくすることができる。
【００５２】あるいは、本発明では、前記（ｄ）、
（ｆ）又は（ｇ）の工程において前記凹部を形成して前
記第１のレジスト層を除去した後に、（ｋ）底面のトラ
ック幅方向の幅寸法が、前記第１のレジスト層の底面の
幅寸法よりも小さい第２のレジスト層を、前記凹部の底
面上に形成する工程と、（ｌ）前記凹部内から前記第２
反強磁性層上にかけて電極層を成膜する工程と、（ｍ）
前記第２のレジスト層を除去する工程を有してもよい。
【００５３】前記（ｄ）、（ｆ）又は（ｇ）工程におい
て、前記第１のレジスト層をマスクとして前記凹部を形
成した後、前記（ｋ）工程で形成された第２のレジスト
層をマスクとして電極層を形成することによって、前記
電極層が前記第２反強磁性層上に積層され、前記電極層
のトラック幅領域側の側端縁が、前記強磁性層及び前記
第２反強磁性層の前記トラック幅領域側の側端縁よりも
前記多層膜の中央部側に延されて形成される磁気検出素
子を形成できる。
【００５４】前記強磁性層及び前記第２反強磁性層は、
前記電極層に比べて比抵抗が大きい材料によって形成さ
れる。前記電極層が前記強磁性層及び前記第２反強磁性
層上のみに積層されると、前記電極層に供給された直流
電流は前記強磁性層及び前記第２反強磁性層を介して前
記非磁性層、前記フリー磁性層、前記非磁性材料層、及
び固定磁性層に流れることになり、磁気検出素子の直流
抵抗値が大きくなってしまう。
【００５５】前記電極層のトラック幅領域側の側端縁
が、前記強磁性層及び前記第２反強磁性層の前記トラッ
ク幅領域側の側端縁よりも前記多層膜の中央部側に延さ
れていると、前記電極層のトラック幅領域側の側端縁を
前記非磁性層上にまで延長でき、前記電極層に供給され
た直流電流を前記強磁性層及び前記第２反強磁性層を介
さずに流すことができるので、磁気検出素子の直流抵抗
値を小さくできる。
【００５６】また、前記電極層のトラック幅領域側の側
端縁が前記非磁性層上にまで延長されると磁気検出素子
のトラック幅Ｔｗが一対の電極層のトラック幅領域側の
側端縁間距離で規定されるので、第２反強磁性層のトラ
ック幅領域側の側端面付近の領域で前記第２反強磁性層
の組成が変化したりだれが生じたりすることによって、
フリー磁性層１７の側端部１７ｓ，１７ｓのトラック幅
領域付近の磁化方向が動きやすくなっても、トラック幅
Ｔｗが変化することを抑えることができる。
【００５７】なお、本発明では、前記多層膜の上下に電
極層が設けられ、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 t
heplane）型の磁気検出素子を形成することができる。
【００５８】ＣＰＰ型の磁気検出素子を形成するときに
は、前記（ａ）工程の前に、（ｎ）基板上に、下部電極
層を形成する工程を有することが必要であり、さらに、
前記（ｄ）、（ｆ）又は（ｇ）の工程の代わりに以下の
工程を有することが好ましい。（ｏ）前記第２の反強磁
性層上に絶縁層を成膜する工程と、（ｐ）前記絶縁層上
に、トラック幅方向に中央部に穴部を設けたレジストを
積層し、前記絶縁層及び前記第２の反強磁性層の前記穴
部に露出した部位を削り込むことにより凹部を形成する
工程と、（ｑ）前記凹部の底面に電気的に導通する上部
電極層を形成する工程。
【００５９】本発明では、前記第２の反強磁性層上に前
記絶縁層を設けることにより、前記上部電極層から前記
第２反強磁性層へのセンス電流の分流を低減できる。
【００６０】また、上部電極層の一部が前記凹部の中に
入り込むことによって、前記上部電極層のトラック幅方
向の中央に、前記多層膜方向に突出した突出部を形成で
きるので、センス電流の電流路を絞り込むことができ出
力の向上及びサイドリーディングの低減を図ることがで
きる。
【００６１】また、前記（ｐ）工程と前記（ｑ）工程の
間に、（ｒ）前記凹部から前記絶縁層上にかけて他の絶
縁層を成膜する工程と、（ｓ）前記凹部の底面上に積層
された前記他の絶縁層を除去する工程と、を有すると、
前記凹部の側面と前記上部電極層との間の絶縁もとるこ
とができるので好ましい。
【００６２】また、前記（ｎ）工程と前記（ａ）工程の
間に、（ｔ）前記下部電極層のトラック幅方向の中央
に、前記多層膜方向に突出した突出部を形成する工程
と、（ｕ）前記下部電極層の前記突出部のトラック幅方
向の両側部に絶縁層を設ける工程とを有し、前記（ａ）
工程において、前記突出部の上面が前記多層膜の下面と
接するように、前記多層膜を形成すると、センス電流の
電流路を絞り込むことができ出力の向上及びサイドリー
ディングの低減を図ることができるので好ましい。
【００６３】なお、前記（ｕ）工程において、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
前記絶縁層の上面を同一平面にすると、前記多層膜を平
坦面上に形成することができるので好ましい。
【００６４】また、前記下部電極層及び／又は前記上部
電極層を、磁性材料で形成すると、前記下部電極層及び
／又は前記上部電極層をシールド層として機能させるこ
とができるので磁気検出素子の構造が単純になり製造が
容易になる、また、ギャップ長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
るので好ましい。
【００６５】さらに、前記上部電極層を、前記凹部の底
面と電気的に導通する非磁性導電性材料で形成される層
と磁性材料で形成される層が積層されたものにすると、
前記上部電極層の磁性材料で形成される層から、前記フ
リー磁性層への磁気的な影響を低減できる。
【００６６】また本発明では、前記非磁性材料層を非磁
性導電材料で形成することが好ましい。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。
【００６７】また本発明では、ＣＰＰ型の磁気検出素子
である場合、前記非磁性材料層を絶縁材料で形成しても
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。
【００６８】なお、本発明では、前記（ｅ）の工程にお
いて、第２の熱処理温度を第１反強磁性層のブロッキン
グ温度より低い温度に設定し、第２の磁界の大きさを第
１反強磁性層の交換異方性磁界より小さくすることが好
ましい。
【００６９】なお、前記（ａ）の工程で、前記非磁性層
を導電性材料で形成すると、前記非磁性層が後述するス
ピンフィルター効果を有するバックド層として機能し、
磁気検出素子の磁界検出感度を向上させることができ
る。
【００７０】前記非磁性層は、例えばＲｕ、Ｒｈ、Ｉ
ｒ、Ｒｅ、Ｏｓのうち１種あるいは２種以上の合金で形
成すると前記（ｂ）工程において、前記非磁性層の表面
がほとんど酸化しないので好ましい。従って、前記
（ｄ）工程において、前記非磁性層上に前記強磁性層を
スパッタ成膜する前に、前記非磁性層の表面をミリング
などで処理しなくても、前記フリー磁性層と前記強磁性
層との間に前記非磁性層を介したＲＫＫＹ相互作用を働
かせることができる。
【００７１】すなわち、本発明の磁気検出素子の製造方
法によれば、前記非磁性層と前記強磁性層との界面を、
ミリングによって削られた面としなくてもすむようにで
きるので、前記フリー磁性層の両側部における磁化方向
を一定方向に揃えるための一方向異方性磁界の低下を防
ぐことができる。
【００７２】ただし、本発明では前記強磁性層と前記フ
リー磁性層は、前記非磁性層を介したＲＫＫＹ相互作用
によって磁気的に結合されたものであるので、前記非磁
性層と前記強磁性層との界面がミリングによって処理さ
れた面とされた場合でも、前記フリー磁性層の両側部に
おける磁化方向を一定方向に揃えるのに充分な大きさの
一方向異方性磁界を得ることができる。
【００７３】前記非磁性層がＲｕによって形成され、膜
厚が０．８〜１．１ｎｍであると、前記強磁性層と前記
フリー磁性層の両側部との間のＲＫＫＹ相互作用を大き
くすることができるので好ましい。特に、前記非磁性層
がＲｕによって形成され、膜厚が０．８５〜０．９ｎｍ
であることがより好ましい。
【００７４】また、前記（ａ）の工程において、前記非
磁性層と前記フリー磁性層の間に、比抵抗が前記非磁性
層よりも低い導電性材料からなる導電性材料層が形成さ
れていると、前記非磁性層だけの場合よりも大きなスピ
ンフィルター効果を奏することができるようになり、磁
気検出素子の磁界検出感度をさらに向上させることがで
きるので好ましい。
【００７５】前記導電性材料層を形成するときには、例
えば前記非磁性層をＲｕによって膜厚が０．４〜１．１
ｎｍであるものとして形成し、さらに、前記導電性材料
層をＣｕによって膜厚が０．３〜０．５ｎｍであるもの
として形成することができる。
【００７６】前記フリー磁性層の上面に接して積層され
た前記非磁性層が導電性材料によって形成されている
か、または前記非磁性層と前記フリー磁性層の間に前記
導電性材料層が形成されていると、前記非磁性層をスピ
ンフィルター効果を有するバックド層（ｂａｃｋｅｄｌ
ａｙｅｒ）として機能させることが可能になる。
【００７７】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。
【００７８】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。
【００７９】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。
【００８０】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。
【００８１】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、アップスピン電子が受ける抵
抗とダウンスピン電子が受ける抵抗の並列回路として表
わされる素子全体としての抵抗も大きく変化し、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。
【００８２】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。
【００８３】本発明では、前記フリー磁性層の膜厚が
１．５〜４．５ｎｍの範囲に設定されることが好まし
い。
【００８４】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。
【００８５】フリー磁性層の膜厚が１．５ｎｍ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。
【００８６】また、フリー磁性層の膜厚が４．５ｎｍよ
り厚いと前記非磁性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。
【００８７】本発明では、前記（ａ）の工程において、
前記固定磁性層を、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を、非磁性中間層を
介して積層し、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
とすることが好ましい。
【００８８】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。
【００８９】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。
【００９０】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。
【００９１】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。
【００９２】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。
【００９３】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、前記フリー磁性層の素子高さ方
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。
【００９４】また、本発明では、前記（ａ）の工程にお
いて、前記フリー磁性層を、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を、非磁性
中間層を介して積層し、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
磁性状態であると、前記フリー磁性層の膜厚を薄くして
磁界検出感度を向上させることと同様の効果が得られる
ので好ましい。
【００９５】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。
【００９６】前記非磁性中間層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、
Ｏｓ、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。
【００９７】また、本発明では、前記強磁性層と前記フ
リー磁性層のうち少なくとも一方を、以下の組成を有す
る磁性材料を用いて形成することが好ましい。
【００９８】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である磁性材料。
【００９９】また、本発明では、前記フリー磁性層と前
記非磁性材料層との間に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。
【０１００】前記中間層が形成されるときには、前記強
磁性層と前記フリー磁性層のうち少なくとも一方を、以
下の組成を有する磁性材料を用いて形成することが好ま
しい。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
る磁性材料。
【０１０１】本発明では、前記強磁性層及び前記フリー
磁性層の両方を前記ＣｏＦｅＮｉで形成することが好ま
しい。
【０１０２】ところで本発明では、前記第２反強磁性層
の下層において前記強磁性層、前記非磁性層、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。
【０１０３】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。
【０１０４】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。
【０１０５】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方、好ましくは両方にＣｏＦｅ
Ｎｉ合金を使用することしている。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。
【０１０６】図１８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（Ｆ
２）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。
【０１０７】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。
【０１０８】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の強磁性材料層と第
２の強磁性材料層の磁化が分散して多磁区化状態とな
り、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。
【０１０９】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、再び単磁区化され、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（Ｈ
ｓ）と呼んでいる。
【０１１０】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。
【０１１１】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。
【０１１２】基板／非磁性材料層（Ｃｕ）／第１の強磁
性材料層（２．４）／非磁性層（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ｎ
ｍである。
【０１１３】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（ｋ
Ａ／ｍ）であった。
【０１１４】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。
【０１１５】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ＣｏＦｅ
Ｎｉ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。
【０１１６】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方、好ましくは両方にＣｏＦｅＮ
ｉ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。
【０１１７】次に、ＣｏＦｅＮｉ合金の組成比について
説明する。ＣｏＦｅＮｉ合金は、非磁性層である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。
【０１１８】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。
【０１１９】本発明では、非磁性材料層／フリー磁性層
／非磁性層／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。Ｆ
