(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
基板側から順に、セルフピン型の強磁性固定層、非磁性中間層、強磁性自由層を積層してなる磁気抵抗効果膜を用いて磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記基板上の第１部位に、線状の第１パターンを第１方向に形成する第１パターン形成工程と、
前記基板上の第２部位に、線状の第２パターンを第２方向に形成する第２パターン形成工程と、
前記基板上の前記第１パターンおよび前記第２パターンを形成した部位上に、所定の磁界印加角度をもって磁界を印加しながら磁気抵抗効果膜を形成する磁気抵抗効果膜形成工程と、
前記第１パターンおよび前記第２パターンを形成した部位上の前記磁気抵抗効果膜を所定形状に加工して、１対の電極を有する磁気抵抗効果素子を形成する素子形成工程と、
を有し、
前記磁界印加角度は、
前記第１方向と前記第２方向の間の角度に設定されており、
前記第１パターン形成工程、前記第２パターン形成工程、前記磁気抵抗効果膜形成工程、および前記素子形成工程を、
前記第１方向、前記第２方向、前記第１部位、および前記第２部位を各回で変更して複数回実行する
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項２】
基板側から順に、強磁性自由層、非磁性中間層、セルフピン型の強磁性固定層を積層してなる磁気抵抗効果膜を用いて磁気抵抗効果素子を製造する方法であって、
前記基板上に、所定の磁界印加角度をもって磁界を印加しながら磁気抵抗効果膜を形成する磁気抵抗効果膜形成工程と、
前記磁気抵抗効果膜上の第１部位に、線状の第１パターンを第１方向に形成する第１パターン形成工程と、
前記磁気抵抗効果膜上の第２部位に、線状の第２パターンを第２方向に形成する第２パターン形成工程と、
前記磁気抵抗効果膜の前記第１パターンおよび前記第２パターンを形成した部位を所定形状に加工して、１対の電極を有する磁気抵抗効果素子を形成する素子形成工程と、
を有し、
前記磁界印加角度は、
前記第１方向と前記第２方向の間の角度に設定されており、
前記磁気抵抗効果膜形成工程、前記第１パターン形成工程、前記第２パターン形成工程、および前記素子形成工程を、
前記第１方向、前記第２方向、前記第１部位、および前記第２部位を各回で変更して複数回実行する
ことを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項３】
前記第２方向は、前記第１方向に対して９０度の方向に設定されており、
前記第１パターン形成工程、前記第２パターン形成工程、前記磁気抵抗効果膜形成工程、および前記素子形成工程をそれぞれ２回実行し、
２回目に前記第１パターン形成工程を実行する際の前記第１部位は、
１回目に前記第１パターン形成工程を実行する際の前記第１部位と正対する位置に設定されており、
２回目に前記第２パターン形成工程を実行する際の前記第２部位は、
１回目に前記第２パターン形成工程を実行する際の前記第２部位と正対する位置に設定されている
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製造方法。
【請求項４】
前記磁界印加角度は、前記第１方向と前記第２方向がなす角度の半角に設定されている
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製造方法。
【請求項５】
１回目に前記磁気抵抗効果膜形成工程を実行する際には、
前記磁界印加角度は、前記第１方向および前記第２方向と４５度をなす角度に設定されており、
２回目に前記磁気抵抗効果膜形成工程を実行する際には、
前記磁界印加角度は、１回目に前記磁気抵抗効果膜形成工程を実行する際の前記磁界印加角度＋１８０度の角度に設定されている
ことを特徴とする請求項３記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
【請求項６】
基板側から順に、セルフピン型の強磁性固定層、非磁性中間層、強磁性自由層を積層してなる磁気抵抗効果膜を用いて構成された複数の磁気抵抗効果素子を備え、
前記基板上の第１部位には、線状の第１パターンが第１方向に形成されており、
前記基板上の第２部位には、線状の第２パターンが第２方向に形成されており、
前記基板上の前記第１パターンおよび前記第２パターンを形成した部位上にはさらに前記磁気抵抗効果膜が形成されており、
各前記磁気抵抗効果素子は、
前記第１パターンおよび前記第２パターンを形成した部位上の前記磁気抵抗効果膜を所定形状に加工してなる１対の電極を有し、
前記強磁性固定層の磁化の向きがそれぞれ異なっている
ことを特徴とする磁気センサ。
【請求項７】
基板側から順に、強磁性自由層、非磁性中間層、セルフピン型の強磁性固定層を積層してなる磁気抵抗効果膜を用いて構成された磁気抵抗効果素子を備え、
前記基板上には磁気抵抗効果膜が形成されており、
前記磁気抵抗効果膜上の第１部位には、線状の第１パターンが第１方向に形成されており、
前記磁気抵抗効果膜上の第２部位には、線状の第２パターンが第２方向に形成されており、
各前記磁気抵抗効果素子は、
前記磁気抵抗効果膜の前記第１パターンおよび前記第２パターンを形成した部位を所定形状に加工してなる１対の電極を有し、
前記強磁性固定層の磁化方向がそれぞれ異なっている
ことを特徴とする磁気センサ。
【請求項８】
前記第２方向は、前記第１方向に対して９０度の方向に設定されており、
前記磁気抵抗効果膜を有する前記磁気抵抗効果素子を４個備え、
各前記磁気抵抗効果素子の磁化方向は９０度ずつ異なっている
ことを特徴とする請求項６または請求項７記載の磁気センサ。
【請求項９】
外部磁界の絶対角度を算出する演算部と、
磁化方向が１８０度異なる２つの前記磁気抵抗効果素子を有する２対のブリッジ回路と、
を備え、
前記演算部は、
第１の前記ブリッジ回路の出力電圧と第２の前記ブリッジ回路の出力電圧の逆正接演算により前記絶対角度を算出する
ことを特徴とする請求項８記載の磁気センサ。
【請求項１０】
請求項６または請求項７記載の磁気センサと、
前記基板の法線方向の磁気を検出する磁気検出部と、
を備えたことを特徴とする３次元磁気センサ。
【請求項１１】
請求項８記載の磁気センサと、
角度検知対象物の角度と同期して回転する磁界を発生する永久磁石と、
を備え、
前記磁気センサは、
前記永久磁石から生じる磁界を用いて前記角度検知対象物の絶対角度を検出する
ことを特徴とする回転角度検出装置。
【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製造方法、磁気抵抗素子を用いた磁気センサ、および磁気センサを用いた回転角度検出装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
磁気抵抗効果素子を用いた磁気センサは、磁界発生機構を搭載した検知対象物の変位を非接触で検出することが可能であり、磁気エンコーダや磁気回転角度検出センサとして利用されている。磁気抵抗効果素子の中でも、スピンバルブ（以下、ＳＶと記載する）型と呼ばれる巨大磁気抵抗効果（以下、ＧＭＲと記載する）膜を用いた磁気抵抗効果素子は、回転角度検出に対して有用である。【０００３】
