磁性薄膜以及包括磁性薄膜的应用设备的制造方法
【专利摘要】本发明的课题在于，提供具有高的磁各向异性常数(Ku)及大的顽磁力(Hc)的磁性薄膜以及包括该磁性薄膜的应用设备。本发明的磁性薄膜包括有序合金，该有序合金包含从由Fe以及Ni构成的群选择的至少一种第一元素、从由Pt、Pd、Au以及Ir构成的群选择的至少一种第二元素以及Sc。
【专利说明】
磁性薄膜从及包括磁性薄膜的应用设备
技术领域
[0001] 在本说明书中公开了几个实施方式的发明设及包含有序合金的磁性薄膜。更详细 而言，实施方式的几个结构例设及有序合金WFeW及Pt为主成分且包含Sc的磁性薄膜。进 而，在本说明书中公开了几个实施方式的发明设及包括上述磁性薄膜的应用设备。
【背景技术】
[0002] 包括磁性薄膜的应用设备包括磁记录介质、隧道磁阻元件(TMR)、磁阻随机存取存 储器(MRAM) W及微机电系统(MEMS)设备等。
[0003] 作为包括磁性薄膜的应用设备的第一例，说明磁记录介质。磁记录介质被用于硬 盘、光磁记录(M0)盘W及磁带等磁记录装置。其磁记录方式包括面内磁记录方式W及垂直 磁记录方式。
[0004] 面内磁记录方式是W往使用的方式，是例如相对于硬盘表面水平地进行磁记录的 方式。但是，近年来，主要使用能够实现更高的记录密度的与盘表面垂直地进行磁记录的垂 直磁记录方式。
[0005] 在垂直磁记录方式中使用的磁记录介质下有时记载为"垂直磁记录介质"）至 少包括非磁性基板和由硬质磁性材料形成的磁记录层。垂直磁记录介质也可W任意选择性 地还包括由软磁性材料形成而承担使磁头产生的磁通集中到磁记录层的作用的软磁性衬 底层、用于使磁记录层的硬质磁性材料向目的的方向取向的晶种层、保护磁记录层的表面 的保护层等。
[0006] 近年来，W进一步提高垂直磁记录介质的记录密度为目的，迫切需要使磁记录层 中的磁性晶粒的粒径缩小。另一方面，磁性晶粒的粒径的缩小使所记录的磁化的热稳定性 降低。因此，为了补偿磁性晶粒的粒径的缩小所致的热稳定性的降低，要求使用具有更高的 晶体磁各向异性的材料来形成磁性晶粒。
[0007] 但是，具有用具有高的磁各向异性的材料形成的磁记录层的磁记录介质具有大的 顽磁力，磁化的记录困难。为了克服该记录困难性，提出了热辅助磁记录方式、微波辅助磁 记录方式等能量辅助磁记录方式。在热辅助磁记录方式中，利用磁性材料中的磁各向异性 常数化U)的溫度依赖性、即溫度越高则Ku越小运样的特性。在该方式中，使用具有磁记录层 的加热功能的头。即，通过使磁记录层升溫而临时地使Ku降低来使反转磁场降低，在该期间 进行写入。在降溫之后，Ku返回到原来的高的值，所W能够稳定地保持所记录的磁化。
[000引作为包括磁性薄膜的应用设备的第二例，说明隧道磁阻元件(TMR)W及使用它的 磁阻随机存取存储器(MRAM)。闪存存储器、静态随机存取存储器(SRAM)、动态随机存取存储 器(DRAM)等W往的存储器使用存储器单元内的电子来进行信息的记录。另一方面，MRAM是 将与硬盘等相同的磁性体用于记录介质的存储器。
[0009] MRAM具有10ns左右的地址访问时间W及20ns左右的循环时间。因此，MRAM的读写 速度是DRAM的读写速度的5倍左右，即与静态随机存取存储器(SRAM)的读写速度等同。另 外，MRAM具有能够实现闪存存储器的十分之一左右的低功耗W及高密度的集成运样的优 点。