ｅ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。
【０１２０】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。
【０１２１】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。
【０１２２】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。
【０１２３】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。
【０１２４】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Ｃ
ｏ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。
【０１２５】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。
【０１２６】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。
【０１２７】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。
【０１２８】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。
【０１２９】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。
【０１３０】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。
【０１３１】なお、本実施の形態では、前記第１反強磁
性層と前記第２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反強磁性層の磁化方向と前
記第２反強磁性層の磁化方向を交叉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交叉させる
ことができる。
【０１３２】前記第１反強磁性層及び／又は前記第２反
強磁性層は、ＰｔＭｎ合金により形成されていることが
好ましい。または前記反強磁性層は、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，Ｒ
ｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａｒ，Ｎ
ｅ，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。
【０１３３】ここで、前記ＰｔＭｎ合金及び前記Ｘ−Ｍ
ｎ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。
【０１３４】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，Ｉ
ｒ，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０．２〜４０
ａｔ％の範囲であることが好ましい。
【０１３５】第１反強磁性層及び第２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反強磁性層及び第２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反強磁性層及び第２反強磁性層を得ること
ができる。
【０１３６】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。
【０１３７】なお、前記（ａ）の工程を、同一真空成膜
装置内において行うことが好ましい。
【０１３８】
【発明の実施の形態】図１から図５は、本発明の第１の
実施の形態の磁気検出素子の製造方法を説明するための
工程図であり、製造過程にある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。
【０１３９】例えば、磁気検出素子が浮上式ヘッドを構
成する場合には、セラミック材のスライダのトレーリン
グ端面上にＡｌ2Ｏ3膜などの絶縁膜を介して下部シール
ド層を積層する。
【０１４０】図１に示される工程では、下地層１３上
に、第１反強磁性層１４を積層する。さらに第１固定磁
性層１５ａ、非磁性中間層１５ｂ、第２固定磁性層１５
ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層
１５が積層され、固定磁性層１５の上層に非磁性材料層
１６、フリー磁性層１７、非磁性層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。
【０１４１】下地層１３はＴａなどからなる。なお、下
地層１３と第１反強磁性層１４の間にあるいは下地層１
３に代えて、ＮｉＦｅＣｒやＣｒを用いてシード層を形
成してもよい。前記シード層は第１反強磁性層１４の結
晶配向を整えるためのものである。
【０１４２】第１反強磁性層１４は、ＰｔＭｎ合金、ま
たは、Ｘ―Ｍｎ（ただしＸは、Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒ
ｕ，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，Ｏ
ｓ，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。
【０１４３】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。
【０１４４】第１反強磁性層１４の膜厚は、トラック幅
方向の中心付近において８〜３０ｎｍである。
【０１４５】第１固定磁性層１５ａ及び第２固定磁性層
１５ｃ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、ＣｏＦｅ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１５ａ及
び第２固定磁性層１５ｃは同一の材料で形成されること
が好ましい。
【０１４６】また、非磁性中間層１５ｂは、非磁性材料
により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｃ
ｒ、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。
【０１４７】非磁性材料層１６は、固定磁性層１５とフ
リー磁性層１７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。
【０１４８】フリー磁性層１７は、拡散防止層（中間
層）１７ａ及び磁性層１７ｂからなるものである。拡散
防止層１７ａは、強磁性材料からなるもので、例えばＣ
ｏやＣｏＦｅから形成される。この拡散防止層１７ａ
は、磁性層１７ｂと非磁性材料層１６の相互拡散を防止
するためのものである。また、磁性層１７ｂは、強磁性
材料により形成されるもので、例えばＮｉＦｅ合金、Ｃ
ｏ、ＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金な
どにより形成される。なお、フリー磁性層１７は単層の
磁性層として形成されてもよい。
【０１４９】また本実施の形態のように拡散防止層１７
ａが形成されている場合には、フリー磁性層１７の磁性
層１７ｂは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。ＣｏＦｅＮｉ合金であってＦｅの組成比が
７原子％以上で１５原子％以下、Ｎｉの組成比が５原子
％以上で１５原子％以下、残りの組成比はＣｏである磁
性材料。
【０１５０】これによりフリー磁性層１７と強磁性層１
９，１９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、スピンフロップ磁界（Ｈ
ｓｆ）を約２９３（ｋＡ／ｍ）にまで大きくすることが
できる。
【０１５１】また上記した組成範囲内であると、フリー
磁性層１７の磁性層１７ｂと強磁性層１９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。
【０１５２】さらに、フリー磁性層１７の軟磁気特性の
向上、磁性層１７ｂのＮｉが拡散防止層１７ａや非磁性
材料層１６に拡散することによる抵抗変化量（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。
【０１５３】なお、フリー磁性層１７が単層の磁性層と
して形成される場合には、フリー磁性層１７は、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である強磁性材
料で形成されることが好ましい。
【０１５４】非磁性層１８は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒ
ｅ、Ｏｓのうち１種あるいは２種以上の合金で形成す
る。なお、非磁性層１８をＲｕによって形成するときに
は、非磁性層の膜厚ｔ１を０．８〜１．１ｎｍ、より好
ましくは０．８５〜０．９ｎｍ、となるようものとして
形成すると強磁性層１９とフリー磁性層１７との間のＲ
ＫＫＹ相互作用を大きくすることができるので好まし
い。
【０１５５】次に、非磁性層１８まで積層された多層膜
Ａ１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反強磁
性層１４と第１固定磁性層１５ａとの間に交換異方性磁
界を発生させ、固定磁性層１５の磁化方向を図示Ｙ方向
に固定する。本実施の形態では、第１の熱処理温度を２
７０℃、磁界の第１の大きさを８００ｋ（Ａ／ｍ）とし
ている。
【０１５６】次に、図２に示されるように強磁性層１
９、第２反強磁性層２０をスパッタ法によって連続成膜
し、下地層１３から第２反強磁性層２０まで積層された
多層膜Ａ２を得る。
【０１５７】強磁性層１９の材料は、フリー磁性層１７
の磁性層１７ｂと同様の材料を用いる。従って、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。特に、強磁性
層１９は、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Ｃ
ｏである強磁性材料で形成されることが好ましい。
【０１５８】また、第２反強磁性層２０の材料は、第１
反強磁性層１４の材料と同じである。
【０１５９】本実施の形態のように、非磁性層１８をＲ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓのうち１種あるいは２種以
上の合金で形成すると、第１の磁場中アニールにおい
て、非磁性層１８の表面がほとんど酸化しない。従っ
て、非磁性層１８上に強磁性層１９をスパッタ成膜する
前に、非磁性層１８の表面をミリングなどで処理しなく
ても、フリー磁性層１７と強磁性層１９との間に非磁性
層１８を介したＲＫＫＹ相互作用を働かせることができ
る。例えばフリー磁性層１７と強磁性層１９をともにＮ
ｉＦｅで形成し、非磁性層１８をＲｕで形成した場合、
非磁性層１８の表面をミリングなどで処理しなくても４
２（ｋＡ／ｍ）の一方向異方性磁界を発生させることが
できる。
【０１６０】すなわち、非磁性層１８と強磁性層１９，
１９との界面を、ミリングによって削られた面としなく
てもすむようにできるので、フリー磁性層１７の磁化方
向を一定方向に揃えるための一方向異方性磁界の低下を
防ぐことができる。
【０１６１】ただし、強磁性層１９とフリー磁性層１７
は、非磁性層１８を介したＲＫＫＹ相互作用によって磁
気的に結合されたものであるので、非磁性層１８の表面
をミリングによって処理した場合でも、フリー磁性層の
磁化方向を一定方向に揃えるために十分な一方向異方性
磁界を得ることができる。
【０１６２】さらに、非磁性層１８をＲｕで形成し、フ
リー磁性層１７をＣｏＦｅで形成するとフリー磁性層１
７の磁歪を０にすることも可能である。
【０１６３】なお、本実施の形態の磁気検出素子は、第
１反強磁性層１４と第２反強磁性層２０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。
【０１６４】次に、多層膜Ａ２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反強磁性層２０と強磁性層１９と
の間に交換異方性磁界を発生させ、強磁性層１９の磁化
方向を図示Ｘ方向に固定する。本実施の形態では、第２
の熱処理温度を２５０℃、磁界の第２の大きさを８（ｋ
Ａ／ｍ）としている。
【０１６５】第２反強磁性層２０と強磁性層１９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
て初めて生じる。従って、第１反強磁性層１４と第１固
定磁性層１５ａ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反強磁性層２０と強磁性層１９
との間の交換異方性磁界を図示Ｘ方向に向けるために
は、第２の熱処理温度を、第１反強磁性層１４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、第２の磁界の大きさを第１反強磁性層１４と第
１固定磁性層１５ａとの間の交換異方性磁界より小さく
するだけでよい。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反強磁性層１４と第２反強磁性
層２０を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成しても、
第１反強磁性層１４と第１固定磁性層１５ａ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反
強磁性層２０と強磁性層１９との間の交換異方性磁界を
図示Ｘ方向に向けることができる。すなわち、フリー磁
性層１７の磁化方向を、固定磁性層１５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。
【０１６６】なお、第２の磁場中アニール時の第２の磁
界の大きさは、フリー磁性層１７及び強磁性層１９の飽
和磁界、及びフリー磁性層１７及び強磁性層１９の反磁
界より大きく、フリー磁性層１７と強磁性層１９との間
の反平行結合が崩れるスピンフロップ磁界より小さいこ
とが好ましい。
【０１６７】次に、図３に示す工程では、トラック幅分
より若干広い領域を覆うリフトオフ用のレジスト層Ｒ１
を積層する。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。なお、図示してい
ないが、第２反強磁性層２０の上層にＴａ、Ｃｒなどか
らなる保護層を形成してもよい。
【０１６８】さらに図２３に示す工程によって、第２反
強磁性層２０の上層に電極層２１，２１を成膜する。本
実施の形態では、電極層２１，２１の成膜の際に使用さ
れるスパッタ法は、イオンビームスパッタ法、ロングス
ロースパッタ法、あるいはコリメーションスパッタ法の
いずれか１種以上であることが好ましい。なお、第２の
磁場中アニールによって第２反強磁性層２０または第２
反強磁性層２０上に形成された保護層が酸化したとき
は、第２反強磁性層２０の表面または前記保護層の表面
をイオンミリングなどによって削り、酸化した部分を除
去する。
【０１６９】本実施の形態では、多層膜Ａ２が形成され
た基板（ウェハ）を、電極層２１，２１の組成で形成さ
れたターゲットに対し垂直方向に置き、これにより例え
ばイオンビームスパッタ法を用いることで、前記多層膜
Ａ２の表面に対し垂直方向から電極層２１，２１を成膜
する。
【０１７０】レジスト層Ｒ１の切り込み部Ｒ１ａ，Ｒ１
ａ付近には、スパッタ粒子が積層されにくい。従って、
レジスト層Ｒ１の切り込み部Ｒ１ａ，Ｒ１ａ付近では、
電極層２１，２１は膜厚が薄く形成され、電極層２１，
２１に曲面状の側端面２１ａ，２１ａが形成される。電
極層２１，２１は、例えば、Ａｕ、Ｒｈ、Ｗ、Ｃｒ、Ｔ
ａなどを用いて成膜される。なお、レジスト層Ｒ１上に
は、電極層２１，２１と同じ組成の層２１ｂが形成され
る。電極層２１，２１を成膜した後、レジスト層Ｒ１を
除去すると、図４に示す状態になる。
【０１７１】さらに、図５に示すように、電極層２１，
２１をマスクとして、第２反強磁性層２０の電極層２
１，２１によって覆われていない部分を、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、削り込むことにより、側面２２ａが第２反強磁性層
２０及び強磁性層１９を貫通し、底面２２ｂが非磁性層
１８内に位置し、かつ底面２２ｂがトラック幅Ｔｗに相
当する幅寸法を有する凹部２２を形成する。凹部２２の
側面２２ａ，２２ａは、電極層２１，２１の側端面２１
ａ，２１ａと連続面となる傾斜面または曲面となってい
る。図５では、凹部２２の底面２２ｂが非磁性層１８内
に位置するように、凹部２２を形成している。
【０１７２】凹部２２の形成後、上部ギャップ層２３及
び上部シールド層２４を形成して図６に示されるような
磁気検出素子を得ることができる。
【０１７３】なお、下部シールド層１１及び上部シール
ド層２４は、ＮｉＦｅなどの強磁性材料を用いて形成さ
れる。なお、下部シールド層１１及び上部シールド層２
４はメッキによって形成されてもよい。また、下部シー
ルド層１１及び上部シールド層２４は磁化容易軸方向が
トラック幅方向を向いていることが好ましい。
【０１７４】下部ギャップ層１２及び上部ギャップ層２
３は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏなどの絶縁
