JP3741981B2 - 磁気検出素子及びその製造方法 - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばハードディスク装置などの磁気再生装置やその他の磁気検出装置に搭載されるトンネル効果を利用した磁気検出素子に係り、特に再生出力や抵抗変化率の向上を適切に図ることが可能な磁気検出素子及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図１１は、従来におけるトンネル効果を利用した磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０００３】
符号１は第１電極層であり、前記第１電極層１の上にＰｔＭｎ合金などで形成された反強磁性層２、ＮｉＦｅ合金などで形成された固定磁性層３、Ａｌ₂Ｏ₃などで形成された絶縁障壁層４、ＮｉＦｅ合金などで形成されたフリー磁性層５からなる積層体９が形成されている。
【０００４】
図１１に示すように、前記積層体９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側であって、前記第１電極層１の上には、Ａｌ₂Ｏ₃などで形成された絶縁層６が形成され、前記絶縁層６の上にＣｏＰｔなどで形成されたハードバイアス層７が形成されている。
【０００５】
そして前記ハードバイアス層７からフリー磁性層５上にかけて第２電極層８が形成されている。
【０００６】
前記固定磁性層３の磁化は前記反強磁性層２との間で発生する交換結合磁界によってハイト方向（図示Ｙ方向）に固定され、一方、フリー磁性層５の磁化は、前記ハードバイアス層６からの縦バイアス磁界によってトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられる。
【０００７】
図１１に示す磁気検出素子は、トンネル型磁気抵抗効果型素子と呼ばれる構造で、構造上の特徴としては、固定磁性層３とフリー磁性層５間に介在する層が、絶縁層で形成された絶縁障壁層４である点、電極層１、８が積層体９の上下に形成されている点である。
【０００８】
図１１に示す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３とフリー磁性層５との磁化が反平行のとき、最も前記絶縁障壁層６を介してトンネル電流が流れにくくなって、抵抗値は最大になり、一方、前記固定磁性層３とフリー磁性層５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。
【０００９】
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５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。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら図１１に示す構造の磁気検出素子では以下のような問題点が生じた。
【００１１】
今後の高記録密度化に伴い、前記フリー磁性層５の上面のトラック幅方向の幅寸法で規制されるトラック幅Ｔｗが小さくなっていくと、前記フリー磁性層５自体の大きさが小さくなっていくことで、前記フリー磁性層５にハードバイアス層７から縦バイアス磁界が供給されても、前記フリー磁性層５はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に適切に単磁区化しにくく、また前記フリー磁性層５の反磁界の影響も強くなり、再生特性の安定性が低下した。
【００１２】
これを解決するために、前記ハードバイアス層７の膜厚を厚くして強い縦バイアス磁界が前記フリー磁性層５に供給できるようにすることも考えられるが、これでは非常に小さい領域の前記フリー磁性層５の磁化が固着されやすく、外部磁界に対して感度良く磁化変動できなくなり再生出力が低下するといった問題が発生する。
【００１３】
次に、図１１に示すように前記積層体９のトラック幅方向の両側には絶縁層６が設けられている。前記絶縁層６は、前記電極層１、８から前記積層体９に流れる電流が、効果的に前記積層体９内を流れるようにするために設けられたものである。
【００１４】
ところが、前記絶縁層６の上にはハードバイアス層７が形成されているため、前記電極層１、８から前記積層体９内に流れるべき電流の一部は、ハードバイアス層７に分流してしまう。そしてこの分流した電流はフリー磁性層５を介さずに絶縁障壁層４や固定磁性層３などに流れ込む。
【００１５】
すなわち電流経路は電極層１、８から前記積層体９内に流れる正規ルートだけでなく、フリー磁性層５を介さずにハードバイアス層７に分流する電流ルートも生じ、これがシャントロスとなり、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）の低下を招いた。
【００１６】
例えば上記課題を解決するために、図１２（図１１の一部を拡大した部分断面図）に示すように、前記絶縁層６を前記フリー磁性層５の両側端面５ａ上にも厚い膜厚で形成することで、前記積層体９の両側端面は適切に前記絶縁層６によって覆われ、前記電極層１、８から前記ハードバイアス層７に分流する電流量を低減させることができるが、前記フリー磁性層５とハードバイアス層７間に厚い膜厚の絶縁層６が介在すると、前記ハードバイアス層７から前記フリー磁性層５に供給されるべき縦バイアス磁界が小さくなり、その結果、前記フリー磁性層５を単磁区化できなくなり再生特性の低下を招いてしまう。
【００１７】
また上記したように今後の高記録密度化に伴い、トラック幅Ｔｗが狭くなると、前記積層体９の膜面と平行な方向（Ｘ−Ｙで形成される面）における面の面積は小さくなり、直流抵抗（ＤＣＲ）が非常に高くなってしまい、再生出力の低下など再生特性の悪化を招いた。
【００１８】
そこで本発明は上記従来の課題を解決するためのものであり、フリー磁性層の磁化を整えるためのバイアス方式及び構造を適切に改良することで、今後の高記録密度化においても、再生出力や抵抗変化率の上昇など再生特性の向上を適切に図ることが可能な磁気検出素子及びその製造方法を提供することを目的としている。
【００１９】
【課題を解決するための手段】
本発明における磁気検出素子は、第１反強磁性層と、この第１反強磁性層の上面に形成され、前記第１反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化が所定方向にされる固定磁性層と、前記固定磁性層の上面に形成された少なくとも絶縁障壁層を含むスペーサ層とを有する積層体と、
この積層体のトラック幅方向の両側に形成された絶縁層と、
前記スペーサ層の上面から前記絶縁層の上面にかけて形成され、磁化が前記固定磁性層と交叉する方向に揃えられたフリー磁性層と、前記フリー磁性層の上側に形成された第２反強磁性層とを有して成り、
前記積層体と膜厚方向に対向する位置での前記第２反強磁性層には、前記第２反強磁性層の上面から前記積層体方向に向けて凹部が形成され、
この凹部の下面のトラック幅方向における幅寸法が、前記積層体の上面のトラック幅方向における幅寸法より小さく形成され、
前記積層体の下側及び前記第２反強磁性層の上側に電極層が形成されていることを特徴とするものである。
【００２０】
本発明は、従来のようにフリー磁性層のトラック幅方向における両側にハードバイアス層が設けられたハードバイアス方式を採用せず、前記フリー磁性層の上側に第２反強磁性層を設けたエクスチェンジバイアス方式を採用するものである。
【００２１】
前記エクスチェンジバイアス方式であると、前記フリー磁性層のトラック幅方向における幅寸法をトラック幅Ｔｗよりも長く形成することができる。
【００２２】
特に本発明では積層体上のみでなくその両側に形成された絶縁層上にもフリー磁性層を形成できる。
【００２３】
このため前記トラック幅Ｔｗが今後の高記録密度化に伴って小さくされても、前記トラック幅Ｔｗの寸法に左右されることなく前記フリー磁性層の幅寸法を長く形成することができ、したがって前記フリー磁性層を適切に単磁区化することが可能になり、またフリー磁性層の反磁界の影響も弱くすることができ、今後のトラック幅Ｔｗの狭小化においても、感度に優れ、再生出力の向上を適切に図ることが可能な磁気検出素子を製造することが可能である。
【００２４】
次に本発明では、反強磁性層、固定磁性層及びスペーサ層とを有してなる積層体のトラック幅方向の両側は絶縁層によって埋められている。
【００２５】
従来では、前記フリー磁性層の両側にハードバイアス層があり、このハードバイアス層に分流した電流が、前記フリー磁性層を介さずに、絶縁障壁層や固定磁性層に流れたため、これがシャントロスとなり抵抗変化率の低下を招いたが、本発明では、ハードバイアス層自体がなく、また前記積層体の両側には絶縁層が埋められていることで、電極層から流れる電流は適切にフリー磁性層から前記積層体内を通り、したがって従来に比べて分流ロスが少なく抵抗変化率の向上を図ることが可能である。
【００２６】
次に、本発明では、前記積層体の上面のトラック幅方向の幅寸法は、前記第２反強磁性層に形成された凹部下面のトラック幅方向の幅寸法（＝トラック幅Ｔｗ）よりも大きく形成されている。
【００２７】
すなわち本発明では、この積層体部分での膜面と平行な方向における面の面積をトラック幅Ｔｗの寸法に左右されることなく大きく形成することができ、したがって直流抵抗（ＤＣＲ）を従来に比べて適切に低減させることができ、したがって再生出力の向上など再生特性の向上を図ることが可能である。
【００２８】
本発明では、前記絶縁障壁層は、Ａｌ−ＯあるいはＳｉ−Ｏ、またはＡｌ−Ｓｉ−Ｏで形成されることが好ましい。
【００２９】
また本発明では、前記スペーサ層は、前記絶縁障壁層上にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄのうち少なくとも１種以上からなる保護層が積層された構成であることが好ましい。
【００３０】