[0010] 此处，能够通过各种技术，制造在MRAM中使用的TMR。例如，通过在反铁磁性薄膜上 形成铁磁性薄膜，能够得到包括TMR的层叠体。在日本特开2005-333106号公报(专利文献1) 中，公开了如下交换禪合元件:在基板上依次层叠反铁磁性层W及与该反铁磁性层交换禪 合的铁磁性层，上述反铁磁性层包含Mn-Ir合金的规则相(Mmir)。在该文献的图5中，公开 了包括上述交换禪合元件的TMR的示意剖面图。另外，在该文献的图4中，公开了具备交换禪 合元件的自旋阀型磁阻元件。
[00川作为包括磁性薄膜的应用设备的第立例，说明微机电系统(MEMS)设备。MEMS设备 是在单一的基板上将机械要素零件、传感器、致动器和/或电子电路集成化而成的设备的总 称。可使用的基板包括娃基板、玻璃基板或者有机材料基板。MEMS设备的应用例包括:作为 投影仪的光学元件的1种的数字微型反射镜设备(DMD);用于喷墨打印机的头部的微小喷 嘴；W及压力传感器、加速度传感器和流量传感器那样的各种传感器。近年来，除了制造业 中的应用W外，还期待医疗领域等中的MEMS设备的应用。
[001。上述应用设备(磁记录介质、TMR、MRAMW及MEMS设备)都要求磁性薄膜的磁特性的 提高，具体而言要求单轴磁各向异性常数化U)的提高。另外，运样呈现优良的Ku值的磁性薄 膜的开发被认为今后对记录介质W及存储器的大容量化和/或高密度化作出很大贡献。
[0013] 作为呈现优良的Ku值的材料的候补，有序合金受到瞩目，活跃地进行其研究。作为 有序合金，着眼于化Pt、CoPt等各种材料。用于添加到它们中而提高特性的添加材料的探索 也正继续。关于运一点，在日本特开2010-135610号公报(专利文献2)中，提出了含有Lh型 的Co-Pt-C有序合金的磁性薄膜。该Co-Pt-C有序合金能够包含任意选择性地从由Ni、Fe、 111、吐、￥、11、5。、〇1、211、口(1、化、脚、]\1〇、抓、2'、4邑、打、411、1^、胖、化、册、41、51、66^及財勾成的 群中选择的至少一种添加元素。但是，未具体地研究运些添加元素对磁性薄膜造成的影响。
[0014] 另外，在日本特开2008-59733号公报（专利文献3)中，提出了具有通过由FePd、 FePtXoPtW及MnAl那样的LIq型有序合金构成的磁性晶粒W及由氧化物构成的非磁性晶 界而构成的粒状构造的磁记录层的磁记录介质。此处，氧化物由氧和至少一个元素具有负 的还原电位的一个或者多个元素构成。作为构成氧化物的元素的例子，记载了筑(Sc)。但 是，在该文献中，未针对上述粒状构造的磁记录层的特性进行任何评价。另外，在该文献中， 既未公开也未启示在Llo型有序合金中导入添加元素。
[0015] 如W上那样，当前，几乎未进行与作为添加到有序合金的材料的Sc有关的研究。关 于添加了 Sc的情况下的有序合金的磁特性、特别是运样的有序合金中的磁各向异性常数Ku 的研究也几乎未得到进展。
[0016] 专利文献1:日本特开2005-333106号公报
[0017] 专利文献2:日本特开2010-135610号公报
[0018] 专利文献3:日本特开2008-59733号公报
【发明内容】
[0019] 在本说明书中公开了几个结构例的发明的目的在于，提供一种具有高的磁各向异 性常数Ku及大的顽磁力化的磁性薄膜W及包括该磁性薄膜的应用设备。
[0020] 作为本发明的实施方式的一个例子的磁性薄膜的特征在于，包含有序合金，所述 有序合金包含从由化W及Ni构成的群选择的至少一种第一元素、从由Pt、Pd、AuW及Ir构成 的群选择的至少一种第二元素 W及Sc。优选的是，第一元素是Fe，第二元素是Pt。另外，有序 合金期望具有Llo型有序构造。另外，本实施方式的磁性薄膜也可W具有由包含所述有序合 金的磁性晶粒和非磁性晶界构成的粒状构造。非磁性晶界能够包含从由碳、棚、氧化物W及 氮化物构成的群选择的至少一种材料。另外，能够使用本实施方式的磁性薄膜，来形成微机 电系统。
