JP2006032840A - Inspecting method and device of tunnel magnetoresistive effect element - Google Patents

Inspecting method and device of tunnel magnetoresistive effect element Download PDF

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Shunji Sarugi
俊司 猿木
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an inspecting method and a device of TMR element capable of definitely confirming reliability in TMR element without breaking the element in a short time. <P>SOLUTION: Whether a pulse noise is generated or not is detected by applying a higher voltage than that normally used to the TMR element to evaluate the TMR element in response to the existence or non-existence of the generation. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、トンネル磁気抵抗効果(TMR)を利用したヘッド素子や磁気抵抗メモリ(MRAM)等のTMR素子の検査方法及び装置に関する。   The present invention relates to a method and apparatus for inspecting a TMR element such as a head element or a magnetoresistive memory (MRAM) using the tunnel magnetoresistive effect (TMR).

TMRヘッド素子を備えた磁気ヘッドを製造した後又はその製造途中において、それが良品であるか又は不良品であるかを評価することが通常は行われる。この評価の一つとして、破壊電圧が充分大きいか否かによる長時間の使用に耐え得る信頼性の確認を行うことが要求される。   After manufacturing a magnetic head having a TMR head element or during its manufacture, it is usually performed to evaluate whether it is a good product or a defective product. As one of the evaluations, it is required to confirm reliability that can withstand long-term use depending on whether or not the breakdown voltage is sufficiently large.

特許文献1には、TMRヘッド素子にダメージを与えたり破壊させることなく信頼性の確認を行う検査方法として、設定された初期電流値をTMRヘッド素子に通電して抵抗値を測定し、この抵抗値を用いて検査電流値を求めるか、又はこの抵抗値と素子の測定基準となる電圧値により修正電流値を求めることを何度か行い、最終的な修正電流値をTMRヘッド素子に通電して抵抗値を測定し、最終的な抵抗値を用いて検査電流値を求め、このようにして求めた検査電流値を用いてTMRヘッド素子の電磁変換特性等の特性検査を行う方法が開示されている。   In Patent Document 1, as an inspection method for confirming reliability without damaging or destroying the TMR head element, a resistance value is measured by passing a set initial current value through the TMR head element and measuring the resistance value. The test current value is obtained using the value, or the correction current value is obtained several times based on the resistance value and the voltage value which is a measurement standard of the element, and the final corrected current value is supplied to the TMR head element. A method is disclosed in which a resistance value is measured, an inspection current value is obtained using the final resistance value, and a characteristic inspection such as an electromagnetic conversion characteristic of the TMR head element is conducted using the inspection current value thus obtained. ing.

特開2001−23131号公報JP 2001-23131 A

しかしながら、特許文献1に記載されている検査方法は、最終的にTMRヘッド素子の電磁変換特性等の特性検査を行う必要があり、信頼性の確認に多大な手間と非常に長い時間を要するという大きな問題を有している。   However, the inspection method described in Patent Document 1 needs to finally perform a characteristic inspection such as an electromagnetic conversion characteristic of the TMR head element, and it takes a lot of labor and a very long time to confirm the reliability. Has a big problem.

従って本発明の目的は、TMR素子に関する信頼性の確認を、短時間かつ容易にしかも確実に行うことができるTMR素子の検査方法及び装置を提供することにある。   Accordingly, an object of the present invention is to provide a method and apparatus for inspecting a TMR element that can confirm the reliability of the TMR element in a short time, easily and reliably.

本発明によれば、TMR素子に通常使用時より高い電圧を印加してパルスノイズ発生の有無を検出し、この発生の有無に応じてTMR素子の評価を行うTMR素子の検査方法が提供される。   According to the present invention, there is provided a method for inspecting a TMR element in which a voltage higher than that during normal use is applied to the TMR element to detect the occurrence of pulse noise, and the TMR element is evaluated according to the presence or absence of the occurrence. .

通常使用時より高い電圧を印加してパルスノイズが出力されるかどうかを検出している。このため、TMR素子に関する良否の評価を極めて容易にかつ短時間に行うことが可能となる。しかも、その場合、素子破壊が発生させることなく良否評価できるので、TMR素子の良否選別が可能となる。特に本発明では、TMR素子に通常使用電圧より高い電圧を印加しているため、極めて短い時間でTMR素子に関する信頼性の確認を行うことができ、量産に非常に有効である。   Whether or not pulse noise is output is detected by applying a higher voltage than in normal use. For this reason, it is possible to evaluate the quality of the TMR element very easily and in a short time. In addition, in this case, since the quality evaluation can be performed without causing element destruction, it is possible to select the quality of the TMR elements. In particular, in the present invention, since a voltage higher than the normal working voltage is applied to the TMR element, the reliability of the TMR element can be confirmed in a very short time, which is very effective for mass production.

印加電圧が、250mV以上の直流電圧であることが好ましい。   The applied voltage is preferably a DC voltage of 250 mV or more.

また、印加電圧が、TMR素子にダメージを与える電圧より低い電圧であることも好ましい。   It is also preferable that the applied voltage is lower than the voltage that damages the TMR element.

