TW479075B

TW479075B - Sputtering target and antiferromagnetic film and magneto-resistance effect element formed by using the same

Info

Publication number: TW479075B
Application number: TW086117526A
Authority: TW
Inventors: Takashi Yamanobe; Naomi Fujioka; Takashi Ishigami; Nobuo Katsui; Hiromi Fuke
Original assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1996-11-20
Filing date: 1997-11-20
Publication date: 2002-03-11
Also published as: CN1209847A; EP0897022A1; DE69738612T2; JP3386747B2; CN100336934C; KR19990077377A; KR100315556B1; JP2000160332A; US6165607A; CN1194116C; EP1780301A3; EP0897022B1; SG88758A1; WO1998022636A1; CN1590580A; DE69738612D1; EP0897022A4; EP1780301A2; JP3387934B2

Description

479075 A7 ____ _B7 五、發明説明（1 ) 技術領域本發明爲關於濺鍍靶，使用該濺鍍靶所形成之反鐵磁性體膜及磁阻效應元件。背景技術以往至今，乃朝向硏究使用磁阻效應元件（以下，記爲 M R，Magnetic Resistance )之磁頭（M R 頭部）作爲高密度磁氣記錄中的再生用頭部。現在，一般爲使用顯示出各向異性磁阻效應（A M R，Anisotropy Magnetoresistance effect )之 Ni8。 Fe2〇(U%)之合金（透磁鋼，pemallog )等作爲磁阻效應膜（M R膜）。A M R膜因磁阻變化率（M R變化率）爲小至3 %左右，故注目於取代其作爲磁阻效應膜材料之顯示出巨大磁阻效應（G M R )之（C 〇 / C u ) η等之人工晶格模和旋轉球（s p i n b u 1 b )膜。經濟部中央標準局員工消費合作社印製於使用AMR膜之MR元件中，因爲AMR膜爲具有磁疇，故起因於此磁疇之巴克豪森雜訊（Barkhausen hoise )於實用化上乃成爲大問題。因此，檢討出各種令A M R 膜單磁疇化之方法。其一者爲採用利用鐵磁性體A M R膜和反鐵磁性體膜之交換結合，而將A M R膜之磁疇控制於特定方向之方法。作爲此處之反鐵磁性體爲先前所廣爲熟知之r 一 F e Μ η合金（例如，參照美國專利第 4，1 0 3，3 1 5號說明書、美國專利第 5，0 1 4，1 4 7號說明書、美國專利第 -4- (請先閱讀背面之注意事項\^^寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（2】0Χ297公釐）經濟部中央標準局員工消費合作社印製 479075 A7 B7 五、發明説明（2 ) 5，315，468號說明書等）。另一方面，旋轉球膜爲具有鐵磁性層/非磁性層/鐵磁性層之疊層構造所構成之夾層（Sandwich )膜，且經由栓止一者之鐵磁性層的磁化而取得G M R膜。將旋轉球膜一者之鐵磁性層的磁化栓止，亦普遍利用反鐵磁性體膜與鐵磁性體膜之交換結合技術。此時之反鐵磁性體膜之構成材料亦廣泛使用r 一 F eMn合金。然而，r 一 F e Μ η合金爲具有耐蝕性低，且特別易被水所腐蝕之缺點。因此，使用r 一 F e Μ η合金所構成之反鐵磁性體膜之M R元件，乃具有在加工成元件形狀和頭部形狀之工程中易發生腐蝕，特別是由大氣中之水分所造成之腐蝕，且基於此腐蝕而易令經時性與M R膜之交換結合力惡化之問題。於反鐵磁性體膜與鐵磁性體膜之交換結合膜中，由所謂的信賴性觀點而言，乃要求例如於3 9 3 Κ下以2 0 〇〇e ( Oersted )以上之交換結合力。爲了取得3 9 3 Κ下以2 0 0 〇e以上之交換結合力，除了要求於室溫下的交換結合力，於交換結合力之溫度特性亦必須爲良好。關於交換結合力之溫度特性，乃期望儘可能令鐵磁性體膜_ 反鐵磁性體膜喪失交換結合力之封端（blocking )溫度變高。但是，r 一 FeMn合金之封端溫度爲低至443K 以下，且交換結合力之溫度特性亦非常差。另一方面，例如於美國專利第5，3 1 5，4 6 8號中，記載使用具有面心正方晶系結晶構造之N i Μ η合金 (請先閲讀背面之注意事項^^寫本頁) •裝· - 、-口本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -5- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 479075 A7 B7 五、發明説明（3 ) 等之Q - Μη合金作爲反鐵磁性體膜。若使用由Q— Μη 合金所構成之反鐵磁性體膜’則顯示即使在高溫區域下亦不會令反鐵磁性體膜和鐵磁性體膜之交換結合力降低。再者，已提出封端溫度高，且交換結合力大並且作爲耐1蝕性優異之反鐵fe性體膜之具有面心κ方晶系結晶構造之I r Μ η合金。作爲具有相同結晶構造之反鐵磁性體膜已知有R tMn合金和RhMn合金等之τ — F eMn合金以外的T 一 Μ η合金（參照美國專利第 4， 103，315，第5，315，468號等）。如上所述，I rMn合金、RtMn合金、RhMn 合金、NiMn合金、PdMn合金、CrMn合金等之 Μ η合金爲耐蝕性優異，並且可令交換結合膜之封端溫度提高。因此，被注目爲令M R元件之長期信賴性提高的反鐵磁性體。於反鐵磁性體膜之形成上，一般爲採用濺鍍（Spatter )法。使用構成如上述Μ η合金之各元素所組成之擺鍍革巴，將反鐵磁性體膜予以濺鍍成膜。然而，使用先前之濺鍍靶所成膜之反鐵磁性體膜爲易令面內之膜組成不均勻。此類反鐵磁性體膜與鐵磁性體膜之交換結合膜，乃具有無法取得充分之交換結合力之問題。又，使用此類交換結合膜之MR元件和MR頭部，乃具有來自其所構成之其他層之對反鐵磁性體膜所造成的不良影響，且易令交換結合特性惡化等之問題。再者，先前之濺鍍靶爲於濺鍍初期與加電壓端（life (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) •裝- 訂本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -6- 479075 A7 —______ B7 ________ 五、發明説明（4 ) 請先閲讀背之注意畢項 end )接近下，而具有易令所成膜之膜組成中產生大的組成分歧之問題。此類反鐵磁性體膜之膜組成的經時變化’亦成爲令交換結合特性產生惡化之原因。本發明之目的爲提供令耐蝕性和熱特性優異之Μ η合金所組成之反鐵磁性體膜之膜組成和膜質安定化，且至加電壓端爲止之組成分歧少之濺鍍靶。並且以提供可令室溫及高溫區域下安定取得充分的交換結合力之反鐵磁性體膜 ’可以良好再現性形成之濺鍍靶，及具有此類特性之反鐵磁性體膜爲其目的。本發明之其他目的爲藉由使用此類特性優異之反鐵磁性體膜，而提供可以良好再現性取得安定特性和輸出功率之磁阻效應元件。發明之揭示本發明之第一種濺鍍靶爲實質上由Ni、 Pd、 Pt 、Co、Rh、Ir、V、Nb、Ta、Cu、Ag、

Au、Ru、〇s、Cr、Mo、W及Re所選出之至少經濟部中央標準局員工消費合作社印製一種R元素與Μ n所組成之濺鍍靶，其特徵爲具有至少一種選自前述R元素和Μ η之合金相及化合物相作爲靶組織的至少一部分。本發明之第二種濺鍍靶爲實質上由Ni、pd、p t 、Co、Rh、Ir、V、Nb、Ta、Cu、Ag、

