JP3961251B2 - 磁気検出素子の製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気検出素子に係り、特に、磁気検出素子を構成する薄膜層間の短絡を防止することができ、品質を向上させることの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１６及び図１７は従来の磁気検出素子の製造方法を示す図、図１８は従来の磁気検出素子を記録媒体からの対向面側からみた断面図である。
【０００３】
まず、基板（図示せず）上に、ＮｉＦｅなどからなる下部シールド層１、Ｃｕなどからなる下部電極層２を形成する。さらに、下部電極層２の上に、第１フリー磁性層３ａ、非磁性中間層３ｂ、第２フリー磁性層３ｃからなるフリー磁性層３、非磁性材料層４、第２固定磁性層５ａ、非磁性中間層５ｂ、第１固定磁性層５ｃからなる固定磁性層５、及び反強磁性層６を順次積層する。
【０００４】
第１フリー磁性層３ａ、第２フリー磁性層３ｃ、第２固定磁性層５ａ、第１固定磁性層５ｃは、ＮｉＦｅなどで形成される。また、非磁性材料層４はＣｕなどで形成され、非磁性中間層３ｂ及び５ｂはＲｕなどで形成される。
【０００５】
フリー磁性層３から反強磁性層６までが多層膜Ｔとなる。さらに、多層膜Ｔ上に、リフトオフ用のレジスト層Ｒを形成した状態が図１６に示されている。
【０００６】
次に、レジスト層Ｒに覆われていない多層膜Ｔをイオンミリングによって除去した状態を図１７に示す。
【０００７】
さらに、前記イオンミリングにおいて削り残された多層膜Ｔの両側であって下部電極層２上に、絶縁層７，７を介して、ＣｏＰｔなどの硬磁性材料からなるハードバイアス層８，８を積層し、ハードバイアス層８，８の上層に絶縁層９，９を積層した後、レジスト層Ｒを除去する。
【０００８】
レジスト層Ｒを除去した後、Ｃｕなどによって上部電極層１０及びＮｉＦｅなどからなる上部シールド層１１が積層されると、図１８に示される磁気検出素子が形成される。この磁気検出素子は、反強磁性層６がフリー磁性層３の上層に位置するいわゆるトップスピン型のスピンバルブ型磁気検出素子である。
【０００９】
図１８に示される磁気検出素子は、いわゆるＣＰＰ（current perpendicular to the plane）型の磁気検出素子であり、センス電流が多層膜Ｔの各膜面に対し垂直方向に流されるものである。
【００１０】
検出対象の磁界（外部磁界）が磁気検出素子に印加される前の状態において、固定磁性層５の磁化方向とフリー磁性層３の磁化方向は、所定の角度をなしている。この状態の磁気検出素子に外部磁界が印加されると、フリー磁性層３の磁化方向が回転し、固定磁性層５の磁化方向とフリー磁性層３の磁化方向の相対角度が変化して、磁気検出素子の直流抵抗値及び出力電圧が変化する。
【００１１】
ＣＰＰ型の磁気検出素子は、多層膜Ｔの各膜面に対しほぼ水平方向にセンス電流が流されるＣＩＰ（current in the plane）型の磁気検出素子と比べて、発熱量（Ｐ）を一定として、前記多層膜Ｔの各膜面の面積を小さくしたときの、抵抗変化量ΔＲ及び出力ΔＶを大きくすることができる。
【００１２】
すなわち、素子サイズを小さくしていくと、ＣＩＰ型よりもＣＰＰ型にする方が出力を大きくでき、ＣＰＰ型は、今後の高記録密度化に伴う素子サイズの狭小化に適切に対応できる構造であると期待されている。
【００１３】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、図１６及び図１７に示された製造方法によって形成された図１８に示される従来のＣＰＰ型の磁気検出素子では、次のような問題が生じていた。
【００１４】
多層膜Ｔのレジスト層Ｒによって覆われていない領域をイオンミリングによって削るときに多層膜Ｔの各層の材料が、削り残される多層膜Ｔのトラック幅方向の側端面に付着し、図１７及び図１８に示されるような再付着物層Ｌ，Ｌとなる。
【００１５】
多層膜Ｔを構成するフリー磁性層３、非磁性材料層４、固定磁性層５、反強磁性層６は導電性材料からなるものであるので、多層膜Ｔのトラック幅方向の側端面に再付着物層Ｌ，Ｌが付着すると、図１８に示される磁気検出素子において、上部電極層１０から下部電極層２に直流電流を流したときに、多層膜Ｔの各層が電気的に短絡してしまう。
【００１６】
特に、センス電流が多層膜Ｔの各膜面に対し垂直方向に流されるＣＰＰ型磁気検出素子の場合には、フリー磁性層３と固定磁性層５が短絡すると、外部磁界が印加されてフリー磁性層３の磁化方向が変化しても、抵抗変化が生じなくなり、磁気検出素子として機能しなくなってしまう。
【００１７】
また、絶縁層７，７、ハードバイアス層８，８、絶縁層９，９を多層膜Ｔの両側領域に積層する前に、多層膜Ｔの上面に対する法線方向からの入射角度が大きいイオンミリングを行って再付着物層Ｌ，Ｌを削って除去すると、多層膜Ｔの側端面付近が損傷し、磁気検出素子の磁界検出能が低下する。
【００１８】
本発明は、上記従来の課題を解決するためのものであり、磁気検出素子の多層膜を構成する各層間の電気的絶縁をとることができ、品質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。
【００４６】
【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、以下の工程を有することを特徴とするものである。
（ａ）基板上に下部電極層を形成し、前記下部電極層上に絶縁材料層を積層する工程と、
（ｂ）前記絶縁材料層を上下方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔内に前記下部電極層の表面を露出させる工程と、
（ｃ）前記貫通孔内であって、前記下部電極層上に、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
（ｄ）前記多層膜上にレジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記多層膜を除去し、さらに、前記絶縁材料層の前記レジスト層に覆われていない部分の上面が前記フリー磁性層の上面より下方に位置するように、前記絶縁材料層を削る工程と、
（ｅ）硬磁性材料からなり、前記多層膜の少なくとも前記フリー磁性層のトラック幅方向における側端面に対向して前記フリー磁性層にトラック幅方向の磁界を印加する、一対の縦バイアス層を設ける工程と、
（ｆ）前記レジスト層を除去する工程と、
（ｇ）前記多層膜の上面と電気的に接続される上部電極層を形成する工程。
【００４７】
本発明では、前記（ｃ）の工程において、前記多層膜が絶縁材料層に設けられた貫通孔内部に形成されるので、前記多層膜が前記絶縁材料層によって保護される。
【００４８】
従って、前記（ｄ）の工程において、前記レジスト層に覆われていない前記多層膜をイオンミリングなどで除去するときに、前記貫通孔内部に位置し磁界検出能を有する前記多層膜の中央部が損傷することを防ぐことができる。
【００４９】
前記（ｂ）の工程において、前記貫通孔の側面を、前記絶縁材料層の上面に対する垂直面にすると、前記磁気抵抗効果素子のトラック幅寸法を正確に規定することができるので好ましい。ただし、前記貫通孔の側面を、前記絶縁材料層の上面に対する傾斜面にしてもかまわない。
【００５０】
なお、前記（ｂ）の工程において、前記貫通孔を反応性イオンミリングを用いて形成すると、前記貫通孔の側面を前記絶縁材料層の上面に対する垂直面にすることが容易になるので好ましい。
【００５１】
従って、前記（ａ）の工程において、前記絶縁材料層を、反応性イオンミリングによって削られる材料によって形成することが好ましい。反応性イオンミリングによって削られる材料とは、例えば、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅である。
【００５３】
また、前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程の間に、
（ｈ）前記（ｄ）の工程で除去されずに残された前記絶縁材料層の外側面を削る工程を有してもよい。
【００５４】
なお、前記（ｃ）の工程において、前記多層膜の側端部が、前記絶縁材料層の上面に積層されるように、前記多層膜が前記貫通孔内部から前記絶縁材料層の上面にかけて形成されてもよい。この場合、前記絶縁材料層の上面に積層された前記多層膜の側端部は、前記多層膜の前記貫通孔内部に位置する中心部よりも磁気抵抗効果が低下していることが好ましい。
【００５５】
前記多層膜の側端部が、前記絶縁材料層の上面に積層される場合、前記多層膜は、前記貫通孔内部から前記絶縁材料層の上面にかけて形成され、前記貫通孔の上部開口部の縁部上で屈曲する。前記多層膜の磁気抵抗変化率は屈曲した部分（屈曲部）で低下する。
【００５６】
従って、前記多層膜の前記貫通孔内部に位置する中心部に電流を流すと、主に前記貫通孔内部の磁気抵抗変化のみが検出され、前記多層膜の側端部の磁気抵抗効果は、前記中心部よりも低下する。
【００５７】
また、前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程の間に、
（ｉ）前記（ｄ）の工程で除去されずに、前記絶縁材料層の上面に残された多層膜のトラック幅方向の側端面をミリングによって削る工程を有することにより、前記多層膜の側端部を削ることが好ましい。
【００５８】
また、前記（ｉ）の工程で、前記多層膜の側端部にミリング粒子を打ち込むことにより、故意に磁気抵抗効果を低下させることもできる。
【００５９】