また本発明では、前記フリー磁性層上に、非磁性中間層及び強磁性層がこの順に形成され、さらに前記強磁性層上に前記第２反強磁性層が形成されていることが好ましい。
【００３１】
この発明では、前記フリー磁性層、非磁性中間層及び強磁性層の３層で積層フェリ構造となっている。前記強磁性層は、凹部が形成されたそのトラック幅方向の両側における第２反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によってトラック幅方向に磁化される。
【００３２】
一方、前記フリー磁性層は、前記強磁性層との間で発生するＲＫＫＹ相互作用による結合磁界によって、前記強磁性層の磁化方向とは反平行に磁化される。
【００３３】
この実施形態では、前記凹部が形成されたそのトラック幅方向の両側の第２の反強磁性層下に形成された強磁性層、およびフリー磁性層の磁化は固定され、実質的に磁気抵抗効果に関与しない領域である。
【００３４】
一方、前記凹部の下に形成されている強磁性層及びフリー磁性層の磁化は外部磁界によって反転することができる程度に弱く単磁区化された状態で、この領域が実質的に磁気抵抗効果に関与する領域となっている。
【００３５】
上記のように、前記フリー磁性層の上に非磁性中間層、および強磁性層を積層した積層フェリ構造であると、前記フリー磁性層の磁化を安定した単磁区化構造にでき、再生出力の向上を適切に図ることが可能になる。
【００３６】
なお本発明では、前記凹部は、前記強磁性層表面にまで達して形成され、前記凹部から前記強磁性層表面が露出していてもよいし、あるいは前記凹部は、前記非磁性中間層の表面にまで達して形成され、前記凹部から前記非磁性中間層表面が露出していてもよい。
【００３７】
また本発明における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）第１電極層の上に、第１反強磁性層、固定磁性層及び絶縁障壁層の順に積層された積層体を形成する工程と、
（ｂ）前記積層体の上面にリフトオフ用の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積層体のトラック幅方向の両側端面を除去する工程と、
（ｃ）前記積層体のトラック幅方向の両側に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
（ｄ）前記絶縁層上から前記絶縁障壁層上にかけてフリー磁性層を形成し、さらに前記フリー磁性層上に第２反強磁性層を積層する工程と、
（ｆ）前記第２反強磁性層上に、前記積層体と膜厚方向に対向する位置に穴部を有するマスク層を形成した後、この穴部から露出する前記第２反強磁性層を堀り込み、前記第２反強磁性層に凹部を形成し、このとき前記凹部の下面のトラック幅方向における幅寸法を、前記積層体上面のトラック幅方向における幅寸法より小さく形成する工程と、
（ｇ）前記第２反強磁性層上に第２電極層を形成する工程。
【００３８】
上記の製造方法によれば、前記フリー磁性層の上側に第２反強磁性層を形成し、エクスチェンジバイアス方式によって前記フリー磁性層をトラック幅方向に単磁区化させることができる。
【００３９】
この方式によれば前記フリー磁性層を、ハードバイアス方式によって磁化させる場合に比べてトラック幅方向に長く延ばして形成することができ、前記フリー磁性層を前記第２反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって適切に単磁区化することができる。
【００４０】
また前記フリー磁性層の下に形成される、第１反強磁性層、固定磁性層及び絶縁障壁層からなる積層体のトラック幅方向における両側を適切に絶縁層で埋めることができ、シャントロスが生じ難く抵抗変化率を適切に向上させることが可能な磁気検出素子を製造することができる。
【００４１】
またトラック幅Ｔｗを、前記第２反強磁性層に形成される凹部の下面のトラック幅方向の間隔で規制でき、狭トラック化においても、前記積層体のトラック幅方向における幅寸法を、前記トラック幅Ｔｗの寸法に左右されることなく大きく形成することができる。したがって前記積層体の直流抵抗値（ＤＣＲ）を適切に大きくすることができ、再生出力を従来に比べて大きくすることが可能な磁気検出素子を容易に形成することが可能である。
【００４２】
従って本発明における磁気検出素子の製造方法によれば、高記録密度化においても再生出力や抵抗変化率など再生特性を適切に向上させることが可能な磁気検出素子を容易に製造することができる。
【００４３】
また本発明では、前記（ａ）工程で、前記絶縁障壁層を、Ａｌ−ＯあるいはＳｉ−ＯまたはＡｌ−Ｓｉ−Ｏからなる絶縁材料で形成することが好ましい。
【００４４】
また本発明では、前記（ａ）工程で、前記固定磁性層上に、ＡｌあるいはＳｉまたはＡｌ−Ｓｉからなる層を前記固定磁性層上に形成した後、前記層を酸化してＡｌ−ＯあるいはＳｉ−ＯまたはＡｌ−Ｓｉ−Ｏからなる絶縁障壁層を形成することが好ましい。前記酸化には自然酸化、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオン酸化（ｉｏｎ−ａｓｉｓｔ−ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ＩＡＯ）や、ＣＶＤ法などを選択することができる。
【００４５】
また本発明では、前記（ａ）工程で、前記絶縁障壁層上に、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄのうち少なくとも１種以上からなる保護層を形成し、前記絶縁障壁層と前記保護層の２層でスペーサ層を構成することが好ましい。
【００４６】
前記Ａｌ−Ｏなどで形成された絶縁障壁層が大気に曝されると、コンタミネーション（Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）などによるダメージによってバリア特性が損なわれ、抵抗変化率などの再生特性の低下を招きやすくなる。
【００４７】
そこで本発明では、前記Ａｌ−Ｏなどで形成された絶縁障壁層を形成した後、連続してＲｕなどで形成された保護層をその上に形成し、前記絶縁障壁層が大気に曝されるのを適切に防いでいる。これによって前記絶縁障壁層上に保護層が形成された層構造を有する積層体が大気に曝されても、前記絶縁障壁層のバリア特性を適切に保つことが可能である。
【００４８】
また本発明では、前記（ｄ）工程で、前記フリー磁性層上に、非磁性中間層、強磁性層をこの順に積層した後、前記強磁性層上に前記第２反強磁性層を形成することが好ましい。
【００４９】
また本発明では、前記（ｆ）工程で、前記強磁性層表面が露出するまで前記第２反強磁性層を掘り込んでもよいし、あるいは前記第２反強磁性層の途中まで前記第２反強磁性層を掘り込んでもよい。ここで前記凹部下に一部残された前記第２反強磁性層の部分は、反強磁性としての機能が損なわれる程度に薄い膜厚であり、前記凹部下領域と前記フリー磁性層間（あるいは前記強磁性層間）で交換結合磁界が発生しないか、あるいは発生しても非常に弱い交換結合磁界であり、前記フリー磁性層（あるいは強磁性層）が強固に固定されることが無い。
【００５０】
従って前記第２反強磁性層に形成された前記凹部下のフリー磁性層（及び強磁性層）を、適切に磁気抵抗効果を発揮し得る部分として機能させることができる。
【００５１】
なお本発明では、前記マスク層を、無機材料で形成することが好ましい。
また本発明では、前記（ｄ）工程ないし（ｇ）工程に代えて以下の工程を有するものであってもよい。
（ｈ）前記絶縁層上から前記絶縁障壁層上にかけてフリー磁性層を形成した後、前記フリー磁性層上に非磁性中間層を形成する工程と、
（ｉ）前記積層体と膜厚方向に対向する位置での前記非磁性中間層上にリフトオフ用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非磁性中間層のトラック幅方向の両側に強磁性層及び第２反強磁性層を積層し、このとき、前記第２反強磁性層間から露出する前記非磁性中間層表面のトラック幅方向における幅寸法を、前記積層体上面のトラック幅方向における幅寸法より小さく形成する工程と、
（ｊ）前記レジスト層を除去する工程。
【００５２】
上記した（ｉ）及び（ｊ）工程を使用すると、上記した（ｆ）工程における第２反強磁性層を掘り込む工程が必要無くなる。そして前記（ｉ）及び（ｊ）工程によれば、前記第２反強磁性層間に形成された凹部からは、前記非磁性中間層の上面が露出する形態を形成することができる。
【００５３】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明における磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果素子）を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【００５４】
図１に示す磁気検出素子の上下には、ギャップ層（図示しない）を介してシールド層（図示しない）が設けられており、前記磁気検出素子、ギャップ層及びシールド層を合わせてＭＲヘッドと呼んでいる。
【００５５】
前記ＭＲヘッドは、記録媒体に記録された外部信号を再生するためのものである。また本発明では、前記ＭＲヘッドの上に記録用のインダクティブヘッドが積層されていてもよい。前記磁気検出素子の上側に形成されたシールド層（上部シールド層）は、前記インダクティブヘッドの下部コア層として兼用されていてもよい。
【００５６】
また前記ＭＲヘッドは、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。前記スライダは、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。
【００５７】
図１に示す符号２０は、第１電極層である。前記第１電極層２０が前記ギャップ層を兼ねていてもよいし、あるいは前記第１電極層２０が磁性材料で形成されるときは、前記シールド層を兼ねていてもよい。なお前記第１電極層２０は例えば、α−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）、Ｒｈ、Ｉｒ、ＲｕやＷ（タングステン）などで形成されている。
