JP2003064473A - スパッタリングターゲット、反強磁性体膜、それを具備する磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリ - Google Patents
スパッタリングターゲット、反強磁性体膜、それを具備する磁気抵抗効果素子、磁気ヘッドおよび磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリInfo
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Abstract
なスパッタリングターゲット、反強磁性体膜、それを具
備する磁気抵抗効果素子、磁気ヘッド及び磁気抵抗効果
型ランダムアクセスメモリの提供。 【解決手段】 ニッケル、パラジウム、白金、コバル
ト、ロジウム、イリジウム、バナジウム、ニオブ、タン
タル、銅、銀、金、ルテニウム、オスミウム、クロム、
モリブデン、タングステンおよびレニウムから選ばれる
少なくとも1種の元素と、マンガンとからなり、スパッ
タされる表面1cm2当たりの欠陥数が10個以下であ
ることを特徴とするスパッタリングターゲット、上記ス
パッタリングターゲットを用いて成膜されたものである
ことを特徴とする反強磁性体膜、上記反強磁性体膜を具
備することを特徴とする磁気抵抗効果素子、上記反強磁
性体膜を具備することを特徴とするトンネル磁気抵抗効
果素子、上記磁気抵抗効果素子を具備することを特徴と
する磁気ヘッド、及び上記トンネル磁気抵抗効果素子を
具備することを特徴とする磁気抵抗効果型ランダムアク
セスメモリ。
Description
ーゲット、それから成膜された反強磁性体膜、その反強
磁性体膜、それを具備する磁気抵抗効果素子、磁気ヘッ
ドおよび磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリに関す
るものである。
用ヘッドとして、磁気抵抗効果素子を用いた磁気ヘッド
の研究が進められている。
は、80原子%Ni−20原子%Fe(通称:パーマロ
イ)合金薄膜が一般に使用されている。
として、巨大磁気抵抗効果を示す(Co/Cu)n等の
人工格子膜やスピンバルブ膜が注目されている。
膜は磁区を持つため、これに起因するバルクハウゼンノ
イズが実用化の上で問題となっており、磁気抵抗効果膜
を単磁区化する方法が検討されている。
抵抗効果膜と反強磁性体膜との交換結合を利用して磁気
抵抗効果膜の磁区を特定方向に制御する方法がある。こ
の方法を適用した反強磁性体膜としては、例えば米国特
許第4103315号あるいは米国特許第531546
8号に記載されているようなγ−FeMn合金膜が従来
から知られている。
の磁化をピン止めするために、反強磁性体膜と強磁性体
膜との交換結合を利用する技術も普及している。この反
強磁性体膜としてもγ−FeMn合金膜が使用されてい
る。
103315号には、PtMnあるいはPhMn合金な
どγ−FeMn合金以外の他のγ−Mn系合金膜を用い
た例が記載されている。
は、面心立方晶系の結晶構造を有するNiMn合金など
のθ−Mn系合金で反強磁性膜を形成すると、高温域で
も反強磁性体膜と強磁性体膜との結合力が低下しないこ
とが示されている。
善する材料として、IrMn合金膜も提案されるように
なってきた。このIrMn合金反強磁性膜は、優れた交
換結合力と耐食性を持ち合わせており、注目されてい
る。
トンネル磁気抵抗効果素子(以下「TMR素子」とい
う)は、不揮発、高速書き込み、高速読み出しおよび大
容量のメモリとしての磁気抵抗効果型ランダムアクセス
メモリ(以下「MRAM」という)への適用が注目を集
めている。従来からランダムアクセスメモリは、DRA
M等の半導体記憶装置により構成されているが、磁気効
果を使って構成されることも可能である。
体膜に反強磁性体膜を積層した構造とすることにより、
強磁性体膜の磁化をピン止めして外部磁化により反転し
ないようにしてある。
スパッタリング法が採用されており、各合金膜を構成す
る元素よりなるスパッタリングターゲットを用いて基板
上にスパッタすることにより成膜されている。
反強磁性体スパッタリングターゲットはスパッタ時に2
μm以上のダストが多く発生し、それを用いて形成され
た反強磁性体膜は、基板の中央と端部での組成ズレが生
じ、歩留りの低下と組成ずれによる素子の特性劣化が生
じる場合があった。
トの発生を抑え、基板上の組成ずれの少ない反強磁性体
膜を形成可能なスパッタリングターゲットを提供するこ
とを目的とする。
ターゲットを使用することにより、信頼性の高い安定し
た反強磁性体膜、それを具備する磁気抵抗効果素子、磁
気ヘッドおよび磁気抵抗効果型ランダムアクセスメモリ
を提供することを目的とする。
パッタリングターゲットは、請求項1に記載の通り、実
質的に、ニッケル、パラジウム、白金、コバルト、ロジ
ウム、イリジウム、バナジウム、ニオブ、タンタル、
銅、銀、金、ルテニウム、オスミウム、クロム、モリブ
デン、タングステンおよびレニウムから選ばれる少なく
とも1種の元素と、マンガンとからなり、スパッタされ
る表面1cm2当たりの欠陥数が10個以下であるこ
と、を特徴とするものである。
は、請求項4に記載の通り、上記本発明のスパッタリン