また、前記（ｈ）または前記（ｉ）の工程において、前記貫通孔のトラック幅方向中央位置から前記多層膜の両側の側端面までの距離、及び／または前記貫通孔のトラック幅方向中央位置から前記絶縁材料層の両側の外側面までの距離が等しくなるように、多層膜の側端面及び／または前記絶縁材料層の外側面を削ることにより、前記多層膜を左右対称構造にできる。
【００６０】
特に、前記（ｈ）の工程において、前記貫通孔のトラック幅方向中央位置から前記絶縁材料層の両側の外側面までの距離を等しくすることにより、前記（ｇ）の工程で形成される一対の縦バイアス層からのバイアス磁界を、前記フリー磁性層にトラック幅方向の左右両側端面で等しくできる。
【００６１】
なお、前記（ｄ）の工程において、前記貫通孔のトラック幅方向中央位置と、前記レジスト層のトラック幅方向中央位置が重なるように前記レジスト層を前記多層膜上に形成すると、前記貫通孔のトラック幅方向中央位置から前記多層膜の両側の側端面までの距離、及び／または前記貫通孔のトラック幅方向中央位置から前記絶縁材料層の両側の外側面までの距離が、前記（ｄ）の工程終了時に等しくなるのでより好ましい。
【００６２】
本発明では、前記（ｃ）の工程において、前記多層膜を前記固定磁性層に接する反強磁性層を有するものとして形成し、下から、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層の順序で積層してもよいし、前記多層膜を前記多層膜を前記固定磁性層に接する反強磁性層を有するものとして形成し、下から、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び反強磁性層の順序で積層してもよい。
【００６３】
本発明では、前記（ａ）の工程において、前記下部電極層の下層に下部シールド層を形成し、前記（ｇ）の工程の後で、前記上部電極層の上層に上部シールド層を形成することができる。
【００６４】
あるいは、前記（ａ）の工程において前記下部電極層を、前記（ｇ）の工程において前記上部電極層を、それぞれ磁性材料によって形成することにより、前記下部電極層及び前記上部電極層が、それぞれ、下部シールド層及び上部シールド層の機能を有するようにしてもよい。
なお、前記絶縁材料層は鏡面反射効果を有することが好ましい。
ここでスペキュラー膜（鏡面反射膜）を用いることによる鏡面反射効果について図６を参照しながら説明する。図６は本発明における磁気検出素子の構造の一部を模式図的に示したものである。
アップスピン電子（図では上向き矢印で示している）は、固定磁性層の磁化とフリー磁性層の磁化が平行となる状態では、固定磁性層、非磁性材料層を通りぬけて、前記フリー磁性層の内部を移動できる。
ここでトラック幅Ｔｗの狭小化が進み特に素子面積が６０ｎｍ角以下になると、前記アップスピン電子の一部は、前記フリー磁性層の内部を通過する前に、多層膜の側端面に衝突しやすくなるが、前記多層膜の側端面にスペキュラー膜を設けると、前記多層膜の側端面に到達した前記アップスピン電子は、そこでスピン状態（エネルギー、量子状態など）を保持したまま鏡面反射する。そして鏡面反射したアップスピン電子の伝導電子は、移動向きを変えて前記フリー磁性層内を通り抜けることが可能になる。
このため、素子面積の狭小化においても前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ ⁺ を従来に比べて伸ばすことが可能になり、よって前記アップスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ ⁺ と、ダウンスピン電子を持つ伝導電子の平均自由行程λ ^- との差を大きくすることができ、従って再生出力の向上とともに、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の向上を図ることが可能になる。
なお、スペキュラー膜の形成により伝導電子が鏡面反射する理由は、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層の側壁とスペキュラー膜との界面付近にポテンシャル障壁が形成されるためであると考えられる。
特に、磁気検出素子のトラック幅寸法が小さくなると、前記アップスピン電子を持つ伝導電子が多層膜の側端面に到達する回数が増え、スペキュラー膜の持つ鏡面反射効果を有効に機能させることができ、抵抗変化率の向上を図ることができる。
【００６５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明における第１の実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００６６】
図１に示す磁気検出素子は、記録媒体に記録された記録信号を再生するためのＭＲヘッドである。記録媒体との対向面は、例えば磁気検出素子を構成する薄膜の膜面に垂直で且つ磁気検出素子のフリー磁性層の外部磁界（記録信号磁界）が印加されていないときの磁化方向と平行な平面である。図１では、記録媒体との対向面はＸ−Ｚ平面に平行な平面である。
【００６７】
なお、磁気検出素子が浮上式の磁気ヘッドに用いられる場合、記録媒体との対向面とは、いわゆるＡＢＳ面のことである。
【００６８】
また磁気検出素子は、例えばアルミナ−チタンカーバイト（Ａｌ₂Ｏ₃−ＴｉＣ）で形成されたスライダのトレーリング端面上に形成される。スライダは、記録媒体との対向面と逆面側で、ステンレス材などによる弾性変形可能な支持部材と接合され、磁気ヘッド装置が構成される。
【００６９】
なお、トラック幅方向とは、外部磁界によって磁化方向が変動する領域の幅方向のことであり、例えば、フリー磁性層の外部磁界が印加されていないときの磁化方向、すなわち図示Ｘ方向である。トラック幅方向のフリー磁性層の幅寸法が磁気検出素子のトラック幅Ｔｗを規定する。
【００７０】
なお、記録媒体は磁気検出素子の記録媒体との対向面に対向しており、図示Ｚ方向に移動する。この記録媒体からの洩れ磁界方向は図示Ｙ方向である。
【００７１】
図１に示される磁気検出素子は、下地層２２、シード層２３、反強磁性層２４、第１固定磁性層２５ａ、非磁性中間層２５ｂ、第２固定磁性層２５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層２５、非磁性材料層２６、第２フリー磁性層２７ａ、非磁性中間層２７ｂ、第１フリー磁性層２７ｃ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２７、保護層２８からなる多層膜Ｔ１がボトムスピンバルブ型の磁気抵抗効果素子となっている。
【００７２】
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２０、下部電極層２１が成膜されており、多層膜Ｔ１の上層には、上部電極層３３、上部シールド層３４が形成されている。
【００７３】
下部電極層２１は多層膜Ｔ１の下面と電気的に接続されており、上部電極層３３は多層膜Ｔ１の上面と電気的に接続されている。
【００７４】
下部電極層２１上に絶縁材料層２９が積層されており、多層膜Ｔ１は絶縁材料層２９を上下方向（Ｚ方向）に貫通する貫通孔Ｈ内部から絶縁材料層２９の上面２９ａ１上にかけて形成されている。貫通孔Ｈの側面Ｈａ（絶縁材料層２９の貫通孔Ｈ対向面）は、絶縁材料層２９の上面２９ａ１に対する垂直面となっている。
【００７５】
なお、絶縁材料層２９は、反応性イオンミリングによって削られる材料、具体的には、ＳｉＯ₂、Ｔａ₂Ｏ₅によって形成されている。絶縁材料層２９を、反応性イオンミリングによって削って、貫通孔Ｈを形成すると貫通孔Ｈの側面Ｈａを絶縁材料層２９の上面２９ａ１に対する垂直面にすることが容易になり、多層膜Ｔ１のトラック幅寸法Ｔｗを正確に規定することができるので好ましい。絶縁材料層２９の膜厚は例えば５００Åである。
【００７６】
なお、多層膜Ｔ１のトラック幅寸法Ｔｗとは、貫通孔Ｈ内部に位置し、磁界検出能を有する多層膜Ｔ１の中央部Ｃのトラック幅方向の幅寸法である。
【００７７】
絶縁材料層２９の多層膜Ｔ１が積層されていない部分の上面２９ａ２上には、バイアス下地層３０，３０を介して、ハードバイアス層３１，３１が積層されている。ハードバイアス層３１，３１上には絶縁層３２，３２が積層されている。この絶縁層３２，３２によって、上部電極層３３と、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓ、ハードバイアス層３１，３１が絶縁されている。
【００７８】
なお、本実施の形態では、ハードバイアス層３１の側端面３１ａと貫通孔Ｈの側面Ｈａの間の絶縁材料層２９の厚さｔ１は、フリー磁性層２７にハードバイアス層３１，３１から十分なバイアス磁界がかかるような厚さ、例えば１０ｎｍである。
【００７９】
また、厚さｔ１を適宜調節することにより、フリー磁性層２７がハードバイアス層３１，３１から受け取る縦バイアス磁界の大きさを調節することができる。
【００８０】
図１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２５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２７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２５とフリー磁性層２７の磁化が交叉している。記録媒体からの洩れ磁界が磁気検出素子の図示Ｙ方向に侵入し、フリー磁性層２７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２５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（記録信号磁界）が検出される。
