磁気検出素子
【課題】 特に、簡単な構造で、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇の抑制と、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制とを可能とした磁気検出素子を提供することを目的としている。
【解決手段】 積層体２３の両側に軟磁性材料で形成された電極層３５と、前記電極層３５と積層構造を成し、前記電極層３５との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層３４を形成する。前記電極層３５の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有する。これにより、前記電極層３５の膜厚を厚く形成し、直流抵抗値の上昇を抑制した上で、磁気的なトラック幅の狭小化を適切に図ることができる。さらに、前記反強磁性層との交換結合磁界によって前記電極層３５が外部磁界に敏感に反応するのを抑制し、外部磁界に対する前記電極層の磁化変動を小さくでき、これによって、ノイズの発生を抑制できる。
【解決手段】 積層体２３の両側に軟磁性材料で形成された電極層３５と、前記電極層３５と積層構造を成し、前記電極層３５との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層３４を形成する。前記電極層３５の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有する。これにより、前記電極層３５の膜厚を厚く形成し、直流抵抗値の上昇を抑制した上で、磁気的なトラック幅の狭小化を適切に図ることができる。さらに、前記反強磁性層との交換結合磁界によって前記電極層３５が外部磁界に敏感に反応するのを抑制し、外部磁界に対する前記電極層の磁化変動を小さくでき、これによって、ノイズの発生を抑制できる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＩＰ（Current In the Plane）型の磁気検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来のＣＩＰ型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な方向から切断し、その切断面を示す部分断面図である。
【０００３】
符号１は下部シールド層であり、前記下部シールド層１の上に絶縁材料の下部ギャップ層２が形成される。
【０００４】
前記下部ギャップ層２上には、下からシード層３、反強磁性層４、固定磁性層５、非磁性材料層６、フリー磁性層７及び保護層８の順に積層された積層体９が形成される。前記積層体９のトラック幅方向（図示方向）の両側には下からバイアス下地層１０、ハードバイアス層１１、及び電極層１２が形成される。
【０００５】
図２に示すように、前記電極層１２上から積層体９上にかけて上部ギャップ層１３、及び上部シールド層１４が形成される。
【０００６】
下部シールド層１、上部シールド層１４は例えばＮｉＦｅ合金で形成される。下部ギャップ層２及び上部ギャップ層１３は例えばＡｌ２Ｏ３で形成される。シード層３は例えばＮｉＦｅＣｒ合金で形成され、反強磁性層４は例えばＰｔＭｎ合金で形成され、固定磁性層５は例えばＣｏＦｅ合金で形成され、非磁性材料層６は例えばＣｕで形成され、フリー磁性層７は例えばＮｉＦｅ合金で形成され、保護層８は例えばＴａで形成される。また、前記バイアス下地層１０は例えばＣｒで形成され、ハードバイアス層１１は例えばＣｏＰｔ合金で形成され、電極層１２は例えばＡｕで形成される。
【０００７】
図２に示す従来のＣＩＰ型磁気検出素子の問題点は、積層体９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側の下部シールド層１と上部シールド層１４間の膜厚方向（図示Ｚ方向）の間隔Ｔ１が非常に広くなっているため、記録媒体上からの漏れ磁界がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に広がると、再生にじみと称される磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ；実効的な再生トラック幅とも言う）の増大を招くことであった。
【０００８】
このような問題点を解決するため従来では、例えば、下記の特許文献１の図５に示すように、前記積層体９のトラック幅方向の近傍に形成される電極層の膜厚を薄く形成し、これによって前記間隔Ｔ１を小さくして、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を図ることがなされていた。
【特許文献１】特開２００２−２８０６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記電極層１２の膜厚を薄くすると、直流抵抗値（ＤＣＲ）が増大するといった問題があった。
【００１０】
特許文献１では、直流抵抗値の上昇の抑制のために、前記電極層１２上に、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に広い間隔を有する電極層をもう一層、重ねて形成し、これにより、前記直流抵抗値の上昇の抑制を図っている。
【００１１】
しかし、図２に示すように、積層体９の両側近傍から厚い膜厚で電極層１２が形成されている形態のものに比べて、直流抵抗値は増大し、再生出力の低下など再生特性の悪化を招いた。特に、トラック幅（光学的なトラック幅Ｔｗ）が狭小化されるほど、再生特性に対する直流抵抗値の増大の影響は大きくなるため、できる限り、電極層１２は従来と同様、厚い膜厚で形成して、直流抵抗値を小さくすることが必要であった。
【００１２】
また、前記電極層１２の膜厚を薄くして、前記上部シールド層１４と下部シールド層１間の間隔Ｔ１を狭くすると、前記フリー磁性層７と前記上部シールド層１４とが積層体９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側近傍において近づくため、前記上部シールド層１４の磁化制御が何もされていない場合、前記上部シールド層１４が外部磁界により大きく磁化変動したときに、これがノイズ発生の原因となる場合があった。特に光学的なトラック幅Ｔｗが狭小化されればされるほど、ノイズが発生しやすくなっていた。
【００１３】
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、特に、簡単な構造で、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇の抑制と、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制とを可能とした磁気検出素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明における磁気検出素子は、
固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を有する積層体と、
前記積層体のトラック幅方向の両側に軟磁性材料で形成された電極層と、前記電極層と積層構造を成し、前記電極層との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層と、を有し、
前記電極層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明では、前記電極層を軟磁性材料で形成している。これにより、前記電極層の膜厚を厚く形成して、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇を抑制した上で、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を適切に図ることができる。
【００１６】
また本発明では、前記電極層と反強磁性層とが積層構造を成し、前記電極層と反強磁性層との間で交換結合磁界を生じさせることで、前記電極層が外部磁界により大きく磁化変動するのを抑制する。ただし、前記電極層全体が磁化固定されてしまっては、もはや前記電極層はシールド層として適切に機能しなくなるので、本発明では、前記電極層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有する構造となっている。
【００１７】
このように本発明では、前記電極層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有するようにし、これにより、トラック幅方向に広がる外部磁界を前記電極層により適切に吸収でき、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を図れるとともに、前記反強磁性層との交換結合磁界によって前記電極層が外部磁界に敏感に反応するのを抑制し、外部磁界に対する前記電極層の磁化変動を小さくでき、これによって、ノイズの発生を抑制でき、さらに、前記電極層の膜厚を従来と同様に厚く形成できるから、直流抵抗値の増大を適切に抑制することが可能である。
【００１８】