性材料によって形成されている。
【０１７５】本実施の形態では、電極層２１，２１は第
２反強磁性層２０，２０上に積層され、電極層２１，２
１のトラック幅領域Ｃ側の側端面２１ａ，２１ａが、第
２反強磁性層２０，２０のトラック幅領域Ｃ側の側端面
２０ａ，２０ａと連続面となっている。さらに、強磁性
層１９，１９のトラック幅領域Ｃ側の側端面１９ａ，１
９ａも、電極層２１，２１の側端面２１ａ，２１ａ及び
第２反強磁性層２０，２０の側端面２０ａ，２０ａと連
続面となっている。
【０１７６】なお、図６において、トラック幅領域Ｃと
は、凹部２２の底面２２ｂに重なる領域であり、フリー
磁性層１７の磁化が変動する領域である感度領域Ｅに等
しい。
【０１７７】本実施の形態では、第２反強磁性層２０，
２０の下層にある強磁性層１９，１９が、第２反強磁性
層２０，２０との磁気的結合によってトラック幅方向
（図示Ｘ方向）に磁化方向がそろえられ、さらに、この
強磁性層１９，１９の下層に非磁性層１８を介して形成
されたフリー磁性層１７の両側部の磁化方向が、強磁性
層１９，１９とのＲＫＫＹ相互作用によって、強磁性層
１９の磁化方向と反平行方向に揃えられる。すなわち、
第２反強磁性層２０，２０の下層において強磁性層１
９，１９、非磁性層１８、及びフリー磁性層１７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１７
の第２反強磁性層２０，２０及び強磁性層１９，１９に
重なる領域である両側部１７ｓ，１７ｓは磁化方向が固
定磁性層１５の磁化方向と交叉する方向に固定されてい
る。
【０１７８】一方、フリー磁性層１７の第２反強磁性層
２０，２０及び強磁性層１９，１９に重ならない領域で
ある中央部（トラック幅領域）１７ｃの磁化方向は、外
部磁界が与えられない状態のときは両側部１７ｓ，１７
ｓにならってトラック幅方向と１８０°異なる反平行方
向（図示Ｘ方向と反平行方向）を向き、外部磁界がトラ
ック幅方向に垂直な方向（ハイト方向；図示Ｙ方向）に
与えられると、ハイト方向へ向けて変化する。
【０１７９】このフリー磁性層１７の中央部１７ｃでの
磁化の方向の変動と、固定磁性層１５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又は電流
変化により、記録媒体からの洩れ磁界などの外部磁界が
検出される。
【０１８０】本実施の形態では、凹部２２の底面２２ｂ
の幅寸法がトラック幅Ｔｗを規定する。凹部２２の底面
２２ｂの幅寸法は、図３に示した工程において、レジス
ト層Ｒ１の寸法を調節すること及び図５の工程において
凹部２２の深さ寸法を調節することにより規定すること
ができる。
【０１８１】なお、凹部２２の側面２２ａ，２２ａの第
２反強磁性層２０の表面２０ｂに対する垂直方向に対す
る傾斜角は約２０°である。
【０１８２】第２反強磁性層２０，２０はトラック幅領
域Ｃから外れた全領域において、反強磁性を発生するた
めに充分な膜厚を有し、トラック幅領域Ｃから外れた全
領域（トラック幅方向の両側端部Ｓ，Ｓ）において強磁
性層１９，１９及びフリー磁性層１７の磁化方向を確実
に固定することができる。すなわち、強磁性層１９，１
９の下層に非磁性層１８を介して積層されているフリー
磁性層１７の磁化方向は、トラック幅方向の両側部１７
ｓ，１７ｓでのみ強磁性層１９，１９とのＲＫＫＹ相互
作用により固定される。
【０１８３】凹部２２の底面２２ｂに重なるフリー磁性
層１７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側部１７ｓ，１７ｓになら
って図示Ｘ方向と反平行方向に揃えられ、外部磁界が印
加されるとその磁化方向が変化する。
【０１８４】従って、磁気検出素子のトラック幅寸法Ｔ
ｗは、凹部２２の底面２２ｂ幅寸法Ｔｗによって決定さ
れ、しかも、トラック幅寸法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。上述したように、本発明では、凹部２２
は一様の厚さで成膜された第２反強磁性層２０を、電極
層２１，２１をマスクとした反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）やイオンミリングを用いて、正確な幅寸法で
凹部２２の底面２２ｂ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寸法Ｔｗを正確に規
定でき、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。
【０１８５】また、図６に示される磁気検出素子では、
フリー磁性層１７を第２反強磁性層２０，２０及び強磁
性層１９，１９の下層にまで延して形成するので、フリ
ー磁性層１７の磁化がフリー磁性層１７の両側端面の表
面磁荷によって発生する反磁界の影響を受けることを小
さくできる。
【０１８６】また、第２反強磁性層２０，２０の下層に
おいて強磁性層１９，１９、非磁性層１８、及びフリー
磁性層１７がシンセティックフェリ構造となっているの
で、フリー磁性層１７の両側部１７ｓ，１７ｓにおける
磁化方向を一定方向に揃えるための一方向異方性磁界を
大きくすることができる。
【０１８７】従って、外部磁界によってフリー磁性層１
７の両側部１７ｓ，１７ｓの磁化方向が変化してしま
い、結果として磁気的トラック幅が大きくなることを抑
えることができる。
【０１８８】また、第２反強磁性層２０，２０と強磁性
層１９，１９との交換結合磁界が比較的弱くても、フリ
ー磁性層１７の磁化方向を確実に、固定磁性層１５の磁
化方向と交叉する方向に揃えることが容易になる。従っ
て、前記第２の磁場中アニールにおける磁場の大きさを
８（ｋＡ／ｍ）の低磁場とすることができ、固定磁性層
１５の磁化方向が変化することを抑えることが容易にな
る。なお、第２の磁界の大きさを８(ｋＡ／ｍ）として
も、例えばフリー磁性層１７と強磁性層１９をともにＮ
ｉＦｅで形成し、非磁性層１８をＲｕで形成した場合に
５６（ｋＡ／ｍ）の一方向異方性磁界を発生させること
ができる。また、フリー磁性層１７と強磁性層１９をと
もにＣｏＦｅで形成し、非磁性層１８をＲｕで形成した
場合に１５２（ｋＡ／ｍ）の一方向異方性磁界を発生さ
せることができる。
【０１８９】また、本実施の形態では、非磁性層１８を
一定の厚さｔ１で形成するので、非磁性層１８の上面１
８ａが平坦面となる。従って、図２に示される工程にお
いて、強磁性層１９及び第２反強磁性層２０を、表面が
平坦面である非磁性層１８上に積層することになるの
で、強磁性層１９及び第２反強磁性層２０も平坦化され
た層として形成でき、強磁性層１９、非磁性層１８、及
びフリー磁性層１７からなるシンセティックフェリ構造
において強磁性層１９とフリー磁性層１７間のＲＫＫＹ
相互作用を大きくすることが容易になる。
【０１９０】また非磁性層１８の上面１８ａが平坦面で
あると、強磁性層１９，１９及び第２反強磁性層２０，
２０の積層工程の制御が容易になる。従って、強磁性層
１９，１９の膜厚を薄くでき強磁性層１９，１９、非磁
性層１８、及びフリー磁性層１７からなるシンセティッ
クフェリ構造において強磁性層１９，１９とフリー磁性
層１７間のスピンフロップ磁界を大きくできる。本実施
の形態では強磁性層１９，１９の膜厚を例えば１．５ｎ
ｍ〜４．０ｎｍにできる。また、フリー磁性層１７にか
かる一方向異方性磁界を大きくできる。例えば、強磁性
層１９，１９及びフリー磁性層１７をＮｉＦｅで形成し
たときには、前記一方向異方性磁界を５６（ｋＡ／ｍ）
とすることができる。または、強磁性層１９，１９及び
フリー磁性層１７をＣｏＦｅで形成したときには、前記
一方向異方性磁界を１５２（ｋＡ／ｍ）とすることがで
きる。
【０１９１】なお、図１の工程で、非磁性層１８をＲｕ
などの導電性材料で形成すると、非磁性層１８が、以下
に説明するスピンフィルター効果を有するバックド層と
して機能し、磁気検出素子の磁界検出感度を向上させる
ことができる。
【０１９２】スピンフィルター効果について説明する。
図１９及び図２０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１９はバックド層がない構造
例を示す模式図であり、図２０はバックド層のある構造
例を示す模式図である。
【０１９３】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１９及び図２０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。
【０１９４】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。
【０１９５】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）。
【０１９６】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１
１５と非磁性材料層１１４との界面付近或いは固定磁性
層１１３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。
【０１９７】固定磁性層１１３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１１
５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。
【０１９８】固定磁性層１１３の磁化方向とフリー磁性
層１１５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。
【０１９９】図２０に示すように、バックド層ＢA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ＢAにおいて、このバッ
クド層ＢA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ＢA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。
【０２００】バックド層として機能する非磁性層１８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。
【０２０１】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１７の膜厚が比較的薄い場合によ
り効果を発揮する。
【０２０２】フリー磁性層１７の膜厚が１．５ｎｍ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。
【０２０３】また、フリー磁性層１７の膜厚が４．５ｎ
ｍより厚いと非磁性層１８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。
【０２０４】また、図６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１５ａ（強磁性材
料層）と前記第２固定磁性層１５ｃ（強磁性材料層）
が、前記非磁性中間層１５ｂを介して積層されたもの
が、一つの固定磁性層１５として機能する。すなわち、
固定磁性層１５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
態であるものである。
【０２０５】第１固定磁性層１５ａは第１反強磁性層１
４と接して形成され、第１の磁場中アニールが施される
ことにより、第１固定磁性層１５ａと第１反強磁性層１
４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１５ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定さ
れる。第１固定磁性層１５ａの磁化方向が図示Ｙ方向に
固定されると、非磁性中間層１５ｂを介して対向する第
２固定磁性層１５ｃの磁化方向が、第１固定磁性層１５
ａの磁化方向と反平行の状態で固定される。
【０２０６】なお、第１固定磁性層１５ａの磁気モーメ
ントと第２固定磁性層１５ｃ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１５の磁
化方向となる。
【０２０７】このように、第１固定磁性層１５ａと第２
固定磁性層１５ｃ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１５ａと第２固定
磁性層１５ｃ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１５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。
【０２０８】第１固定磁性層１５ａ及び第２固定磁性層
１５ｃ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、ＣｏまたはＣｏＦｅにより形成される
ことが好ましい。また、第１固定磁性層１５ａ及び第２
固定磁性層１５ｃ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１５ａ及び前記第
２固定磁性層１５ｃ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。
【０２０９】また、非磁性中間層１５ｂは、非磁性材料
により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｃ
ｒ、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。
【０２１０】固定磁性層１５が非磁性中間層１５ｂの上
下に第１固定磁性層１５ａ及び第２固定磁性層１５ｃが
積層されたものとして形成されると、第１固定磁性層１
５ａ及び第２固定磁性層１５ｃが互いの磁化方向を固定
しあい、全体として固定磁性層１５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反強
磁性層１４と固定磁性層１５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。
【０２１１】また、本実施の形態では、固定磁性層１５
の固定磁化による反磁界（双極子磁界）を、第１固定磁
性層１５ａ及び第２固定磁性層１５ｃの静磁界どうしが
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１５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１７の変動磁化への寄与
を減少させることができる。
【０２１２】従って、フリー磁性層１７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。
【０２１３】また、固定磁性層１５の固定磁化による反
磁界（双極子磁界）Ｈｄは、フリー磁性層１７の素子高
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１７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１５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Ｈ
ｄ＝０とすることができ、これによってフリー磁性層１
７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。
【０２１４】ただし、固定磁性層１５が単層の強磁性材
料層として形成されてもよい。また、第２固定磁性層１
５ｃと非磁性材料層１６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１５ｃと非磁性材料層１６の相互拡散を防止す
る。
【０２１５】また、本実施の形態では、第１反強磁性層
１４と第２反強磁性層２０，２０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反強磁性層１４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
反強磁性層２０，２０の交換異方性磁界を図示Ｘ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１７の磁化方向を、固定磁性層１５の磁化方
向と直交する方向に固定できる。
【０２１６】なお、フリー磁性層１７と強磁性層１９，
１９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。フリー磁性層１７及び強磁性層１
９，１９の単位面積あたりの磁気モーメントの大きさ
は、強磁性材料層の飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）の積
で表される。本実施の形態では、強磁性層１９，１９の
膜厚をフリー磁性層１７の膜厚より薄くしている。強磁
性層１９，１９の膜厚を薄くすると強磁性層１９，１９
の一方向異方性磁界が大きくなってフリー磁性層１７に
充分な縦バイアスをかけることが容易になる。
【０２１７】また図４に示された工程の後、電極層２
１，２１をマスクとして第２反強磁性層２０を第２反強
磁性層２０内まで掘り込むことにより、図７に示される
ような凹部３０を有する磁気検出素子を得ることもでき
る。凹部３０は底面３０ｂが第２反強磁性層２０内に位
置し、かつ底面３０ｂがトラック幅寸法Ｔｗであるもの
である。
【０２１８】図７に示される磁気検出素子では、凹部３
０の底面３０ｂが第２反強磁性層２０内に位置してお
り、フリー磁性層１７と強磁性層１９が、非磁性層１８
を介して隣接し、フリー磁性層１７の磁化方向と強磁性