Au、Ru、〇s、Cr、Mo、W及Re所選出之至少一種R元素與Μ n所組成之濺鍍靶，，其特徵爲具有至少一種選自前述R元素和Μ η之合金相及化合物相作爲靶組織本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（21〇χ 297公釐） 479075 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ___ _ B7 五 '發明説明（5 ) 的至少一部分，且含氧量爲1重量％以下（含〇)。第一種及第二種濺鍍靶爲再以除去構成該合金相及化合物相之Μ η之剩餘的Μ η粒徑爲5 0 μ m以下爲其特徵〇本發明之第三種濺鍍靶爲實質上由Ni、 Pd、 Pt 、C〇、Rh、Ir、V、Nb、Ta、Cu、Ag、 Au、RU、〇s、Cr、Mo、W及Re所選出之至少一種R元素與Μ n所組成之濺鍍靶，其特徵爲含氧量爲1 重量％以下（含〇 )。本發明之濺鍍靶再以含碳量爲0 . 3重量％以下（含〇 )，又以相對密度爲9 0 %以上爲較佳。本發明之濺鍍靶爲例如含有3 0原子％以上之Μ η。本發明之濺鍍靶亦再以含有至少一種以上之元素選自Be、 Ti、 Zr、 Hf、Zn、Cd、Al、Ca、In、Si、Ge、 S n 及 N。本發明之反鐵磁性體膜爲以使用上述本發明之濺鍍靶，予以濺鍍成膜爲其特徵。本發明之磁阻效應元件爲以具備上述本發明之反鐵磁性體膜爲其特徵。本發明之磁阻效應元件爲例如具備上述本發明之反鐵磁性體膜，和與該反鐵磁性體膜交換結合之鐵磁性體膜。再者，具備上述本發明之反鐵磁性體膜，和與該反鐵磁性體膜交換結合的第一鐵磁性層，和與該第一鐵磁性層透過非磁性層所疊層的第二鐵磁性層。本發明之磁阻效應元件例如使用於磁頭。本發明之磁阻效應元件亦本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -8 - (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) •裝·

_、1T 479075 A7 __ B7 五、發明説明（6 ) 可使用於如M R A Μ之磁性記性裝置、磁性感應器等。本發明爲令R元素與Μ η作成合金相和化合物相，分布於濺鍍靶中。藉由以R元素與Μ η之化合物相和合金相型式令R元素分布於祀組織中，則可使耙中之組成均勻化。再者，靶組織亦接近均勻狀態。特別地，於靶之全體組成爲富含Μη之情形中，藉由令R元素以與Μη之合金相和化合物相型式分布，則可提高組成和組織之均勻性。再者，藉由令濺鍍靶中之含氧量爲1重量％以下，則即使爲具有富含Μ η靶組成之濺鍍靶，亦可輕易地高密度化。濺鍍靶之低氧濃度化和高密度化乃大爲有助於使用其所成膜之反鐵磁性體膜的高純度化及低氧濃度化。再者，亦有助於反鐵磁性體膜之膜質和膜組成（來自靶組成之參差不齊）等之改善。經濟部中央標準局員工消費合作社印製藉由使用如上所述之本發明的濺鍍靶，將反鐵磁性體膜予以濺鍍成膜，則可安定取得面內之膜組成均勻性優異之反鐵磁性體膜。再者，濺鍍靶組成和組織之均勻化，爲有效發揮抑制由濺鍍初期至靶之加電壓端爲止之組成的分歧不齊。亦同樣令濺鍍靶低氧濃度化和高密度化。如此，藉由使用本發明之濺鍍靶，可以良好的再現性取得膜組成之安定性及面內之膜組成均勻性優異的反鐵磁性體膜。此類反鐵磁性體膜例如經由與鐵磁性體膜疊層構成交換結合膜，則可安定取得充分的交換結合力，良好的耐蝕性和耐熱性等之優異特性。 -9- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 479075 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（7 ) 圖面之簡單說明圖1爲示出使用本發明反鐵磁性體膜之交換結合膜的一實施形態構成斷面圖。圖2爲示出本發明磁阻效應元件的一實施形態構成斷面圖。圖3爲示出圖2所示磁阻效應元件之變形例之斷面圖〇圖4爲示出本發明磁阻效應元件之其他實施形態構成斷面圖。圖5爲示出使用本發明磁阻效應元件之磁頭的一實施形態構成斷面圖。圖6爲示出圖5所示磁頭之變形例的斷面圖。圖7爲示出使用本發明實施例3之濺鍍靶所成膜之反鐵磁性體膜的交換結合力之組成依賴性圖。圖8爲示出使用本發明實施例7之濺鍍靶所成膜之交換結合膜試料的耐蝕性試驗結果圖。圖9爲示出使用本發明實施例7之濺鍍靶所成膜之交換結合膜試料的交換偏壓力之測定結果圖。圖1 0爲示出使用本發明實施例7之濺鍍靶所成膜之交換結合膜試料的封端溫度之測定結果圖。實施發明之形態以下’說明關於實施本發明之形態。本發明之濺鍍靶首先可列舉實質上由N i、P d、 (請先閲讀背面之注意事項\^^寫本頁) --裝·\^^馬木 '1' 本紙張尺度適用中國國家檩準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -10-

經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（8 ) Pt、Co、Rh、Ir、V、Nb、Ta、Cu、Ag 、Au、Ru、〇s、Cr、Mo、W及Re所選出之至少一種R元素與Μ n所組成者。使用此類本發明之濺鑛靶所成膜之由R Μ η合金所組成之反鐵磁性體膜’經由與各種鐵磁性體膜疊層，則可例如使用作成交換結合膜。於本發明之濺鍍靶中，Μ η之含量雖可基於與R元素之組合而適當設定，但至少令Μη含量爲1 0原子％以上爲較佳。Μ η含量若過少，則無法取得良好的交換結合力。另一方面，R元素之含量若過少，則有降低耐蝕性之傾向。由此，Μη含量以1 0〜9 8原子％之範圍爲較佳。本發明爲令Μη含量爲3 0原子％以上，則對於具有富含 Μ η組成之濺鍍靶特別具有效果。 Μη含量之更佳範圍可基於所選擇之R元素而設定。例如，R 元素爲 I r、Rh、Au、Ag、Co、RU、 R e時，Mn含量以4 0〜9 8原子％之範圍爲較佳，且更期望爲在6 0〜9 5原子％之範圍。含有上述R元素之 R Μ η合金，一般以在如上述之組成範圍下，則面心立方晶系之結晶構造安定。至少一部分之結晶構造爲面心立方晶構造的R Μ η合金，特別因爲具有高的湼爾溫度（反鐵磁性體喪失反鐵磁性之溫度），故可令交換結合膜之封端溫度更進一步提高。又，於R元素爲N i、P d之情形中’結晶構造爲以面心正方晶系時之熱安定性提高。因此’以安定呈現此類結晶構造之組成範圍，即以Μ η含量爲3 0〜7 0原子％ (請先閱讀背面之注意事項

