酸化マグネシウム薄膜の製造方法
【課題】結晶性に優れたＭｇＯ薄膜の製造方法を提供すること。
【解決手段】ＭｇＯ薄膜の製造方法は、加熱工程と堆積工程からなる、強磁性体上へのＭｇＯ薄膜の製造方法であり、前記加熱工程は、２００℃以上の温度において実施され、前記堆積工程は、ＭｇＯとＭｇＦ２からなるターゲットをスパッタリングすることにより実施され、前記ターゲットにおいて、前記ＭｇＯに対する前記ＭｇＦ２の概算仕込み量が、２．３原子パーセント以上、７．０原子パーセント以下であることを特徴とする。本構成により、（１００）配向かつ結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を製造することができる。
【解決手段】ＭｇＯ薄膜の製造方法は、加熱工程と堆積工程からなる、強磁性体上へのＭｇＯ薄膜の製造方法であり、前記加熱工程は、２００℃以上の温度において実施され、前記堆積工程は、ＭｇＯとＭｇＦ２からなるターゲットをスパッタリングすることにより実施され、前記ターゲットにおいて、前記ＭｇＯに対する前記ＭｇＦ２の概算仕込み量が、２．３原子パーセント以上、７．０原子パーセント以下であることを特徴とする。本構成により、（１００）配向かつ結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を製造することができる。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル磁気抵抗素子のバリア膜として用いられる結晶性に優れた酸化マグネシウム薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ランダムアクセスメモリーの記憶素子や磁気ヘッドの高感度センサとしてトンネル磁気抵抗（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：以下、ＴＭＲ）素子が注目されている。ＴＭＲ素子は、二つの強磁性体層によって極薄のトンネルバリア層が挟まれた構造となっており、二つの強磁性体層の磁化の方向により、素子の抵抗値が大きく変化する。このとき、二つの強磁性体層の磁化の方向が半平行状態の時の抵抗値をＲａ、平行状態の時の抵抗値をＲｐと規定すると、その変化率（Ｒａ−Ｒｐ）／Ｒｐは、磁気抵抗比（以下、ＭＲ比）と呼ばれる。ＴＭＲ素子の性能はこのＭＲ比で決定され、様々なデバイス応用に向け、ＭＲ比の向上が求められている。
【０００３】
ＴＭＲ素子のＭＲ比は、トンネルバリア層の材料に大きく依存する。現在トンネルバリア層には、主に（１００）配向した酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯ）薄膜が用いられており、ＣｏＦｅＢなどの強磁性体薄膜上にスパッタリング法を用いて形成されている。
【０００４】
（１００）配向した単結晶ＭｇＯを用いたＴＭＲ素子は、理論計算において１０００％以上の大きなＭＲ比を得られることが予測されている。しかし前記のスパッタリング法により形成されたＭｇＯ薄膜は、多結晶体であり結晶粒界等の影響が大きいために、これを用いたＴＭＲ素子では上記のような大きなＭＲ比は得られていない。より大きなＭＲ比を持つＴＭＲ素子を実現するためには、結晶粒界の数を減らすためにドメインサイズが大きくし、かつ結晶中に不純物の少ない結晶性に優れたＭｇＯ薄膜の実現が求められていた。
【０００５】
従来の結晶性に優れたＭｇＯ薄膜の製造方法としては、酸化性ガスに対するゲッタリング効果がＭｇＯをよりも高い金属を、ＭｇＯ成膜前に成膜室内部の構成部材に付着させ、その後ＭｇＯを成膜するものがあった（例えば、特許文献１および非特許文献１参照）。特許文献１および非特許文献１では、ゲッタリング効果が高い金属により酸素や水などの酸化性ガスを除去し、ＭｇＯ薄膜の成膜を残留ガスが少ない状態において実施することにより、ＭｇＯ薄膜の結晶性を向上させることができるとしている。
【０００６】
また、結晶性に優れたＭｇＯ薄膜の別の製造方法としては、成膜前に成膜室を高温でベーキングし、その後ＭｇＯを成膜するものがあった（非特許文献２参照）。成膜室を１００℃以上の温度において長時間ベーキングすると、成膜室内の壁面に付着している水分を減少させることができ、したがってＭｇＯの成膜中に取り込まれる水分も減り、ＭｇＯ薄膜の結晶性を向上させることができるとしている。
【０００７】
また、マグネシウム（以下、Ｍｇ）を酸化してＭｇＯ薄膜を形成する際に、フッ素を含む雰囲気中で酸化することにより、ＭｇＯ薄膜の特性改善を試みているものがあった（非特許文献３参照）。非特許文献３では、Ｍｇ薄膜を酸素プラズマを用いて酸化させる際に、プラズマ中にテフロン（登録商標）リングを挿入することによりフッ素を発生させ、そのフッ素によりＭｇＯ薄膜のバリア特性の改善を試みている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２６６５８４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｙｏｓｈｉｎｏｒｉ Ｎａｇａｍｉｎｅ他、“Ｕｌｔｒａｌｏｗ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ−ａｒｅａ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ ０．