JP2007220945A - 磁気抵抗効果素子，磁気ヘッド，磁気再生装置，および磁気抵抗素子の製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】スピン注入磁化反転現象の低減を図った磁気抵抗効果素子，磁気ヘッド，磁気再生装置，および磁気抵抗素子の製造方法を提供する。
【解決手段】磁気抵抗効果素子が，磁化自由層１３４０，磁化固着層１３４２，これらの間に配置される中間層１３４１，を有する磁気抵抗効果膜１２００と，磁気結合層１３４３と，強磁性層１３４４と，反強磁性層１３２０と，磁化自由層１３４０に対して，磁気抵抗効果膜１２００の膜面に略平行かつ前記磁化固着層１３４２の磁化方向に略垂直な方向のバイアス磁界を加えるバイアス機構部と，磁気抵抗効果膜１２００に，磁化固着層１３４２から前記磁化自由層１３４０に向かう方向の電流を通電するための一対の電極１１１０，１１４０と，を具備し，バイアスポイントが５０％より大きい。
【選択図】図１Ａ

Description

本発明は，磁気抵抗効果素子，磁気ヘッド，磁気再生装置，および磁気抵抗素子の製造方法に関し，より詳細には，磁気抵抗効果素子の膜面に対して垂直に通電される磁気抵抗効果素子，磁気ヘッド，磁気再生装置，および磁気抵抗素子の製造方法に関する。

巨大磁気抵抗効果（ＧＭＲ効果，Giant Magnetoresistive Effect）を示すＧＭＲ素子を用いたＧＭＲヘッドは，ハードディスクなどの磁気記録再生装置において，情報が記録されている磁気記録媒体の情報を再生する際に，広く用いられている。

スピンバルブ（Spin Valve）型のＧＭＲ素子は，磁化固着層と，磁化自由層と，これらの間に配置される中間層と，を有する積層膜から構成される。磁化固着層は，反強磁性膜などで磁化の方向が実質的に一方に固着された磁性体膜を有する。磁性体膜は，外部磁界（例えば，磁気記録媒体の信号磁界であり，通常は磁化固着層の磁化方向に対して平行または反平行）に対応して磁化の方向が変化する。
縦バイアス機構（例えば，コバルト白金合金やコバルトクロム白金合金が好ましく用いられる磁区制御膜）を用い，磁気抵抗効果膜の膜面に対して略平行かつ磁化固着層の磁化に対して略垂直に，磁化自由層に縦バイアス磁界を加える。これにより，信号磁界がない場合において，磁化固着層の磁化方向と磁化自由層の磁化方向が略垂直となり，バルクハウゼンノイズを避けることができる。巨大磁気抵抗効果は，磁化固着層の磁化と磁化自由層の磁化との相対的な角度変化により発現する。

ここで，ＧＭＲ素子には，ＣＩＰ（Current In Plane）−ＧＭＲ素子とＣＰＰ（Current Perpendicular to Plane）−ＧＭＲ素子がある。前者では，この積層膜に対して略面内にセンス電流を通電させて磁気抵抗効果を検出する。後者では，この積層膜に対して略垂直方向にセンス電流を通電させて磁気抵抗効果を検出する。

ＣＰＰ−ＧＭＲ素子は，ＣＩＰ−ＧＭＲ素子に比較して，微小なトラック幅とした場合であっても高出力が得られ，記録密度の高密度化への対応が容易である。ＣＩＰ−ＧＭＲ素子では，積層膜の面内にセンス電流を通電させるため，記録トラック幅が狭くなるに従い，巨大磁気抵抗効果が発現する領域が小さくなり，これに伴って抵抗変化量ΔＲが小さくなる。一方ＣＰＰ−ＧＭＲ素子では，積層方向にセンス電流を流すため，記録トラック幅が狭くなることに伴う抵抗変化量ΔＲの減少量が小さい。
なお，ＣＩＰ−ＧＭＲ素子について，バイアスポイントを調整する技術が公開されている（特許文献１参照）。
特開２０００−１３７９０６

記録密度の高密度化とともに，磁気ヘッドのサイズはトラック幅方向・ハイト方向共にますます小さくなってきている。例えば，ハードディスクなど磁気記録装置・磁気再生装置においては，トラック幅・ハイト長が１００ｎｍ程度あるいはそれ以下になってきている。
この場合，磁気ヘッドにＣＰＰ−ＧＭＲ素子を用いると，スピン注入磁化反転現象が起こる可能性がある。スピン注入磁化反転現象では，スピン注入磁化反転により，磁化自由層における磁化の方向が実質的に変化し，外部磁界に対する磁化自由層の磁化の応答が小さくなる。このスピン注入磁化反転現象は，トラック幅やハイト長が１００ｎｍ以下の素子（単磁区化しやすくなるためエッジドメインなどの影響が少なくなる）において顕著に表れる。
上記に鑑み，本発明はスピン注入磁化反転現象の低減を図った磁気抵抗効果素子，磁気ヘッド，磁気再生装置，および磁気抵抗素子の製造方法を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る磁気抵抗効果素子は，外部磁界に応じて磁化の方向が変化する磁性体膜を有する磁化自由層と，磁化の方向が実質的に一方に固着される磁性体膜を有する磁化固着層と，前記磁化自由層と前記磁化固着層の間に配置される中間層と，を有する磁気抵抗効果膜と，前記磁気抵抗効果膜の前記磁化固着層上に配置される磁気結合層と，前記磁気結合層上に配置される強磁性層と，前記強磁性層上に配置される反強磁性層と，前記磁化自由層に対して，前記磁気抵抗効果膜の膜面に略平行かつ前記磁化固着層の磁化方向に略垂直な方向のバイアス磁界を加えるバイアス機構部と，前記磁気抵抗効果膜に，前記磁化固着層から前記磁化自由層に向かう方向の電流を通電するための一対の電極と，を具備し，バイアスポイントが５０％より大きいことを特徴とする。

本発明の一態様に係る磁気抵抗効果素子の製造方法は，外部磁界に応じて磁化の方向が変化する磁性体膜を有する磁化自由層と，磁化の方向が実質的に一方に固着される磁性体膜を有する磁化固着層と，前記磁化自由層と前記磁化固着層の間に配置される中間層と，を有する磁気抵抗効果膜と，前記磁気抵抗効果膜の前記磁化固着層上に配置される磁気結合層と，前記磁気結合層上に配置される強磁性層と，前記強磁性層上に配置される反強磁性層と，前記磁化自由層に対して，前記磁気抵抗効果膜の膜面に略平行かつ前記磁化固着層の磁化方向に略垂直な方向のバイアス磁界を加えるバイアス機構部と，前記磁気抵抗効果膜に，前記磁化固着層から前記磁化自由層に向かう方向の電流を通電するための一対の電極と，を備える構造体を形成するステップと，前記磁化自由層に，前記磁化固着層の磁化方向に対する角度が１００°以上で，１６０°より小さい初期磁化方向を付与するステップと，を具備することを特徴とする。

本発明によれば，スピン注入磁化反転現象の低減を図った磁気抵抗効果素子，磁気ヘッド，磁気再生装置，および磁気抵抗素子の製造方法を提供できる。

以下，図面を参照して，本発明の実施の形態を詳細に説明する。
（第１の実施の形態）
図１Ａは本発明の第１実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子の断面を表す断面図である。本図は，情報の読み出し対象となる磁気記録媒体と対向する記録媒体対向面から眺めた断面を表す。垂直通電型磁気抵抗効果素子１１００は，紙面の表側から裏側に向かう方向Ｄｈを正方向とする信号磁界Ｈを検知する。
垂直通電型磁気抵抗効果素子１１００は，スピンバルブ膜１２００，一対の磁区制御膜１１２０，下部シールド層１１１０，および上部シールド層１１４０と，を有する。

下部シールド層１１１０および上部シールド層１１４０は，磁区制御膜１１２０とスピンバルブ膜１２００とを積層方向に沿って挟むように配置される。下部シールド層１１１０と上部シールド層１１４０はＮｉＦｅ合金などで作製され，それぞれ下部電極および上部電極を兼ねる。

スピンバルブ膜１２００は，次のように多層膜からなる。即ち，スピンバルブ膜１２００は，下部シールド層１１１０の側から順に，下地層１３１０，反強磁性層１３２０，強磁性層１３４４，磁気結合層１３４３，磁化固着層１３４２，中間層１３４１，磁化自由層１３４０，保護層１３５０を備える。
下地層１３１０は，例えば，Ｔａからなり，反強磁性層１３２０と強磁性層１３４４との交換結合が良好になるようにしたり，あるいはスピンバルブ膜全体の結晶性を向上させたりする。

反強磁性層１３２０は，ＰｔＭｎ合金またはＸ−Ｍｎ（ただしＸはＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素）合金，あるいはＰｔ−Ｍｎ−Ｘ１（ただしＸ１はＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉのいずれか１または２種以上の元素である）合金から形成される。これらの合金を熱処理することにより，大きな交換結合磁界を発生する反強磁性層１３２０を得ることが出来る。なお，反強磁性層１３２０には，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれかが不純物として含まれる可能性がある（スパッタリング等の製造工程で使用される）。

反強磁性層１３２０は，強磁性層１３４４の磁化方向Ｄ１を固着（ピン止め）する機能を有する。後述のように，反強磁性層１３２０と強磁性層１３４４とを重ね合わせた状態で，磁界を印加しながら熱処理することで，強磁性層１３４４の磁化方向Ｄ１が定められる。