【００５８】
図１に示すように、前記第１電極層２０上には、下地層２１が形成され、前記下地層２１の上にはシードレイヤ２２が形成される。
【００５９】
前記下地層２１は、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上の元素で形成されることが好ましい。また前記シードレイヤ２２は、ＮｉＦｅＣｒ合金やＣｒなどで形成される。前記シードレイヤ２２が形成されることで、その上に形成される各層の結晶粒径が大きくなり抵抗変化率の向上などを図ることが可能になる。
【００６０】
前記シードレイヤ２２の上には第１反強磁性層２３が形成されている。前記第１反強磁性層２３は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。例えばＰｔＭｎ合金などで形成される。
【００６１】
あるいは本発明では、前記第１反強磁性層２３は、Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｒ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）で形成されてもよい。
【００６２】
なお前記元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組成比は、４５（ａｔ％）以上６０（ａｔ％）以下であることが好ましい。
【００６３】
前記第１反強磁性層２３の上には固定磁性層２７が形成されている。この実施形態では前記固定磁性層２７は積層フェリ構造で形成されている。
【００６４】
図１に示すように、前記固定磁性層２７は下から磁性層２４、非磁性中間層２５及び磁性層２６の順に積層形成されている。ここで前記磁性層２４、２６は、例えばＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成される。また前記非磁性中間層２５は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成されることが好ましい。
【００６５】
図１に示す固定磁性層２７では、前記磁性層２４は前記第１反強磁性層２３との間で発生する交換結合磁界によって例えば図示Ｙ方向に固定される。一方、磁性層２６は前記磁性層２４との間で発生するＲＫＫＹ相互作用における結合磁界によって図示Ｙ方向とは逆の方向に磁化される。
【００６６】
すなわち積層フェリ構造では、前記磁性層２４と磁性層２６とが互いに反平行状態に磁化されるのである。なお前記積層フェリ構造を構成するためには、前記磁性層２４と磁性層２６の単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）が異なるようにしなければならない。例えば前記磁性層２４と磁性層２６が同じ材質で形成されるときは、前記磁性層２４と磁性層２６の膜厚を異ならせて形成する。
【００６７】
図１に示すように、前記固定磁性層２７の上にはスペーサ層４８が形成される。この実施形態では前記スペーサ層４８は下から絶縁障壁層２８と保護層２９との積層構造である。前記絶縁障壁層２８は、Ａｌ−ＯあるいはＳｉ−Ｏ、またはＡｌ−Ｓｉ−Ｏで形成された絶縁材料で形成されることが好ましい。前記絶縁障壁層２８の材質を化学量論的に示せば、例えばＡｌ−Ｏは、Ａｌ₂Ｏ₃で表され、Ｓｉ−ＯはＳｉＯ₂で表されることが好ましい。
【００６８】
なお前記絶縁障壁層２８の膜厚は５Å以上３０Å以下であることが好ましい。これによって前記絶縁障壁層２８内を適切にトンネル電流が流れ、トンネル磁気抵抗効果（ＴＭＲ効果）を発揮することができる。
【００６９】
次に本発明では、前記絶縁障壁層２８の上には、Ｒｕ、、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄのうち少なくとも一種以上で形成された保護層２９が形成されている。
【００７０】
この保護層２９は、後で製造工程で詳しく説明するように、前記絶縁障壁層２８を大気暴露によるコンタミなどや前記絶縁障壁層２８や固定磁性層２７などを酸化から保護するための層である。ただし前記保護層２９は厚すぎるとトンネル磁気抵抗効果を低下させる原因ともなるため本発明では、前記保護層２９は１０Å以下で形成されることが好ましい。この程度の薄い膜であれば前記保護層２９はトンネル磁気抵抗効果にほとんど影響を及ぼさず、高い抵抗変化率を得ることが可能である。
【００７１】
なお前記保護層２９の形成は本発明における必須の構成要件ではなく、前記保護層２９が形成されないときは、スペーサ層４８とは絶縁障壁層２８のことを指す。
【００７２】
図１に示すように、前記第１反強磁性層２３から保護層２９までの積層体３０は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面３０ａが連続面となり、前記両側端面３０ａは、前記第１反強磁性層２３側から前記保護層２９側にかけて（図示Ｚ方向）徐々に幅寸法が狭くなる傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【００７３】
なお図１に示す実施形態では前記第１反強磁性層２３の下側領域２３ａは、前記両側端面３０ａからさらにトラック幅方向（図示Ｘ方向）に延びて形成されているが、前記延出した下側領域２３ａの部分は除去されて、その除去された部分からシードレイヤ２２、下地層２１あるいは第１電極層２０が露出していてもかまわない。
【００７４】
なお前記第１反強磁性層２３の下側領域２３ａ上面から前記第１反強磁性層２３上面までの膜厚は概ね１００〜１５０Å程度である。
【００７５】
図１に示すように前記積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側には、絶縁層３１、３１が形成されている。前記絶縁層３１はＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成される。
【００７６】
なお前記絶縁層３１の内側先端部３１ｂ、３１ｂは、前記積層体３０上に延出して形成されることが好ましい。これによって前記積層体３０の両側領域を適切に絶縁状態にすることができる。なお前記絶縁層３１の膜厚は概ね１５０Å程度である。
【００７７】
本発明では図１に示すように、前記絶縁層３１上から前記積層体３０上にかけてフリー磁性層３２が形成されている。前記フリー磁性層３２は、例えばＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどで形成される。
【００７８】
また前記フリー磁性層３２は、磁性材料の積層構造で形成されてもよく、例えば下からＣｏＦｅ合金膜、ＮｉＦｅ合金膜の順に積層された構造を提示することができる。前記ＣｏＦｅ合金を前記積層体３０と接する側に形成することにより、前記スペーサ層４８との界面での金属元素等の拡散を防止し、抵抗変化率（ΔＲ／Ｒ）を大きくすることができる。
【００７９】
図１に示すように前記フリー磁性層３２の上には、非磁性中間層３３が形成され、その上には強磁性層３４が積層される。前記非磁性中間層３３は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成されることが好ましい。また前記強磁性層３４は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料で形成される。
【００８０】
さらに本発明では、図１に示すように前記強磁性層３４の上には第２反強磁性層３５が形成される。前記第２反強磁性層３５は第１反強磁性層２３と同様の反強磁性材料で形成されることが好ましい。具体的には前記第２反強磁性層３５は、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されることが好ましい。例えばＰｔＭｎ合金などで形成される。
【００８１】
あるいは本発明では、前記第２反強磁性層３５は、Ｘ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｒ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）で形成されてもよい。
【００８２】
なお前記元素Ｘあるいは元素Ｘ＋Ｘ′の組成比は、４５（ａｔ％）以上６０（ａｔ％）以下であることが好ましい。
【００８３】
図１に示すように前記第２反強磁性層３５には、前記積層体３０と膜厚方向（図示Ｚ方向）にて対向する位置の上面から前記積層体方向に向けて凹部３５ａが形成されている。
【００８４】
図１に示す実施形態では、前記第２反強磁性層３５と前記強磁性層３４との間で発生する交換結合磁界によって前記強磁性層３４の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に固定されるが、前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａ下における強磁性層３４の中央部Ａは磁化が固定されておらず磁化変動できる程度に弱く磁化された状態になっている。
【００８５】
上記したように前記第２反強磁性層３５にはその中央部分に凹部３５ａが形成されており、この凹部３５ａが形成された部分での前記第２反強磁性層３５の膜厚は非常に薄くなっている。例えば前記凹部３５ａが形成された位置での前記第２反強磁性層３５の膜厚Ｈ１は１０〜５０Åである。このように前記凹部３５ａが形成された部分では前記第２反強磁性層３５の膜厚Ｈ１が非常に薄く形成されているから、膜厚Ｈ１で形成された第２反強磁性層３５と強磁性層３４間にはほとんど交換結合磁界が発生しない状態になっており、したがって前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａ下における強磁性層３４の中央部Ａの磁化は強固に固定された状態には無い。一方、前記中央部Ａの両側領域Ｂの強磁性層３４は、その上に形成された厚い膜厚の第２反強磁性層３５との間で十分な交換結合磁界が発生し、前記強磁性層３４の両側領域Ｂの磁化は図示Ｘ方向に強固に固定された状態になる。