パルスノイズ発生の有無の検出がTMR素子の出力を所定の閾値と比較するものであり、TMR素子の出力がこの閾値を越えた場合にそのTMR素子が不良品であると評価することが好ましい。   The detection of the presence or absence of occurrence of pulse noise is to compare the output of the TMR element with a predetermined threshold value, and it is preferable to evaluate that the TMR element is defective when the output of the TMR element exceeds this threshold value.

所定の閾値が、TMR素子の正常時出力のピーク値の1.2倍の値であることも好ましい。   It is also preferable that the predetermined threshold value is 1.2 times the peak value of the normal output of the TMR element.

パルスノイズ発生の有無の検出が、所定方向の直流外部磁場をTMR素子に印加した状態で行われることも好ましい。これによって、バルクハウゼンノイズ(BHN)の影響を除去することが可能となる。   It is also preferable that detection of occurrence of pulse noise is performed in a state where a DC external magnetic field in a predetermined direction is applied to the TMR element. As a result, the influence of Barkhausen noise (BHN) can be removed.

本発明によれば、さらに、TMR素子に通常使用時より高い電圧を印加する手段と、この電圧を印加した状態でTMR素子からパルスノイズ発生の有無を検出する手段と、発生の有無に応じてTMR素子の評価を行う手段とを備えたTMR素子の検査装置が提供される。   According to the present invention, means for applying a higher voltage to the TMR element than in normal use, means for detecting the presence or absence of generation of pulse noise from the TMR element in a state where this voltage is applied, There is provided an inspection apparatus for a TMR element comprising means for evaluating the TMR element.

前にも述べたように、通常使用時より高い電圧を印加してパルスノイズが出力されるかどうかを検出している。このため、TMR素子に関する良否の評価を極めて容易にかつ短時間に行うことが可能となる。しかも、その場合、素子破壊が発生させることなく良否評価できるので、TMR素子の良否選別が可能となる。特に本発明では、TMR素子に通常使用電圧より高い電圧を印加しているため、極めて短い時間でTMR素子に関する信頼性の確認を行うことができ、量産に非常に有効である。   As described above, it is detected whether pulse noise is output by applying a voltage higher than that in normal use. For this reason, it is possible to evaluate the quality of the TMR element very easily and in a short time. In addition, in this case, since the quality evaluation can be performed without causing element destruction, it is possible to select the quality of the TMR elements. In particular, in the present invention, since a voltage higher than the normal working voltage is applied to the TMR element, the reliability of the TMR element can be confirmed in a very short time, which is very effective for mass production.

電圧を印加する手段が、TMR素子に250mV以上の直流電圧を印加する手段であることが好ましい。   The means for applying the voltage is preferably means for applying a DC voltage of 250 mV or more to the TMR element.

電圧を印加する手段が、TMR素子にダメージを与える電圧より低い電圧を印加する手段であることも好ましい。   It is also preferable that the means for applying the voltage is a means for applying a voltage lower than the voltage that damages the TMR element.

検出する手段が、TMR素子の出力を所定の閾値と比較する手段であり、評価を行う手段が、TMR素子の出力がこの閾値を越えた場合にTMR素子が不良品であると評価する手段であることが好ましい。   The means for detecting is a means for comparing the output of the TMR element with a predetermined threshold, and the means for evaluating is a means for evaluating that the TMR element is defective when the output of the TMR element exceeds the threshold. Preferably there is.

所定の閾値が、TMR素子の正常時出力のピーク値の1.2倍の値であることも好ましい。   It is also preferable that the predetermined threshold value is 1.2 times the peak value of the normal output of the TMR element.

パルスノイズ発生の有無の検出時に、所定方向の直流外部磁場をTMR素子に印加する手段をさらに備えたことも好ましい。これによって、BHNの影響を除去することが可能となる。   It is also preferable to further include means for applying a DC external magnetic field in a predetermined direction to the TMR element when detecting whether or not pulse noise is generated. As a result, the influence of BHN can be removed.

TMR素子が、TMRヘッド素子か、又はMRAMであることも好ましい。   It is also preferable that the TMR element is a TMR head element or an MRAM.

本発明によれば、TMR素子に関する良否の評価を極めて容易にかつ短時間に行うことが可能であり、素子破壊が発生させることなく良否評価を行うことができる。特に本発明では、TMR素子に通常使用電圧より高い電圧を印加しているため、極めて短い時間でTMR素子に関する信頼性の確認を行うことができ、量産に非常に有効である。   According to the present invention, the quality of a TMR element can be evaluated very easily and in a short time, and the quality can be evaluated without causing element breakdown. In particular, in the present invention, since a voltage higher than the normal working voltage is applied to the TMR element, the reliability of the TMR element can be confirmed in a very short time, which is very effective for mass production.

図1は本発明の一実施形態として、TMRヘッド素子の検査を行う構成を概略的に説明する図である。   FIG. 1 is a diagram schematically illustrating a configuration for inspecting a TMR head element as one embodiment of the present invention.