前述のように，強磁性層１３４４の磁化の向きＤ１は反強磁性層１３２０により固着される。図１Ａには，紙面の表側から裏側に向かう方向（紙面垂直方向）の磁化方向Ｄ１が示されている。但し，後述のように，磁化方向Ｄ１は紙面垂直方向から少しずれている。

強磁性層１３４４，磁気結合層１３４３，および磁化固着層１３４２は，いわゆるシンセティックアンティフェロマグネット（ＳｙＡＦ）を形成している。即ち，強磁性層１３４４，磁化固着層１３４２は，磁気結合層１３４３を介して，互いに反強磁性的な結合をしている。この結果，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３は，強磁性層１３４４の磁化方向Ｄ１と逆向き（反平行）となる。

強磁性層１３４４および磁化固着層１３４２は，通常，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｎｉ，Ｍｎのうちの少なくとも一つを含む材料から構成され，単層構造，多層構造のいずれでも良い。強磁性層１３４４および磁化固着層１３４２を，例えば，ＣｏＦｅ合金とＣｕの積層構造とすることができる。
磁気結合層１３４３は銅，金，Ｒｕ，Ｒｈ，Ｉｒなどの非磁性金属材料から構成できる。

中間層１３４１は，主に磁化自由層１３４０と磁化固着層１３４２との磁気結合を切り離すように機能する。中間層１３４１は，例えば，銅や金などの高い電気伝導率を有する非磁性金属材料から構成できる。中間層１３４１として，内部に導電体（Ｃｕなど）が配置された絶縁体（Ａｌ_２Ｏ_３）を用いてもよい。

磁化自由層１３４０は，外部磁界の向きに応じて磁化の向きが変化する層であり，例えば，ＮｉＦｅ合金や，ＮｉＦｅ合金とＣｏＦｅ合金との多層膜から構成される。保護層１３５０は，成膜後のスピンバルブ膜１２００を製造過程において保護する層であり，例えば，ＣｕやＴａやＲｕから構成される。

一対の磁区制御膜１１２０は，磁気記録媒体の記録トラックの幅方向に対応するように，対向して配置される。スピンバルブ膜１２００と一対の磁区制御膜１１２０との間には，一対の絶縁層１１５０が配置されている。
磁区制御膜１１２０（ＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金などが好ましく用いられる）は絶縁層１１５０（Ａｌ_２Ｏ_３やＡｌＮなどが好ましく用いられる）の上に形成される。

磁区制御膜１１２０は，縦バイアス機構部として働き，磁化自由層１３４０に縦バイアス磁界を加える。即ち，磁区制御膜１１２０は磁化方向Ｄ４を有し，この磁化方向Ｄ４によって縦バイアス磁界の方向が定まる。この縦バイアス磁界の方向は，磁気抵抗効果膜の膜面に対して略平行かつ磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３に対して略垂直なのが通例である。
この縦バイアス磁界により，外部磁界Ｈを印加しないときの磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆ０（初期磁化方向Ｄｆ０）が規定される。図１Ａでは，磁化方向Ｄ４が紙面の右向きであるため，初期磁化方向Ｄｆ０も右向きとなっている。なお，磁化方向Ｄ４を紙面の左向きとしても良い。

ここで，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３（言い換えれば，強磁性層１３４４の磁化方向Ｄ１）を，磁区制御膜１１２０の磁化方向Ｄ４に対して垂直から傾けることにより，バイアスポイントを調整することが可能である。
図１Ｂは，垂直通電型磁気抵抗効果素子の上面側からみた，磁化方向を表す模式図である。磁区制御膜１１２０での磁化方向Ｄ４と強磁性層１３４４の磁化方向Ｄ１のなす角度θが示される。磁化方向Ｄ４，Ｄ１が平行の場合，角度θ＝０°となる（反平行の場合，θ＝１８０°）。この角度θの絶対値を９０°より小さくすることで（好ましくは，１００°以上），バイアスポイントを調整できる（｜θ｜＜９０°）。

このとき，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３に対して，磁化自由層１３４０の初期磁化方向Ｄｆ０のなす角度φの絶対値は９０°より大きい（｜φ｜＞９０°，φ＝１８０°−θ）。即ち，磁化方向Ｄ３，Ｄｆ０が反平行側である。磁化方向Ｄ３，Ｄｆ０が反平行の関係にあることが，スピン注入磁化反転の低減をもたらす。なお，この詳細は後述する。
ここで，強磁性層１３４４の磁化方向Ｄ１をずらした場合でも，磁区制御膜１１２０の磁化方向Ｄ４と信号磁界Ｈの方向Ｄｈとがなす角は略９０°に保持される。

（バイアスポイント調整の詳細）
発明者らは，この縦バイアス磁界が積層膜に加わった際のスピン注入磁化反転について注目し研究開発を進めた。その結果，スピン注入磁化反転に伴うノイズの抑制方法を見出した。
なお，ＧＭＲ素子では，磁気記録媒体からの信号磁界と，磁区制御膜１１２０による縦バイアス磁界の両方が積層膜に加わる点が，スピン注入磁化反転を応用したＭＲＡＭ（Magnetic Random Access Memory）等のデバイスと異なる。

Ａ．バイアスポイント
バイアスポイントの調整につき説明するに先だって，バイアスポイントの意味を説明する。
図２は，バイアスポイントを説明するための模式図であり，横軸が信号磁界Ｈを縦軸が垂直通電型磁気抵抗効果素子１１００の出力Ｖを表す。
ここでは，垂直通電型磁気抵抗効果素子１１００に一定のセンス電流Ｉを通電し，信号磁界Ｈを変化させ，垂直通電型磁気抵抗効果素子の出力（電圧）Ｖを測定している。その結果，信号磁界Ｈと出力（電圧）Ｖの関係を表すグラフ（一般に，トランスファーカーブと呼ばれる）が求められる。

信号磁界Ｈを正負に変化させると，有る範囲（図の信号磁界Ｈ１〜Ｈ２）では出力Ｖが変化する。この変化範囲を超えると，出力Ｖがほぼ一定値Ｖ_Ａ，Ｖ_Ｂとなる。また，信号磁界Ｈがゼロのときの出力をＶ_Ｃ（図に，Ｖ_Ｃ１，Ｖ_Ｃ２として例示）する。
バイアスポイントＢＰは，信号磁界Ｈがゼロのときの出力Ｖ_Ｃが出力Ｖの変化範囲（Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ｃ）のどこに位置するかを示すファクタであり，次の式（１）によって定義することができる。
ＢＰ＝（Ｖ_Ｃ−Ｖ_Ａ）／（Ｖ_Ｂ−Ｖ_Ａ）×１００[％] …式（１）
なお，信号磁界Ｈの正負は，次のように定義される。即ち，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３と略反平行な磁界（強磁性層１３４４の磁化方向Ｄ１と平行な磁界）が正方向の磁界の方向（図１ＡのＤｈ）である。一方，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３に対して略平行な磁界が負方向の磁界である。

図２において，信号磁界Ｈがゼロのときの出力ＶがＶ_Ａ，Ｖ_Ｂ，（（Ｖ_Ａ＋Ｖ_Ｂ）／２）それぞれの場合，バイアスポイントＢＰは０％，１００％，５０％となる。また，信号磁界Ｈがゼロのときの出力ＶがＶ_Ｃ１，Ｖ_Ｃ２それぞれの場合において，前者はバイアスポイントＢＰが５０％より小さく，後者はバイアスポイントＢＰが５０％より大きい。

以下，バイアスポイントＢＰの算出方法をより具体的に説明する。ここでは，垂直通電型磁気抵抗効果素子１１００への印加電圧（下部シールド層１１１０，上部シールド層１１４０間に印加される電圧）が十分に低い状態にする（数ｍＶから高々３０ｍＶ程度がのぞましい）。印加電圧を低電圧とすることで，スピン注入磁化反転に起因するノイズが少ない出力が得られ，より正確なバイアスポイントの算出が可能となる。

なお，下部シールド層１１１０，上部シールド層１１４０への通電のため，これらに配線が接続されるのが通例である。このため，配線による電圧降下が生じ，配線に印加した電圧と，本来の印加電圧とに多少の相違が生じる可能性がある。しかしながら，多くの場合，配線の抵抗はスピンバルブ膜の抵抗の１／１０以下であり，配線による電圧降下を無視できる。このような場合，本来の印加電圧に換えて，配線に印加する電圧を用いても，問題はない。

信号磁界Ｈが十分に低い（値が負）ときは，磁化固着層１３４２の磁化方向と磁化自由層１３４０の磁化方向は平行に近いため，出力ＶはＶ_Ａと低い。一方，信号磁界Ｈが十分に高い（値が正）ときは，磁化固着層１３４２の磁化方向と磁化自由層１３４０の磁化方向が反平行に近いため，出力ＶはＶ_Ｂと高くなる。信号磁界Ｈがゼロのときの出力Ｖ_ＣはＶ_ＡとＶ_Ｂの間になる。このとき，バイアスポイントＢＰは既述の式（１）から計算される。

信号磁界Ｈが十分に低い（値が負）ときの抵抗値をＲ_Ａ，信号磁界Ｈが十分に高い（値が正）ときの抵抗値ＲをＲ_Ｂ，信号磁界Ｈがゼロのときの抵抗値をＲ_Ｃとする。このとき，バイアスポイントＢＰは以下の式（２）から計算される。