４ Ωｃｍ２ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｍａｇｎｅｔｒｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｂｏｖｅ ５０％ ｉｎＣｏＦｅＢ／ＭｇＯ／ＣｏＦｅＢ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｕｎｎｅｌ ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ”、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．８９、２００６、ｐ．１６２５０７１−１６２５０７３
【非特許文献２】Ｓｅ Ｙｏｕｎｇ Ｏ他、“Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＭｇＯ ｇｒｏｗｔｈ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｕｎｎｅｌ ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ”、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．１０３、２００８、ｐｐ．０７Ａ９２０−０７Ａ９２３
【非特許文献３】Ｊｕｎ Ｈｙｕｎｇ Ｋｗｏｎ他、“Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｆ−ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｉｎ ｎｍ−ｔｈｉｃｋ ＭｇＯ ｂａｒｒｉｅｒ”、Ｃｕｒｒｅｎｔ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．９、２００９、ｐｐ．７８８−７９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１、非特許文献１および非特許文献２に示されているＭｇＯ薄膜の製造方法は、ＭｇＯ成膜中に取り込まれる不純物を減らす効果はあるが、ＭｇＯ結晶成長そのものを促進するものではない。そのため、これらの従来例に記載されているＭｇＯ薄膜の製造方法を用いても、製造できるＭｇＯの結晶性には限界があった。実際、上記の方法を用いて５０ｎｍの厚さのＭｇＯ薄膜を製造したところ、得られたＭｇＯ薄膜は、Ｘ線回折（Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、以下ＸＲＤ）におけるＭｇＯ（２００）面のピーク高さは１２８カウント毎秒（以下、ｃｐｓ）、半値幅は２、４４°程度であり、結晶性として十分なものではなかった。
【００１１】
また、非特許文献３に示されているＭｇＯ薄膜の製造方法では、フッ素を添加することにより酸化のプロセスが変化しているが、得られたＭｇＯ結晶の特性を改善する効果は得られない。実際に、非特許文献３では、フッ素を含む雰囲気で酸化を実施しても、フッ素を含まないときと比較してバリア高さはほとんど変化していない。ＭｇＯ薄膜の結晶性については記載されていないが、上記の結果から考えると、ほとんど変化していないものと推測される。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ドメインサイズが大きく、結晶性に優れたＭｇＯ薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明のＭｇＯ薄膜の製造方法は、加熱工程と堆積工程からなる、強磁性体上へのＭｇＯ薄膜の製造方法であり、前記加熱工程は、２００℃以上の温度において実施され、前記堆積工程は、ＭｇＯとＭｇＦ２からなるターゲットをスパッタリングすることにより実施され、前記ターゲットにおいて、前記ＭｇＯに対する前記ＭｇＦ２の概算仕込み量が、２．３原子パーセント以上、７．０原子パーセント以下であることを特徴とする。本構成により、（１００）配向かつ結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を製造することができる。
【００１４】
また、前記強磁性体が、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｂを主成分とする非晶質構造の強磁性体であることを特徴とする、ＭｇＯ薄膜の製造方法でも良い。本構成により、ＴＭＲ素子のバリア膜として使用可能な結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を実現することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＭｇＯ薄膜の製造方法では、ＭｇＯ薄膜中に微量のフッ素を添加することができ、そのフッ素の効果により、ドメインサイズが大きく結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＭｇＯ薄膜の製造工程のフローチャート