【００８６】
一方、前記フリー磁性層３２の磁化は、前記強磁性層３４との間で発生するＲＫＫＹ相互作用における結合磁界によって前記強磁性層３４の磁化方向とは反平行に磁化される。
【００８７】
前記フリー磁性層３２の両側領域Ｃの磁化は、上記したＲＫＫＹ相互作用による結合磁界によって強固に固定されるが、前記フリー磁性層３２の中央部Ｄの磁化は外部磁界に対し変動できる程度に弱く磁化された状態になっており、外部磁界がこの磁気検出素子に流入してくると、前記フリー磁性層の中央部Ｄと強磁性層３４の中央部Ａの磁化が反平行状態を保ちながら変動し、固定磁性層２７の固定磁化との関係で電気抵抗が変化することで、外部信号が再生されるようになっている。
【００８８】
また図１に示すように、前記第２反強磁性層３５の上にはＴａなどで形成された保護層３６が形成されている。なお前記保護層３６は、前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａ内には形成されていない。
【００８９】
そして前記保護層３６上から前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａ内にかけて電極層（第２電極層）３７が形成されている。前記電極層３７は例えば、α−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）、Ｒｈ、Ｉｒ、ＲｕやＷ（タングステン）などで形成されている。
【００９０】
以上、図１の磁気検出素子を構成する各層について説明したが、以下では本発明における磁気検出素子の特徴的構造について説明する。
【００９１】
（１）フリー磁性層３２が絶縁層３１上から積層体３０上にかけて形成されており、前記フリー磁性層３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は、トラック幅Ｔｗよりも長く延ばされて形成されている。
【００９２】
図１の実施形態において前記トラック幅Ｔｗは、前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａの下面のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法で決定される。
【００９３】
上記したように、前記凹部３５ａと膜厚方向で対向する位置にある前記フリー磁性層３２の中央部Ｄが、外部磁界に対し磁化変動できる領域であり、この中央部Ｄのトラック幅方向における幅寸法は前記トラック幅Ｔｗとほぼ一致する。
【００９４】
前記トラック幅Ｔｗは今後の高記録密度化に伴って益々小さくなる傾向にある。例えば前記トラック幅Ｔｗは０．１μｍ程度にまで狭小化される。
【００９５】
このため従来のように前記フリー磁性層３２のトラック幅方向における幅寸法がトラック幅Ｔｗで形成されると、前記フリー磁性層３２が非常に小さくなってしまい、前記フリー磁性層３２を適切に単磁区化することは非常に難しい。
【００９６】
一方、本発明では前記トラック幅Ｔｗの寸法に左右されることなく前記フリー磁性層３２のトラック幅方向における幅寸法を長く延ばして形成できる。そして前記フリー磁性層３２のトラック幅Ｔｗ領域となる中央部Ｄ以外の両側領域Ｃ上側に厚い膜厚の第２反強磁性層３５を形成した、いわゆるエクスチェンジバイアス方式を採用することで、前記両側領域Ｃの磁化を適切にトラック幅方向に固定できると共に、前記中央部Ｄを外部磁界に対し磁化変動できる程度に弱く単磁区化でき、トラック幅Ｔｗの狭小化においても感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【００９７】
特に本発明においては、前記フリー磁性層３２を、積層体３０の両側に形成された絶縁層３１上にまで延ばして形成することが可能であるため、トラック幅Ｔｗの寸法のみならず前記積層体３０の幅寸法にも左右されることなく前記フリー磁性層３２の幅寸法を決定できるから、上記した前記フリー磁性層３２の磁化制御をより適切に行うことが可能なのである。
【００９８】
（２）第１反強磁性層２３から保護層２９まで形成された積層体３０のトラック幅方向の両側には絶縁層３１が形成されており、前記絶縁層から保護層２９上にかけてフリー磁性層３２が形成されている。
【００９９】
このように前記積層体３０のトラック幅方向の両側に絶縁層３１が形成されていることで、電極層２０、３７から流れる電流は、フリー磁性層３２を介して前記積層体３０内部を適切に通過する。
【０１００】
すなわち必ずフリー磁性層３２から積層体３０内部へ、あるいは前記積層体３０内部からフリー磁性層３２に電流が流れ、電流の分流が起こり難い構造となっている。
【０１０１】
これは前記フリー磁性層３２の磁化制御を第２反強磁性層３５を用いたエクスチェンジバイアス方式としたからである。従来では前記フリー磁性層３２の磁化制御を、前記フリー磁性層３２の両側にハードバイアス層を用いて行うハードバイアス方式を採用していたが、これでは前記電流がハードバイアス層に分流しやすく、いわゆるシャントロスの増大を招いていた。
【０１０２】
一方、本発明では、前記積層体３０の両側を絶縁層３１で埋めてしまうと共に、フリー磁性層３２の磁化制御をエクスチェンジバイアス方式とすることで、上記の電流の分流は減り、シャントロスの低減によって抵抗変化率の向上を図ることが可能になる。
【０１０３】
（３）積層体３０上面３０ｂのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法Ｔ１は、トラック幅Ｔｗよりも大きい。
【０１０４】
図１に示すように前記積層体３０の上面３０ｂ（Ｒｕ層２９の上面）の幅寸法Ｔ１は、第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａの下面の幅寸法で規制される、トラック幅Ｔｗよりも大きいことがわかる。
【０１０５】
このような寸法の大小関係を規制できるのは、トラック幅の規制と積層体の形成とを別々の工程で行うことができるからであり、このように本発明では、前記積層体３０のトラック幅方向における幅寸法を前記トラック幅Ｔｗの寸法に左右されることなく自由に設定することが可能である。例えば前記上面３０ｂのトラック幅方向における幅寸法Ｔ１は０．１５μｍ以上で０．２５μｍ以下であることが好ましい。またトラック幅Ｔｗは幅寸法Ｔ１より小さければよく、上記したように例えば０．１μｍ程度である。
【０１０６】
このように前記積層体３０のトラック幅方向における幅寸法をトラック幅Ｔｗよりも大きく形成できることで、前記積層体３０の膜面と平行な方向（図示Ｘ−Ｙ平面と平行な方向）における断面積を従来に比べて大きく形成することができる。
【０１０７】
従って本発明では前記トラック幅Ｔｗの狭小化によっても直流抵抗値（ＤＣＲ）を小さくすることができ、再生出力を従来に比べて大きくすることが可能である。
【０１０８】
以上のように本発明では、トラック幅Ｔｗの狭小化においても、感度に優れ、再生出力が高く、しかも抵抗変化率が大きい磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）を適切且つ容易に製造することが可能である。
【０１０９】
次に前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａの形状などについて以下に説明する。
【０１１０】
図１に示す実施形態では前記凹部３５ａの内側側面３５ｂ、３５ｂは、下面３５ｃから垂直方向（図示Ｚ方向）に立ち上がって形成されているが、前記内側側面３５ｂは、前記凹部３５ａの下面３５ｃから上面に向うにしたがって徐々に前記内側側面３５ｂ間の間隔が広くなるような傾斜面あるいは湾曲面として形成されていてもかまわない。
【０１１１】
次に図１に示す実施形態では、前記凹部３５ａの下には第２反強磁性層３５が一部残された状態になっており、前述したように、この凹部３５ａ下での前記第２反強磁性層３５の膜厚Ｈ１は非常に薄いために交換結合磁界が強磁性層３４との間でほとんど発生しない状態になっている。
【０１１２】
ところで前記凹部３５ａは、前記第２反強磁性層３５を例えばイオンミリングなどによって削ることで形成される。従ってイオンミリングでの削り量によって前記膜厚Ｈ１の寸法を適切に制御することができ、また前記削り量が多くなれば、前記凹部３５ａの部分での前記第２反強磁性層３５は全て除去され強磁性層３４表面が露出することもある。
【０１１３】
かかる場合、本発明では例えば点線で示すように前記強磁性層３４表面も若干削られて、前記凹部３５ａの下面３５ｃが、前記強磁性層３４の上面３４ａより低い位置となる。
【０１１４】
さらに前記凹部３５ａが形成される位置での前記強磁性層３４がすべて除去されて前記非磁性中間層３３の表面が前記凹部３５ａから露出した状態であってもかまわない。
【０１１５】
ただし前記凹部３５ａが形成される位置での前記非磁性中間層３３をも全て除去し、フリー磁性層３２表面を前記凹部３５ａから露出させる形態でないことが好ましい。前記フリー磁性層３２が露出することはすなわち凹部３５ａが形成される位置の非磁性中間層３３がすべて除去されるということであり、このとき前記非磁性中間層３３をすべて除去すると、フリー磁性層３２までも一部削られてしまう。前記フリー磁性層３２の中央部Ｄは実質的に磁気抵抗効果に関与する部分であるから、この部分での膜厚変動は、再生特性に大きく影響を及ぼすことになり、再生特性の劣化を招きやすくなる。また前記フリー磁性層３２が露出し、その部分が外気などによって汚染されると再生特性の低下を招く。
【０１１６】
従って前記フリー磁性層３２表面は露出しないように、少なくとも前記フリー磁性層３２上に非磁性中間層３３が残るようにイオンミリング時間などを調整して、前記凹部３５ａを形成する必要がある。
