(57)【要約】【課題】高精度な測定値の取得が可能な磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法を提供する。【解決手段】本発明に係る磁気抵抗効果率の測定方法は、固定磁性層の磁化方向を判定するステップと、自由磁性層の磁化方向を判定するステップと、自由磁性層の磁化方向に対して９０°より大きく１８０°より小さく、且つ固定磁性層の磁化方向に対して９０°より大きく１８０°より小さい角度の方向に、強度が０から徐々に増加する外部磁場を印加してρＨ曲線を得て抵抗最大値を得るステップと、自由磁性層の磁化方向に対して１８０°より大きく２７０°より小さく、且つ固定磁性層の磁化方向に対して０°より大きく９０°より小さい角度の方向に、強度が０から徐々に増加する外部磁場を印加してρＨ曲線を得て抵抗最小値を得るステップと、抵抗最大値と抵抗最小値とから磁気抵抗効果率を算出するステップとを備える。【選択図】図２
2010157292.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁層もしくは非磁性層を挟んで配置される固定磁性層および自由磁性層と、該固定磁性層の磁化方向をバイアスする反強磁性層と、該自由磁性層の磁化方向をバイアスするハードバイアス層と、を有する磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法であって、
前記反強磁性層によってバイアスされた前記固定磁性層の磁化方向を判定するステップと、
前記ハードバイアス層によってバイアスされた前記自由磁性層の磁化方向を判定するステップと、
素子膜厚方向に垂直な面内において、前記自由磁性層の磁化方向に対して９０°より大きく１８０°より小さい角度で、且つ前記固定磁性層の磁化方向に対して９０°より大きく１８０°より小さい角度をなす方向に、磁場強度が０から徐々に増加する外部磁場を印加しながらρＨ曲線を測定して抵抗最大値を得るステップと、
素子膜厚方向に垂直な面内において、前記自由磁性層の磁化方向に対して１８０°より大きく２７０°より小さい角度で、且つ前記固定磁性層の磁化方向に対して０°より大きく９０°より小さい角度をなす方向に、磁場強度が０から徐々に増加する外部磁場を印加しながらρＨ曲線を測定して抵抗最小値を得るステップと、
前記抵抗最大値と前記抵抗最小値とから磁気抵抗効果率を算出するステップと、を備えること
を特徴とする磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法。
【請求項２】
前記磁気抵抗効果率を算出するステップは、
前記抵抗最大値と前記抵抗最小値とを用いて、
磁気抵抗効果率＝（抵抗最大値−抵抗最小値）／抵抗最小値
として算出するステップを備えること
を特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法。
【請求項３】
前記固定磁性層の磁化方向を判定するステップは、
素子高さ方向に、磁場強度が徐々に増加する外部磁場を印加しながらρＨ曲線を測定して、測定される抵抗値が増加もしくは減少のいずれの傾向を示すかによって磁化方向を判定するステップを備えること
を特徴とする請求項１または請求項２記載の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法。
【請求項４】
前記自由磁性層の磁化方向を判定するステップは、
前記固定磁性層の磁化方向に対して０°より大きく９０°より小さい角度をなす方向に、磁場強度が０から徐々に増加する外部磁場を印加しながらρＨ曲線を測定して、測定される抵抗値が抵抗最小値のピーク値を有する曲線となるか否かによって磁化方向を判定するステップを備えること
を特徴とする請求項１〜３のいずれか一項に記載の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法に関し、さらに詳細には、絶縁層もしくは非磁性層を挟んで配置される固定磁性層および自由磁性層と、該固定磁性層の磁化方向をバイアスする反強磁性層と、該自由磁性層の磁化方向をバイアスするハードバイアス層と、を有する磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ディスク装置に用いられる磁気ヘッドは、記録媒体に情報を記録する磁気記録ヘッドと、記録媒体に記録されている情報を読み取る磁気再生ヘッドとを備える。磁気再生ヘッドには、記録媒体に記録された磁化信号に応じて抵抗値が変化する磁気抵抗効果素子が用いられる。
この磁気抵抗効果素子は、固定磁性層と、媒体からの磁場によって磁化方向が変化する自由磁性層とを備え、媒体からの磁化信号によって自由磁性層の磁化方向が変化し、固定磁性層の磁化方向との相対角度が変化することによる抵抗変化を読み取ることによって記録信号を読み出す作用を生じる。