ＢＰ＝（Ｒ_Ｃ−Ｒ_Ａ）／（Ｒ_Ｂ−Ｒ_Ａ）×１００[％] …式（２）

バイアスポイントＢＰの他の算出方法として，所定の正負の信号磁界Ｈのときの出力電圧Ｖ（または抵抗Ｒ）を測定する方法がある。センス電流が小さく，信号磁界Ｈがゼロのときの出力Ｖｃ（またはＲｃ），および信号磁界が所定の正負の磁界での出力Ｖａ，Ｖｂ（またはＲａ，Ｒｂ）を測定する。そして，式（１）または式（２）を用いて，バイアスポイントＢＰを算出する。
ここで，正負の信号磁界Ｈの絶対値を等しくするのが通例である。例えば，所定の正の信号磁界Ｈを＋４００［Ｏｅ］としたら，所定の負の信号磁界Ｈは，絶対値が同じで向きが反対の，−４００［Ｏｅ］とする。
このとき，信号磁界Ｈの絶対値が，出力の変化範囲に対応する範囲（図のＨ１〜Ｈ２）を越えるように定めるのが望ましい。このようにすると，トランスファーカーブに基づいてバイアスポイントＢＰを算出する手法と結果において変わりないことになる。

以上のように，バイアスポイントＢＰの決め方は式（１），（２）の2通り考えられるが，これらは実質的に同一であり，式（１），（２）によるバイアスポイントＢＰの相違は事実上無視できる。但し，本明細書では，基本的には，信号磁界Ｈによる抵抗値Ｒの変化（式（２））に基づいて，バイアスポイントＢＰを定義するものとする。

Ｂ．ＣＩＰ−ＧＭＲとＣＰＰ−ＧＭＲでのバイアスポイントの意義の相違
図３Ａ，図３Ｂはそれぞれ，ＣＩＰ−ＧＭＲとＣＰＰ−ＧＭＲでの電流の通電方向と電流により発生する磁界を示す模式図である。ここでは，理解の容易のため，ＣＩＰ−ＧＭＲ，ＣＰＰ−ＧＭＲいずれもが，３つの層１〜層３より構成される磁気抵抗膜を有するとしている。

ＣＩＰ−ＧＭＲでは，層１〜層３に平行に電流が流れることから，層１〜層３での抵抗率等の相違により，層１〜層３それぞれを流れる電流Ｉ_１〜Ｉ_{３の大きさ}が異なる。従い，右ネジの法則により電流Ｉ_１，Ｉ_２，Ｉ_{３それぞれ}から発生する磁界Ｈ_{１（層１）}，Ｈ_{２（層２）}，Ｈ_{３（層３）}は互いに異なる。
このため，ＣＩＰ−ＧＭＲでは，磁界Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３のバランスによりバイアスポイントＢＰが変化することとなり，これら磁界Ｈ_１，Ｈ_２，Ｈ_３のバランスをとることが重要となる。なお，既述の特許文献１は，このための技術を開示している。

一方，ＣＰＰ−ＧＭＲでは，層１〜層３に垂直に電流が流れる（層１〜層３を横切る）ことから，層１〜層３を流れる電流が実質的に等しくなる。従い，層１〜層３を流れる電流から発生する磁界も実質的に等しくなる。
このため，ＣＰＰ−ＧＭＲでは，ＣＩＰ−ＧＭＲのように，各層で発生する磁界の差によるバイアスポイントの変化は生じない。

スピン注入磁化反転現象は，電流を担う伝導電子のスピン角運動量を通じ，磁化固着層１３４２と磁化自由層１３４０との間で磁化が移動することで，磁化自由層１３４０の磁化方向が反転する現象である。

・ＣＰＰ−ＧＭＲの場合
ＣＰＰ−ＧＭＲでのスピン注入磁化反転を説明する。
仮に，磁化固着層１３４２の磁化方向と磁化自由層１３４０の磁化方向が反平行の場合を考える。この場合，磁化自由層１３４０から磁化固着層１３４２へ電流を流すことで，磁化自由層１３４０の磁化が反転し，磁気抵抗が小さくなる。以下，この理由を説明する。

この場合，電子の流れる向きは，電流と反対向きの，磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０へ向かう方向である。磁化固着層１３４２を通り抜ける際，磁化固着層１３４２の磁化と同じ向きに，電子が偏極される（スピン角運動量の偏極）。偏極された電子は中間層１３４１を通過して磁化自由層１３４０に入る。このとき，伝導電子と磁化自由層１３４０との間で，スピン角運動量が移動する。この結果，磁化自由層１３４０の磁化方向が，磁化固着層１３４２の磁化方向と揃うように反転する。
以上のように，磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０に流入する電子により，磁化自由層１３４０の磁化方向が磁化固着層１３４２の磁化方向と平行になる。

一方，磁化固着層１３４２の磁化方向と磁化自由層１３４０の磁化方向が平行の場合を考える。この場合，磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０へ電流を流すことで，磁化自由層１３４０の磁化が反転し，磁気抵抗が大きくなる。以下，この理由を説明する。

この場合，電子の流れる向きは，磁化自由層１３４０から磁化固着層１３４２へ向かう方向である。磁化自由層１３４０内の伝導電子は磁化自由層１３４０の磁化と同じ向きに偏極される。このとき，全ての伝導電子が偏極される訳ではなく，偏極されない伝導電子も存在する。磁化固着層１３４２と中間層１３４１の界面で，偏極をうけなかった伝導電子は反射され，磁化自由層１３４０に戻る。そして，磁化自由層１３４０に戻ってきた伝導電子と，磁化自由層１３４０の磁化との間で，角運動量が移動する。この結果，磁化自由層１３４０の磁化方向が，磁化固着層１３４２の磁化方向と反対になるように反転する。

以上のように，磁化自由層１３４０から磁化固着層１３４２に流れ，その境界で反射された電子により，磁化自由層１３４０の磁化方向が磁化固着層１３４２の磁化方向と反平行になる。但し，この反射電子による磁化方向の反転は，磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０に流入する電子による磁化方向の反転に比べて，影響が小さい。境界を通過する電子に比べ，境界で反射される電子の割合は必ずしも大きくないからである。

以上のように，電子の流れを（ａ）磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０に向かう方向とすると，スピン注入磁化反転が発生し易い。これに対して，電子の流れを（ｂ）磁化自由層１３４０から磁化固着層１３４２に向かう方向とすると，スピン注入磁化反転が比較的発生し難い。
即ち，電子の流れを（ｂ）磁化自由層１３４０から磁化固着層１３４２に向かう方向とする（電流を磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０に向かう方向とする）ことで，スピン注入磁化反転によるノイズを低減できる。後述のように，本実施形態では，これに加えて，バイアスポイントを調整することで，スピン注入磁化反転によるノイズの更なる低減を図っている。

・ＣＩＰ−ＧＭＲの場合
ＣＩＰ−ＧＭＲでは，スピン注入磁化反転を考慮する必要はない。即ち，ＣＩＰ−ＧＭＲでは，電気伝導率の高いいずれかの層（一般的にはＣｕで形成されている中間層）に電流が集中する。このため，層間でのスピン角運動量の移動は生じない。
以上のように，スピン注入磁化反転は，ＣＰＰ−ＧＭＲに特有の現象と言える。

Ｃ．バイアスポイントの調整
既述のように，電流方向を磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０に向かう方向とすることで，スピン注入磁化反転によるノイズを低減できる。これに加えて，バイアスポイントＢＰを調整することが，スピン注入磁化反転を避ける上で重要なことが判明した。即ち，バイスポイントＢＰを調整することで，スピン注入磁化反転によるノイズを更に低減できる。

正負双方の磁界を感度良く測定するために，バイアスポイントＢＰを５０％とするのが通例である。これに対して，バイアスポイントＢＰを５０％より大きくする（より好ましくは，バイアスポイントＢＰを５５％以上，８０％以下とする）ことで，スピン注入磁化反転を低減できる。

・バイスポイントと磁化方向の関係
バイアスポイントが５０％より小さいことは，正方向での外部磁界Ｈでの磁気抵抗の変化が大きいことを意味する。バイアスポイントが５０％より大きいことは，負方向での外部磁界Ｈでの磁気抵抗の変化が大きいことを意味する。このように，バイアスポイントが５０％より大きいか否かは，外部磁界Ｈの正方向，負方向の何れで磁気抵抗が大きく変化するかに対応する。

バイアスポイントＢＰの大きさは，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３と，磁化自由層１３４０の初期磁化方向Ｄｆ０の角度関係に依存する。磁化方向Ｄ３，Ｄｆ０のなす角度φ（図１Ｂ参照）が９０°の場合，バイアスポイントＢＰは，５０％となる。角度φが９０°より小さいと，バイアスポイントＢＰは，５０％より小さくなる。また，角度φが９０°より大きいと，バイアスポイントＢＰは，５０％より大きくなる。

このように磁化方向Ｄ３，Ｄｆ０のなす角度φによって，バイアスポイントＢＰが変化する理由を以下に説明する。この説明に先立って，外部磁界Ｈと磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆとの関係を説明する。
磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆは，外部磁界Ｈによって初期磁化方向Ｄｆ０から変化し，その結果，磁気抵抗が変化する。このとき，外部磁界Ｈの正負に応じて，磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆは左右に回転する。磁化方向Ｄｆが左右に回転し，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３と平行，または反平行の状態に近づくとそれ以上の回転が制限される。このように，磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆが初期磁化方向Ｄｆ０を基準として，±９０°より小さい範囲で動くことで，磁気抵抗が変化する。