【０１１７】
図２は本発明における第２実施形態の磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。
【０１１８】
図２に示す実施形態では、積層体３０構造、前記積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に絶縁層３１が形成されている点、さらに前記絶縁層３１から積層体３０上にかけてフリー磁性層３２が形成され、前記フリー磁性層３２の上に非磁性中間層３３が形成されている点は、図１と同じである。
【０１１９】
図２において図１と異なるのは、図２では、第２反強磁性層４１及び強磁性層４０に形成された凹部４１ａが、非磁性中間層３３上まで形成され、前記凹部４１ａから前記非磁性中間層３３表面が露出している点である。
【０１２０】
上記のように図１の場合でも前記凹部３５ａから前記非磁性中間層３３表面を露出させることは可能であるが、図１に示す凹部３５ａの形成は、イオンミリングなどによって削り込むことで行なわれるため、前記凹部３５ａから露出した前記非磁性中間層３３表面も一部削られてその部分での膜厚は薄くなりやすい。
【０１２１】
図２の場合においては、非磁性中間層３３上に図２の形状の強磁性層４０及び第２反強磁性層４１をレジストを用いて形成することで前記第２反強磁性層４１間に前記凹部４１ａを形成しており、イオンミリングでの削り込みで前記凹部４１ａの形成が行なわれているわけではない。図２の製造方法については後で詳しく説明する。
【０１２２】
従って図２では、前記凹部４１ａから露出した非磁性中間層３３表面に削られた跡はなく平らであり、前記凹部４１ａ下での前記非磁性中間層３３の膜厚は、他の位置での前記非磁性中間層３３の膜厚とほぼ同じである。また前記非磁性中間層３３表面は、前記凹部４１ａから露出する部分も含めてほぼ平坦化面として形成されている。
【０１２３】
図２に示す実施形態では、前記非磁性中間層３３上に形成された強磁性層４０及び第２反強磁性層４１の内側端面４２は、下面から上面（図示Ｚ方向）に向うにしたがって、徐々に前記内側端面４２、４２間の間隔が広がる傾斜面あるいは湾曲面として形成されている。
【０１２４】
図２に示す実施形態でも図１と同様に、フリー磁性層３２が絶縁層３１上から積層体３０上にかけて形成されており、前記フリー磁性層３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は、トラック幅Ｔｗよりも長く延ばされて形成されている。
【０１２５】
そして前記フリー磁性層３２のトラック幅Ｔｗ領域となる中央部Ｄ以外の両側領域Ｃの上側に厚い膜厚の第２反強磁性層４１を形成した、いわゆるエクスチェンジバイアス方式を採用することで、前記両側領域Ｃの磁化を適切にトラック幅方向に固定できると共に、前記中央部Ｄを外部磁界に対し変動できる程度に弱く単磁区化でき、トラック幅Ｔｗの狭小化においても感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【０１２６】
また第１反強磁性層２３から保護層２９まで形成された積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側には絶縁層３１が形成されており、前記絶縁層３１から保護層２９上にかけてフリー磁性層３２が形成されている。
【０１２７】
このように前記積層体３０のトラック幅方向の両側に絶縁層３１が形成されていることで、電極層２０、３７から流れる電流は、前記積層体３０内部を適切に通過する。
【０１２８】
すなわち本発明では、前記積層体３０の両側を絶縁層３１で埋めてしまうと共に、フリー磁性層３２の磁化制御を第２反強磁性層４１を用いたエクスチェンジバイアス方式とすることで、電流がフリー磁性層３２から積層体３０に流れる経路以外に分流することが減り、いわゆるシャントロスの低減によって抵抗変化率の向上を図ることが可能になる。
【０１２９】
また本発明では、前記積層体３０上面３０ｂのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法は、トラック幅Ｔｗよりも大きい。
【０１３０】
本発明では、前記積層体３０の上面の幅寸法によってトラック幅Ｔｗを規制しているのではなく、前記トラック幅Ｔｗは前記積層体３０の上面３０ｂの幅寸法とは無関係に決定される。
【０１３１】
従って本発明では、前記積層体３０のトラック幅方向における幅寸法を前記トラック幅Ｔｗの寸法に左右されることなく自由に設定することが可能である。そして本発明のように前記積層体３０のトラック幅方向における幅寸法をトラック幅Ｔｗよりも大きく形成できることで、前記積層体３０の膜面と平行な方向（図示Ｘ−Ｙ平面と平行な方向）における断面積を従来に比べて大きく形成することができる。
【０１３２】
従って本発明では前記トラック幅Ｔｗの狭小化によっても直流抵抗値（ＤＣＲ）を小さくすることができ、再生出力を従来に比べて大きくすることが可能である。
【０１３３】
以上のように本発明では、トラック幅Ｔｗの狭小化においても、感度に優れ、再生出力が高く、しかも抵抗変化率が大きい磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）を適切且つ容易に製造することが可能である。
【０１３４】
なお図１及び図２に示す実施形態では、いずれもフリー磁性層３２の両側領域Ｃの部分が非磁性中間層３３と強磁性層３４との積層フェリ構造とされており、前記積層フェリ構造と第２反強磁性層とを組み合わせた、いわゆるシンセティック・フェリ・カップリング（synthetic ferri coupling）のエクスチェンジバイアス方式となっている。
【０１３５】
図３は本発明における第３実施形態の磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。なお図１と同じ符号が付けられている層は図１と同じ層を示している。
【０１３６】
図３に示す実施形態では図１と異なり、フリー磁性層３２上と第２反強磁性層３５間に非磁性中間層３３及び強磁性層３４が形成されていない。
【０１３７】
すなわち図３では、前記フリー磁性層３２上に直接、第２反強磁性層３５が形成されている。そして前記第２反強磁性層３５とフリー磁性層３２間に発生する交換結合磁界によって前記フリー磁性層３２はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化される。
【０１３８】
ここで前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａの下面のトラック幅方向における幅寸法は、トラック幅Ｔｗとして規制され、前記凹部３５ａ下に残された第２反強磁性層３５の膜厚Ｈ１は非常に薄くなっている。そしてこの部分では前記第２反強磁性層３５とフリー磁性層３２間でほとんど交換結合磁界が発生せず、前記凹部３５ａ下に位置するフリー磁性層３２の中央部Ｄの磁化がトラック幅方向に強固に固定されることはない。
【０１３９】
一方、前記フリー磁性層３２の中央部Ｄのトラック幅方向の両側に位置する両側領域Ｃ、Ｃでは、その上に形成された厚い膜厚の第２反強磁性層３５との間で大きな交換結合磁界が発生するため前記両側領域Ｃ、Ｃの磁化はトラック幅方向に固定された状態にある。
【０１４０】
前記フリー磁性層３２の中央部Ｄのトラック幅方向における幅寸法は、前記凹部３５ａの下面の幅寸法で決定されるトラック幅Ｔｗとほぼ同じ幅寸法を有し、前記フリー磁性層３２の両側領域Ｃの磁化が図示Ｘ方向に固定されたことで、前記フリー磁性層３２の中央部Ｄの磁化が図示Ｘ方向に揃えられる。
【０１４１】
図３に示す実施形態でも図１と同様に、フリー磁性層３２が絶縁層３１上から積層体３０上にかけて形成されており、前記フリー磁性層３２のトラック幅方向（図示Ｘ方向）への幅寸法は、トラック幅Ｔｗよりも長く延ばされて形成されている。
【０１４２】
そして前記フリー磁性層３２のトラック幅Ｔｗ領域となる中央部Ｄ以外の両側領域Ｃ上に第２反強磁性層３５を形成した、いわゆるエクスチェンジバイアス方式を採用することで、前記両側領域Ｃの磁化を適切にトラック幅方向に固定できると共に、前記中央部Ｄを外部磁界に対し変動できる程度に弱く単磁区化でき、トラック幅Ｔｗの狭小化においても感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【０１４３】
また第１反強磁性層２３から保護層２９まで形成された積層体３０のトラック幅方向の両側には絶縁層３１が形成されており、前記絶縁層から保護層２９上にかけてフリー磁性層３２が形成されている。
【０１４４】
このように前記積層体３０のトラック幅方向の両側に絶縁層３１が形成されていることで、電極層２０、３７から流れる電流は、前記積層体３０内部を適切に通過する。
【０１４５】
すなわち本発明では、前記積層体３０の両側を絶縁層３１で埋めてしまうと共に、フリー磁性層３２の磁化制御を第２反強磁性層３５を用いたエクスチェンジバイアス方式とすることで、電流がフリー磁性層３２から積層体３０に流れる経路以外に分流することが減り、いわゆるシャントロスの低減によって抵抗変化率の向上を図ることが可能になる。
【０１４６】
また本発明では、前記積層体３０上面３０ｂのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法は、トラック幅Ｔｗよりも大きい。
【０１４７】
本発明では、前記積層体３０の上面の幅寸法によってトラック幅Ｔｗを規制しているのではなく、前記トラック幅Ｔｗは前記積層体３０の上面３０ｂの幅寸法とは無関係に決定される。
【０１４８】
従って本発明では、前記積層体３０のトラック幅方向における幅寸法を前記トラック幅Ｔｗの寸法に左右されることなく自由に設定することが可能である。そして本発明のように前記積層体３０のトラック幅方向における幅寸法をトラック幅Ｔｗよりも大きく形成できることで、前記積層体３０の膜面と平行な方向（図示Ｘ−Ｙ平面と平行な方向）における断面積を従来に比べて大きく形成することができる。