丁本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） 11 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 479075 A7 B7 五、發明説明（9 ) 之範圍爲較佳。於R元素爲C r之情形中，R Μ η合金爲採用體心立方晶構造和體心正方晶構造，Μ η含量以3 0 〜7 0原子％之範圍爲較佳。於R元素爲p t之情形中，面心立方晶及面心正方晶均爲熱安定性優異。此時之Μ η 含量以3 0〜8 0原子％之範圍，特別以6 0〜9 5原子 %之範圍爲較佳。於本發明之濺鍍靶中，除了上述之R元素之以外，亦可含有至少一種元素（Α元素）選自Be、Fi、Zr、 Hf、Zn、Cd、Al、Ga、 In、Si、Ge、 S n 及 N o R Μ n合金所構成之反鐵磁性體膜，雖基於上述之組成範圍和結晶構造等，可比先前之F e Μ η合金取得良好的耐蝕性，但若令其含有此類添加成分則可耐蝕性更加改善。但，若含有過多量之Α元素，則恐降低交換結合力。Α元素之配含量以4 0原子％以下爲較佳，再佳爲3 0原子％以下。本發明之濺鍍靶爲具有至少一種選自R元素與Μ η之合金相及R元素與Μ η之化合物相，作爲靶組織的至少一部分。R元素與Μ η所組成之濺鍍靶，一般的粉末燒結法等乃難令其高密度化，且難令R元素對Μη均勻分布。運用富含Μη之組合範圍時，特別易使R元素之分布不均勻〇於此類R元素與Μ η之組合中，本發明爲令以R元素與Μ η之合金相和化合物相型式，分布於濺鍍靶中。例如 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) —裝· 太

•1T 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -12- 479075 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明説明（10 ) ，使用I r作爲R元素時，其化合物相可列舉I r M n 3 。經由令此類富含Μ η之化合物相和合金相作爲R元素分布於靶組織中，極力降低以單相存在之R元素量’則可*使靶中之組成均勻化。再者’作爲靶組織（金屬組織）亦爲接近均勻狀態。特別，於靶之全體組成爲富含Μ η時’經由令R元素爲與Μ η之合金相和化合物相分布’則可令組成和組織之均勻性提高。此處，於使用2種以上之元素作爲R元素之情形中’ R元素與Μ η之合金相和化合物相亦可爲各種R元素與 Μη之合金和化合物，又亦可爲2種以上之R元素與Μη 之合金和化合物。例如，於選擇I r和R h作爲R元素之情形中，可以I r和Μ η之二元系合金和化合物，R h和 Μη之二元系合金和化合物，及I r和Rh和Μη之三元系合金和化合物之任何一種以上存在即可。尙，Μ η除了構成上述合金相和化合物相以外，亦可以Μ η單相型式存在。於本發明中，雖容許部分的R元素亦可以單相存在，但其比率由如上述之理由而言，則以令其極力減少爲較佳。再者，除去構成上述合金相和化合物相之Μ η以外之剩餘Μ η粒徑，以5 0 // m以下爲較佳。若以單相殘存之 Μ η粒徑大，則於微視地察見Μ η離析。於解決起因於此類Μ η離析所選成之組成和組織之不均勻上，則以令單相 Μη之最大粒徑爲5 0 //m以下爲較佳。又，此Μη之平均粒徑以1 0〜4 0 // m之範圍爲較佳。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公羡） -13- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) •裝· 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 479075 kl ____B7 五、發明説明（彳1 ) Μ η粒徑之微細化特別對富含Μ η之靶組成顯示出效果。但，其平均粒徑若太小，則因成爲含氧量增大之原因 ’故以1 0 // m以上爲較佳。Μ η之最大粒徑以3 0 // m 以下爲更佳。此處，所謂Μ η之粒徑，係指圍住Μ η粒之最小圓的直徑。藉由使用如上所述之本發明的濺鍍靶，將反鐵磁性體膜予以濺鍍成膜，則可安定取得面內之膜組成均勻性優異之反鐵磁性體膜。濺鍍靶之組成和組織之均勻化，爲有效發揮抑制由濺鍍初期至靶之加電壓端爲止之組成的參差不齊。如此，經由使用本發明之濺鍍靶，則可以良好的再現性取得膜組成之安定性優異的反鐵磁性體膜。所得之反鐵磁性膜再於面內之膜組成均勻性亦爲優異。本發明之濺鍍靶再以靶中之含氧量爲1重量％以下（含0 )爲較佳。若靶中之含量太多，則特別以令燒結時之 Μ η組成控制變難，並且令濺鍍成膜所得之反鐵磁性體膜中之氧量增大。其恐成爲反鐵磁性體膜特性惡化之要因。再者，若靶中之含氧量多，則使靶之高密度化變難。又，除了加工性變差，並且產生在濺鍍中易令靶裂開等之問題。更佳之含氧量爲0 · 7重量％以下，再佳爲〇 . 1重量 %以下。再者，於靶中之含碳量爲頗多之情形中，易於燒結時和塑性加工時產生裂痕等之缺點。並且令所得之反鐵磁性體膜之交換結合磁界和封端溫度等之特性亦降低。因此，靶中之含碳量爲〇 · 3重量％以下（含0)爲較佳。更佳 (請先閲讀背面之注意事項本頁) 裝· 線本紙張尺.度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -14- 479075 A7 B7 五、發明説明（12 ) 之含碳量爲0·2重量％以下，再佳爲0·〇1重量％以下。特別地，經由降低濺鍍靶中之含氧量和含碳量’即使是具有富含Μ η之靶組成的濺鍍靶，亦可輕易地高密度化。再者，濺鍍靶之低氧濃度化和低碳濃度化，則有助於使用其所成膜之反鐵磁性體膜的高純度化、膜質和膜組成（來自靶組成之分歧）之改善等。其爲令反鐵磁性體膜之交換結合磁界和封端溫度等之特性改善。本發明之濺鍍靶的密度於相對密度爲9 0 %以上爲較佳。若濺鍍靶之密度太低，則於濺鍍時經由靶缺損部分之異常放電而易發生粒子。若粒子在反鐵磁性體膜中分散，則使特性惡化，並且成爲產率降低之主要原因。更佳之相對密度爲9 5 %以下。尙，於本發明之濺鍍靶中，至少滿足令靶組織之一部分爲合金相和化合物相之構成，及令含氧量爲1重量％以下之構成之一者，則可達到所期之效果。但，以均滿足此些構成者爲特佳。經濟部中央標準局員工消費合作社印製於本發明濺鍍靶之製造中，可運用燒結法及熔融法。但，於考慮製造費用和原料產率等之時，則以運用燒結法爲較佳。運用燒結法製造本發明之濺鍍靶時，首先在取得如上述之靶組織（含有合金相和化合物相之金屬組織）上，以使用極微細之原料粉末（R元素及Μ η之各原料粉末）爲較佳。