層１９の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態とな
る。
【０２１９】このとき、フリー磁性層１７、非磁性層１
８及び強磁性層１９からなる多層膜Ｆがひとつのフリー
磁性層、いわゆるシンセティックフェリフリー磁性層と
して機能する。シンセティックフェリフリー磁性層で
は、フリー磁性層の膜厚を薄くすることと同等の効果が
得られ、フリー磁性層の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。なお、フリー
磁性層１７と強磁性層１９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。フリー磁性
層１７の単位面積あたりの磁気モーメントの大きさは、
磁性層１７ｂの飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）の積と拡
散防止層１７ａの飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚（ｔ）の積の
和であり、強磁性層１９の単位面積あたりの磁気モーメ
ントの大きさは、強磁性層の飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚
（ｔ）の積で表される。
【０２２０】なお、凹部３０の底面３０ｂの下部に位置
する第２反強磁性層２０の領域の厚さｔ２を０Åより大
きく５０Å以下にすると、凹部３０の底面３０ｂの下部
に位置する第２反強磁性層２０の領域では強磁性層１９
との間に交換結合磁界が発生しないので好ましい。
【０２２１】また図４に示された工程の後、電極層２
１，２１をマスクとして第２反強磁性層２０を強磁性層
１９内まで掘り込むことにより、図８に示されるような
凹部３１を有する磁気検出素子を得ることもできる。凹
部３１は、側面３１ａが第２反強磁性層２０を貫通し、
底面３１ｂが強磁性層１９内に位置し、かつ底面３１ｂ
がトラック幅Ｔｗに相当する幅寸法を有するものであ
る。
【０２２２】図８に示された磁気検出素子でもフリー磁
性層１７、非磁性層１８及び強磁性層１９からなる多層
膜Ｆがひとつのフリー磁性層、いわゆるシンセティック
フェリフリー磁性層Ｆとして機能する。本発明では、フ
リー磁性層の外部磁化によって磁化方向が変化する感度
領域Ｅの上層に第２反強磁性層２０が全く存在しない。
従って、シンセティックフェリフリー磁性層Ｆの感度領
域Ｅの磁化方向の外部磁界依存性の変動を鋭敏にでき、
磁気検出素子の磁界検出感度を向上できる。
【０２２３】本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子
の製造方法を説明する。磁気検出素子が浮上式ヘッドを
構成する場合には、セラミック材のスライダのトレーリ
ング端面上にＡｌ2Ｏ3膜などの絶縁膜を介して下部シー
ルド層及び下部ギャップ層を積層する。
【０２２４】さらに、前述した第１の実施の形態と同様
に、図１に示される工程において下地層１３上に、第１
反強磁性層１４、第１固定磁性層１５ａ、非磁性中間層
１５ｂ、第２固定磁性層１５ｃからなるシンセティック
フェリピンド型の固定磁性層１５、非磁性材料層１６、
フリー磁性層１７、非磁性層１８まで順次積層された多
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。
【０２２５】次に、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反強磁性層１４と第１固定磁性層１５ａとの間
に交換異方性磁界を発生させ、固定磁性層１５の磁化方
向を図示Ｙ方向に固定する。本実施の形態では、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。
【０２２６】次に、強磁性層１９、第２反強磁性層２０
をスパッタ法によって連続成膜し、図２に示される下地
層１３から第２反強磁性層２０まで積層された多層膜Ａ
２を得る。
【０２２７】なお、下地層１３、第１反強磁性層１４、
第１の固定磁性層１５ａ、非磁性中間層１５ｂ、第２固
定磁性層１５ｃからなるシンセティックフェリピンド型
の固定磁性層１５、非磁性材料層１６、フリー磁性層１
７、非磁性層１８、強磁性層１９、第２反強磁性層２０
の材料は、前述した第１の実施の形態と同じであるので
説明を省略する。
【０２２８】本実施の形態でも、非磁性層１８をＲｕ、
Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓのうち１種あるいは２種以上の
合金で形成すると、第１の磁場中アニールにおいて、非
磁性層１８の表面がほとんど酸化しない。従って、非磁
性層１８上に強磁性層１９をスパッタ成膜する前に、非
磁性層１８の表面をミリングなどで処理しなくても、フ
リー磁性層１７と強磁性層１９との間に非磁性層１８を
介したＲＫＫＹ相互作用を働かせることができる。
【０２２９】すなわち、非磁性層１８と強磁性層１９，
１９との界面を、ミリングによって削られた面としなく
てもすむようにできるので、フリー磁性層１７の磁化方
向を一定方向に揃えるための一方向異方性磁界の低下を
防ぐことができる。
【０２３０】ただし、強磁性層１９とフリー磁性層１７
は、非磁性層１８を介したＲＫＫＹ相互作用によって磁
気的に結合されたものであるので、非磁性層１８の表面
をミリングによって処理した場合でも、フリー磁性層の
磁化方向を一定方向に揃えるために十分な一方向異方性
磁界を得ることができる。
【０２３１】なお、本実施の形態でも、第１反強磁性層
１４と第２反強磁性層２０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。
【０２３２】次に、多層膜Ａ２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反強磁性層２０と強磁性層１９と
の間に交換異方性磁界を発生させ、強磁性層１９の磁化
方向を図示Ｘ方向に固定する。本実施の形態では、第２
の熱処理温度を２５０℃、磁界の第２の大きさを８（ｋ
Ａ／ｍ）としている。
【０２３３】第２反強磁性層２０と強磁性層１９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
て初めて生じる。従って、第１反強磁性層１４と第１固
定磁性層１５ａ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反強磁性層２０と強磁性層１９
との間の交換異方性磁界を図示Ｘ方向に向けるために
は、第２の熱処理温度を、第１反強磁性層１４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、第２の磁界の大きさを第１反強磁性層１４と第
１固定磁性層１５ａとの間の交換異方性磁界より小さく
するだけでよい。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反強磁性層１４と第２反強磁性
層２０を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成しても、
第１反強磁性層１４と第１固定磁性層１５ａ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反
強磁性層２０と強磁性層１９との間の交換異方性磁界を
図示Ｘ方向に向けることができる。すなわち、フリー磁
性層１７の磁化方向を、固定磁性層１５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。
【０２３４】なお、第２の磁場中アニール時の第２の磁
界の大きさは、フリー磁性層１７及び強磁性層１９の飽
和磁界、及びフリー磁性層１７及び強磁性層１９の反磁
界より大きく、フリー磁性層１７と強磁性層１９との間
の反平行結合が崩れるスピンフロップ磁界より小さいこ
とが好ましい。
【０２３５】次に、図９に示す工程において、第２反強
磁性層２０上に、トラック幅Ｔｗに等しい間隔Ｗ１をあ
けて一対の第１のレジスト層Ｒ２、Ｒ２を積層する。
【０２３６】第１のレジスト層Ｒ２，Ｒ２の積層後、図
１０に示すように、第２反強磁性層２０の第１のレジス
ト層Ｒ２、Ｒ２によって挟まれた部位、すなわち、第２
反強磁性層２０の第１のレジスト層Ｒ２，Ｒ２によって
マスクされない部位を、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、第２反強磁性
層２０の表面２０ａ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（図示Ｚ方
向）に削り込むことにより、側面３１ａが第２反強磁性
層２０及び強磁性層１９を貫通し、底面３１ｂが非磁性
層１８内に位置し、かつ底面３１ｂがトラック幅Ｔｗに
相当する幅寸法を有する凹部３１を形成する。凹部３１
の側面３１ａ，３１ａは、トラック幅方向に対して垂直
面になっている。図１０では、凹部３１の底面３１ｂが
非磁性層１８内に位置するように、凹部３１を形成して
いる。凹部３１の形成後、第１のレジスト層Ｒ２，Ｒ２
を除去する。
【０２３７】次に、凹部３１内及び凹部３１の開口部周
辺の第２反強磁性層２０，２０上に、トラック幅方向の
幅寸法がＷ２の領域を覆う第２のレジスト層Ｒ３を形成
する。レジスト層Ｒ３はリフトオフ用のレジスト層であ
り、下層部に切り欠き部Ｒ３ａ、Ｒ３ａが形成されてい
る。
【０２３８】さらに、図１１に示されるように第２反強
磁性層２０，２０のレジスト層Ｒ３に覆われていない領
域上に導電性材料からなる電極層２６，２６をスパッタ
法によって成膜して多層膜Ａ３を形成する。電極層２
６，２６の形成後、第２のレジスト層Ｒ３を除去すると
図１２に示される磁気検出素子を得ることができる。
【０２３９】図１２に示される磁気検出素子では、第２
反強磁性層２０，２０上に積層されている電極層２６，
２６のトラック幅領域Ｃ側の側端縁２６ａ，２６ａが、
第２反強磁性層２０，２０のトラック幅領域Ｃ側の側端
面２０ａ，２０ａよりも、多層膜Ａ３の外端部Ｓ１，Ｓ
１側に形成される磁気検出素子を得ることができる。な
お、トラック幅領域Ｃとは、多層膜Ａ３中の凹部３１の
底面３１ｂに重なる領域のことである。すなわち、トラ
ック幅領域Ｃの幅寸法はトラック幅寸法Ｔｗに等しい。
また、トラック幅領域Ｃの幅寸法は、フリー磁性層１７
の磁化方向が変化する領域である感度領域Ｅの幅寸法に
等しい。
【０２４０】電極層２６，２６のトラック幅領域Ｃ側の
側端縁２６ａ，２６ａが第２反強磁性層２０，２０のト
ラック幅領域Ｃ側の側端面２０ａ，２０ａよりも、多層
膜Ａ３の外端部Ｓ１，Ｓ１側に形成されていると凹部３
１の底面３１ｂと電極層２６，２６及び第２反強磁性層
２０，２０がつくる段差をなだらかにすることができ
る。従って、磁気検出素子の上層の上部ギャップ層２３
の膜厚を小さくしても、この段差上に上部ギャップ層２
３が確実に形成されるようにできる。すなわち、上部シ
ールド層２４と電極層２６，２６、第２反強磁性層２
０，２０、強磁性層１９，１９、及び非磁性層１８との
間の電気的短絡をより確実に防止でき、狭ギャップ化に
対応できるようになる。
【０２４１】また、多層膜Ａ３のトラック幅領域Ｃの両
側近傍における上部シールド層２４と下部シールド層１
１間の距離が大きくなると、上部シールド層２４と下部
シールド層１１の間を通って、検出対象の記録トラック
の両側の記録トラックから発生する記録媒体からの磁界
が磁気検出素子に侵入しやすくなり、実効トラック幅が
大きくなる。すなわち、記録トラック間のクロストーク
が発生しやすくなる。
【０２４２】本発明では、前述のように凹部３１と電極
層２６，２６及び第２反強磁性層２０，２０とがつくる
段差をなだらかにすることができるので、トラック幅領
域Ｃの両側近傍における上部シールド層２４と下部シー
ルド層１１間の距離が大きくなることを抑え、実効トラ
ック幅を小さくすることができる。
【０２４３】具体的には、強磁性層１９，１９、第２反
強磁性層２０，２０、電極層２６，２６のうち、強磁性
層１９，１９及び第２反強磁性層２０，２０のみと重な
る領域Ｓ２，Ｓ２における上部シールド層２４と下部シ
ールド層１１間の距離をＧｌｓ、多層膜Ａ３の中央Ｃ１
と重なる位置における上部シールド層２４と下部シール
ド層１１間の距離をＧｌｃとしたときに、前記Ｇｌｓと
Ｇｌｃの差の値を、Ｇｌｃ≦Ｇｌｓ≦Ｇｌｃ＋９０ｎｍ
を満たす範囲に設定することが好ましい。より好ましく
は、前記Ｇｌｓと前記Ｇｌｃの値を、Ｇｌｃ≦Ｇｌｓ≦
Ｇｌｃ＋７０ｎｍを満たす範囲に設定することである。
さらに好ましくは、前記Ｇｌｓと前記Ｇｌｃの値を、Ｇ
ｌｃ≦Ｇｌｓ≦Ｇｌｃ＋３０ｎｍを満たす範囲に設定す
ることである。
【０２４４】あるいは、前記Ｇｌｓと前記Ｇｌｃの値
を、１．００≦Ｇｌｓ／Ｇｌｃ≦２．５０を満たす範囲
に設定することが好ましい。より好ましくは、前記Ｇｌ
ｓと前記Ｇｌｃの値を、１．００≦Ｇｌｓ／Ｇｌｃ≦
２．１７を満たす範囲に設定することである。さらに好
ましくは、前記Ｇｌｓと前記Ｇｌｃの値を、１．００≦
Ｇｌｓ／Ｇｌｃ≦１．５０を満たす範囲に設定すること
である。
【０２４５】本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子
の製造方法を説明する。磁気検出素子が浮上式ヘッドを
構成する場合には、セラミック材のスライダのトレーリ
ング端面上にＡｌ2Ｏ3膜などの絶縁膜を介して下部シー
ルド層及び下部ギャップ層を積層する。
【０２４６】さらに、前述した第１の実施の形態と同様
に、図１に示される工程において、下地層１３、第１反
強磁性層１４、第１固定磁性層１５ａ、非磁性中間層１
５ｂ、第２固定磁性層１５ｃからなるシンセティックフ
ェリピンド型の固定磁性層１５、非磁性材料層１６、フ
リー磁性層１７、非磁性層１８まで順次積層された多層
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。
【０２４７】次に、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反強磁性層１４と第１固定磁性層１５ａとの間
に交換異方性磁界を発生させ、固定磁性層１５の磁化方
向を図示Ｙ方向に固定する。本実施の形態では、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。
【０２４８】次に、強磁性層１９、第２反強磁性層２０
をスパッタ法によって連続成膜し、図２に示される下地
層１３から第２反強磁性層２０まで積層された多層膜Ａ
２を得る。
【０２４９】なお、下地層１３、第１反強磁性層１４、
第１固定磁性層１５ａ、非磁性中間層１５ｂ、第２固定
磁性層１５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の
固定磁性層１５、非磁性材料層１６、フリー磁性層１
７、非磁性層１８、強磁性層１９、第２反強磁性層２０
の材料は、前述した第１の実施の形態と同じであるので
説明を省略する。
【０２５０】本実施の形態でも、非磁性層１８をＲｕ、
Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓのうち１種あるいは２種以上の
合金で形成すると、第１の磁場中アニールにおいて、非
磁性層１８の表面がほとんど酸化しない。従って、非磁
性層１８上に強磁性層１９をスパッタ成膜する前に、非
磁性層１８の表面をミリングなどで処理しなくても、フ
リー磁性層１７と強磁性層１９との間に非磁性層１８を
介したＲＫＫＹ相互作用を働かせることができる。
【０２５１】すなわち、非磁性層１８と強磁性層１９と
の界面を、ミリングによって削られた面としなくてもす
むようにできるので、フリー磁性層１７の磁化方向を一
定方向に揃えるための一方向異方性磁界の低下を防ぐこ
とができる。
【０２５２】ただし、強磁性層１９とフリー磁性層１７
は、非磁性層１８を介したＲＫＫＹ相互作用によって磁
気的に結合されたものであるので、非磁性層１８の表面
をミリングによって処理した場合でも、フリー磁性層１
７の磁化方向を一定方向に揃えるために十分な一方向異
方性磁界を得ることができる。
【０２５３】なお、本実施の形態でも、第１反強磁性層
１４と第２反強磁性層２０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。
【０２５４】次に、多層膜Ａ２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反強磁性層２０と強磁性層１９と
の間に交換異方性磁界を発生させ、強磁性層１９の磁化
方向を図示Ｘ方向に固定する。本実施の形態では、第２
の熱処理温度を２５０℃、磁界の第２の大きさを８（ｋ
Ａ／ｍ）としている。
【０２５５】第２反強磁性層２０と強磁性層１９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
て初めて生じる。従って、第１反強磁性層１４と第１固
定磁性層１５ａ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反強磁性層２０と強磁性層１９
との間の交換異方性磁界を図示Ｘ方向に向けるために
は、第２の熱処理温度を、第１反強磁性層１４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、第２の磁界の大きさを第１反強磁性層１４と第
１固定磁性層１５ａとの間の交換異方性磁界より小さく
するだけでよい。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反強磁性層１４と第２反強磁性
層２０を同じ組成の反強磁性材料を用いて形成しても、