[0021] 作为本发明的实施方式的一个例子的磁记录介质的特征在于，包括非磁性基板和 磁记录层，所述磁记录层包括所述磁性薄膜。
[0022] 作为本发明的实施方式的一个例子的隧道磁阻元件的特征在于，包括固定磁性 层、自由磁性层W及势垒层，所述势垒层位于所述固定磁性层与所述自由磁性层之间，所述 固定磁性层W及所述自由磁性层的至少一方包括所述磁性薄膜。能够使用该隧道磁阻元件 来形成磁随机存取存储器。
[0023] 通过采用上述结构，作为本发明的实施方式的一个例子的磁性薄膜能够具有大的 磁各向异性常数KuW及大的顽磁力化运两者。另外，具有上述特性的磁性薄膜作为具有高 的记录密度的磁记录介质的磁记录层是有用的。进而，上述磁性薄膜被认为对磁阻元件的 小型化、磁随机存取存储器W及微机电系统的集成度的提高等也有用。
【附图说明】
[0024] 图1是示出第二实施方式的磁记录介质的一个结构例的概略剖面图。
[0025] 图2是示出隧道磁阻元件的一个结构例的概略剖面图，（a)是示出记录有"0"的信 号的状态的图，（b)是示出记录有"Γ的信号的状态的图。
[0026] 图3是示出磁阻随机存取存储器的一个结构例的概略剖面图。
[0027] 图4是示出实施例1的磁记录介质中的Sc含量和晶格的a轴W及C轴的长度的关系 的图形。
[00%]图5是示出实施例1的磁记录介质中的Sc含量和顽磁力化的关系的图形。
[0029] 图6是示出实施例1的磁记录介质中的Sc含量和磁各向异性常数Ku的关系的图形。
[0030] 符号说明
[0031] 10:非磁性基板;20:晶种层;30:磁记录层;60:隧道磁阻元件;62:固定磁性层;64: 自由磁性层;66:势垒层;70 :M0S-FET; 72:基板;74:源极;76:漏极;78:栅极;82:触点;84:字 线;86:比特线;88:数字线；100: MRAM。
【具体实施方式】
[0032] 第一实施方式的磁性薄膜包含有序合金，所述有序合金包含从由FeW及Ni构成的 群选择的至少一种第一元素、从由Pt、Pd、AuW及Ir构成的群选择的至少一种第二元素 W及 Sc。优选的是，有序合金具有Llo型构造。优选的Llo型有序合金包含FePtScW及FePdSc。另 夕h特别优选的LIg型有序合金包含作为第一元素的化、作为第二元素的PtW及Sc。
[0033] 在本实施方式中使用的有序合金中，关于第一元素相对第二元素之比，也可 原子数为基准而设为0.7~1.3的范围内、优选设为0.8~1.1的范围内。通过使用该范围内 的组成比，能够得到具有大的磁各向异性常数Ku的Llo型有序构造。
[0034] 在本实施方式中使用的有序合金中的Sc优选为0价的氧化状态的Sc、即金属状态 的Sc。虽然不期望被某种理论约束，但能够认为通过Sc的添加而发生LIq型有序构造的晶格 的C轴长增大的变形，通过该晶格的变形而得到大的磁各向异性常数KuW及大的顽磁力化。 有序合金不包含Sc氧化物那样的更高的氧化状态的Sc。其原因为，更高的氧化状态的Sc的 化合物所引起的其他原子的置换、或者、更高的氧化状态的Sc的化合物的向格子内的侵入 等使晶格变形的过程在原理上被认为难W发生，所W难W认为通过更高的氧化状态的Sc的 化合物，能够实现本实施方式的作用效果。