【０１４９】
従って本発明では前記トラック幅Ｔｗの狭小化によっても直流抵抗値（ＤＣＲ）を小さくすることができ、再生出力を従来に比べて大きくすることが可能である。
【０１５０】
以上のように本発明では、トラック幅Ｔｗの狭小化においても、感度に優れ、再生出力が高く、しかも抵抗変化率が大きい磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）を適切且つ容易に製造することが可能である。
【０１５１】
図４ないし図８は、本発明における磁気検出素子の製造工程図である。各図は、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。
【０１５２】
図４に示す工程では、下から第１電極層２０、下地層２１、シードレイヤ２２、第１反強磁性層２３、固定磁性層２７、絶縁障壁層２８と保護層２９からなるスペーサ層４１を連続成膜する。成膜工程にはスパッタや蒸着が使用される。
【０１５３】
本発明では前記第１電極層２０には、α−Ｔａ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｃｕ（銅）、Ｒｈ、Ｉｒ、ＲｕやＷ（タングステン）、下地層２１には、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち少なくとも１種以上の元素、シードレイヤ２２にはＮｉＦｅＣｒ合金やＣｒなど、第１反強磁性層２３には、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料、あるいはＸ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｒ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）を用いて形成することが好ましい。
【０１５４】
なお図４に示す製造工程で用いている下地層２１及びシードレイヤ２２は設けてもよいし設けなくてもどちらでもよい。
【０１５５】
次に固定磁性層２７は積層フェリ構造と呼ばれる構造で、磁性層２４、２６間に非磁性中間層２５が介在した３層構造となっている。本発明では前記磁性層２４、２６をＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で形成することが好ましい。また前記非磁性中間層２５をＲｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成することが好ましい。
【０１５６】
また適切な積層フェリ構造を得るには、前記磁性層２４と磁性層２６との単位面積当たりの磁気モーメント（飽和磁化Ｍｓ×膜厚ｔ）を異ならせる必要がある。例えば前記磁性層２４及び磁性層２６に同じ材質を使用した場合には、前記磁性層２４及び磁性層２６の膜厚を異なる膜厚で形成する。
【０１５７】
なお前記第１反強磁性層２３及び固定磁性層２７を成膜した後、熱処理を施して前記第１反強磁性層２３と固定磁性層２７間に交換結合磁界を発生させ、前記固定磁性層２７をハイト方向に磁化する。前記固定磁性層２７を構成する磁性層２４、２６の磁化は互いに反平行状態にされる。またこの熱処理をいつ行うかは任意であり、例えば保護層２９まで形成した後に行ってもよいし、固定磁性層までを成膜した段階で行ってもよい。
【０１５８】
また本発明では前記絶縁障壁層２８をＡｌ−ＯやＳｉ−ＯまたはＡｌ−Ｓｉ−Ｏからなる絶縁材料で形成することが好ましい。化学量論的に示せば、Ａｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で前記絶縁障壁層２８を形成する。
【０１５９】
例えば前記絶縁障壁層２８をＡｌ−Ｏで形成するには前記固定磁性層２７上にＡｌからなる層を形成し、次に前記Ａｌ層を酸化することが好ましい。酸化には、自然酸化、プラズマ酸化、ラジカル酸化、イオン酸化（ｉｏｎ−ａｓｉｓｔ−ｏｘｉｄａｔｉｏｎ；ＩＡＯ）や、ＣＶＤ法などを選択することができる。
【０１６０】
ところで本発明では前記絶縁障壁層２８の上に保護層２９が設けられている。前記保護層は、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄのうち少なくとも１種以上からなることが好ましい。前記保護層２９を設けることで、図４からなる膜構成の磁気検出素子を別の装置内に移動させるときに前記磁気検出素子が大気に曝されても前記絶縁障壁層２８の大気暴露によるダメージを抑制することができる。
【０１６１】
仮に前記Ｒｕ層２９が無いときは、絶縁障壁層２８には、大気暴露によってコンタミネーションなどが発生しバリア特性の低下を招く。また絶縁障壁層２８や固定磁性層２７などが酸化されやすくなり再生特性の劣化を招く。
【０１６２】
従って前記Ｒｕなどからなる保護層２９を前記絶縁障壁層２８上に設けることで、前記絶縁障壁層２８のバリア特性の低下などを防ぐことができる。
【０１６３】
なお図４に示す磁気検出素子が大気暴露されないときなどは、前記保護層２９を設ける必要はなく、図４に示す最上層が絶縁障壁層２８となる。
【０１６４】
また図４においては、前記絶縁障壁層２８と保護層２９とは明確な２層構造として表されているが、後工程での熱処理などによって前記絶縁障壁層２８と保護層２９とが熱拡散を起す可能性があり、かかる場合、前記絶縁障壁層２８と保護層２９との界面は不明確になるものと考えられる。ただし組成分析によってスペーサ層４１の中に、Ａｌ₂Ｏ₃などの絶縁材料とＲｕなどが入り交じっていれば、成膜当初は、図４のように２層構造として成膜されたものと推定することができる。
【０１６５】
次に図５に示す工程では図４に示す保護層２９上にリフトオフ用のレジスト層４５（図５を参照）を形成する。
【０１６６】
そして前記レジスト層４５に覆われていない、反強磁性層２３から保護層２９までの積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側領域をイオンミリングなどで除去する。図５では、除去された部分が点線で示されている。
【０１６７】
また図５に示す工程で、前記レジスト層４５下に残された積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における両側端面３０ａは、下方から上方（第１反強磁性層２３側から保護層２９側）に向うにしたがって前記積層体３０のトラック幅方向への幅寸法が徐々に小さくなる傾斜面あるいは湾曲面として形成される。
【０１６８】
なお前記レジスト層４５の大きさであるが、前記レジスト層４５の下に残される積層体３０上面３０ｂのトラック幅方向における幅寸法Ｔ１が０．１５μｍ以上で０．２５μｍ程度になるように前記レジスト層４５の大きさを調整する。
【０１６９】
また図５では、前記積層体３０の第１反強磁性層２３の下側領域２３ａ、２３ａは前記両側端面３０ａよりもさらに図示Ｘ方向に延びて形成されているが、この延出した下側領域２３ａも全て除去され、前記第１反強磁性層２３が略台形状で形成されていてもよい。かかる場合は、除去された前記積層体３０のトラック幅方向の両側からシードレイヤ２２、下地層２１あるいは第１電極層２０のいずれかの層表面が露出する。
【０１７０】
次に図６に示す工程では、図５に示す積層体３０のトラック幅方向における両側領域に絶縁層３１を成膜する（図６を参照のこと）。前記成膜にはスパッタ法や蒸着法などが使用される。
【０１７１】
本発明では前記絶縁層３１をＡｌ₂Ｏ₃やＳｉＯ₂などの絶縁材料で形成することが好ましい。
【０１７２】
また図６に示す絶縁層３１の上面が前記積層体３０の上面と同程度の位置となるように前記絶縁層３１を成膜し、このとき前記積層体３０の両側端面３０ａの一部が露出しないようにする。前記積層体３０の両側端面３０ａの一部が露出すると分流ロスの原因となりやすいからである。
【０１７３】
前記積層体３０の両側端面３０ａを完全に前記絶縁層３１によって埋めるには、図６に示すように前記絶縁層３１の内側先端部３１ｂを、リフトオフ用のレジスト層４５の下面に形成された切欠部４５ａ下に入り込ませ、前記内側先端部３１ａが前記積層体３０の上面に乗るように形成する。
【０１７４】
このように前記レジスト層４５に形成された切欠部４５ａ下に絶縁層３１の内側先端部３１ｂを入り込ませるには、前記絶縁層３１のスパッタ成膜時に、スパッタ角度を第１電極層２０下の基板（図示しない）に対し垂直方向（図示Ｚ方向）からやや斜めに傾けてスパッタ成膜を行う。
【０１７５】
また前記絶縁層３１の成膜時に、前記絶縁層３１を構成する絶縁材料３１ａが前記レジスト層３５の周囲にも付着する。そして前記リフトオフ用レジスト層４５を除去する。
【０１７６】
次に図７に示す工程では、前記絶縁層３１上から前記積層体３０上にかけてフリー磁性層３２、非磁性中間層３３、強磁性層３４、第２反強磁性層３５及び保護層３６を連続成膜する。
【０１７７】
本発明では前記フリー磁性層３２をＣｏＦｅＮｉ合金、ＣｏＦｅ合金、Ｃｏ、ＮｉＦｅ合金などの磁性材料で、前記非磁性中間層３３を、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で、前記強磁性層３４を、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏなどの磁性材料で、前記第２反強磁性層３５を、元素Ｘ（ただしＸは、Ｐｔ，Ｐｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓのうち１種または２種以上の元素である）とＭｎとを含有する反強磁性材料あるいはＸ−Ｍｎ−Ｘ′合金（ただし元素Ｘ′は、Ｎｅ，Ａｒ，Ｋｒ，Ｘｅ，Ｂｅ，Ｂ，Ｃ，Ｎ，Ｍｇ，Ａｌ，Ｓｉ，Ｐ，Ｔｉ，Ｖ，Ｃｒ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｇａ，Ｇｅ，Ｚｒ，Ｎｂ，Ｍｏ，Ａｇ，Ｃｄ，Ｉｒ，Ｓｎ，Ｈｆ，Ｔａ，Ｗ，Ｒｅ，Ａｕ，Ｐｂ、及び希土類元素のうち１種または２種以上の元素である）などで、前記保護層３６をＴａなどで形成することが好ましい。