同図において、10は複数のTMRヘッドが互いに連接して一列配置されたバー部材であり、11はTMRヘッド素子の検査装置をそれぞれ示している。   In the figure, reference numeral 10 denotes a bar member in which a plurality of TMR heads are connected to each other and arranged in a row, and 11 denotes a TMR head element inspection apparatus.

バー部材10は、多数のTMRヘッドをマトリクス状に形成してなるウエハを個々のバー部材に切断分離した後、MRハイト加工を行った状態のものである。バー部材10の各TMRヘッド10aは、TMR読出しヘッド素子と、インダクティブ書込みヘッド素子と、このTMR読出しヘッド素子に電気的に接続されている1対の端子パッド10bと、インダクティブ書込みヘッド素子に電気的に接続されている1対の端子パッド10cとを備えている。   The bar member 10 is in a state in which MR height processing is performed after a wafer formed by forming a large number of TMR heads in a matrix is cut and separated into individual bar members. Each TMR head 10a of the bar member 10 is electrically connected to a TMR read head element, an inductive write head element, a pair of terminal pads 10b electrically connected to the TMR read head element, and the inductive write head element. And a pair of terminal pads 10c connected to each other.

検査装置11は、数十MHzまでの広帯域、例えば80MHzまで測定可能な装置である。具体的には、TMR読出しヘッド素子用の1対の端子パッド10bに電気的に接触可能な1対のプローブ11aと、この1対のプローブ11aに電気的に接続されており、通常使用電圧より高い一定の電圧を供給する定電圧回路11bと、1対のプローブ11aに電気的に接続されており、TMRヘッド素子を流れる電流の値を測定する広帯域の電流測定回路11cと、電流測定回路11cに電気的に接続されており、測定した電流値を表す電流測定回路11cのアナログ出力をデジタル信号に変換する広帯域のA/D変換器11dと、A/D変換器11dに電気的に接続されており、そのデジタル信号を継続的に入力してTMRヘッド素子の出力電圧を求め、閾値と比較することにより、そのTMRヘッド素子の良否を判別すると共に、定電圧回路11b及びA/D変換器11dの動作を制御するデジタルコンピュータ11eとを備えている。   The inspection device 11 is a device that can measure a wide band up to several tens of MHz, for example, up to 80 MHz. Specifically, a pair of probes 11a that can be electrically contacted with a pair of terminal pads 10b for a TMR read head element, and are electrically connected to the pair of probes 11a. A constant voltage circuit 11b that supplies a high constant voltage, a wide-band current measurement circuit 11c that is electrically connected to a pair of probes 11a and measures the value of a current flowing through the TMR head element, and a current measurement circuit 11c A wide-band A / D converter 11d for converting the analog output of the current measurement circuit 11c representing the measured current value into a digital signal, and an A / D converter 11d. The digital signal is continuously input to determine the output voltage of the TMR head element and compared with a threshold value to determine whether the TMR head element is good and And a digital computer 11e for controlling the operation of the pressure circuit 11b and the A / D converter 11d.

図2は、本実施形態における検査装置11の処理動作を説明するフローチャートである。   FIG. 2 is a flowchart for explaining the processing operation of the inspection apparatus 11 in the present embodiment.

まず、バー部材10の良否の評価を行うTMRヘッド素子の端子パッド10bに1対のプローブ11aを電気的に接触させ、この状態で、定電圧回路11bより、磁気ディスク装置の使用環境下においてTMR素子に印加される通常使用電圧より高い、例えば250mV以上であり、しかもTMRヘッド素子にダメージを与える電圧例えば400mVより低い、定電圧をTMRヘッド素子に印加開始する(ステップS1)。この場合、TMRヘッド素子を流れるセンス電流によって生じる磁場の影響を抑止するため、TMRヘッド素子のフリー層の磁化方向に直流外部磁場を印加してBHNが発生しないようにしておくことが望ましい。   First, a pair of probes 11a are brought into electrical contact with a terminal pad 10b of a TMR head element that evaluates the quality of the bar member 10, and in this state, the constant voltage circuit 11b performs TMR in an environment where the magnetic disk device is used. Application of a constant voltage to the TMR head element that is higher than the normal operating voltage applied to the element, for example, 250 mV or more, and lower than a voltage that damages the TMR head element, for example, 400 mV is started (step S1). In this case, in order to suppress the influence of the magnetic field generated by the sense current flowing through the TMR head element, it is desirable that a DC external magnetic field is applied in the magnetization direction of the free layer of the TMR head element so that BHN is not generated.

次いで、電流測定回路11cによってTMRヘッド素子を流れる電流の値を測定し、その値をコンピュータ11eに入力してTMRヘッド素子の出力電圧値を算出する(ステップS2)。出力電圧値は、TMRヘッド素子の抵抗値と測定した電流とから容易に算出できる。   Next, the current measurement circuit 11c measures the value of the current flowing through the TMR head element, and inputs the value to the computer 11e to calculate the output voltage value of the TMR head element (step S2). The output voltage value can be easily calculated from the resistance value of the TMR head element and the measured current.