また本発明では、前記電極層の下面は、前記フリー磁性層の上面と膜厚方向において同位置か、あるいはそれよりも上側に設けられていることが好ましい。これにより、前記ノイズの発生をより効果的に抑制できる。
【００１９】
また本発明では、前記積層体のトラック幅方向の両側には、前記フリー磁性層の磁化制御のためのバイアス層が設けられ、前記バイアス層の上に前記電極層が設けられ、前記バイアス層と前記電極層との間に磁気分離層が設けられることが好ましい。これにより、前記電極層が前記バイアス層からのバイアス磁界の影響を受けるのを抑制でき、前記電極層を適切にシールド層として機能させることができ、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制との双方をより満足させることができる。
【００２０】
また、前記磁気分離層は、前記フリー磁性層と前記電極層間に介在することが好ましい。これにより、前記ノイズの発生をより効果的に抑制できる。
【００２１】
また本発明では、下から前記バイアス層、前記磁気分離層、前記反強磁性層及び前記電極層の順に積層されることが、前記フリー磁性層を適切に磁化制御しやすく、また、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制とをより満足させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、積層体のトラック幅方向の両側に軟磁性材料で形成された電極層と、前記電極層と積層構造を成し、前記電極層との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層と、を有し、前記電極層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有する。
【００２３】
これにより、前記電極層の膜厚を厚く形成し、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇を抑制した上で、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を適切に図ることができる。さらに、前記反強磁性層との交換結合磁界によって前記電極層が外部磁界に敏感に反応するのを抑制し、外部磁界に対する前記電極層の磁化変動を小さくでき、これによって、ノイズの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子（磁気検出素子）を備えた再生磁気ヘッドを、記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図である。
【００２５】
図１に示すスピンバルブ型薄膜素子は、ＣＩＰ（Current In the Plane）型と呼ばれる構造である。ＣＩＰ型とは、電流が積層体９の各層の界面に平行に流れる構造を言う。
【００２６】
前記スピンバルブ型薄膜素子は、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。なお、図中においてＸ方向は、トラック幅方向、Ｙ方向は、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向（ハイト方向）、Ｚ方向は、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向及び前記シングルスピンバルブ型薄膜素子の各層の積層方向、である。各方向は残り２つの方向に対し直交する関係となっている。「記録媒体との対向面」とは、Ｘ−Ｚ平面と平行な方向の面である。
【００２７】
図１の最も下に形成されているのは、ＮｉＦｅ合金等の磁性材料で形成された下部シールド層２０である。
【００２８】
前記下部シールド層２０上にはＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成された下部ギャップ層２１が形成されている。
【００２９】
前記下部ギャップ層２１の上に、スピンバルブ型薄膜素子２２が形成されている。前記スピンバルブ型薄膜素子２２は、感磁部としての積層体２３と前記積層体２３のトラック幅（図示Ｘ方向）の両側に形成された側方領域２４，２４とで構成される。
【００３０】
前記積層体２３のうち最も下には、シード層２５が設けられる。前記シード層２５は、例えばＮｉＦｅＣｒによって形成される。前記シード層２５をＮｉＦｅＣｒによって形成すると、前記シード層２５は、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものになる。
【００３１】
前記シード層２５と下部ギャップ層２１の間に、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層（図示しない）が形成されていてもよい。
【００３２】
前記シード層２５の上に形成された反強磁性層２６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。
【００３３】
これら白金族元素を用いたＸ−Ｍｎ合金は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さらに交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性材料として優れた特性を有している。
【００３４】
また前記反強磁性層２６は、元素Ｘと元素Ｘ′（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，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）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。
【００３５】
前記反強磁性層２６上には固定磁性層２７が形成される。前記固定磁性層２７は、例えば、下から第１固定磁性層、非磁性中間層、第２固定磁性層からなる積層フェリ構造で形成される。前記反強磁性層２６との界面での交換結合磁界及び前記非磁性中間層を介した反強磁性的交換結合磁界（ＲＫＫＹ的相互作用）により前記第１固定磁性層と第２固定磁性層の磁化は、一方がハイト方向（図示Ｙ方向）に他方がハイト方向と逆方向に固定される。この構成により前記固定磁性層２７の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層２７と反強磁性層２６との界面で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができる。
【００３６】
前記第１固定磁性層及び第２の固定磁性層は、例えば、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉなどの強磁性材料で形成されている。また前記非磁性中間層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。
【００３７】
前記固定磁性層２７の上には非磁性材料層２８が形成されている。前記非磁性材料層２８は、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇで形成されている。Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇで形成された非磁性材料層２８は、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向している。
【００３８】
前記非磁性材料層２８上にはフリー磁性層２９が形成されている。前記フリー磁性層２９は、例えば、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金等の磁性材料で形成される軟磁性層と、前記軟磁性層と前記非磁性材料層２８との間に形成されたＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層とで構成される。前記フリー磁性層２９は、固定磁性層２７と同様に積層フェリ構造で形成されてもよい。また前記フリー磁性層２９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の上面の幅寸法でトラック幅Ｔｗ（光学的なトラック幅Ｏｐｔｉ−Ｔｗ）が決められる。前記フリー磁性層２９の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられている。符号３０は非磁性材料で形成された保護層である。
【００３９】
前記積層体２３は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法が下側から上側に向かうにしたがって徐々に小さくなる略台形状で形成される。
【００４０】
図１に示すように、前記積層体２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面上から前記下部ギャップ層２１上にかけてバイアス下地層３１が設けられている。前記バイアス下地層３１は、例えばＣｒや、ＣｒＴｉ、Ｔａ／ＣｒＴｉ等で形成される。前記バイアス下地層３１は、ハードバイアス層３２の特性（保磁力Ｈｃや角形比Ｓ）を向上させるために設けられたものである。
【００４１】