特許文献１に記載されているように、ＳＶ型ＧＭＲ膜は、反強磁性層／強磁性固定層／非磁性中間層／強磁性自由層の基本構成から成る。強磁性固定層は、隣接して成膜された反強磁性層との交換結合により、その磁化方向が一方向に固定されている。一方、強磁性自由層の磁化方向は、外部磁界に応じて変化する。【０００４】
したがって、ＳＶ型ＧＭＲ膜に対して、比較的小さい強度の信号回転磁界を印加すると、強磁性固定層の磁化と強磁性自由層の磁化の相対角度が変化し、これに応じて電気的な出力を得ることができる。すなわち、回転検知対象物に永久磁石などの磁界発生機構を搭載し、回転検知対象物の回転運動に同期して生じる回転磁界を電気信号に変換することで、回転角度センサとしての機能が得られる。【０００５】
特に、回転検知対象物の絶対角度を検出するためには、回転磁界に対して磁気抵抗効果素子の検出感度が等方的であり、任意の磁界方向に対して検出誤差が小さいことが重要となる。また、動作環境温度の変動に対して検出角度に乖離が生じないことも必要である。【０００６】
このような課題に対して、強磁性固定層の磁化方向が異なるＳＶ型ＧＭＲ膜を用いた磁気抵抗効果素子を複数有し、これらをブリッジ回路状に接続した回転角度センサが提案されている。【０００７】
一般に、ひとつのＳＶ型ＧＭＲ膜について、強磁性固定層のある特定部位のみを所望の複数方向に着磁することは困難である。したがって、複数の磁化方向を有する磁気抵抗効果素子を得るためには、あらかじめ強磁性固定層の磁化方向が異なるＳＶ型ＧＭＲ膜を用いた磁気抵抗効果素子を複数作製しておくことが必要である。その後、磁気抵抗効果素子を個々の素子ユニットに切断して、ブリッジ回路に実装することになる。【０００８】
一方、回転角度センサには、高温環境下での安定動作に対する要求も強い。ＳＶ型ＧＭＲ膜の熱安定性という観点では、強磁性固定層の磁化をいかに強固に固定するかがボトルネックとなる。反強磁性層との交換結合は、一般に２５０℃から３２０℃程度で消失することから、十分な熱安定性を実現することは困難であった。【０００９】
特許文献２には、上記課題に対して、別の固定層磁化の固定方法として、反強磁性層を含まない、第一の強磁性層／反強磁性的結合層／第二の強磁性層からなる強磁性固定層の構造が開示されている。例えば、Ｃｏ／Ｒｕ／Ｃｏという積層構造を適切な厚さと作製方法で形成すると、２つのＣｏ層がＲｕ層を介して反強磁性的に強く層間結合し、結果、反平行配列した２つのＣｏ層の磁化が外部磁界によって変化しにくくなる。特許文献２に記載されている技術は、このことを応用している。ここでは、このような強磁性固定層構造をセルフピン型と呼ぶことにする。【００１０】
セルフピン型の強磁性固定層は、反強磁性層との交換結合を活用した通常の強磁性固定層よりも、より高温下まで磁化を安定に固定することができる。そのため、上記課題に対して好ましい構成であると言える。【００１１】
また、セルフピン型の強磁性固定層は、磁化方向を規定する手法に関しても大きな利点がある。【００１２】
一般に、反強磁性層との交換結合を活用した通常の強磁性固定層の磁化方向は、ＧＭＲ膜を成膜した後、磁界を印加しながら行う熱処理で規定される。すなわち、この手法では、同一基板上に異なる方向へ強磁性固定層の磁化を規定することが困難であった。【００１３】
一方で、セルフピン型の強磁性固定層は、成膜する時に印加する磁界の方向を変えることで、磁化を任意の方向に設定することができる。そのため、同一基板内に、異なる方向に強磁性固定層の磁化を設定した複数のＧＭＲ膜を形成することができる。【００１４】
したがって、微細加工を用いて磁気抵抗効果素子を形成する工程を経て、ブリッジ回路へ電極端子を接続する工程を、同一基板内で実施することができる。そのため、簡便な製造フローで磁気センサを作製することが可能である。【００１５】
特許文献３には、上記のような手法を用いた磁気センサが記載されている。【００１６】
特許文献４には、セルフピン型の強磁性固定層を複数方向に着磁する技術として、局所的な加熱を利用した着磁方法が記載されている。【００１７】
特許文献５には、強磁性固定層の磁化方向制御に関して、エッチングによるテクスチャー形成を用いて一軸磁気異方性を誘導する手法が開示されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１８】
【特許文献１】特許第３０４０７５０号公報
【特許文献２】特許第３０３３９３４号公報
【特許文献３】特開２００８−３０６１１２号公報
【特許文献４】特表２００２−５１９８７３号公報
【特許文献５】特開２００７−１４２３９３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１９】
上述したように、セルフピン型の強磁性固定層を用いたＧＭＲ膜により構成される磁気センサは、（１）熱安定性に優れる、（２）同一基板上に、強磁性固定層の磁化が異なる方向に設定された複数の磁気抵抗効果素子、およびこれを接続して成るブリッジ回路を形成することが可能である、等の利点がある。【００２０】
しかしながら、例えば、相異なる４方向の強磁性固定層の磁化設定を必要とする場合には、ＧＭＲ膜を成膜する工程が４回必要となる。この場合、工程数が多く、製造タクト・コストの面では不利となる。【００２１】
また、回転角度センサの性能において重要となる検出角度誤差については、ブリッジ回路を構成する個々の磁気抵抗効果素子の特性ばらつきが大きな影響を与える。すなわち、４回に分割して成膜した個々のＧＭＲ膜の特性にばらつきが生じると、検出角度誤差の点で性能が劣る懸念がある。また、４段構成となるＧＭＲ膜では、ＧＭＲ膜を成膜する際のバッチ間の特性ばらつきに加えて、上段に進むほど、表面凹凸の増大などが特性乖離を引き起こす可能性がある。【００２２】
上記特許文献４に記載の技術では、強磁性固定層の磁化固定に関して、熱安定性や強磁界耐性を犠牲にする必要があり、信頼性の高い磁気センサが得られ難い懸念がある。【００２３】
上記特許文献５に記載の技術では、強磁性固定層の磁化容易軸を制御することができるが、磁化容易軸上のいずれの向きに磁化を設定するかまでは規定することが難しかった。【００２４】
本発明は、上記のような課題を解決するためになされたものであり、ＧＭＲ膜を成膜する工程の数を少なくしつつ、強磁性固定層の磁化の方向と向きをともに規定することができる手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】
【００２５】
本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法では、方向性を有する複数のパターンを形成することによって強磁性固定層の磁化方向を複数方向に規定する。また、磁気抵抗効果膜を成膜するときに、前記複数のパターン同士が形成する角度の間に設定された角度で磁界を印加する。
【発明の効果】
【００２６】
本発明に係る磁気抵抗効果素子の製造方法によれば、磁気抵抗効果膜を形成する工程を１回実行する毎に、磁気抵抗効果膜を複数の方向と向きへ着磁することができる。これにより、安価で、検出角度誤差が小さく、熱安定性に優れる高性能な磁気抵抗効果素子を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を示すフローチャートである。
【図２】図１のステップＳ１０１等において、イオンビームエッチング法を用いてテクスチャーを形成する手法を示す模式図である。
【図３】テクスチャーの上にＧＭＲ膜を形成した後のＴＥＭ観察図である。