【０００３】
ここで、磁気抵抗効果素子には、ＣＩＰ（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｉｎ Ｐｌａｎｅ）型とＣＰＰ（Ｃｕｒｒｎｔ Ｐｅｒｐｅｎｄｉｃｕｌａｒ ｔｏ Ｐｌａｎｅ）型とがある。さらに、ＣＰＰ型の磁気抵抗効果素子には、ＣＰＰ−ＧＭＲ（Ｇｉａｎｔ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子、あるいはＴＭＲ（Ｔｕｎｎｅｌｉｎｇ Ｍａｇｎｅｔｏ Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ）素子等がある。これらＣＰＰ型素子の場合、磁気再生ヘッドの出力電圧は、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率（ＭＲ比）と印加電圧の積に比例する。したがって、高い出力電圧を得るには、ＭＲ比が大きいことが望ましい。
【０００４】
ところで、磁気再生ヘッドは、磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果を利用したものであり、磁気媒体との相対速度に依存することなく大きな再生出力を得ることができる反面、出力が変動する不良品が生ずる点が問題となっている。したがって、磁気再生ヘッドにおける出力変動を誘発する原因となる磁気抵抗効果素子を製造工程中の特性評価工程において判定し、該素子あるいは該素子が搭載された磁気再生ヘッドを排除することが重要となる。例えば、従来の磁気抵抗効果素子の測定・評価方法には、特許文献１、２、３に記載の方法がある。
【０００５】
【特許文献１】特開平１１−２５９８２８号公報
【特許文献２】特開２０００−０５７５４０号公報
【特許文献３】特開２００８−０６５８９８号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
磁気抵抗効果素子の特性を評価する指標の一つとして、前述のＭＲ比が用いられる。したがって、磁気抵抗効果素子の特性評価を高精度に行うためには、高精度な測定値（ＭＲ比）を取得する必要がある。
【０００７】
本発明者らの実施に係る従来の磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率（ＭＲ比）測定方法の概要を説明する（図９参照）。なお、測定対象である素子の膜構成自体は、本発明の実施形態において説明する構造と同様である（図１参照）。
測定では、先ず、反強磁性層と固定磁性層との交換結合作用により生じる磁場Ｈｐの方向に、非常に強い外部磁場Ｈを印加することにより、自由磁性層の磁化方向Ｍｆを回転させて、固定磁性層の磁化方向Ｍｐに対する自由磁性層の磁化方向Ｍｆを図９（ｃ）に示す平行状態（ＭｐとＭｆとのなす角が０［°］）および図９（ｅ）に示す反平行状態（ＭｐとＭｆとのなす角が１８０［°］）に磁化させる。なお、Ｈｂは、自由磁性層をバイアスするハードバイアス磁場方向である。一例として、外部磁場Ｈの強度は、反平行状態とするときは＋５０００〜＋６０００［Ｏｅ］、平行状態とするときは−５０００〜−６０００［Ｏｅ］程度である。
このとき、理想状態であれば、固定磁性層の磁化方向Ｍｐは、反強磁性層と固定磁性層との交換結合作用により生じる磁場方向Ｈｐに一致して変化しないため、平行状態および反平行状態が実現して、それぞれの状態における抵抗を測定してＭＲ比を算出することができる。従来は、このようにして算出したＭＲ比を用いて磁気抵抗効果素子の特性評価を行っていた。
【０００８】
しかしながら、実際には、固定磁性層の磁化方向Ｍｐも、強い外部磁場Ｈの影響を受けるため、図１０に示すように、特に、厳密な反平行状態を作り出すことは非常に難しい。そのため、磁気抵抗効果素子の平行状態および反平行状態を確実に実現して磁気抵抗効果率（ＭＲ比）を測定する方法はこれまでなかったと言ってよい。
【０００９】
本発明は、上記事情に鑑みてなされ、高精度な測定値（ＭＲ比）の取得が可能な磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、以下に記載するような解決手段により、前記課題を解決する。
【００１１】
この磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法は、絶縁層もしくは非磁性層を挟んで配置される固定磁性層および自由磁性層と、該固定磁性層の磁化方向をバイアスする反強磁性層と、該自由磁性層の磁化方向をバイアスするハードバイアス層と、を有する磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法であって、前記反強磁性層によってバイアスされた前記固定磁性層の磁化方向を判定するステップと、前記ハードバイアス層によってバイアスされた前記自由磁性層の磁化方向を判定するステップと、素子膜厚方向に垂直な面内において、前記自由磁性層の磁化方向に対して９０°より大きく１８０°より小さい角度で、且つ前記固定磁性層の磁化方向に対して９０°より大きく１８０°より小さい角度をなす方向に、磁場強度が０から徐々に増加する外部磁場を印加しながらρＨ曲線を測定して抵抗最大値を得るステップと、素子膜厚方向に垂直な面内において、前記自由磁性層の磁化方向に対して１８０°より大きく２７０°より小さい角度で、且つ前記固定磁性層の磁化方向に対して０°より大きく９０°より小さい角度をなす方向に、磁場強度が０から徐々に増加する外部磁場を印加しながらρＨ曲線を測定して抵抗最小値を得るステップと、前記抵抗最大値と前記抵抗最小値とから磁気抵抗効果率を算出するステップと、を備えることを要件とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、磁気抵抗効果素子における厳密な平行状態、反平行状態が実現でき、高精度な磁気抵抗効果率を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、図面を参照して、本発明の実施の形態について詳しく説明する。図１は、本発明の実施の形態に係る測定方法の対象となる磁気抵抗効果素子１の膜構成の例を示す概略図である。図２は、本発明の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１の磁気抵抗効果率の測定方法のフローチャートである。図３、図４は、本発明の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１の磁気抵抗効果率の測定方法を説明する説明図である。図５は、本発明の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１の磁気抵抗効果率の測定方法で測定されるρＨ曲線の例（抵抗最大値のピーク値を有する場合）である。図６は、本発明の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１の磁気抵抗効果率の測定方法で測定されるρＨ曲線の例（抵抗最小値のピーク値を有する場合）である。図７、図８は、本発明の実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１の磁気抵抗効果率の測定方法を説明する説明図である。なお、図中、Ｘが素子コア幅方向、Ｙが素子膜厚方向、Ｚが素子高さ方向をそれぞれ示す（各図共通）。
【００１４】
以下、本実施の形態に係る磁気抵抗効果素子１の磁気抵抗効果率（ＭＲ比）の測定方法ついて、ＴＭＲ素子を例に挙げて説明する。
【００１５】
ＴＭＲ素子の膜構成としては、種々の構成を採用することができる。一例として、図１に示すように、基板（不図示）上に、下部シールド層１１、下地層１２、反強磁性層１３、固定磁性層１４、絶縁層１５、自由磁性層１６、キャップ層１７、上部シールド層１８の順に積層して形成される。ここで、本実施形態において磁気抵抗効果膜４と呼ぶときは、下地層１２からキャップ層１７までの積層膜をいうものとする。なお、図１（ａ）は、磁気抵抗効果素子１を浮上面（媒体対向面）５に向かって、素子高さ方向に視た端面図（断面図）である。また、図１（ｂ）は、磁気抵抗効果素子１を磁気抵抗効果膜４の各層の積層面に垂直な方向であって、上部シールド層１８から下部シールド層１１に向かう方向に視た概略図である（図３、４、７〜１０も同様の方向で視た図である）。
【００１６】
下部シールド層１１は、軟磁性材であるＮｉＦｅを用いて、めっき法もしくはスパッタリング法によって形成される。この下部シールド層１１は、ＴＭＲ素子の電極を兼用するものである。
【００１７】
下地層１２は、Ｍｎ系反強磁性材からなる反強磁性層１３の下地層となるもので、一例としてＴａ/Ｒｕの２層膜が用いられる。
【００１８】
反強磁性層１３は、一例としてＩｒＭｎを用いて７ｎｍ程度の厚さに形成される。なお、反強磁性層１３は、交換結合作用による交換結合磁場Ｈｐによって固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐを固定する作用を生じる。
【００１９】
固定磁性層１４は、一例としてＣｏＦｅあるいはＣｏＦｅＢといった強磁性材を用いて５ｎｍ程度の厚さに形成される。
【００２０】
自由磁性層１６は、一例としてＣｏＦｅ/ＮｉＦｅの２層膜を用いて形成される。自由磁性層１６は、媒体からの磁化信号（記録信号）によって磁化方向Ｍｆが変化し、そのときの固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐとの相対角度が変化することによる抵抗変化を読み取ることによって記録信号を読み出す作用を生じる。