前記バイアス下地層３１上には、ハードバイアス層３２が設けられている。前記ハードバイアス層３２は、ＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金で形成される。
【００４２】
前記ハードバイアス層３２上には、中間層３３が形成され、前記中間層３３上には反強磁性層３４が形成されている。さらに前記反強磁性層３４上には軟磁性材料で形成された電極層３５が形成される。図１に示す実施形態では、前記中間層３３の上面が前記積層体２３の上面２３ａと同じ平面で形成されている。
【００４３】
前記電極層３５のハイト方向後方には、従来と同様に、非磁性材料で形成された電極バイパス層（あるいは主電極層とも呼ぶ）が電気的に直接接続されている。前記電極バイパス層のトラック幅方向の幅寸法及びハイト方向への長さ寸法は、いずれも前記電極層３５より大きい。前記電極バイパス層は、図１に示す薄膜磁気ヘッドの最上部に露出する端子部と電気的に接続されており、電流は、前記端子部から前記電極バイパス層を介して前記電極層３５に流れるようになっている。
【００４４】
前記中間層３３は、前記ハードバイアス層３２と反強磁性層３４／電極層３５間を磁気的に分断する層（磁気分離層）として機能している。また図１に示す実施形態では、前記中間層３３は前記反強磁性層３４の下に設けられ、前記中間層３３は前記反強磁性層３４／電極層３５の結晶配向を整える層（結晶配向調整層）としても機能している。
【００４５】
前記中間層３３は、Ｔａ、あるいは、ＮｉＦｅＣｒ等で形成される。前記ハードバイアス層３２は例えば稠密六方（ｈｃｐ）構造であるが、前記中間層３３をＴａで形成すると、前記反強磁性層３４を、前記ハードバイアス層３２の結晶配向に影響を受けずに形成できる。あるいは、前記中間層３３をＮｉＦｅＣｒで形成した場合、ＮｉＦｅＣｒは面心立方（ｆｃｃ）構造を有するため、その上に形成される前記反強磁性層３４及び電極層３５を、面心立方（ｆｃｃ）構造で適切に形成できる。
【００４６】
また前記中間層３３は単層構造でなくてもよく、例えば、ＴａとＮｉＦｅＣｒ合金との積層構造、ＴａとＣｏＦｅ合金との積層構造、ＴａとＮｉＣｒ合金との積層構造等を提供できる。いずれの積層構造もＴａが下側（ハードバイアス層３２側に）に形成され、Ｔａに磁気分離層としての機能を持たせ、その上に形成されたＮｉＦｅＣｒ合金等に反強磁性層３４／電極層３５の結晶配向性を整える（向上させる）機能を持たせている。
【００４７】
前記反強磁性層３４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、元素Ｘと元素Ｘ′（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，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）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成される。
【００４８】
前記反強磁性層３４と前記電極層３５との界面では、磁場中熱処理が施されることにより交換結合磁界（Ｈｅｘ）が発生している。前記電極層３５はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化方向が揃えられている。
【００４９】
前記電極層３５上から前記積層体２３上にかけてＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成された上部ギャップ層３６が設けられている。また前記上部ギャップ層３６上にはＮｉＦｅ合金等で形成された上部シールド層３７が形成されている。前記上部シールド層３７は、前記電極層３５間に入り込み、前記積層体２３方向に向けて凸型形状を成している。
【００５０】
図１の実施形態の特徴的部分について説明する。
図１に示すスピンバルブ型薄膜素子では、前記電極層３５が軟磁性材料で形成されている。これにより前記電極層３５は電極層として機能するのみならず磁気シールドとしても機能している。図１に示すように、前記積層体２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に広がる下部シールド層２０と上部シールド層３７の膜厚方向（図示Ｚ方向）への間隔Ｔ２は、図２に示す従来技術と同じかあるいはそれよりも広い。しかし、図１に示す実施形態では、前記電極層３５がシールドとして機能するため、実際、前記積層体２３のトラック幅方向の両側における側方領域２４でのシールド間隔は、前記下部シールド層２０と前記電極層３５間の膜厚方向（図示Ｚ方向）への間隔Ｔ３であり、本実施形態では、前記間隔Ｔ３を図２における間隔Ｔ１よりも狭く出来る。
【００５１】
したがって、本実施形態では、電極層３５を軟磁性材料で形成することで、前記電極層３５の膜厚を従来と同じ程度かあるいはそれよりも厚く形成して、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇を抑制した上で、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を従来に比べて適切に図ることが可能である。
【００５２】
特に、前記電極層３５を軟磁性材料で形成した結果、従来のように非磁性導電材料で前記電極層３５を形成していた場合に比べて、前記電極層３５の比抵抗が増大する場合には、前記電極層３５の膜厚を従来（図２）より厚く形成して、直流抵抗値（ＤＣＲ）の増大を抑制し、しかも、このように膜厚を厚くしても、シールド間隔Ｔ３は変わらないから、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）が広がる等の不具合は生じない。
【００５３】
本実施形態では前記電極層３５は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ等で形成される。Ｎｉ８２ａｔ％Ｆｅ１８ａｔ％の比抵抗は、２０μΩ・ｃｍ程度であり、従来、電極層として使用されていたＡｕの比抵抗は、５．５〜５．７μΩ・ｃｍ程度、Ｃｒの比抵抗は、２０〜２５μΩ・ｃｍ程度であるから、前記電極層３５をＮｉＦｅ合金で形成すると、Ａｕで形成した場合に比べて比抵抗は劣るが、前記電極層３５の膜厚を厚くすることで、出来る限り直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇を抑制することが出来るし、しかも電極層３５の膜厚を厚くしても、適切なシールド効果を得られる。
【００５４】
さらに図１に示す実施形態では、前記電極層３５の下側に反強磁性層３４が設けられている。そして、前記電極層３５と前記反強磁性層３４との間で交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じている。また前記電極層３５は外部磁界に対しハイト方向（図示Ｙ方向）に磁化成分を有している。
【００５５】
ここで「外部磁界」とは、記録媒体から前記スピンバルブ型薄膜素子に向けて発生する微弱な信号磁界のことであり、前記外部磁界は、数十Ｏｅ程度の磁界強度を有している。
【００５６】
前記反強磁性層３４を設けて前記電極層３５との間で交換結合磁界を生じさせることで、前記電極層３５の磁化変動を鈍化させる（磁化変動を小さくする）ことができる。このとき、前記電極層３５の磁化が完全に前記交換結合磁界によって固定されてしまってはシールド層として機能しなくなるため、前記電極層３５の膜厚を適正化する等して、前記電極層３５の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有するようにしたのである。これにより、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を図ることが出来るとともに、ノイズ発生を従来に比べて抑制できる。
【００５７】
以上のように本実施形態では、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇の抑制、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化、及びノイズ発生の抑制を従来に比べて適切に図ることができ、再生特性の向上を図ることが可能になる。
【００５８】
なお、磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ；実効的な再生トラック幅）は、マイクロトラックプロファイル法にて測定することが可能である。
【００５９】
図１に示す実施形態では、前記電極層３５の下面３５ａが、前記フリー磁性層２９の上面２９ａよりも、上方に（図示Ｚ方向に）形成されている。これにより、前記電極層３５と前記フリー磁性層２９とがトラック幅方向（図示Ｘ方向）にて重なることなく（オーバーラップせず）、膜厚方向（図示Ｚ方向）に距離的に離れるため、ノイズ発生をより適切に抑制できる。ノイズは前記電極層３５とフリー磁性層２９が近づくほど、特に、軟磁性材料で形成された電極層３５が、フリー磁性層２９と薄いバイアス下地層３１を介してトラック幅方向（図示Ｘ方向）にて対向すると、大きくなりやすいので、少なくとも前記電極層３５の下面３５ａは、前記フリー磁性層２９の上面２９ａと膜厚方向（図示Ｚ方向）において同位置か、あるいは図１のように、前記フリー磁性層２９の上面２９ａよりも上方に形成されることが好ましい。