【図４】強磁性固定層の磁化方向を調べるためにテクスチャーを形成した試料の配置図である。
【図５】印加磁界（外部磁界）の角度とＧＭＲ膜の抵抗値との関係を測定した結果を示す図である。
【図６】実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を図示したものである。
【図７】磁気抵抗効果素子の構成例を示す模式図である。
【図８】実施の形態２に係る磁気センサの機能ブロック図である。
【図９】各ブリッジ回路の等価回路図である。
【図１０】第１ブリッジ回路と第２ブリッジ回路の出力を示す図である。
【図１１】実施の形態３に係る磁気センサの模式図である。
【図１２】実施の形態８に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
以下、図面を参照しながら本発明の実施の形態を説明する。理解を容易にするため、以下の図において同じ機能部分には同一の符号を付して説明する。
【００２９】
また、ここでは説明を簡略化するため、強磁性固定層の磁化方向が、基板面内のある基準方向に対して、０°、９０°、１８０°、２７０°の４つの向きに設定された磁気抵抗効果素子を作製する場合を例に説明を行う。上記の各角度については、所望の性能等の要件を満たすものであれば、任意の角度に設定することが可能である。すなわち、本発明における強磁性固定層の磁化方向は、上記４つの角度の向きに限定されるものではない。
【００３０】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を示すフローチャートである。図１のフローチャートは、基板側から順に、強磁性固定層／非磁性中間層／強磁性自由層を積層してＧＭＲ膜を成膜する手順を示す。以下、図１の各ステップについて説明する。
【００３１】
（図１：ステップＳ１０１）
基板上の特定の部位（第１部位）に、基板の基準方向に対して０°の向き（第１方向）で直線状の第１テクスチャー（第１パターン）を形成する。実際のテクスチャーは、基板の基準方向に対して０°の向きと１８０°の向きを結ぶ方向に、直線状に形成されることになる。
【００３２】
ここでは、後述のステップＳ１０５と区別するため、本ステップで形成されるテクスチャーの向きは、基準方向に対して０°であるとした。以下の説明でも、同様の考え方を用いて、テクスチャーの方向を表現する。
【００３３】
テクスチャーの形成手法については、後述の図２で改めて説明する。以下のステップにおいてテクスチャーを形成する手法についても同様である。なお、本ステップを実行している様子は、後述の図６（１）で改めて図示する。
【００３４】
（図１：ステップＳ１０２）
基板上の特定の部位（第１部位とは異なる第２部位）に、基板の基準方向に対して９０°の向き（第２方向）で直線状の第２テクスチャー（第２パターン）を形成する。実際のテクスチャーは、基板の基準方向に対して９０°の向きと２７０°の向きを結ぶ方向に、直線状に形成されることになる。なお、本ステップを実行している様子は、後述の図６（１）で改めて図示する。
【００３５】
（図１：ステップＳ１０３）
上記第１パターンと第２パターンを形成した部位上に、ＧＭＲ膜を成膜する。このとき少なくとも、強磁性固定層を成膜する過程において、第１パターンと第２パターンがなす角度の間の角度、好ましくは４５°の角度θで磁界を印加しながら、成膜を行う。磁界の大きさは、通常ＧＭＲ膜の強磁性層としてよく用いられるＣｏ−Ｆｅが飽和する程度の大きさとする。具体的には、数ｋＡ／ｍから数十ｋＡ／ｍ程度が適切である。
【００３６】
ＧＭＲ膜の強磁性固定層には、ステップＳ１０１〜Ｓ１０２で形成したテクスチャーの指向性に応じて、０°と１８０°を結ぶ方向、および９０°と２７０°を結ぶ方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性が誘導される。言い換えると、強磁性固定層の磁化方向を規定することができる。
【００３７】
さらに、θ＝４５°の方向に磁界を印加しながら成膜を行うと、その磁界は、第１テクスチャーの働きによって０°の向きに分解される成分と、第２テクスチャーの働きによって９０°の向きに分解される成分とに分かれる。この作用により、強磁性固定層の磁化の向きが０°および９０°の向きに設定されることになる。
【００３８】
すなわち、強磁性固定層の磁化方向は、単に０°の向きと１８０°の向きを結ぶ「方向」、および９０°の向きと２７０°の向きを結ぶ「方向」に設定されるのみならず、明示的に０°の「向き」と９０°の「向き」に設定されるのである。
【００３９】
なお、本ステップを実行している様子は、後述の図６（２）で改めて図示する。
【００４０】
（図１：ステップＳ１０４）
ステップＳ１０１〜Ｓ１０３で得られた、磁化方向が０°の向きと９０°の向きに設定されたＧＭＲ膜を、後述の図６（３）で改めて説明するパターニング等の手法により、所望の形状に加工する。
【００４１】
（図１：ステップＳ１０５）
Ａｌ２Ｏ３膜などの分離絶縁膜を成膜する。
【００４２】
（図１：ステップＳ１０６）
基板上の特定の部位（第１部位、第２部位とは異なる第３部位）に、基板の基準方向に対して１８０°の向きで直線状の第３テクスチャー（第３パターン）を形成する。実際のテクスチャーは、基板の基準方向に対して０°の向きと１８０°の向きを結ぶ方向に、直線状に形成されることになる。なお、本ステップを実行している様子は、後述の図６（４）で改めて図示する。
【００４３】
（図１：ステップＳ１０７）
基板上の特定の部位（第１部位〜第３部位とは異なる第４部位）に、基板の基準方向に対して２７０°の向きで直線状の第４テクスチャー（第４パターン）を形成する。実際のテクスチャーは、基板の基準方向に対して９０°の向きと２７０°の向きを結ぶ方向に、直線状に形成されることになる。なお、本ステップを実行している様子は、後述の図６（４）で改めて図示する。
【００４４】
（図１：ステップＳ１０８）
上記第３パターンと第４パターンを形成した部位上に、ＧＭＲ膜を成膜する。このとき少なくとも、強磁性固定層を成膜する過程において、第３パターンと第４パターンがなす角度の間の角度、好ましくは２２５°の角度θで磁界を印加しながら、成膜を行う。磁界の大きさについては、ステップＳ１０３と同様でよい。
【００４５】
本ステップにより、強磁性固定層の磁化方向は、ステップＳ１０３と同様の原理で１８０°の「向き」と２７０°の「向き」に設定される。
【００４６】
なお、本ステップを実行している様子は、後述の図６（５）で改めて図示する。
【００４７】
（図１：ステップＳ１０９）
ステップＳ１０６〜Ｓ１０８で得られた、磁化方向が１８０°の向きと２７０°の向きに設定されたＧＭＲ膜を、後述の図６（６）で改めて説明するパターニング等の手法により、所望の形状に加工する。
【００４８】
（図１：ステップＳ１１０）
Ａｌ２Ｏ３膜などの分離絶縁膜を成膜する。
【００４９】
（図１：ステップＳ１１１）
フォトレジスト工程→イオンミリング工程→電極膜形成工程を通して、磁気抵抗効果素子に一対の電極を接続する。
【００５０】
以上、本実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を説明した。
【００５１】
次に、各ステップの詳細について説明する。
【００５２】
図２は、図１のステップＳ１０１等において、イオンビームエッチング法を用いてテクスチャーを形成する手法を示す模式図である。図２（ａ）は基板とイオンガンの配置を示す側面図、図２（ｂ）は基板にテクスチャーが形成された状態を示す斜視図である。以下では図１のステップＳ１０１を例に取り、同ステップの実行手順を説明する。