磁化方向Ｄ３，Ｄｆ０のなす角度φが９０°の場合，磁化方向Ｄｆの変化範囲が初期磁化方向Ｄｆ０を基準として正負（左回転，右回転）に略対称となる。即ち，外部磁界の絶対値が等しければ，その正負が異なっても，磁気抵抗の変化量が概ね等しくなる。これはバイアスポイントが５０％であることを意味する。即ち，磁化方向Ｄ３，Ｄｆ０のなす角度φが９０°の場合，磁化方向Ｄｆの変化範囲が角度の正負で対称となり，バイアスポイントが５０％となる。

磁化方向Ｄ３，Ｄｆ０のなす角度φが９０°からずれると，磁化方向Ｄｆの変化範囲の正負の対称性が崩れ，バイアスポイントが５０％からずれる。磁化方向Ｄ３，Ｄｆ０のなす角度φが９０°より大きいと，バイアスポイントＢＰは５０％より大きくなる。以上のように，磁化方向Ｄ３，Ｄｆ０のなす角度φと，バイアスポイントＢＰとの関係を説明できる。

・磁化方向とスピン注入磁化反転の関係
既述のように，本実施形態では，センス電流を磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０に流している。このため，スピン注入磁化反転は，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３と磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆとを反平行とするように作用する。即ち，磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆが磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３と平行であれば，スピン注入磁化反転が生じ易い。一方，磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆが磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３と反平行であれば，スピン注入磁化反転は生じない。

このように，スピン注入磁化反転が発生する確率は，磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆと磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３とが平行，反平行の何れに近いか（言い換えれば，なす角度φが９０°より大きいか，小さいか）に依存する。磁化方向Ｄｆ，Ｄ３のなす角度φの絶対値が９０°より大きいと，スピン注入磁化反転の発生確率が低減される。

・バイスポイントとスピン注入磁化反転の関係
既述のように，バイアスポイントが５０％より大きいことは，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３と，磁化自由層１３４０の初期磁化方向Ｄｆ０のなす角度φが９０°より大きいことを意味する。この場合，磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆが磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３の反平行側にずれていることを意味し，スピン注入磁化反転の低減が可能となる。

既述のように，外部磁界Ｈを変化させると，磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆは初期磁化方向Ｄｆ０から変化する。このため，外部磁界Ｈの印加により，磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆと磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３との反平行関係が崩れる可能性がある。しかしながら，外部磁界Ｈの印加前の磁化自由層１３４０の磁化方向Ｄｆ，即ち，初期磁化方向Ｄｆ０がスピン注入磁化反転の低減に対して支配的要因である。

以下，バイアスポイントＢＰの調整方法を説明する。磁化自由層１３４０の初期磁化方向Ｄｆ０によって，バイアスポイントＢＰを調節できる。即ち，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３と，磁化自由層１３４０の初期磁化方向Ｄｆ０のなす角度φの絶対値を９０°より大きく（好ましくは，１００°以上），１６０°より小さくする（９０°＜｜φ｜＜１６０°）。この結果，バイアスポイントを５０％より大きくなる。この調整には，複数の手法を利用できる。

（１）磁化固着層１３４２および強磁性層１３４４の磁気的膜厚による調整
磁化固着層１３４２および強磁性層１３４４の磁気的膜厚を制御することで，バイアスポイントＢＰを調節することができる。
即ち，磁化固着層１３４２の飽和磁化Ｍｓ１および厚みｔ１，強磁性層１３４４の飽和磁化Ｍｓ２および厚みｔ２が，以下の式（３）を満足するように制御する。
１．２ ≦（Ｍｓ１×ｔ１）／（Ｍｓ２×ｔ２）＜ ５ ……式（３）
ここで，強磁性層１３４４，磁気結合層１３４３および磁化固着層１３４２等の磁性層において，飽和磁化と厚みの積が磁気的膜厚である。

既述のように，強磁性層１３４４および磁化固着層１３４２は，磁気結合層１３４３を介して互いに反強磁性的な結合をし，いわゆるシンセティックアンティフェロマグネット（ＳｙＡＦ）を形成する。この場合，「Ｍｓ１×ｔ１＝Ｍｓ２×ｔ２」とすることで，強磁性層１３４４から漏洩する磁界と磁化固着層１３４２から漏洩する磁界を実質的にキャンセルさせ，バイアスポイントを５０％とするのが好ましいとされている。

しかし，「１．２≦（Ｍｓ１×ｔ１）／（Ｍｓ２×ｔ２）」とすることで，スピン注入磁化反転によるノイズを抑制できることが判った。この場合，強磁性層１３４４からの漏洩磁界が相対的に大きくなり，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３と，磁化自由層１３４０の初期磁化方向Ｄｆ０のなす角度φが９０°より大きくなる（より好ましくは，φが１００°以上）。この結果，バイアスポイントが５０％より大きくなる。

磁化固着層１３４２の磁気的膜厚Ｍｓ１×ｔ１が強磁性層１３４４の磁気的膜厚Ｍｓ２×ｔ２より大きい場合には，磁化固着層１３４２からの漏洩磁界が相対的に大きくなる。この場合の漏洩磁界の向きは，磁化自由層１３４０内においては，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３と逆になる。このため，磁気的膜厚Ｍｓ１×ｔ１を磁気的膜厚Ｍｓ２×ｔ２より大きくすると，バイアスポイントが５０％より大きくなる。バイスポイントを実質的に５０％より大きくするために，「１．２≦（Ｍｓ１×ｔ１）／（Ｍｓ２×ｔ２）」とする。

一方，外部磁界あるいは媒体からの磁界に比較して，強磁性層１３４４から漏洩する磁界が大き過ぎると，外部磁界（媒体からの磁界）に対する感度（出力の変化）が低下する。この場合，バイアスポイントが大き過ぎる（例えば，１００％あるいはそれに大変近くなる）。これを回避するために，「（Ｍｓ１×ｔ１）／（Ｍｓ２×ｔ２）＜５」とすることが好ましい。

磁化固着層１３４２および強磁性層１３４４の磁気的膜厚を互いにずらすには，これらの膜厚および組成の少なくともいずれかを制御すれば良い。例えば，磁化固着層１３４２および強磁性層１３４４に異なる材料を用いる。一例として，磁化固着層１３４２および強磁性層１３４４の一方に，Ｃｏ_９０Ｆｅ_１０に換えて，Ｃｏ_８０Ｆｅ_２０やＣｏを用いることが挙げられる。

（２）磁化自由層１３４０と磁化固着層１３４２間の結合磁界による調整
磁化自由層１３４０と磁化固着層１３４２との間のインターレイヤーカップリング（層間結合）磁界を強め，かつ縦バイアス磁界を弱くすることで，バイアスポイントを制御できる。例えば，インターレイヤーカップリング磁界を１５０［Ｏｅ］より大きくし，また通例３．０［ｍｅｍｕ／ｃｍ^２］程度である磁区制御膜１１２０の磁気的膜厚を，１．５［ｍｅｍｕ／ｃｍ^２］程度に弱めることで，バイアスポイントＢＰを５０％より大きくすることができる。

インターレイヤーカップリング磁界を強めることにより，磁化自由層１３４０の磁化と磁化固着層１３４２の磁化が反平行に揃い易くなり，バイアスポイントＢＰが５０％より大きくなる。また，インターレイヤーカップリング磁界に比べて，磁区制御膜１１２０の磁気的膜厚を小さくすることで，バイアスポイントを５０％より大きくできる（磁区制御膜１１２０の磁気的膜厚をインターレイヤーカップリング磁界に比べて非常に大きくするとバイアスポイントＢＰが５０％に近くなる）。

（３）強磁性層１３４４の磁化方向による調整
既述のように，磁区制御膜１３２０の磁化方向Ｄ４に対して，強磁性層１３４４の磁化方向Ｄ１の絶対値を９０°より小さくすることで（好ましくは，１００°以上），バイアスポイントを５０％より大きくすることができる。

（４）上記（１）〜（３）の手法の組み合わせ
上記（１）〜（３）の手法は，互いに組み合わせて用いることが出来る。例えば，（１）磁化固着層１３４２および強磁性層１３４４の磁気的膜厚および（３）反強磁性層１３２０の磁化方向の双方を制御することで，バイアスポイントＢＰを調整できる。
（１）〜（３）の手法の組み合わせても，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３に対する磁化自由層１３４０の初期磁化方向Ｄｆ０の角度φの絶対値を９０°より大きくすることができる。また，複数の手法を組み合わせることにより，いずれかひとつの手法を用いた場合より，素子間のばらつきを抑え歩留まりを上げることができる。

（磁気抵抗効果素子１１００の作成）
次に，垂直通電型磁気抵抗効果素子１１００の作製方法について説明する。
図４は，垂直通電型磁気抵抗効果素子１１００の作製手順の一例を表すフロー図である。図５，図６は，図４の手順で作成される垂直通電型磁気抵抗効果素子１１００を表す断面図である。

（１）スピンバルブ膜１２００の形成（ステップＳ１１）
図示しない基板上に，スピンバルブ膜１２００を形成する。即ち，下部シールド層１１１０，下地層１３１０，反強磁性層１３２０，強磁性層１３４４，磁気結合層１３４３，磁化固着層１３４２，中間層１３４１，磁化自由層１３４０を成膜する（図５参照）。なお，図５は，後述のレジスト層１３６０を付加した状態を表す。
ここで，このスピンバルブ膜１２００の形成の際に，磁化固着層１３４２，強磁性層１３４４の材料および厚みを適宜に調整することで，前述の式（３）を満たし，バイアスポイントBPを調整できる。

各層の形成には，例えば，スパッタ装置による成膜が用いられる。スパッタ成膜では，ＤＣマグネトロンスパッタ法，ＲＦマグネトロンスパッタ法，イオンビームスパッタ法，ロングスロースパッタ法，コリメーションスパッタ法のいずれか，またはそれらを組み合わせたスパッタ法などを使用できる。