グターゲットを用いて成膜されたものであること、を特
徴とするものである。
素子及び第4の発明のトンネル磁気抵抗効果素子は、請
求項5および請求項6にそれぞれ記載の通り、上記反強
磁性体膜を具備すること、を特徴とするものである。
び第6の発明のMRAMは、請求項7及び請求項8にそ
れぞれ記載の通り、上記磁気抵抗効果素子またはトンネ
ル磁気抵抗効果素子を具備すること、を特徴とするもの
である。
ダストの発生が少なく、形成される膜の組成ずれが少な
いスパッタリングターゲットを得ることができる。
り、信頼性の高い反強磁性体膜、それを用いた磁気抵抗
効果素子、トンネル磁気抵抗効果素子、さらには、磁気
ヘッド及びMRAMを得ることができる。
発明によるスパッタリングターゲットにおいて、マンガ
ン(Mn)の量は10原子%以上であることが好まし
い。このMn量があまり少ないと高い交換結合力が得ら
れないため好ましくない。好ましいMn量は10〜98
原子%であり、さらに好ましくは40〜95原子%であ
る。特に、スパッタリングターゲットが、下記に示すM
n以外の成分の中でイリジウム(Ir)、ロジウム(R
h)、白金(Pt)、パラジウム(Pd)を含有するも
のである場合には、Mn含有量が高含量側で高い交換結
合力が得られるため、そのMn量は20〜98原子%が
好ましい。より好ましくは60〜95原子%である。
構成するマンガン以外の成分としては、先ず、ニッケル
(Ni)、パラジウム(Pd)、白金(Pt)、コバル
ト(Co)、ロジウム(Rh)、イリジウム(Ir)、
バナジウム(V)、ニオブ(Nb)、タンタル(T
a)、銅(Cu)、銀(Ag)、金(Au)、ルテニウ
ム(Ru)、オスミウム(Os)、クロム(Cr)、モ
リブデン(Mo)、タングステン(W)およびレニウム
(Re)から選ばれる少なくとも1種の元素を挙げるこ
とができる。
トは、さらにベリリウム(Be)、チタン(Ti)、ジ
ルコニウム(Zr)、ハフニウム(Hf)、亜鉛(Z
n)、カドニウム(Cd)、アルミニウム(Al)、ガ
リウム(Ga)、インジウム(In)、ケイ素(S
i)、ゲルマニウム(Ge)、スズ(Sn)および窒素
(N)から選ばれる少なくとも1種の元素を含有するこ
とが好ましい。これらBe、Ti、Zr、Hf、Zn、
Cd、Al、Ga、In、Si、Ge、SnおよびNか
ら選ばれる少なくとも1種の元素は、耐食性の向上のた
め含有されるものである。これらのさらに含有される元
素の好ましい含有量は、40原子%以下であり、さらに
好ましくは30原子%以下である。
ットは、1cm2当たりの欠陥の数が10個以下である
ものである。
ーゲットのスパッタ面に存在する空孔、酸化物粒子その
他の粒子等、本発明のスパッタリングターゲットの母材
とは異なるものを意図している。
ると、その部分に電荷が集中することで、異常放電が頻
繁に発生しパーティクルが発生し、反強磁性膜中に分散
しやすくなり、特性が劣化すると共に、歩留まり悪化の
原因となる。より好ましい欠陥個数は5個以下であり、
さらに好ましくは欠陥3個以下である。
得られた値とする。
状のスパッタリングターゲットの中心部(位置1)と、
この中心部を通り円周を均等に分割した4本の直線上の
中心から90%(中心を0%、半径の長さを100%と
する)の距離にある点(位置2〜9)、および中心から
50%(上記と同様に、中心を0%、半径の長さを10
0%とする)の距離にある点(位置10〜17)から、
それぞれ長さ15mm、幅15mmの試験片を合計17
個採取する。採集された試験片を#1000まで研磨
し、更にバフ研磨を行って、表面をダイアモンド研磨し
て鏡面にする。この鏡面研磨された試験片について、走
査型電子顕微鏡(SEM)1000倍で観察し、2μm
以上の欠陥数をカウントしたものの平均値とする。
は、酸素含有量が200ppm以下でありかつスパッタ
される面の場所により酸素含有量のばらつきが20%以
内であることが好ましい。これは、酸素含有量が200
ppmを越えている場合、欠陥部に酸化物を形成しやす
くなり、酸化物の部分に電荷が集中することで、異常放
電が頻繁に発生しパーティクルが発生し、反強磁性膜中
に分散しやすくなり、特性が劣化すると共に、歩留まり
悪化の原因となるため、酸素含有量は200ppm以下
が好ましいとした。好ましい酸素含有量は150ppm
以下であり、さらに好ましい酸素量は100ppm以下
である。
のばらつきが20%を超えている場合、ターゲットにか
かる単位面積当たりの電圧、電流にばらつきが生じ、ス
パッタ条件が変化し、膜組成のばらつきの原因となるた
め、酸素含有量のばらつきは20%以内が好ましいとし
た。好ましい酸素含有量のばらつきは10%以内であ
り、さらに好ましくは5%以内である。
17のサンプルについて、不活性ガス融解−熱伝導度法
で測定した平均値とする。
1で示す17のサンプルを測定して得られた17の酸素
含有量のうちの最大値および最小値から{ (最大値−
最小値)/(最大値+最小値) } × 100の式に基
づいて求めた値の平均値を、単位(%)により表すもの
とする。
ッタされる表面1cm2当たりの欠陥数が10個以下と
いう要件が満たされるのであれば、任意の方法によって
製造することができる。例えば、スパッタリングターゲ