【０１７８】
次に熱処理を施して前記第２反強磁性層３５と強磁性層３４間に交換結合磁界を発生させ、前記強磁性層３４をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化させる。なおこの熱処理をいつ行うかは任意であり、例えば後で説明する図８工程での凹部形成後に行ってもかまわない。
【０１７９】
なお図７に示す実施形態では、前記強磁性層３４、非磁性中間層３３及びフリー磁性層３２の３層構造で積層フェリ構造を構成しているため、前記強磁性層３４とフリー磁性層３２間で発生するＲＫＫＹ相互作用における結合磁界によって前記強磁性層３４とフリー磁性層３２の磁化を互いに反平行状態にすることができる。
【０１８０】
なお図３の実施形態に示すように、フリー磁性層３２上に直接、第２反強磁性層３５を設ける場合には、図７に示すフリー磁性層３２を成膜後、前記フリー磁性層３２上に第２反強磁性層３５を成膜する。
【０１８１】
次に図７に示すように、前記保護層３６上に穴部４６ａが形成されたマスク層４６を形成する。本発明では前記マスク層４６を無機材料で形成することが好ましい。
【０１８２】
無機材料の中でも無機絶縁材料であることがより好ましい。無機絶縁材料としてはＡｌ₂Ｏ₃、ＳｉＯ₂、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏ等の材質を提示できる。
【０１８３】
マスク層４６に無機絶縁材料を使用する理由は前記マスク層４６の膜厚を薄く形成でき且つ膜厚を薄く形成しても、例えば金属材料等に比べてイオンミリングに対するミリング率が小さくマスクとしての耐久性に優れるからである。前記マスク層４６としてレジストなどを使用してもよいが、レジストの場合、前記マスク層４６の膜厚は非常に厚くなるため、露光現像によって前記マスク層４６に微小な間隔の穴部４６ａを形成しづらくなる。またこのマスク層４６の穴部４６ａ内の両側端面にだれなどが発生し、前記穴部４６ａを所定形状で形成しにくい。
【０１８４】
前記マスク層４６に形成された穴部４６ａの間隔は、次の工程でトラック幅Ｔｗを規制するための間隔となるため、前記穴部４６ａは所定の寸法で、および所定の形状で適切に形成されていなければならない。
【０１８５】
ただし前記マスク層４６として使用される無機材料は、保護層３６や第２反強磁性層３５よりもエッチングレートの遅い硬質な材料でなければならない。そうでなければ次の工程で前記第２反強磁性層３５に適切な深さの凹部を形成できなくなるからである。前記無機材料には、Ｔａ、Ｍｏ、Ｗ、Ｔｉ、Ｓｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｎｂ、Ａｌ−Ｏ、Ｓｉ−Ｏ、Ａｌ−Ｓｉ−Ｏなどを選択することが好ましい。
【０１８６】
このように、前記マスク層４６にはその中央部に穴部４６ａが形成されているが、この穴部４６ａは、例えば、前記保護層３６の中央部上にレジスト層（図示しない）を立てておきその両側を前記マスク層４６で埋めた後、前記レジスト層を除去して前記マスク層４６に前記穴部４６ａを形成する。あるいは前記保護層３６上の全体にマスク層４６を成膜した後、レジスト層（図示しない）を前記マスク層４６上に重ねて形成し、前記レジスト層の中央部に露光現像によって穴部を形成した後、この穴部から露出する前記マスク層４６を削って前記マスク層４６に穴部４６ａを形成する方法などが考えられる。
【０１８７】
なお本発明では、前記マスク層４６に形成された穴部４６ａのトラック幅方向における幅寸法Ｔ２を、前記積層体３０上面の幅寸法Ｔ１よりも小さく形成する。例えば前記マスク層４６に形成された穴部４６ａの幅寸法Ｔ２を０．１μｍ程度で形成することが好ましい。
【０１８８】
次に図８に示す工程では、図７工程でマスク層４６に形成された穴部４６ａ間から露出する保護層３６及び第２反強磁性層３５をイオンミリングなどで堀り込む（図８を参照のこと）。
【０１８９】
図８に示すように、前記イオンミリングで前記第２反強磁性層３５を途中まで掘り込む。これによって形成された凹部３５ａの下には、一部、前記第２反強磁性層３５が残されるが、残された第２反強磁性層３５の膜厚は非常に薄くなっており、このため、前記凹部３５ａ下の反強磁性層３５と強磁性層３４との間で交換結合磁界が非常に小さくなり、前記凹部３５ａ下に位置する強磁性層３４の中央部Ａ及びフリー磁性層３２の中央部Ｄの磁化は外部磁界に対し変動できる程度に弱く単磁区化された状態になる。
【０１９０】
また前記凹部３５ａをどの層まで掘り込んで形成するかであるが、図８のように、前記凹部３５ａ下に一部、第２反強磁性層３５が残されるように、あるいは前記凹部３５ａから強磁性層３４の表面または非磁性中間層３３の表面が露出するように、前記第２反強磁性層３５や強磁性層３４まで掘り込んで前記凹部３５ａを形成する。
【０１９１】
いずれにしても前記凹部３５ａの下面３５ｃのトラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法がトラック幅Ｔｗとして規制され、本発明では前記トラック幅Ｔｗを前記積層体３０の上面のトラック幅方向の幅寸法よりも小さく形成することが可能である。
【０１９２】
図８に示す前記凹部３５ａ形成のためのイオンミリング後、前記マスク層４６を除去し、さらに前記保護層３６上から前記第２反強磁性層３５に形成された凹部３５ａ内に第２電極層３７（図１を参照のこと）を成膜すると図１に示す磁気検出素子の構造が完成する。なお前記マスク層４６は、非常に薄い膜厚であるため除去しなくても前記第２電極層３７を成膜する上で邪魔になることはなく、例えば前記マスク層４６が金属材料で形成される場合には前記マスク層４６を電極層の一部として使用できるので、前記第２反強磁性層３５に凹部３５ａを形成した後、前記マスク層４６表面をクリーニングなどして前記マスク層４６を除去せずに、第２電極層３７を形成してもかまわない。
【０１９３】
図９及び図１０は図２に示す磁気検出素子の製造方法を示す一工程図である。なお各図は記録媒体との対向面側から見た部分断面図である。
【０１９４】
まず図９の工程の前に図４ないし図６と同じ工程を施す。
図９に示す工程では、積層体３０のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に形成された絶縁層３１上から積層体３０上にかけてフリー磁性層３２及び非磁性中間層３３を積層する。
【０１９５】
その後、前記非磁性中間層３３上にリフトオフ用のレジスト層４７を形成する。このリフトオフ用のレジスト層４７の下面のトラック幅方向における幅寸法Ｔ３はトラック幅Ｔｗを規制するための幅寸法であり、前記幅寸法Ｔ３を前記積層体３０の上面のトラック幅方向における幅寸法よりも小さい寸法で形成する。
【０１９６】
次に図１０に示す工程では、前記レジスト層４７のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に露出した非磁性中間層３３上に強磁性層４０及び第２反強磁性層４１を連続成膜する。前記成膜にはスパッタ法や蒸着法が使用される。
【０１９７】
前記強磁性層４０及び第２反強磁性層４１を成膜するときは、できるだけ前記レジスト層４７の下面に形成された切欠部４７ａ内に前記強磁性層４０及び第２反強磁性層４１の内側先端部を入り込ませるために、スパッタ角度を基板（図示しない）に対する垂直方向（図示Ｚ方向）から斜めに傾いた角度として、スパッタを行う。これにより前記強磁性層４０及び第２反強磁性層４１の内側先端部が、前記レジスト層４７の切欠部４７ａ内に入り込み、前記強磁性層４０間のトラック幅方向（図示Ｘ方向）における間隔が、図９に示すレジスト層４７の下面の幅寸法Ｔ３とほぼ一致する。図１０では、前記強磁性層４０の間に露出する非磁性中間層の幅寸法でトラック幅Ｔｗが規制される。
【０１９８】
前記強磁性層４０及び第２反強磁性層４１を成膜した後、前記レジスト層４７を除去すると図２に示す磁気検出素子が完成する。
【０１９９】
以上説明した本発明における磁気検出素子の製造方法では、フリー磁性層３２の上に第２反強磁性層３５、４１を形成し、この間で発生する交換結合磁界によって、あるいは強磁性層３４、４０とのＲＫＫＹ相互作用における結合磁界によって前記フリー磁性層３２をトラック幅方向に磁化させることができる。
【０２００】
従って前記フリー磁性層３２を、従来のようにハードバイアス方式によって磁化させる場合に比べてトラック幅方向に長く延ばして形成することができ、前記フリー磁性層３２を適切に単磁区化することができる。
【０２０１】
また前記フリー磁性層３２の下に形成される、第１反強磁性層２３、固定磁性層２７、絶縁障壁層２８及び保護層２９からなる積層体３０のトラック幅方向における両側を適切に絶縁層３１で埋めることができ、シャントロスが生じ難く抵抗変化率を適切に向上させることが可能な磁気検出素子を製造することができる。
【０２０２】
またトラック幅Ｔｗを、前記第２反強磁性層３５、４１に形成される凹部３５ａ、４１ａの下面のトラック幅方向の間隔で規制でき、狭トラック化においても、前記積層体３０のトラック幅方向における幅寸法を、前記トラック幅Ｔｗに左右されることなく大きく形成することができる。したがって前記積層体の直流抵抗値（ＤＣＲ）を適切に大きくすることができ、再生出力を従来に比べて大きくすることが可能な磁気検出素子を容易に形成することが可能である。
【０２０３】
従って本発明における磁気検出素子の製造方法によれば、高記録密度化においても再生出力や抵抗変化率など再生特性を適切に向上させることが可能な磁気検出素子を容易に製造することができる。
【０２０４】
また本発明ではＡｌ−Ｏなどで形成された絶縁障壁層２８が大気に曝されると、コンタミネーション（Ｃｏｎｔａｍｉｎａｔｉｏｎ）などによるダメージによってバリア特性が損なわれ、抵抗変化率などの再生特性の低下を招きやすくなる。
【０２０５】