【００５３】
（図１：ステップＳ１０１：手順１）
ガラス基板に、スパッタ法によりＡｌ２Ｏ３膜を３０ｎｍ成膜する。
【００５４】
（図１：ステップＳ１０１：手順２）
ガラス基板の法線方向に対して、イオンビームの入射方向が例えば６０°となるように、イオンガンとガラス基板を配置する。
【００５５】
（図１：ステップＳ１０１：手順３）
イオンガンを用いてイオンビームエッチングを３０秒間実行する。
【００５６】
（図１：ステップＳ１０１：手順４）
ガラス基板を１８０°自転させ、イオンガンを用いてイオンビームエッチングを３０秒間実行する。
【００５７】
（図１：ステップＳ１０１：手順５）
手順３〜４を、所定回数繰り返し実行する。この結果、図２（ｂ）に示すような、線状の指向性を持ったテクスチャーが形成される。
【００５８】
以上、図１のステップＳ１０１等の詳細について説明した。ここで、上記手順３〜手順４について補足しておく。
【００５９】
イオンビームエッチングを行う場合は、面内のエッチング量が均一となるように、基板を自転させるのが一般的である。本実施の形態１では、意図的に基板を自転させずに処理することで、エッチング方向に指向性を持たせた。これにより、面内のエッチング量が均一なテクスチャーを、線状の指向性をもって形成することができる。
【００６０】
図３は、テクスチャーの上にＧＭＲ膜を形成した後のＴＥＭ（Ｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ  Ｅｌｅｃｔｒｏｎ  Ｍｉｃｒｏｓｃｏｐｅ）観察図である。図３（ａ）は図２のＡ−Ａ’断面、図３（ｂ）はこれに直交する図２（ｂ）のＢ−Ｂ’断面の観察図である。
【００６１】
まず、スパッタ法によりガラス基板上にＡｌ２Ｏ３膜を成膜した。次に、スパッタ法により、下から順に、Ｔａ（３）／Ｒｕ（２）／Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）／Ｒｕ（０．３５）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２．５）／Ｃｕ（２．１）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（１）／Ｎｉ８５Ｆｅ１５（２）／Ｃｕ（０．６）／Ｔａ（２）の構成からなるＧＭＲ膜を成膜した。ＧＭＲ膜構成表記において、（）内数値は各膜厚（単位：ｎｍ）であり、下添え字は合金組成（単位：ａｔ％）である。ＧＭＲ膜の層構成の内訳は、以下の通りである。
【００６２】
（下地層）Ｔａ（３）／Ｒｕ（２）
（強磁性固定層）Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）／Ｒｕ（０．３５）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２．５）
（非磁性中間層）Ｃｕ（２．１）
（強磁性自由層）Ｃｏ９０Ｆｅ１０（１）／Ｎｉ８５Ｆｅ１５（２）
（保護層）Ｃｕ（０．６）／Ｔａ（２）
Ａ−Ａ’断面には、Ａｌ２Ｏ３膜表面に、周期的な凹凸が観察された。周期は１０ｎｍ程度であり、振幅は１ｎｍ程度であった。図示した部位以外にも全面に渡って、比較的周期と振幅の揃った凹凸を確認することができた。Ｂ−Ｂ’断面はほぼ平坦で、明確な凹凸構造は認められなかった。
【００６３】
すなわち、上述したような手法によるイオンビームエッチングによって、指向性のあるテクスチャーが形成されたことが分かる。
【００６４】
次に、このような指向性のあるテクスチャーが、強磁性層の磁気特性に与える影響について調べた。
【００６５】
まず上記と同様に、ガラス基板／Ａｌ２Ｏ３膜（３０ｎｍ）に、イオンビームエッチングによって指向性のあるテクスチャーを形成した。その後、Ｔａ（３ｎｍ）／Ｒｕ（２）／Ｃｏ７５Ｆｅ２５（３）／Ｒｕ（２）という構成の積層膜を成膜し、ＶＳＭ（振動試料型磁力計）を用いて、Ｃｏ７５Ｆｅ２５（３）層の磁気特性を評価した。
【００６６】
評価の結果、図２における（ａ）Ａ−Ａ’方向が磁化困難軸、（ｂ）紙面垂直方向が磁化容易軸となる一軸磁気異方性が誘導されていることが確認された。磁化困難軸を励磁した際に得られた異方性磁界Ｈｋは、８ｋＡ／ｍ程度であった。また、磁化容易軸を励磁した際は、保磁力Ｈｃｅは１．６ｋＡ／ｍ程度であった。
【００６７】
イオンビームエッチングを行わない場合には、それぞれＨｋ＝０．６ｋＡ／ｍ程度、Ｈｃｅ＝１ｋＡ／ｍ程度であったことから、指向性のあるテクスチャーを形成することによって、大きな磁気異方性が誘導されたことが分かる。
【００６８】
なお、この磁気異方性は、積層膜を成膜する時の印加磁界の有無や印加磁界の方向にほとんど依存しないことを確認している。
【００６９】
次に、指向性のあるテクスチャー上に成膜したＧＭＲ膜の特性を評価した結果について説明する。
【００７０】
まず上記と同様に、ガラス基板／Ａｌ２Ｏ３膜（３０ｎｍ）に、イオンビームエッチングによって指向性のあるテクスチャーを形成した。その後、上述したＴａ（３ｎｍ）／Ｒｕ（２）／Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）／Ｒｕ（０．３５）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２．５）／Ｃｕ（２．１）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（１）／Ｎｉ８５Ｆｅ１５（２）／Ｃｕ（０．６）／Ｔａ（２）の構成からなるＧＭＲ膜を成膜した。ここでは、ＧＭＲ膜成膜時に磁界は印加していない。上記ＧＭＲ膜の構成の詳細について、ここで説明しておく。
【００７１】
セルフピン型の強磁性固定層：Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）／Ｒｕ（０．３５）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２．５）では、Ｒｕ（０．３５）層を介して、Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）層とＣｏ９０Ｆｅ１０（２．５）層が反強磁性的に強く層間結合しており、互いの磁化が反平行配列した状態となっている。
【００７２】
この強磁性固定層の磁化方向を安定にするためには、（１）反強磁性的層間結合層（ここではＲｕ（０．３５）層）を介した層間結合エネルギーが大きいこと、（２）実効的な強磁性固定層の磁化量がゼロであること、すなわち、Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）層の磁化量とＣｏ９０Ｆｅ１０（２．５）の磁化量を等しくすること、が効果的である。また、ここでは、強磁性固定層と強磁性自由層の間に作用する層間結合磁界がゼロとなるように、Ｃｕ層の膜厚を２．１ｎｍとした。
【００７３】
ここで示したＧＭＲ膜構成は典型例を示したに過ぎず、磁気抵抗効果（ＭＲ）特性や強磁性層の磁気特性に関して、より好ましい結果が得られるように、材料や膜厚を適宜最適化しても、本発明の支障となるものではない。
【００７４】
まず、比較のため、テクスチャーを形成しない場合について、ＭＲ特性を直流４端子法で測定した。この場合、強磁性固定層の磁化方向が一方向に規定されておらず、良好なＭＲ特性が得られなかった。