例如，藉由使用微細的I r粉末等之R元素粉末和 -15- (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 479075 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（13 ) 微細的Μ η粉末，則可在燒結之前階段取得均勻的混合狀態，並且可促進R元素與Μ η間的反應。其爲有助於燒結時令R元素和Μ η之合金相和化合物相的產量增大。再者，對於以單相殘存之Μ η粒徑的微細化，亦發揮效果。但，若R元素及Μ η各原料粉末之粒徑太小，則使原料階段的含氧量增大，且此乃成爲靶中之氧量增大之原因。特別地，因Μ η爲易吸附氧，故考慮此而設定粒徑爲較佳。由此，R元素之原料粉末的平均粒徑以2 0〜5 0 // m之範圍爲較佳。μ η之原料粉末的平均粒徑以1 〇〇 //m以下爲較佳，且特別期望爲在4 〇〜5 0 //m之範圍〇其次，將如上述之R元素的原料粉末與Μη之原料粉末以指定之比率下混合，且充分混合。於原料粉末之混合上可運用球磨機、V型混合機等之各種公知的混合方式。此時，重要爲令其不會發生金屬不結物之混入和氧量之增加等地設定混合條件。關於原料粉末中的氧，爲了再積極地令其減少，亦可添加微量的碳作爲脫氧劑。但，因爲碳本身亦成爲令所成膜之反鐵磁性體膜之特性降低之要因，故如上述將靶中之碳量設定於〇 · 3重量％以下之條件爲較佳。例如，於運用球磨機混合之情形中，爲了防止金屬不純物之混入，故以使用樹脂（例如尼龍）製容器和球磨機、或內塗與原料粉末同質材料之容器和球磨機爲較佳。特別地，以運用與原料粉末同質之材料爲較佳。再者，爲了 (請先閱讀背面之注意事項 Γ本頁} -裝 -訂線本紙張尺.度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -16- 479075 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ____五、發明説明（14 ) 防止混合工程中被封入谷益內之氣體成分被原料粉末吸附或吸收，故以混合容器內爲呈真空氛圍氣或以惰性氣體取代之氛圍氧爲較佳。於運用球磨機混合以外之混合方式之情形，亦以施行防止同樣的不純物混入之對策爲較佳。混合時間爲依據混合方法、投入之粉末量、混合容器大小等而適當設定。混合時間若爲過短，則恐無法取得均勻的混合粉末。另一方面，混合時間若爲過長，則大爲擔心令不純物量增大。混合時間爲考慮此些而適當設定。例如，於使用1 0公升之混合容器，且投入粉末5公斤以球磨機予以混合時，則混合時間以4 8小時左右爲適當。其次，令如上述之R元素的原料粉末與Μη之原料粉末的混合粉末進行燒結，製作靶素材。以運用取得高密度燒結體之熱壓法和Η I P ( Hot Isostatic Pressing)法實施燒結爲較佳。燒結溫度爲依據原料粉末之種類而設定，特別於爲了促進R元素與Μ η之反應，以Μ η熔點（ 1 2 4 4 Τ：)以下之1 1 5 0〜1 2 0 0 °C範圍爲較佳。藉由在如此高溫下將混合粉末燒結，可令濺鍍靶中R元素與Μ η之合金相和化合物相之份量增加。若換言之，則可降低以單相型式存在之R元素量。熱壓和Η I Ρ時之擠壓力以可予以高密度化之2 0 Μ P a以上爲較佳。所得之靶素材爲被機械加工成指定的靶形狀。將其例如以焊錫接合在背板上，則可取得本發明之濺鍍靶。藉由運用滿足上述條件之繞結方法，可比後述熔解法以製造費用更爲廉價之燒結法，安定製造令R元素與Μη (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝· 、-口線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -17- 479075 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（15 ) 以合金相和化合物相型式共存，且降低含氧量和含碳量之鍍耙。再者’燒結法亦具有比後述熔解法令所使用之稀金屬原料之產率提高之優點。於運用熔解法製造本發明之濺鍍靶之情形中，首先將指定比率所配合之R元素原料和Μ η原料熔解。可運用一般的感應式電爐進行熔解。以感應式予以熔解時，爲了促進不純物揮發，故較佳在減壓下（真空中）進行熔解。佰 ’於欲抑制Μ η等揮發所造成之組成變動之情形中，則亦可在惰性氣體中實施。又，依據原料之形狀，亦可運用電弧熔解和電子束熔解。經由上述熔解方法所取得之坯料，例如於塑性加工後，將其機械加工成指定的靶形狀。將其例如以焊錫接合在背板上，則可取得本發明之濺鍍靶。經由熔解法亦可同上述之燒結法，製造令R元素與Μ η以合金相和化合物相型式存在，且降低含氧量和含碳量之濺鍍靶。本發明之反鐵磁性體膜可使用上述本發明之濺鍍靶，並依據常法以濺鍍成膜取得。使用本發明之濺鍍靶所形成之反鐵磁性體膜，爲如前述之膜組成之安定性，及面內之膜組成均勻性優異之物質。此類反鐵磁性體膜爲與鐵磁性體膜疊層使用作爲交換結合膜時，可安定取得充分的交換結合力，良好之耐蝕性和耐熱性等之優異特性。本發明之反鐵磁性體膜爲例如與鐵磁性體膜疊層’以交換結合膜型式供使用。圖1爲模式地示出使用本發明反鐵磁性體膜之交換結合膜的一實施形態構成圖。於基板1 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) -裝- '訂線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） -18- 479075 A7 ____ 五、發明説明（16 ) 上所形成之交換結合膜2，爲具有疊層的反鐵磁性體膜3 和鐵磁性體膜4。反鐵磁性體膜3和鐵磁性體膜4，若於其間產生交換結合令其至少一部分疊層形成者即可。尙，若在產生交換結合之條件下，則在反鐵磁性體膜 3和鐵磁性體膜4之間亦可中介存在其他層。又，反鐵磁性體膜3與鐵磁性體膜4之疊層順序可依據用途設定，且亦可將反鐵磁性體膜3配置於上側。反鐵磁性體膜3和鐵磁性體膜4亦可爲以多重疊層之疊層膜構成交換結合膜。由R Μ η合金（或R Μ η A合金）所構成之反鐵磁性體膜3的膜厚，若爲在表現反鐵磁性之範圍內則無特別限定，但爲了取得大的交換結合力，則期望令反鐵磁性體膜 3之膜厚較鐵磁性體膜4之膜厚更厚。於反鐵磁性體膜3 疊層於鐵磁性體膜4上側之情形中，由熱處理後之交換結合力的安定性等觀點而言，則以3〜1 5 n m左右爲較佳，且再佳爲1 0 n m以下。又，鐵磁性體膜4之膜厚亦由同樣之觀點而言，以1〜3 nm左右爲較佳。另一方面，於反鐵磁性體膜3疊層於鐵磁性體膜4下側之情形中，以 3〜5 0 n m左右爲較佳，且鐵磁性體膜4之膜厚亦以1 〜7 n m爲較佳。於鐵磁性體膜4中，可使用由F e、C 〇、N i和其合金所組成之各種單層構造的鐵磁性層，再者可使用顯示出鐵磁性性質之磁性多層膜和顆粒膜等，具體可例示各向異性磁阻效應膜（A M R膜）和旋轉球膜、人工晶格膜、顆粒膜等之巨大磁阻效應膜（G M R膜）等。於此些鐵磁