[0035] 在本实施方式中，有序合金也可W不一定所有原子都具有有序构造。表示有序构 造的程度的有序度S是预定的值W上即可。通过X射线衍射法(XRD)测定磁性薄膜，利用测定 值和完全规则化了时的理论值之比，计算有序度S。在Llo型有序合金的情况下，使用来源于 有序合金的（001) W及(002)峰值的积分强度来计算。通过将测定出的（002)峰值积分强度 相对(001)峰值积分强度之比的值除W在完全规则化了时理论上计算出的（002)峰值积分 强度相对(001)峰值积分强度之比，能够得到有序度S。如果运样得到的有序度S是0.5W上， 则作为磁性薄膜，具有实用的磁各向异性常数Ku。
[0036] 本实施方式的磁性薄膜也可W具有通过由所述有序合金构成的磁性晶粒和非磁 性晶界而构成的粒状构造。此处，非磁性晶界也可W包含碳(C)、棚(B)、氧化物W及氮化物。 能够在非磁性晶界中使用的氧化物包含Si化、Ti〇2W及ZnO。能够在非磁性晶界中使用的氮 化物包含SiNW及TiN。在粒状构造中，各个磁性晶粒通过非磁性晶界被磁性地分离。该磁性 分离特别是在将磁性薄膜用于磁记录介质的磁记录层的情况下，对磁记录介质的SNR提高 有效。
[0037] 优选的是，通过伴随基板的加热的瓣射法，形成本实施方式的磁性薄膜。作为瓣射 法，能够使用DC磁控瓣射法、RF瓣射法等在该技术领域中公知的方法。在W下的说明中，在 记载为瓣射法的情况下，只要未特别说明就是相同的。形成磁性薄膜时的基板溫度优选为 400~500°C的范围内。通过采用该范围内的基板溫度，能够提高磁性薄膜中的Llo型有序合 金材料的有序度S。作为在瓣射法中使用的标祀，也可W使用由第一元素 W及第二元素构成 的标祀W及由Sc构成的标祀运巧巾标祀。或者，也可W使用由第一元素构成的标祀、由第二 元素构成的标祀W及由Sc构成的标祀运巧巾标祀。在运些情况下，通过对各个标祀单独地供 给电力，能够控制磁记录层30的有序合金中的第一元素、第二元素 W及Sc的比例。
[0038] 在本实施方式的磁性薄膜的形成中使用的基板也可W是表面平滑的各种基板。例 如，能够将实施了NiP锻覆的A1合金、强化玻璃、晶化玻璃、娃或者MgO等用作基板。
[0039] 在形成具有粒状构造的磁性薄膜时，也可W使用W预定的比例混合形成磁性晶粒 的材料和形成非磁性晶界的材料而成的标祀。或者，也可W使用由形成磁性晶粒的材料构 成的标祀和由形成非磁性晶界的材料构成的标祀。如上所述，也可W作为用于形成磁性晶 粒的标祀，使用多个标祀。在该情况下，能够对各个标祀单独地供给电力，控制磁性薄膜中 的磁性晶粒和非磁性晶界的比例。
[0040] 第二实施方式的磁记录介质包括非磁性基板和磁记录层，所述磁记录层包括至少 一个第一实施方式的磁性薄膜。例如，在图1所示的结构例中，磁记录介质包括非磁性基板 10、磁记录层30W及可任意选择性地设置的晶种层20。
[0041] 非磁性基板10也可W是表面平滑的各种基板。能够使用在磁记录介质中一般使用 的材料。例如，能够使用实施了NiP锻覆的A1合金、强化玻璃、晶化玻璃或者MgO等，来形成非 磁性基板10。
[0042] 磁记录层30既可W是单一的层，也可W是多个层的层叠体。在由单一的层构成的 情况下，磁记录层30是第一实施方式的磁性薄膜。
[0043] 在磁记录层由多个层构成的情况下，多个层中的至少一个是第一实施方式的磁性 薄膜。多个层中的其他层也可W是W居里溫度(Tc)控制为目的的层、用于调整磁化反转的 盖层、用于控制2个磁性层间的交换禪合的交换禪合控制层、用于控制磁特性的磁性层、控 制朝向微波辅助磁记录的铁磁性共振频率的磁性层等。运些层能够使用包括瓣射法的在该 技术中公知的任意方法来形成。