【００７５】
一方、テクスチャーを形成した場合、１０％程度のＭＲ比（磁気抵抗変化率）が得られており、良好な特性を示した。ＭＲ曲線の形状から、強磁性固定層と強磁性自由層の磁化が、印加磁界の大きさに応じて平行配列（抵抗最小）および反平行配列（抵抗最大）となっている様子が確認できた。さらに、印加磁界の大きさを徐々に増加させていったところ、強磁性固定層の磁化方向は、１５０ｋＡ／ｍまで安定して固定されていることが確認された。
【００７６】
次に、強磁性固定層の磁化方向に関して詳細に調べた。
【００７７】
図４は、強磁性固定層の磁化方向を調べるためにテクスチャーを形成した試料の配置図である。同図に示すように、ガラス基板／Ａｌ２Ｏ３膜（３０ｎｍ）にイオンビームエッチングによって指向性のあるテクスチャーを形成した試料を２枚準備した。次に、指向性テクスチャーの方向が互いに直交するように配置して、上述したＧＭＲ膜を無磁界中で成膜した。
【００７８】
ここでは、強磁性固定層の磁化方向として、Ｃｕ（２．１）層に接したＣｏ９０Ｆｅ１０（２．５）層の磁化方向に着目する。
【００７９】
まず、強磁性固定層の磁化方向を求めるために、外部磁界方向に対するＧＭＲ膜抵抗の依存性を評価した。外部磁界の大きさは１６ｋＡ／ｍに固定し、印加方向を０°から３６０°まで１５°刻みで変えて測定を行った。
【００８０】
強磁性固定層の磁化方向は、１６ｋＡ／ｍの印加磁界に対して安定であるため、その方向は変化しない。一方で、強磁性自由層の磁化方向は、印加磁界の方向に向くので、強磁性固定層と強磁性自由層の磁化の相対角度が変わり、ＧＭＲ効果（ＧＭＲ膜の抵抗変化）が発現する。
【００８１】
図５は、印加磁界（外部磁界）の角度とＧＭＲ膜の抵抗値との関係を測定した結果を示す図である。図５の上図は図４の左側のテクスチャーについての測定結果、図５の下図は図４の右側のテクスチャーについての測定結果である。ＧＭＲ膜の抵抗は、外部磁界の方向に対して正弦波的に変化している。図５の上下の波形を比較すると、テクスチャーの指向性方向によってその位相が異なっている様子が分かる。
【００８２】
ＧＭＲ膜抵抗が最小になっている時点における印加磁界の角度が、強磁性固定層の磁化方向と一致しているといえる。なぜならば、磁界印加方向と強磁性自由層の磁化は一致しており、ＧＭＲ膜抵抗が最小になっている際に、強磁性固定層の磁化と強磁性自由層の磁化（すなわち印加磁界の角度）は同一の方向を向いていると考えられるからである。
【００８３】
指向性テクスチャーの方向が互いに直交するように配置された試料における磁性固定層の磁化方向は、それぞれ−９０°および−１８０°と見積もることができる。すなわちこれは、１回のＧＭＲ膜成膜によって、強磁性固定層の磁化方向を、直交した２方向に着磁することができたことに他ならない。
【００８４】
本実施の形態１では、磁化方向を上述のように直交した２方向に着磁することに加え、ＧＭＲ膜を成膜するときに磁界を印加することにより、磁化の向きをも規定することができる。
【００８５】
なお、θ＝４５°の方向に磁界を印加しながら成膜を行ったＧＭＲ膜における強磁性固定層の磁化は、後に続くθ＝２２５°の方向に磁界を印加しながら行う成膜工程によって影響を受けない。これは、前述したように、磁化方向が規定されたセルフピン型の強磁性固定層：Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）／Ｒｕ（０．３５）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２．５）は、指向性テクスチャーによって誘導された大きな一軸磁気異方性と、Ｒｕ（０．３５）層を介した強い反強磁性的な層間結合によって、その磁化方向が極めて安定であることによる。すなわち、１５０ｋＡ／ｍ程度以上の大きさの磁界が印加されない限り、強磁性固定層の磁化方向が変わることがないからである。
【００８６】
図６は、本実施の形態１に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を図示したものである。ここではガラス基板を上から見た平面図を工程毎に図示した。以下、図６の各工程について説明する。
【００８７】
（１）テクスチャー形成（０°、９０°）
Ａｌ２Ｏ３膜を成膜したガラス基板の表面に、フォトレジスト工程によって、所望の部位のみにテクスチャーが形成されるように、レジストパターンを形成する。次いで、前述したような手法により、指向性を有するテクスチャーを形成する。このフロー・セットを、テクスチャーの指向性が直交する２方向となるように、２度行う。
【００８８】
本工程は、図１のステップＳ１０１〜Ｓ１０２に相当する。本工程によって、ガラス基板の基準方向（図１では図面の右向き）に対して０°に向いたテクスチャーと、同基準方向に対して９０°に向いたテクスチャーとが形成される。
【００８９】
（２）ＧＭＲ膜を成膜（θ＝４５°）
ＧＭＲ膜を成膜する時、特に、少なくとも下地層に接する側の強磁性固定層（ここでは、Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）層）を成膜する際に、０°＜θ＜９０°、好ましい一例としては、θ＝４５°の方向に磁界を印加しながら、ＧＭＲ膜の成膜を行う。
【００９０】
先に形成したテクスチャーの効果によって、印加した磁界はガラス基板の基準方向に対して０°に向いた成分と、同基準方向に対して９０°に向いた成分とに分解される。この磁界成分の効果により、ＧＭＲ膜の強磁性固定層は、それぞれ０°の向きと９０°の向きに着磁されることになる。
【００９１】
なお、印加する磁界の角度は、必ずしも４５°でなくともよい。２つのテクスチャーが形成する角度の間の角度で磁界を印加すれば、テクスチャーの効果によって結果的に０°の向きの成分と９０°の向きの成分とに分解されることになるからである。
【００９２】
本工程は、図１のステップＳ１０３に相当する。
【００９３】
（３）素子形成
フォトレジスト工程によってレジストパターンを形成する。次いで、イオンミリング法によって、磁気抵抗効果素子を所望の形状に加工し、レジストを剥離する。本工程によって、ＧＭＲ膜の強磁性固定層の磁化方向が、ガラス基板の基準方向に対して０°の方向と９０°の方向を向いた２つの磁気抵抗効果素子が得られる。
【００９４】
本工程は、図１のステップＳ１０４に相当する。
【００９５】
（４）テクスチャー形成（１８０°、２７０°）
工程（１）と同様に、ガラス基板の表面にテクスチャーを形成する手順を２回実行する。
【００９６】
本工程は、図１のステップＳ１０６〜Ｓ１０７に相当する。本工程によって、ガラス基板の基準方向（図１では図面の右向き）に対して１８０°に向いたテクスチャーと、同基準方向に対して２７０°に向いたテクスチャーとが形成される。
【００９７】
なお、本工程でテクスチャーを形成する部位は、先に形成した２つのテクスチャーを形成した部位と正対するようにしておく。すなわち、第１部位は第３部いと正対し、第２部位は第４部位と正対するようにしておく。これにより、ガラス基板の基準方向に対してそれぞれ異なる４方向（０°、９０°、１８０°、２７０°）を向いた４つのテクスチャーが形成されることになる。
【００９８】
（５）ＧＭＲ膜を成膜（θ＝２２５°）