(請先閱讀背面之注意事項V 裝-- |舄本頁) 線經濟部中央標準局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -19- 479075 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（17 ) 性體中，特別以C 〇或C 〇合金因爲與R Μ η合金所組成之反鐵磁性體膜3形成疊層’可取得封端溫度非常高的交換結合膜2，故爲較佳使用。上述實施形態的交換結合膜2，可有效使用於除去磁阻效應元件（M R元件）中之鐵磁性體膜的巴克豪森雜訊 ’或者令人工晶格膜和旋轉球膜中之鐵磁性體膜的磁化固著。但是，反鐵磁性體膜及使用其之交換結合膜2的用途並不限於M R元件，而是可使用於例如由鐵磁性體膜所構成之磁軌的各種磁路之磁各向異性控制等之各種用途。其次，參照圖2〜圖5，說明關於使用上述交換結合膜之磁阻效應元件（M R元件）的實施形態。M R元件可有效作爲例如H D D磁氣記錄裝置用之磁頭的再生元件和磁場檢測用感應器等，但其亦可使用於其他如磁阻效應記憶體（M R A M ( Magnetoresistive randomaccess memoty ))此類的磁氣記憶裝置。 ‘ 圖2爲示出使用本發明交換結合膜除去各向異性磁阻效應膜（A M R膜）之巴克豪森雜訊等之A M R元件5之一構成例。A M R元件5爲具有依賴電流方向與磁性膜之磁矩所成角度而變化電阻的N i 8 Q F e 2。等之鐵磁性體所構成之A M R膜6，作爲鐵磁性體膜。於A M R膜6之兩端部上方，分別形成反鐵磁性體膜3。此些A M R膜6 與反鐵磁性體膜3爲構成交換結合膜，於A M R膜6中被賦與來自反鐵磁性體膜3之磁偏壓。又，於A M R膜6之兩端部中，形成透過反鐵磁性體 (請先閱讀背面之注意事項^^寫本頁) 裝- -5 線· 本紙張尺農適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ 297公釐） -20- 479075 A7 ___ B7_ 五、發明説明（18 ) 膜3而電性連接之Ca、 Ag、 Au、 A1 ，其合金等所構成之一對電極7。經由此對電極7對A M R膜6供給電流（感應電流）◦由此A M R膜6，反鐵磁性體膜3及一對電極7構成A M R元件5。尙，電極7亦可以直接接觸 A M R膜6之形態。又，此些各種構成要素爲例如在 A 1 2〇3· T i C等所構成之基板1的主表面上形成。上述之A M R元件5爲利用A M R膜6與反鐵磁性體膜3之交換結合，對A M R膜賦與磁偏壓並控制磁疇，並藉由A M R膜6之磁疇控制，則可抑制巴克豪森雜訊之發生。經由反鐵磁性體膜3對A M R膜6賦與磁偏壓，如圖 3所示，亦可經由在A M R膜6上透過交換偏壓磁場調整膜8疊層形成反鐵磁性體膜3，並透過與此些A M R膜6 和反鐵磁性體膜3之交換偏壓磁場調整膜8的交換結合而實施。此時，一對電極7爲與反鐵磁性體膜3之兩端部形成部分疊層。經濟部中央標準局員工消費合作社印製於使用本發明之反鐵磁性體膜對A M R元件5中之 A M R膜6賦與磁偏壓之情形中，由於可令如前述由 R Μ η合金等所組成之反鐵磁性體膜3之基本特性充分且安定地發揮並可於室溫及高溫區域下安定取得充分的交換結合力，故可將巴克豪森雜訊之發生於各種條件下，以良好的再現性予以抑制。圖4爲示出將本發明反鐵磁性體膜運用於巨大磁阻效應膜（G M R膜）之鐵磁性層之磁化固著的G M R元件9 之一構成例。G M R元件9爲具有以鐵磁性層/非磁性層 -21 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 479075 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（19 ) /1载磁性層之夾層構造的磁性多層膜作爲鐵磁性體膜，且具有依賴此些鐵磁性層間磁化所成角度而變化電阻之旋轉球膜’或鐵磁性層與非磁性層之多層疊層膜，並且具有顯示G M R之人工晶格膜等所組成之G M R膜1 0。圖4所示之G M R元件9爲具有由旋轉球膜所組成之 G M R膜（旋轉球G M R膜）1 〇。此旋轉球G M R膜 1 〇爲具有鐵磁性層1 1 /非磁性層1 2 /鐵磁性層1 3 之夾層膜，且於其中上側的鐵磁性層1 3上疊層形成反鐵磁性體膜3。鐵磁性層1 3與反鐵磁性體膜3爲構成交換結合膜。上側的鐵磁性層1 3爲所謂藉由與反鐵磁性體膜 3之交換結合力而被磁化固著之栓（p i η)層。另一方面’下側的鐵磁性層1 1爲所謂藉由來自磁氣記錄媒體等之訊號磁場（外部磁場）而變化磁化方向之自由層。尙，旋轉球GMR膜1〇中之栓層和自由層之位置亦可爲上下相反。鐵磁性層1 1爲視需要於磁性底層（或非磁性底層） 1 4上形成。磁性底層1 4可由一種磁性膜所構成，且亦可爲不同種類之磁性膜的疊層膜。具體可使用具有非晶質系軟磁性體和面心立方晶構造之軟磁性體，例如N i F e 合金、N i F e C 〇合金，於其中添加各種元素之磁性合金等作爲磁性底層1 4。尙，圖中1 5爲由T a等所形成之保護膜，其爲視需要而形成。於旋轉球G M R膜1 〇之兩端部中，形成由C u、 A g、A u、A 1 ，此些合金等所構成之一對電極7。經 (請先閱讀背面之注意事項寫本頁) 裝·