ットの原料である金属粉末を混合し、成形した後に、例
えば常圧焼結、ホットプレス(HP)法、熱間静水圧プ
レス(HIP)法などを実施することからなる粉末冶金
法によって製造することができる。
は、前記の通り酸素含有量が200ppm以下であるこ
とが好ましいことから、原料粉末は、スパッタリングタ
ーゲットの酸素含有量が前記のものとなるように、酸素
含有量が低いものが好ましい。従って、本発明では、低
酸素雰囲気、例えば不活性ガス雰囲気中で、原料金属の
粉末化が行われるRDP(Rotating disk process)法
およびREP(Rotatingelectrode process)法などに
よって得られた金属粉末あるいは合金粉末を使用するこ
とが好ましい。ここで、RDP法またはREP法で粉末
を製造する際に、各法で使用される冷却体の回転数を5
000回転以上とすることにより、粉末の酸素汚染を防
止でき、かつ粉末同志の酸素含有量のばらつきを抑制す
ることが可能となる。特に、これらの方法でMnと他の
元素を合金化した合金粉末を使用することが、Mnと他
の元素の個々の粉末を混合する場合に比較し、酸素の増
大の要因を低減することができ好ましい。なお、この原
料粉末において直径50μm以下の小さい粒子は比表面
積が増大しスパッタリングターゲットの酸素量を増加さ
せる傾向があり、一方直径が500μm以上の過度に大
きい粒子にはスパッタリングターゲットの酸素含有量の
ばらつきを増大させる傾向さらには焼結性を低下させる
傾向が認められる。このため、得られた粉末に対し、篩
分けなどを行い粒度分布毎に選別して、過度に粒径が小
さい粒子あるいは大きい粒子は積極的には使用しないこ
とが好ましい。好ましい粒径の範囲は50〜150μm
である。特に、焼結性を向上する為に、粒径が大きい粉
末と小さい粉末を所定の比率で再混合して使用すること
が好ましい。
どの手段により焼結し、焼結体を得る。特にホットプレ
ス法を採用する場合、真空中(例えば真空度5×10
−4 torr以下)で所定時間加熱して脱ガス処理を行う
が、その脱ガス処理が終了するまで予備加圧を付加しな
いことにより、粉末表面上の吸着ガス成分を十分に除去
することで焼結性を向上することが可能となり、その結
果、最終的に得られるスパッタリングターゲットの欠陥
を低減することが可能となる。
表面処理を施し、スパッタリングターゲットを得る。
中でRDP法またはREP法などによって所定の回転数
の冷却体で冷却して得られた合金粉末を、粒度分布毎
に選別して、粒径が過度に大きい粒子および小さい粒子
を除去した後、あるいは、粒度分布毎に選別して得られ
た異なる粒径の粒子を所定の比率で再混合し、この混
合物を成形した後に、予備加圧なしで脱ガス処理を施
して焼結を行う、粉末冶金法によって製造することが好
ましい。
ッタリングターゲットの具体的用途、目的、原料粉末の
組成、酸素含有量、欠陥の発生などに状況に応じて適宜
決定することができる。粒子の選別を省略すること及び
直径100μm以下の小粒子、500μm以上の大粒子
を使用することも本発明の趣旨に反しない限りにおいて
行うこともできる。
開示されているような溶解法の場合には、例えばPt-
Mn合金を製造する場合にPtが40原子%以下になる
と溶解、鋳造が困難になって鋳造欠陥の多いターゲット
となってしまう場合があり、そして、酸素量を200p
pmに抑えるために粉末の粒径を大きくしなければなら
ず、酸素量のばらつきが大きくて焼結性が劣化し、欠陥
が多くなる傾向が認められる。
グターゲットは、ダストの発生を抑え、基板上の組成ず
れの少ない反強磁性体膜を形成することができるもので
ある。
膜は、上記の本発明のスパッタリングターゲットを用い
て成膜されたものである。
少なく、基板上に成膜された際に極めて組成ずれが少な
いものである。したがって、この反強磁性体膜が形成さ
れた基板を分割し、各種用途に使用した場合において
も、分割された個々の基板の特性のばらつきを小さく抑
えることができる。
公知の磁気抵抗効果素子及びトンネル型磁気抵抗効果素
子に形成可能なものである。例えば、この磁気抵抗効果
素子は、本発明の反強磁性体膜と公知の強磁性体膜との
交換結合膜を具備した磁界検出用センサーや再生用磁気
ヘッド、更にはこのトンネル型磁気抵抗効果素子は、本
発明の反強磁性体膜と公知の強磁性体膜との交換結合膜
を具備したMRAMなどに使用することができる。
板と電解Mnを所定量配合し、1×10-5Paの高真
空中でコールドハース溶解を行ない、Pt40原子%、
Mn60原子%の母合金を作製した。これから直径50
mm、長さ150mmのREP用の電極を切り出し、R
EP法により回転数を3000rpmと10000rp
mの2種類の条件を用いてPt−Mn合金粉末を得た。
これを篩い分けし、150μm〜100μmの粉末
と、50μm〜100μmの粉末を選別し、とを
7:3の割合で混合し、これを真空度1×10-4Paの
真空中で、1300℃×240分、圧力400Kg/c
m2(39.1Pa)の条件でホットプレスし、スパッ
タ面を所定寸法に機械加工することにより、直径8イン
チ、厚さ3mmのターゲットを2枚作製した。このうち
1枚のターゲットを用い、高周波マグネトロンスパッタ
