[发明专利]物理蒸镀用靶构件和溅射靶构件以及物理蒸镀膜和层结构的制造方法

说明书

提供一种物理蒸镀用靶构件，其中，形成物理蒸镀膜时氧化所致的基底的劣化少，在物理蒸镀膜与基底的接合部产生的缺陷少，物理蒸镀膜与基底的晶格匹配性好，进而，其自身或形成的物理蒸镀膜的水合所致的变质少。物理蒸镀用靶构件包含Mg、M(M为3价金属元素)和O作为主要成分，Mg和M分别换算为MgO和M₂O₃这样的氧化物后的摩尔比为70：30～10：90。

技术领域

本发明涉及物理蒸镀用靶构件和溅射靶构件以及物理蒸镀膜和层结构的制造方法。

背景技术

近年来，作为提高磁记录装置的记录密度的磁记录元件，磁隧道结(MTJ)元件受到关注。MTJ元件具有利用两个铁磁体层夹持隧道势垒层的结构、即铁磁体层/隧道势垒层/铁磁体层的三层结构。现有的隧道势垒层使用了具有无定形结构的Al氧化膜(无定形AlO_x膜)或(001)面取向的结晶性MgO膜。但是，无定形AlO_x膜由于与铁磁体层的接合电阻高、与铁磁体层的界面粗糙度大、特性偏差大、隧道磁电阻比(TMR比)小，因而不适于MTJ元件的隧道势垒层。另一方面，对于Fe或FeCo等具有bcc晶体结构的铁磁体，结晶性MgO膜由于隧道电阻(TR)小、TMR比大，因而适合于MTJ元件的隧道势垒层。因此，期待MTJ元件的性能提高、MTJ元件小型化、具备MTJ元件的磁记录装置的记录密度进一步提高。但是，MgO容易发生水合，因此有时与大气中的水分等发生反应而在表面生成氢氧化物，担心结晶性MgO膜或用于形成该膜的MgO溅射靶构件发生变质。

专利文献1中记载了一种在结晶性MgO膜中加入有Al的尖晶石结构MgAl₂O₄膜。关于尖晶石结构MgAl₂O₄膜，发现：TR比无定形AlO_x膜降低一数量级以上；可得到更大的TMR比；对于铁磁体的Co基全赫斯勒合金或CoFe合金，与结晶性MgO膜相比晶格匹配性好，因此能够形成缺陷少的外延隧道结，作为MTJ元件的隧道势垒层非常值得期待。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本专利第5586028号

发明内容

发明所要解决的课题

此处，专利文献1中记载的尖晶石结构MgAl₂O₄膜的制造方法如下所述。即，通过溅射在基底的铁磁体层上层积Mg膜和Al膜后，实施等离子体氧化处理，或者，溅射MgAl₂合金而在基底的铁磁体层上形成MgAl₂合金膜后，实施等离子体氧化，由此金属膜或合金膜被氧化、晶体化，形成尖晶石结构MgAl₂O₄膜。

专利文献1中记载的尖晶石结构MgAl₂O₄膜的制造方法由于在形成金属膜或合金膜后实施等离子体氧化处理，因此担心基底的铁磁体层的氧化所致的劣化。另外，伴随着金属膜或合金膜的氧化、晶体化，需要氧原子进入金属膜或合金膜、及金属膜或合金膜内的金属原子的再排列，担心生成缺陷。因此，从尖晶石结构MgAl₂O₄膜或外延隧道结的缺陷去除不充分，MTJ元件的小型化与磁记录装置的高密度化的限度令人担心。