[0044] 本实施方式的磁记录介质也可W在非磁性基板10与磁记录层30之间，还包括从由 密接层、散热层、软磁性衬底层、基底层W及晶种层20构成的群选择的一个或者多个层。另 夕h本实施方式的磁记录介质也可W在磁记录层30上还包括保护层40。进而，本实施方式的 磁记录介质也可W在磁记录层30或者保护层40上还包括液体润滑剂层。
[0045] 可任意选择性地设置的密接层被用于提高在其上形成的层和在其下形成的层(包 括非磁性基板10)的密接性。当在非磁性基板10的上表面设置密接层的情况下，密接层20能 够使用与上述非磁性基板10的材料的密接性良好的材料来形成。运样的材料包括Ni、W、Ta、 化、Ru等金属、包含上述金属的合金。或者，也可W在非磁性基板low外的2个构成层之间形 成密接层。密接层既可W是单一的层，也可W具有多个层的层叠构造。
[0046] 可任意选择性地设置的软磁性衬底层控制来自磁头的磁通，提高磁记录介质的记 录/再生特性。用于形成软磁性衬底层的材料包含NiFe合金、铁娃侣(FeSiAl)合金、CoFe合 金等晶质材料、。6了曰(：、(：0。6化、(：0化？等微晶质材料^及包含(：0化师、(：0了曰2'等(：0合金的非 晶质材料。软磁性衬底层的膜厚的最佳值取决于在磁记录中使用的磁头的构造 W及特性。 在通过与其他层的连续成膜而形成软磁性衬底层的情况下，考虑与生产性的均衡，优选软 磁性衬底层具有lOnm~500nm的范围内（包括两端）的膜厚。
[0047] 当在热辅助磁记录方式中使用本实施方式的磁记录介质的情况下，也可W设置散 热层。散热层是用于有效地吸收在热辅助磁记录时产生的磁记录层30的多余的热的层。散 热层能够使用热传导率W及比热容高的材料来形成。运样的材料包含Cu单质、Ag单质、Au单 质或者将它们设为主体的合金材料。此处，"设为主体"表示该材料的含量是50wt%W上。另 夕h根据强度等观点，能够使用Al-Si合金、Cu-B合金等来形成散热层。进而，能够使用铁娃 侣(FeSiAl)合金、软磁性的CoFe合金等来形成散热层。通过使用软磁性材料，能够对散热层 赋予使头所产生的垂直方向磁场集中到磁记录层30的功能，还能够补充软磁性衬底层的功 能。散热层的膜厚的最佳值根据热辅助磁记录时的热量和热分布W及磁记录介质的层结构 和各结构层的厚度而变化。在通过与其他结构层的连续成膜形成的情况等下，考虑与生产 性的均衡，散热层的膜厚优选为lOnmW上且l(K)nmW下。散热层能够使用瓣射法、真空蒸锻 法等在该技术中公知的任意方法来形成。在通常的情况下，使用瓣射法来形成散热层。考虑 磁记录介质所要求的特性，能够在非磁性基板10与密接层之间、密接层与基底层之间等设 置散热层。
[0048] 基底层是用于控制在上方形成的晶种层20的结晶性和/或晶体取向的层。基底层 既可W是单层也可W是多层。基底层优选为由&金属或者对作为主成分的Cr添加了从由 1〇、胖、11、￥、]/[]1、了曰^及21'构成的群选择的至少一种金属而成的合金形成的非磁性膜。基底 层能够使用瓣射法等在该技术中公知的任意方法来形成。
[0049] 晶种层20的功能在于确保基底层等处于其下的层与磁记录层30之间的密接性、W 及控制作为上层的磁记录层30的磁性晶粒的粒径W及晶体取向。晶种层20优选为非磁性。 另外，在热辅助磁记录方式中使用本实施方式的磁记录介质的情况下，优选晶种层20作为 热阻挡部而控制磁记录层30的溫度上升W及溫度分布。为了控制磁记录层30的溫度上升W 及溫度分布，晶种层20优选同时实现在热辅助记录时的磁记录层30的加热时使磁记录层30 的溫度迅速地上升的功能W及在引起磁记录层30的面内方向的传热之前通过深度方向的 传热而将磁记录层30的热引导到基底层等下层的功能。