ＧＭＲ膜を成膜する時、特に、少なくとも下地層に接する側の強磁性固定層（ここでは、Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）層）を成膜する際に、１８０°＜θ＜２７０°、好ましい一例としては、θ＝２２５°の方向に磁界を印加しながら、ＧＭＲ膜の成膜を行う。
【００９９】
先に形成したテクスチャーの効果によって、印加した磁界はガラス基板の基準方向に対して１８０°を向いた成分と、同基準方向に対して２７０°を向いた成分とに分解される。この磁界成分の効果により、ＧＭＲ膜の強磁性固定層は、それぞれ１８０°の向きと２７０°の向きに着磁されることになる。
【０１００】
本工程は、図１のステップＳ１０８に相当する。
【０１０１】
（６）素子形成
工程（３）と同様に、磁気抵抗効果素子を２つ形成する。本工程によって、ＧＭＲ膜の強磁性固定層の磁化方向が、ガラス基板の基準方向に対して１８０°の方向と２７０°の方向を向いた２つの磁気抵抗効果素子が得られる。本工程は、図１のステップＳ１０９に相当する。
【０１０２】
このような製造方法を用いて作製した個々の磁気抵抗効果素子の特性を評価した。評価の結果、強磁性固定層の磁化方向が狙い通り、０°、９０°、１８０°、２７０°の４方向に着磁されており、ばらつきの小さいＭＲ特性を得ることができた。
【０１０３】
図７は、磁気抵抗効果素子の構成例を示す模式図である。図６の工程（１）〜（３）、および工程（４）〜（６）を個別に実行し、後に各層を重ね合わせると、図７のような素子構造が得られる。
【０１０４】
本実施の形態１に係る手法を用いて製造した磁気抵抗効果素子は、基板上にテクスチャーが形成されている点、１つのＧＭＲ膜が複数方向に着磁されている点が特徴的である。
【０１０５】
以上のように、本実施の形態１では、ガラス基板上に２つのテクスチャーを形成した後、各テクスチャーが形成する角度の間の角度に磁界を印加しながらＧＭＲ膜を成膜する。
【０１０６】
これにより、ＧＭＲ膜を成膜する工程を１回実行するのみで、強磁性固定層が２方向に着磁されたＧＭＲ膜を成膜することができる。また、ＧＭＲ膜を成膜するときの印加磁界は、ガラス基板の基準方向に対して０°の向きと９０°の向きの２つの成分に分解されるので、ＧＭＲ膜の強磁性固定層の磁化の向きを、０°の向きと９０°の向きにそれぞれ規定することができる。
【０１０７】
（実施の形態２）
本発明の実施の形態２では、実施の形態１で説明した磁気抵抗効果素子を用いて構成された磁気センサについて説明する。
【０１０８】
磁界の回転角度を検出する磁気センサは、上述したような方法で、同一基板上に強磁性固定層の磁化方向が０°、９０°、１８０°、２７０°の４つの向きに着磁されて形成された磁気抵抗効果素子を用いて構成することができる。
【０１０９】
図８は、本実施の形態２に係る磁気センサの機能ブロック図である。
【０１１０】
本実施の形態２に係る磁気センサは、強磁性固定層の磁化の向きが０°および１８０°に設定された２対の磁気抵抗効果素子で構成される第１ブリッジ回路２００と、強磁性固定層の磁化の向きが９０°および２７０°に設定された２対の磁気抵抗効果素子で構成される第２ブリッジ回路３００とを備える。また、各ブリッジ回路の出力を用いて角度検知対象物の絶対角度を算出する演算装置１００を備える。
【０１１１】
図９は、各ブリッジ回路の等価回路図である。第１ブリッジ回路２００は、磁気抵抗効果素子３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、３１ｄを備える。第２ブリッジ回路３００は、磁気抵抗効果素子３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、３２ｄを備える。等価回路に示した矢印は、強磁性固定層の磁化の向き（ここでは、Ｃｕ（２．１）層に接したＣｏ９０Ｆｅ１０（２．５）層の磁化方向に着目する）を表している。
【０１１２】
図１０は、第１ブリッジ回路２００と第２ブリッジ回路３００の出力を示す図である。各ブリッジ回路の出力波形は、位相が９０°ずれた正弦波波形となる。第１ブリッジ回路２００と第２ブリッジ回路３００の出力を用いて逆正接演算を行うことにより、磁気センサに加わる外部磁界の絶対角度を算出することができる。
【０１１３】
したがって、回転運動をする検知対象物に永久磁石を搭載し、磁気センサが、永久磁石から生じる磁界を検出することで、検知対象物の絶対角度を算出する回転角度検出装置を実現することができる。
【０１１４】
このような方法で作製した回転角度検出装置を試験したところ、角度検出誤差が小さく、熱安定性などの信頼性にも優れ、極めて良好な結果となった。これは、各磁気抵抗効果素子の特性ばらつきが小さいことに起因している。特性ばらつきが小さい理由として、以下の（理由１）〜（理由２）が考えられる。
【０１１５】
（理由１）ＧＭＲ膜を成膜する工程の実行回数が少なくても、強磁性固定層の磁化方向を０°、９０°、１８０°、２７０°の４方向に着磁することが可能となった。これに起因して、ＧＭＲ膜の成膜バッチ間の特性ばらつきの影響が抑制された。
【０１１６】
（理由２）ＧＭＲ膜の成膜回数が減ったことで、膜成長に伴う表面凹凸増大の影響が少なくなり、上下のＧＭＲ膜の特性乖離が緩和された。
【０１１７】
なお、製造フローが簡略化されたことにより、製造タクトおよびコストを減少する効果が同時に発揮されることは、特筆すべきである。
【０１１８】
以上のように、本実施の形態２に係る磁気センサは、実施の形態１で説明した手法により製造した磁気抵抗効果素子を用いて製造した。
【０１１９】
これにより、各磁気抵抗効果素子の特性ばらつきが小さい磁気センサを得ることができる。また、角度検出誤差が小さく、熱安定性などの信頼性に優れた磁気センサを得ることができる。さらには、ＧＭＲ膜を成膜する工程が簡略化されることにより、製造タクトおよびコストを減少することができる。
【０１２０】
（実施の形態３）
図１１は、本発明の実施の形態３に係る磁気センサの模式図である。同図では、記載の簡易のため、同一基板上に４つのテクスチャーが形成されている例を示した。
【０１２１】
実施の形態１〜２で説明した磁気抵抗効果素子を、互いに直行する平面状に配置することにより、図１１のｘｙ平面に対する法線方向（図１１のｚ軸方向）の磁気を検出する磁気検出部が構成される。これにより、３次元磁気センサを構成することができる。
【０１２２】
なお、図１１において、ｙ軸に沿ったテクスチャーが重複しているため、同方向に関しては磁気抵抗効果素子の検出対象が重複している。この重複部分については、必ずしも必要ではないことを付言しておく。
【０１２３】
なお、図１１のｚ軸方向の磁気を検出する磁気検出部は、必ずしも磁気抵抗効果素子によるものでなくともよく、任意の磁気検出手法を用いることができる。
【０１２４】
以上のように、本実施の形態３によれば、実施の形態１〜２で説明した磁気抵抗効果素子と同様の効果を有する３次元磁気センサを得ることができる。
【０１２５】
（実施の形態４）
本発明の実施の形態４では、ＧＭＲ膜の他構成例について説明する。
【０１２６】
実施の形態１では、反強磁性層を含まない、セルフピン型強磁性固定層を用いたＧＭＲ膜の構成を説明した。一方、接する強磁性層と交換結合する不規則系の反強磁性層を用いたＧＭＲ膜についても、磁界を印加しながら熱処理を施すことなく、実施例１と同様な製造方法により製造することができる。
【０１２７】