装置で直径3インチの熱酸化Si基板上へ成膜を行ない
ダスト測定装置:WM−3により基板上のダストを測定
した。また、基板の中央と端部での膜組成をEPMAに
より定量分析を行ない、組成としてMn量のズレを測定
した。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
ットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃×5
hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備圧力
(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外は、
上記実施例1と同様の製法により、比較例1のターゲッ
トを製造し、実施例1と同様の膜を製膜し、同様の評価
を行った。
とMn粉末を混合し、ホットプレス法により作製したタ
ーゲット(比較例2)と溶解法を用いて鋳造後、圧延し
て得られたターゲット(比較例3)で同様の膜を成膜
し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
r粉末と電解Mnを所定量配合し、1×10-5Paの
高真空中でコールドハース溶解を行ない、Ir22原子
%、Mn78原子%の母合金を作製した。これから直径
50mm、長さ150mmのREP用の電極を切り出
し、REP法により回転数3000rpmと10000
rpmの2種類の条件を用いてIr−Mn合金粉末を得
た。これを篩い分けし、100μm〜150μmの粉
末と、50μm〜100μmの粉末を選別し、と
を7:3の割合で混合し、これを真空度1×10-4Pa
の真空中で、1350℃×240分、圧力400Kg/
cm2(29.1Pa)の条件でホットプレスし、スパ
ッタ面を所定寸法に機械加工することにより、直径8イ
ンチ、厚さ3mmのターゲットを2枚作製した。このう
ち1枚のターゲットを用い、高周波マグネトロンスパッ
タ装置で直径3インチの熱酸化Si基板上へ成膜を行な
いダスト測定装置:WM−3により基板上のダストを測
定した。また、基板の中央と端部での膜組成をEPMA
により定量分析を行ない、組成としてMn量のズレを測
定した。これらの結果を表1に示す。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
ットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃×5
hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備圧力
(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外は、
上記実施例2と同様の製法により比較例4のターゲット
を製造し、実施例2と同様の膜を成膜し、同様の評価を
行った。
とMn粉末を混合し、ホットプレス法により作製したタ
ーゲット(比較例5)と溶解法を用いて鋳造後、圧延し
て得られたターゲット(比較例6)で同様の膜を成膜
し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
hと電解Mnを所定量配合し、1×10-5Paの高真
空中でコールドハース溶解を行ない、Rh20原子%、
Mn80原子%の母合金を作製した。これから直径50
mm、長さ150mmのREP用の電極を切り出し、R
EP法により回転数3000rpmと10000rpm
の2種類の条件を用いてRh−Mn合金粉末を得た。こ
れを篩い分けし、150μm〜100μmの粉末と、
50μm〜100μmの粉末を選別し、とを7:
3の割合で混合し、これを真空度1×10−4Paの真
空中で、1300℃×240分、圧力400Kg/cm
2(39.1Pa)の条件でホットプレスし、スパッタ
面を所定寸法に機械加工することにより、直径8イン
チ、厚さ3mmのターゲットを2枚作製した。このうち
1枚のターゲットを用い、高周波マグネトロンスパッタ
装置で直径3インチの熱酸化Si基板上へ成膜を行ない
ダスト測定装置:WM−3により基板上のダストを測定
した。また、基板の中央と端部での膜組成をEPMAに
より定量分析を行ない、組成としてMn量のズレを測定
した。これらの結果を表1に示す。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
ットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃×5
hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備圧力
(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外は、
上記実施例3と同様の製法により比較例7のターゲット
を製造し、実施例3と同様の膜を成膜し、同様の評価を
行った。
とMn粉末を混合し、ホットプレス法により作製したタ
ーゲット(比較例8)と溶解法を用いて鋳造後、圧延し
て得られたターゲット(比較例9)で同様の膜を成膜
し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