第１反強磁性層１４と第１固定磁性層１５ａ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反
強磁性層２０と強磁性層１９との間の交換異方性磁界を
図示Ｘ方向に向けることができる。すなわち、フリー磁
性層１７の磁化方向を、固定磁性層１５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。
【０２５６】なお、第２の磁場中アニール時の第２の磁
界の大きさは、フリー磁性層１７及び強磁性層１９の飽
和磁界、及びフリー磁性層１７及び強磁性層１９の反磁
界より大きく、フリー磁性層１７と強磁性層１９との間
の反平行結合が崩れるスピンフロップ磁界より小さいこ
とが好ましい。
【０２５７】次に、図９に示す工程において、第２反強
磁性層２０上に、トラック幅Ｔｗに等しい間隔Ｗ１をあ
けて一対の第１のレジスト層Ｒ２、Ｒ２を積層する。
【０２５８】第１のレジスト層Ｒ２，Ｒ２の積層後、図
１０に示すように、第２反強磁性層２０の第１のレジス
ト層Ｒ２、Ｒ２によって挟まれた部位、すなわち、第２
反強磁性層２０の第１のレジスト層Ｒ２，Ｒ２によって
マスクされない部位を、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、第２反強磁性
層２０の表面（側端面）２０ａ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
（図示Ｚ方向）に削り込むことにより凹部３１を形成す
る。凹部３１の側面３１ａ，３１ａは、トラック幅方向
に対して垂直面になっている。図１０では、凹部３１の
底面３１ｂが非磁性層１８内に位置するように、凹部３
１を形成している。凹部３１の形成後、第１のレジスト
層Ｒ２，Ｒ２を除去する。
【０２５９】次に、図１３に示されるように、底面Ｒ４
ａのトラック幅方向の幅寸法Ｗ３がレジスト層Ｒ１の底
面Ｒ１ｂの幅寸法Ｗ１よりも小さいリフトオフ用の第２
のレジスト層Ｒ４を、凹部３１の底面３１ｂ上に形成す
る。
【０２６０】次に、図１４に示されるように、凹部３１
の底面３１ｂの第２のレジスト層Ｒ４に覆われていない
領域上及び第２反強磁性層２０，２０上に電極層２７，
２７をスパッタ法によって成膜することにより多層膜Ａ
４を形成する。
【０２６１】なお、スパッタの入射角度を調節して、電
極層２７，２７のトラック幅領域Ｃ側の側端縁２７ａ，
２７ａを、凹部３１の底面３１ｂと第２のレジスト層Ｒ
４が接合しているところまで延して形成することによ
り、第２反強磁性層２０，２０上に積層される電極層２
７，２７のトラック幅領域Ｃ側の側端縁２７ａ，２７ａ
が、強磁性層１９，１９のトラック幅領域Ｃ側の側端縁
（側端面）１９ａ，１９ａ及び第２反強磁性層２０，２
０のトラック幅領域Ｃ側の側端縁（側端面）２０ａ，２
０ａよりも多層膜Ａ４の中央部Ｃ１側に延されて形成さ
れるようにできる。なお、図１４においてトラック幅領
域Ｃとは、電極層２７，２７の側端縁２７ａ，２７ａに
挟まれる領域である。
【０２６２】このとき、レジスト層Ｒ４の底面Ｒ４ａの
トラック幅方向寸法Ｗ３と電極層２７，２７の側端縁２
７ａ，２７ａ間距離は等しくなる。なお、電極層２７，
２７の側端縁２７ａ，２７ａ間距離が磁気検出素子のト
ラック幅寸法Ｔｗを規定する。このトラック幅寸法Ｔｗ
の領域、すなわち、トラック幅領域Ｃが実質的に磁気抵
抗効果を発揮し得る領域である感度領域Ｅである。
【０２６３】電極層２７，２７の成膜後、第２のレジス
ト層Ｒ４を除去すると、図１５に示されるように多層膜
Ａ４が得られる。
【０２６４】なお、本実施の形態の磁気検出素子は、第
１反強磁性層１４と第２反強磁性層２０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。
【０２６５】なお、第２反強磁性層２０と電極層２７，
２７の間にＴａなどの非磁性材料からなる保護層を成膜
してもよい。
【０２６６】多層膜Ａ４上に上部ギャップ層２３及び上
部シールド層２４を積層して図１５に示される磁気検出
素子を得る。
【０２６７】強磁性層１９，１９及び第２反強磁性層２
０，２０は、電極層２７，２７に比べて比抵抗が大きい
材料によって形成される。電極層２７，２７が強磁性層
１９，１９及び第２反強磁性層２０，２０上のみに積層
されると、電極層２７，２７に供給された直流電流は強
磁性層１９，１９及び第２反強磁性層２０，２０を介し
て非磁性層１８、フリー磁性層１７、非磁性材料層、及
び固定磁性層１５に流れることになり、磁気検出素子の
直流抵抗値が大きくなってしまう。
【０２６８】電極層２７，２７のトラック幅領域Ｃ側の
側端縁２７ａ，２７ａが、強磁性層１９，１９のトラッ
ク幅領域Ｃ側の側端縁（側端面）１９ａ，１９ａ及び第
２反強磁性層２０，２０のトラック幅領域Ｃ側の側端縁
（側端面）２０ａ，２０ａよりも多層膜Ａ４の中央部Ｃ
１側に延されていると、電極層２７，２７の側端縁２７
ａ，２７ａを非磁性層１８上にまで延長でき、電極層２
７，２７に供給された直流電流を強磁性層１９，１９及
び第２反強磁性層２０，２０を介さずに流すことができ
るので、磁気検出素子の直流抵抗値を小さくできる。
【０２６９】なお、図１５の磁気検出素子のトラック幅
Ｔｗは、一対の電極層２７，２７のトラック幅領域Ｃ側
の側端縁２７ａ，２７ａ間距離で規定されるので、第２
の反強磁性層２０，２０のトラック幅領域Ｃ側の側端縁
（側端面）２０ａ，２０ａ付近の領域で組成が変化した
りだれが生じたりすることによって、第２の反強磁性層
２０，２０の側端縁（側端面）２０ａ，２０ａ付近に重
なるフリー磁性層１７の両側部１７ｓ，１７ｓの磁化方
向が動きやすくなっても、トラック幅Ｔｗが変化するこ
とを抑えることができる。
【０２７０】なお、前述した図１０の工程では、凹部３
１を底面３１ｂが非磁性層１８内に位置するように形成
しているが、本発明では底面が第２反強磁性層２０内ま
たは強磁性層１９内に位置するような凹部を形成しても
よい。
【０２７１】また、図１に示された工程において、多層
膜Ａ１を形成するときに、非磁性層１８とフリー磁性層
１７の間に、非磁性層１８よりも比抵抗が低い材料、例
えばＣｕからなる導電性材料層５０を形成し、最終的に
図１６に示される磁気検出素子が得られるようにしても
よい。
【０２７２】比抵抗が非磁性層１８よりも低い導電性材
料からなる導電性材料層５０が形成されていると、非磁
性層１８だけの場合よりも大きなスピンフィルター効果
を奏することができるようになり、磁気検出素子の磁界
検出感度をさらに向上させることができるので好まし
い。なお、導電性材料層５０をＣｕを用いて形成する
と、ＮｉＦｅやＣｏＦｅＮｉによって形成されたフリー
磁性層１７と結晶格子定数の値が近くなり、大きなスピ
ンフィルター効果を奏することができる。
【０２７３】導電性材料層５０を形成するときには、例
えば非磁性層１８をＲｕによって膜厚ｔ３が０．４〜
１．１ｎｍであるものとして形成し、さらに、導電性材
料層５０をＣｕによって膜厚ｔ４が０．３〜０．５ｎｍ
であるものとして形成することができる。
【０２７４】また、図１に示された工程において、多層
膜Ａ１を形成するときに、フリー磁性層４０を、単位面
積あたりの磁気モーメントの大きさが異なる第１フリー
磁性層４０ａ（強磁性材料層）及び第２フリー磁性層４
０ｃ（強磁性材料層）を非磁性中間層４０ｂを介して積
層された、いわゆるシンセティックフェリフリー型のフ
リー磁性層として形成し、最終的に図１７に示される磁
気検出素子を得るようにしてもよい。
【０２７５】図１７に示される磁気検出素子は、フリー
磁性層が、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、非磁性層を介して積層さ
れ、非磁性層を介して隣接する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ものである。
【０２７６】第１フリー磁性層４０ａは拡散防止層（中
間層）４０ａ１と磁性層４０ａ２からなっている。この
拡散防止層４０ａ１は、例えばＣｏまたはＣｏＦｅから
なるものであり、磁性層４０ａ２と非磁性材料層１６の
相互拡散を防止する。
【０２７７】第１フリー磁性層４０ａ及び第２フリー磁
性層４０ｃ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合金により形成されることが好ましい。
【０２７８】また、非磁性中間層４０ｂは、非磁性材料
により形成されるもので、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｏｓ、Ｃ
ｒ、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。特にＲｕによって形成されることが好ま
しい。
【０２７９】なお、第１フリー磁性層４０ａ及び第２フ
リー磁性層４０ｃは、それぞれの単位面積あたりの磁気
モーメントが異なるように形成されている。単位面積あ
たりの磁気モーメントは、飽和磁化（Ｍｓ）と膜厚
（ｔ）の積で表される。
【０２８０】本実施の形態では、第１フリー磁性層４０
ａと非磁性材料層１６の間に、拡散防止層４０ａ１が形
成されているので、磁性層４０ａ２の単位面積あたりの
磁気モーメントと拡散防止層４０ａ１の単位面積あたり
の磁気モーメントの和と、第２フリー磁性層４０ｃの単
位面積あたりの磁気モーメントを異ならせる。
【０２８１】なお、第２フリー磁性層４０ｃの厚さは
０．５〜２．５ｎｍの範囲であることが好ましい。ま
た、第１フリー磁性層４０ａの厚さは２．５〜４．５ｎ
ｍの範囲であることが好ましい。なお、第１フリー磁性
層４０ａの厚さが３．０〜４．０ｎｍの範囲であること
がより好ましく、さらに好ましくは３．５〜４．０ｎｍ
の範囲であることである。第１フリー磁性層４０ａの厚
さが前記の範囲を外れると、スピンバルブ型磁気検出素
子の磁気抵抗変化率を大きくすることができなくなるの
で好ましくない。
【０２８２】図４では、単位面積あたりの磁気モーメン
トが異なる第１フリー磁性層４０ａと第２フリー磁性層
４０ｃが、非磁性中間層４０ｂを介して積層されたもの
が、一つのフリー磁性層４０として機能する。
【０２８３】第１フリー磁性層４０ａと第２フリー磁性
層４０ｃの磁化方向は１８０度異なる反平行のフェリ磁
性状態になっている。このとき、第１フリー磁性層４０
ａの磁化方向が、強磁性層１９から発生する磁界の方向
に向き、第２フリー磁性層４０ｃの磁化方向が、１８０
度反対方向に向いた状態になる。
【０２８４】第１フリー磁性層４０ａと第２フリー磁性
層４０ｃ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４０の膜厚を薄くするこ
とと同等の効果が得られ、実効的な磁気的膜厚（Ｍｓ×
ｔ）が小さくなり、フリー磁性層４０の磁化が変動しや
すくなって、磁気抵抗効果素子の磁界検出感度が向上す
る。
【０２８５】第１フリー磁性層４０ａの単位面積あたり
の磁気モーメントと第２フリー磁性層４０ｃの単位面積
あたりの磁気モーメントを足し合わせた単位面積あたり
の合成磁気モーメントの方向がフリー磁性層４０の磁化
方向となる。
【０２８６】ただし、固定磁性層１５の磁化方向との関
係で出力に寄与するのは第１フリー磁性層４０ａの磁化
方向のみである。
【０２８７】また、第１フリー磁性層４０ａと第２フリ
ー磁性層４０ｃの磁気的膜厚の関係が異ならされている
と、フリー磁性層４０のスピンフロップ磁界を大きくで
きる。
【０２８８】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、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
界の大きさを指す。
【０２８９】フリー磁性層４０のヒステリシスループの
概念図として図１８を示す。このＭ−Ｈ曲線は、図１７
に示す構成のフリー磁性層４０に対してトラック幅方向
から外部磁界を印加したときの、フリー磁性層４０の磁
化Ｍの変化を示したものである。
【０２９０】また、図１８中、Ｆ１で示す矢印は、第１
フリー磁性層４０ａの磁化方向を表わし、Ｆ２で示す矢
印は、第２フリー磁性層４０ｃの磁化方向を表わす。
【０２９１】図１８に示すように、外部磁界が小さいと
きは、第１フリー磁性層４０ａと第２フリー磁性層４０
ｃがフェリ磁性状態、すなわち矢印Ｆ１及びＦ２の方向
が反平行になっているが、外部磁界Ｈの大きさがある値
を越えると、第１フリー磁性層４０ａと第２フリー磁性
層４０ｃのＲＫＫＹ結合が壊され、フェリ磁性状態を保
てなくなる。これが、スピンフロップ転移である。また
このスピンフロップ転移が起きるときの外部磁界の大き
さがスピンフロップ磁界であり、図１８ではＨｓｆで示
している。なお、図中Ｈｃｆは、フリー磁性層４０の磁
化の保磁力を示している。
【０２９２】第１フリー磁性層４０ａ及び第２フリー磁
性層４０ｃの、それぞれの単位面積あたりの磁気モーメ
ントが異なるように形成されているとフリー磁性層４０
のスピンフロップ磁界Ｈｓｆが大きくなる。これによ
り、フリー磁性層４０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４０のフェリ磁性状態の安
定度が増す。
【０２９３】また本実施の形態のように拡散防止層４０
ａ１が形成されている場合には、フリー磁性層を構成す
る第１フリー磁性層の磁性層４０ａ２及び第２フリー磁
性層４０ｃは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。前記ＣｏＦｅＮｉ合金であってＦｅの組
成比が７原子％以上で１５原子％以下、Ｎｉの組成比が
５原子％以上で１５原子％以下、残りの組成比はＣｏで
ある。
【０２９４】これにより第１フリー磁性層４０ａと第２
フリー磁性層４０ｃ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。
【０２９５】よって、強磁性層１９の下に位置する第１
フリー磁性層４０ａ及び第２フリー磁性層４０ｃ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。
【０２９６】なお第１フリー磁性層４０ａ及び第２フリ
ー磁性層４０ｃ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、第１フリー磁性層４
０ａと第２フリー磁性層４０ｃとを適切に反平行状態に
磁化できる。
【０２９７】また上記した組成範囲内であると、第１フ
リー磁性層４０ａと第２フリー磁性層４０ｃ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。
【０２９８】さらに、フリー磁性層４０の軟磁気特性の
向上、非磁性材料層１６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。
【０２９９】なお、第１フリー磁性層４０ａが磁性層４
０ａ２のみからなり、拡散防止層４０ａ１が形成されな
いときには、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である磁性材料を用いて磁性層４０ａ２及び第２フ
リー磁性層４０ｃを形成することが好ましい。
【０３００】なお、前述した全ての磁気検出素子におい
て、非磁性層１８とフリー磁性層１７の間に、非磁性層
１８よりも比抵抗が低い材料からなる導電性材料層５０
を形成してもよい。また、前述した全ての磁気検出素子
のフリー磁性層１７をシンセティックフェリフリー型の
フリー磁性層として形成してもよい。
【０３０１】図１２、図１５、図１６、図１７に示され
た磁気検出素子でも、凹部３１の側面３１ａ，３１ａ及
び凹部２２の側面２２ａ，２２ａをトラック幅方向に対
して垂直面となるようにすることが可能である。すなわ
ち、トラック幅領域Ｃから外れた全領域において、第２
反強磁性層２０，２０が反強磁性を発生するために充分
な膜厚を有することができ、トラック幅領域Ｃから外れ
た全領域においてフリー磁性層１７の磁化方向を確実に
固定することができる。
【０３０２】従って、磁気検出素子のトラック幅領域Ｃ
（感度領域Ｅ）でのみフリー磁性層１７の磁化方向を動
かすことができ、トラック幅領域Ｃ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。
【０３０３】また、フリー磁性層１７を第２反強磁性層
２０，２０及び強磁性層１９，１９の下層にまで延して
形成するので、フリー磁性層１７の磁化がフリー磁性層
１７の両側端面の表面磁荷によって発生する反磁界の影
響を受けることを小さくできる。
【０３０４】また、第２反強磁性層２０，２０の下層に
おいて強磁性層１９，１９、非磁性層１８、及びフリー
磁性層１７がシンセティックフェリ構造となっているの
で、フリー磁性層１７の両側部１７ｓ，１７ｓにおける
磁化方向を一定方向に揃えるための一方向異方性磁界を
大きくすることができる。
【０３０５】従って、外部磁界によってフリー磁性層１
７の両側部１７ｓ，１７ｓの磁化方向が変化してしま
い、結果として磁気的トラック幅が大きくなることを抑
えることができる。
【０３０６】また、第２反強磁性層２０，２０と強磁性
層１９，１９との交換結合磁界が比較的弱くても、フリ
ー磁性層１７の磁化方向を確実に、固定磁性層１５の磁
化方向と交叉する方向に揃えることが容易になる。従っ
て、前記第２の磁場中アニールにおける磁場の大きさを
８０００Ａ／ｍの低磁場とすることができ、固定磁性層
１５の磁化方向が変化することを抑えることが容易にな
る。
【０３０７】また、本実施の形態では、図２に示される
工程において、強磁性層１９及び第２反強磁性層２０
を、表面が平坦面である非磁性層１８上に積層している
ので、強磁性層１９及び第２反強磁性層２０も平坦化さ
れた層として形成でき、強磁性層１９、非磁性層１８、
及びフリー磁性層１７からなるシンセティックフェリ構