（２）反強磁性層１３２０への交換結合磁界の付与（ステップＳ１２）
反強磁性層１３２０に交換結合磁界（磁気異方性）が付与される。具体的には，磁界の印加と熱処理とを組み合わせることで，交換結合磁界を付与できる。即ち，反強磁性層１３２０を熱処理してブロッキング温度より高い温度Ｔとした状態で磁界Ｈを印加し，冷却する。

ブロッキング温度は反強磁性層１３２０の磁気異方性が消失する温度（言い換えれば，反強磁性層１３２０と強磁性層１３４４との交換結合が切れる温度）を意味する。このため，温度Ｔをブロッキング温度より高温とすることで，反強磁性層１３２０の磁気異方性が一旦消失する。その後，反強磁性層１３２０が冷却され，ブロッキング温度より低温となったときに，印加された磁界に応じて，反強磁性層１３２０に交換結合磁界（磁気異方性）が付与される。
なお，交換結合磁界の大きさは膜内の結晶粒径分布や成膜時の真空度によって異なる。ＰｔＭｎでは，膜厚増加と共に交換結合磁界が増加するが，ＩｒＭｎでは逆に減少する。

このとき，反強磁性層１３２０の熱処理時の磁界Ｈを磁区制御膜１１２０の磁化方向に対して垂直にするのが通例である。この場合，磁区制御膜１１２０の磁化方向Ｄ４に対する強磁性層１３４４の磁化方向Ｄ１の角度θが９０°となる。この結果，バイアスポイントが５０％となり，素子の感度が高くなる。
これに対して，反強磁性層１３２０の熱処理時の磁界Ｈの方向を磁区制御膜１１２０の磁化方向Ｄ４に対して１０°より大きく８０°以下とする。この結果，磁区制御膜１１２０の磁化方向Ｄ４に対する強磁性層１３４４の磁化方向Ｄ１の角度θが１０°より大きく８０°以下となる。この場合，バイアスポイントが５０％より大きくなる。

（３）スピンバルブ膜１２００の側面のイオンミリング（ステップＳ１３）
形成されたスピンバルブ膜１２００上にレジスト層１３６０を形成した後（図５参照），イオンミリングで，その側面を下地層１３１０の一部まで除去する（図６参照）。

（４）磁区制御膜１１２０，上部シールド層１１４０の形成（ステップＳ１４）
スピンバルブ膜１２００の除去された側面に，絶縁層１１５０，磁区制御膜１１２０を成膜する。次に，レジスト層１３６０を除去した後，上部シールド層１１４０を成膜する（図１参照）。

（第２の実施の形態）
図７は本発明の第２実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子２１００の断面を表す断面図である。
本実施形態の垂直通電型磁気抵抗効果素子２１００は，第1の実施形態の垂直通電型磁気抵抗効果素子１１００と次の（１），（２）の点で異なる。即ち，（１）磁区制御膜１１２０と絶縁層１１５０に換えて，絶縁体１１３０が配置されている。また，（２）保護層１３５０と上部シールド層１１４０の間にエクスチェンジバイアス層１３４５および上部電極層１３４６が配置されている。
なお，エクスチェンジバイアス層１３４５と保護層１３５０との間に，強磁性材料からなる強磁性層，軟磁性材料あるいは非磁性材料からなる層を配置してもよい。

本実施形態では，第1の実施形態での磁区制御膜１１２０に換えて，エクスチェンジバイアス層１３４５により，縦バイアス磁界を発生させる。具体的には，エクスチェンジバイアス層１３４５は，交換結合磁界により，磁化自由層１３４０に縦バイアス磁界を加える（縦バイアス機構部として機能する）。
このときの縦バイアス磁界の方向は，磁気抵抗効果膜（スピンバルブ膜１２００）の膜面に略平行かつ磁化固着層１３４２の磁化方向に略垂直である。この角度を垂直からずらすことで，バイアスポイントＢＰを調節できる。なお，この詳細は後述する。

スピンバルブ膜１２００の上部にエクスチェンジバイアス層１３４５を配置したことに伴い，上部電極層１３４６を配置し，これによりスピンバルブ膜１２００に電圧を印加する。即ち，本実施形態では，上部電極層１３４６と下部シールド層１１１０の間に電圧が印加されることで，スピンバルブ膜１２００中をセンス電流が流れる（上部シールド層１１４０が上部電極を兼用しない）。

エクスチェンジバイアス層１３４５は，反強磁性層１３２０と同様，ＰｔＭｎ合金またはＸ−Ｍｎ（ただしＸはＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ｏｓ，Ｎｉ，Ｆｅのいずれか１種または２種以上の元素）合金で，あるいはＰｔ−Ｍｎ−Ｘ１（ただしＸ１はＰｄ，Ｉｒ，Ｒｈ，Ｒｕ，Ａｕ，Ａｇ，Ｏｓ，Ｃｒ，Ｎｉのいずれか１または２種以上の元素である）合金で形成できる。なお，エクスチェンジバイアス層１３４５には，Ａｒ，Ｎｅ，Ｘｅ，Ｋｒのいずれかが不純物として含まれる可能性がある（スパッタリング等の製造工程で使用される）。

（バイアスポイントの調整）
以下，第２の実施形態でのバイアスポイントの調整方法を説明する。
既述のように，エクスチェンジバイアス層１３４５内において反強磁性に磁気秩序をおこしている磁気モーメントの角度は，基本的に磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３に略垂直である。この角度を垂直からずらすことにより，バイアスポイントＢＰを調整することが出来る。

磁化自由層１３４０の磁化方向はエクスチェンジバイアス層１３４５の交換結合磁界に従って変化する。エクスチェンジバイアス層１３４５からの交換結合磁界の方向は，熱処理中にエクスチェンジバイアス層１３４５に印加される磁界の方向と平行になる。このため，熱処理中にエクスチェンジバイアス層１３４５に印加される磁界を，磁化固着層１３４２の磁化方向と略垂直からずらせば，磁化自由層１３４０の初期磁化方向Ｄｆ０も略垂直からずれる。その結果，バイアスポイントＢＰが調整される。

この手法（エクスチェンジバイアス層１３４５と磁化固着層１３４２の磁化方向によるバイアスポイントの調整手法）は，第１の実施形態で述べた手法（１）〜（４）中の手法（３）に対応する。本実施形態において，この手法に換えて，第１の実施形態で述べた手法（１），（２），（４）を採用することも可能である。

（磁気抵抗効果素子２１００の作成）
垂直通電型磁気抵抗効果素子２１００の作製方法について説明する。
図８は，垂直通電型磁気抵抗効果素子２１００の作製手順の一例を表すフロー図である。
（１）スピンバルブ膜１２００の形成（ステップＳ２１）
ステップＳ２１については，第1の実施形態のステップＳ１１と本質的に相違するものではないので，詳細な説明を省略する。

（２）反強磁性層１３２０への交換結合磁界の付与（ステップＳ２２）
反強磁性層１３２０に交換結合磁界（磁気異方性）が付与される。具体的には，磁界の印加と熱処理とを組み合わせることで，交換結合磁界を付与できる。即ち，反強磁性層１３２０を熱処理して第１のブロッキング温度より高い第1の温度Ｔ１とした状態で第１の磁界Ｈ１を印加し，冷却する。
なお，ステップＳ２２は，エクスチェンジバイアス層１３４５の形成（ステップＳ２４）に先立って実行される。エクスチェンジバイアス層１３４５において加熱による元素拡散が生じ，交換結合磁界が低下することを防止するためである。

第１のブロッキング温度は反強磁性層１３２０の磁気異方性が消失する温度（言い換えれば，反強磁性層１３２０と強磁性層１３４４との交換結合が切れる温度）を意味する。このため，第１の温度Ｔ１を第１のブロッキング温度より高温とすることで，反強磁性層１３２０の磁気異方性が一旦消失する。その後，反強磁性層１３２０が冷却され，その温度が第１のブロッキング温度より低温となったときに，印加された磁界に応じて，反強磁性層１３２０に磁気異方性が付与される。

（３）スピンバルブ膜１２００の側面のイオンミリング（ステップＳ２３）
形成されたスピンバルブ膜１２００上にレジスト層を形成した後，イオンミリングで，その側面を下地層１３１０の一部まで除去する。

（４）エクスチェンジバイアス層１３４５，上部シールド層１１４０の形成（ステップＳ２４）
スピンバルブ膜１２００の除去された側面に，絶縁体１１３０を形成する。次に，レジスト層を除去した後，エクスチェンジバイアス層１３４５，上部電極層１３４６，および上部シールド層１１４０を成膜する（図７参照）。

（５）エクスチェンジバイアス層１３４５への交換結合磁界の付与（ステップＳ２５）
エクスチェンジバイアス層１３４５に磁気異方性が付与される。即ち，エクスチェンジバイアス層１３４５を熱処理して第２のブロッキング温度より高い第２の温度（第1の温度より低い）Ｔ２とした状態で第２の磁界Ｈ２を印加し，冷却する。

ここで，反強磁性層１３２０とエクスチェンジバイアス層１３４５に異なる磁気異方性を付与するために，反強磁性層１３２０とエクスチェンジバイアス層１３４５にブロッキング温度の異なる材料が用いられる。そして，ブロッキング温度が高い材料から順に磁界印加しながらの熱処理がなされる。例えば，反強磁性層１３２０の構成材料にＰｔＭｎを，クスチェンジバイアス層１３４５の構成材料にＩｒＭｎを選択する。この場合，エクスチェンジバイアス層１３４５の第２のブロッキング温度が，反強磁性層１３２０の第１のブロッキング温度より低くなる。
なお，交換結合磁界の大きさは膜内の結晶粒径分布や成膜時の真空度によって異なる。ＰｔＭｎでは，膜厚増加と共に交換結合磁界が増加するが，ＩｒＭｎでは逆に減少する。