【００８１】
ただし、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２５ｃの磁化方向と第２フリー磁性層２７ａ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記録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。
【００８２】
この実施形態では、例えば上部電極層３３から下部電極層２１に向けてセンス電流が流れるため、前記センス電流は、多層膜内の各層を膜面と垂直方向に流れる。前記センス電流が、多層膜内の各層を膜面と垂直方向に流れる磁気検出素子をＣＰＰ型の磁気検出素子という。
【００８３】
なお本発明では、トラック幅は約１０ｎｍ以上で３００ｎｍ以下であることが好ましい。より好ましくは約１０ｎｍ以上で１００ｎｍ以下であることが好ましい。さらに好ましくは、約１０ｎｍ以上で６０ｎｍ以下である。トラック幅が、上記数値範囲程度に狭小化されると、さらなる再生出力の向上を図ることができる。
【００８４】
下部シールド層２０、下部電極層２１、下地層２２、シード層２３、反強磁性層２４、固定磁性層２５、非磁性材料層２６、フリー磁性層２７、保護層２８、バイアス下地層３０，３０、ハードバイアス層３１，３１、絶縁層３２，３２、上部電極層３３、上部シールド層３４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。
【００８５】
下部シールド層２０及び上部シールド層３４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２０及び上部シールド層３４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。下部シールド層２０及び上部シールド層３４は、電解メッキ法によって形成されてもよい。
【００８６】
反強磁性層２４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。
【００８７】
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。
【００８８】
反強磁性層２４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。
【００８９】
ここで、反強磁性層２４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。
【００９０】
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。
【００９１】
これらの合金を使用し、これを熱処理することにより、大きな交換結合磁界を発生する反強磁性層２４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２４を得ることができる。
【００９２】
第１固定磁性層２５ａ及び第２固定磁性層２５ｃ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２５ａ及び第２固定磁性層２５ｃは同一の材料で形成されることが好ましい。
【００９３】
また、非磁性中間層２５ｂ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。
【００９４】
第１固定磁性層２５ａ及び第２固定磁性層２５ｃは、それぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また非磁性中間層の膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【００９５】
なお固定磁性層２５は上記したいずれかの磁性材料を使用した１層構造あるいは上記したいずれかの磁性材料からなる層とＣｏ層などの拡散防止層の２層構造で形成されていても良い。
【００９６】
また、図１では、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ；飽和磁化と膜厚の積）が異なる第１固定磁性層２５ａと第２固定磁性層２５ｃが、非磁性中間層２５ｂを介して積層されたものが、一つの固定磁性層２５として機能する。
【００９７】
第１固定磁性層２５ａは反強磁性層２４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２５ａと反強磁性層２４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２５ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定される。第１固定磁性層２５ａの磁化方向が図示Ｙ方向に固定されると、非磁性中間層２５ｂを介して対向する第２固定磁性層２５ｃの磁化方向が、第１固定磁性層２５ａの磁化方向と反平行の状態で固定される。
【００９８】
このように、第１固定磁性層２５ａと第２固定磁性層２５ｃ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２５ａと第２固定磁性層２５ｃ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２５の磁化方向を一定方向に強力に固定することができる。
【００９９】
なお、第１固定磁性層２５ａの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）と第２固定磁性層２５ｃの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）を足し合わせた合成の磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）の方向が固定磁性層２５の磁化方向となる。
【０１００】
図１では、第１固定磁性層２５ａ及び第２固定磁性層２５ｃ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、それぞれの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）を異ならせている。
【０１０１】
また、第１固定磁性層２５ａ及び第２固定磁性層２５ｃの固定磁化による反磁界（双極子磁界）を、第１固定磁性層２５ａ及び第２固定磁性層２５ｃ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２５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２７の変動磁化への寄与を減少させることができる。
【０１０２】
従って、フリー磁性層２７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。
【０１０３】
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。
【０１０４】
前記アシンメトリーは、フリー磁性層２７の磁化の方向と固定磁性層２５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。
【０１０５】
また、固定磁性層２５の固定磁化による反磁界（双極子磁界）Ｈｄは、フリー磁性層２７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２７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２５を上記の積層構造とすることにより双極子磁界Ｈｄを小さくすることができ、これによってフリー磁性層２７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。
【０１０６】
非磁性材料層２６は、固定磁性層２５とフリー磁性層２７との磁気的な結合を防止する層であり、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。非磁性材料層２６は例えば１８〜３０Å程度の膜厚で形成される。
【０１０７】
また非磁性材料層２６は、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成されていてもよいが、本発明のようにＣＰＰ型の磁気検出素子の場合には、非磁性材料層２６内部にも、膜面と垂直方向にセンス電流が流れるようにしなければならないので、非磁性材料層２６が絶縁物であるときは、非磁性材料層２６の膜厚を５０Åに薄くして形成して絶縁耐圧を低下させる必要がある。また非磁性材料層２６をＡｌ₂Ｏ₃やＴａＯ₂などの鏡面反射効果を有する材質で形成したときは、非磁性材料層２６をスペキュラー膜や実効的な素子面積を低減させる電流制限層として機能させることもできる。
【０１０８】
第１フリー磁性層２７ｃ及び第２フリー磁性層２７ａ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ＮｉＦｅ合金またはＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金により形成されることが好ましい。
【０１０９】
非磁性中間層２７ｂ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。
【０１１０】
第１フリー磁性層２７ｃ及び第２フリー磁性層２７ａは、それぞれ１０〜７０Å程度で形成される。また非磁性中間層２７ｂの膜厚は３Å〜１０Å程度で形成で形成される。
【０１１１】
