[发明专利]磁性材料溅射靶

说明书

技术领域

本发明涉及如下靶，为通过熔炼、铸造法制造且含有硼(B)的溅射靶，气体成分杂质少，组成偏析少，且不存在破裂等机械的特性的问题，用于磁头、磁阻元件(MRAM)等用途。

背景技术

作为新一代高速存储元件，正在进行磁阻元件(MRAM)的开发，作为用于构成该MRAM的层的材料，使用含有硼(B)的磁性体。已知例如由Co、Fe、Ni等和硼构成的组成、Co-B、Co-Fe-B、或在它们中添加有Al、Cu、Mn、Ni等的组成。

通常，将具有由Co、Fe、Ni等和硼构成的组成的溅射靶进行溅射来制作构成这些MRAM的磁性体层。

这样的磁性材料溅射靶以B为主要成分，因此，特别是B的组成比过量，高于10%时，形成具有非常脆的特性的Co₃B、Co₂B、CoB化合物相，结果，在锭中产生破裂、龟裂，难以制成溅射靶。

为了防止这些的发生，在通过缓慢冷却来制作锭时，虽然能够抑制破裂和龟裂，但存在组成偏析增加的问题。因此，虽然对粉末进行烧结成形而制成靶，但因粉末的表面积大，吸附的气体难以脱离，所以气体成分、特别是氧杂质量增加，结果，存在通过溅射得到的膜的特性不稳定这样的问题。

在此，溅射装置中有各种方式的装置，但是在上述的磁性体膜的成膜中，从生产率高的观点来看，广泛使用具备DC电源的磁控溅射装置。溅射法使用如下原理：将作为正电极的基板与作为负电极的靶对置，在惰性气体气氛下，在该基板和靶间施加高电压产生电场。

此时，惰性气体电离，形成包含电子和阳离子的等离子体，该等离子体中的阳离子在靶(负电极)的表面撞击时，击出构成靶的原子，该飞出的原子附着在对置的基板表面形成膜。通过这样的一连串动作从而构成靶的材料在基板上成膜。

如上所述，在使用通过原料粉末的烧结而制造的溅射靶的情况下，与熔炼铸造材料相比，具有大量含有氧气，密度也低这样的显著缺陷。氧气等气体成分的大量存在，是在靶溅射时产生粉粒，并且磁性体膜的磁特性不稳定的要因。因此，提出了在磁性体原料中添加B而进行脱氧的方法(参考专利文献1)。

但是，该方法是通过在以Co系为主体的合金中添加B进行熔炼而脱氧，并对其进行骤冷凝固处理使之粉末化，再对该粉末进行烧结而制成粉末烧结靶。在专利文献1中，硼终究是为了从Co等金属原料中去除氧气而添加10%以下，且在中间工序通过添加B实现脱氧，但是由于最终采用粉末烧结方法，因此，如专利文献1的实施例、比较例所示，与熔炼铸造法相比，在氧量和密度方面差，且不能用于制造需要控制B的组成的靶。

通常，用粉末烧结法得到的氧含量为150重量ppm以上。为了使之进一步降低，必须进行昂贵的设计，在实际生产中并不优选。

专利文献1：日本特开2001-107226号公报

发明内容

本发明的课题在于，制造通过熔炼、铸造法制造的B-过渡金属系溅射靶，提高密度并降低组成偏析，不产生破裂、龟裂等，并且使氧气等气体成分显著下降，抑制气体成分混入造成的成膜品质下降和减少溅射时产生的粉粒。

为了解决上述问题，本发明人进行专心研究，结果，发现通过设计以往被认为难以应用的熔炼、铸造法，能够制造出溅射靶。

基于这样的发现，本发明提供一种磁性材料溅射靶，

1)通过熔炼、铸造法得到且含有B，其特征在于，B的含量为10原子%以上且50原子%以下，其余包含选自Co、Fe和Ni的一种以上元素，靶中的氧含量为100重量ppm以下，没有龟裂和破裂。

2)上述靶还可以提供进一步添加有0.5原子%以上且10原子%以下的选自Al、Cu、Mn、Nb、Ta和Zr的一种以上元素的靶。

3)上述靶可以提供靶的成分组成均匀性优秀的上述1)或2)中任一项所述的磁性材料溅射靶，将靶中任意1mm见方内的主要成分元素，特别是将硼(B)的组成设为Am时，Am与整个靶的该成分的组成A的偏差(Am-A)/A为0.01以下。

4)本申请发明提供磁性材料溅射靶的制造方法，其特征在于，将B的含量为10原子%以上且50原子%以下，其余包含选自Co、Fe和Ni的一种以上元素的原料熔炼、铸造而制作锭，并将其切割和机械加工而制成靶。

5)在上述4)的制造方法中，熔炼后，以30~60℃/分钟骤冷制作锭，可以制造磁性材料溅射靶，本申请发明提供该制造方法。

6)在上述5)的制造方法中，可以将骤冷后的锭进一步在800~1150℃的范围内进行热处理。本申请发明提供该制造方法。