JP7036635B2

JP7036635B2 - 磁気記憶素子、垂直磁化膜の形成方法、および、磁気記憶素子の製造方法

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Publication number: JP7036635B2
Application number: JP2018049422A
Authority: JP
Inventors: 正森田; 承俊呉; 竜弘野末
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Priority date: 2018-03-16
Filing date: 2018-03-16
Publication date: 2022-03-15
Anticipated expiration: 2038-03-16
Also published as: JP2019161164A

Description

本発明は、磁気記憶素子、垂直磁化膜の形成方法、および、磁気記憶素子の製造方法に関する。

垂直磁化膜を備える磁気記憶素子が知られている（例えば、特許文献１参照）。垂直磁化膜は垂直磁気異方性を有し、垂直磁化膜の表面に対して垂直な磁場が垂直磁化膜に印加されることによって、表面に対して垂直な方向に沿って磁化される。垂直磁化膜を備える磁気記憶素子によれば、水平磁化膜を備える磁気記憶素子に比べて、磁気記憶素子への書き込みや読み出しのためにその磁気記憶素子に印加された磁場が、その磁気記憶素子に隣り合う磁気記憶素子に影響しにくいため、磁気記憶素子を高集積化することが可能である。

特開２０１３－２３５９１４号公報

こうした磁気記憶素子を構成する垂直磁化膜として、新規の材料を主成分とする垂直磁化膜が求められている。
本発明は、ＣｏＺｎＭｎを主成分とする垂直磁化膜を備えることを可能とした磁気記憶素子、垂直磁化膜の形成方法、および、磁気記憶素子の製造方法を提供することを目的とする。

上記課題を解決するための磁気記憶素子は、１００ｎｍ以下の厚さを有するＣｏＺｎＭｎ層と、前記ＣｏＺｎＭｎ層の下地層である白金層と、を備える。

上記課題を解決するための垂直磁化膜の形成方法は、Ｃｏ_４Ｚｎ_５Ｍｎを主成分とするターゲットをスパッタして、下地層である白金層によって構成された被成膜面を含む成膜対象の被成膜面に、１００ｎｍ以下の厚さを有する非晶質なＣｏＺｎＭｎ層を形成することと、前記ＣｏＺｎＭｎ層を加熱して結晶化させることと、を含む。

上記課題を解決するための磁気記憶素子の製造方法は、白金を主成分とする白金ターゲットをスパッタして成膜対象の被成膜面に下地層である白金層を形成することと、前記白金層によって構成される被成膜面に垂直磁化膜を形成することと、を含む。前記垂直磁化膜を形成することは、上記垂直磁化膜の形成方法を含む。

本願発明者は、ＣｏＺｎＭｎ層の特性について鋭意研究するなかで、以下の事項を見出した。すなわち、本願発明者は、下地層であるＰｔ層上に形成されたＣｏＺｎＭｎ層の厚さが１００ｎｍ以下であるときに、ＣｏＺｎＭｎ層が垂直磁化膜として機能することを見出した。そのため、上記構成によれば、垂直磁化膜としてのＣｏＺｎＭｎ層を備えた磁気記憶素子を得ることができる。

上記垂直磁化膜の形成方法において、前記ＣｏＺｎＭｎ膜を加熱することは、前記ＣｏＺｎＭｎ膜の温度が２５０℃以上３５０℃以下であることを含んでもよい。上記構成によれば、垂直磁化膜として機能するような結晶性を有したＣｏＺｎＭｎ膜を得る確実性が高まる。

上記垂直磁化膜の形成方法において、前記ＣｏＺｎＭｎ膜を形成することは、前記成膜対象が配置される空間の圧力が、０．０７Ｐａ以上１．０Ｐａ以下であることを含んでもよい。上記構成によれば、垂直磁化膜として機能するＣｏＺｎＭｎ膜が得られる確実性が高まる。

磁気記憶素子の一例における構造を模式的に示す断面図。磁気記憶素子の製造方法における一部が実施されるスパッタ装置の構成を示すブロック図。磁気記憶素子の製造方法を説明するためのフローチャート。試験例のＣｏＺｎＭｎ層における磁化曲線。（ａ）試験例のＣｏＺｎＭｎ層における保磁力と厚さとの関係を示すグラフ、（ｂ）試験例のＣｏＺｎＭｎ層における飽和磁束密度に対する残留磁束密度の比と厚さとの関係を示すグラフ。試験例のＣｏＺｎＭｎ層における磁化曲線。試験例のＣｏＺｎＭｎ層における磁化曲線。