なお、第２フリー磁性層２７ａが２層構造で形成され、非磁性材料層２６と対向する側にＣｏ膜が形成されていることが好ましい。これにより非磁性材料層２６との界面での金属元素等の拡散を防止でき、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくすることができる。
【０１１２】
なおフリー磁性層２７は上記したいずれかの磁性材料を使用した１層構造で形成されていても良い。
【０１１３】
また本実施の形態では、第１フリー磁性層２７ｃ及び第２フリー磁性層２７ａの少なくとも一方を、以下の組成を有する磁性材料で形成することが好ましい。
【０１１４】
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。
【０１１５】
これにより第１フリー磁性層２７ｃと第２フリー磁性層２７ａ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。
【０１１６】
よって、第１フリー磁性層２７ｃ及び第２フリー磁性層２７ａの磁化を適切に反平行状態にできる。
【０１１７】
なお第１フリー磁性層２７ｃ及び第２フリー磁性層２７ａ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２７ｃと第２フリー磁性層２７ａとを適切に反平行状態に磁化できる。
【０１１８】
また上記した組成範囲内であると、第１フリー磁性層２７ｃと第２フリー磁性層２７ａ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。
【０１１９】
さらに、フリー磁性層２７の軟磁気特性の向上、フリー磁性層２７と非磁性材料層２６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。
【０１２０】
なお、第２フリー磁性層２７ａと非磁性材料層２６間にＣｏなどからなる拡散防止層を設け、第１フリー磁性層２７ｃ及び第２フリー磁性層２７ａの少なくとも一方をＣｏＦｅＮｉ合金で形成するとき、前記ＣｏＦｅＮｉ合金のＦｅの組成比を７原子％以上で１５原子％以下、Ｎｉの組成比を５原子％以上で１５原子％以下、残りの組成比をＣｏにすることが好ましい。
【０１２１】
フリー磁性層２７は、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ；飽和磁化と膜厚の積）の大きさが異なる第２フリー磁性層２７ａと第１フリー磁性層２７ｃが、非磁性中間層２７ｂを介して積層され、第２フリー磁性層２７ａと第１フリー磁性層２７ｃの磁化方向が反平行となるフェリ磁性状態である。このとき、磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）が大きい方、例えば、第２フリー磁性層２７ａの磁化方向が、ハードバイアス層から発生する磁界の方向（図示Ｘ方向）に向き、第１フリー磁性層２７ｃの磁化方向が、１８０度反対方向（図示Ｘ方向と反平行方向）に向いた状態になる。
【０１２２】
第２フリー磁性層２７ａと第１フリー磁性層２７ｃ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、フリー磁性層の膜厚を薄くすることと同等の効果が得られ、単位面積あたりの実効的な磁気モーメントが小さくなり、フリー磁性層２７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。
【０１２３】
第２フリー磁性層２７ａの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）と第１フリー磁性層２７ｃの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）を足し合わせた合成の磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）の方向がフリー磁性層２７の磁化方向となる。
【０１２４】
ただし、固定磁性層２５の磁化方向との関係で出力に寄与するのは第２フリー磁性層２７ａの磁化方向のみである。
【０１２５】
保護層２８は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上で形成される。保護層２８の膜厚は３０Å程度である。
【０１２６】
ハードバイアス層３１，３１は、Ｃｏ−Ｐｔ（コバルト−白金）合金やＣｏ−Ｃｒ−Ｐｔ（コバルト−クロム−白金）合金などの硬磁性材料で形成される。これら合金の結晶構造は一般的にはバルクにおいて、面心立方構造（ｆｃｃ）と稠密六方構造（ｈｃｐ）の混相となる組成付近の膜組成に設定されている。
【０１２７】
バイアス下地層３０，３０は、Ｃｒ，Ｔｉ，Ｗ，Ｍｏ，Ｖ，Ｍｎ，Ｎｂ，Ｔａのいずれか１種または２種以上の元素で形成されることが好ましい。例えば、ＣｒやＷ₅₀Ｍｏ₅₀によって形成される。バイアス下地層３０，３０を結晶構造がｂｃｃ（体心立方格子）構造であるＣｒなどを用いて形成すると、ハードバイアス層３１，３１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。
【０１２８】
ここで上記の金属で形成されたバイアス下地層３０，３０とハードバイアス層３１，３１を構成するＣｏＰｔ系合金のｈｃｐ構造の格子定数は近い値となるために、ＣｏＰｔ系合金はｆｃｃ構造を形成しづらくｈｃｐ構造で形成されやすくなる。このときｈｃｐ構造のｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層３０，３０の境界面内に優先配向される。ｈｃｐ構造はｆｃｃ構造に比べてｃ軸方向に大きな磁気異方性を生じるため、ハードバイアス層３１，３１に磁界を与えたときの保磁力Ｈｃは大きくなる。さらにｈｃｐのｃ軸はＣｏＰｔ系合金とバイアス下地層３０，３０との境界面内で優先配向となっているため、残留磁化が増大し、残留磁化／飽和磁化で求められる角形比Ｓは大きくなる。その結果、ハードバイアス層３１，３１の特性を向上させることができ、ハードバイアス層３１，３１から発生するバイアス磁界を増大させることができる。
【０１２９】
なお、ハードバイアス層３１，３１は、フリー磁性層２７を構成する第２フリー磁性層２７ａと第１フリー磁性層２７ｃのうち、一方の磁化方向を揃えるだけでよい。例えば、第２フリー磁性層２７ａ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２７ｃ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２７全体の磁化方向が一定方向に揃えられる。
【０１３０】
なお、下部電極層２１及び上部電極層３３はＷ，Ｔａ，Ｃｒ，Ｃｕ，Ｒｈ，Ｉｒ，Ｒｕ，Ａｕなどを材料として用いて形成することができる。
【０１３１】
なお、下部電極層２１及び上部電極層３３としてＴａを用いる場合には、上部電極層３３の下層に、Ｃｒの中間層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。
【０１３２】
また、下部電極層２１及び上部電極層３３としてＣｒを用いる場合には、上部電極層３３の下層にＴａの中間層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。
【０１３３】
図１に示された磁気検出素子は、多層膜Ｔ１が絶縁材料層２９に設けられた貫通孔Ｈ内部に形成されていることを特徴とするものである。多層膜Ｔ１が絶縁材料層２９に設けられた貫通孔Ｈ内部に形成されるので、多層膜Ｔ１が絶縁材料層２９によって保護される。従って、多層膜Ｔ１をイオンミリングなどで削り出し形成するときに、貫通孔Ｈ内部に位置し、磁界検出能を有する多層膜Ｔ１の中央部Ｃが損傷することを防ぐことができる。
【０１３４】
また、図１の磁気検出素子では、多層膜Ｔ１の側端部Ｓ，Ｓが、絶縁材料層２９の上面２９ａ１に積層されている。なお、絶縁材料層２９の上面２９ａ１に積層された多層膜Ｔ１の側端部Ｓ，Ｓは、多層膜Ｔ１の中心部Ｃよりも磁気抵抗効果が低下している。
【０１３５】
多層膜Ｔ１は、貫通孔Ｈ内部から絶縁材料層２９の上面２９ａ１にかけて形成されているので、貫通孔Ｈの上部開口部の縁部、すなわち絶縁材料層２９の角部２９ｂ上で屈曲する。多層膜Ｔ１の磁気抵抗変化率は屈曲した部分（屈曲部）で低下する。
【０１３６】
従って、多層膜Ｔ１の中心部Ｃに、膜面垂直方向の電流を流すと、主に中心部Ｃの磁気抵抗変化のみが検出され、多層膜Ｔ１の側端部Ｓ，Ｓの磁気抵抗効果は検出されなくなっている。
【０１３７】
また、多層膜Ｔ１の側端部Ｓ，Ｓ、特に側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓにミリング粒子を打ち込み、故意に磁気抵抗効果を低下させることもできる。
【０１３８】
多層膜Ｔ１のような、スピンバルブ型磁気抵抗効果素子において、フリー磁性層２７と固定磁性層２５が短絡すると、外部磁界が印加されてフリー磁性層２７の磁化方向が変化しても、抵抗変化が生じなくなり、磁気検出素子として機能しなくなる
従来の磁気検出素子では、上述したように製造過程における、フリー磁性層と固定磁性層が金属材料の再付着によって短絡する確率が高かった。
【０１３９】
しかし、本発明では、多層膜Ｔ１が貫通孔Ｈ内部に形成され、絶縁材料層２９によって保護される。従って、フリー磁性層２７と固定磁性層２５が短絡することを防ぐことができる。
【０１４０】