【００６０】
しかも図１に示す実施形態では、前記フリー磁性層２９と電極層３５との間には、側方領域２４に形成された中間層３３が介在している。前記中間層３３は例えばＴａ等で形成され、前記ハードバイアス層３２と前記反強磁性層３４／電極層３５間を磁気的に分離する役割を有するが、前記中間層３３は、前記フリー磁性層２９と電極層３５間も適切に磁気的に分離している。これにより、前記電極層３５が外部磁界により磁化変動しても、その影響は、前記フリー磁性層２９には及ばず、夫々、独自の磁性層として（磁気的な相互作用が適切に遮断された状態で）働いており、より適切にノイズの発生を抑制することが可能になる。
【００６１】
図１に示すように、前記電極層３５の上面３５ｂは、トラック幅方向（図示Ｘ方向）にて相対向する電極層３５間のトラック幅方向の間隔Ｈ１が下側から上側に向かうほど徐々に広がる傾斜面で形成されている。このような傾斜面は、特にリフトオフ用レジストを用いて、前記電極層３５を形成することで形成されるものである。前記電極層３５の上面３５ｂが傾斜面で形成されていると、前記積層体２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の近傍での前記電極層３５の膜厚Ｔ４は、前記積層体２３から離れた位置での前記電極層３５の膜厚Ｔ５より薄くなる。したがって前記積層体２３の近傍での前記電極層３５は、前記積層体２３から離れた位置での電極層３５に比べて、前記反強磁性層３４との交換結合磁界によって外部磁界に対する磁化変動がより鈍化しており、このようにフリー磁性層２９に近い位置の電極層３５が磁化変動をより制限されることで、ノイズ発生をより効果的に低減することが可能である。一方、前記積層体２３から離れた位置での電極層３５が、外部磁界によって磁化変動しやすくなっていても、前記フリー磁性層２９から離れているため、ノイズ発生が増大するといった不具合を生じることはない。
【００６２】
また、前記電極層３５間のトラック幅方向における最小間隔Ｈ２は、前記積層体２３の上面２３ａのトラック幅方向の長さと等しいかあるいは、それよりも長くなっている。前記電極層３５の一部が前記積層体２３上にオーバーラップすると、オーバーラップした電極層３５はあたかも積層体２３中に占めるフリー磁性層として機能してしまう。すなわち積層体２３中にはフリー磁性層２９のほかに、オーバーラップした電極層３５もフリー磁性層として機能してしまう。電極層３５は反強磁性層３４によって外部磁界に対する磁化変動が抑制されてはいるが、外部磁界に対し全く磁化変動しないわけでないため、オーバーラップした電極層３５が外部磁界に対し磁化変動が鈍いフリー磁性層のように振る舞い、このようにフリー磁性層として予期していない層がフリー磁性層のように機能することで、磁気的な不安定性の増大及びノイズの増大が引き起こされる。したがって、上記のように、最小間隔Ｈ２を制御することが好ましい。
【００６３】
また前記反強磁性層３４と前記電極層３５との間で発生する交換結合磁界（Ｈｅｘ）は、２００Ｏｅ〜１５００Ｏｅ（約１５９００Ａ／ｍ〜１１９２５０Ａ／ｍ １Ｏｅ＝７９．５Ａ／ｍで計算）の範囲内であることが好ましい。
【００６４】
前記交換結合磁界（Ｈｅｘ）を得るために、反強磁性層３４及び電極層３５の膜厚を調整する。ただし電極層３５は、直流抵抗値（ＤＣＲ）の増大を抑制すべく、従来（図２）と同様の膜厚かあるいはそれ以上の膜厚で形成することが必要であり、前記電極層３５は、その上面３５ｂが、前記積層体２３からトラック幅方向（図示Ｘ方向）に離れるに向けて膜厚が徐々に厚くなるように、連続する傾斜面で形成され、前記積層体２３からトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けて０．１μｍの範囲内（Ｘ１）での平均膜厚が０．０３μｍ（３００Å）程度で形成される。
【００６５】
また上記した大きさの交換結合磁界を生じさせるために、前記反強磁性層３４を５０Å以上１５０Å以下で形成することが好ましい。
【００６６】
上記のように、前記電極層３５の膜厚、及び前記交換結合磁界が適切に調整された状態では、前記電極層３５の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有した状態となる。また前記電極層３５がハイト方向に磁化成分を有する状態となっているか否かは、前記電極層３５と反強磁性層３４とが設けられた実施形態の磁気検出素子と、非磁性で形成された従来型の電極層を有する形態１の磁気検出素子と、軟磁性材料で形成された前記電極層３５は設けられているが前記反強磁性層３４は設けられていない形態２の磁気検出素子を用意し、実施形態の磁気検出素子は、形態１の磁気検出素子に比べて磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくでき、形態２の磁気検出素子に比べて、再生出力レベルが同等であるときのスペクトラルノイズレベルを小さくできる場合、実施形態の磁気検出素子の軟磁性層１８の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有することを実証できる。ここで、磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ；実効的な再生トラック幅）はマイクロトラックプロファイル法にて測定できる。また、スペクトラルノイズレベルとは、出力をスペクトラムアナライザーを用いて信号、ノイズの周波数成分に分解し、前記ノイズのレベルを示す値である。
【００６７】
また、前記交換結合磁界（Ｈｅｘ）を増大させるために、前記反強磁性層３４と前記電極層３５との間に、交換結合磁界増強層（図示しない）が設けられていてもよい。前記電極層３５がＮｉＦｅ合金で形成されるとき、前記交換結合磁界増強層はＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、あるいは、Ｃｏのいずれか１種により形成されることが好ましい。前記交換結合磁界増強層の膜厚は５Å〜２０Åの範囲内で形成されることが好ましい。
【００６８】
また、光学的なトラック幅が、０．０５μｍ〜０．１５μｍの範囲内であると特に、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制という効果を大いに期待できる。また、本実施形態では、電極層１２を従来と同様、厚い膜厚で形成するので、直流抵抗値を小さくすることができ、光学的なトラック幅Ｔｗが狭小化されても、再生特性に対する直流抵抗値の影響が大きくなるのを抑制できる。
【００６９】
図１に示す実施形態では、下から、ハードバイアス層３２、中間層３３、前記反強磁性層３４、及び前記電極層３５の順に形成されている。これにより前記ハードバイアス層３２を適切にフリー磁性層２９のトラック幅方向の両側に位置させることが出来るので、前記フリー磁性層２９の磁化を適切に図示Ｘ方向に揃えることが出来る。また、前記反強磁性層３４は前記電極層３５の上側に設けられてもよい。ただし、前記電極層３５の上面３５ｂは傾斜面であり、前記傾斜面上に反強磁性層３４を形成し、図示Ｘ方向に磁場中熱処理を施しても、前記電極層３５の磁化方向を適切に図示Ｘ方向に制御することが難しい。また前記反強磁性層３４を前記電極層３５の上側に形成すると、前記電極層３５と前記フリー磁性層２９とが距離的に近づくので、より適切に、ノイズ発生を抑制するには、図１に示すように、前記電極層３５の下に反強磁性層３４を設け、前記電極層３５と前記フリー磁性層２９とを距離的に離すことが好ましい。
【００７０】
図１に示す磁気検出素子の製造方法について簡単に説明する。まず前記積層体２３を、リフトオフ用レジストを用いて、記録媒体との対向面と平行な方向からの断面が図１に示す略台形状になるように、形成した後、前記積層体２３の両側に、バイアス下地層３１、ハードバイアス層３２、中間層３３、反強磁性層３４、電極層３５を夫々、スパッタ法等で成膜する。そして前記リフトオフ用レジストを除去する。製造方法における注意点としては、固定磁性層２７と反強磁性層２６間に交換結合磁界を生じさせるために行われる磁場中熱処理の磁場の強さ及び熱処理温度に比べて、反強磁性層３４と電極層３５間に交換結合磁界を生じさせるために行われる磁場中熱処理の磁場の強さ及び熱処理温度を低く設定することである。これにより、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化固定されている前記固定磁性層２７の磁化を揺るがすことなく、前記電極層３５の磁化をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に適切に、揃えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子（磁気検出素子）を備えた再生磁気ヘッドを、記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図、
【図２】従来のスピンバルブ型薄膜素子（磁気検出素子）を備えた再生磁気ヘッドを、記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図、
【符号の説明】
【００７２】
２０ 下部シールド層