反強磁性層の材料の例としては、ＭｎＩｒやＭｎＲｕのようにＭｎ−Ｘ（Ｘ：Ｒｕ、Ｒｈ、Ｐｄ、Ｒｅ、Ｏｓ、Ｉｒ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｎｉの１種以上を含む）で表される材料を用いることができる。
【０１２８】
本実施の形態４におけるＧＭＲ膜は、Ｔａ（３ｎｍ）／Ｒｕ（２）／Ｍｎ８０Ｉｒ２０（６）／Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）／Ｒｕ（０．３５）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２．５）／Ｃｕ（２．１）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（１）／Ｎｉ８５Ｆｅ１５（２）／Ｃｕ（０．６）／Ｔａ（２）という構成を有する。
【０１２９】
本実施の形態４におけるＧＭＲ膜の構成を用いた磁気抵抗効果素子も、実施の形態１と同様の手法により製造することができる。
【０１３０】
（実施の形態５）
本発明の実施の形態５では、テクスチャー形態の好適例について詳述する。その他の構成や手法は、実施の形態１〜４と同様である。
【０１３１】
本実施の形態５では、イオンビームエッチング条件、具体的には、基板の法線方向とイオンビーム入射方向がなす角度、イオンのガス種、イオンの加速条件などを、実施の形態１とは変えて検討を行った。検討の結果、テクスチャーの凹凸の周期は、２ｎｍ以上で１
００ｎｍ以下の範囲が好適であることが分かった。
【０１３２】
周期が短すぎる場合は、エッチングにより形成されるテクスチャーが略均一な面状となってしまい、明確な凹凸、すなわちテクスチャーが認められなかった。この場合、その上に形成した強磁性固定層には一軸磁気異方性が誘導されず、本発明の目的を実現しない。一方で、周期が長すぎる場合は、凹凸構造は確認できるものの、同様に一軸磁気異方性の誘導効果は著しく低下した。
【０１３３】
また、テクスチャーの凹凸の振幅は、０．５ｎｍ以上で２．５ｎｍ以下の範囲が好適であることが分かった。凹凸の振幅の増大に伴って、テクスチャー上に形成した強磁性固定層に誘導される一軸磁気異方性の大きさは単調に増加した。特に振幅が０．５ｎｍから急激な増加が見られ、２．８ｎｍ付近で飽和する傾向となった。
【０１３４】
しかしながら、テクスチャーの凹凸の振幅が２．５ｎｍを超えると、強磁性固定層と強磁性自由層の間に強磁性的な層間結合が認められ始めたので、凹凸振幅は２．５ｎｍ以下にするのが望ましい。
【０１３５】
なお、各層の膜厚は２〜３ｎｍ程度であるから、凹凸振幅が２．５ｎｍという数値は大き過ぎるような印象を受ける。しかし、図３から分かるように、テクスチャーに見られる１ｎｍ程度の凹凸は、ＧＭＲ膜の下地層が堆積するにつれて減衰しており、下地層側の強磁性固定層の最表面では、ほとんど凹凸構造が認められない。
【０１３６】
基本的に界面の凹凸は、強磁性固定層内のＲｕ層を介した反強磁性的な層間結合の低下や、強磁性固定層と強磁性自由層の間における強磁性的な層間結合の増大を招く。したがって、図３に示したような下地層側の強磁性固定層から上側の領域で界面凹凸が小さいことは、大変好都合である。
【０１３７】
（実施の形態６）
本発明の実施の形態６では、強磁性固定層の他構成例について説明する。その他の構成や手法は、実施の形態１〜５と同様である。
【０１３８】
テクスチャー形成により誘導される一軸磁気異方性が大きいほど、強磁性固定層の磁化の安定性が向上することは言うまでもない。そこで、本実施の形態６では、強磁性固定層の組成を実施の形態１とは変えて一軸磁気異方性を評価した。なお、実施の形態１における強磁性固定層では、Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４ｎｍ）が用いられている。
【０１３９】
強磁性固定層の組成としてＣｏ５０Ｆｅ５０を用いた場合は、２４ｋＡ／ｍの異方性磁界が得られた。なお、実施の形態１の組成では、８ｋＡ／ｍであった。また、同一のテクスチャー上にＣｏ−Ｆｅ膜を成膜して比較すると、Ｃｏ７５Ｆｅ２５とＣｏ５０Ｆｅ５０では磁化容易軸が９０°異なることが判明した。
【０１４０】
Ｃｏ−Ｆｅ合金は、その組成によって、結晶構造がｆｃｃ（面心立方格子）構造となる場合とｂｃｃ（体心立方格子）構造になる場合がある。検討した範囲内では、ｂｃｃ構造を示すＣｏ−Ｆｅ合金組成を用いてテクスチャー上に強磁性固定層を形成した場合、より大きな一軸磁気異方性が得られた。
【０１４１】
注意すべきことは、強磁性固定層の下地層側と非磁性中間層側の結晶構造を合わせておくことである。なぜならば、磁化容易軸が直交するような材料を選択して積層する（例えば、Ｃｏ５０Ｆｅ５０（２．１ｎｍ）／Ｒｕ（０．３５）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２．５））と、セルフピン型の強磁性固定層の磁化が不安定になるからである。
【０１４２】
これらのＣｏ−Ｆｅ層は、強磁性固定層の磁化の安定性、さらには良好なＭＲ特性に対して重要な因子となる。例えば、Ｃｏ５０Ｆｅ５０（２．１ｎｍ）／Ｒｕ（０．３５）／Ｃｏ５０Ｆｅ５０（１．９ｎｍ）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（１．０）のような構成が好適となる。
【０１４３】
（実施の形態７）
本発明の実施の形態７では、強磁性自由層の他構成例について説明する。その他の構成や手法は、実施の形態１〜６と同様である。
【０１４４】
実施の形態１では、強磁性自由層の組成としてＣｏ９０Ｆｅ１０（１ｎｍ）／Ｎｉ８５Ｆｅ１５（２）を用いた例について説明した。詳細な評価によると、テクスチャーにより誘導される一軸磁気異方性は、強磁性自由層にも波及することが分かった。すなわち、強磁性自由層にも、異方性磁界Ｈｋ〜６ｋＡ／ｍが誘導されることが認められた。
【０１４５】
強磁性自由層に大きな磁気異方性があると、信号磁界への追従性が悪化し、角度検出精度に影響を及ぼす懸念がある。したがって、テクスチャーにより、強磁性固定層には強い一軸磁気異方性が誘導されることが望ましく、強磁性自由層には一軸磁気異方性がなるべく付与されないのが好適な形態と言うことができる。
【０１４６】
これを実現するためには、ＧＭＲ膜の一部にアモルファス構造もしくは、それに近い構造を有する層を挿入し、結晶成長のリセットを行うことが有効である。材料の一例として、Ｃｏ７２Ｆｅ８Ｂ２０などが好適である。例えば、強磁性自由層をＣｏ９０Ｆｅ１０（１ｎｍ）／Ｃｏ７２Ｆｅ８Ｂ２０（７）のような構成とする。これにより、ＭＲ特性をほとんど悪化することなく、異方性磁界Ｈｋを２ｋＡ／ｍ以下とすることができた。また、このような強磁性自由層構成を用いた場合、強磁性自由層の異方性ＭＲ効果（ＡＭＲ）が小さくなり、更に好都合となる副次効果も確認できた。
【０１４７】
上記では、強磁性自由層の最上層にアモルファス層を適用した例について述べた。アモルファス層の適用位置については、他にも、（１）強磁性固定層中の非磁性中間層側の部分に挿入する、（２）強磁性自由層中に挿入する、といった構成を用いても、本実施の形態７と同様の効果を得ることができる。
【０１４８】
（実施の形態８）
本発明の実施の形態８では、実施の形態１で説明した磁気抵抗効果素子の製造方法とは異なる手順で磁気抵抗効果素子を製造する手法を説明する。
【０１４９】