【００２１】
固定磁性層１４と自由磁性層１６との間に絶縁層１５が設けられる。絶縁層１５は、一例としてＭｇＯを用いて形成される。絶縁層１５は、トンネル効果によってセンス電流を通流させるものであり、１ｎｍ程度の極めて薄厚に形成される。
【００２２】
キャップ層１７は、保護層として設けられるもので、一例としてＴａ/Ｒｕの２層膜を用いて形成される。
【００２３】
上部シールド層１８は、下部シールド層１１と同様にＮｉＦｅ等の軟磁性材を用いて形成される。この上部シールド層１８は、ＴＭＲ素子の電極を兼用するものである。
【００２４】
図１（ａ）に示すように、磁気抵抗効果膜４のコア幅方向の両側に、絶縁膜２０を介してハードバイアス層２１が形成される。
【００２５】
続いて、本実施形態に係る磁気抵抗効果素子１の磁気抵抗効果率（ＭＲ比）の測定方法の手順を説明する。図２は、そのフローチャートである。例えば、磁気再生ヘッドに組み込まれる磁気抵抗効果素子の場合であれば、ヘッドスライダの状態、ＨＧＡに組み込まれた状態等で測定が行われるが、特にその状態に限定されるものではない。
【００２６】
先ず、固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐを判定するステップを実施する（ステップＳ１）。より詳しくは、素子高さ方向に、磁場強度が徐々に増加する外部磁場Ｈを印加しながらρＨ曲線を測定して、測定される出力ρ（ここでは抵抗［Ω］）が増加もしくは減少のいずれの傾向を示すかによって磁化方向Ｍｐを判定する。
例えば、図３（ａ）に示すように、素子高さ方向における浮上面５から離れる方向に、−５００〜＋５００［Ｏｅ］の外部磁場Ｈを印加して、磁気抵抗効果素子１の出力ρ（ここでは抵抗［Ω］）を測定することによって、ρＨ曲線を得る。得られたρＨ曲線が、図３（ｂ）のように、外部磁場Ｈの増加にしたがって、出力ρが増加する場合には、固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐは素子高さ方向における浮上面５に向かう方向であると判定する。一方、得られたρＨ曲線が、図３（ｃ）のように、外部磁場Ｈの増加にしたがって、出力ρが減少する場合には、固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐは素子高さ方向における浮上面５から離れる方向であると判定する。
【００２７】
次いで、自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆを判定するステップを実施する（ステップＳ２）。より詳しくは、上記ステップＳ１によって判定された固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐに対して０［°］より大きく９０［°］より小さい角度θをなす方向に、磁場強度が０［Ｏｅ］から徐々に増加する外部磁場を印加しながらρＨ曲線を測定して、測定される抵抗値が抵抗最小値のピーク値を有する曲線となるかピーク値を有しない曲線となるかによって磁化方向Ｍｆを判定する。
例えば、固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐが、素子高さ方向における浮上面５に向かう方向であると判定された場合（図３（ｂ）の場合）には、図４（ａ）に示す方向に外部磁場Ｈを印加する。このときの挟角θは、０［°］＜θ＜９０［°］である。なお、本実施形態ではθ＝４５［°］に設定した。一方、固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐが、素子高さ方向における浮上面５から離れる方向であると判定された場合（図３（ｃ）の場合）には、図４（ｂ）に示す方向に外部磁場Ｈを印加する。このときの挟角θは、０［°］＜θ＜９０［°］である。なお、本実施形態ではθ＝４５［°］に設定した。
図４（ａ）、（ｂ）いずれの場合においても、一例として、０〜＋２０００［Ｏｅ］のように０から徐々に増加する外部磁場Ｈを印加して、磁気抵抗効果素子の出力ρ（ここでは抵抗［Ω］）を測定することによって、ρＨ曲線を得る。このとき、得られたρＨ曲線が、図６に示すように抵抗最小値となるピーク値を有する場合に、自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆは図４（ａ）、（ｂ）それぞれにおいて紙面に向かって右向きの方向であると判定する。これに対して、ピーク値を有しない場合に、自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆは図４（ａ）、（ｂ）それぞれにおいて紙面に向かって左向きの方向であると判定する。