図１から図７を参照して、磁気記憶素子、垂直磁化膜の形成方法、および、磁気記憶素子の製造方法の一実施形態を説明する。以下では、磁気記憶素子の構成、磁気記憶素子の製造方法における一部が実施されるスパッタ装置の構成、垂直磁化膜の形成方法を含む磁気記憶素子の製造方法、および、試験例を順に説明する。

［磁気記憶素子の構成］
図１を参照して磁気記憶素子の構成を説明する。
図１が示すように、磁気記憶素子１０は、１００ｎｍ以下の厚さを有するＣｏＺｎＭｎ層１１と、ＣｏＺｎＭｎ層１１の下地層である白金層（Ｐｔ層）１２とを備えている。ＣｏＺｎＭｎ層１１の主成分はＣｏＺｎＭｎであり、ＣｏＺｎＭｎの組成は、化学式Ｃｏ_ｘＺｎ_ｙＭｎ_ｚを用いて表すことができる。この場合、ｘ、ｙ、および、ｚの合計は例えば１であり、ｘは０．２以上０．４以下であり、ｙは０．４以上０．７以下であり、ｚは０．０５以上０．２以下である。ＣｏＺｎＭｎ層１１は、厚さが１００ｎｍ以下であり、かつ、ＣｏＺｎＭｎ層の下地層がＰｔ層１２であることによって、垂直磁化膜として機能することが可能である。

Ｐｔ層１２は、ＣｏＺｎＭｎ層１１の下地層である。Ｐｔ層１２は、Ｐｔ層１２の上層であるＣｏＺｎＭｎ層１１の結晶配向性を制御するための層である。Ｐｔ層１２の厚さは、例えば１ｎｍ以上１０ｎｍ以下であることが好ましい。

磁気記憶素子１０は、下地層およびＣｏＺｎＭｎ層１１を支持する基板１３を備えている。基板１３には、例えば、熱酸化膜、言い換えればシリコン酸化層（ＳｉＯ_２層）を備えるシリコン基板を挙げることができる。なお、基板１３には、シリコン基板に限らず他の基板が用いられてもよい。

磁気記憶素子１０は、ＣｏＺｎＭｎ層１１、Ｐｔ層１２、および、基板１３以外の層を備えてもよい。磁気記憶素子１０は、例えば、基板１３とＰｔ層１２との間に下部電極層を備えることができる。下部電極層には、例えば銅などの金属から形成された層を挙げることができる。

［スパッタ装置の構成］
図２を参照してスパッタ装置の構成を説明する。以下に説明するスパッタ装置では、磁気記憶素子の製造方法における一部が実施される。

図２が示すように、スパッタ装置２０は、ＣｏＺｎＭｎ層１１を形成するための成膜空間を区画する真空槽２１を備えている。真空槽２１内には、ＣｏＺｎＭｎ層１１が形成される基板１３を支持する支持部２２が位置している。支持部２２は、例えば基板１３を支持するステージである。基板１３には、下地層であるＰｔ層１２が形成されている。Ｐｔ層１２を備える基板１３が、成膜対象の一例である。

真空槽２１のなかで、支持部２２と対向する位置には、ターゲット２３が位置し、ターゲット２３はバッキングプレート２４を介して真空槽２１に固定されている。バッキングプレート２４には、ターゲット２３に電圧を印加するためのターゲット電源２５が接続されている。ターゲット電源２５は、直流電源である。バッキングプレート２４に対してターゲット２３とは反対側には、ターゲット２３のなかで、成膜空間に露出する面に磁場を形成する磁気回路２６が位置している。

図２では、図示の便宜上、ターゲット２３の全体とバッキングプレート２４の全体とが、成膜空間内に位置しているが、ターゲット２３とバッキングプレート２４とのうち、少なくともターゲット２３の被スパッタ面が成膜空間に露出していればよい。