[0050] 为了达成上述功能，与磁记录层30的材料相匹配地适当选择晶种层20的材料。更 具体而言，与磁记录层的磁性晶粒的材料相匹配地选择晶种层20的材料。例如，在磁记录层 30的磁性晶粒由Llo型有序合金形成的情况下，优选使用Pt金属、或者化C1型的化合物来形 成晶种层。特别优选的是，使用MgO、SrTi化等氧化物或者TiN等氮化物来形成晶种层20。另 夕h还能够层叠由上述材料构成的多个层来形成晶种层20。根据磁记录层30的磁性晶粒的 结晶性的提高W及生产性的提高的观点，晶种层20也可W具有Inm~60nm、优选Inm~20nm 的膜厚。晶种层20能够使用瓣射法、真空蒸锻法等在该技术中公知的任意方法来形成。
[0051] 保护层能够使用在磁记录介质的领域中习惯使用的材料来形成。具体而言，能够 使用Pt等非磁性金属、类金刚石碳等碳系材料、或者氮化娃等娃系材料来形成保护层40。另 夕h保护层既可W是单层，也可W具有层叠构造。层叠构造的保护层也可W是例如特性不同 的巧巾碳系材料的层叠构造、金属和碳系材料的层叠构造、或者金属氧化物膜和碳系材料的 层叠构造。保护层能够使用瓣射法、CV的去、真空蒸锻法等在该技术中公知的任意方法来形 成。
[0052] 液体润滑剂层能够使用在磁记录介质的领域中习惯使用的材料来形成。例如，能 够使用全氣聚酸系的润滑剂等。液体润滑剂层能够使用例如浸涂法、旋涂法等涂覆法来形 成。
[0053] 说明作为第Ξ实施方式的磁阻元件。W下，为容易理解，W隧道磁阻元件(TMR)为 例子进行说明。如图2所示，TMR包括固定磁性层62、自由磁性层64W及固定磁性层62与自由 磁性层64之间的势垒层66,固定磁性层62W及自由磁性层64中的至少一方是第一实施方式 的磁性薄膜。
[0054] 自由磁性层64是能够使磁化的方位变化的磁性层。能够利用在隧道磁阻元件60中 流过的电流，通过自旋注入型来使磁化变化。或者，也可W通过从外部提供的磁场而使磁化 变化。
[0055] 势垒层66是用于在自由磁性层64与固定磁性膜62之间配设流过隧道电流的势垒 的构成要素。势垒层66能够使用氧化儀(MgO)、氧化侣(Ab化)等氧化物的薄膜来形成。势垒 层66能够使用例如瓣射法、真空蒸锻法等在该技术中公知的任意方法W及条件来形成。
[0056] 固定磁性膜62是作为即使对隧道磁阻元件60提供电流或者外部磁场的情况下磁 化的朝向也不会变化的磁性层配设的构成要素。能够根据固定磁性层62和自由磁性层64的 磁化的朝向的差异，使在势垒层66中流过的隧道电流的大小发生变化。
[0057] 运样的结构的隧道磁阻元件60通过利用对该元件供给的电流或者外部磁场使自 由磁性层64的磁化的朝向变化而进行动作。例如，通过通电进行自旋注入并通过自旋注入 而使磁化变化的隧道型磁阻元件如下那样动作。如图2(a)所示，通过从固定磁性层62向自 由磁性层64流过电流，能够设为固定磁性层62W及自由磁性层64的磁化的朝向平行的状 态。另外，如图2(b)所示，通过从自由磁性层64向固定磁性层62流过电流，能够设为固定磁 性层62W及自由磁性层64的磁化的朝向为反向平行的状态。能够使图2(a) W及图2(b)所示 的两个状态可逆地相互变化。隧道磁阻元件60能够根据固定磁性层62W及自由磁性层64的 磁化的朝向是平行还是反向平行来记录"〇"W及"Γ的信息。