本実施の形態８では、ＧＭＲ膜を成膜する際の各層の積層順が、実施の形態１とは異なる。本実施の形態８では、基板側から順に、強磁性自由層／非磁性中間層／強磁性固定層の順で各層が積層される。また、これにともなって、テクスチャーを形成する層が実施の形態１とは異なる。
【０１５０】
図１２は、本実施の形態８に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を示すフローチャートである。以下、図１２の各ステップについて説明する。
【０１５１】
（図１２：ステップＳ１２０１）
少なくとも、強磁性固定層を成膜する過程において、所定の基準方向（第１方向）とその基準方向に直行する方向（第２方向）の間の角度、好ましくは両者の中間の角度θで磁界を印加しながら、ＧＭＲ膜を成膜する。磁界の大きさは、実施の形態１のステップＳ１０３と同様に設定する。以下では、説明の簡易のため、実施の形態１と同様に、第１方向を基準方向に対して０°の向きとし、第２方向を９０°の向きとする。
【０１５２】
本ステップによって、ＧＭＲ膜の強磁性固定層の磁化の向きは、一時的にθ＝４５°の向きへ規定される。
【０１５３】
（図１２：ステップＳ１２０２）
ＧＭＲ膜上の特定の部位（第１部位）に、上記基準方向に対して０°の向きで直線状の第１テクスチャー（第１パターン）を形成する。実際のテクスチャーは、上記基準方向に対して０°の向きと１８０°の向きを結ぶ方向に、直線状に形成されることになる。テクスチャーを形成する手法としては、例えば図２と同様にイオンビームエッチング法を用いればよい。
【０１５４】
（図１２：ステップＳ１２０３）
ＧＭＲ膜上の特定の部位（第１部位とは異なる第２部位）に、上記基準方向に対して９０°の向きで直線状の第２テクスチャー（第２パターン）を形成する。実際のテクスチャーは、上記基準方向に対して９０°の向きと２７０°の向きを結ぶ方向に、直線状に形成されることになる。
【０１５５】
ステップＳ１２０２〜Ｓ１２０３で形成するテクスチャーによって、ＧＭＲ膜の強磁性固定層には、テクスチャーの指向性に応じて、０°と１８０°を結ぶ方向、および９０°と２７０°を結ぶ方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性が誘導される。
【０１５６】
一時的にθ＝４５°の向きへ規定されていた強磁性固定層の磁化の向きは、これらテクスチャーによってθ＝０°とθ＝９０°の向きに規定されることになる。結果として、１回のＧＭＲ成膜で、所望の特定部位に、強磁性固定層の磁化が０°および９０°を向いている状態を作り出すことができる。
【０１５７】
（図１２：ステップＳ１２０４〜Ｓ１２０５）
これらのステップは、図１のステップＳ１０４〜Ｓ１０５と同様である。
【０１５８】
（図１２：ステップＳ１２０６）
少なくとも、強磁性固定層を成膜する過程において、上記基準方向に対する１８０°の向きと２７０°の向きの間の角度、好ましくは２２５°の角度θで磁界を印加しながら、ＧＭＲ膜を成膜する。磁界の大きさは、実施の形態１のステップＳ１０３と同様に設定する。
【０１５９】
本ステップによって、ＧＭＲ膜の強磁性固定層の磁化の向きは、一時的にθ＝２２５°の向きへ規定される。
【０１６０】
（図１２：ステップＳ１２０７）
ＧＭＲ膜上の特定の部位（第１部位、第２部位とは異なる第３部位）に、上記基準方向に対して１８０°の向きで直線状の第３テクスチャー（第３パターン）を形成する。実際のテクスチャーは、上記基準方向に対して０°の向きと１８０°の向きを結ぶ方向に、直線状に形成されることになる。
【０１６１】
（図１２：ステップＳ１２０８）
ＧＭＲ上の特定の部位（第１部位〜第３部位とは異なる第４部位）に、上記基準方向に対して２７０°の向きで直線状の第４テクスチャー（第４パターン）を形成する。実際のテクスチャーは、上記基準方向に対して９０°の向きと２７０°の向きを結ぶ方向に、直線状に形成されることになる。
【０１６２】
ステップＳ１２０７〜Ｓ１２０８で形成するテクスチャーによって、ＧＭＲ膜の強磁性固定層には、テクスチャーの指向性に応じて、０°と１８０°を結ぶ方向、および９０°と２７０°を結ぶ方向を磁化容易軸とする一軸磁気異方性が誘導される。
【０１６３】
一時的にθ＝２２５°の向きへ規定されていた強磁性固定層の磁化の向きは、これらテクスチャーによってθ＝１８０°とθ＝２７０°の向きに規定されることになる。結果として、１回のＧＭＲ成膜で、所望の特定部位に、強磁性固定層の磁化が１８０°および２７０°を向いている状態を作り出すことができる。
【０１６４】
（図１２：ステップＳ１２０９〜Ｓ１２１１）
これらのステップは、図１のステップＳ１０９〜Ｓ１１１と同様である。
【０１６５】
以上、本実施の形態８に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を説明した。
【０１６６】
本実施の形態８において、ＧＭＲ膜の構成としては、Ｔａ（３ｎｍ）／Ｒｕ（２）／Ｎｉ８５Ｆｅ１５（２）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（１）／Ｃｕ（２．１）／Ｃｏ９０Ｆｅ１０（２．５）／Ｒｕ（０．３５）／Ｃｏ７５Ｆｅ２５（２．４）／Ｔａ（２）などを用いることができる。
【０１６７】
本実施の形態８は、実施の形態１と比較して、ＧＭＲ膜の積層順が反転したことにより、製造方法フローの順序が入れ替わっているが、本質的な手法は実施の形態１と同様であると考えてよい。したがって、各工程の詳細な手順については、実施の形態１で述べた技術を転用することができるので、詳細な説明は省略する。
【０１６８】
本実施の形態８では、テクスチャーを形成する工程を４回行う手順を説明したが、テクスチャーを形成する工程を２回行う手順としてもよい。この場合は、θ＝４５°の磁界を印加してＧＭＲ膜を成膜する工程、およびθ＝２２５°の磁界を印加してＧＭＲ膜を成膜する工程のそれぞれにおいて、マスクを使用して必要部位のみに取捨選択的にＧＭＲ膜が形成されるようにする。
【０１６９】
なお、本実施の形態８に係る磁気抵抗効果素子の製造方法を用いて製造した磁気抵抗効果素子の強磁性自由層には、テクスチャーによる一軸磁気異方性の付与効果は認められなかった。この点は、実施の形態１と異なり、角度検出誤差を悪化させない意味で好ましい形態と言うことができる。
【０１７０】
（実施の形態９）
本発明では、上記実施の形態１〜８で説明した、イオンビームエッチング法、スパッタ法などの各層を形成するための手法に代えて、同様の作用を発揮する他の手法を用いることもできることを付言しておく。
【符号の説明】
【０１７１】
３１ａ〜３１ｄ、３２ａ〜３２ｄ：磁気抵抗効果素子、１００：演算装置、２００：第
１ブリッジ回路、３００：第２ブリッジ回路。
【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５】
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【図６】
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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１１】
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【図１２】
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