そこで本発明では、前記Ａｌ−Ｏなどで形成された層を形成した後、連続してＲｕなどの保護層２９をその上に形成し、これによって前記Ａｌ−Ｏ層などが大気に曝されるのを適切に防止することができ、前記絶縁障壁層２８のバリア特性を適切に保つことが可能である。
【０２０６】
また図９及び図１０に示した製造工程では、図４ないし図８に示す製造工程の場合のように、凹部３５ａ形成のためのイオンミリングなどによる掘り込み工程が必要ないため、より所定形状の磁気検出素子を製造しやすい。
【０２０７】
以上詳述した本発明におけるトンネル型磁気抵抗効果型素子は、ハードディスク装置内に搭載される再生用ヘッドとして使用できる他、ＭＲＡＭ等のメモリとして使用することができる。
【０２０８】
また前記トンネル型磁気抵抗効果型素子を使用した再生用ヘッドは、摺動型であってもよいし浮上型であってもどちらでもよい。
【０２０９】
【発明の効果】
以上詳述した本発明によれば、フリー磁性層が反強磁性層、固定磁性層、絶縁障壁層を含むスペーサ層からなる積層体の両側に形成された絶縁層上から前記積層体上にかけて形成されており、前記フリー磁性層のトラック幅方向への幅寸法は、トラック幅Ｔｗよりも長く延ばされて形成されている。さらに前記フリー磁性層上には、第２反強磁性層が形成され、前記フリー磁性層はエクスチェンジバイアス方式によって磁化される。
【０２１０】
これによって前記フリー磁性層を適切に単磁区化構造にでき、トラック幅Ｔｗの狭小化においても感度に優れた磁気検出素子を製造することができる。
【０２１１】
また前記積層体の両側を絶縁層で埋めてしまうと共に、フリー磁性層の磁化制御を第２反強磁性層を用いたエクスチェンジバイアス方式とすることで、電流がフリー磁性層から積層体に流れる経路以外に分流することが減り、いわゆるシャントロスの低減によって抵抗変化率の向上を図ることが可能になる。
【０２１２】
また本発明では、前記積層体のトラック幅方向における幅寸法を前記トラック幅Ｔｗの寸法に左右されることなく自由に設定することが可能であり、本発明では前記積層体のトラック幅方向における幅寸法をトラック幅Ｔｗよりも大きく形成できる。これによって前記積層体の膜面と平行な方向における断面積を従来に比べて大きく形成することができる。
【０２１３】
従って本発明では前記トラック幅Ｔｗの狭小化によっても直流抵抗値を小さくすることができ、再生出力を従来に比べて大きくすることが可能である。
【０２１４】
以上のように本発明では、トラック幅Ｔｗの狭小化においても、感度に優れ、再生出力が高く、しかも抵抗変化率が大きい磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）を適切且つ容易に製造することが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明における第１実施形態の磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図２】本発明における第２実施形態の磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図３】本発明における第３実施形態の磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）を記録媒体との対向面側から見た部分断面図、
【図４】本発明の図１に示す構造の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【図５】図４の次に行なわれる一工程図、
【図６】図５の次に行なわれる一工程図、
【図７】図６の次に行なわれる一工程図、
【図８】図７の次に行なわれる一工程図、
【図９】本発明の図２に示す構造の磁気検出素子の製造工程を示す一工程図、
【図１０】図９の次に行なわれる一工程図、
【図１１】従来の磁気検出素子（トンネル型磁気抵抗効果型素子）の構造を記録媒体との対向面側から見た部分模式図、
【図１２】図１１の一部の部分拡大図、
【符号の説明】
２０ 第１電極層
２３ 第１反強磁性層
２７ 固定磁性層
２８ 絶縁障壁層
２９ 保護層
３０ 積層体
３１ 絶縁層
３２ フリー磁性層
３３ 非磁性中間層
３４、４０ 強磁性層
３５、４１ 第２反強磁性層
３７ 第２電極層
４５、４７ レジスト層
４６ マスク層

Claims (15)

1. 第１反強磁性層と、この第１反強磁性層の上面に形成され、前記第１反強磁性層との間で発生する交換結合磁界によって磁化が所定方向にされる固定磁性層と、前記固定磁性層の上面に形成された、少なくとも絶縁障壁層を含むスペーサ層とを有する積層体と、
   この積層体のトラック幅方向の両側に形成された絶縁層と、
   前記スペーサ層の上面から前記絶縁層の上面にかけて形成され、磁化が前記固定磁性層と交叉する方向に揃えられたフリー磁性層と、前記フリー磁性層の上側に形成された第２反強磁性層とを有して成り、
   前記積層体と膜厚方向に対向する位置での前記第２反強磁性層には、前記第２反強磁性層の上面から前記積層体方向に向けて凹部が形成され、
   この凹部の下面のトラック幅方向における幅寸法が、前記積層体の上面のトラック幅方向における幅寸法より小さく形成され、
   前記積層体の下側及び前記第２反強磁性層の上側に電極層が形成されていることを特徴とする磁気検出素子。
2. 前記絶縁障壁層は、Ａｌ−ＯあるいはＳｉ−Ｏ、またはＡｌ−Ｓｉ−Ｏで形成される請求項１記載の磁気検出素子。
3. 前記スペーサ層は、前記絶縁障壁層上にＲｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄのうち少なくとも１種以上からなる保護層が積層された構成である請求項１または２に記載の磁気検出素子。
4. 前記フリー磁性層上に、非磁性中間層及び強磁性層がこの順に形成され、さらに前記強磁性層上に前記第２反強磁性層が形成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の磁気検出素子。
5. 前記凹部は、前記強磁性層表面にまで達して形成され、前記凹部から前記強磁性層表面が露出している請求項４記載の磁気検出素子。
6. 前記凹部は、前記非磁性中間層の表面にまで達して形成され、前記凹部から前記非磁性中間層表面が露出している請求項４記載の磁気検出素子。
7. 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）第１電極層の上に、第１反強磁性層、固定磁性層及び絶縁障壁層の順に積層された積層体を形成する工程と、
   （ｂ）前記積層体の上面にリフトオフ用の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積層体のトラック幅方向の両側端面を除去する工程と、
   （ｃ）前記積層体のトラック幅方向の両側に絶縁層を形成し、前記レジスト層を除去する工程と、
   （ｄ）前記絶縁層上から前記絶縁障壁層上にかけてフリー磁性層を形成し、さらに前記フリー磁性層上に第２反強磁性層を積層する工程と、
   （ｆ）前記第２反強磁性層上に、前記積層体と膜厚方向に対向する位置に穴部を有するマスク層を形成した後、この穴部から露出する前記第２反強磁性層を堀り込み、前記第２反強磁性層に凹部を形成し、このとき前記凹部の下面のトラック幅方向における幅寸法を、前記積層体上面のトラック幅方向における幅寸法より小さく形成する工程と、
   （ｇ）前記第２反強磁性層上に第２電極層を形成する工程。
8. 前記（ａ）工程で、前記絶縁障壁層を、Ａｌ−ＯあるいはＳｉ−ＯまたはＡｌ−Ｓｉ−Ｏからなる絶縁材料で形成する請求項７記載の磁気検出素子の製造方法。
9. 前記（ａ）工程で、前記固定磁性層上に、ＡｌあるいはＳｉまたはＡｌ−Ｓｉからなる層を前記固定磁性層上に形成した後、前記層を酸化してＡｌ−ＯあるいはＳｉ−ＯまたはＡｌ−Ｓｉ−Ｏからなる絶縁障壁層を形成する請求項８記載の磁気検出素子の製造方法。
10. 前記（ａ）工程で、前記絶縁障壁層上に、Ｒｕ、Ｉｒ、Ｒｈ、Ｏｓ、Ｒｅ、Ｐｔ、Ｐｄのうち少なくとも１種以上からなる保護層を形成し、前記絶縁障壁層と前記保護層の２層でスペーサ層を構成する請求項７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（ｄ）工程で、前記フリー磁性層上に、非磁性中間層、強磁性層をこの順に積層した後、前記強磁性層上に前記第２反強磁性層を形成する請求項７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（ｆ）工程で、前記強磁性層表面が露出するまで前記第２反強磁性層を掘り込む請求項１１記載の磁気検出素子の製造方法。
13. 前記（ｆ）工程で、前記第２反強磁性層の途中まで前記第２反強磁性層を掘り込む請求項７ないし１１のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
14. 前記（ｆ）工程におけるマスク層を、無機材料で形成する請求項７ないし１３に記載の磁気検出素子の製造方法。
15. 前記（ｄ）工程ないし（ｇ）工程に代えて以下の工程を有する請求項７ないし１４のいずれかに記載の磁気検出素子の製造方法。
    （ｈ）前記絶縁層上から前記絶縁障壁層上にかけてフリー磁性層を形成した後、前記フリー磁性層上に非磁性中間層を形成する工程と、
    （ｉ）前記積層体と膜厚方向に対向する位置での前記非磁性中間層上にリフトオフ用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非磁性中間層のトラック幅方向の両側に強磁性層及び第２反強磁性層を積層し、このとき、前記第２反強磁性層間から露出する前記非磁性中間層表面のトラック幅方向における幅寸法を、前記積層体上面のトラック幅方向における幅寸法より小さく形成する工程と、
    （ｊ）前記レジスト層を除去する工程。

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