この算出した出力電圧値を、あらかじめ定めた閾値と比較する(ステップS3)。この場合の閾値としては、パルスノイズが存在しないベースライン出力のピーク値の例えば1.2倍程度の値が用いられる。ただし、1.2という数値は単なる一例であり、これ以外の数値であってももちろん良い。また、閾値として、正常なベースライン出力のピーク値に依存しない値を用いても良い。   The calculated output voltage value is compared with a predetermined threshold value (step S3). As the threshold value in this case, for example, a value about 1.2 times the peak value of the baseline output in which no pulse noise exists is used. However, the numerical value of 1.2 is merely an example, and other numerical values may of course be used. Further, a value that does not depend on the peak value of the normal baseline output may be used as the threshold value.

出力電圧値が閾値以上である場合は、パルスノイズが発生していると判断してそのTMRヘッド素子が不良品であると評価する(ステップS5)。一方、出力電圧値が閾値未満の場合は、次のステップS4へ進み、この検査を開始してから所定時間経過したかどうか判別する。この場合の所定時間とは、例えば5秒間程度のかなり短い時間である。   If the output voltage value is greater than or equal to the threshold value, it is determined that pulse noise has occurred, and the TMR head element is evaluated to be defective (step S5). On the other hand, if the output voltage value is less than the threshold value, the process proceeds to the next step S4, where it is determined whether or not a predetermined time has elapsed since the start of this inspection. The predetermined time in this case is a considerably short time of about 5 seconds, for example.

所定時間経過していない場合はステップS2の測定及び計算処理、ステップS3の比較判別処理を繰り返して行う。所定時間経過した場合は、次のステップS6へ進み、そのTMRヘッド素子が良品であると評価する(ステップS6)。   If the predetermined time has not elapsed, the measurement and calculation process in step S2 and the comparison determination process in step S3 are repeated. If the predetermined time has elapsed, the process proceeds to the next step S6, and it is evaluated that the TMR head element is a non-defective product (step S6).

次いで、バー部材10の他のTMRヘッド素子について、同様の評価を順次行う。   Next, the same evaluation is sequentially performed on the other TMR head elements of the bar member 10.

図3はこのような評価対象となるTMR読出しヘッド素子の構造の一例を浮上面(ABS)と直交する方向から見た断面図であり、図4はこのTMR読出しヘッド素子をABS方向から見た断面図である。   FIG. 3 is a sectional view of an example of the structure of the TMR read head element to be evaluated as seen from a direction orthogonal to the air bearing surface (ABS), and FIG. 4 is a view of the TMR read head element from the ABS direction. It is sectional drawing.

これらの図に示すように、TMR読出しヘッド素子のTMR層部分は、下部シールド層(NiFe)30上にバッファ層(Ta/NiFe)31を介して、反強磁性層(PtMn150Å)32、ピン層(CoFe20Å/Ru8Å/CoFe30Å)33、バリア層(Al5.75Å−Ox)34、フリー層(CoFe20Å/NiFe30Å)35、キャップ層(Ta)36を順次積層した構造を有しており、その上に、金属ギャップ層37を介して上部シールド層38が積層されている。TMR層部分のトラック幅方向には、バイアス層39が形成されている。TMR層の積層順序はこの逆であっても良い。   As shown in these drawings, the TMR layer portion of the TMR read head element includes an antiferromagnetic layer (PtMn150Å) 32, a pinned layer on a lower shield layer (NiFe) 30 via a buffer layer (Ta / NiFe) 31. (CoFe20Å / Ru8Å / CoFe30Å) 33, barrier layer (Al5.75Å-Ox) 34, free layer (CoFe20Å / NiFe30Å) 35, and cap layer (Ta) 36 are sequentially laminated. An upper shield layer 38 is laminated via a metal gap layer 37. A bias layer 39 is formed in the track width direction of the TMR layer portion. The order of stacking the TMR layers may be reversed.

次に、前述した図2の処理動作によって、このようなTMRヘッド素子の良否評価を行える根拠について説明する。   Next, the reason why the TMR head element can be evaluated for quality by the processing operation shown in FIG. 2 will be described.

図5〜図7は、記録媒体からの磁場や外部交流磁場を印加していない状態で、互いに異なるTMRヘッド素子の出力電圧を広帯域の測定器で測定した結果をそれぞれ表すグラフである。横軸は時間(μsec)、縦軸はアンプによるTMRヘッド素子出力を増幅した後の出力電圧(mV)である。この場合、TMRヘッド素子への印加電圧は、磁気ディスク装置の使用環境下においてTMRヘッド素子に印加される通常使用電圧である150mVより高い、300mVである。   5 to 7 are graphs respectively showing the results of measuring output voltages of different TMR head elements with a wide-band measuring instrument in a state where a magnetic field from a recording medium or an external AC magnetic field is not applied. The horizontal axis represents time (μsec), and the vertical axis represents the output voltage (mV) after amplifying the TMR head element output by the amplifier. In this case, the voltage applied to the TMR head element is 300 mV, which is higher than 150 mV, which is a normal use voltage applied to the TMR head element in the usage environment of the magnetic disk device.