ここで，エクスチェンジバイアス層１３４５の熱処理時の磁界Ｈ２の方向を反強磁性層１３２０の熱処理時の磁界Ｈ１の方向に対して垂直にするのが通例である。この結果，バイアスポイントが５０％となり，正負双方の磁界に対して磁気抵抗効果素子の感度を確保できる。
これに対して，エクスチェンジバイアス層１３４５への磁界Ｈ２の方向を反強磁性層１３２０への磁界Ｈ１の方向に対して垂直からずらすことにより，バイアスポイントを調整できる。具体的には，反強磁性層１３２０の熱処理時の磁界Ｈ１の方向を磁エクスチェンジバイアス層１３４５の熱処理時の磁界Ｈ２の方向に対して，１００°以上で，１６０°より小さくする。この結果，バイアスポイントＢＰを５０％より大きくすることができる。

（第２の実施形態の変形例）
垂直通電型磁気抵抗効果素子が，縦バイアス機構として，エクスチェンジバイアス層１３４５と磁区制御膜１１２０の両方を有してもよい。
この場合でも，エクスチェンジバイアス層１３４５の磁気モーメントの角度をずらすことでバイアスポイントＢＰを調整することができる。

（第３の実施の形態）
図９は本発明の第３実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子３１００の断面を表す断面図である。
本実施形態に係る磁気抵抗効果素子３１００では，スピンバルブ膜３２００が，分離層１３４７およびインスタックバイアス層１３４８を含む。即ち，磁気抵抗効果素子３１００は，第２の実施形態でのエクスチェンジバイアス層１３４５と上部電極層１３４６に換えて，分離層１３４７およびインスタックバイアス層１３４８を有する。

本実施形態では，分離層１３４７とインスタックバイアス層１３４８が磁化自由層１３４０に縦バイアス磁界を加える縦バイアス機構部として機能する。
分離層１３４７は，磁気異方性を付与する際に用いる熱による元素拡散を防ぐためなどに用いられる。
インスタックバイアス層１３４８は，磁化された硬磁性材料（好ましい材料の一例として，ＣｏＰｔ合金やＣｏＣｒＰｔ合金が挙げられる）によって構成される。

インスタックバイアス層１３４８は磁化方向Ｄ６を有し，この磁化方向Ｄ６によって縦バイアス磁界の方向が定まる。図９では，磁化方向Ｄ６を紙面の右向きとしている。これに対して，磁化方向Ｄ６を紙面の左向きとしても良い。インスタックバイアス層１３４８と磁化自由層１３４０の端部間に，静磁界的な結合Ｍ１，Ｍ２が発生し，磁化自由層１３４０の初期磁化方向Ｄｆ０が発生する。この初期磁化方向Ｄｆ０は，インスタックバイアス層１３４８の磁化方向Ｄ６に略反平行である。

このとき，初期磁化方向Ｄｆ０を磁気抵抗効果膜の膜面に対して略平行かつ磁化固着層１３４２の磁化方向に対して略垂直とするのが通例である。即ち，インスタックバイアス層１３４８内において反強磁性の磁気秩序を起こしている磁化方向Ｄ６は，磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３に対して略垂直であるのが通例である。

インスタックバイアス層１３４８の磁化方向Ｄ６（磁化自由層１３４０の初期磁化方向Ｄｆ０と略反平行）と磁化固着層１３４２の磁化方向Ｄ３のなす角度θを垂直からずらすことで，バイアスポイントＢＰを調整できる。即ち，この角度θの絶対値を１０°より大きく，７０°より小さくすることにより（１０°＜｜θ｜＜７０°），バイアスポイントを５０％より大きくすることができる。なお，磁化方向Ｄ６，Ｄ３が平行の場合，角度θ＝０°となる（反平行の場合，θ＝１８０°）。

この手法（インスタックバイアス層１３４８と磁化固着層１３４２の磁化方向によるバイアスポイントの調整手法）は，第１の実施形態で述べた手法（１）〜（４）中の手法（３）に対応する。本実施形態において，この手法に換えて，第１の実施形態で述べた手法（１），（２），（４）を採用することも可能である。

（磁気抵抗効果素子３１００の作成）
垂直通電型磁気抵抗効果素子３１００の作製方法について説明する。
図１０は，垂直通電型磁気抵抗効果素子３１００の作製手順の一例を表すフロー図である。
（１）スピンバルブ膜３２００の形成，その側面のエッチング，磁区制御膜１１２０，上部シールド層１１４０の形成（ステップＳ３１〜Ｓ３３）
図示しない基板上に，スピンバルブ膜３２００を形成する。即ち，第１の実施形態での下部シールド層１１１０〜磁化自由層１３４０の成膜に加え，分離層１３４７およびインスタックバイアス層１３４８を成膜する。
他の点では，ステップＳ３１〜Ｓ３３は，第1の実施形態のステップＳ１１，Ｓ１３，Ｓ１４と本質的に相違するものではないので，詳細な説明を省略する。

（２）反強磁性層１３２０への交換結合磁界の付与（ステップＳ３４）
反強磁性層１３２０に交換結合磁界（磁気異方性）が付与される。具体的には，磁界の印加と熱処理とを組み合わせることで，交換結合磁界を付与できる。即ち，反強磁性層１３２０を熱処理して第１のブロッキング温度より高い第1の温度Ｔ１とした状態で第１の磁界Ｈ１を印加し，冷却する。

（３）インスタックバイアス層１３４８への交換結合磁界の付与（ステップＳ３５）
インスタックバイアス層１３４８に磁気異方性が付与される。即ち，インスタックバイアス層１３４８を熱処理して第２のブロッキング温度より高い第２の温度（第1の温度より低い）Ｔ２とした状態で第２の磁界Ｈ２を印加し，冷却する。

インスタックバイアス層１３４８への磁界Ｈ２の方向を反強磁性層１３２０への磁界Ｈ１の方向に対して垂直からずらすことにより，バイアスポイントを調整できる。具体的には，反強磁性層１３２０の熱処理時の磁界Ｈ１の方向をインスタックバイアス層１３４８の熱処理時の磁界Ｈ２の方向に対して，１００°以上で，１６０°より小さくする。この結果，バイアスポイントＢＰを５０％より大きくすることができる。

（第３の実施形態の変形例）
垂直通電型磁気抵抗効果素子が，縦バイアス機構として，インスタックバイアス層１３４８と磁区制御膜１１２０の両方を有してもよい。
この場合でも，インスタックバイアス層１３４８の磁気モーメントの角度をずらすことでバイアスポイントＢＰを調整することができる。

なお，上記第１〜第３の実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子はすべて下から磁化固着層１３４２，中間層１３４１，磁化自由層１３４０の順序で積層されるボトム型磁気抵抗効果素子である。これに換えて，下から磁化自由層１３４０，中間層１３４１，磁化固着層１３４２の順に積層されるトップ型磁気抵抗効果素子としてもよい。

（磁気再生装置）
次に，本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子を搭載した磁気再生装置について説明する。本発明の実施形態に係る磁気抵抗効果素子は，例えば，記録再生一体型の磁気ヘッドアセンブリに組み込まれ，磁気記録再生装置に搭載することができる。

図１１は，このような磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。この磁気記録再生装置１５０は，ロータリーアクチュエータを用いた形式の装置である。同図において，磁気記録用媒体ディスク２００は，スピンドル１５２に装着され，図示しない駆動装置制御部からの制御信号に応答する図示しないモータにより，矢印Ａの方向に回転される。
磁気記録再生装置１５０は，複数の磁気記録用媒体ディスクを備えたものとしてもよい。また，磁気記録用媒体ディスクは，記録ビットの磁化方向がディスク面と略平行な「面内記録方式」，記録ビットの磁化方向がディスク面に対して略垂直な「垂直記録方式」のいずれでも良い。

磁気記録用媒体ディスクに格納する情報の記録再生を行うヘッドスライダ１５３は，薄膜状のサスペンション１５４の先端に取り付けられている。ここで，ヘッドスライダ１５３は，例えば，前述したいずれかの実施の形態にかかる磁気抵抗効果素子あるいは磁気ヘッドをその先端付近に搭載している。

磁気記録用媒体ディスクが回転すると，ヘッドスライダ１５３の媒体対向面（ＡＢＳ）は磁気記録用媒体ディスクの表面から所定の浮上量をもって保持される。なお，スライダが磁気記録用媒体ディスクと接触するいわゆる「接触走行型」でもよい。
サスペンション１５４は，図示しない駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５の一端に接続されている。アクチュエータアーム１５５の他端には，リニアモータの一種であるボイスコイルモータ１５６が設けられている。ボイスコイルモータ１５６は，アクチュエータアーム１５５のボビン部に巻き上げられた図示しない駆動コイルと，このコイルを挟み込むように対向して配置された永久磁石および対向ヨークからなる磁気回路とから構成される。

アクチュエータアーム１５５は，スピンドル１５７の上下２箇所に設けられた図示しないボールベアリングによって保持され，ボイスコイルモータ１５６により回転摺動が自在にできるようになっている。