バッキングプレート２４は金属製であり、例えば銅などによって形成されている。ターゲット２３の主成分は、基板１３に形成されたＣｏＺｎＭｎ層１１の主成分である。上述したように、ＣｏＺｎＭｎ層１１の主成分は、ＣｏＺｎＭｎである。なお、ターゲット２３において、ターゲット２３の主成分において、Ｃｏが４０ａｔ％以上５０ａｔ％以下、Ｚｎが４０ａｔ％以上６０ａｔ％以下、Ｍｎが５ａｔ％以上１０ａｔ％以下の割合で含まれていればよい。また、ＣｏＺｎＭｎ層１１において、ＣｏＺｎＭｎ層１１の主成分において、Ｃｏが２０ａｔ％以上４０ａｔ％以下、Ｚｎが４０ａｔ％以上７０ａｔ％以下、Ｍｎが５ａｔ％以上２０ａｔ％以下の割合で含まれていればよい。

スパッタ装置２０は、排気部２７とガス供給部２８とをさらに備えている。排気部２７は、成膜空間を所定の圧力まで減圧する。排気部２７は、例えば各種のポンプおよびバルブを含んでいる。ガス供給部２８は、成膜空間内にプラズマを生成するためのガスを供給する。ガス供給部２８の供給するガスには、例えばアルゴン（Ａｒ）ガスなどの希ガスを挙げることができる。ガス供給部２８は、所定の流量でガスを供給するマスフローコントローラーであり、スパッタ装置２０の外部に位置するボンベに接続されている。

こうしたスパッタ装置２０では、支持部２２に基板１３が配置されると、排気部２７によって成膜空間内が所定の圧力にまで減圧される。次いで、ガス供給部２８から所定のガスが供給された後に、ターゲット電源２５からターゲット２３に電圧が印加されることによって、成膜空間中のガスからプラズマが生成される。結果として、ターゲット２３がスパッタされ、基板１３上にＣｏＺｎＭｎ層１１が形成される。スパッタ装置２０では、ターゲット２３のスパッタが行われているときに、基板１３における温度の制御を行っていない。言い換えれば、スパッタ装置２０では、ターゲット２３のスパッタが行われているときに、スパッタ粒子からの入熱以外に基板１３に対して熱エネルギーを与えていない。これによって、基板１３上には、非晶質の状態のＣｏＺｎＭｎ層１１が形成される。

［磁気記憶素子の製造方法］
図３を参照して、磁気記憶素子１０の製造方法を説明する。磁気記憶素子１０の製造方法は、垂直磁化膜の形成方法を含んでいる。

磁気記憶素子１０の製造方法は、下地層であるＰｔ層１２を形成することと、垂直磁化膜を形成することと、を含む。Ｐｔ層１２を形成することは、基板１３に白金を主成分とする白金ターゲットをスパッタして基板１３の被成膜面に下地層である白金層を形成する。垂直磁化膜を形成することは、Ｐｔ層１２によって構成される被成膜面に垂直磁化膜を形成する。

垂直磁化膜を形成することは、非晶質なＣｏＺｎＭｎ層１１を形成することと、ＣｏＺｎＭｎ層１１を加熱して結晶化させることとを含む。非晶質なＣｏＺｎＭｎ層１１を形成することは、Ｃｏ_４Ｚｎ_５Ｍｎを主成分とするターゲットをスパッタして、下地層であるＰｔ層１２によって構成された被成膜面を含む成膜対象の被成膜面に、１００ｎｍ以下の厚さを有する非晶質なＣｏＺｎＭｎ層１１を形成する。以下、図３を参照して、磁気記憶素子１０の製造方法をより詳しく説明する。

図３が示すように、磁気記憶素子１０の製造方法は、Ｐｔ層形成工程（ステップＳ１１）、ＣｏＺｎＭｎ層形成工程（ステップＳ１２）、および、アニール工程（ステップＳ１３）を含んでいる。

Ｐｔ層形成工程は、基板１３に下地層であるＰｔ層１２を形成する。Ｐｔ層形成工程では、上述したように、１ｎｍ以上１０ｎｍ以下の厚さを有したＰｔ層１２を形成することが好ましい。なお、下地層形成工程に続くＣｏＺｎＭｎ層形成工程、および、アニール工程は、垂直磁化膜の形成方法を構成する。垂直磁化膜の形成工程における成膜対象の一例は、基板１３とＰｔ層１２とを含む。そのため、Ｐｔ層形成工程後の垂直磁化膜の形成方法において、成膜対象の被成膜面は、Ｐｔ層１２によって構成されている。これにより、Ｐｔ層１２上に形成されたＣｏＺｎＭｎ層１１の結晶配向性がＰｔ層１２によって制御され、垂直磁化膜として機能するＣｏＺｎＭｎ層１１を形成することが可能である。Ｐｔ層形成工程は、図２を参照して先に説明したスパッタ装置２０に準じた構成を有するスパッタ装置によって実施することができる。