るNi板と電解Mnを所定量配合し、1×10-5Pa
の高真空中でコールドハース溶解を行ない、Ni20原
子%、Mn80原子%の母合金を作製した。これから直
径50mm、長さ150mmのREP用の電極を切り出
し、REP法により回転数3000rpmと10000
rpmの2種類の条件を用いてNi−Mn合金粉末を得
た。これを篩い分けし、100μm〜150μmの粉
末と、50μm〜100μmの粉末を選別し、と
を7:3の割合で混合し、これを真空度1×10-4Pa
の真空中で、1300℃×240分、圧力400Kg/
cm2(39.1Pa)の条件でホットプレスし、スパ
ッタ面を所定寸法に機械加工することにより、直径8イ
ンチ、厚さ3mmのターゲットを2枚作製した。このう
ち1枚のターゲットを用い、高周波マグネトロンスパッ
タ装置で直径3インチの熱酸化Si基板上へ成膜を行な
いダスト測定装置:WM−3により基板上のダストを測
定した。また、基板の中央と端部での膜組成をEPMA
により定量分析を行ない、組成としてMn量のズレを測
定した。これらの結果を表1に示す。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
ホットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃×
5hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備圧
力(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外
は、上記実施例4と同様の製法により比較例10のター
ゲットを製造し、実施例4と同様の膜を成膜し、同様の
評価を行った。
粉末とMn粉末を混合し、ホットプレス法により作製し
たターゲット(比較例11)と溶解法を用いて鋳造後、
圧延して得られたターゲット(比較例12)で同様の膜
を成膜し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
るIr、Rhと電解Mnを所定量配合し、1×10-5
Paの高真空中でコールドハース溶解を行ない、Ir1
8原子%、Mn77原子%、Rh5原子%の母合金を作
製した。これから直径50mm、長さ150mmのRE
P用の電極を切り出し、REP法により回転数3000
rpmと10000rpmの2種類の条件を用いてIr
−Rh−Mn合金粉末を得た。これを篩い分けし、1
50μm〜100μmの粉末と、50μm〜100μ
mの粉末を選別し、とを7:3の割合で混合し、こ
れを真空度1×10-4Paの真空中で、1300℃×
240分、圧力400Kg/cm2(39.1Pa)の
条件でホットプレスし、スパッタ面を所定寸法に機械加
工することにより、直径8インチ、厚さ3mmのターゲ
ットを2枚作製した。このうち1枚のターゲットを用
い、高周波マグネトロンスパッタ装置で直径3インチの
熱酸化Si基板上へ成膜を行ないダスト測定装置:WM
−3により基板上のダストを測定した。また、基板の中
央と端部での膜組成をEPMAにより定量分析を行な
い、組成としてMn量のズレを測定した。これらの結果
を表1に示す。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
ホットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃×
5hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備圧
力(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外
は、上記実施例5と同様の製法により比較例13のター
ゲットを製造し、実施例5と同様の膜を成膜し、同様の
評価を行った。
粉末、Mn粉末とRh粉末を混合し、ホットプレス法に
より作製したターゲット(比較例14)と溶解法を用い
て鋳造後、圧延して得られたターゲット(比較例15)
で同様の膜を成膜し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
るIr、Niと電解Mnを所定量配合し、1×10-5
Paの高真空中でコールドハース溶解を行ない、Ir1
9原子%、Mn76原子%、Ni5原子%の母合金を作
製した。これから直径50mm、長さ150mmのRE
P用の電極を切り出し、REP法により回転数3000
rpmと10000rpmの2種類の条件を用いてIr
−Ni−Mn合金粉末を得た。これを篩い分けし、1
50μm〜100μmの粉末と、50μm〜100μ
mの粉末を選別し、とを7:3の割合で混合し、こ
れを真空度1×10-4Paの真空中で、1300℃×
240分、圧力400Kg/cm2(39.1Pa)の
条件でホットプレスし、スパッタ面を所定寸法に機械加
工することにより、直径8インチ、厚さ3mmのターゲ
ットを2枚作製した。このうち1枚のターゲットを用
い、高周波マグネトロンスパッタ装置で直径3インチの
熱酸化Si基板上へ成膜を行ないダスト測定装置:WM
−3により基板上のダストを測定した。また、基板の中
央と端部での膜組成をEPMAにより定量分析を行な