;1T 線本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -22- 479075 B7 五、發明説明（20 ) 由此對電極7而對旋轉球G M R膜1 〇供給電流（感應電流）。經由此些旋轉球G M R膜1 〇及一對電極7構成G MR元件9。尙，電極7亦可爲在旋轉球GMR膜1 0之下側形成之形態。於旋轉球型G M R元件9中，於一者之鐵磁性層之磁化固著中使用本發明之反鐵磁性體膜時，則由於可令如前述由R Μ η合金等所組成的反鐵磁性體膜3之基本特性充分且安定地發揮，於室溫及高溫區域下安定取得充分的交換結合力，故可令栓層之磁化固著狀態爲呈安定且強固，因而可安定取得良好的G M R特性。其次，參照圖5〜圖6說明關於前述實施形態之M R 元件（例如G M R元件）運用於再生用M R頭部及使用其之記錄和再生一體型磁頭時之實施形態。經濟部中央標準局員工消費合作社印製如圖5所示，於A 1 2〇3 · T i C等所構成之基板 2 1的主表面上，透過A 1 2〇3等所形成之絕緣層2 2 ，形成由軟磁性材料所構的下側磁氣屏蔽層2 3。於下側磁氣屏蔽層2 3上，透過A 1 2〇3等非磁性絕緣膜所構成之下側再生磁氣縫隙層2 4，形成例如圖4所示之 G M R元件9。圖中2 5爲對旋轉球G M R膜1 〇賦與偏壓磁場之由 C ο P t合金等所構成之硬質磁性膜（硬質偏壓膜）。偏壓膜亦可爲由反鐵磁性體膜所構成。一對電極7爲在硬質磁性膜2 5上形成，且旋轉球G M R膜1 〇與一對電極7 爲透過硬質磁性膜2 5而被電性連接。對旋轉球G M R膜 -23- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210Χ297公釐） 479075 kl B7 五、發明説明（21 ) 1 0賦與偏壓磁場之硬質磁性膜3 5爲如圖6所示，亦可預先於下側再生磁氣縫隙2 4上形成。此時’於包含一對硬質磁性膜2 5之下側再生磁氣縫隙2 4上，形成旋轉 GMR膜1 0，且在其上形成一對電極7。於G M R元件9上，形成由A 1 2〇3等之非磁性絕緣膜所構成之上側再生磁氣縫隙2 6。再於其上，形成由軟磁性材料所構成之上側磁氣屏蔽層2 7，經此構成作用爲再生頭部之屏蔽型GMR頭部28。於屏蔽型G M R頭部2 8所構成之再生頭部上，形成由感應型薄膜磁頭2 9所構成之記錄頭部。屏蔽型G M R 頭部2 8之上側磁氣屏蔽層2 7爲兼備感應型薄膜磁頭 2 9之下方記錄磁極。此兼備上側磁氣屏蔽層之下方記錄磁極2 7上，爲透過由A 1 2〇3等之非磁性絕緣膜所構成之記錄磁氣縫隙3 0，形成被圖型化成指定形狀之上部記錄磁極3 1。經由此類屏蔽型G M R頭部2 8所構成之再生頭部，和感應型薄膜磁頭2 9所構成之記錄頭部，構成記錄再生一體型磁頭3 2。尙，上述記錄磁極3 1爲經由在記錄磁氣縫隙上所形成之由S i 0 2等所構成之絕緣層中設置管溝（trench )，且將其埋入此管溝而形成亦可，藉此可良好再現性實現狹軌徑。記錄再生一體型磁頭3 2爲例如利用半導體過程進行形狀形成和分割等而被製成。上述實施形態之記錄再生一體型磁頭3 2之屏蔽型 GMR頭部2 8，爲充分產生RMn合金所構成之反鐵磁請閱讀背 ιέ 之注意事項 Ρ 本頁裝 1 丁經濟部中央標準局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X 297公釐） -24- 479075 Μ _________Β7 五、發明説明（22 ) ^ 性體膜和鐵磁性體膜之交換結合膜所具有的大交換結合力及高封端溫度。尙，本發明之A M R元件運用於再生用磁頭時，亦可同樣處理構成記錄和再生一體型磁頭。其次’敘述關於本發明之具體實施例及其評價結果。實施例1、2 準備平均粒徑20//m之I r粉末、Pt粉末、Rh 粉末、Ni粉末、Pd粉末、Ru粉末、Au粉末作爲R 元素之原料粉末。另一方面，準備平均粒徑4 0 之 Μ η粉末作爲Μ η之原料粉末。此各原料粉末以表1分別所示之配合比（原料組成）予以配合後，爲了防止金屬不純物所造成之污染，乃使用尼龍製之球磨機予以混合。混合爲在各別減壓下實施4 8小時。令此各混合粉末以真空壓熱於2 5ΜΡ a之壓力下燒結。壓熱爲在Μη熔點以下之1 1 5 0 °C下實施。經濟部中央標準局員工消費合作社印製所得之各靶素材的構成相經由X R D ( X Ray Diffraction )和 E P M A ( Electron Probe Micro Analyser )之面分析予以調查。其結果，確認各素材均具有R元素與Μη之合金相及化合物相。各靶素材之主要合金相及主要化合物相示於表1。又，經由S E M ( Secondary Electron Microanalyser )調查以單相型式存在之Μ η的粒徑。Μ η粒徑於任何靶素材中均爲最大3 0 // m，平均 2 0 // m。其次，將上述各靶素材加工成靶形狀，並將其經由焊錫接合至背板，分別製作成濺鍍靶。將各濺鍍靶安置至高 -25- (請先閲讀背面之注意事項本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 479075 A7 B7 五、發明説明（23 ) 周波磁控管濺鍍裝置中，於基板未加熱之狀態下於磁場中成膜出反鐵磁性體膜。具體而言，於經熱氧化膜覆被之Si (100)基板上，將厚度5nm之Ta底膜、厚度5nm之Co系鐵磁性體膜、厚度1 5 n m之各組成的反鐵磁性體膜順次形成。如此，製作各交換結合膜。於此階段測定交換偏壓力。但，對於N i 5〇Mn5Q膜及P d5QMn5Q膜若未施行熱處理，則無法取得交換結合力，故在2 7 0 t下施行5小時熱處理後，測定交換偏壓力。此些値示於表1 (實施例 1 ) ° 本發明之其他實施例（實施例2 )爲除了使用平均粒徑1 5 0 // m之Μ η粉末以外，經由同樣之工程，製作各種相同組成之濺鍍靶。對於依據此實施例2之各濺鍍靶，進行與實施例1同樣之評價。其結果合倂示於表1 (實施例2 )。經濟部中央標準局員工消費合作社印製尙，依據實施例2之各濺鍍靶的構成相經由X R D和 Ε 9 Μ Α之面分析予以調查，結果具有同樣的合金相和化合物相，而以S E Μ調查Μ η粒徑時，最大爲1 〇〇 μ m ，最小40#m，平均爲80#m。又，本發明之比較例1爲使用實施例1及實施例2所用之各原料粉末，除了令熱壓之溫度條件爲在不形成合金相和化合物相之溫度條件（未滿1 0 0 0 °C )以外，經由同樣之工程，製作各種相同組成之濺鍍靶。依據比較例1 之各濺鍍的構成相經由X R D和Ε Ρ Μ A之面分析調查， -26- (請先閱讀背面之注意事項本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 479075 A7 B7 五、發明説明（24 ) 結果未存在合金相和化合物相。經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項舄本頁) -裝- 線本紙張尺.度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） -27- 479075 A 7 B7 五、發明説明（25 )表1 試料原料組成(以靶組成(以主要合金相主要化合物相交換偏壓 No. %) %) (x80A/m) 實施實施比較例1 例2 例1 1 Ir22，Mn78 ΐΓ22Μη78 IrMn合金 IrMn3 250 180 170 2 Ptl8，Mn82 Ptl8Mn82 PtMn合金 PtMrb 190 140 140 3 Rh20，Mn80 Rh2〇Mn8〇 RhMn合金 RhMn3 210 150 140 4 Ir20,Mn80 ΐΓ2〇Μη80 IrMn合金 IrMm 260 180 170 5 _，Mn60 Ni4〇Mn6〇 NiMn合金 NiMn 250 180 180 6 Pd40，Mn60 Pd4〇Mn6〇 PdMn合金 PtMn 180 130 120 7 Pt20，Pd20，Mn60 Pt20Pd2〇Mll60 PtPdMn合金 (Pt，Pd)Mn化合物 250 220 210 8 Pt20,Ru20,Mn60 Pt2〇Ru2〇Mn6〇 PtRuMn合金 (Pt，Ru)Mn化合物 230 200 180 9 Pd20,Ru20,Mn60 Pd2〇Ru2〇Mri6〇 PdRuMn合金 (Pd，Ru)Mn化合物 200 170 160 10 Aul0，Ptl0，Mn80 AuioPtioMnso AuPtMn合金 (Au，Pt)Mn化合物 180 160 160 11 Rhl0，Rul0,Mn80 Rhi〇Rui〇Mn8〇 RhPuMn合金 (Rh，Ru)Mn化合物 240 210 200 12 Rhl0，Ptl0，Mn80 RhioPtioMmo RhPtMn合金 (Rh，P〇Mn化合物 240 200 210 (請先閱讀背面之注意事項本頁) •裝· 線經濟部中央標準局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX297公釐） .28 479075 A7 B7 五、發明説明（26 ) 由表1得知，含有使用本發明濺鍍靶所成膜之反鐵磁性體膜之交換結合膜，均取得大的交換結合力’顯示出優異的特性，相對地，使用比較例之各濺鍍靶的交換結合膜則僅取得小的交換結合力。其次，硏究上述實施例1之各反鐵磁性體膜之隨著濺鍍時間的流逝所伴隨的組成變動。組成變動爲將濺鍍初期 (1小時段）之反鐵磁性體膜和實施2 0小時濺鍍後所形成之反鐵磁性體膜之組成，以螢光x射線分析（X-ray Fluorescence Analysis )測定予以調查。其結果不於表2 (請先閱讀背面之注意事項馬本頁) -裝·