在图2(a似及图2(b)中，将固 定磁性层62W及自由磁性层64的磁化的朝向是平行的情况设为"0"，将固定磁性层62W及 自由磁性层64的磁化的朝向是反向平行的情况设为"Γ，但该对应关系也可W相反。另外， 在图2(a) W及图2(b)中，例示了固定磁性层62W及自由磁性层64的磁化的朝向是与层平行 的方向的情况，但固定磁性层62W及自由磁性层64的磁化的朝向也可W是与层垂直的方 向。在该情况下，也能够根据两层的磁化的朝向是平行还是反向平行来使在势垒层66中流 过的隧道电流的大小变化，从而记录"〇"W及"Γ的信息。除了 W上说明的TMRW外，也可W 设为将固定磁性层62和自由磁性层64直接接合而成的磁阻元件。
[0058] 图3示出作为第四实施方式的磁随机存取存储器(MRAM)的一个结构例。图3是通过 从外部施加的磁场使在TMR中记录的信号变化的结构例。图3所示的MRAM100包括:M0S- FET70,具有基板72、源极74、漏极76W及栅极78;隧道磁阻元件60,经由接触部82而与源极 74连接;字线84，与栅极78连接;比特线86，与隧道磁阻元件60连接；W及数字线88，用于对 隧道磁阻元件60施加写入磁场。
[0059] 本实施方式的MRAM100在比特线86W及数字线88中流过电流，通过所得到的合成 磁场，在隧道磁阻元件60中记录"0"或者"Γ的信号。比特线86W及数字线88在相互交叉的 方向上延伸，能够在位于流过了电流的比特线86W及数字线88的交点处的隧道磁阻元件60 中记录信号。
[0060] 另一方面，能够通过在字线84中流过电流而使M0S-FET70成为"导通"的状态下，对 比特线86施加电压，探测从比特线86经由隧道磁阻元件60 W及接触部82流入到M0S-FET70 的电流，从而读出来自MRAM100的信号。此时的电流相当于隧道磁阻元件60的隧道电流，对 应于"0"或者"Γ的信号。也可W设为图3的结构例W外的方法。例如，也可W使用自旋注入 型的磁阻元件，通过对磁阻元件通电的电流而使记录的信号变化。
[0061] 除了上述第二~第四实施方式W外，能够在MEMS设备中使用第一实施方式的磁性 薄膜。能够在预定部件中嵌入第一实施方式的磁性薄膜，使用任意的公知技术来形成MEMS 设备。
[0062] 实施例
[0063] (实施例1)
[0064] 对具有平滑的表面的（OOl)MgO单晶基板(TATEH0化学工业株式会社生产）进行清 洗，准备非磁性基板10。将清洗后的非磁性基板10导入到瓣射装置内。在将非磁性基板10加 热到350°C之后，在压力0.4化的Ar气体中，通过使用Pt标祀的RF磁控瓣射法，形成膜厚20皿 的Pt晶种层20。
[0065] 接下来，在将形成有晶种层20的非磁性基板10加热到350°C之后，在压力0.6Pa的 Ar气体中，通过使用FePt标勒及Sc标祀的RF磁控瓣射法，形成膜厚lOnm的FePtSc磁记录 层30，得到具有图1所示的构造的磁记录介质。此处，作为FePt标祀，使用化/Pt比为45/55的 标祀。另外，将对FePt标祀施加的电力固定为300W，使对Sc标祀施加的电力在40~450W变 化，调整磁记录层30的Sc的含量。
[0066] 通过X畑，确认了所得到的磁记录介质的磁记录层30具有Llo型有序构造。另外，通 过XRD，测定出Llo型有序构造的晶格的a轴W及C轴的长度。进而，使用振动试样型磁力计 (VSM)，测定所得到的磁记录介质的磁滞曲线，测定出顽磁力化。另外，通过卢瑟福背散射法 (RBS)，测定出所得到的磁记录介质的磁记录层30的组成。第1表示出W上的测定结果。
[0067] [表1]