このように、通常使用電圧より高い電圧を印加し、フリー層の磁化方向への外部直流磁場を印加するがその他の外部磁場を全く印加していない状態で、数十MHzの帯域まで測定可能な広帯域の測定器によってTMRヘッド素子の出力を測定すると、図5のTMRヘッド素子においては、ほぼ一定のベースライン出力が観察される。これに対して、図6のTMRヘッド素子においては、5μsecという非常に短い期間であってもパルスノイズがときどき発生しており、図7のTMRヘッド素子においては、この非常に短い期間内でパルスノイズが多発している。   In this way, a voltage higher than the normal operating voltage is applied, and an external DC magnetic field in the magnetization direction of the free layer is applied, but no other external magnetic field is applied, and measurement is possible up to a band of several tens of MHz. When the output of the TMR head element is measured by a wide-band measuring device, a substantially constant baseline output is observed in the TMR head element of FIG. On the other hand, in the TMR head element of FIG. 6, pulse noise is sometimes generated even in a very short period of 5 μsec. In the TMR head element of FIG. There is a lot of noise.

パルスノイズが発生するTMRヘッド素子であるかどうかを実際に判別するには、測定したTMRヘッド素子の出力電圧の絶対値が、所定の閾値以上であるかどうか、例えば図5の出力電圧のピーク電圧をVpとすると例えば1.2Vpなる閾値以上であるかどうか、を判別する。   In order to actually determine whether or not the TMR head element generates pulse noise, whether or not the measured absolute value of the output voltage of the TMR head element is equal to or greater than a predetermined threshold, for example, the peak of the output voltage in FIG. If the voltage is Vp, for example, it is determined whether or not the threshold is 1.2 Vp or more.

これらTMRヘッド素子について、印加電圧を徐々に上げて耐電圧試験を行うと、図5のTMRヘッド素子においては破壊電圧が約700mVと高く、これに対して、図6及び図7のTMRヘッド素子においては破壊電圧が約400mVと低かった。従って、パルスノイズの発生しない図5のTMRヘッド素子は、バリア層が正常であり、信頼性の高い良品であると評価でき、パルスノイズの発生した図6及び図7のTMRヘッド素子は、バリア層にピンホールが生じているであろうために、信頼性が低い不良品であると評価できた。   For these TMR head elements, when the withstand voltage test is performed by gradually increasing the applied voltage, the breakdown voltage of the TMR head element of FIG. 5 is as high as about 700 mV, whereas the TMR head elements of FIG. 6 and FIG. The breakdown voltage was as low as about 400 mV. Therefore, the TMR head element of FIG. 5 in which no pulse noise is generated can be evaluated as a good product with a normal barrier layer and high reliability. The TMR head element in FIG. 6 and FIG. Since a pinhole would have occurred in the layer, it could be evaluated as a defective product with low reliability.

複数のTMRヘッド素子について、同様の耐電圧試験を行うと、図8に示すように、集団A及び集団Bとに2極化した分布を有している。ただし、図8において、横軸はヘッド素子抵抗値、縦軸は破壊電圧をそれぞれ表している。   When the same withstand voltage test is performed on a plurality of TMR head elements, the distribution is divided into two groups, group A and group B, as shown in FIG. In FIG. 8, the horizontal axis represents the head element resistance value, and the vertical axis represents the breakdown voltage.

集団Aに含まれるTMRヘッド素子A〜Aは、その破壊電圧が約700mVであるから信頼性の高い良品と評価され、集団Bに含まれるTMRヘッド素子B〜Bはその破壊電圧は約400mVと低いから信頼性が低い不良品であると評価される。 The TMR head elements A 1 to A 5 included in the group A are evaluated as highly reliable products because their breakdown voltages are about 700 mV, and the TMR head elements B 1 to B 5 included in the group B are rated as breakdown voltages. Is evaluated as a defective product with low reliability since it is as low as about 400 mV.

このように、本実施形態によれば、TMRヘッド素子に関する信頼性を調べその良否の評価を極めて容易にかつ短時間に行うことが可能である。しかも、その場合、素子破壊が発生させることなく信頼性を評価できるので、TMRヘッド素子の良否の選別処理が可能となる。特に本実施形態では、TMRヘッド素子に通常使用電圧より高い電圧を印加しているため、極めて短い時間でTMRヘッド素子に関する信頼性の確認を行うことができ、量産に非常に有効である。   As described above, according to the present embodiment, it is possible to examine the reliability of the TMR head element and evaluate the quality thereof very easily and in a short time. In addition, in this case, since the reliability can be evaluated without causing element destruction, it is possible to select whether the TMR head element is good or bad. In particular, in this embodiment, since a voltage higher than the normal use voltage is applied to the TMR head element, the reliability of the TMR head element can be confirmed in a very short time, which is very effective for mass production.