図１２は，本発明の一実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリを表す拡大斜視図である。本図では，アクチュエータアーム１５５から先の磁気ヘッドアセンブリをディスク側から眺めた状態を表す。
磁気ヘッドアッセンブリ１６０は，例えば，駆動コイルを保持するボビン部などを有するアクチュエータアーム１５５を有し，アクチュエータアーム１５５の一端にはサスペンション１５４が接続されている。サスペンション１５４の先端には，前述したような本発明の磁気抵抗効果素子を具備するヘッドスライダ１５３が取り付けられている。

サスペンション１５４は信号の書き込みおよび読み取り用のリード線１６４を有し，このリード線１６４とヘッドスライダ１５３に組み込まれた磁気ヘッドの各電極とが電気的に接続されている。図中１６５は磁気ヘッドアッセンブリ１６０の電極パッドである。
前述のような磁気抵抗効果素子を具備することにより，従来よりも高い記録密度で磁気記録用媒体ディスク２００に磁気的に記録された情報を確実に読みとることが可能となる。

垂直通電型磁気抵抗効果素子を作製し，スピン注入磁化反転とバイアスポイントとの関係を調べた。
下地層１３１０にＴａ［５ｎｍ］，反強磁性層１３２０にＰｔＭｎ［１５ｎｍ］，強磁性層１３４４にＣｏ_９０Ｆｅ_１０，磁気結合層１３４３にＲｕ［０．８５ｎｍ］，磁化固着層１３４２にＦｅ_５０Ｃｏ_５０，中間層１３４１にＣｕ［５ｎｍ］，磁化自由層１３４０にＣｏ_９０Ｆｅ_１０［１ｎｍ］／Ｎｉ_８３Ｆｅ_１７［３．５ｎｍ］，保護層１３５０にＣｕ［５ｎｍ］を用いた。
縦バイアス機構はＣｏＣｒＰｔ合金を用いた磁区制御膜１１２０とした。反強磁性層１３２０の着磁方向は，磁区制御膜１１２０の磁化方向と略垂直になるようにした。強磁性層１３４４の厚みと磁化固着層１３４２の厚みを，表１のように変化させた。また，強磁性層１３４４に用いたＣｏ_９０Ｆｅ_１０の飽和磁化は１．９Ｔ，磁化固着層１３４２に用いたＦｅ_５０Ｃｏ_５０の飽和磁化は２．２Ｔである。これを用いて計算した磁気的膜厚Ｍｓ１ｔ１およびＭｓ２ｔ２の値をあわせて載せた。

磁化自由層１３４０から磁化固着層１３４２への通電を正，磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０への通電を負とする。また，磁化固着層１３４２に対して反平行に磁界を加える方向を磁界の正方向とする。

図１３〜図２１は，垂直通電型磁気抵抗効果素子のＲ−Ｈカーブを表す図である。
図１３は，素子Ａについて−１ｍＡ通電した場合を表す。
図１４，図１５はそれぞれ，素子Ａについて＋２ｍＡ，−２ｍＡ通電した場合を表す。図１６，図１７はそれぞれ，素子Ｂについて＋２ｍＡ，−２ｍＡ通電した場合を表す。図１８，図１９はそれぞれ，素子Ｃについて＋２ｍＡ，−２ｍＡ通電した場合を表す。図２０，図２１はそれぞれ，素子Ｄについて＋２ｍＡ，−２ｍＡ通電した場合を表す。

図１３には，スピン注入磁化反転に起因するノイズを含まない良好なＲ−Ｈカーブが表される。電流が−１ｍＡと小さいため，スピン注入磁化反転の効果が小さいからである。前述のように，バイアスポイントを求めるためには，このような小さい電流で素子の特性を測定することが好ましい。
なお，この電流値−１ｍＡでは，磁気抵抗効果素子の感度が低い（磁気抵抗変化に伴う出力電圧の変化量が小さい）ために，必ずしも実用的な値ではない。

図１３に基づき，素子Ａのバイアスポイント３０％が算出される。また，素子Ｂ〜素子Ｄも同様に電流値を−１ｍＡとしてバイアスポイントを算出した。この結果，バイアスポイントは，素子Ｂについて３８％，素子Ｃについて５０％，素子Ｄについて５５％,素子Ｅについて８０％，素子Ｆについて，９５％であった。

図１４では，磁界Ｈが２００［Ｏｅ］の付近で大きな抵抗の減少がある。また，図１５では，磁界Ｈが５０［Ｏｅ］から−４００［Ｏｅ］の付近に大きなヒステリシスがある。即ち，素子Ａは磁気抵抗効果素子としての特性が良好とはいえない。なお，これらのヒステリシスはスピン注入磁化反転によるものである。

図１６では，磁界Ｈが２５０［Ｏｅ］付近および５００［Ｏｅ］より高い領域で，抵抗の減少がある。図１７では，磁界Ｈが−３５０［Ｏｅ］より低い領域で，抵抗が急激に大きくなっている。即ち，素子Ｂも磁気抵抗効果素子としての特性が良好とはいえない。なお，これらのヒステリシスはスピン注入磁化反転によるものである。

図１８では，Ｒ−Ｈカーブにヒステリシスなどはみられないが，磁界Ｈが−６００［Ｏｅ］から＋６００［Ｏｅ］での抵抗変化が０．１２Ωである。この抵抗変化は，図１９の同一磁界範囲での抵抗変化０．１８Ωに比較して小さい。さらに，５０[Ｏｅ]付近から６００[Ｏｅ]付近までの抵抗変化が極めて少ない（媒体からの正の磁界に対する感度が極めて小さい）。
このように，素子Ｃにおいて，磁化自由層１３４０から磁化固着層１３４２に通電させた場合は，磁気抵抗効果素子としての特性が良好とはいえない。なお，図１８の正の磁界Ｈで抵抗変化が小さくなっているのも，スピン注入磁化反転によるものである。

図１９では，磁界Ｈが０［Ｏｅ］から−２００［Ｏｅ］の付近にヒステリシスが観測される。しかし，発明者らが鋭意このヒステリシスについて調査したところ，１０００の測定中２回ほどの頻度でしか観測されなかった。したがって，素子Ｃでは磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０に通電することにより，高い磁気抵抗変化を得ることができる。

図２０では，磁界Ｈが０［Ｏｅ］の付近にヒステリシスがみられるほか，磁界Ｈが−６００［Ｏｅ］から＋６００［Ｏｅ］の範囲での抵抗変化が０．１１Ωである。この抵抗変化は，図２１の同一磁界範囲での抵抗変化０．１９Ωと比較して小さい。さらに，５０[Ｏｅ]付近から６００[Ｏｅ]付近までの抵抗変化が極めて少ない（媒体からの正の磁界に対する感度が極めて小さい）。
このように，素子Ｄにおいて，磁化自由層１３４０から磁化固着層１３４２に通電させた場合は，磁気抵抗効果素子としての特性が良好とはいえない。なお，図２０の正の磁界Ｈで抵抗変化がほとんどないのも，スピン注入磁化反転によるものである。

図２１では，正，負の磁界いずれでも，磁界の絶対値の増加とともに滑らか，かつ大きく抵抗が増加している。従って，素子Ｄにおいて，磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０に通電させた場合は，磁気抵抗効果素子としての特性が良好といえる。

素子Ｅでは，バイアスポイントは８０％であり，素子Ｄとほぼ同様の磁気抵抗変化量が得られた。一方素子Ｆでは，バイアスポイントが９５％であり，正方向の磁界に対する抵抗変化が極めて小さかった。即ち，素子Ｆは，磁気抵抗効果素子としてのバランスに欠ける（負方向の磁界は測定できるが，正方向の磁界の測定は困難）。

以上のように，磁化固着層１３４２から磁化自由層１３４０に通電し，バイアスポイントを５０％以上とすることにより，スピン注入磁化反転によるノイズを回避し，高い出力を得ることができる。ヒステリシスを回避し，かつ素子Ｆの結果を考慮すると，５５％以上８０％以下のバイアスポイントがさらに好ましいことが判る。
ここで，素子Ｃ，Ｄそれぞれで，磁気的膜厚の比（（Ｍｓ１＊ｔ１）／（Ｍｓ２＊ｔ２））が１．０３および３．４５で，バイアスポイントが５０％および５５％である。このことから，磁気的膜厚の比（（Ｍｓ１＊ｔ１）／（Ｍｓ２＊ｔ２））１．２程度以上において，バイスポイントが実質的に５０％より大きくなるものと推定される。

実施例１と同様の素子構造で，強磁性層１３４４の厚みを３．５ｎｍ，磁化固着層１３４２の厚みを３ｎｍとし，反強磁性層１３２０にＰｔＭｎ合金およびＩｒＭｎ合金を用いた。磁区制御膜１１２０の磁化方向Ｄ４に対して，反強磁性層１３２０の熱処理時の磁界方向の角度θが異なる素子を作成した。
作成された素子について，実施例１と同様な測定を行い，その結果を表２にまとめた。正の電流においてスピン注入磁化反転の現象に伴う抵抗変化が起こっているものを「判定×」，おこっていないものを「判定○」とした。

表２より，ＰｔＭｎ合金およびＩｒＭｎ合金の両方において，角度θが１０°より大きく１６０°以下の範囲では，正の電流でスピン注入磁化反転の現象に伴う抵抗変化が生じていないことが判った。
しかし，角度θが１０°の場合は，正方向の磁界に対する抵抗変化が極めて小さかった（ＰｔＭｎ合金の場合でバイアスポイントが８５％，ＩｒＭｎ合金の場合でバイアスポイントが８３％）。即ち，素子Ｆは，磁気抵抗効果素子としてのバランスに欠ける（負方向の磁界は測定できるが，正方向の磁界の測定は困難）。従って，磁界の角度θを１０°より大きく９０°より小さい（より好ましくは，８０°以下）範囲とすることが好ましい。