【００２８】
次いで、磁気抵抗効果素子のρＨ曲線における抵抗最大値を得るステップを実施する（ステップＳ３）。
図７（ａ）のように図示された磁気抵抗効果素子１を例にとって説明する。これは、固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐが紙面に向かって下向きの方向（浮上面５に向かう方向）で、且つ自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆが紙面に向かって右向きの方向の場合の例である。この場合には、図７（ｂ）に示す方向に外部磁場Ｈを印加してρＨ曲線を測定する。より詳しくは、外部磁場Ｈの印加方向は、素子膜厚方向に垂直な面内において、自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆに対して９０［°］より大きく１８０［°］より小さい角度αで、且つ固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐに対して９０［°］より大きく１８０［°］より小さい角度βをなす方向である。本実施形態ではα＝１３５［°］、β＝１３５［°］に設定した。ただし、αの始点となる自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆ、およびβの始点となる固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐは、共に外部磁場Ｈの強度が０［Ｏｅ］の場合におけるそれぞれの磁化方向を基準としている。また、外部磁場Ｈの磁場強度は、０［Ｏｅ］から徐々に増加させながら印加してρＨ曲線を測定する。
このとき、外部磁場Ｈの強度を上げていくにつれ、自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆが図７（ｂ）中における右方向から次第に上向きに変化すると同時に、理想的には一定方向に固定されているはずの固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐも、外部磁場Ｈの影響を受けて自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆの変化よりも小さい変化率で図中下向きから次第に左向きに変化する。その結果、ある磁場強度において必ず図７（ｃ）に示す厳密な反平行状態、すなわち自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆと固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐとの挟角が厳密に１８０［°］となる状態に到達する。その状態から、さらに磁場強度を上げれば、図７（ｄ）に示すように反平行状態を通過した状態となる。このようにして得られたρＨ曲線は、図５に示す形状となる。磁気抵抗効果の原理からすれば、厳密な反平行状態のときに抵抗値が最大となる。したがって、得られたρＨ曲線における上向きのピーク値を測定することによって、厳密な反平行状態における磁気抵抗効果素子１の抵抗値（抵抗最大値）を取得できることとなる。これは、外部磁場Ｈの方向が特に定められた角度α、βである場合には限られず、角度α、βに応じて抵抗最大値を発生させる外部磁場Ｈの強度は異なるが、抵抗最大値の値そのものは角度α、βに関わらず一定の値として取得することができる。
【００２９】
なお、自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆが、上記とは逆に紙面に向かって左向きの方向である場合には、図７（ａ）〜図７（ｄ）と左右対称（紙面に対し）の図で考えればよく（図示を省略する）、上記と同様の方法でρＨ曲線における抵抗最大値を取得できる。固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐが、上記とは逆に上向きの方向である場合にも、α、βが各々９０［°］より大きく１８０［°］より小さい角度であれば、上記と同様の方法でρＨ曲線における抵抗最大値を取得できる。
【００３０】
次いで、磁気抵抗効果素子のρＨ曲線における抵抗最小値を得るステップを実施する（ステップＳ４）。