上述した実施形態では、通常使用電圧より高い電圧として300mVをTMRヘッド素子に印加しているが、どの程度の電圧を印加すれば短時間でTMRヘッド素子に関する信頼性の評価を行えるかを確かめた。表1は、44個のTMRヘッド素子サンプルについて、印加電圧を150mV、200mV、250mV、300mV、350mVとしたときの5秒間のパルスノイズ発生の有無を前述の方法で判別し、その後、印加電圧をさらに上昇させて耐電圧試験を行った結果を表している。ただし、耐電圧特性が「低」とされているサンプルは素子破壊電圧が約400mVのものであり、「高」とされているサンプルは素子破壊電圧が約700mVのものである。   In the embodiment described above, 300 mV is applied to the TMR head element as a voltage higher than the normal use voltage, but it was confirmed how much voltage can be applied to evaluate the reliability of the TMR head element in a short time. . Table 1 shows the presence or absence of pulse noise generation for 5 seconds when the applied voltage is set to 150 mV, 200 mV, 250 mV, 300 mV, and 350 mV for 44 TMR head element samples. It shows the result of further increasing the withstand voltage test. However, the sample with the withstand voltage characteristic “low” has an element breakdown voltage of about 400 mV, and the sample with “high” has an element breakdown voltage of about 700 mV.

いずれの印加電圧でもパルスノイズが生じるサンプルは耐電圧特性が低く、これはバリア層にピンホールを有するTMRヘッド素子である。印加電圧が150mV、200mVの場合にパルスノイズが生じないサンプルであっても、耐電圧特性の低いものが存在する。しかしながら、印加電圧が250mV以上でパルスノイズ無しのサンプルは必ず耐電圧特性が高くなっている。従って、印加電圧を250mV以上、好ましくは約300mVとすれば、TMRヘッド素子に関する信頼性の評価を短時間でかつ確実に行うことができる。   A sample in which pulse noise occurs at any applied voltage has low withstand voltage characteristics, which is a TMR head element having a pinhole in the barrier layer. Even samples that do not generate pulse noise when the applied voltage is 150 mV or 200 mV, have low withstand voltage characteristics. However, the withstand voltage characteristics are always high in samples with an applied voltage of 250 mV or more and no pulse noise. Therefore, when the applied voltage is 250 mV or more, preferably about 300 mV, the reliability of the TMR head element can be evaluated in a short time and reliably.

Figure 2006032840
Figure 2006032840

図9は表1の内容をまとめ、パルスノイズ発生有り無しのサンプルの頻度を表した図である。   FIG. 9 summarizes the contents of Table 1 and shows the frequency of samples with and without the occurrence of pulse noise.

同図からも分かるように、印加電圧が150mV、200mVの場合、パルスノイズ発生無しのサンプルの頻度が耐電圧特性の高いサンプルの頻度を上回っており、パルスノイズ発生無しであっても耐電圧特性が低いものを含んでいることを示している。印加電圧が250mV以上であれば、パルスノイズ発生無しのサンプルの頻度が耐電圧特性の高いサンプルの頻度と一致しており、パルスノイズ発生の有無でほぼ完全にピンホールの有無の選別が可能となっているのが分かる。   As can be seen from the figure, when the applied voltage is 150 mV and 200 mV, the frequency of the samples without pulse noise generation exceeds the frequency of the samples with high withstand voltage characteristics. Indicates that it contains low ones. If the applied voltage is 250 mV or higher, the frequency of samples without pulse noise coincides with the frequency of samples with high withstand voltage characteristics, and the presence or absence of pulse noise enables almost complete selection of pinholes. You can see that

図10は、本発明の他の実施形態におけるTMRヘッド素子の検査を行う構成の一部を概略的に説明する図である。   FIG. 10 is a diagram schematically illustrating a part of a configuration for inspecting a TMR head element according to another embodiment of the present invention.

図1の実施形態においては、MRハイト加工を行った後のバー部材の状態でTMRヘッド素子の検査を行っているが、本実施形態では、バー部材から個々の磁気ヘッドスライダ100に分離した状態でそのTMRヘッド素子の1対の端子パッド100bに1対のプローブ101aを電気的に接触させて、検査を行う。検査装置の他の構成、動作及び作用効果は図1の実施形態の場合と同様である。   In the embodiment of FIG. 1, the TMR head element is inspected in the state of the bar member after the MR height processing, but in this embodiment, the magnetic head slider 100 is separated from the bar member. Then, the pair of terminal pads 100b of the TMR head element is electrically contacted with the pair of probes 101a to perform the inspection. Other configurations, operations, and effects of the inspection apparatus are the same as those in the embodiment of FIG.

図11は、本発明のさらに他の実施形態におけるTMRヘッド素子の検査を行う構成の一部を概略的に説明する図である。   FIG. 11 is a diagram schematically illustrating a part of a configuration for inspecting a TMR head element according to still another embodiment of the present invention.

本実施形態では、磁気ヘッドスライダ110をサスペンション112に装着してなるヘッドジンバルアセンブリ(HGA)の状態でTMRヘッド素子に電気的に接続されている接続パッド112aに1対のプローブ111aを電気的に接触させて、検査を行う。検査装置の他の構成、動作及び作用効果は図1の実施形態の場合と同様である。   In the present embodiment, a pair of probes 111a are electrically connected to connection pads 112a that are electrically connected to the TMR head element in a head gimbal assembly (HGA) in which a magnetic head slider 110 is mounted on a suspension 112. Contact and test. Other configurations, operations, and effects of the inspection apparatus are the same as those in the embodiment of FIG.

