面内磁化膜、面内磁化膜多层结构、硬偏置层、磁阻效应元件和溅射靶制造技术

本发明专利技术提供能够在不进行加热成膜的情况下实现矫顽力Hc为2.00kOe以上且每单位面积的剩磁Mrt为2.00memu/cm2以上的磁性能的面内磁化膜。该面内磁化膜是作为磁阻效应元件(12)的硬偏置层(14)使用的面内磁化膜，其中，含有金属Co、金属Pt和氧化物，厚度为20nm以上且80nm以下，相对于该面内磁化膜的金属成分的合计，含有45原子％以上且80原子％以下的金属Co，含有20原子％以上且55原子％以下的金属Pt，相对于该面内磁化膜的整体，含有3体积％以上且25体积％以下的上述氧化物，该面内磁化膜的磁性晶粒的面内方向的平均粒径为15nm以上且30nm以下。以下。以下。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】面内磁化膜、面内磁化膜多层结构、硬偏置层、磁阻效应元件和溅射靶


[0001]本专利技术涉及面内磁化膜、面内磁化膜多层结构、硬偏置层、磁阻效应元件和溅射靶，详细而言，涉及能够在不进行对基板加热而实施的成膜(以下有时记为加热成膜)的情况下实现矫顽力Hc为2.00kOe以上且每单位面积的剩磁Mrt为2.00memu/cm2以上的磁性能的CoPt
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氧化物系的面内磁化膜、CoPt
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氧化物系的面内磁化膜多层结构、具有上述面内磁化膜或上述面内磁化膜多层结构的硬偏置层，并且涉及与上述CoPt
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氧化物系的面内磁化膜、上述CoPt
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氧化物系的面内磁化膜多层结构或上述硬偏置层相关的磁阻效应元件和溅射靶。上述CoPt
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氧化物系的面内磁化膜和上述Pt
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氧化物系的面内磁化膜多层结构能够用于磁阻效应元件的硬偏置层。
[0002]认为如果是矫顽力Hc为2.00kOe以上且每单位面积的剩磁Mrt为2.00memu/cm2以上的硬偏置层，则具有与现状的磁阻效应元件的硬偏置层相比为同等程度以上的矫顽力和每单位面积的剩磁。在本申请中，面内磁化膜的“每单位面积的剩磁”是指使该面内磁化膜的每单位体积的剩磁乘以该面内磁化膜的厚度而得到的值。
[0003]需要说明的是，在本申请中，硬偏置层是指对发挥磁阻效应的磁性层(以下有时记为自由磁性层)施加偏置磁场的薄膜磁铁。
[0004]另外，在本申请中，有时将金属Co简记为Co、将金属Pt简记为Pt、将金属Ru简记为Ru。另外，对于其它金属元素，有时也同样地记载。
[0005]另外，在本申请中，硼(B)也包含在金属元素的范畴内。

技术介绍

[0006]目前在很多领域中使用磁传感器，作为广泛使用的磁传感器之一，有磁阻效应元件。
[0007]磁阻效应元件具有发挥磁阻效应的磁性层(自由磁性层)和对该磁性层(自由磁性层)施加偏置磁场的硬偏置层，对于硬偏置层，要求能够稳定地对自由磁性层施加规定以上的大小的磁场。
[0008]因此，对于硬偏置层，要求高的矫顽力和剩磁。
[0009]但是，现状的磁阻效应元件的硬偏置层的矫顽力为约2kOe(例如，专利文献1的图7)，期望实现其以上的矫顽力。
[0010]另外，期望每单位面积的剩磁为约2memu/cm2以上(例如，专利文献2的第0007段)。
[0011]作为有可能应对这些问题的技术，例如有专利文献3中记载的技术。专利文献3中记载的技术是如下所述的方法：通过设置在传感器层叠体(具备自由磁性层的层叠体)与硬偏置层之间的种子层(包含Ta层和在该Ta层上形成且具有面心立方(111)晶体结构或六方最密(001)晶体结构的金属层的复合种子层)，以使易磁化轴朝向长度方向的方式使磁性材料进行取向，尝试提高硬偏置层的矫顽力。但是，并不满足硬偏置层所期望的上述磁特性。另外，在该方法中，为了提高矫顽力，需要使设置在传感器层叠体与硬偏置层之间的种子层
加厚。因此，该结构还存在如下问题：对传感器层叠体中的自由磁性层施加的磁场变弱。
[0012]另外，在专利文献4中，记载了在用于硬偏置层的磁性材料中使用FePt，记载了具有Pt或Fe种子层的FePt硬偏置层以及Pt或Fe的覆盖层，在该专利文献4中，提出了在退火温度为约250℃～约350℃的退火期间种子层和覆盖层内的Pt或Fe以及硬偏置层内的FePt相互混合的结构。但是，在该硬偏置层的形成所需的加热工序中，需要考虑对已层叠的其它膜的影响，该加热工序是要尽可能避免的工序。
[0013]在专利文献5中，示出了进行退火温度的最优化从而能够将退火温度降低至约200℃，示出了硬偏置层的矫顽力为3.5kOe以上，但每单位面积的剩磁为约1.2memu/cm2，不满足硬偏置层所期望的上述磁特性。
[0014]在专利文献6中记载了纵向记录用磁记录介质，其磁性层是由具有六方最密堆积结构的铁磁性晶粒和包围该铁磁性晶粒的主要由氧化物构成的非磁性晶界构成的颗粒结构，但是还没有将这样的颗粒结构用于磁阻效应元件的硬偏置层的事例。另外，专利文献6中记载的技术的目的在于作为磁记录介质的课题的信噪比的降低，在磁性层的层间使用非磁性层而使磁性层多层化，但其上下的磁性层彼此具有反铁磁性耦合，成为不适合于提高磁性层的矫顽力的结构。
[0015]现有技术文献
[0016]专利文献
[0017]专利文献1：日本特开2008
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283016号公报
[0018]专利文献2：日本特表2008
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547150号公报
[0019]专利文献3：日本特开2011
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008907号公报
[0020]专利文献4：美国专利申请公开第2009/0274931A1号公报
[0021]专利文献5：日本特开2012
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216275号公报
[0022]专利文献6：日本特开2003
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178423号公报