ＣｏＺｎＭｎ層形成工程は、Ｐｔ層１２上にＣｏＺｎＭｎ層１１を形成する。ＣｏＺｎＭｎ層形成工程では、１００ｎｍ以下の厚さを有したＣｏＺｎＭｎ層１１を形成する。非晶質なＣｏＺｎＭｎ層１１を形成することは、ＣｏＺｎＭｎ層１１を形成する成膜空間の圧力が０．０７Ｐａ以上１．０Ｐａ以下であることを含むことが好ましい。言い換えれば、ＣｏＺｎＭｎ層形成工程において、スパッタ装置２０内の圧力が、０．０７Ｐａ以上１．０Ｐａ以下であることが好ましい。成膜空間の圧力が０．０７Ｐａ以上１．０Ｐａ以下であることによって、垂直磁化膜として機能するＣｏＺｎＭｎ層１１が得られる確実性を高めることができる。

また、ＣｏＺｎＭｎ層形成工程において、成膜対象の温度が１５０℃以下であることが好ましい。成膜対象の温度が１５０℃以下であることによって、成膜対象上に形成されるＣｏＺｎＭｎ層１１が非晶質である確実性が高まる。

アニール工程では、ＣｏＺｎＭｎ層１１が２５０℃以上３５０℃以下の温度に加熱される。これにより、垂直磁化膜として機能するような結晶性を有したＣｏＺｎＭｎ層１１を得る確実性が高まる。上述したように、Ｐｔ層１２およびＣｏＺｎＭｎ層１１は、それぞれ数十ｎｍ程度の厚さを有する。そのため、Ｐｔ層１２およびＣｏＺｎＭｎ層１１の温度は、アニール工程が行われる空間の温度と同一の温度であると見なすことができる。アニール工程では、真空アニール炉を用いてＣｏＺｎＭｎ層１１をアニールすることができる。すなわち、アニール工程では、減圧された空間内に配置されたＣｏＺｎＭｎ層１１を加熱する。

［試験例］
図４から図７を参照して試験例を説明する。なお、図４、図６、および、図７の各々では、磁気記憶素子が有するＣｏＺｎＭｎ層の表面に垂直な磁場、言い換えれば垂直方向の磁場が印加されたときの磁化曲線が実線で示されている。また、図４、図６、および、図７の各々では、ＣｏＺｎＭｎ層の表面に平行な磁場、言い換えれば水平方向の磁場が印加されたときの磁化曲線が一点鎖線で示されている。

［ＣｏＺｎＭｎ層の厚さ］
熱酸化膜（ＳｉＯ_２膜）によって構成される被成膜面を備えるシリコン基板を準備した。そして、被成膜面上に１０ｎｍの厚さを有するＰｔ層を形成し、Ｐｔ層上にＣｏＺｎＭｎ層を形成した。次いで、ＣｏＺｎＭｎ層上にアニール中のＣｏＺｎＭｎ層の変質を抑制するためのキャップ層として３ｎｍの厚さを有するＰｔ層を形成した。基板、Ｐｔ層、ＣｏＺｎＭｎ層、および、Ｐｔ層から構成される多層体を加熱した。これにより、試験例１の磁気記憶素子を得た。ＣｏＺｎＭｎ層の厚さは、試験例１‐１において２０ｎｍに設定し、試験例１‐２において６０ｎｍに設定し、試験例１‐３において１００ｎｍに設定した。