造において強磁性層１９とフリー磁性層１７間のＲＫＫ
Ｙ相互作用を大きくすることが容易になる。
【０３０８】また、非磁性層１８の上面１８ａが平坦面
であると、強磁性層１９，１９及び第２の反強磁性層２
０，２０の積層工程の制御が容易になる。従って、強磁
性層１９，１９の膜厚を薄くでき強磁性層１９，１９、
非磁性層１８、及びフリー磁性層１７からなるシンセテ
ィックフェリ構造において強磁性層１９，１９とフリー
磁性層１７間のスピンフロップ磁界を大きくできる。本
実施の形態では強磁性層１９，１９の膜厚を例えば１．
５ｎｍ〜４．０ｎｍにできる。また、フリー磁性層１７
にかかる一方向異方性磁界を大きくできる。例えば、強
磁性層１９，１９及びフリー磁性層１７をＮｉＦｅで形
成したときには、前記一方向異方性磁界を５６（ｋＡ／
ｍ）とすることができる。または、強磁性層１９，１９
及びフリー磁性層１７をＣｏＦｅで形成したときには、
前記一方向異方性磁界を１５２（ｋＡ／ｍ）とすること
ができる。
【０３０９】なお、非磁性層１８をＲｕなどの導電性材
料で形成すると、非磁性層１８が、スピンフィルター効
果を有することになり、磁気検出素子の磁界検出感度を
向上させることができる。
【０３１０】ところで図１ないし図１７では、固定磁性
層、非磁性材料層、フリー磁性層を有する多層膜のトラ
ック幅方向（図示Ｘ方向）の両側部Ｓ，Ｓ上に電極層２
１、２６、２７が設けられ、前記電極層２１、２６、２
７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）型の磁気検出素子の製造方法を説明
した。
【０３１１】一方、図２１以降で説明する磁気検出素子
の製造方法は、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（curren
t perpendicular to theplane）型の磁気検出素子の
製造方法である。
【０３１２】まず、図２１では、基板上（図示せず）に
ＮｉＦｅなどの磁性材料からなり下部シールド層を兼ね
る下部電極層７０を形成し、その上に図１で形成したの
と同じ多層膜Ａ１を形成する。
【０３１３】その後、多層膜Ａ１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１４と第１の固定磁
性層１５ａとの間に交換異方性磁界を発生させ、固定磁
性層１５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。
【０３１４】図１の説明をしたときに述べたように、非
磁性層１８は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓのうち１
種あるいは２種以上の合金で形成する。なお、非磁性層
１８をＲｕによって形成するときには、非磁性層の膜厚
ｔ１を０．８〜１．１ｎｍ、より好ましくは０．８５〜
０．９ｎｍ、となるようものとして形成すると強磁性層
１９とフリー磁性層１７との間のＲＫＫＹ相互作用を大
きくすることができるので好ましい。
【０３１５】次に、図２２に示すごとく、非磁性層１８
上に、強磁性層１９を再成膜し、さらに強磁性層１９上
に第２の反強磁性層２０、絶縁層７１を連続成膜する。
【０３１６】絶縁層７１は、例えばＡｌ2Ｏ3、Ｓｉ
Ｏ2、ＡｌＮ、Ｔｉ2Ｏ3、Ｔｉ3Ｏ5、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏな
どの絶縁材料で形成される。
【０３１７】次に絶縁層７１まで形成された多層膜Ｂ１
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２０と強磁性層１９との間に、交換異方性磁界を
発生させ、強磁性層１９の磁化方向を図示Ｘ方向と１８
０°異なる反平行方向に固定する。強磁性層１９の磁化
方向が図示Ｘ方向と１８０°異なる反平行方向に固定さ
れると、フリー磁性層１７の磁化方向は非磁性層１８を
介した強磁性層１９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。
【０３１８】フリー磁性層１７と強磁性層１９の磁化方
向が上述のような関係になるのは、フリー磁性層１７の
単位面積当りの磁気モーメントが強磁性層１９の単位面
積当りの磁気モーメントより大きく、磁界の第２の大き
さがフリー磁性層１７と強磁性層１９間のスピンフロッ
プ磁界よりも小さいためである。
【０３１９】第２の反強磁性層２０による交換異方性磁
界は、第２の磁場中アニール工程において初めて生じ
る。従って、第１の反強磁性層１４による交換異方性磁
界の方向を図示Ｙ方向に向けたまま、第２の反強磁性層
２０による交換異方性磁界を図示Ｘ方向と１８０°異な
る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１４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１４による交換異方性
磁界より小さくするだけでよい。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１
４と第２の反強磁性層２０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１４による交換異
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２０による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１
７の磁化方向を、固定磁性層１５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。
【０３２０】なお、第２の磁場中アニール時の第２の磁
界の大きさは、フリー磁性層１７及び強磁性層１９の飽
和磁界、及びフリー磁性層１７及び強磁性層１９の反磁
界より大きく、フリー磁性層１７と強磁性層１９間の反
平行結合が崩れるスピンフロップ磁界より小さいことが
好ましい。
【０３２１】次に、絶縁層７１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９０ａが
設けられたレジスト層９０を形成する。レジスト層９０
の内側端面９０ｂは、絶縁層７１の表面（または基板表
面）に対する垂直面である。ただし、内側端面９０ｂは
下面から上面にかけて徐々に穴部９０ａ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て
もよい。
【０３２２】次に図２４に示す矢印Ｆ方向からのイオン
ミリングまたは反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）によ
ってレジスト層９０に覆われていない絶縁層７１、第２
の反強磁性層２０、強磁性層１９を完全に削り込み、非
磁性層１８を途中まで削り込む。図２４では、多層膜に
形成された凹部３１の側面３１ａは絶縁層７１の表面
（または基板表面）に対する垂直面である。そして、レ
ジスト層９０を除去する。
【０３２３】なおレジスト層９０の内側端面９０ｂが傾
斜面あるいは湾曲面であるとき又はイオンミリングにお
けるイオンビーム入射角が垂直方向から傾いているとき
には、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３１の側面３１ａも傾斜面あるいは
湾曲面として形成される。
【０３２４】本実施の形態では、ベタ膜状態で成膜され
た絶縁層７１上にレジスト層９０を形成した上で、レジ
スト層９０をマスクとしてイオンミリングまたは反応性
イオンエッチング（ＲＩＥ）を行っている。しかし、図
２２工程で形成される絶縁層７１をベタ膜の状態で成膜
する代わりに、第２反強磁性層２０または第２反強磁性
層２０の上に形成されるＴａなどからなる保護層上のト
ラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部に、リフトオフ用
のレジスト層を形成した上で、絶縁層７１と同じ絶縁性
材料をスパッタ成膜し、その後前記レジストを除去して
トラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部に穴部が設けら
れた絶縁層を形成してもよい。この場合、この前記穴部
が設けられた絶縁層をマスクとしてイオンミリングまた
は反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）により、第２反強
磁性層及び強磁性層１９を削って凹部を形成する。
【０３２５】なお、前記第２の磁場中アニールは、多層
膜Ｂ１に凹部３１を形成した後行う方が好ましい。
【０３２６】図２５に示す工程では、絶縁層７１上から
前記凹部３１の側面３１ａ及び底面３１ｂにかけてＡｌ
2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＡｌＮあるいはＴｉＣなどの絶縁材料
からなる他の絶縁層７２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。
【０３２７】ここで注意すべき点は、他の絶縁層７２を
形成する際のスパッタ角度θ１にある。図２５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３１の側面３１ａに他の絶縁層７
２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°から７０°である。
【０３２８】このように前記スパッタ角度θ１を大きく
することで、凹部３１の側面３１ａに形成される他の絶
縁層７２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への膜厚ｔｚ
１を、絶縁層７１の上面及び凹部３１の底面３１ｂに形
成される他の絶縁層７２の膜厚ｔｚ２よりも厚く形成で
きる。このように他の絶縁層７２の膜厚を調整しないと
次工程でのイオンミリングで、凹部３１の側面３１ａの
他の絶縁層７２がすべて除去されてしまい、あるいは他
の絶縁層７２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。
【０３２９】次に図２６に示すように多層膜の各層の膜
面と垂直方向（図示Ｘ方向と垂直方向）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°
から２０°の角度からイオンミリングを施す。このとき
凹部３１の底面３１ｂに形成された他の絶縁層７２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
リングによって絶縁層７１の上面７１ａに形成された他
の絶縁層７２も除去される。一方、凹部３１の側面３１
ａに形成された他の絶縁層７２も若干削れるものの、凹
部３１の底面３１ｂに形成された他の絶縁層７２よりも
厚い膜厚ｔｚ１を有し、しかもイオンミリングのミリン
グ方向Ｈは、凹部３１の側面３１ａに形成された他の絶
縁層７２から見ると浅い入射角度になるため、凹部３１
の側面３１ａに形成された他の絶縁層７２は、凹部３１
の底面３１ｂに形成された他の絶縁層７２に比べて削ら
れ難く、よって凹部３１の側面３１ａには適度な膜厚の
他の絶縁層７２が残される。
【０３３０】凹部３１の側面３１ａに残される他の絶縁
層７２のトラック幅方向における膜厚ｔｚ３は５ｎｍか
ら１０ｎｍであることが好ましい。
【０３３１】図２６に示すように第２の反強磁性層２０
上面は絶縁層７１によって覆われ、また凹部３１の側面
３１ａは他の絶縁層７２によって覆われた状態になって
いる。 そして、図２７に示すように、絶縁層７１、７
２から凹部３１の底面３１ｂにかけて、ＮｉＦｅなどの
磁性材料からなり上部シールド層を兼ねる上部電極層７
３をメッキ形成する。
【０３３２】以上のようにして図２８に示される磁気検
出素子が形成される。図２８に示される磁気検出素子
は、第２の反強磁性層２０上を絶縁層７１によって、ま
た凹部３１の側面３１ａ上を適切に他の絶縁層７２，７
２によって覆うことができ、シールド層から流れる電流
が、第２反強磁性層２０等に分流せず、前記電流は前記
凹部３１の底面３１ｂ上の他の絶縁層７２、７２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２８に示す構造の磁気検出素子であれば、電流経路
が、他の絶縁層７２，７２のトラック幅方向の間隔で決
まるトラック幅Ｔｗから広がることを抑制でき再生出力
が大きく、実効トラック幅が狭いＣＰＰ型の磁気検出素
子を製造することが可能になる。
【０３３３】さらに、上部電極層７３は、フリー磁性層
１７から下地層１３までの多層膜に対する電流経路が、
凹部３１によって絞り込まれるので、多層膜の両側部に
電流が分流することを適切に抑制でき、より効果的に再
生出力の大きい磁気検出素子を製造することが可能にな
る。
【０３３４】また図２３に示された工程の後、第２反強
磁性層２０を第２反強磁性層２０の途中まで掘り込むこ
とにより、図２９に示されるような凹部３２を有する磁
気検出素子を得ることもできる。凹部３２は底面３２ｂ
が第２反強磁性層２０内に位置するものである。
【０３３５】図２９に示される磁気検出素子では、凹部
３２の底面３２ｂが第２反強磁性層２０内に位置してお
り、フリー磁性層１７と強磁性層１９が、非磁性層１８
を介して隣接し、フリー磁性層１７の磁化方向と強磁性
層１９の磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態とな
る。
【０３３６】このとき、フリー磁性層１７、非磁性層１
８及び強磁性層１９からなる多層膜Ｆがひとつのフリー
磁性層、いわゆるシンセティックフェリフリー磁性層と
して機能する。
【０３３７】このとき、第２の反強磁性層２０の、凹部
３２の底面３２ｂの下部に位置する領域の厚さｔ２を、
０Åより大きく５０Å以下にする。本実施の形態のよう
に、第２の反強磁性層２０の、凹部３２の底面３２ｂの
下部に位置する領域の厚さｔ２を０Åより大きく５０Å
以下にすると、凹部３２の底面３２ｂの下部に位置する
第２の反強磁性層２０の領域では交換結合磁界が発生し
ない。そして、凹部３２が形成されないトラック幅方向
両側部Ｓ，Ｓでは、第２の反強磁性層２０と強磁性層１
９との間に交換結合磁界が発生する。
【０３３８】すなわち、強磁性層１９の磁化方向は、凹
部３２の底面３２ｂに重なる領域以外のトラック幅方向
両側部Ｓ，Ｓでのみ、第２の反強磁性層との間の交換結
合磁界によって固定される。従って、強磁性層１９の下
層に非磁性層１８を介して積層されているフリー磁性層
１７の磁化方向も、トラック幅方向両側部Ｓ，Ｓでのみ
強磁性層１９とのＲＫＫＹ相互作用により固定される。
【０３３９】凹部３２の底面３２ｂに重なるフリー磁性
層１７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側部Ｓ，Ｓ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。
【０３４０】また図２３に示された工程の後、強磁性層
１９の途中まで掘り込むことにより、図３０に示される
ような凹部３２を有する磁気検出素子を得ることもでき
る。凹部３２は、側面３２ａが第２反強磁性層２０を貫
通し、底面３２ｂが強磁性層１９内に位置するものであ
る。
【０３４１】図３０に示された磁気検出素子でもフリー
磁性層１７、非磁性層１８及び強磁性層１９からなる多
層膜Ｆがひとつのフリー磁性層、いわゆるシンセティッ
クフェリフリー磁性層Ｆとして機能する。本発明では、
フリー磁性層の外部磁化によって磁化方向が変化する感
度領域Ｅの上層に第２反強磁性層２０が全く存在しな
い。従って、シンセティックフェリフリー磁性層Ｆの感
度領域Ｅの磁化方向の外部磁界依存性の変動を鋭敏にで
き、磁気検出素子の磁界検出感度を向上できる。
【０３４２】また、図２１に示された工程において、多
層膜Ａ１を形成するときに、非磁性層１８とフリー磁性
層１７の間に、非磁性層１８よりも比抵抗が低い材料、
例えばＣｕからなる導電性材料層５０を形成し、最終的
に図３１に示される磁気検出素子が得られるようにして
もよい。
【０３４３】比抵抗が非磁性層１８よりも低い導電性材
料からなる導電性材料層５０が形成されていると、非磁
性層１８だけの場合よりも大きなスピンフィルター効果
を奏することができるようになり、磁気検出素子の磁界
検出感度をさらに向上させることができるので好まし
い。なお、導電性材料層５０をＣｕを用いて形成する
と、ＮｉＦｅやＣｏＦｅＮｉによって形成されたフリー
磁性層１７と結晶格子定数の値が近くなり、大きなスピ
ンフィルター効果を奏することができる。
【０３４４】導電性材料層５０を形成するときには、例
えば非磁性層１８をＲｕによって膜厚ｔ３が０．４〜
１．１ｎｍであるものとして形成し、さらに、導電性材
料層５０をＣｕによって膜厚ｔ４が０．３〜０．５ｎｍ
であるものとして形成することができる。
【０３４５】また、図２１に示された工程において、多
層膜Ａ１を形成するときに、フリー磁性層４０を、単位
面積あたりの磁気モーメントの大きさが異なる第１フリ
ー磁性層４０ａ（強磁性材料層）及び第２フリー磁性層
４０ｃ（強磁性材料層）を非磁性中間層４０ｂを介して
積層された、いわゆるシンセティックフェリフリー型の
フリー磁性層として形成し、最終的に図３２に示される
磁気検出素子を得るようにしてもよい。なお、第１フリ
ー磁性層４０ａ（強磁性材料層）及び第２フリー磁性層
４０ｃ（強磁性材料層）と非磁性中間層４０ｂの材料及
び膜厚は図１７に示された磁気検出素子のフリー磁性層
４０と同じにすることが好ましい。
【０３４６】図３２に示される磁気検出素子は、フリー