なお、上述した実施形態は、TMRヘッド素子の検査を行う場合について説明したが、本発明は、MRAMの検査を行う場合にも同様に適用できることは明らかである。   In the above-described embodiment, the case of inspecting the TMR head element has been described. However, it is obvious that the present invention can be similarly applied to the case of inspecting the MRAM.

以上述べた実施形態は全て本発明を例示的に示すものであって限定的に示すものではなく、本発明は他の種々の変形態様及び変更態様で実施することができる。従って本発明の範囲は特許請求の範囲及びその均等範囲によってのみ規定されるものである。   All the embodiments described above are illustrative of the present invention and are not intended to be limiting, and the present invention can be implemented in other various modifications and changes. Therefore, the scope of the present invention is defined only by the claims and their equivalents.

本発明の一実施形態として、TMRヘッド素子の検査を行う構成を概略的に説明する図である。It is a figure which illustrates schematically the structure which test | inspects a TMR head element as one Embodiment of this invention. 図1の実施形態における検査装置の処理動作を説明するフローチャートである。It is a flowchart explaining the processing operation of the test | inspection apparatus in embodiment of FIG. 図1の実施形態における各TMR読出しヘッド素子の構造の一例をABSと直交する方向から見た断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view of an example of the structure of each TMR read head element in the embodiment of FIG. 1 as viewed from a direction orthogonal to ABS. 図3のTMR読出しヘッド素子をABS方向から見た断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view of the TMR read head element of FIG. 3 as viewed from the ABS direction. 記録媒体からの磁場や外部交流磁場を印加していない状態で、TMRヘッド素子の出力電圧を広帯域の測定器で測定した結果を表すグラフである。It is a graph showing the result of having measured the output voltage of the TMR head element with the broadband measuring device in the state which has not applied the magnetic field from a recording medium, or an external alternating current magnetic field. 記録媒体からの磁場や外部交流磁場を印加していない状態で、TMRヘッド素子の出力電圧を広帯域の測定器で測定した結果を表すグラフである。It is a graph showing the result of having measured the output voltage of the TMR head element with the broadband measuring device in the state which has not applied the magnetic field from a recording medium, or an external alternating current magnetic field. 記録媒体からの磁場や外部交流磁場を印加していない状態で、TMRヘッド素子の出力電圧を広帯域の測定器で測定した結果を表すグラフである。It is a graph showing the result of having measured the output voltage of the TMR head element with the broadband measuring device in the state which has not applied the magnetic field from a recording medium, or an external alternating current magnetic field. 複数のTMRヘッド素子について耐電圧試験を行った結果を表すグラフである。It is a graph showing the result of having withstand a voltage test about a plurality of TMR head elements. 表1の内容をまとめ、パルスノイズ発生有り無しのサンプルの頻度を表した図である。It is the figure which summarized the content of Table 1 and represented the frequency of the sample with and without pulse noise generation | occurrence | production. 本発明の他の実施形態におけるTMRヘッド素子の検査を行う構成の一部を概略的に説明する図である。It is a figure which illustrates schematically a part of structure which test | inspects the TMR head element in other embodiment of this invention. 本発明のさらに他の実施形態におけるTMRヘッド素子の検査を行う構成の一部を概略的に説明する図である。It is a figure which illustrates roughly a part of structure which test | inspects the TMR head element in other embodiment of this invention.

符号の説明Explanation of symbols

10 バー部材
10a TMRヘッド
10b、10c、100b 1対の端子パッド
11 検査装置
11a、101a、111a 1対のプローブ
11b 定電圧回路
11c 電流測定回路
11d A/D変換器
11e デジタルコンピュータ
100、110 磁気ヘッドスライダ
112 サスペンション
112a 1対の接続パッド
DESCRIPTION OF SYMBOLS 10 Bar member 10a TMR head 10b, 10c, 100b One pair of terminal pad 11 Inspection apparatus 11a, 101a, 111a One pair of probe 11b Constant voltage circuit 11c Current measurement circuit 11d A / D converter 11e Digital computer 100, 110 Magnetic head Slider 112 Suspension 112a A pair of connection pads

Claims (16)