なお、図１のように、多層膜Ｔ１の側端部Ｓ，Ｓが、絶縁材料層２９の上面２９ａ１に積層されていると、フリー磁性層２７と固定磁性層２５の側端面に金属材料が再付着することがある。しかし、絶縁材料層２９の上面２９ａ１に積層される多層膜Ｔ１の側端部Ｓ，Ｓは、磁界検出能に関与させないことが好ましいこともあり、多層膜Ｔ１の上面に対する法線方向（磁気検出素子が形成される基板表面に対する法線方向）に対して大きな入射角度のミリングによって削られることが好ましい。このミリング工程によって、フリー磁性層２７と固定磁性層２５の側端面に再付着した金属材料を除去して、フリー磁性層２７と固定磁性層２５の電気的短絡を解消できる。
【０１４１】
なお、絶縁材料層２９は鏡面反射効果を有することが好ましい。
また、図１では、下部電極層２１の下層に下部シールド層２０が形成され、上部電極層３３の上層に上部シールド層３４が形成されている。ただし、下部電極層２１及び上部電極層３３が磁性材料によって形成され、下部電極層２１及び上部電極層３３がそれぞれ、下部シールド層及び上部シールド層の機能を有してもよい。
【０１４２】
なお、貫通孔Ｈのトラック幅方向中央位置Ｈｃから絶縁材料層２９の外側面２９ｃ，２９ｃまでの距離Ｗ１_RとＷ１_Lが等しいと、フリー磁性層２７がハードバイアス層３１，３１から受け取る縦バイアス磁界の大きさが、図示Ｘ方向の右側端部と左側端部で等しくなるので好ましい。
【０１４３】
図２は、本発明における第２の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１４４】
図２に示される磁気検出素子は、多層膜Ｔ２が下から順に、第１フリー磁性層２７ｃ、非磁性中間層２７ｂ、第２フリー磁性層２７ａ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２７、非磁性材料層２６、第２固定磁性層２５ｃ、非磁性中間層２５ｂ、第１固定磁性層２５ａからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層２５、反強磁性層２４、保護層２８が下から順に積層された、いわゆるトップ型のスピンバルブ型磁気抵抗効果素子である点で、図１に示された磁気検出素子と異なっている。
【０１４５】
多層膜の積層順序が異ならされた図２に示される磁気検出素子でも、図１に示された磁気検出素子と同様に、多層膜Ｔ２が絶縁材料層２９に設けられた貫通孔Ｈ内部に形成されているので、多層膜Ｔ２が絶縁材料層２９によって保護される。
【０１４６】
従って、多層膜Ｔ２をイオンミリングなどで削り出し形成するときに、貫通孔Ｈ内部に位置し、磁界検出能を有する多層膜Ｔ２の中央部Ｃが損傷することを防ぐことができる。
【０１４７】
また、図２の磁気検出素子でも、多層膜Ｔ２の側端部Ｓ，Ｓが、絶縁材料層２９の上面２９ａ１に積層されている。絶縁材料層２９の上面２９ａ１に積層された多層膜Ｔ２の側端部Ｓ，Ｓは、多層膜Ｔ２の中心部Ｃよりも磁気抵抗効果が低下している。
【０１４８】
図３は、本発明における第３の実施の形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１４９】
図３の磁気検出素子は、多層膜Ｔ２の最下層の第１フリー磁性層２７ｃに重なる位置に縦バイアス層としてエクスチェンジバイアス層３５，３５が形成されている点で図２の磁気検出素子と異なっている。なお、下部電極層２１は、エクスチェンジバイアス層３５，３５間に形成されている。
【０１５０】
図３に示される磁気検出素子でも、図２に示された磁気検出素子と同様に、多層膜Ｔ２が絶縁材料層２９に設けられた貫通孔Ｈ内部に形成されているので、多層膜Ｔ２が絶縁材料層２９によって保護される。
【０１５１】
従って、多層膜Ｔ２をイオンミリングなどで削り出し形成するときに、貫通孔Ｈ内部に位置し、磁界検出能を有する多層膜Ｔ２の中央部Ｃが損傷することを防ぐことができる。
【０１５２】
また、図３の磁気検出素子でも、多層膜Ｔ２の側端部Ｓ，Ｓが、絶縁材料層２９の上面２９ａ１に積層されている。絶縁材料層２９の上面２９ａ１に積層された多層膜Ｔ２の側端部Ｓ，Ｓは、多層膜Ｔ２の中心部Ｃよりも磁気抵抗効果が低下している。
【０１５３】
エクスチェンジバイアス層３５，３５は、反強磁性層２４と同じく、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）合金で形成することができる。
【０１５４】
なお、エクスチェンジバイアス層３５，３５がα−Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯ、ＣｏＯのうちいずれか一種以上で形成されることが好ましい。
【０１５５】
α−Ｆｅ₂Ｏ₃、ＮｉＯなどで形成されたエクスチェンジバイアス層３５，３５は、絶縁性であり、従ってセンス電流がエクスチェンジバイアス層３５，３５に分流するのを適切に抑制することができる。
【０１５６】
第１フリー磁性層２７ｃは、エクスチェンジバイアス層３５，３５との交換異方性磁界によって、磁化方向がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられ、第２フリー磁性層２７ａは、第１フリー磁性層２７ｃとのＲＫＫＹ相互作用によって、図示Ｘ方向と反平行方向の磁化方向となる。
【０１５７】
エクスチェンジバイアス層３５，３５によって、フリー磁性層２７を単磁区化すると、エクスチェンジバイアス層３５，３５間距離で規定される光学的トラック幅と、フリー磁性層２７の磁化が変動する領域のトラック幅方向寸法で規定される磁気的トラック幅が一致する。
【０１５８】
すなわち、ハードバイアス層によってバイアス磁界を与える構成と異なり、光学的トラック幅の領域内にいわゆる不感領域が形成されないという利点を有する。
【０１５９】
また、図１及び図２に示されたハードバイアス型の磁気検出素子では、ハードバイアス層３１の側端面３１ａと貫通孔Ｈの側面Ｈａの間の絶縁材料層２９の厚さｔ１を、フリー磁性層２７にハードバイアス層３１，３１から十分なバイアス磁界がかかるような厚さに制御するのが困難になることがある。図４に示される磁気検出素子では、エクスチェンジバイアス層３５，３５に重なる位置に、第１フリー磁性層２７ｃを積層するだけでよい。
【０１６０】
これらの利点を有するエクスチェンジバイアス方式の磁気検出素子は、磁気検出素子の小型化を進めるときに、特に有利な縦バイアス方式となる。
【０１６１】
なお、エクスチェンジバイアス層３５，３５とフリー磁性層２７の間に、強磁性材料からなる強磁性層や非磁性材料からなる層を形成してもよい。または、エクスチェンジバイアス層３５，３５を強磁性材料によって形成してもよい。
【０１６２】
図４は、本発明における第４の実施形態の磁気検出素子を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１６３】
図４の磁気検出素子は、フリー磁性層２７の上に非磁性材料からなる分離層３６が積層され、分離層３６上に、縦バイアス層として、硬磁性材料からなるインスタックバイアス層３７が積層されている多層膜Ｔ３を有し、ハードバイアス層が形成されていない点で図１に示された磁気検出素子と異なっている。
【０１６４】
分離層３６より下層の、下地層２２、シード層２３、反強磁性層２４、第１固定磁性層２５ａ、非磁性中間層２５ｂ、第２固定磁性層２５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層２５、非磁性材料層２６、第２フリー磁性層２７ａ、非磁性中間層２７ｂ、第１フリー磁性層２７ｃ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２７の構成は、図１に示された磁気検出素子と同じである。
【０１６５】
図４に示される磁気検出素子でも、図１に示された磁気検出素子と同様に、多層膜Ｔ３が絶縁材料層２９に設けられた貫通孔Ｈ内部に形成されているので、多層膜Ｔ３が絶縁材料層２９によって保護される。
【０１６６】
従って、多層膜Ｔ３をイオンミリングなどで削り出し形成するときに、貫通孔Ｈ内部に位置し、磁界検出能を有する多層膜Ｔ３の中央部Ｃが損傷することを防ぐことができる。
【０１６７】
また、図４の磁気検出素子でも、多層膜Ｔ３の側端部Ｓ，Ｓが、絶縁材料層２９の上面２９ａ１に積層されている。絶縁材料層２９の上面２９ａ１に積層された多層膜Ｔ３の側端部Ｓ，Ｓは、多層膜Ｔ３の中心部Ｃよりも磁気抵抗効果が低下している。
【０１６８】
図４に示される磁気検出素子では、インスタックバイアス層３７とフリー磁性層２７間に静磁的な結合が発生し、フリー磁性層２７の磁化方向が一方向にそろえられる。図４では、フリー磁性層２７のうちインスタックバイアス層３７に近い側の第１フリー磁性層２７ｃとインスタックバイアス層３７間に静磁的な結合が発生し、第１フリー磁性層２７ｃの磁化が図示Ｘ方向に単磁区化され、第２フリー磁性層２７ａの磁化が図示Ｘ方向と１８０°異なる方向を向く。
【０１６９】
第２フリー磁性層２７ａの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）と第１フリー磁性層２７ｃの磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）を足し合わせた合成の磁気的膜厚（Ｍｓ×ｔ）の方向がフリー磁性層２７の磁化方向となる。
【０１７０】
図１または図２に示された磁気検出素子では、多層膜のトラック幅方向の側端面にハードバイアス層３１，３１を対向させることでフリー磁性層２７内に反磁界が生じるバックリング現象や、フリー磁性層２７の磁化が側端面付近で強固に固定され磁化反転が悪化する不感領域の発生が問題になることがある。
【０１７１】
しかし、図４のようにフリー磁性層２７の非磁性材料層２６が形成された面と反対側の面に分離層３６を介してインスタックバイアス層３７を設けることで、バックリング現象や不感領域の発生問題を解消できる。