磁性層４０が、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、非磁性層を介して積
層され、非磁性層を介して隣接する強磁性材料層の磁化
方向が反平行となる人工フェリ磁性状態であるものであ
る。
【０３４７】図２９ないし図３２に示す磁気検出素子
も、第１の反強磁性層１４の下に下部シールド層を兼用
した下部電極層７０が設けられ、また第２の反強磁性層
２０上には絶縁層７１が設けられ、凹部３１、３２、３
３の側面３１ａ、３２ａ、３３ａに他の絶縁層７２が設
けられ、さらに絶縁層７１上、及び他の絶縁層７２上か
ら凹部３１、３２、３３の底面３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ
上にかけて上部シールド層を兼用した上部電極層７３が
設けられている。
【０３４８】本実施の形態のように、非磁性層１８をＲ
ｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓのうち１種あるいは２種以
上の合金で形成すると、第１の磁場中アニールにおい
て、非磁性層１８の表面がほとんど酸化しない。従っ
て、非磁性層１８上に強磁性層１９をスパッタ成膜する
前に、非磁性層１８の表面をミリングなどで処理しなく
ても、フリー磁性層１７と強磁性層１９との間に非磁性
層１８を介したＲＫＫＹ相互作用を働かせることができ
る。例えばフリー磁性層１７と強磁性層１９をともにＮ
ｉＦｅで形成し、非磁性層１８をＲｕで形成した場合、
非磁性層１８の表面をミリングなどで処理しなくても４
２（ｋＡ／ｍ）の一方向異方性磁界を発生させることが
できる。
【０３４９】すなわち、非磁性層１８と強磁性層１９，
１９との界面を、ミリングによって削られた面としなく
てもすむようにできるので、フリー磁性層１７と強磁性
層１９の間の反平行結合磁界及びフリー磁性層１７の磁
化方向を一定方向に揃えるための一方向異方性磁界の低
下を防ぐことができる。
【０３５０】ただし、強磁性層１９とフリー磁性層１７
は、非磁性層１８を介したＲＫＫＹ相互作用によって磁
気的に結合されたものであるので、非磁性層１８の表面
をミリングによって処理した場合でも、第２反強磁性層
２０と強磁性層１９間の交換結合磁界を非磁性層１８を
介してフリー磁性層１７に十分媒介することができ、フ
リー磁性層の磁化方向を一定方向に揃えるために十分な
一方向異方性磁界を得ることができる。
【０３５１】さらに、非磁性層１８をＲｕで形成し、フ
リー磁性層１７をＣｏＦｅで形成するとフリー磁性層１
７の磁歪を０にすることも可能である。
【０３５２】なお、本実施の形態の磁気検出素子は、第
１反強磁性層１４と第２反強磁性層２０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。
【０３５３】図３３及び図３４に示す磁気検出素子は、
図２８の磁気検出素子と同じくＣＰＰ型の磁気検出素子
であるが、下部シールド層を兼ねる下部電極層８０の形
状が図２８のそれとは異なっている。
【０３５４】図３３に示す磁気検出素子は、図２８と同
じ多層膜Ａの膜構成を有し、しかも第２反強磁性層２０
上には絶縁層７１が形成され、凹部３１の側面３１ａに
は他の絶縁層７２が形成され、さらに絶縁層７１上から
凹部３１の底面３１ｂ上にかけて上部シールド層を兼用
した上部電極層７３が設けられており、この点で図２８
と一致している。
【０３５５】図２８と異なるのは、ＮｉＦｅなどの磁性
材料からなる下部シールド層を兼用した下部電極層８０
のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の中央部に、多層膜Ａ
方向（図示Ｚ方向）に突出した突出部８０ａが設けら
れ、この突出部８０ａの上面８０ａ１が多層膜Ａの下面
に接しており、突出部８０ａから多層膜Ａ内に（あるい
は多層膜Ａから突出部８０ａに）電流が流れるようにな
っている点である。
【０３５６】そして図３３に示す磁気検出素子では下部
電極層８０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両
側端部８０ｂと多層膜Ａ間に絶縁層８１が設けられてい
る。絶縁層８１は、Ａｌ2Ｏ3、ＳｉＯ2、ＡｌＮ、Ｔｉ2
Ｏ3、Ｔｉ3Ｏ5、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏなどの絶縁材料で形成
される。
【０３５７】図３３に示す磁気検出素子では、下部電極
層８０は、突出部８０ａの形成によって多層膜Ａに対す
る電流経路が絞り込まれ、さらに下部電極層８０の両側
端部８０ｂと多層膜Ａ間に絶縁層８１が設けられたこと
で、両側端部８０ｂから多層膜Ａ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の大きい磁
気検出素子を製造することが可能になる。
【０３５８】なお、図３３に示す磁気検出素子では、下
部電極層８０の突出部８０ａの上面８０ａ１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、上
面８０ａ１の幅寸法が領域Ｅの幅寸法より広くてもよ
い。より好ましくは上面８０ａ１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Ａ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。
【０３５９】また図３３に示す実施形態では、下部電極
層８０に形成された突出部８０ａのトラック幅方向（図
示Ｘ方向）における両側面８０ａ２は、突出部８０ａの
トラック幅方向における幅寸法が、多層膜Ａ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、両側面８０ａ２
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。
【０３６０】図３４に示す実施形態は、図３３に示す実
施形態と同じ形状の下部電極層８０を有している。すな
わち図３４に示す下部電極層８０のトラック幅方向（図
示Ｘ方向）の中央部には、多層膜Ａ方向（図示Ｚ方向）
に突出した突出部８０ａが設けられ、この突出部８０ａ
の上面８０ａ１が多層膜Ａの下面に接しており、突出部
８０ａから多層膜Ａ内に（あるいは多層膜Ａから突出部
８０ａに）電流が流れるようになっている。そして下部
電極層８０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両
側端部８０ｂと多層膜Ａ間に絶縁層が設けられている。
【０３６１】図３４に示す実施形態では図３３と異なっ
て、第２反強磁性層２０上に絶縁層７１が設けられてお
らず、また凹部３１の側面３１ａに他の絶縁層７２が設
けられていない。そしてＮｉＦｅなどの磁性材料からな
り、上部シールド層を兼用する上部電極層７３は第２反
強磁性層２０上から凹部３１の側面３１ａ上及び底面３
１ｂ上にかけて直接接合されている。
【０３６２】図３４に示す実施形態では、図３３に示す
実施形態に比べて上部電極層７３と第２反強磁性層２０
間、及び上部電極層７３と凹部３１の側面３１ａ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、多層
膜Ａの下面側で、下部電極層８０に形成された突出部８
０ａ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。
【０３６３】また図３３及び図３４に示す磁気検出素子
では、下部電極層８０に形成された突出部８０ａの上面
８０ａ１と、その両側に形成された絶縁層８１の上面８
１ａとが同一平面で形成されていることが好ましい。こ
れによって突出部８０ａ上から絶縁層８１上にかけて形
成される多層膜Ａ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。
【０３６４】図３３及び図３４に示す磁気検出素子の下
部電極層８０及び絶縁層８１の製造方法を説明する。
【０３６５】まず、図３５に示すように、ＮｉＦｅなど
の磁性材料を用いて、下部電極層８０をメッキまたはス
パッタ形成し、表面をポリシング等で平滑化処理した
後、下部電極層８０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の
中央部上にレジスト層９２を形成する。
【０３６６】次に、図３６に示すように、このレジスト
層９２に覆われていない下部電極層８０の両側端部８０
ｂをイオンミリングで途中まで削り込む。これによって
下部電極層８０のトラック幅方向の中央部に突出部８０
ａを形成することができる。
【０３６７】さらに、図３７に示すように、レジスト層
９２に覆われていない下部電極層８０の両側端面８０ｂ
上に絶縁層８１をスパッタ成膜し、絶縁層８１の上面８
１ａが下部電極層８０の突出部８０ａの上面８０ａ１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。そしてレジスト層９２を除去する。
【０３６８】なおレジスト層９２を除去した後、下部電
極層８０の突出部８０ａの上面８０ａ１及び絶縁層８１
の上面８１ａをＣＭＰなどを用いて研磨し、突出部８０
ａの上面８０ａ１と絶縁層８１の上面８１ａ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
シング等の平滑化処理を省略することができる。
【０３６９】レジスト層９２を除去した後、下部電極層
８０及び絶縁層８１上に、多層膜Ａを積層する。
【０３７０】図２８ないし図３４に示すＣＰＰ型の磁気
検出素子では下部シールド層を兼ねる下部電極層７０ま
たは８０及び上部シールド層を兼ねる上部電極層７３を
多層膜の上下に接して形成しているが、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。
【０３７１】しかも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Ｇ
１を非常に短くすることができ、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。
【０３７２】ただし、必要ならば、絶縁層７１、７２か
ら凹部３１、３２、３３の底面３１ｂ、３２ｂ、３３ｂ
にかけて点線で示された非磁性層７４を積層した後、非
磁性層７４上に上部電極層７３を形成してもよい。非磁
性層７４は、Ｔａ、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃ
ｕなどの非磁性導電材料で形成されることが好ましい。
【０３７３】非磁性層７４は上部ギャップ層としての役
割を有するものであるが、非磁性層７４は電流経路の出
入口となる凹部３１、３２、３３の底面３１ｂ、３２
ｂ、３３ｂにも形成されるため、例えば絶縁材料からな
る非磁性層７４で覆うことは前記電流が多層膜内に流れ
にくくなるため好ましくない。よって本発明では非磁性
層７４を非磁性導電材料で形成することが好ましい。
【０３７４】また、本発明では、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、多層膜と反対側の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。
【０３７５】図２８ないし図３４に示すＣＰＰ型の磁気
検出素子においても、図６、図７、図８、図１２、図１
５、図１６、図１７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。
【０３７６】すなわち本発明では、凹部３１、３２、３
３は一様の厚さで成膜された第２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）に対し垂直方向に削
るだけで形成することができるので、正確な幅寸法で凹
部３１、３２、３３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。
【０３７７】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。
【０３７８】さらに、本実施の形態では磁気検出素子の
側端面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１７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。
【０３７９】なお、図２８ないし図３４に示す磁気検出
素子では非磁性材料層１６がＣｕなどの非磁性導電材料
で形成されてもよいし、あるいは非磁性材料層１６がＡ
ｌ2Ｏ3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
果素子と呼ばれる構造（ＣＰＰ−ＧＭＲ）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。
【０３８０】トンネル型磁気抵抗効果型素子は、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１５とフリー磁性層１７との磁化が反平行のと
き、最も非磁性材料層１６を介した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、固定磁性層
１５とフリー磁性層１７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。
【０３８１】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１７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（定電流動作の場合）または電
流変化（定電圧動作の場合）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。
【０３８２】なお、ＣＰＰ−ＧＭＲ型の磁気検出素子
は、光学トラック幅Ｔｗを０．１μｍ以下、特に０．０
６μｍ以下にして、２００Ｇｂｉｔ／ｉｎ2以上の記録
密度に対応する際に特に有効である。
【０３８３】以上詳述した実施の形態のＣＩＰ型磁気検
出素子及びＣＰＰ型磁気検出素子の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。
【０３８４】また本発明の磁気検出素子は、磁気センサ
やハードディスクなどに用いられる。
【０３８５】
【発明の効果】以上、詳細に説明した本発明は、前記
（ｃ）の工程において前記強磁性層及び前記第２反強磁
性層を平坦面として形成された前記非磁性層の表面上に
積層するものであるので、前記強磁性層及び前記第２反
強磁性層も平坦化された層として形成でき、前記強磁性
層、前記非磁性層、及び前記フリー磁性層からなるシン
セティックフェリ構造において前記強磁性層と前記フリ
ー磁性層間のＲＫＫＹ相互作用を大きくすることが容易
になる。
【０３８６】また、前記強磁性層及び前記第２の反強磁
性層が、平坦面である前記非磁性層上に積層されたもの
であると、前記強磁性層及び前記第２の反強磁性層の積
層工程の制御が容易になる。特に、前記強磁性層、前記
非磁性層、及び前記フリー磁性層からなるシンセティッ
クフェリ構造において前記強磁性層を薄く形成すること
ができ、前記強磁性層と前記フリー磁性層間のスピンフ
ロップ磁界を大きくすることが容易になる。
【０３８７】また、本発明では、前記フリー磁性層であ
る磁性材料層を前記第２反強磁性層及び前記強磁性層の
下層にまで延して形成するので、前記フリー磁性層の磁
化が前記フリー磁性層の両側端部の表面磁荷によって発
生する反磁界の影響を受けることを小さくできる。
【０３８８】また、本発明では、前記多層膜上に第２反
強磁性層を積層しない状態で、前記多層膜を、磁場中ア
ニールして前記固定磁性層の磁化方向を所定の方向に固
定するので、前記多層膜上に第２反強磁性層を積層した
状態では、前記第２反強磁性層に交換異方性磁界が発生
していない。
【０３８９】すなわち、前記第２反強磁性層の交換異方
性磁界は、前記（ｅ）の工程において初めて生じ、前記
フリー磁性層の磁化方向を所定の方向に移動させること
が容易になる。従って、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直交する方向に固定す
ることが容易になる。
【０３９０】また、本発明の製造方法によって製造され
た磁気検出素子では、トラック幅が前記凹部の底面の幅
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磁性層の磁化方向を変化させ
ることができる。しかも、前記凹部は、一様の厚さで成
膜された前記第２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。
【０３９１】なお、本発明において前記非磁性層を、例
えばＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓのうち１種あるいは
２種以上の合金で形成すると、前記非磁性層の表面がほ
とんど酸化しない。従って、前記非磁性層上に前記強磁
性層をスパッタ成膜する前に、前記非磁性層の表面をミ
リングなどで処理しなくても、前記フリー磁性層と前記
強磁性層との間に前記非磁性層を介したＲＫＫＹ相互作
用を働かせることができる。
【０３９２】すなわち、本発明の磁気検出素子の製造方
法によれば、前記非磁性層と前記強磁性層との界面を、
ミリングによって削られた面としなくてもすむようにで
きるので、前記フリー磁性層の両側部における磁化方向
を一定方向に揃えるための一方向異方性磁界の低下を防
ぐことができる。
【０３９３】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の実施の形態である磁気検出素子