技术实现思路

[0023]专利技术所要解决的问题
[0024]在向实际的磁阻效应元件中的应用进入视野的情况下，传感器层叠体(具备自由磁性层的层叠体)和硬偏置层优选尽可能薄，另外，优选不进行加热成膜。
[0025]本专利技术人认为，在满足上述条件的基础上，为了得到超过现状的磁阻效应元件的硬偏置层的矫顽力(约2kOe)和每单位面积的剩磁(约2memu/cm2)的硬偏置层，需要对与现状的硬偏置层中使用的元素、化合物不同的元素、化合物进行探索，另外，本专利技术考虑是否有望将氧化物应用于CoPt系的面内磁化膜。另一方面，在CoPt
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氧化物系的面内磁化膜中发挥磁性的部位是CoPt合金磁性晶粒，而不是由氧化物构成的晶界，因此，本专利技术人考虑CoPt
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氧化物系的面内磁化膜中的氧化物量少的情况下是否能提高矫顽力Hc、每单位面积的剩磁Mrt这样的磁特性。
[0026]本专利技术是鉴于上述问题而完成的，以提供在不进行加热成膜的情况下实现矫顽力Hc为2.00kOe以上且每单位面积的剩磁Mrt为2.00memu/cm2以上的磁性能的面内磁化膜、面内磁化膜多层结构和硬偏置层作为课题，还提供与上述面内磁化膜、上述面内磁化膜多层结构或上述硬偏置层相关的磁阻效应元件和溅射靶作为补充课题。
[0027]用于解决问题的方法
[0028]本专利技术通过以下的面内磁化膜、面内磁化膜多层结构、硬偏置层、磁阻效应元件和溅射靶来解决上述问题。
[0029]即，本专利技术的面内磁化膜是作为磁阻效应元件的硬偏置层使用的面内磁化膜，其特征在于，含有金属Co、金属Pt和氧化物，厚度为20nm以上且80nm以下，相对于该面内磁化膜的金属成分的合计，含有45原子％以上且80原子％以下的金属Co，含有20原子％以上且55原子％以下的金属Pt，相对于该面内磁化膜的整体，含有3体积％以上且25体积％本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种面内磁化膜，其是作为磁阻效应元件的硬偏置层使用的面内磁化膜，其特征在于，含有金属Co、金属Pt和氧化物，厚度为20nm以上且80nm以下，相对于该面内磁化膜的金属成分的合计，含有45原子％以上且80原子％以下的金属Co，含有20原子％以上且55原子％以下的金属Pt，相对于该面内磁化膜的整体，含有3体积％以上且25体积％以下的所述氧化物，该面内磁化膜的磁性晶粒的面内方向的平均粒径为15nm以上且30nm以下。2.如权利要求1所述的面内磁化膜，其特征在于，具有由CoPt合金晶粒和所述氧化物的晶界构成的颗粒结构。3.如权利要求1或2所述的面内磁化膜，其特征在于，所述氧化物包含Ti、Si、W、B、Mo、Ta、Nb的氧化物中的至少一种。4.如权利要求1～3中任一项所述的面内磁化膜，其特征在于，所述面内磁化膜含有相对于金属成分的合计为0.5原子％以上且3.5原子％以下的硼。5.一种面内磁化膜多层结构，其是作为磁阻效应元件的硬偏置层使用的面内磁化膜多层结构，其特征在于，具有两个以上面内磁化膜和晶体结构为六方最密堆积结构的非磁性中间层，所述非磁性中间层配置在所述面内磁化膜彼此之间，并且，夹着所述非磁性中间层相邻的所述面内磁化膜彼此进行了铁磁性耦合，所述面内磁化膜含有金属Co、金属Pt和氧化物，相对于该面内磁化膜的金属成分的合计，含有45原子％以上且80原子％以下的金属Co，含有20原子％以上且55原子％以下的金属Pt，相对于该面内磁化膜的整体，含有3体积％以上且25体积％以下的所述氧化物，该面内磁化膜的磁性晶粒的面内方向的平均粒径为15nm以上且30nm以下，所述两个以上面内磁化膜的合计厚度为20nm以上。6.一种面内磁化膜多层结构，其是作为磁阻效应元件的硬偏置层使用的面内磁化膜多层结构，其特征在于，具有两个以上面内磁化膜和非磁性中间层，所述非磁性中间层配置在所述面内磁化膜彼此之间，并且，夹着所述非磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：栉引了辅，金光谭，镰田知成，
申请(专利权)人：田中贵金属工业株式会社，
类型：发明
国别省市：