[發明專利]面內磁化膜、面內磁化膜多層結構、硬偏置層、磁阻效應元件和濺射靶

在審

• 申請號: 202180031695.8
• 申請日: 2021-04-28
• 公開（公告）號: CN115461882A
• 公開（公告）日: 2022-12-09
• 發明（設計）人: 櫛引了輔;金光譚;鐮田知成
• 申請（專利權）人: 田中貴金屬工業株式會社
• 主分類號: H01L43/08
• 分類號: H01L43/08;G11B5/31;G11B5/39;H01F10/16;H01F10/32;H01L29/82;C23C14/34
• 代理公司: 中原信達知識產權代理有限責任公司 11219
• 代理人: 滿鳳;金龍河

本發明提供能夠在不進行加熱成膜的情況下實現矯頑力Hc為2.00kOe以上且每單位面積的剩磁Mrt為2.00memu/cm²以上的磁性能的面內磁化膜。該面內磁化膜是作為磁阻效應元件(12)的硬偏置層(14)使用的面內磁化膜，其中，含有金屬Co、金屬Pt和氧化物，厚度為20nm以上且80nm以下，相對于該面內磁化膜的金屬成分的合計，含有45原子％以上且80原子％以下的金屬Co，含有20原子％以上且55原子％以下的金屬Pt，相對于該面內磁化膜的整體，含有3體積％以上且25體積％以下的上述氧化物，該面內磁化膜的磁性晶粒的面內方向的平均粒徑為15nm以上且30nm以下。

技術領域

本發明涉及面內磁化膜、面內磁化膜多層結構、硬偏置層、磁阻效應元件和濺射靶，詳細而言，涉及能夠在不進行對基板加熱而實施的成膜(以下有時記為加熱成膜)的情況下實現矯頑力Hc為2.00kOe以上且每單位面積的剩磁Mrt為2.00memu/cm²以上的磁性能的CoPt-氧化物系的面內磁化膜、CoPt-氧化物系的面內磁化膜多層結構、具有上述面內磁化膜或上述面內磁化膜多層結構的硬偏置層，并且涉及與上述CoPt-氧化物系的面內磁化膜、上述CoPt-氧化物系的面內磁化膜多層結構或上述硬偏置層相關的磁阻效應元件和濺射靶。上述CoPt-氧化物系的面內磁化膜和上述Pt-氧化物系的面內磁化膜多層結構能夠用于磁阻效應元件的硬偏置層。

認為如果是矯頑力Hc為2.00kOe以上且每單位面積的剩磁Mrt為2.00memu/cm²以上的硬偏置層，則具有與現狀的磁阻效應元件的硬偏置層相比為同等程度以上的矯頑力和每單位面積的剩磁。在本申請中，面內磁化膜的“每單位面積的剩磁”是指使該面內磁化膜的每單位體積的剩磁乘以該面內磁化膜的厚度而得到的值。

需要說明的是，在本申請中，硬偏置層是指對發揮磁阻效應的磁性層(以下有時記為自由磁性層)施加偏置磁場的薄膜磁鐵。

另外，在本申請中，有時將金屬Co簡記為Co、將金屬Pt簡記為Pt、將金屬Ru簡記為Ru。另外，對于其它金屬元素，有時也同樣地記載。

另外，在本申請中，硼(B)也包含在金屬元素的范疇內。

背景技術

目前在很多領域中使用磁傳感器，作為廣泛使用的磁傳感器之一，有磁阻效應元件。

磁阻效應元件具有發揮磁阻效應的磁性層(自由磁性層)和對該磁性層(自由磁性層)施加偏置磁場的硬偏置層，對于硬偏置層，要求能夠穩定地對自由磁性層施加規定以上的大小的磁場。

因此，對于硬偏置層，要求高的矯頑力和剩磁。

但是，現狀的磁阻效應元件的硬偏置層的矯頑力為約2kOe(例如，專利文獻1的圖7)，期望實現其以上的矯頑力。

另外，期望每單位面積的剩磁為約2memu/cm²以上(例如，專利文獻2的第0007段)。

作為有可能應對這些問題的技術，例如有專利文獻3中記載的技術。專利文獻3中記載的技術是如下所述的方法：通過設置在傳感器層疊體(具備自由磁性層的層疊體)與硬偏置層之間的種子層(包含Ta層和在該Ta層上形成且具有面心立方(111)晶體結構或六方最密(001)晶體結構的金屬層的復合種子層)，以使易磁化軸朝向長度方向的方式使磁性材料進行取向，嘗試提高硬偏置層的矯頑力。但是，并不滿足硬偏置層所期望的上述磁特性。另外，在該方法中，為了提高矯頑力，需要使設置在傳感器層疊體與硬偏置層之間的種子層加厚。因此，該結構還存在如下問題：對傳感器層疊體中的自由磁性層施加的磁場變弱。