.-、1T 線_ 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)Α4規格（2丨0X 297公釐） 1 479075

7 7 A B 五、發明説明（27 ) 表2 _ 試料靶組成膜組成之分歧（以％) No (以％) 1小時後 20小時後實施例1 1 I r 2 2 Μ η 7 8 I r 2 2 Μ η 7 8 ΙΓ21.8ΜϊΊ78_2 2 Pt 1 δΜΠ82 Pt 1 δΜΠ82 Ptl8.3Mll81.7 3 Rh2〇Mns〇 Rh2〇Mn8〇 Rhl9.5Mll80.5 4 ΐΓ2〇Μη80 Ir2〇Mn80 Ir20.3Mn7 9.7 5 N i 4 〇 Μ π 8 〇 N i 5 〇M η 5 〇 Νΐ4 9.5ΜΠ50.5 6 Pd4〇Mn6〇 PdsoMnso Pd4 9.5Mll50.5 實施例2 1 Ir22Mn78 Ir2sMnv5 I r 3 〇 Μ π 7 〇比較例1 1 I r 2 2 Μ η 7 8 I r 21Μ n 7 9 Ir27Mn73 --^--------裝-- (請先閱讀背面之注意事項馬本頁) -5 線經濟部中央標準局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X 297公釐） -30- 479075

7 B 五、發明説明（28 ) 再者，使用實施例之試料1濺鑛靶所成膜之反鐵磁性體膜（I η Μ η合金膜），和使用比較例1之濺鍍靶所成膜之反鐵磁性體膜（I r Μ η合金膜），調查膜面內之組成分布。測定點爲以S i基板之中心點（Α點）與外周側四角距離3公分之4點（B、C、D、E點）。測定結果示於表3。 ^ 裝-- (請先閱讀背面之注意事項再^一^本頁) -訂線經濟部中央標準局員工消費合作社印製表3 靶組成（以％) 基板內之各位置的Ir組成（以％) A點 B點 C點 D點 E點實施例1 I Γ 2 2 Μ η 7 8 22.0 21.8 21.7 21.6 21.5 比較例1 IT 22ΜΠ78 25.0 23.8 23.5 24.1 23.4 -31 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Μ規格（210X297公釐） 479075 Α7 Β7 五、發明説明（29 ) 如表2及表3所闡明，使用本發明濺鍍靶所形成之反鐵磁性體膜爲隨著濺鍍時間之流逝，而組成之分歧小，又可知在基板面內的組成分布均勻性亦爲優異。請先閲讀背面之注意事項 > 本頁實施例3 以同於實施例之方法，分別製作各種組成的I r Μ η 靶、R h Μ η靶、R t Μ η靶。分別使用此各種組成的 I r Μ η靶、R h Μ η靶、R t Μ η靶，同實施例1處理製作交換結合膜。測定此各交換結合膜之交換結合力，調查交換結合力的組成依賴性。其結示於圖7。如圖7所闡明，具有使用本發明濺鍍靶所成膜之反鐵磁性體膜之交換結合膜，可理解在廣泛的組成範圍下可取得充分的交換結合力。實施例4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製除了使用具有表4所記載之平均粒徑的Μ η粉末以外，依據同於實施例1之工程，製作表4所示之Μ η粒徑爲分別不同的濺鍍靶。測定所得各濺鍍靶之含氧量並且成膜出同於實施例1 之膜，測定交換偏壓力。又，依據同於實施例1之方法，調查膜面內之組成分布。其結果示於表4。 -32- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） 479075 A7 B7 五、發明説明（3〇 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製表4 試料 No 靶組成 (以％) 原料Μη 粉平均粒徑(// m) 靶Μη粒徑（// m) 基板內之各位置的 Ir組成(以％) 交換偏壓力 (x80A/m) 平均最大 A點 B點 C點 D點 E點 1 ΐΓ22Μη78 10 <10 <10 22.0 21.7 21.6 21.7 21.5 200 2 40 20 30 22.0 21.8 21.6 21.5 21.6 250 3 80 30 40 22.3 22.0 22.2 21.8 22.0 250 4 150 80 130 25.0 23.8 23.5 24.1 23.4 240 33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（21 OX 297公釐） 479075 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、發明説明（31 ) 如表4所闡明，使用Μ η粒之最大粒徑及平均粒徑大之濺鍍靶予以成膜之膜組成，可理解基板面內之偏離大’ 且具有量產性方面之問題。另一方面，使用Μ η粒之最大粒徑及平均粒徑小之濺鍍靶予以成膜之膜則無基板面內之組成偏離方面之問題，但交換偏壓力則有下降之傾向。實施例5 將表5所示之各濺鍍靶，運用同於實施例1之燒結法及與其不同之熔解法分別製作。調查此各濺鍍靶之加工性和氣體成分濃度（含氧量及含碳量）。再者，同實施例1 處理製作交換結合膜，並測定此各交換結合膜之交換偏壓力和封端溫度。其結果示於表5。尙，依據實施例3之各濺鍍靶中的構成相爲與實施例1相同。另一方面，本發明之比較例2爲除了使用碳不純物量較多之原料粉末，且在大氣中進行混合以外，以同於上述實施例之燒結法製作濺鍍靶。又，除了使用碳不純物量較多之原料粉末，且將熔解時之脫氣時間設定於較實施例短以外’以同於上述實施例之熔解法製作濺鍍靶。對於此比較例之各濺鍍靶，亦測定加工性和氣體成分濃度，交換結合膜之交換偏壓力和封端溫度。其結果合倂示於表5。 (請先閱讀背面之注意事項馬本頁)

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X29?公釐） 34 479075

7 B 五、發明説明（32 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製表5 _ 靶組成製法氣體成分濃度(wt%) 交換偏壓力封端溫度似％) 氧碳 (x80A/m ) (°C) 實施例5 ΐΓ22Μη78 燒結法 0.600 0.200 250 290 Ir22Mn78 熔解法 0.028 0.005 250 280 ΡίΐδΜη82 燒結法 0.580 0.60 180 390 PtisMn82 熔解法 0.025 0.005 180 400 比較例2 Ir22Mn78 燒結法 3.120 1.010 180 210 Ir22Mn78 熔解法 1.580 0.980 180 200 ΡΐΐδΜΠ82 燒結法 2.140 1.220 130 350 Ptl8Mll82 熔解法 1.760 0.790 130 360 -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 479075 A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製五、發明説明（33 ) 如表5所闡明，若依據本發明之令含氧量及含碳量降低之濺鍍靶，則可令具有使用其所形成之反鐵磁性體膜之交換結合膜的特性改善。實施例6 此實施例爲使用同於實施例1之濺鍍靶所成膜之反鐵磁性體膜和鐵磁性體膜之交換結合膜，並製作具有圖4及圖6所示旋轉球膜之G M R元件及使用其之磁頭。於旋轉球G M R膜1 0中，分別使用厚度各爲3 n m 、2 n m之C ο 9。F e ! q膜作爲強磁性層，並以厚度3 n m之C u膜作爲非磁性層1 2。此處所成膜之 C 〇 9 Q F e !。膜，均具有面心立方晶系之結晶構造。於反鐵磁性體膜3中，使用上述實施例1及實施例3所製作之反鐵磁性體膜（膜厚8 n m )。又，於磁性底層1 4爲使用厚度1 0 n m之 C 〇88Z r5Nb7膜和厚度2 nm之N i 8〇F e2〇膜之疊層膜，電極7爲使用0 . l//m之Cu膜，保護膜15 爲使用厚度2 0 n m之T a膜。再者，於硬質磁性膜2 5 爲使用厚度4 0 nm之C 〇83P t 膜。鐵磁性層1 1、1 3，非磁性層1 2及反鐵磁性體膜 3之成膜爲在磁場中進行，並再於磁場中施行熱處理，對鐵磁性層1 3和反鐵磁性體膜3之交換結合賦與單方向之各向異性。又，對於磁性底層1 4亦於磁場中成膜後施行熱處理，賦與單軸磁氣各向異性，且在著磁於硬質磁性膜 (請先閲讀背面之注意事項