なお、ＣｏＺｎＭｎ層を成膜するときの成膜条件、および、多層体を加熱するときの加熱条件をそれぞれ以下のように設定した。

［成膜条件］
・ターゲットＣｏ_４Ｚｎ_５Ｍｎターゲット
・電力２００Ｗ
・スパッタガスアルゴン（Ａｒ）ガス
・成膜空間の圧力０．０７Ｐａ

［加熱条件］
・加熱温度３００℃
・加熱時間１０分

試験例１‐１の磁気記憶素子、試験例１‐２の磁気記憶素子、および、試験例１‐３の磁気記憶素子の各々について、磁気記憶素子に印加する磁場の強さに応じた磁束密度の変化を測定することによって、磁化曲線を得た。試験例１‐１の磁気記憶素子における磁化曲線は図４（ａ）に示す通りであり、試験例１‐２の磁気記憶素子における磁化曲線は図４（ｂ）に示す通りであり、試験例１‐３の磁気記憶素子における磁化曲線は図４（ｃ）に示す通りであった。

図４（ａ）が示すように、試験例１‐１の磁気記憶素子では、ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したとき、および、垂直方向の磁場を印加したときの両方において、ヒステリシスを有するＳ字状の磁化曲線が得られた。

ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したときと、ＣｏＺｎＭｎ層に垂直方向の磁場を印加したときとでは、飽和磁化の大きさが同程度であることが認められた。一方で、ＣｏＺｎＭｎ層に対して垂直方向の磁場を印加したときの保磁力が、ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したときの保磁力よりも小さいことが認められた。これらの結果から、Ｐｔ層上に形成され、かつ、２０ｎｍの厚さを有したＣｏＺｎＭｎ層は、垂直磁化膜として機能すると言える。なお、２０ｎｍよりも薄い膜厚を有したＣｏＺｎＭｎ層は、垂直磁化膜として有効に機能しなかった。

図４（ｂ）が示すように、試験例１‐２の磁気記憶素子では、試験例１‐１の磁気記憶素子と同様、ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したとき、緩やかなＳ字状磁化曲線が得られ、垂直方向の磁場を印加したときにおいて、ヒステリシスを有する磁化曲線が得られた。

また、ＣｏＺｎＭｎ層に対して垂直方向の磁場を印加したときの保磁力が、大幅に大きくなり、ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したときの保磁力が殆ど消失することが認められた。これらの結果から、Ｐｔ層上に形成され、かつ、６０ｎｍの厚さを有するＣｏＺｎＭｎ層は、垂直磁化膜として機能すると言える。なお、５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の範囲の膜厚を有したＣｏＺｎＭｎ層において同様の結果が得られ、垂直磁化膜として特に有効に機能すると言える。

図４（ｃ）が示すように、試験例１‐３の磁気記憶素子では、試験例１‐１および試験例１‐２の磁気記憶素子と同様、ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したとき、緩やかなＳ字状磁化曲線が得られ、垂直方向の磁場を印加したときにおいて、ヒステリシスを有する磁化曲線が得られた。

また、ＣｏＺｎＭｎ層に対して垂直方向の磁場を印加したときの保磁力が、試験例１‐２に比べて小さくなることが認められた。加えて、ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したときに保磁力が現れないが、試験例１‐２に比べてＳ字形状が鮮明になることが認められた。これらの結果から、Ｐｔ層上に形成され、かつ、１００ｎｍの厚さを有するＣｏＺｎＭｎ層は、垂直磁化膜として機能すると言える。なお、１００ｎｍよりも厚い膜厚を有したＣｏＺｎＭｎ層は、垂直磁化膜として有効に機能しなかった。

試験例１‐４では、成膜条件および加熱条件を上述した試験例１‐１と同じ条件に設定し、かつ、ＣｏＺｎＭｎ層の厚さを２０ｎｍから１００ｎｍまでの範囲で、１０ｎｍずつ厚くすることによって、９つの磁気記憶素子を得た。そして、各磁気記憶素子が有するＣｏＺｎＭｎ層に垂直方向の磁場を印加して、磁化曲線を得た。各磁気記憶素子の磁化曲線に基づき得られた保持力（Ｈｃ）と、ＣｏＺｎＭｎ層の厚さとの関係は、図５（ａ）に示す通りであった。また、各磁気記憶素子の磁化曲線に基づき得られた飽和磁束密度（Ｍｓ）に対する残留磁束密度（Ｍｒ）の比（Ｍｒ／Ｍｓ）と、ＣｏＺｎＭｎ層の厚さとの関係は、図５（ｂ）に示す通りであった。

図５（ａ）が示すように、ＣｏＺｎＭｎ層の保磁力は、ＣｏＺｎＭｎの厚さが６０ｎｍであるときに極大値を有することが認められた。また、ＣｏＺｎＭｎ層の保磁力は、ＣｏＺｎＭｎの厚さが５０ｎｍまたは７０ｎｍであるときに、約３ｋＯｅであることが認められた。