図７の第２の実施形態に対応する磁気抵抗効果素子（エクスチェンジバイアス層１３４５を縦バイアス機構に用いた素子）を作製した。
下地層１３１０，反強磁性層１３２０，強磁性層１３４４，非磁性結合層，磁化固着層１３４２，中間層１３４１，磁化自由層１３４０，保護層は実施例１と同じ構成とし，エクスチェンジバイアス層１３４５にはＩｒＭｎを用いた。反強磁性層１３２０の熱処理の磁界は（７５００［Ｏｅ］），そのときの熱処理温度を２９０度，熱処理時間は３時間とした。エクスチェンジバイアス層１３４５の熱処理時の磁界は（７５００［Ｏｅ］），そのときの熱処理温度を２７０度，熱処理時間を１時間とした。

反強磁性層１３２０の熱処理時の磁界Ｈ１の方向とエクスチェンジバイアス層１３４５の熱処理時の磁界Ｈ２のなす角度θが異なる素子を作製した。
作成された素子について，実施例１と同様な測定を行い，その結果を表３にまとめた。正の電流においてスピン注入磁化反転の現象に伴う抵抗変化が起こっているものを「判定×」，おこっていないものを「判定○」とした。

このように，角度θが１０°以上９０°以下の場合，正方向の電流でスピン注入磁化反転の現象に伴う抵抗変化が生じていないことが判った。ただし，角度θを１０°とした場合にはバイアスポイントが８５％であり，正方向の磁界に対する抵抗変化が極めて小さかった。即ち，磁気抵抗効果素子としてのバランスに欠ける（負方向の磁界は測定できるが，正方向の磁界の測定は困難）。
以上から，角度θを１０°より大きく９０°より小さくする（より好ましくは，８０°以下）ことが好ましいことが示される。

（その他の実施形態）
本発明の実施形態は上記の実施形態に限られず拡張，変更可能であり，拡張，変更した実施形態も本発明の技術的範囲に含まれる。

本発明の第１実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子の断面を表す断面図である。 本発明の第１実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子の上面から見た場合の磁化方向を表す模式図である。 バイアスポイントを説明するための模式図である。 ＣＩＰ−ＧＭＲでの電流の通電方向と電流により発生する磁界を示す模式図である。 ＣＰＰ−ＧＭＲでの電流の通電方向と電流により発生する磁界を示す模式図である。 第１実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子の作製手順の一例を表すフロー図である。 図４の手順で作成される垂直通電型磁気抵抗効果素子を表す断面図である。 図４の手順で作成される垂直通電型磁気抵抗効果素子を表す断面図である。 本発明の第２実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子の断面を表す断面図である。 第２実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子の作製手順の一例を表すフロー図である。 本発明の第３実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子の断面を表す断面図である。 第３実施形態に係る垂直通電型磁気抵抗効果素子の作製手順の一例を表すフロー図である。 本発明の一実施形態に係る磁気記録再生装置の概略構成を例示する要部斜視図である。 本発明の一実施形態に係る磁気ヘッドアセンブリを表す拡大斜視図である。 垂直通電型磁気抵抗効果素子の磁界−抵抗特性の一例を表す図である。 垂直通電型磁気抵抗効果素子の磁界−抵抗特性の一例を表す図である。 垂直通電型磁気抵抗効果素子の磁界−抵抗特性の一例を表す図である。 垂直通電型磁気抵抗効果素子の磁界−抵抗特性の一例を表す図である。 垂直通電型磁気抵抗効果素子の磁界−抵抗特性の一例を表す図である。 垂直通電型磁気抵抗効果素子の磁界−抵抗特性の一例を表す図である。 垂直通電型磁気抵抗効果素子の磁界−抵抗特性の一例を表す図である。 垂直通電型磁気抵抗効果素子の磁界−抵抗特性の一例を表す図である。 垂直通電型磁気抵抗効果素子の磁界−抵抗特性の一例を表す図である。

符号の説明

１１００…垂直通電型磁気抵抗効果素子、１１１０…下部シールド層、１１２０…磁区制御膜、１１３０…絶縁体、１１４０…上部シールド層、１１５０…絶縁層、１２００…スピンバルブ膜、１３１０…下地層、１３２０…反強磁性層、１３４０…磁化自由層、１３４１…中間層、１３４２…磁化固着層、１３４３…磁気結合層、１３４４…強磁性層、１３４５…エクスチェンジバイアス層、１３４６…上部電極層、１３４７…分離層、１３４８…インスタックバイアス層、１３５０…保護層、１３６０…レジスト層、１５０…磁気記録再生装置、１５２…スピンドル、１５３…ヘッドスライダ、１５４…サスペンション、１５５…アクチュエータアーム、１５６…ボイスコイルモータ、１５７…スピンドル、１６０…磁気ヘッドアッセンブリ、１６４…リード線、２００…磁気記録用媒体ディスク

Claims (11)

1. 外部磁界に応じて磁化の方向が変化する磁性体膜を有する磁化自由層と，磁化の方向が実質的に一方に固着される磁性体膜を有する磁化固着層と，前記磁化自由層と前記磁化固着層の間に配置される中間層と，を有する磁気抵抗効果膜と， 前記磁気抵抗効果膜の前記磁化固着層上に配置される磁気結合層と， 前記磁気結合層上に配置される強磁性層と，
   前記強磁性層上に配置される反強磁性層と，
   前記磁化自由層に対して，前記磁気抵抗効果膜の膜面に略平行かつ前記磁化固着層の磁化方向に略垂直な方向のバイアス磁界を加えるバイアス機構部と， 前記磁気抵抗効果膜に，前記磁化固着層から前記磁化自由層に向かう方向の電流を通電するための一対の電極と，を具備し， バイアスポイントが５０％より大きいことを特徴とする磁気抵抗効果素子。
2. 前記バイアスポイントが，５５％以上，８０％以下であることを特徴とする請求項１記載の磁気抵抗効果素子。
3. 前記磁化固着層の飽和磁化Ｍｓ１および厚みｔ１，前記強磁性層の飽和磁化Ｍｓ２および厚みｔ２が次の関係にあることを特徴とする請求項１乃至２に記載の磁気抵抗効果素子。
   １．２≦（Ｍｓ１×ｔ１）／（Ｍｓ２×ｔ２）＜５
4. 前記磁化固着層の磁化方向に対する前記磁気自由層の初期磁化方向の角度が，１００°以上で，１６０°より小さいことを特徴とする請求項１乃至３に記載の磁気抵抗効果素子。
5. 前記バイアス機構部が，前記磁気抵抗効果膜の側面に配置され，かつ硬磁性材料を含む一対の磁区制御膜を有し，
   前記磁区制御膜の磁化方向に対する前記強磁性層の磁化方向の角度が，１０°より大きく８０°以下であることを特徴とする請求項１乃至４に記載の磁気抵抗効果素子。
6. 請求項１乃至５記載の磁気抵抗効果素子
   を具備する磁気ヘッド。
7. 磁気記録媒体の情報を再生する請求項６記載の磁気ヘッド
   を具備する磁気再生装置。
8. 外部磁界に応じて磁化の方向が変化する磁性体膜を有する磁化自由層と，磁化の方向が実質的に一方に固着される磁性体膜を有する磁化固着層と，前記磁化自由層と前記磁化固着層の間に配置される中間層と，を有する磁気抵抗効果膜と，前記磁気抵抗効果膜の前記磁化固着層上に配置される磁気結合層と，前記磁気結合層上に配置される強磁性層と，前記強磁性層上に配置される反強磁性層と，前記磁化自由層に対して，前記磁気抵抗効果膜の膜面に略平行かつ前記磁化固着層の磁化方向に略垂直な方向のバイアス磁界を加えるバイアス機構部と，前記磁気抵抗効果膜に，前記磁化固着層から前記磁化自由層に向かう方向の電流を通電するための一対の電極と，を備える構造体を形成するステップと， 前記磁化自由層に，前記磁化固着層の磁化方向に対する角度が１００°以上で，１６０°より小さい初期磁化方向を付与するステップと， を具備することを特徴とする磁気抵抗効果素子の製造方法。
9. 前記磁化自由層に前記初期磁化方向を付与するステップが，前記強磁性層に，前記磁区制御膜の磁化方向に対する角度が１０°より大きく，８０°以下の磁化方向を付与するステップを有する
   ことを特徴とする請求項８記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
10. 前記バイアス機構部が，前記磁気抵抗効果膜の側面に配置され，かつ硬磁性材料を含む一対の磁区制御膜を有し，
    前記強磁性層に磁化方向を付与するステップが，前記反強磁性層に，前記磁区制御膜の磁化方向に対して１０°より大きく，８０°以下の方向の磁界を印加しながら，熱処理するステップを含む
    ことを特徴とする請求項９記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。
11. 前記バイアス機構部が，前記磁気抵抗効果膜の前記磁化自由層上に配置され，かつ反強磁性材料を含むエクスチェンジバイアス層を有し，
    前記磁化自由層に前記初期磁化方向を付与するステップが，
    前記反強磁性層に，第１の方向の磁界を印加しながら，熱処理するステップと，
    前記エクスチェンジバイアス層に，第２の方向の磁界を印加しながら，熱処理するステップと，を含み，
    前記第２の方向に対する前記第1の方向の角度が１０°より大きく，８０°以下である
    ことを特徴とする請求項８記載の磁気抵抗効果素子の製造方法。

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