図８（ａ）のように図示された磁気抵抗効果素子１を例にとって説明する。これは、固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐが紙面に向かって下向きの方向（浮上面５に向かう方向）で、且つ自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆが紙面に向かって右向きの方向の場合の例である。この場合には、図８（ｂ）に示す方向に外部磁場Ｈを印加してρＨ曲線を測定する。より詳しくは、外部磁場Ｈの印加方向は、素子膜厚方向に垂直な面内において、自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆに対して１８０［°］より大きく２７０［°］より小さい角度αで、且つ固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐに対して０［°］より大きく９０［°］より小さい角度βをなす方向である。本実施形態ではα＝２２５［°］、β＝４５［°］に設定した。ただし、αの始点となる自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆ、およびβの始点となる固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐは、共に外部磁場Ｈの強度が０［Ｏｅ］の場合におけるそれぞれの磁化方向を基準としている。また、外部磁場Ｈの磁場強度は、０［Ｏｅ］から徐々に増加させながら印加してρＨ曲線を測定する。
このとき、外部磁場Ｈの強度を上げていくにつれ、自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆが図８（ｂ）中における右方向から次第に下向きに変化すると同時に、理想的には一定方向に固定されているはずの固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐも、外部磁場Ｈの影響を受けて自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆの変化よりも小さい変化率で図中下向きから次第に左向きに変化する。その結果、ある磁場強度において必ず図８（ｃ）に示す厳密な平行状態、すなわち自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆと固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐとの挟角が厳密に０［°］となる状態に到達する。その状態から、さらに磁場強度を上げれば、図８（ｄ）に示すように平行状態を通過した状態となる。このようにして得られたρＨ曲線は、図６に示す形状となる。磁気抵抗効果の原理からすれば、厳密な平行状態のときに抵抗値が最小となる。したがって、得られたρＨ曲線における下向きのピーク値を測定することによって、厳密な平行状態における磁気抵抗効果素子の抵抗値（抵抗最小値）を取得できることとなる。これは、外部磁場Ｈの方向が特に定められた角度α、βである場合には限られず、角度α、βに応じて抵抗最小値を発生させる外部磁場Ｈの強度は異なるが、抵抗最小値の値そのものは角度α、βに関わらず一定の値として取得することができる。
【００３１】
なお、自由磁性層１６の磁化方向Ｍｆが、上記とは逆に紙面に向かって左向きの方向である場合には、図８（ａ）〜図８（ｄ）と左右対称（紙面に対し）の図で考えればよく（図示を省略する）、上記と同様の方法でρＨ曲線における抵抗最小値を取得できる。固定磁性層１４の磁化方向Ｍｐが、上記とは逆に上向きの方向である場合にも、αが１８０［°］より大きく２７０［°］より小さい角度であり、βが０［°］より大きく９０［°］より小さい角度であれば、上記と同様の方法でρＨ曲線における抵抗最小値を取得できる。
【００３２】
次いで、ステップＳ３で得られた磁気抵抗効果素子１の抵抗最大値（「Ｒｍａｘ」とする）とステップＳ４で得られた磁気抵抗効果素子の抵抗最小値（「Ｒｍｉｎ」とする）とから磁気抵抗効果率（ＭＲ比）を算出するステップを実施する（ステップＳ５）。
ここで、磁気抵抗効果率（ＭＲ比）は、ＭＲ比＝（Ｒｍａｘ−Ｒｍｉｎ）／Ｒｍｉｎ  として算出することができる。
【００３３】
以上のように、本実施形態に係る測定方法は、特に、従来の測定・評価方法と比較すると、例えば前記特許文献１ではρＨ曲線を測定し、外部磁場が正の領域および負の領域のそれぞれにおける抵抗最大値を求めている。この二つの抵抗最大値は、いずれも測定範囲内での最大値であって、磁気抵抗効果素子の抵抗最大値ではない。これに対し、本実施形態では、確実に磁気抵抗効果素子の抵抗値が最大となる固定磁性層と自由磁性層の反平行状態を実現し、磁気抵抗効果素子の抵抗最大値を測定することが可能である。加えて、この抵抗最大値が正の外部磁場領域にしか現れないので、負の外部磁場領域で測定する必要がない。