い、組成としてMn量のズレを測定した。これらの結果
を表1に示す。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
ホットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃×
5hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備圧
力(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外
は、上記実施例6と同様の製法により比較例16のター
ゲットを製造し、実施例6と同様の膜を成膜し、同様の
評価を行った。
粉末とNi粉末とMn粉末を混合し、ホットプレス法に
より作製したターゲット(比較例17)と溶解法を用い
て鋳造後、圧延して得られたターゲット(比較例18)
で同様の膜を成膜し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
るPt板と電解Mnを所定量配合し、1×10-5Pa
の高真空中でコールドハース溶解を行ない、Pt22原
子%、Mn78原子%の母合金を作製した。これから直
径50mm、長さ150mmのREP用の電極を切り出
し、REP法により回転数3000rpmと10000
rpmの2種類の条件を用いてPt−Mn合金粉末を得
た。これを篩い分けし、150μm〜100μmの粉
末と、50μm〜100μmの粉末を選別し、と
を7:3の割合で混合し、これを真空度1×10-4Pa
の真空中で、1300℃×240分、圧力400Kg/
cm2(39.1Pa)の条件でホットプレスし、スパ
ッタ面を所定寸法に機械加工することにより、直径8イ
ンチ、厚さ3mmのターゲットを2枚作製した。このう
ち1枚のターゲットを用い、高周波マグネトロンスパッ
タ装置で直径3インチの熱酸化Si基板上へ成膜を行な
いダスト測定装置:WM−3により基板上のダストを測
定した。また、基板の中央と端部での膜組成をEPMA
により定量分析を行ない、組成としてMn量のズレを測
定した。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
ホットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃×
5hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備圧
力(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外
は、上記実施例7と同様の製法により比較例19のター
ゲットを製造し、実施例7と同様の膜を成膜し、同様の
評価を行った。
粉末とMn粉末を混合し、ホットプレス法により作製し
たターゲット(比較例20)と溶解法を用いて鋳造後、
圧延して得られたターゲット(比較例21)で同様の膜
を成膜し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
るIr粉末と電解Mnを所定量配合し、1×10-5P
aの高真空中でコールドハース溶解を行ない、Ir30
原子%、Mn70原子%の母合金を作製した。これから
直径50mm、長さ150mmのREP用の電極を切り
出し、REP法により回転数3000rpmと1000
0rpmの2種類の条件を用いてIr−Mn合金粉末を
得た。これを篩い分けし、100μm〜150μmの
粉末と、50μm〜100μmの粉末を選別し、と
を7:3の割合で混合し、これを真空度1×10-4P
aの真空中で、1350℃×240分、圧力400Kg
/cm2(29.1Pa)の条件でホットプレスし、ス
パッタ面を所定寸法に機械加工することにより、直径8
インチ、厚さ3mmのターゲットを2枚作製した。この
うち1枚のターゲットを用い、高周波マグネトロンスパ
ッタ装置で直径3インチの熱酸化Si基板上へ成膜を行
ないダスト測定装置:WM−3により基板上のダストを
測定した。また、基板の中央と端部での膜組成をEPM
Aにより定量分析を行ない、組成としてMn量のズレを
測定した。これらの結果を表1に示す。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
ホットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃×
5hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備圧
力(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外
は、上記実施例8と同様の製法により比較例22のター
ゲットを製造し、実施例8と同様の膜を成膜し、同様の
評価を行った。
粉末とMn粉末を混合し、ホットプレス法により作製し
たターゲット(比較例23)と溶解法を用いて鋳造後、
圧延して得られたターゲット(比較例24)で同様の膜
を成膜し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
るRuと電解Mnを所定量配合し、1×10-5Paの