【０１７２】
従って、フリー磁性層２７の単磁区化を適切に促進でき、またフリー磁性層の外部磁界に対する磁化反転を良好にでき、再生感度が良く再生波形の安定性に優れた磁気検出素子を製造することが可能である。
【０１７３】
なおインスタックバイアス層３７の膜厚は５０〜３００Åであることが好ましい。
【０１７４】
図５は、本発明における第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見た部分断面図である。
【０１７５】
図５に示された磁気検出素子は、下部電極層２１上に積層された絶縁材料層４８に形成された貫通孔Ｈ１の側面Ｈ１ａが絶縁材料層４８の上面４８ａ１に対する傾斜面である点で図１に示された磁気検出素子と異なっている。
【０１７６】
図５に示された磁気検出素子は、磁気抵抗効果素子として多層膜Ｔ４が形成されている。この多層膜Ｔ４は、図１に示された磁気検出素子の多層膜Ｔ１と同様に、下から、下地層４０、シード層４１、反強磁性層４２、第１固定磁性層４３ａ、非磁性中間層４３ｂ、第２固定磁性層４３ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層４３、非磁性材料層４４、第２フリー磁性層４５ａ、非磁性中間層４５ｂ、第１フリー磁性層４５ｃ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４５、保護層４６が積層されたものである。各層の材料は、図１の多層膜Ｔ１の各層の材料と同じなので説明を省略する。
【０１７７】
絶縁材料層４８の多層膜Ｔ４が積層されていない部分の上面４８ａ２上には、バイアス下地層３０，３０を介して、ハードバイアス層３１，３１が積層されている。ハードバイアス層３１，３１上には絶縁層３２，３２が積層されている。この絶縁層３２，３２によって、上部電極層３３と、多層膜Ｔ４の側端面Ｔ４ｓ，Ｔ４ｓ、ハードバイアス層３１，３１が絶縁されている。
【０１７８】
なお、本実施の形態でも、ハードバイアス層３１の側端面３１ａと貫通孔Ｈ１の側面Ｈ１ａの間の絶縁材料層４８の厚さや側面Ｈ１ａの傾斜角度は、フリー磁性層４５にハードバイアス層３１，３１から十分なバイアス磁界がかかるように設定する。
【０１７９】
反応性イオンミリングを用いないと、図１に示されるような、側面Ｈａが絶縁材料層２９の上面２９ａ１に対する垂直面である貫通孔Ｈを絶縁材料層２９に形成することは難しい。そのため、絶縁材料層２９に貫通孔Ｈを精度良く形成するためには、絶縁材料層２９の材料を反応性イオンミリングによって加工できるもの中から選択する必要があった。
【０１８０】
一方、図５に示されるような、側面Ｈ１ａが絶縁材料層４８の上面４８ａ１に対する傾斜面である貫通孔Ｈ１を形成するのであれば、絶縁材料層４８の材料を、アルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）やＡｌ−Ｓｉ−Ｏなどより広い範囲から選択することができる。
【０１８１】
なお、多層膜Ｔ４のトラック幅寸法Ｔｗとは、貫通孔Ｈ１内部に位置し、磁界検出能を有する多層膜Ｔ４の中央部Ｃのトラック幅方向（Ｘ方向）の幅寸法である。
【０１８２】
図５に示される磁気検出素子でも、図１に示された磁気検出素子と同様に、多層膜Ｔ４が絶縁材料層４８に設けられた貫通孔Ｈ１内部に形成されているので、多層膜Ｔ４が絶縁材料層４８によって保護される。
【０１８３】
従って、多層膜Ｔ４をイオンミリングなどで削り出し形成するときに、貫通孔Ｈ１内部に位置し、磁界検出能を有する多層膜Ｔ４の中央部Ｃが損傷することを防ぐことができる。
【０１８４】
また、図５の磁気検出素子でも、多層膜Ｔ４の側端部Ｓ，Ｓが、絶縁材料層４８の上面４８ａ１に積層されている。絶縁材料層４８の上面４８ａ１に積層された多層膜Ｔ４の側端部Ｓ，Ｓは、多層膜Ｔ４の中央部Ｃよりも磁気抵抗効果が低下している。
【０１８５】
図１に示された磁気検出素子の製造方法を説明する。
まず、図７に示されるように、図示しない基板上に、アルミナなどの下地層（図示せず）を介して、下部シールド層２０、下部電極層２１、及び絶縁材料層２９を成膜する。各層の材料は、図１に示された磁気検出素子と同じなので説明を省略する。特に、絶縁材料層２９を反応性イオンエッチングによって削ることのできる材料、例えば、ＳｉＯ₂（酸化ケイ素）などを用いることが重要である。なお、絶縁材料層の膜厚は例えば５００Åである。
【０１８６】
各層の形成は例えばスパッタ成膜である。スパッタ成膜では、例えばＤＣマグネトロンスパッタ法、ＲＦマグネトロンスパッタ法、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のいずれか、またはそれらを組み合せたスパッタ法などを使用できる。なお、以下に示す工程においてスパッタ成膜を行うときにも、これらのスパッタ法を使うことができる。
【０１８７】
なお、下部電極層２１が磁性材料によって形成され、下部シールド層２０が別部材として形成されなくてもよい。この場合、下部電極層２１が下部シールド層としても働く。
【０１８８】
次に、絶縁材料層２９上に、レジスト層Ｒ１，Ｒ１を形成する。レジスト層Ｒ１，Ｒ１のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における間隔をＷ１とする。
【０１８９】
次に、レジスト層Ｒ１，Ｒ１に覆われていない絶縁材料層２９の領域を、反応性イオンミリングを用いて削って除去して貫通孔Ｈを形成し、この貫通孔Ｈ内に下部電極層２１の表面を露出させる。反応性イオンミリングを用いることにより、貫通孔Ｈの側面Ｈａ，Ｈａの絶縁材料層２９の上面２９ａに対する傾斜角度を、８０°〜９０°にすることができる。特に、貫通孔Ｈの側面Ｈａ，Ｈａを絶縁材料層２９の上面２９ａに対する垂直面にすることもできる。
【０１９０】
なお、前記反応性イオンミリングによって、絶縁材料層２９のみを削り、下部電極層２１を削らないことが好ましいが、下部電極層２１が多少削られてもかまわない。
【０１９１】
次に、図９に示すように、貫通孔Ｈ内であって下部電極層２１上及び絶縁材料層２９上に、下地層２２、シード層２３、反強磁性層２４、第１固定磁性層２５ａ、非磁性中間層２５ｂ、第２固定磁性層２５ｃからなるシンセティックフェリピンド型の固定磁性層２５、非磁性材料層２６、第２フリー磁性層２７ａ、非磁性中間層２７ｂ、第１フリー磁性層２７ｃ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２７、保護層２８からなる多層膜Ｔ１をスパッタ成膜する。
【０１９２】
各層の材料は、図１に示された磁気検出素子と同じなので説明を省略する。
さらに、図１０に示すように、貫通孔Ｈと絶縁材料層２９の貫通孔Ｈの開口部付近に重なる保護層２８の上にリフトオフ用のレジスト層Ｒ２を形成する。レジスト層Ｒ２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法をＷ２としている。また、図１０では、貫通孔Ｈのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法をＷ３としている。なお、貫通孔Ｈの幅寸法Ｗ３は、０．３μｍ以下にすることが好ましい。本実施の形態では、Ｗ２＞Ｗ３である。
【０１９３】
次に、図１１に示すように、レジスト層Ｒ２の形成後、多層膜Ｔ１の表面に対する法線方向（前記基板の表面に対する法線方向）から角度θ１だけ傾いた入射角度のイオンミリングによって、レジスト層Ｒ２に覆われていない部分の、保護層２８から下地層２２までの各層で構成される多層膜Ｔ１の両側領域を除去し、さらに、レジスト層Ｒ２に覆われていない部分の絶縁材料層２９を、上面２９ａ２がフリー磁性層２７の中央部Ｃの上面２７ｄよりも下方に位置するように削って除去する。角度θ１は、例えば５°〜３０°である。
【０１９４】
次に、図１２に示すように、多層膜Ｔ１の表面に対する法線方向（前記基板の表面に対する法線方向）から角度θ２だけ傾いた入射角度のイオンミリングを行う。角度θ２は前述の角度θ１より大きく、例えば３０°〜７０°である。
【０１９５】
図１１に示される入射角度がθ１のイオンミリング時に、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに、多層膜Ｔ１の材料が再付着してフリー磁性層２７と固定磁性層２５が電気的に短絡することがある。角度θ２のイオンミリングを行うと、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓをサイドミリングして、前記再付着物を除去することができ、フリー磁性層２７と固定磁性層２５の電気的短絡を解消させることができる。
【０１９６】
図１２では、多層膜Ｔ１の側端部Ｓ，Ｓが、絶縁材料層２９の上面２９ａ１に残されているが、多層膜Ｔ１は貫通孔Ｈの上部開口部の縁部、すなわち、絶縁材料層２９の角部２９ｂ上で屈曲する。多層膜Ｔ１の磁気抵抗変化率は屈曲した部分（屈曲部）で低下する。
【０１９７】
従って、多層膜Ｔ１の貫通孔Ｈ内部に位置する中心部Ｃに電流を流すと、主に貫通孔Ｈ内部の磁気抵抗変化のみが検出され、多層膜Ｔ１の側端部Ｓ，Ｓの磁気抵抗変化はほとんど検出されない。
【０１９８】
また、多層膜Ｔ１の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓに入射角度θ２のミリング粒子を打ち込むことにより、多層膜Ｔ１の側端部Ｓ，Ｓの磁気抵抗効果を、多層膜Ｔ１の中心部Ｃよりも故意に低下させることができる。
【０１９９】
本発明では、多層膜Ｔ１が絶縁材料層２９に設けられた貫通孔Ｈ内部に形成されているので、多層膜Ｔ１が絶縁材料層２９によって保護される。