また、前記特許文献１では上記二つの抵抗最大値を測定し、二つの抵抗最大値が等しくなるまで外部磁場方向を回転させ、二つの抵抗最大値が等しくなるときの角度から固定磁性層の磁化方向を求める方法であるため、外部磁場方向が何回も回転する可能性がある。これに対し、本実施形態では、二つの角度領域内で、それぞれ任意の角度で一回だけρＨ曲線を測定して、磁気抵抗効果素子の抵抗最大値と抵抗最小値とを測定すればよい。加えて、外部磁場方向の細かい調節が必要なく、角度が正確に分かる必要もない。
また、前記特許文献１では、抵抗最小値を求めていないのに対し、本実施形態では、素子の抵抗最小値も測定して、確実に固定磁性層と自由磁性層の平行状態を実現している。
また、前記特許文献３では、自由磁性層の磁化方向（ハードバイアス層の磁化方向）に平行となる方向に外部磁場を印加し、自由磁性層の磁化方向を反転させる測定方法が記載されている。しかし、自由磁性層の磁化方向に平行に外部磁場が印加されるため、磁化回転方向を制御できず、平行もしくは反平行のいずれかの状態しか実現できない。これに対し、本実施形態では、平行および反平行の両方の状態を実現できる。加えて、どちらの状態も厳密な平行状態、あるいは反平行状態として実現可能である。
【００３４】
本実施形態に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法によれば、磁気抵抗効果素子における平行状態、反平行状態を確実に実現でき、厳密な平行状態、反平行状態における素子出力ρ（抵抗値）を得てＭＲ比を算出することが可能となる。したがって、ＭＲ比の測定精度を飛躍的に向上させることが可能となる。
また、測定時に印加する外部磁場はハードバイアス磁場より少し大きい程度（例えば、２０００［Ｏｅ］程度）であれば、測定可能である。従来のように非常に強い外部磁場が必要ないため、強磁場による悪影響を回避できる。
また、外部磁場の大きさを変えるだけで、自由磁性層と固定磁性層の磁化を回転させることが可能であるため、回転を制御するために、外部磁場を回転させる必要も、素子そのものを回転させる必要もない。
【００３５】
また、高精度な測定値（ＭＲ比）を取得することが可能となることによって、当該ＭＲ比に基づく磁気抵抗効果膜の特性評価を高精度に行うことが可能となる。さらに、磁気ヘッドやＭＲＡＭ等における磁気抵抗効果素子の特性評価を行い、製造工程の形成条件へフィードバックする製造方法の実現も可能となる。
【００３６】
なお、ＴＭＲ素子を例にとり説明を行ったが、ＣＰＰ−ＧＭＲ素子等に対して本発明を同様に適用できることはもちろんである。
【図面の簡単な説明】
【００３７】
【図１】本発明の実施形態に係る測定方法の対象となる磁気抵抗効果素子の膜構成の例を示す概略図である。
【図２】本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法のフローチャートである。
【図３】本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法を説明する説明図である。
【図４】本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法を説明する説明図である。
【図５】本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法で測定されるρＨ曲線の例（抵抗最大値のピーク値を有する場合）である。
【図６】本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法で測定されるρＨ曲線の例（抵抗最小値のピーク値を有する場合）である。
【図７】本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法を説明する説明図である。
【図８】本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法を説明する説明図である。
【図９】従来の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法を説明する説明図である。
【図１０】従来の実施形態に係る磁気抵抗効果素子の磁気抵抗効果率の測定方法を説明する説明図である。
【符号の説明】
【００３８】
１  磁気抵抗効果素子
４  磁気抵抗効果膜
５  浮上面
１１  下部シールド層
１２  下地層
１３  反強磁性層
１４  固定磁性層
１５  絶縁層
１６  自由磁性層
１７  キャップ層
１８  上部シールド層
２０  絶縁膜
２１  ハードバイアス層
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図５】
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【図６】
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