２１ 下部ギャップ層
２３ 積層体
２９ フリー磁性層
３１ バイアス下地層
３２ ハードバイアス層
３３ 中間層
３４ 反強磁性層
３５ 電極層
３６ 上部ギャップ層
３７ 上部シールド層
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＣＩＰ（Current In the Plane）型の磁気検出素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
図２は従来のＣＩＰ型磁気検出素子を記録媒体との対向面と平行な方向から切断し、その切断面を示す部分断面図である。
【０００３】
符号１は下部シールド層であり、前記下部シールド層１の上に絶縁材料の下部ギャップ層２が形成される。
【０００４】
前記下部ギャップ層２上には、下からシード層３、反強磁性層４、固定磁性層５、非磁性材料層６、フリー磁性層７及び保護層８の順に積層された積層体９が形成される。前記積層体９のトラック幅方向（図示方向）の両側には下からバイアス下地層１０、ハードバイアス層１１、及び電極層１２が形成される。
【０００５】
図２に示すように、前記電極層１２上から積層体９上にかけて上部ギャップ層１３、及び上部シールド層１４が形成される。
【０００６】
下部シールド層１、上部シールド層１４は例えばＮｉＦｅ合金で形成される。下部ギャップ層２及び上部ギャップ層１３は例えばＡｌ２Ｏ３で形成される。シード層３は例えばＮｉＦｅＣｒ合金で形成され、反強磁性層４は例えばＰｔＭｎ合金で形成され、固定磁性層５は例えばＣｏＦｅ合金で形成され、非磁性材料層６は例えばＣｕで形成され、フリー磁性層７は例えばＮｉＦｅ合金で形成され、保護層８は例えばＴａで形成される。また、前記バイアス下地層１０は例えばＣｒで形成され、ハードバイアス層１１は例えばＣｏＰｔ合金で形成され、電極層１２は例えばＡｕで形成される。
【０００７】
図２に示す従来のＣＩＰ型磁気検出素子の問題点は、積層体９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側の下部シールド層１と上部シールド層１４間の膜厚方向（図示Ｚ方向）の間隔Ｔ１が非常に広くなっているため、記録媒体上からの漏れ磁界がトラック幅方向（図示Ｘ方向）に広がると、再生にじみと称される磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ；実効的な再生トラック幅とも言う）の増大を招くことであった。
【０００８】
このような問題点を解決するため従来では、例えば、下記の特許文献１の図５に示すように、前記積層体９のトラック幅方向の近傍に形成される電極層の膜厚を薄く形成し、これによって前記間隔Ｔ１を小さくして、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を図ることがなされていた。
【特許文献１】特開２００２−２８０６４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、前記電極層１２の膜厚を薄くすると、直流抵抗値（ＤＣＲ）が増大するといった問題があった。
【００１０】
特許文献１では、直流抵抗値の上昇の抑制のために、前記電極層１２上に、トラック幅方向（図示Ｘ方向）に広い間隔を有する電極層をもう一層、重ねて形成し、これにより、前記直流抵抗値の上昇の抑制を図っている。
【００１１】
しかし、図２に示すように、積層体９の両側近傍から厚い膜厚で電極層１２が形成されている形態のものに比べて、直流抵抗値は増大し、再生出力の低下など再生特性の悪化を招いた。特に、トラック幅（光学的なトラック幅Ｔｗ）が狭小化されるほど、再生特性に対する直流抵抗値の増大の影響は大きくなるため、できる限り、電極層１２は従来と同様、厚い膜厚で形成して、直流抵抗値を小さくすることが必要であった。
【００１２】
また、前記電極層１２の膜厚を薄くして、前記上部シールド層１４と下部シールド層１間の間隔Ｔ１を狭くすると、前記フリー磁性層７と前記上部シールド層１４とが積層体９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側近傍において近づくため、前記上部シールド層１４の磁化制御が何もされていない場合、前記上部シールド層１４が外部磁界により大きく磁化変動したときに、これがノイズ発生の原因となる場合があった。特に光学的なトラック幅Ｔｗが狭小化されればされるほど、ノイズが発生しやすくなっていた。
【００１３】
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、特に、簡単な構造で、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇の抑制と、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制とを可能とした磁気検出素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段】
【００１４】
本発明における磁気検出素子は、
固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を有する積層体と、
前記積層体のトラック幅方向の両側に軟磁性材料で形成された電極層と、前記電極層と積層構造を成し、前記電極層との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層と、を有し、
前記電極層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有することを特徴とするものである。
【００１５】
本発明では、前記電極層を軟磁性材料で形成している。これにより、前記電極層の膜厚を厚く形成して、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇を抑制した上で、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を適切に図ることができる。
【００１６】
また本発明では、前記電極層と反強磁性層とが積層構造を成し、前記電極層と反強磁性層との間で交換結合磁界を生じさせることで、前記電極層が外部磁界により大きく磁化変動するのを抑制する。ただし、前記電極層全体が磁化固定されてしまっては、もはや前記電極層はシールド層として適切に機能しなくなるので、本発明では、前記電極層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有する構造となっている。
【００１７】
このように本発明では、前記電極層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有するようにし、これにより、トラック幅方向に広がる外部磁界を前記電極層により適切に吸収でき、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を図れるとともに、前記反強磁性層との交換結合磁界によって前記電極層が外部磁界に敏感に反応するのを抑制し、外部磁界に対する前記電極層の磁化変動を小さくでき、これによって、ノイズの発生を抑制でき、さらに、前記電極層の膜厚を従来と同様に厚く形成できるから、直流抵抗値の増大を適切に抑制することが可能である。
【００１８】
また本発明では、前記電極層の下面は、前記フリー磁性層の上面と膜厚方向において同位置か、あるいはそれよりも上側に設けられていることが好ましい。これにより、前記ノイズの発生をより効果的に抑制できる。
【００１９】
また本発明では、前記積層体のトラック幅方向の両側には、前記フリー磁性層の磁化制御のためのバイアス層が設けられ、前記バイアス層の上に前記電極層が設けられ、前記バイアス層と前記電極層との間に磁気分離層が設けられることが好ましい。これにより、前記電極層が前記バイアス層からのバイアス磁界の影響を受けるのを抑制でき、前記電極層を適切にシールド層として機能させることができ、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制との双方をより満足させることができる。
【００２０】
また、前記磁気分離層は、前記フリー磁性層と前記電極層間に介在することが好ましい。これにより、前記ノイズの発生をより効果的に抑制できる。
【００２１】
また本発明では、下から前記バイアス層、前記磁気分離層、前記反強磁性層及び前記電極層の順に積層されることが、前記フリー磁性層を適切に磁化制御しやすく、また、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制とをより満足させることができる。
【発明の効果】
【００２２】
本発明では、積層体のトラック幅方向の両側に軟磁性材料で形成された電極層と、前記電極層と積層構造を成し、前記電極層との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層と、を有し、前記電極層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有する。
【００２３】