図５（ｂ）が示すように、ＣｏＺｎＭｎ層において、飽和磁束密度に対する残留磁束密度の比は、ＣｏＺｎＭｎ層の厚さが６０ｎｍおよび７０ｎｍであるときに極大値を有することが認められた。また、飽和磁束密度に対する残留磁束密度の比は、ＣｏＺｎＭｎ層の厚さが５０ｎｍであるときに約０．７５であることが認められた。

このように、ＣｏＺｎＭｎ層の厚さが５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下であるときに、ＣｏＺｎＭｎ層は、垂直磁化膜として特に好ましい特性を有することが認められた。

［下地層］
試験例２‐１では、試験例１‐１と同じ方法によって、磁気記憶素子を得た。試験例２‐２では、下地層を形成しない以外は、試験例２‐１と同じ方法によって、磁気記憶素子を得た。試験例２‐３では、下地層を形成する材料をクロム（Ｃｒ）に変更した以外は、試験例２‐１と同じ方法によって、磁気記憶素子を得た。試験例２‐４では、下地層を形成する材料をタンタル（Ｔａ）に変更した以外は、試験例２‐１と同じ方法によって、磁気記憶素子を得た。

試験例２‐１から試験例２‐４の各々の磁気記憶素子において、磁気記憶素子に印加する磁場の強さに応じた磁束密度の変化を測定することによって、磁化曲線を得た。試験例２‐１の磁気記憶素子における磁化曲線は図６（ａ）に示す通りであり、試験例２‐２の磁気記憶素子における磁化曲線は図６（ｂ）に示す通りであった。試験例２‐３の磁気記憶素子における磁化曲線は図６（ｃ）に示す通りであり、試験例２‐４の磁気記憶素子における磁化曲線は図６（ｄ）に示す通りであった。

図６（ａ）が示すように、下地層としてＰｔ層を備える磁気記憶素子では、ＣｏＺｎＭｎ層に垂直方向の磁場を印加したときに、Ｓ字状のヒステリシスを有する磁化曲線が得られた。すなわち、Ｐｔ層上に形成されたＣｏＺｎＭｎ層が垂直磁化膜として機能することが認められた。

これに対して、図６（ｂ）が示すように、磁気記憶素子が下地層を有しない場合には、ＣｏＺｎＭｎ層に垂直方向の磁場を印加したときに、ほぼ直線状を有した磁化曲線が得られた。すなわち、ＣｏＺｎＭｎ層が垂直磁化膜として機能しないことが認められた。また、図６（ｃ）および図６（ｄ）に示されるように、下地層としてＣｒ層またはＴａ層を形成したときにも、試験例２‐２の磁気記憶素子と同様、ＣｏＺｎＭｎ層に垂直方向の磁場を印加したときに、ほぼ直線状を有した磁化曲線が得られることが認められた。すなわち、ＣｏＺｎＭｎ層が垂直磁化膜として機能しないことが認められた。

［成膜空間の圧力］
試験例３‐１では、試験例１‐１と同じ方法によって、磁気記憶素子を得た。試験例３‐２では、成膜空間の圧力を０．１Ｐａに変更する以外は、試験例３‐１と同じ方法によって、磁気記憶素子を得た。試験例３‐３では、成膜空間の圧力を０．４Ｐａに変更する以外は、試験例３‐１と同じ方法によって、磁気記憶素子を得た。試験例３‐４では、成膜空間の圧力を１．０Ｐａに変更する以外は、試験例３‐１と同じ方法によって、磁気記憶素子を得た。

試験例３‐１から試験例３‐４の各々の磁気記憶素子において、磁気記憶素子に印加する磁場の強さに応じた磁束密度の変化を測定することによって、磁化曲線を得た。試験例３‐１の磁気記憶素子における磁化曲線は図７（ａ）に示す通りであり、試験例３‐２の磁気記憶素子における磁化曲線は図７（ｂ）に示す通りであり、試験例３‐３の磁気記憶素子における磁化曲線は図７（ｃ）に示す通りであり、試験例３‐４の磁気記憶素子における磁化曲線は図７（ｄ）に示す通りであった。