【０２００】
従って、図１１におけるイオンミリング及び図１２におけるイオンミリング時に、磁界検出能を有する多層膜Ｔ１の中央部Ｃが損傷することを防ぐことができる。
【０２０１】
また、図１２に示される入射角度が角度θ２のイオンミリングによって、絶縁材料層２９の外側面２９ｃ，２９ｃも同時に削られる。
【０２０２】
入射角度が角度θ２のイオンミリングによって、貫通孔Ｈのトラック幅方向中央位置Ｈｃから多層膜Ｔ１の両側の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓまでの距離、及び貫通孔Ｈの中央位置Ｈｃから絶縁材料層２９の両側の外側面２９ｃ，２９ｃまでの距離が等しくなるように削ることにより、多層膜Ｔ１を左右対称構造にできる。
【０２０３】
特に、貫通孔Ｈの中央位置Ｈｃから絶縁材料層２９の両側の外側面２９ｃ，２９ｃまでの距離Ｗ_RとＷ_Lを等しくすることにより（図１参照）、後の工程で形成される一対のハードバイアス層３１，３１からのバイアス磁界を、フリー磁性層２７のトラック幅方向の左右両側端面で等しくできる。
【０２０４】
また、貫通孔Ｈの側面Ｈａから絶縁材料層２９の外側面までの厚さｔ１が、フリー磁性層２７にハードバイアス層３１，３１から十分なバイアス磁界がかかるような厚さ、例えば１０ｎｍとなるように、絶縁材料層２９を削ることが好ましい。貫通孔Ｈの側面Ｈａから絶縁材料層２９の外側面までの厚さｔ１は、フリー磁性層２７のトラック幅方向の両側で等しいことが好ましい。
【０２０５】
なお、図１０に示される工程においてレジスト層Ｒ２のトラック幅方向の中央位置Ｒ２ｃと、貫通孔Ｈのトラック幅方向の中央位置Ｈｃが重なっていることが好ましい。
【０２０６】
中央位置Ｒ２ｃと中央位置Ｈｃが重なっていると、貫通孔Ｈのトラック幅方向中央位置Ｈｃから多層膜Ｔ１の両方の側端面Ｔ１ｓ，Ｔ１ｓまでの距離、及び貫通孔Ｈの中央位置Ｈｃから絶縁材料層２９の両方の外側面２９ｃ，２９ｃまでの距離が等しくなる。
【０２０７】
中央位置Ｒ２ｃと中央位置Ｈｃを重ねるためには、図７に示されるレジスト層Ｒ１，Ｒ１で挟まれる領域の中央位置Ｇｃと中央位置Ｒ２ｃが重なりあうようにすればよい。
【０２０８】
なお、図１２の工程で、絶縁材料層２９の外側面２９ｃの削り量を調節することにより、フリー磁性層２７とハードバイアス層３１の距離を調節でき、フリー磁性層２７がハードバイアス層３１から受け取る縦バイアス磁界の大きさを調節することができる。
【０２０９】
なお、絶縁材料層２９を、多層膜Ｔ１内を流れる伝導電子のスピン状態（エネルギー、量子状態など）を保持したまま鏡面反射するスペキュラー膜（鏡面反射膜）とすることが好ましい。
【０２１０】
次に絶縁材料層２９上にバイアス下地層３０，３０及びハードバイアス層３１，３１をスパッタ成膜する。ハードバイアス層３１，３１は少なくともフリー磁性層２７のトラック幅方向における側端面に対向するように形成される。
【０２１１】
バイアス下地層３０，３０は、結晶構造が体心立方構造（ｂｃｃ構造）の金属膜で形成されることが好ましい。なおこのときバイアス下地層３０，３０の結晶配向は（１００）面が優先配向するのが好ましい。
【０２１２】
バイアス下地層３０，３０、ハードバイアス層３１，３１のスパッタ時におけるスパッタ粒子の入射角度は、例えば、多層膜Ｔ１上面に対する法線方向から５°〜６０°である。
【０２１３】
ハードバイアス層３１，３１からフリー磁性層２７に縦バイアス磁界が供給されて、フリー磁性層２７の磁化は適切にトラック幅方向（図示Ｘ方向）に単磁区化される。
【０２１４】
次にハードバイアス層上に絶縁層３２，３２をスパッタ成膜する。絶縁層３２，３２の膜厚は５０〜２００Å程度であることが好ましい。これにより上部電極層３３から流れるセンス電流がハードバイアス層３１，３１に分流するのを抑制することが可能である。
【０２１５】
また絶縁層３２，３２のスパッタ時におけるスパッタ粒子の入射角度は、例えば、多層膜Ｔ１上面に対する法線方向から０°〜３０°である。
【０２１６】
バイアス下地層３０，３０、ハードバイアス層３１，３１、及び絶縁層３２，３２の材料は、図１に示された磁気検出素子と同じなので説明を省略する。
【０２１７】
なお、バイアス下地層３０、ハードバイアス層３１、及び絶縁層３２の材料の層が、レジスト層Ｒ２の上面や側端面に付着する。
【０２１８】
そしてレジスト層Ｒ２を除去する。
レジスト層Ｒ２の除去後、多層膜Ｔ１の上面と電気的に接続される上部電極層３３及び上部磁極層３４を積層すると図１に示される磁気検出素子を形成できる。
【０２１９】
なお、図２に示されるトップスピン型の磁気検出素子を形成するときには、図９における多層膜の積層工程において、下から順に、フリー磁性層２７、非磁性材料層２６、固定磁性層２５、反強磁性層２４、保護層２８を積層すればよい。
【０２２０】
また、図３に示される磁気検出素子を形成するときには、下部電極層２１の両側に、反強磁性材料からなるエクスチェンジバイアス層３５，３５を形成し、このエクスチェンジバイアス層３５，３５に重なる位置に、フリー磁性層２７を形成すればよい。
【０２２１】
なお、図３に示される磁気検出素子では、反強磁性層２４と第１固定磁性層２５ａ間に発生する交換異方性磁界の向きと、第１フリー磁性層２７ｃとエクスチェンジバイアス層３５，３５間に発生する交換異方性磁界の向きを交叉させる必要がある。
【０２２２】
交換異方性磁界の向きを交叉させる方法として、エクスチェンジバイアス層３５，３５の積層後、トラック幅方向と直交する方向の第１の磁界を印加しつつ、第１の熱処理温度で熱処理し、反強磁性層２４およびエクスチェンジバイアス層３５，３５に交換結合磁界を発生させて、固定磁性層２５およびフリー磁性層２７の磁化を前記直交する方向に固定すると共に、反強磁性層２４の交換結合磁界をエクスチェンジバイアス層３５，３５の交換結合磁界よりも大とし、次に、トラック幅方向に前記工程でのエクスチェンジバイアス層３５，３５の交換結合磁界よりも大きく、且つ反強磁性層２４の交換結合磁界よりも小さい第２の磁界を印加しつつ、前記第１の熱処理温度よりも高い第２の熱処理温度で熱処理し、フリー磁性層２７に固定磁性層２５の磁化方向と交叉する方向の縦バイアス磁界を付与するという方法がある。
【０２２３】
なお、エクスチェンジバイアス層３５，３５とフリー磁性層２７の間に、強磁性材料からなる強磁性層や非磁性材料からなる層を形成してもよい。または、エクスチェンジバイアス層３５，３５を強磁性材料によって形成してもよい。
【０２２４】
また、図４に示される磁気検出素子を形成するときには、図９に示される多層膜の積層工程において、フリー磁性層２７の非磁性材料層２６が形成された面と反対側の面に、非磁性材料からなる分離層３６を介して、強磁性材料からなるインスタックバイアス層３７を積層すればよい。
【０２２５】
また、図５に示される磁気検出素子を形成するときには、図７に示される工程で、レジスト層Ｒ１に傾斜面を形成すると、側面Ｈ１ａが傾斜面となる貫通孔Ｈ１をミリングによって形成することができる。なお、図５に磁気検出素子を形成するときには、絶縁材料層４８の材料をアルミナ（Ａｌ₂Ｏ₃）やＡｌ−Ｓｉ−Ｏなどより広い範囲から選択することができる。
【０２２６】
図１４及び図１５は、本発明の磁気検出素子を備えた磁気ヘッドを示した図である。なお図１４はスライダを記録媒体との対向面側から見た斜視図、図１５は図１４に示すＤ−Ｄ線から切断し矢印方向から見た縦断面図である。
【０２２７】
図１４及び図１５に示すように、前記磁気検出素子を具備してなるＧＭＲヘッドｈ１は、インダクティブヘッドｈ２と共にスライダのトレーリング側端部５０ａに設けられて磁気ヘッドを構成し、ハードディスク等の磁気記録媒体の記録磁界を検出及び記録することが可能になっている。
【０２２８】
図１４に示すように、スライダ５０の記録媒体との対向面（ＡＢＳ面）５２には、レール５２ａ、５２ａ，５２ａが形成され、各レール同士間は、エアーグルーブ５２ｂ、５２ｂを構成している。
【０２２９】
図１５に示すように、ＧＭＲヘッドｈ１は、スライダ５０の端面５０ａ上に形成された磁性合金からなる下部シールド層５３と、下部シールド層５３に積層された下部電極層５４と、記録媒体との対向面５２から露出する本発明の磁気検出素子５５と、上部電極層５６と、上部シールド層５７とから構成されている。
【０２３０】
上部シールド層５７は、インダクティブヘッドｈ２の下部コア層と兼用とされている。
【０２３１】
インダクティブヘッドｈ２は、下部コア層（上部シールド層）５７と、下部コア層５７に積層されたギャップ層５８と、コイル５９と、記録媒体との対向面でギャップ層５８上に接合され、かつ基端部６０ａにて下部コア層５７に接合される上部コア層６０とから構成されている。
【０２３２】
また、上部コア層６０上には、アルミナなどからなる保護層６１が積層されている。
【０２３３】
なお、図１４及び図１５において、図示Ｘ方向がトラック幅方向、図示Ｙ方向が記録媒体からの洩れ磁界方向（ハイト方向）、図示Ｚ方向が記録媒体の移動方向である。
【０２３４】
また本発明では、多層膜をトンネル型磁気抵抗効果型素子と呼ばれる磁気検出素子とすることもできる。トンネル型磁気抵抗効果型素子では、非磁性材料層２６がＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成される。
【０２３５】
なお本発明における磁気検出素子は、ハードディスク装置に搭載される磁気ヘッドにのみ使用可能なものではなく、テープ用磁気ヘッドや磁気センサなどにも使用可能なものである。
【０２３６】
以上本発明をその好ましい実施例に関して述べたが、本発明の範囲から逸脱しない範囲で様々な変更を加えることができる。