これにより、前記電極層の膜厚を厚く形成し、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇を抑制した上で、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を適切に図ることができる。さらに、前記反強磁性層との交換結合磁界によって前記電極層が外部磁界に敏感に反応するのを抑制し、外部磁界に対する前記電極層の磁化変動を小さくでき、これによって、ノイズの発生を抑制できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
図１は本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子（磁気検出素子）を備えた再生磁気ヘッドを、記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図である。
【００２５】
図１に示すスピンバルブ型薄膜素子は、ＣＩＰ（Current In the Plane）型と呼ばれる構造である。ＣＩＰ型とは、電流が積層体９の各層の界面に平行に流れる構造を言う。
【００２６】
前記スピンバルブ型薄膜素子は、ハードディスク装置に設けられた浮上式スライダのトレーリング側端部などに設けられて、ハードディスクなどの記録磁界を検出するものである。なお、図中においてＸ方向は、トラック幅方向、Ｙ方向は、磁気記録媒体からの洩れ磁界の方向（ハイト方向）、Ｚ方向は、ハードディスクなどの磁気記録媒体の移動方向及び前記シングルスピンバルブ型薄膜素子の各層の積層方向、である。各方向は残り２つの方向に対し直交する関係となっている。「記録媒体との対向面」とは、Ｘ−Ｚ平面と平行な方向の面である。
【００２７】
図１の最も下に形成されているのは、ＮｉＦｅ合金等の磁性材料で形成された下部シールド層２０である。
【００２８】
前記下部シールド層２０上にはＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成された下部ギャップ層２１が形成されている。
【００２９】
前記下部ギャップ層２１の上に、スピンバルブ型薄膜素子２２が形成されている。前記スピンバルブ型薄膜素子２２は、感磁部としての積層体２３と前記積層体２３のトラック幅（図示Ｘ方向）の両側に形成された側方領域２４，２４とで構成される。
【００３０】
前記積層体２３のうち最も下には、シード層２５が設けられる。前記シード層２５は、例えばＮｉＦｅＣｒによって形成される。前記シード層２５をＮｉＦｅＣｒによって形成すると、前記シード層２５は、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向しているものになる。
【００３１】
前記シード層２５と下部ギャップ層２１の間に、Ｔａ，Ｈｆ，Ｎｂ，Ｚｒ，Ｔｉ，Ｍｏ，Ｗのうち１種または２種以上の元素などの非磁性材料で形成された下地層（図示しない）が形成されていてもよい。
【００３２】
前記シード層２５の上に形成された反強磁性層２６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。
【００３３】
これら白金族元素を用いたＸ−Ｍｎ合金は、耐食性に優れ、またブロッキング温度も高く、さらに交換結合磁界（Ｈｅｘ）を大きくできるなど反強磁性材料として優れた特性を有している。
【００３４】
また前記反強磁性層２６は、元素Ｘと元素Ｘ′（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，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）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成されてもよい。
【００３５】
前記反強磁性層２６上には固定磁性層２７が形成される。前記固定磁性層２７は、例えば、下から第１固定磁性層、非磁性中間層、第２固定磁性層からなる積層フェリ構造で形成される。前記反強磁性層２６との界面での交換結合磁界及び前記非磁性中間層を介した反強磁性的交換結合磁界（ＲＫＫＹ的相互作用）により前記第１固定磁性層と第２固定磁性層の磁化は、一方がハイト方向（図示Ｙ方向）に他方がハイト方向と逆方向に固定される。この構成により前記固定磁性層２７の磁化を安定した状態にでき、また前記固定磁性層２７と反強磁性層２６との界面で発生する交換結合磁界を見かけ上大きくすることができる。
【００３６】
前記第１固定磁性層及び第２の固定磁性層は、例えば、ＣｏＦｅ、ＮｉＦｅ，ＣｏＦｅＮｉなどの強磁性材料で形成されている。また前記非磁性中間層は、Ｒｕ、Ｒｈ、Ｉｒ、Ｃｒ、Ｒｅ、Ｃｕなどの非磁性導電材料で形成される。
【００３７】
前記固定磁性層２７の上には非磁性材料層２８が形成されている。前記非磁性材料層２８は、Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇで形成されている。Ｃｕ、Ａｕ、またはＡｇで形成された非磁性材料層２８は、面心立方（ｆｃｃ）構造を有し、膜面と平行な方向に{１１１}面として表される等価な結晶面が優先配向している。
【００３８】
前記非磁性材料層２８上にはフリー磁性層２９が形成されている。前記フリー磁性層２９は、例えば、ＮｉＦｅ合金やＣｏＦｅ合金等の磁性材料で形成される軟磁性層と、前記軟磁性層と前記非磁性材料層２８との間に形成されたＣｏやＣｏＦｅなどからなる拡散防止層とで構成される。前記フリー磁性層２９は、固定磁性層２７と同様に積層フェリ構造で形成されてもよい。また前記フリー磁性層２９のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の上面の幅寸法でトラック幅Ｔｗ（光学的なトラック幅Ｏｐｔｉ−Ｔｗ）が決められる。前記フリー磁性層２９の磁化はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に揃えられている。符号３０は非磁性材料で形成された保護層である。
【００３９】
前記積層体２３は、トラック幅方向（図示Ｘ方向）における幅寸法が下側から上側に向かうにしたがって徐々に小さくなる略台形状で形成される。
【００４０】
図１に示すように、前記積層体２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側端面上から前記下部ギャップ層２１上にかけてバイアス下地層３１が設けられている。前記バイアス下地層３１は、例えばＣｒや、ＣｒＴｉ、Ｔａ／ＣｒＴｉ等で形成される。前記バイアス下地層３１は、ハードバイアス層３２の特性（保磁力Ｈｃや角形比Ｓ）を向上させるために設けられたものである。
【００４１】
前記バイアス下地層３１上には、ハードバイアス層３２が設けられている。前記ハードバイアス層３２は、ＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金で形成される。
【００４２】
前記ハードバイアス層３２上には、中間層３３が形成され、前記中間層３３上には反強磁性層３４が形成されている。さらに前記反強磁性層３４上には軟磁性材料で形成された電極層３５が形成される。図１に示す実施形態では、前記中間層３３の上面が前記積層体２３の上面２３ａと同じ平面で形成されている。
【００４３】
前記電極層３５のハイト方向後方には、従来と同様に、非磁性材料で形成された電極バイパス層（あるいは主電極層とも呼ぶ）が電気的に直接接続されている。前記電極バイパス層のトラック幅方向の幅寸法及びハイト方向への長さ寸法は、いずれも前記電極層３５より大きい。前記電極バイパス層は、図１に示す薄膜磁気ヘッドの最上部に露出する端子部と電気的に接続されており、電流は、前記端子部から前記電極バイパス層を介して前記電極層３５に流れるようになっている。
【００４４】
前記中間層３３は、前記ハードバイアス層３２と反強磁性層３４／電極層３５間を磁気的に分断する層（磁気分離層）として機能している。また図１に示す実施形態では、前記中間層３３は前記反強磁性層３４の下に設けられ、前記中間層３３は前記反強磁性層３４／電極層３５の結晶配向を整える層（結晶配向調整層）としても機能している。
【００４５】
前記中間層３３は、Ｔａ、あるいは、ＮｉＦｅＣｒ等で形成される。前記ハードバイアス層３２は例えば稠密六方（ｈｃｐ）構造であるが、前記中間層３３をＴａで形成すると、前記反強磁性層３４を、前記ハードバイアス層３２の結晶配向に影響を受けずに形成できる。あるいは、前記中間層３３をＮｉＦｅＣｒで形成した場合、ＮｉＦｅＣｒは面心立方（ｆｃｃ）構造を有するため、その上に形成される前記反強磁性層３４及び電極層３５を、面心立方（ｆｃｃ）構造で適切に形成できる。
【００４６】
また前記中間層３３は単層構造でなくてもよく、例えば、ＴａとＮｉＦｅＣｒ合金との積層構造、ＴａとＣｏＦｅ合金との積層構造、ＴａとＮｉＣｒ合金との積層構造等を提供できる。いずれの積層構造もＴａが下側（ハードバイアス層３２側に）に形成され、Ｔａに磁気分離層としての機能を持たせ、その上に形成されたＮｉＦｅＣｒ合金等に反強磁性層３４／電極層３５の結晶配向性を整える（向上させる）機能を持たせている。
【００４７】