高真空中でコールドハース溶解を行ない、Ru35原子
%、Mn65原子%の母合金を作製した。これから直径
50mm、長さ150mmのREP用の電極を切り出
し、REP法により回転数3000rpmと10000
rpmの2種類の条件を用いてRu−Mn合金粉末を得
た。これを篩い分けし、150μm〜100μmの粉
末と、50μm〜100μmの粉末を選別し、と
を7:3の割合で混合し、これを真空度1×10-4Pa
の真空中で、1300℃×240分、圧力400Kg/
cm2(39.1Pa)の条件でホットプレスし、スパ
ッタ面を所定寸法に機械加工することにより、直径8イ
ンチ、厚さ3mmのターゲットを2枚作製した。このう
ち1枚のターゲットを用い、高周波マグネトロンスパッ
タ装置で直径3インチの熱酸化Si基板上へ成膜を行な
いダスト測定装置:WM−3により基板上のダストを測
定した。また、基板の中央と端部での膜組成をEPMA
により定量分析を行ない、組成としてMn量のズレを測
定した。これらの結果を表1に示す。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
ホットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃×
5hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備圧
力(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外
は、上記実施例9と同様の製法により比較例25のター
ゲットを製造し、実施例9と同様の膜を成膜し、同様の
評価を行った。
粉末とMn粉末を混合し、ホットプレス法により作製し
たターゲット(比較例26)と溶解法を用いて鋳造後、
圧延して得られたターゲット(比較例27)で同様の膜
を成膜し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
なるRh粉末と電解Mnを所定量配合し、1×10-5
Paの高真空中でコールドハース溶解を行ない、Rh4
0原子%、Mn60原子%の母合金を作製した。これか
ら直径50mm、長さ150mmのREP用の電極を切
り出し、REP法により回転数3000rpmと100
00rpmの2種類の条件を用いてRh−Mn合金粉末
を得た。これを篩い分けし、100μm〜150μm
の粉末と、50μm〜100μmの粉末を選別し、
とを7:3の割合で混合し、これを真空度1×10-4
Paの真空中で、1300℃×240分、圧力400K
g/cm2(39.1Pa)の条件でホットプレスし、
スパッタ面を所定寸法に機械加工することにより、直径
8インチ、厚さ3mmのターゲットを2枚作製した。こ
のうち1枚のターゲットを用い、高周波マグネトロンス
パッタ装置で直径3インチの熱酸化Si基板上へ成膜を
行ないダスト測定装置:WM−3により基板上のダスト
を測定した。また、基板の中央と端部での膜組成をEP
MAにより定量分析を行ない、組成としてMn量のズレ
を測定した。これらの結果を表1に示す。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
ホットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃×
5hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備圧
力(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外
は、上記実施例10と同様の製法により比較例28のタ
ーゲットを製造し、実施例10と同様の膜を成膜し、同
様の評価を行った。
粉末とMn粉末を混合し、ホットプレス法により作製し
たターゲット(比較例29)と溶解法を用いて鋳造後、
圧延して得られたターゲット(比較例30)で同様の膜
を成膜し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
なるNi板と電解Mnを所定量配合し、1×10-5P
aの高真空中でコールドハース溶解を行ない、Ni30
原子%、Mn70原子%の母合金を作製した。これから
直径50mm、長さ150mmのREP用の電極を切り
出し、REP法により回転数3000rpmと1000
0rpmの2種類の条件を用いてNi−Mn合金粉末を
得た。これを篩い分けし、100μm〜150μmの
粉末と、50μm〜100μmの粉末を選別し、と
を7:3の割合で混合し、これを真空度1×10-4P
aの真空中で、1300℃×240分、圧力400Kg
/cm2(39.1Pa)の条件でホットプレスし、ス
パッタ面を所定寸法に機械加工することにより、直径8
インチ、厚さ3mmのターゲットを2枚作製した。この
うち1枚のターゲットを用い、高周波マグネトロンスパ
ッタ装置で直径3インチの熱酸化Si基板上へ成膜を行
ないダスト測定装置:WM−3により基板上のダストを
測定した。また、基板の中央と端部での膜組成をEPM
Aにより定量分析を行ない、組成としてMn量のズレを
測定した。これらの結果を表1に示す。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
てホットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃
×5hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備
圧力(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外
は、上記実施例11と同様の製法により比較例31のタ
ーゲットを製造し、実施例11と同様の膜を成膜し、同
様の評価を行った。
粉末とMn粉末を混合し、ホットプレス法により作製し
たターゲット(比較例32)と溶解法を用いて鋳造後、
圧延して得られたターゲット(比較例33)で同様の膜
を成膜し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
なるCo粉末と電解Mnを所定量配合し、1×10-5
Paの高真空中でコールドハース溶解を行ない、Co5
0原子%、Mn50原子%の母合金を作製した。これか
ら直径50mm、長さ150mmのREP用の電極を切
り出し、REP法により回転数3000rpmと100
00rpmの2種類の条件を用いてCo−Mn合金粉末
を得た。これを篩い分けし、150μm〜100μm
の粉末と、50μm〜100μmの粉末を選別し、
とを7:3の割合で混合し、これを真空度1×10-4
Paの真空中で、1300℃×240分、圧力400K
g/cm2(39.1Pa)の条件でホットプレスし、
スパッタ面を所定寸法に機械加工することにより、直径
8インチ、厚さ3mmのターゲットを2枚作製した。こ
のうち1枚のターゲットを用い、高周波マグネトロンス
パッタ装置で直径3インチの熱酸化Si基板上へ成膜を
行ないダスト測定装置:WM−3により基板上のダスト
を測定した。また、基板の中央と端部での膜組成をEP
MAにより定量分析を行ない、組成としてMn量のズレ
を測定した。これらの結果を表1に示す。
よりサンプルを切り出し、酸素量を不活性ガス融解−熱
伝導度法(装置名:LECO社製TC−436)で測定
し、欠陥の個数をSEMで観察した。
てホットプレス前に混合粉末を、ガス処理温度900℃
×5hr、真空度:1×10−4Paの真空中で、予備
圧力(20kfg/cm2=2MPa)を付加する以外
は、上記実施例12と同様の製法により比較例34のタ
ーゲットを製造し、実施例12と同様の膜を成膜し、同
様の評価を行った。
粉末とMn粉末を混合し、ホットプレス法により作製し
たターゲット(比較例35)と溶解法を用いて鋳造後、
圧延して得られたターゲット(比較例36)で同様の膜
を成膜し、同様の評価を行った。
ーゲットにより成膜された反強磁性体膜はダストおよび
組成ズレが少なく、良好な結果を示した。
れた反強磁性体膜を用いて磁気抵抗効果素子、トンネル
磁気抵抗効果素子を製造すると共に、それらを用いて磁
気ヘッド及びMRAMを製造したところ、信頼性の高い
各素子、さらには磁気ヘッドおよびMRAMを得ること
ができた。
ッタリングターゲットは、スパッタ時のダストの発生が
少なく、従来達成することができなかった組成均一性が
高い反強磁性体膜を得ることができる。また、本発明の
第2乃至第6の発明により、信頼性の高い反強磁性体
膜、それを用いた磁気抵抗効果素子、トンネル磁気抵抗
効果素子、さらには、磁気ヘッド及びMRAMを得るこ
とができる。
を示す図
Claims (8)
- 【請求項1】実質的に、ニッケル、パラジウム、白金、
コバルト、ロジウム、イリジウム、バナジウム、ニオ
ブ、タンタル、銅、銀、金、ルテニウム、オスミウム、
クロム、モリブデン、タングステンおよびレニウムから
選ばれる少なくとも1種の元素と、マンガンとからな
り、スパッタされる表面1cm2当たりの欠陥数が10
個以下であることを特徴とする、スパッタリングターゲ
ット。 - 【請求項2】酸素含有量が200ppm以下でありかつ
スパッタされる面の場所による酸素含有量のばらつきが
20%以内であることを特徴とする、請求項1に記載の
スパッタリングターゲット。 - 【請求項3】さらにベリリウム、チタン、ジルコニウ
ム、ハフニウム、亜鉛、カドニウム、アルミニウム、ガ
リウム、インジウム、ケイ素、ゲルマニウム、スズおよ
び窒素から選ばれる少なくとも1種の元素を含有するこ
とを特徴とする、請求項1または請求項2に記載のスパ
ッタリングターゲット。 - 【請求項4】請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記
載のスパッタリングターゲットを用いて成膜されたもの
であることを特徴とする、反強磁性体膜。 - 【請求項5】請求項4記載の反強磁性体膜を具備するこ
とを特徴とする、磁気抵抗効果素子。 - 【請求項6】請求項4記載の反強磁性体膜を具備するこ
とを特徴とする、トンネル磁気抵抗効果素子。 - 【請求項7】請求項5記載の磁気抵抗効果素子を具備す
ることを特徴とする、磁気ヘッド。 - 【請求項8】請求項6記載のトンネル磁気抵抗効果素子
を具備することを特徴とする、磁気抵抗効果型ランダム
アクセスメモリ。
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