【０２３７】
なお、上述した実施例はあくまでも例示であり、本発明の特許請求の範囲を限定するものではない。
【０２３８】
【発明の効果】
本発明は、磁気抵抗効果素子、並びに前記磁気抵抗効果素子の上面に電気的に接続された上部電極層及び前記磁気抵抗効果素子の下面に電気的に接続された下部電極層を有し、前記磁気抵抗効果素子の膜面と垂直方向に電流を供給する磁気検出素子において、前記磁気抵抗効果素子が絶縁材料層に設けられた貫通孔内部に形成されるので、前記磁気抵抗効果素子が前記絶縁材料層によって保護される。
【０２３９】
従って、前記磁気抵抗効果素子をイオンミリングなどで削り出し形成するときに、前記磁気抵抗効果素子の磁界検出能を有する部位が損傷することを防ぐことができる。
【０２４０】
また、本発明の磁気検出素子では、前記磁気抵抗効果素子の側端部が、前記絶縁材料層の上面に積層されていてもよい。
【０２４１】
前記磁気抵抗効果素子の側端部が、前記絶縁材料層の上面に積層される場合、前記磁気抵抗効果素子は、前記貫通孔内部から前記絶縁材料層の上面にかけて形成され、前記貫通孔の上部開口部の縁部上で屈曲する。前記磁気抵抗効果素子の磁気抵抗変化率は屈曲した部分（屈曲部）で低下する。
【０２４２】
従って、前記磁気抵抗効果素子の前記貫通孔内部に位置する中心部に電流を流すと、主に前記貫通孔内部の磁気抵抗変化のみが検出され、前記磁気抵抗効果素子の側端部の磁気抵抗効果は、前記中心部よりも低下する。
【０２４３】
また、前記磁気抵抗効果素子の側端部にミリング粒子を打ち込んで、故意に磁気抵抗効果を低下させることもできる。
【０２４４】
なお、前記磁気抵抗効果素子が前記多層膜であるとき、前記多層膜の側端部が、前記絶縁材料層の上面に積層されていると、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の側端面に金属材料が再付着することがある。しかし、前記多層膜の上面に対する法線方向（磁気検出素子が形成される基板表面に対する法線方向）に対して大きな入射角度のミリングによって削られることによって、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の側端面に再付着した金属材料を除去して、前記フリー磁性層と前記固定磁性層の電気的短絡を解消できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図２】本発明の第２の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図３】本発明の第３の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図４】本発明の第４の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図５】本発明の第５の実施の形態の磁気検出素子の断面図、
【図６】スペキュラー膜による鏡面反射効果を説明するための様式説明図、
【図７】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図８】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図９】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１０】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１１】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１２】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１３】本発明の磁気検出素子の製造方法の実施の形態を示す一工程図、
【図１４】本発明の磁気検出素子が取りつけられた磁気ヘッドの斜視図、
【図１５】図１４に示された磁気ヘッドの断面図、
【図１６】従来の磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１７】従来の磁気検出素子の製造方法を示す一工程図、
【図１８】従来の磁気検出素子を示す断面図、
【符号の説明】
２０ 下部シールド層
２１ 下部電極層
２２ 下地層
２３ シード層
２４ 反強磁性層
２５ 固定磁性層
２５ａ 第１固定磁性層
２５ｂ 非磁性中間層
２５ｃ 第２固定磁性層
２６ 非磁性材料層
２７ フリー磁性層
２７ａ 第２フリー磁性層
２７ｂ 非磁性中間層
２７ｃ 第１フリー磁性層
２８ 保護層
２９ 絶縁材料層
３０ バイアス下地層
３１ ハードバイアス層
３２ 絶縁層
３３ 上部電極層
３４ 上部シールド層
Ｒ１、Ｒ２ レジスト層
Ｔ１、Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４ 多層膜
Ｔ１ｓ、Ｔ２ｓ、Ｔ３ｓ 側端面
Ｈ、Ｈ１ 貫通孔

Claims (14)

1. 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）基板上に下部電極層を形成し、前記下部電極層上に絶縁材料層を積層する工程と、
   （ｂ）前記絶縁材料層を上下方向に貫通する貫通孔を形成し、この貫通孔内に前記下部電極層の表面を露出させる工程と、
   （ｃ）前記貫通孔内であって、前記下部電極層上に、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層を有する多層膜を形成する工程と、
   （ｄ）前記多層膜上にレジスト層を形成し、前記レジスト層に覆われていない前記多層膜を除去し、さらに、前記絶縁材料層の前記レジスト層に覆われていない部分の上面が前記フリー磁性層の上面より下方に位置するように、前記絶縁材料層を削る工程と、
   （ｅ）硬磁性材料からなり、前記多層膜の少なくとも前記フリー磁性層のトラック幅方向における側端面に対向して前記フリー磁性層にトラック幅方向の磁界を印加する、一対の縦バイアス層を設ける工程と、
   （ｆ）前記レジスト層を除去する工程と、
   （ｇ）前記多層膜の上面と電気的に接続される上部電極層を形成する工程。
2. 前記（ｂ）の工程において、前記貫通孔の側面を、前記絶縁材料層の上面に対する垂直面にする請求項１記載の磁気検出素子の製造方法。
3. 前記（ｂ）の工程において、前記貫通孔の側面を、前記絶縁材料層の上面に対する傾斜面にする請求項１記載の磁気検出素子の製造方法。
4. 前記（ｂ）の工程において、前記貫通孔を反応性イオンミリングを用いて形成する請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
5. 前記（ａ）の工程において、前記絶縁材料層を、反応性イオンミリングによって削られる材料によって形成する請求項４記載の磁気検出素子の製造方法。
6. 前記（ａ）の工程において、前記絶縁材料層を、ＳｉＯ₂ 又はＴａ₂Ｏ₅で形成する請求項５記載の磁気検出素子の製造方法。
7. 前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程の間に、
   （ｈ）前記（ｄ）の工程で除去されずに残された前記絶縁材料層の外側面を削る工程を有する請求項１ないし６のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
8. 前記（ｃ）の工程において、前記多層膜を前記貫通孔内から前記絶縁材料層の上面にかけて形成する請求項１ないし７のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
9. 前記（ｄ）の工程と前記（ｅ）の工程の間に、
   （ｉ）前記（ｄ）の工程で除去されずに、前記絶縁材料層の上面に残された多層膜のトラック幅方向の側端面をミリングによって削る工程を有する請求項８に記載の磁気検出素子の製造方法。
10. 前記（ｄ）の工程において、前記貫通孔のトラック幅方向中央位置と、前記レジスト層のトラック幅方向中央位置が重なるように前記レジスト層を前記多層膜上に形成する請求項１ないし９のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
11. 前記（ｃ）の工程において、前記多層膜を前記固定磁性層に接する反強磁性層を有するものとして形成し、下から、反強磁性層、固定磁性層、非磁性材料層、フリー磁性層の順序で積層する請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
12. 前記（ｃ）の工程において、前記多層膜を前記固定磁性層に接する反強磁性層を有するものとして形成し、下から、フリー磁性層、非磁性材料層、固定磁性層及び反強磁性層の順序で積層する請求項１ないし１０のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
13. 前記（ａ）の工程において、前記下部電極層の下層に下部シールド層を形成し、前記（ｇ）の工程の後で、前記上部電極層の上層に上部シールド層を形成する請求項１ないし１２のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
14. 前記（ａ）の工程において前記下部電極層を、前記（ｇ）の工程において前記上部電極層を、それぞれ磁性材料によって形成する請求項１ないし１２のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。

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