前記反強磁性層３４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、元素Ｘと元素Ｘ′（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，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）とＭｎとを含有する反強磁性材料で形成される。
【００４８】
前記反強磁性層３４と前記電極層３５との界面では、磁場中熱処理が施されることにより交換結合磁界（Ｈｅｘ）が発生している。前記電極層３５はトラック幅方向（図示Ｘ方向）に磁化方向が揃えられている。
【００４９】
前記電極層３５上から前記積層体２３上にかけてＡｌ２Ｏ３やＳｉＯ２等の絶縁材料で形成された上部ギャップ層３６が設けられている。また前記上部ギャップ層３６上にはＮｉＦｅ合金等で形成された上部シールド層３７が形成されている。前記上部シールド層３７は、前記電極層３５間に入り込み、前記積層体２３方向に向けて凸型形状を成している。
【００５０】
図１の実施形態の特徴的部分について説明する。
図１に示すスピンバルブ型薄膜素子では、前記電極層３５が軟磁性材料で形成されている。これにより前記電極層３５は電極層として機能するのみならず磁気シールドとしても機能している。図１に示すように、前記積層体２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の両側に広がる下部シールド層２０と上部シールド層３７の膜厚方向（図示Ｚ方向）への間隔Ｔ２は、図２に示す従来技術と同じかあるいはそれよりも広い。しかし、図１に示す実施形態では、前記電極層３５がシールドとして機能するため、実際、前記積層体２３のトラック幅方向の両側における側方領域２４でのシールド間隔は、前記下部シールド層２０と前記電極層３５間の膜厚方向（図示Ｚ方向）への間隔Ｔ３であり、本実施形態では、前記間隔Ｔ３を図２における間隔Ｔ１よりも狭く出来る。
【００５１】
したがって、本実施形態では、電極層３５を軟磁性材料で形成することで、前記電極層３５の膜厚を従来と同じ程度かあるいはそれよりも厚く形成して、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇を抑制した上で、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を従来に比べて適切に図ることが可能である。
【００５２】
特に、前記電極層３５を軟磁性材料で形成した結果、従来のように非磁性導電材料で前記電極層３５を形成していた場合に比べて、前記電極層３５の比抵抗が増大する場合には、前記電極層３５の膜厚を従来（図２）より厚く形成して、直流抵抗値（ＤＣＲ）の増大を抑制し、しかも、このように膜厚を厚くしても、シールド間隔Ｔ３は変わらないから、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）が広がる等の不具合は生じない。
【００５３】
本実施形態では前記電極層３５は、ＮｉＦｅ合金、ＣｏＦｅ合金、ＣｏＮｉ合金、ＣｏＦｅＮｉ合金、Ｃｏ等で形成される。Ｎｉ８２ａｔ％Ｆｅ１８ａｔ％の比抵抗は、２０μΩ・ｃｍ程度であり、従来、電極層として使用されていたＡｕの比抵抗は、５．５〜５．７μΩ・ｃｍ程度、Ｃｒの比抵抗は、２０〜２５μΩ・ｃｍ程度であるから、前記電極層３５をＮｉＦｅ合金で形成すると、Ａｕで形成した場合に比べて比抵抗は劣るが、前記電極層３５の膜厚を厚くすることで、出来る限り直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇を抑制することが出来るし、しかも電極層３５の膜厚を厚くしても、適切なシールド効果を得られる。
【００５４】
さらに図１に示す実施形態では、前記電極層３５の下側に反強磁性層３４が設けられている。そして、前記電極層３５と前記反強磁性層３４との間で交換結合磁界（Ｈｅｘ）が生じている。また前記電極層３５は外部磁界に対しハイト方向（図示Ｙ方向）に磁化成分を有している。
【００５５】
ここで「外部磁界」とは、記録媒体から前記スピンバルブ型薄膜素子に向けて発生する微弱な信号磁界のことであり、前記外部磁界は、数十Ｏｅ程度の磁界強度を有している。
【００５６】
前記反強磁性層３４を設けて前記電極層３５との間で交換結合磁界を生じさせることで、前記電極層３５の磁化変動を鈍化させる（磁化変動を小さくする）ことができる。このとき、前記電極層３５の磁化が完全に前記交換結合磁界によって固定されてしまってはシールド層として機能しなくなるため、前記電極層３５の膜厚を適正化する等して、前記電極層３５の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有するようにしたのである。これにより、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化を図ることが出来るとともに、ノイズ発生を従来に比べて抑制できる。
【００５７】
以上のように本実施形態では、直流抵抗値（ＤＣＲ）の上昇の抑制、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化、及びノイズ発生の抑制を従来に比べて適切に図ることができ、再生特性の向上を図ることが可能になる。
【００５８】
なお、磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ；実効的な再生トラック幅）は、マイクロトラックプロファイル法にて測定することが可能である。
【００５９】
図１に示す実施形態では、前記電極層３５の下面３５ａが、前記フリー磁性層２９の上面２９ａよりも、上方に（図示Ｚ方向に）形成されている。これにより、前記電極層３５と前記フリー磁性層２９とがトラック幅方向（図示Ｘ方向）にて重なることなく（オーバーラップせず）、膜厚方向（図示Ｚ方向）に距離的に離れるため、ノイズ発生をより適切に抑制できる。ノイズは前記電極層３５とフリー磁性層２９が近づくほど、特に、軟磁性材料で形成された電極層３５が、フリー磁性層２９と薄いバイアス下地層３１を介してトラック幅方向（図示Ｘ方向）にて対向すると、大きくなりやすいので、少なくとも前記電極層３５の下面３５ａは、前記フリー磁性層２９の上面２９ａと膜厚方向（図示Ｚ方向）において同位置か、あるいは図１のように、前記フリー磁性層２９の上面２９ａよりも上方に形成されることが好ましい。
【００６０】
しかも図１に示す実施形態では、前記フリー磁性層２９と電極層３５との間には、側方領域２４に形成された中間層３３が介在している。前記中間層３３は例えばＴａ等で形成され、前記ハードバイアス層３２と前記反強磁性層３４／電極層３５間を磁気的に分離する役割を有するが、前記中間層３３は、前記フリー磁性層２９と電極層３５間も適切に磁気的に分離している。これにより、前記電極層３５が外部磁界により磁化変動しても、その影響は、前記フリー磁性層２９には及ばず、夫々、独自の磁性層として（磁気的な相互作用が適切に遮断された状態で）働いており、より適切にノイズの発生を抑制することが可能になる。
【００６１】
図１に示すように、前記電極層３５の上面３５ｂは、トラック幅方向（図示Ｘ方向）にて相対向する電極層３５間のトラック幅方向の間隔Ｈ１が下側から上側に向かうほど徐々に広がる傾斜面で形成されている。このような傾斜面は、特にリフトオフ用レジストを用いて、前記電極層３５を形成することで形成されるものである。前記電極層３５の上面３５ｂが傾斜面で形成されていると、前記積層体２３のトラック幅方向（図示Ｘ方向）の近傍での前記電極層３５の膜厚Ｔ４は、前記積層体２３から離れた位置での前記電極層３５の膜厚Ｔ５より薄くなる。したがって前記積層体２３の近傍での前記電極層３５は、前記積層体２３から離れた位置での電極層３５に比べて、前記反強磁性層３４との交換結合磁界によって外部磁界に対する磁化変動がより鈍化しており、このようにフリー磁性層２９に近い位置の電極層３５が磁化変動をより制限されることで、ノイズ発生をより効果的に低減することが可能である。一方、前記積層体２３から離れた位置での電極層３５が、外部磁界によって磁化変動しやすくなっていても、前記フリー磁性層２９から離れているため、ノイズ発生が増大するといった不具合を生じることはない。
【００６２】
また、前記電極層３５間のトラック幅方向における最小間隔Ｈ２は、前記積層体２３の上面２３ａのトラック幅方向の長さと等しいかあるいは、それよりも長くなっている。前記電極層３５の一部が前記積層体２３上にオーバーラップすると、オーバーラップした電極層３５はあたかも積層体２３中に占めるフリー磁性層として機能してしまう。すなわち積層体２３中にはフリー磁性層２９のほかに、オーバーラップした電極層３５もフリー磁性層として機能してしまう。電極層３５は反強磁性層３４によって外部磁界に対する磁化変動が抑制されてはいるが、外部磁界に対し全く磁化変動しないわけでないため、オーバーラップした電極層３５が外部磁界に対し磁化変動が鈍いフリー磁性層のように振る舞い、このようにフリー磁性層として予期していない層がフリー磁性層のように機能することで、磁気的な不安定性の増大及びノイズの増大が引き起こされる。したがって、上記のように、最小間隔Ｈ２を制御することが好ましい。
【００６３】
また前記反強磁性層３４と前記電極層３５との間で発生する交換結合磁界（Ｈｅｘ）は、２００Ｏｅ〜１５００Ｏｅ（約１５９００Ａ／ｍ〜１１９２５０Ａ／ｍ １Ｏｅ＝７９．５Ａ／ｍで計算）の範囲内であることが好ましい。