図７（ａ）が示すように、成膜空間の圧力が０．０７Ｐａであるときには、磁気記憶素子に対してＣｏＺｎＭｎ層の表面に垂直な磁場を印加したときの保磁力が大幅に大きくなり、ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したときの保磁力が殆ど消失することが認められた。

これに対して、図７（ｂ）が示すように、成膜空間の圧力が０．１Ｐａであるときには、ＣｏＺｎＭｎ層の表面に垂直な磁場を印加したときの保磁力が、成膜空間の圧力が０．０７Ｐａであるときよりも大きくなり、ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したときの保磁力が僅かに発現することが認められた。

また、図７（ｃ）が示すように、成膜空間の圧力が０．４Ｐａであるときには、成膜空間の圧力が０．１Ｐａであるときよりも、ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したときの保磁力が更に大きくなることが認められた。

また、図７（ｄ）が示すように、成膜空間の圧力が１．０Ｐａであるときには、成膜空間の圧力が低圧である条件と比べて、ＣｏＺｎＭｎ層の表面に垂直な磁場を印加したときの保磁力が小さくなり、ＣｏＺｎＭｎ層に対して水平方向の磁場を印加したときの磁化曲線が大きなＳ字を持つ磁化曲線であることが認められた。

このように、試験例３によれば、ＣｏＺｎＭｎ層を形成するときの成膜空間の圧力を、例えば０．４Ｐａ以下、さらに好ましくは０．１Ｐａ以下に低圧化することによって、垂直磁化膜として機能するＣｏＺｎＭｎ層が得られる確実性が高まることが認められた。

以上説明したように、磁気記憶素子、垂直磁化膜の形成方法、および、磁気記憶素子の製造方法の一実施形態によれば、以下に列挙する効果を得ることができる。
（１）垂直磁化膜として機能するＣｏＺｎＭｎ層１１を備えた磁気記憶素子１０を得ることができる。

（２）非結晶のＣｏＺｎＭｎ層１１を２５０℃以上３５０℃以下の温度で加熱することによって、垂直磁化膜として機能するような結晶性を有したＣｏＺｎＭｎ層１１を得る確実性が高まる。

（３）ＣｏＺｎＭｎ層１１を形成するときの成膜空間の圧力が、０．０７Ｐａ以上１．０Ｐａ以下であることによって、垂直磁化膜として機能するＣｏＺｎＭｎ層１１が得られる確実性を高めることができる。

１０…磁気記憶素子、１１…ＣｏＺｎＭｎ層、１２…白金層（Ｐｔ層）、１３…基板、２０…スパッタ装置、２１…真空槽、２２…支持部、２３…ターゲット、２４…バッキングプレート、２５…ターゲット電源、２６…磁気回路、２７…排気部、２８…ガス供給部。

Claims

５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の厚さを有し、２．８ｋＯｅ以上３．１ｋＯｅ以下の保持力、および、０．７５以上０．９以下の飽和磁束密度（Ｍｓ）に対する残留磁束密度（Ｍｒ）の比（Ｍｒ／Ｍｓ）を有するＣｏＺｎＭｎ層と、
前記ＣｏＺｎＭｎ層の下地層である白金層と、を備える
磁気記憶素子。
Ｃｏ_４Ｚｎ_５Ｍｎを主成分とするターゲットをスパッタして、下地層である白金層によって構成された被成膜面を含む成膜対象の被成膜面に、５０ｎｍ以上７０ｎｍ以下の厚さを有する非晶質なＣｏＺｎＭｎ膜を１５０℃以下の温度で形成することと、
前記ＣｏＺｎＭｎ膜を２５０℃以上３５０℃以下の温度で加熱して結晶化させることと、を含む
垂直磁化膜の形成方法。
前記ＣｏＺｎＭｎ膜を形成することは、
前記成膜対象が配置される空間の圧力が、０．０７Ｐａ以上１．０Ｐａ以下であることを含む
請求項２に記載の垂直磁化膜の形成方法。
白金を主成分とする白金ターゲットをスパッタして成膜対象の被成膜面に下地層である白金層を形成することと、
前記白金層によって構成される被成膜面に垂直磁化膜を形成することと、を含み、
前記垂直磁化膜を形成することは、請求項２または３に記載された垂直磁化膜の形成方法を含む
磁気記憶素子の製造方法。