の製造方法の一工程を示す断面図、
【図２】本発明の磁気検出素子の製造方法における、図
１の次工程を示す断面図、
【図３】本発明の磁気検出素子の製造方法における、図
２の次工程を示す断面図、
【図４】本発明の磁気検出素子の製造方法における、図
３の次工程を示す断面図、
【図５】本発明の磁気検出素子の製造方法における、図
４の次工程を示す断面図、
【図６】本発明の第１の実施の形態によって形成された
磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図７】本発明の第２の実施の形態によって形成された
磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図８】本発明の第３の実施の形態によって形成された
磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図９】本発明の第４の実施の形態である磁気検出素子
の製造方法の一工程を示す断面図、
【図１０】本発明の磁気検出素子の製造方法における、
図９の次工程を示す断面図、
【図１１】本発明の磁気検出素子の製造方法における、
図１０の次工程を示す断面図、
【図１２】本発明の第４の実施の形態によって形成され
た磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図１３】本発明の第５の実施の形態である磁気検出素
子の製造方法の一工程を示す断面図、
【図１４】本発明の磁気検出素子の製造方法における、
図１３の次工程を示す断面図、
【図１５】本発明の第５の実施の形態によって形成され
た磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図１６】本発明の第６の実施の形態によって形成され
た磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図１７】本発明の第７の実施の形態によって形成され
た磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図１８】シンセティックフェリフリー型の磁性層のヒ
ステリシスループの概念図、
【図１９】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、
【図２０】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、
【図２１】 本発明の第８の実施の形態である磁気検出
素子の製造方法の一工程を示す断面図、
【図２２】 本発明の磁気検出素子の製造方法におけ
る、図２１の次工程を示す断面図、
【図２３】 本発明の磁気検出素子の製造方法におけ
る、図２２の次工程を示す断面図、
【図２４】 本発明の磁気検出素子の製造方法におけ
る、図２３の次工程を示す断面図、
【図２５】 本発明の磁気検出素子の製造方法におけ
る、図２４の次工程を示す断面図、
【図２６】 本発明の磁気検出素子の製造方法におけ
る、図２５の次工程を示す断面図、
【図２７】 本発明の磁気検出素子の製造方法におけ
る、図２６の次工程を示す断面図、
【図２８】本発明の第８の実施の形態によって形成され
た磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図２９】本発明の第９の実施の形態によって形成され
た磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図３０】本発明の第１０の実施の形態によって形成さ
れた磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図３１】本発明の第１１の実施の形態によって形成さ
れた磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図３２】本発明の第１２の実施の形態によって形成さ
れた磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図３３】本発明の第１３の実施の形態によって形成さ
れた磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図３４】本発明の第１４の実施の形態によって形成さ
れた磁気検出素子をＡＢＳ面側から見た断面図、
【図３５】 本発明の第１３及び第１４の実施の形態の
磁気検出素子の製造方法の一工程を示す断面図、
【図３６】 本発明の磁気検出素子の製造方法におけ
る、図３５の次工程を示す断面図、
【図３７】 本発明の磁気検出素子の製造方法におけ
る、図３６の次工程を示す断面図、
【図３８】従来の磁気検出素子の断面図、
【符号の説明】
１１ 下部シールド層 １２ 下部ギャップ層 １３ 下地層 １４ 第１反強磁性層 １５ 固定磁性層 １５ａ 第１固定磁性層 １５ｂ 非磁性中間層 １５ｃ 第２固定磁性層 １６ 非磁性材料層 １７ フリー磁性層 １７ａ 拡散防止層（中間層） １７ｂ 強磁性層 １８ 非磁性層 １９ 強磁性層 ２０ 第２反強磁性層 ２１、２６、２７ 電極層 ２２、３０、３１ 凹部 ２３ 上部ギャップ層 ２４ 上部シールド層 ７０ 下部電極層 ７１ 絶縁層 ７２ 他の絶縁層 ７３ 上部電極層 Ｃ トラック幅領域（中央部） Ｅ 感度領域 Ｓ 両側部
───────────────────────────────────────────────────── 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） Ｈ０１Ｌ 43/08 Ｇ０１Ｒ 33/06 Ｒ Ｆターム(参考） 2G017 AA01 AD55 AD65 5D034 BA03 CA08 DA07 5E049 AA04 AC05 BA16 DB12 EB01 EB06

Claims (34)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 （ａ）基板上に第１反強磁性層、固定磁
    性層、非磁性材料層、フリー磁性層、及び非磁性層を有
    する多層膜を成膜する工程と、 （ｂ）前記多層膜を、第１の熱処理温度、第１の大きさ
    の磁界中で、第１の磁場中アニールして前記固定磁性層
    の磁化方向を所定の方向に固定する工程と、 （ｃ）前記多層膜上に、強磁性層及び第２反強磁性層を
    成膜する工程と、 （ｄ）側面が前記第２反強磁性層及び前記強磁性層を貫
    通し、底面が前記非磁性層内に位置する凹部を形成する
    工程と、 （ｅ）前記第２反強磁性層が積層された多層膜を、第２
    の熱処理温度、第２の大きさの磁界中で第２の磁場中ア
    ニールすることにより、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に固定する工
    程、を有することを特徴とする磁気検出素子の製造方
    法。
  2. 【請求項２】 前記（ｄ）の工程の代わりに、 （ｆ）前記第２反強磁性層に、底面が前記第２反強磁性
    層内に位置する凹部を形成する工程、を有する請求項１
    記載の磁気検出素子の製造方法。
  3. 【請求項３】 前記（ｆ）の工程において、前記凹部の
    底面の下部に位置する前記第２反強磁性層の領域の厚さ
    を０Åより大きく５０Å以下にする請求項２に記載の磁
    気検出素子の製造方法。
  4. 【請求項４】 前記（ｄ）の工程の代わりに、 （ｇ）側面が前記第２反強磁性層を貫通し、底面が前記
    強磁性層内に位置する凹部を形成する工程を有する請求
    項１記載の磁気検出素子の製造方法。
  5. 【請求項５】 前記第２の反強磁性層上に、トラック幅
    方向に間隔をあけて一対の電極層を積層する工程を有す
    る請求項１ないし４のいずれかに記載の磁気検出素子の
    製造方法。
  6. 【請求項６】 前記（ｄ）、（ｆ）又は（ｇ）の工程に
    おいて、前記第２の反強磁性膜上に、トラック幅方向に
    間隔をあけて一対の電極層を積層し、前記第２反強磁性
    層の前記一対の電極層によって挟まれた部位を削り込む
    ことにより底面の幅寸法がトラック幅に等しい凹部を形
    成する請求項５に記載の磁気検出素子の製造方法。
  7. 【請求項７】 前記（ｄ）、（ｆ）又は（ｇ）の工程に
    おいて、前記第２反強磁性層上に、トラック幅方向の間
    隔をあけて一対の第１のレジスト層を積層し、前記第２
    反強磁性層の前記第１のレジスト層によって挟まれた部
    位を削り込むことにより凹部を形成する請求項５に記載
    の磁気検出素子の製造方法。
  8. 【請求項８】 前記（ｄ）、（ｆ）又は（ｇ）の工程に
    おいて前記凹部を形成して前記第１のレジスト層を除去
    した後に、 （ｈ）前記凹部内及び前記第２反強磁性層上であって前
    記凹部の開口部周辺に第２のレジスト層を形成する工程
    と、 （ｉ）前記第２反強磁性層上の前記レジスト層に覆われ
    ない領域に電極層を成膜する工程と、 （ｊ）前記第２のレジスト層を除去する工程を有する請
    求項７に記載の磁気検出素子の製造方法。
  9. 【請求項９】 前記（ｄ）、（ｆ）又は（ｇ）の工程に
    おいて前記凹部を形成して前記第１のレジスト層を除去
    した後に、 （ｋ）底面のトラック幅方向の幅寸法が、前記第１のレ
    ジスト層の底面の幅寸法よりも小さい第２のレジスト層
    を、前記凹部の底面上に形成する工程と、 （ｌ）前記凹部内から前記第２反強磁性層上にかけて電
    極層を成膜する工程と、 （ｍ）前記第２のレジスト層を除去する工程を有する請
    求項７に記載の磁気検出素子の製造方法。
  10. 【請求項１０】 前記（ａ）工程の前に、 （ｎ）基板上に、下部電極層を形成する工程を有し、 前記（ｄ）、（ｆ）又は（ｇ）の工程の代わりに、 （ｏ）前記第２の反強磁性層上に絶縁層を成膜する工程
    と、（ｐ）前記絶縁層上に、トラック幅方向の中央部に
    穴部を設けたレジストを積層し、前記絶縁層及び前記第
    ２の反強磁性層の前記穴部に露出する部位を削り込むこ
    とにより凹部を形成する工程と、 （ｑ）前記凹部の底面に電気的に導通する上部電極層を
    形成する工程と、を有する請求項１ないし４のいずれか
    に記載の磁気検出素子の製造方法。
  11. 【請求項１１】 前記（ｐ）工程と前記（ｑ）工程の間
    に、 （ｒ）前記凹部から前記絶縁層上にかけて他の絶縁層を
    成膜する工程と、 （ｓ）前記凹部の底面上に積層された前記他の絶縁層を
    除去する工程と、を有する請求項１０に記載の磁気検出
    素子の製造方法。
  12. 【請求項１２】 前記（ｎ）工程と前記（ａ）工程の間
    に、 （ｔ）前記下部電極層のトラック幅方向の中央に、前記
    多層膜方向に突出した突出部を形成する工程と、 （ｕ）前記下部電極層の前記突出部のトラック幅方向の
    両側部に絶縁層を設ける工程とを有し、 前記（ａ）工程において、 前記突出部の上面が前記多層膜の下面と接するように、
    前記多層膜を形成する請求項１０または１１に記載の磁
    気検出素子の製造方法。
  13. 【請求項１３】 前記（ｕ）工程において、 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を同一平面にする請求項１２
    記載の磁気検出素子の製造方法。
  14. 【請求項１４】 前記下部電極層及び／又は前記上部電
    極層を、磁性材料で形成する請求項１０ないし１３のい
    ずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  15. 【請求項１５】 前記上部電極層を、前記凹部の底面と
    電気的に導通する非磁性導電性材料で形成される層と磁
    性材料で形成される層が積層されたものとして形成する
    請求項１０ないし１４のいずれかに記載の磁気検出素子
    の製造方法。
  16. 【請求項１６】 前記非磁性材料層を非磁性導電材料で
    形成する請求項１０ないし１５のいずれかに記載の磁気
    検出素子の製造方法。
  17. 【請求項１７】 前記非磁性材料層を絶縁材料で形成す
    る請求項１０ないし１５のいずれかに記載の磁気検出素
    子の製造方法。
  18. 【請求項１８】 前記（ｅ）の工程において、第２の熱
    処理温度を第１反強磁性層のブロッキング温度より低い
    温度に設定する請求項１ないし１７のいずれかに記載の
    磁気検出素子の製造方法。
  19. 【請求項１９】 前記（ｅ）の工程において、第２の磁
    界の大きさを第１反強磁性層の交換異方性磁界より小さ
    くする請求項１ないし１８のいずれかに記載の磁気検出
    素子の製造方法。
  20. 【請求項２０】 前記（ａ）の工程において、前記非磁
    性層を導電性材料によって形成する請求項１ないし１９
    のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  21. 【請求項２１】 前記（ａ）の工程において、前記非磁
    性層をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｒｅ、Ｏｓのうち１種あるい
    は２種以上の合金で形成する請求項２０に記載の磁気検
    出素子の製造方法。
  22. 【請求項２２】 前記非磁性層を、Ｒｕからなりかつ膜
    厚が０．８〜１．１ｎｍとなるように形成する請求項２
    １に記載の磁気検出素子の製造方法。
  23. 【請求項２３】 前記（ａ）の工程において、前記非磁
    性層と前記フリー磁性層の間に、比抵抗が前記非磁性層
    よりも低い導電性材料からなる導電性材料層を形成する
    請求項１ないし２１のいずれかに記載の磁気検出素子の
    製造方法。
  24. 【請求項２４】 前記非磁性層をＲｕからなり、かつ膜
    厚が０．４〜１．１ｎｍとなるように形成する請求項２
    ３に記載の磁気検出素子の製造方法。
  25. 【請求項２５】 前記導電性材料層をＣｕからなり、か
    つ膜厚が０．３〜０．５ｎｍとなるように形成する請求
    項２３または２４に記載の磁気検出素子の製造方法。
  26. 【請求項２６】 前記（ａ）の工程において、前記固定
    磁性層を、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を、非磁性中間層を介して積
    層することによって形成する請求項１ないし２５のいず
    れかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  27. 【請求項２７】 前記（ａ）の工程において、前記フリ
    ー磁性層を、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を非磁性中間層を介して積
    層することによって形成する請求項１ないし２６のいず
    れかに記載の磁気検出素子の製造方法。
  28. 【請求項２８】 前記非磁性中間層を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉ
    ｒ、Ｏｓ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕのうち１種あるいは２種以
    上の合金で形成する請求項２６または２７に記載の磁気
    検出素子の製造方法。
  29. 【請求項２９】 前記強磁性層と前記フリー磁性層のう
    ち少なくとも一方を、以下の組成を有する磁性材料を用
    いて形成する請求項１ないし２８のいずれかに記載の磁
    気検出素子の製造方法。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である磁性材料。
  30. 【請求項３０】 前記非磁性材料層と前記フリー磁性層
    との間にＣｏＦｅ合金あるいはＣｏからなる中間層を形
    成する請求項１ないし２８のいずれかに記載の磁気検出
    素子の製造方法。
  31. 【請求項３１】 前記強磁性層と前記フリー磁性層のう
    ち少なくとも一方を、以下の組成を有する磁性材料を用
    いて形成する請求項３０記載の磁気検出素子の製造方
    法。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
    磁性材料。
  32. 【請求項３２】 前記強磁性層と前記フリー磁性層の両
    方を前記ＣｏＦｅＮｉを用いて形成する請求項２９また
    は３１に記載の磁気検出素子の製造方法。
  33. 【請求項３３】 前記第１反強磁性層と前記第２反強磁
    性層を、同じ組成の反強磁性材料を用いて形成する請求
    項１ないし３２のいずれかに記載の磁気検出素子の製造
    方法。
  34. 【請求項３４】 前記第１反強磁性層及び／又は前記第
    ２反強磁性層を、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，Ｉ
    ｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉ，Ａ
    ｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれか１種または２種以上の
    元素である）合金で形成する請求項１ないし３３のいず
    れかに記載の磁気検出素子の製造方法。
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