トンネル磁気抵抗効果素子に通常使用時より高い電圧を印加してパルスノイズ発生の有無を検出し、該発生の有無に応じて該トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行うことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の検査方法。   A tunnel magnetoresistive element characterized by applying a voltage higher than that during normal use to a tunnel magnetoresistive element to detect the presence of pulse noise and evaluating the tunnel magnetoresistive element according to the occurrence of the noise Effect element inspection method. 前記印加電圧が、250mV以上の直流電圧であることを特徴とする請求項1に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the applied voltage is a DC voltage of 250 mV or more. 前記印加電圧が、前記トンネル磁気抵抗効果素子にダメージを与える電圧より低い電圧であることを特徴とする請求項1又は2に記載の方法。   3. The method according to claim 1, wherein the applied voltage is lower than a voltage that damages the tunnel magnetoresistive element. 前記パルスノイズ発生の有無の検出が前記トンネル磁気抵抗効果素子の出力を所定の閾値と比較するものであり、該トンネル磁気抵抗効果素子の出力が前記閾値を越えた場合に該トンネル磁気抵抗効果素子が不良品であると評価することを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の方法。   The detection of the presence or absence of the occurrence of pulse noise compares the output of the tunnel magnetoresistive element with a predetermined threshold, and the tunnel magnetoresistive element when the output of the tunnel magnetoresistive element exceeds the threshold The method according to claim 1, wherein the method is evaluated as a defective product. 前記所定の閾値が、前記トンネル磁気抵抗効果素子の正常時出力のピーク値の1.2倍の値であることを特徴とする請求項4に記載の方法。   5. The method according to claim 4, wherein the predetermined threshold is a value that is 1.2 times a peak value of a normal output of the tunnel magnetoresistive element. 前記パルスノイズ発生の有無の検出が、所定方向の直流外部磁場を前記トンネル磁気抵抗効果素子に印加した状態で行われることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の方法。   6. The method according to claim 1, wherein the presence / absence of the pulse noise is detected in a state in which a DC external magnetic field in a predetermined direction is applied to the tunnel magnetoresistive effect element. 前記トンネル磁気抵抗効果素子が、トンネル磁気抵抗効果ヘッド素子であることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。   The method according to claim 1, wherein the tunnel magnetoresistive element is a tunnel magnetoresistive head element. 前記トンネル磁気抵抗効果素子が、磁気抵抗メモリであることを特徴とする請求項1から6のいずれか1項に記載の方法。   The method according to any one of claims 1 to 6, wherein the tunnel magnetoresistive element is a magnetoresistive memory. トンネル磁気抵抗効果素子に通常使用時より高い電圧を印加する手段と、該電圧を印加した状態で該トンネル磁気抵抗効果素子からパルスノイズ発生の有無を検出する手段と、該発生の有無に応じて該トンネル磁気抵抗効果素子の評価を行う手段とを備えたことを特徴とするトンネル磁気抵抗効果素子の検査装置。   Means for applying a higher voltage to the tunnel magnetoresistive effect element than in normal use, means for detecting the presence or absence of pulse noise from the tunnel magnetoresistive effect element in the state in which the voltage is applied, and depending on the presence or absence of the occurrence An inspection apparatus for a tunnel magnetoresistive effect element, comprising: means for evaluating the tunnel magnetoresistive effect element. 前記電圧を印加する手段が、前記トンネル磁気抵抗効果素子に250mV以上の直流電圧を印加する手段であることを特徴とする請求項9に記載の装置。   10. The apparatus according to claim 9, wherein the means for applying the voltage is a means for applying a DC voltage of 250 mV or more to the tunnel magnetoresistive element. 前記電圧を印加する手段が、前記トンネル磁気抵抗効果素子にダメージを与える電圧より低い電圧を印加する手段であることを特徴とする請求項9又は10に記載の装置。   11. The apparatus according to claim 9 or 10, wherein the means for applying the voltage is means for applying a voltage lower than a voltage damaging the tunnel magnetoresistive element. 前記検出する手段が、前記トンネル磁気抵抗効果素子の出力を所定の閾値と比較する手段であり、前記評価を行う手段が、該トンネル磁気抵抗効果素子の出力が前記閾値を越えた場合に該トンネル磁気抵抗効果素子が不良品であると評価する手段であることを特徴とする請求項9から11のいずれか1項に記載の装置。   The means for detecting is a means for comparing the output of the tunnel magnetoresistive element with a predetermined threshold, and the means for performing the evaluation is the tunnel magnetoresistive element when the output of the tunnel magnetoresistive element exceeds the threshold. 12. The apparatus according to claim 9, wherein the magnetoresistive element is a means for evaluating that the magnetoresistive element is defective. 前記所定の閾値が、前記トンネル磁気抵抗効果素子の正常時出力のピーク値の1.2倍の値であることを特徴とする請求項12に記載の装置。   13. The apparatus according to claim 12, wherein the predetermined threshold value is a value that is 1.2 times the peak value of the normal output of the tunnel magnetoresistive element. 前記パルスノイズ発生の有無の検出時に、所定方向の直流外部磁場を前記トンネル磁気抵抗効果素子に印加する手段をさらに備えたことを特徴とする請求項9から13のいずれか1項に記載の装置。   The apparatus according to any one of claims 9 to 13, further comprising means for applying a DC external magnetic field in a predetermined direction to the tunnel magnetoresistive effect element when detecting whether or not the pulse noise is generated. . 前記トンネル磁気抵抗効果素子が、トンネル磁気抵抗効果ヘッド素子であることを特徴とする請求項9から14のいずれか1項に記載の装置。   The device according to claim 9, wherein the tunnel magnetoresistive element is a tunnel magnetoresistive head element. 前記トンネル磁気抵抗効果素子が、磁気抵抗メモリであることを特徴とする請求項9から14のいずれか1項に記載の装置。
The apparatus according to claim 9, wherein the tunnel magnetoresistive element is a magnetoresistive memory.
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