【００６４】
前記交換結合磁界（Ｈｅｘ）を得るために、反強磁性層３４及び電極層３５の膜厚を調整する。ただし電極層３５は、直流抵抗値（ＤＣＲ）の増大を抑制すべく、従来（図２）と同様の膜厚かあるいはそれ以上の膜厚で形成することが必要であり、前記電極層３５は、その上面３５ｂが、前記積層体２３からトラック幅方向（図示Ｘ方向）に離れるに向けて膜厚が徐々に厚くなるように、連続する傾斜面で形成され、前記積層体２３からトラック幅方向（図示Ｘ方向）に向けて０．１μｍの範囲内（Ｘ１）での平均膜厚が０．０３μｍ（３００Å）程度で形成される。
【００６５】
また上記した大きさの交換結合磁界を生じさせるために、前記反強磁性層３４を５０Å以上１５０Å以下で形成することが好ましい。
【００６６】
上記のように、前記電極層３５の膜厚、及び前記交換結合磁界が適切に調整された状態では、前記電極層３５の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有した状態となる。また前記電極層３５がハイト方向に磁化成分を有する状態となっているか否かは、前記電極層３５と反強磁性層３４とが設けられた実施形態の磁気検出素子と、非磁性で形成された従来型の電極層を有する形態１の磁気検出素子と、軟磁性材料で形成された前記電極層３５は設けられているが前記反強磁性層３４は設けられていない形態２の磁気検出素子を用意し、実施形態の磁気検出素子は、形態１の磁気検出素子に比べて磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ）を小さくでき、形態２の磁気検出素子に比べて、再生出力レベルが同等であるときのスペクトラルノイズレベルを小さくできる場合、実施形態の磁気検出素子の軟磁性層１８の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有することを実証できる。ここで、磁気的なトラック幅（Ｍａｇ−Ｔｗ；実効的な再生トラック幅）はマイクロトラックプロファイル法にて測定できる。また、スペクトラルノイズレベルとは、出力をスペクトラムアナライザーを用いて信号、ノイズの周波数成分に分解し、前記ノイズのレベルを示す値である。
【００６７】
また、前記交換結合磁界（Ｈｅｘ）を増大させるために、前記反強磁性層３４と前記電極層３５との間に、交換結合磁界増強層（図示しない）が設けられていてもよい。前記電極層３５がＮｉＦｅ合金で形成されるとき、前記交換結合磁界増強層はＣｏＦｅ、ＣｏＦｅＮｉ、あるいは、Ｃｏのいずれか１種により形成されることが好ましい。前記交換結合磁界増強層の膜厚は５Å〜２０Åの範囲内で形成されることが好ましい。
【００６８】
また、光学的なトラック幅が、０．０５μｍ〜０．１５μｍの範囲内であると特に、磁気的なトラック幅（Ｍｇ−Ｔｗ）の狭小化と、ノイズ発生の抑制という効果を大いに期待できる。また、本実施形態では、電極層１２を従来と同様、厚い膜厚で形成するので、直流抵抗値を小さくすることができ、光学的なトラック幅Ｔｗが狭小化されても、再生特性に対する直流抵抗値の影響が大きくなるのを抑制できる。
【００６９】
図１に示す実施形態では、下から、ハードバイアス層３２、中間層３３、前記反強磁性層３４、及び前記電極層３５の順に形成されている。これにより前記ハードバイアス層３２を適切にフリー磁性層２９のトラック幅方向の両側に位置させることが出来るので、前記フリー磁性層２９の磁化を適切に図示Ｘ方向に揃えることが出来る。また、前記反強磁性層３４は前記電極層３５の上側に設けられてもよい。ただし、前記電極層３５の上面３５ｂは傾斜面であり、前記傾斜面上に反強磁性層３４を形成し、図示Ｘ方向に磁場中熱処理を施しても、前記電極層３５の磁化方向を適切に図示Ｘ方向に制御することが難しい。また前記反強磁性層３４を前記電極層３５の上側に形成すると、前記電極層３５と前記フリー磁性層２９とが距離的に近づくので、より適切に、ノイズ発生を抑制するには、図１に示すように、前記電極層３５の下に反強磁性層３４を設け、前記電極層３５と前記フリー磁性層２９とを距離的に離すことが好ましい。
【００７０】
図１に示す磁気検出素子の製造方法について簡単に説明する。まず前記積層体２３を、リフトオフ用レジストを用いて、記録媒体との対向面と平行な方向からの断面が図１に示す略台形状になるように、形成した後、前記積層体２３の両側に、バイアス下地層３１、ハードバイアス層３２、中間層３３、反強磁性層３４、電極層３５を夫々、スパッタ法等で成膜する。そして前記リフトオフ用レジストを除去する。製造方法における注意点としては、固定磁性層２７と反強磁性層２６間に交換結合磁界を生じさせるために行われる磁場中熱処理の磁場の強さ及び熱処理温度に比べて、反強磁性層３４と電極層３５間に交換結合磁界を生じさせるために行われる磁場中熱処理の磁場の強さ及び熱処理温度を低く設定することである。これにより、ハイト方向（図示Ｙ方向）と平行な方向に磁化固定されている前記固定磁性層２７の磁化を揺るがすことなく、前記電極層３５の磁化をトラック幅方向（図示Ｘ方向）に適切に、揃えることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】本実施形態のスピンバルブ型薄膜素子（磁気検出素子）を備えた再生磁気ヘッドを、記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図、
【図２】従来のスピンバルブ型薄膜素子（磁気検出素子）を備えた再生磁気ヘッドを、記録媒体との対向面と平行な方向から切断した部分断面図、
【符号の説明】
【００７２】
２０ 下部シールド層
２１ 下部ギャップ層
２３ 積層体
２９ フリー磁性層
３１ バイアス下地層
３２ ハードバイアス層
３３ 中間層
３４ 反強磁性層
３５ 電極層
３６ 上部ギャップ層
３７ 上部シールド層
【特許請求の範囲】
【請求項１】
固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を有する積層体と、
前記積層体のトラック幅方向の両側に軟磁性材料で形成された電極層と、前記電極層と積層構造を成し、前記電極層との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層と、を有し、
前記電極層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有することを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記電極層の下面は、前記フリー磁性層の上面と膜厚方向において同位置か、あるいはそれよりも上側に設けられている請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記積層体のトラック幅方向の両側には、前記フリー磁性層の磁化制御のためのバイアス層が設けられ、前記バイアス層の上に前記電極層が設けられ、前記バイアス層と前記電極層との間に磁気分離層が設けられる請求項１又は２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記磁気分離層は、前記フリー磁性層と前記電極層間に介在する請求項３記載の磁気検出素子。
【請求項５】
下から前記バイアス層、前記磁気分離層、前記反強磁性層及び前記電極層の順に積層される請求項３又は４に記載の磁気検出素子。
【請求項１】
固定磁性層、非磁性材料層、及びフリー磁性層を有する積層体と、
前記積層体のトラック幅方向の両側に軟磁性材料で形成された電極層と、前記電極層と積層構造を成し、前記電極層との間で交換結合磁界を生じさせる反強磁性層と、を有し、
前記電極層の少なくとも一部は、外部磁界に対しハイト方向に磁化成分を有することを特徴とする磁気検出素子。
【請求項２】
前記電極層の下面は、前記フリー磁性層の上面と膜厚方向において同位置か、あるいはそれよりも上側に設けられている請求項１記載の磁気検出素子。
【請求項３】
前記積層体のトラック幅方向の両側には、前記フリー磁性層の磁化制御のためのバイアス層が設けられ、前記バイアス層の上に前記電極層が設けられ、前記バイアス層と前記電極層との間に磁気分離層が設けられる請求項１又は２に記載の磁気検出素子。
【請求項４】
前記磁気分離層は、前記フリー磁性層と前記電極層間に介在する請求項３記載の磁気検出素子。
【請求項５】
下から前記バイアス層、前記磁気分離層、前記反強磁性層及び前記電極層の順に積層される請求項３又は４に記載の磁気検出素子。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２００７−１７３５０８（Ｐ２００７−１７３５０８Ａ）
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００５−３６９０５０（Ｐ２００５−３６９０５０）
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成１９年７月５日（２００７．７．５）
【国際特許分類】
【出願日】平成１７年１２月２２日（２００５．１２．２２）
【出願人】（００００１００９８）アルプス電気株式会社 (4,263)
【Ｆターム（参考）】
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