[0068] 第1表:磁记录层的组成、晶体构造 W及磁特性的评价
[0069]
[0070] *1:单位是kOe，括号内的换算值的单位是A/mm。
[0071] *2:单位是106e巧/cm3,括号内的换算值的单位是10 6J/m3。
[0072] 图4示出磁记录层30的Sc含量和晶格的a轴W及C轴的长度的关系。根据图4可知， 即使Sc含量增加，晶格的a轴的长度也几乎不变化。另一方面，晶格的C轴的长度伴随Sc含量 的增加而增大。由此，认为Sc在化Pt晶粒中存在。
[0073] 图5示出磁记录层30的Sc含量和顽磁力化的关系。另外，图6示出磁记录层30的Sc 含量和磁各向异性常数Ku的关系。根据图5W及图6可知，通过含有Sc，顽磁力化W及磁各向 异性常数Ku增大。特别是，在Sc的含量是2.4at %的情况下，顽磁力化表示8.化Oe (680A/mm) 的最大值，并且，磁各向异性常数Ku表示26.7 X 106e巧/cm3(2.67 X 106J/m3)的最大值。
[0074] 由此可知，针对Llo型有序合金添加 Sc对于发现优良的磁特性来说是有效的。
【主权项】
1. 一种磁性薄膜，其特征在于， 包含有序合金，所述有序合金包含从由Fe以及Ni构成的群选择的至少一种第一元素、 从由Pt、Pd、Au以及Ir构成的群选择的至少一种第二元素以及Sc。2. 根据权利要求1所述的磁性薄膜，其特征在于， 所述第一元素是Fe，所述第二元素是Pt。3. 根据权利要求1所述的磁性薄膜，其特征在于， 所述有序合金具有Llo型有序构造。4. 根据权利要求1所述的磁性薄膜，其特征在于， 所述磁性薄膜具有由包含所述有序合金的磁性晶粒和非磁性晶界构成的粒状构造，所 述非磁性晶界包含从由碳、硼、氧化物以及氮化物构成的群选择的至少一种材料。5. -种磁记录介质，其特征在于， 包括非磁性基板和磁记录层，所述磁记录层包括权利要求1所述的磁性薄膜。6. -种磁阻元件，其特征在于， 包括权利要求1所述的磁性薄膜。7. -种隧道磁阻元件，其特征在于， 包括固定磁性层、自由磁性层以及势皇层，所述势皇层位于所述固定磁性层与所述自 由磁性层之间，所述固定磁性层以及所述自由磁性层中的至少一方包括权利要求1所述的 磁性薄膜。8. -种磁随机存取存储器，其特征在于， 包括权利要求6所述的磁阻元件。9. 一种微机电系统，其特征在于， 包括权利要求1所述的磁性薄膜。
【文档编号】H01L29/82GK106062900SQ201580011466
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2015年5月19日 公开号201580011466.4, CN 106062900 A, CN 106062900A, CN 201580011466, CN-A-106062900, CN106062900 A, CN106062900A, CN201580011466, CN201580011466.4, PCT/2015/2519, PCT/JP/15/002519, PCT/JP/15/02519, PCT/JP/2015/002519, PCT/JP/2015/02519, PCT/JP15/002519, PCT/JP15/02519, PCT/JP15002519, PCT/JP1502519, PCT/JP2015/002519, PCT/JP2015/02519, PCT/JP2015002519, PCT/JP201502519
【发明人】中田仁志, 岛津武仁
【申请人】富士电机株式会社