-、1T 線 1 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐） -36- 479075 A7 B7 五、發明説明（34 ) 2 5下，令其單軸磁氣各向異性更爲增強。最後’依據通常的半導體工程進行元件加工，製作G M R元件及使用其之磁頭。請閱讀背意事項 _ 本頁對此實施例所形成之G M R元件由外部附加磁場，並調查其磁場應答性時，取得與反鐵磁性體膜中使用 r — F e Μη合金之GMR元件同等以上的安定輸出功率。又，隨著磁壁移動並未察見巴克豪森雜訊之發生。而且，比反鐵磁性體膜中使用r 一 F e Μ η合金之G M R元件，可以良好產率取得起因於反鐵磁性體膜之耐蝕性良好，及交換結合膜之封端溫度高，且交換結合力大之可獲得安定輸出功率之高感度的GMR元件。再者，於具有此類G M R元件之磁頭中，特別若爲使用耐蝕性高的I I· Μ η系反鐵磁性體膜之頭部，則因腐蝕而不可能對FeMn加工，成爲〇 · l//m深度，可取得大的再生輸出功率。實施例7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製使用ΙηΜη合金及添加Ni、 Cu、 Ta、 Hf、 Pb、Ti、Nb、Cr之InMn合金，經由與實施例 1同樣之工程，分別製作濺鍍靶。使用此各濺鍍靶，以同於實施例1之方法分別製作交換結合膜試料，並對此些試料進行耐蝕性試驗。耐蝕性試驗爲調查上述各試料於水中浸漬一畫夜後之腐蝕坑發生率。其結果示於圖8。 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（2丨0X297公釐） 479075 kl _________^ 五、發明説明（35 ) 又，本發明之比較例爲使用 (F e〇.5Mn〇.5) 8 9 . 5 I r 10.5 合金及 F e 5 (3 Μ n 5 Q合金代替I r Μ η合金構成反鐵磁性體膜之試料，進行同樣的耐蝕性試驗。其結果合倂示於圖8。如圖8之耐蝕性試驗結果所闡明，得知藉由令 I r Μ η合金含有添加元素，則可降低腐蝕坑之發生率。又，於圖9及圖1 0中示出各試料的交換偏壓磁場和封端溫度之測定結果。如圖9及圖1 0所闡明，交換偏壓磁場和封端溫度爲改善。產業上之可利用性經濟部中央標準局員工消費合作社印製若依據本發明之濺鍍靶，則可設計由耐蝕性和熱特性優異之Μ η合金構成反鐵磁性體膜之膜組成和膜質之安定性。因此，可以良好的再現性提供安定獲得充分交換結合力之反鐵磁性體膜。實施例此類之反鐵磁性體膜爲被有效使用於磁阻效應元件等。又，若依據使用本發明反鐵磁性體膜之磁阻效應元件，則可以良好再現性取得安定之特性和輸出功率。 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) Α4規格（210X297公釐）

Claims

479075

六、申請專利範l ‘ 經濟部智慧財4.^7ρ'工消費合作社印製 ,.兑 ¥ - 5 rr. : . ： . . 1系暫/ 第86117526號專利申§Ρ3案中文申請專利範圍修正本民國90年5月修正種濺鍍靶，其實質上爲由Ni、 Pd、 Pt、、Ir、V、Nb、Ta、Cu、Ag、A u s、Cr、Mo、W及Re所選出至少一種R 兀素，與M n所里、成之濺鍍靶， ΐιϊίΙ,ιΡί # @徵爲具少一種選自該R元素與Μ η之合金相及化合物相作爲組織的至少一部分。 2 ·如申請範圍第1項之濺鍍靶，其中，含氧量爲1重量％以下（含〇 )者。 s ·如申請專利範圍第1項之濺鍍靶，其中，含氧量爲〇 · 7重量％以下（含〇 )者。 4 ·如申請專利範圍第i項之濺鑛靶，其中，含氧量爲0 · 1重量％以下（含〇 )者。 5 ·如申請專利範圍第1項之濺鍍靶，其爲除去構成該合金相及化合物相之Μ η以外之剩餘的Μ η之最大粒徑爲5 0//m以下，且平均粒徑爲1 〇〜4 〇//m之濺鍍靶 c R R h 請先閱讀背 ιέ ί 事項再 > 頁 6·—種濺鍍靶，其實質上爲由Ni、 Pd、 Pt、 Co、Rh、Ir、V、Nb、Ta、Cu、Ag、Au 、Ru、〇s、Cr、Mo、W及Re所選出至少一種R 元素，與Μη所組成之濺鍍靶本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格（210X297公釐） 479075 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍其特徵爲含氧量爲1重量％以下（含〇)。 7 ·如申請專利範圍_画項之濺鍍靶’其中，含氧量爲0 · 7重量％以下（含、、者、。 1 λί''、:、，. 8 ·如申請專利範圍第^麵餐¥1濺鍍靶，其中，含氧量 1 t 爲0 · 7重量％以下（含ο 者。 1： ·；·. 9 ·如申請專利範圍第Vi 8項中任一項之濺鍍靶，其爲含碳量爲0 · 3重量％以下（含〇)之濺鍍靶。 1 〇 ·如申請專利範圍第1至8項中任一項之濺鍍靶，其爲相對密度爲9 0 %以上之濺鍍靶。 1 1 .如申請專利範圍第Ί至8項中任一項之濺鍍靶，其爲含有3 0原子％以上之Μη之濺鍍靶。 1 2 ·如申請專利範圍第1至8項中任一項之濺鍍靶，其爲再含有至少一種元素選自Be、 Ti、 Zr、 Hf 、Zn、Cd、Al、Ga、 In、Si、Ge、Sn 及 N之濺鍍靶。 1 3 · —種反鐵磁性體膜，其特徵爲使用如申請專利範圍第1至8項中任一項之濺鍍靶予以濺鍍成膜。 1 4 · 一種磁阻效應元件，其特徵爲具備如申請專利範圍第1 3項之反鐵磁性體膜。 1 5 · —種磁阻效應元件，其特徵爲具備如申請專利範圍第1 3項之反鐵磁性體膜，和令該反鐵磁性體膜交換結合之鐵磁性體膜。 1 6 · —種磁阻效應元件，其特徵爲具備如申請專利範圍第1 3項之反鐵磁性體膜，和令與該反鐵磁性體膜交本紙張尺度適用中國國家標準（CNS ) A4規格(210X297公釐） · 2 - — ' - ----------裝-- (請先閱讀背面之注意事項再頁) 、1T 經濟部智慧財是易3(工消費合作社印製 479075 A8 B8 C8 D8 六、申請專利範圍換結合之第一鐵磁性層，和與該第一鐡_性層透過非磁性層所疊層之第二鐵磁性層。 1 7 · —種磁頭，其特徵爲具有如申請專利範圍第 1 4至1 6項中任一項之磁阻效應元件。 1 8 · —種磁記錄裝置，其係具備有如申請專利範圍第1 7項之磁頭。 1 9 ·如申請專利範圍第1 8項之磁記錄裝置，其中磁記錄裝置係爲H D D ( Hard Disk Drive )。 2 0 · —種磁記錄裝置，其係具備有申請專利範圍第 1 4至1 6項中任一項之磁阻效應元件。 2 1 ·如申請專利範圍第2 0項之磁記錄裝置，其中 ’前記磁記錄裝置係具有磁阻效應記憶。 2 2 · —種磁感應器，其係具備有如申請專利範圍第 1 4至1 6項中任一項之磁阻效應元件。 (請先閱讀背面之注意事項再ΐϋΐ 本頁) 丨裝訂！線. 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）