【図２】本発明の実施の形態１におけるＭｇＯ薄膜の堆積工程の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における製造されたＭｇＯ薄膜中に含有されるフッ素量の、概算ＭｇＦ２仕込み量依存性を示す図
【図４】本発明の実施例１におけるＭｇＯ薄膜のＸＲＤピーク高さと半値幅の、概算ＭｇＦ２仕込み量依存性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＭｇＯ薄膜の製造方法のフローチャートである。図１に示すように、本実施の形態１のＭｇＯ薄膜の製造方法は、下地となる「強磁性体膜の成膜工程」と、「基板の加熱工程」および「ＭｇＯ薄膜の堆積工程」からなり、全工程が大気にさらすことなく連続して実施される。上記工程により、強磁性体膜上に従来よりも結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を製造することができる。以下、上述の各工程について詳細を述べる。
【００１９】
始めに強磁性体膜の成膜工程について述べる。強磁性体膜の成膜手法としては、スパッタリング法を用いることができる。このとき強磁性体膜の組成は特に限定されないが、ＴＭＲ素子を実現する上ではアモルファス構造であるＣｏＦｅＢが望ましい。また強磁性体膜を成膜するための基板としては、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮなど、一般的な基板を使用することが可能である。
【００２０】
次に基板の加熱工程について述べる。基板の加熱工程は、下地が成膜された基板を、直接的あるいは間接的な手法を用いてＭｇＯの堆積温度まで上昇させる工程である。本実施の形態１における基板加熱を行うためのヒーターは、ランプヒーターや抵抗線による加熱など、外部からの制御により一定温度を保つことが可能な方法であれば、どのようなヒーターを用いてもよい。
【００２１】
このとき、加熱温度は２００度以上にすることが必要である。２００度以下の場合には、フッ素を添加してもＭｇＯの結晶性を向上させる効果は得られない。また加熱温度は２００度以上なら良いが、ＣｏＦｅＢを結晶化せずアモルファス状態のまま維持するためには、温度を上げすぎないことが望ましく、具体的には３５０度以下にすることが望ましい。
【００２２】
次にＭｇＯ薄膜の堆積工程について述べる。図２は、本実施の形態１におけるＭｇＯ薄膜の堆積方法を示した図である。図２に示すように、ヒーター１２を用いて加熱された基板１１に対し、ＭｇＯを主成分とする第一のターゲット１３とＭｇＯ中にフッ化マグネシウム（以下。ＭｇＦ２）を含有する第二のターゲット１４を同時にスパッタリングすることにより、フッ素を含有したＭｇＯ膜を基板上に堆積している。
【００２３】
このとき、第一のターゲット１３としては、単結晶ＭｇＯターゲットや焼結体ＭｇＯターゲットなどを使用することが可能である。また、第二のターゲットとしては、ＭｇＯとＭｇＦ２の粉体を混合して焼結したターゲットやＭｇＯ上にＭｇＦ２のチップを貼り付けたターゲットなどを使用することが可能である。
【００２４】
このとき、第二のターゲット中のＭｇＦ２の仕込み量を制御することにより、ＭｇＯ薄膜中に含有させるフッ素量を制御することが可能である。また、第一ターゲットと第二のターゲットの成膜レート比を制御することにより、概算ＭｇＦ２仕込み量を制御することが可能である。
【００２５】
ここで概算仕込み量とは、同時にスパッタされている二つのターゲットを、一つのターゲットと仮定した時の、目的とする成分の仕込み量の概算値のことである。この概算仕込み量は、それぞれのターゲットの組成と成膜レート比から概算することができる。本実施の形態１では、第二のターゲットにおけるＭｇＦ２の仕込み量と、同時スパッタリング時の成膜レートに対する第二のターゲット単体での成膜レートの割合を掛けることにより、概算ＭｇＦ２仕込み量を計算している。
【００２６】
このとき、概算ＭｇＦ２仕込み量と、実際のＭｇＯ薄膜中に含有されているフッ素の量は図３に示すような線形関係にあり、この概算ＭｇＦ２仕込み量を制御することにより、ＭｇＯ薄膜中のフッ素含有量を制御することが可能である。
【００２７】
なお、本実施の形態１において得られたＭｇＯ薄膜中のフッ素含有量は、二次イオン質量分析法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、以下ＳＩＭＳ）を用いることで定量することができる。フッ素を含有していないＭｇＯ薄膜にフッ素イオンビームを規定量打ち込んだものをリファレンス試料とし、このリファレンス試料と製造したＭｇＯ薄膜のＳＩＭＳ測定結果を比較することにより、フッ素の添加量を定量することが可能である。
【００２８】
通常、ＭｇＯなどの薄膜形成時にフッ素などの異物を混入させると、混入した分だけ結晶性は低下する。しかしながら我々は鋭意検討を進めた結果、基板を加熱したうえで、概算ＭｇＦ２仕込み量が２．３原子パーセント（以下、ａｔ．％）以上、６．９ａｔ．％以下の範囲となるターゲットを用いてスパッタリングした場合において、ＭｇＯ薄膜中に極微量のフッ素が含有され、通常とは逆に結晶性が向上することを見出した。概算ＭｇＦ２仕込み量の最適な範囲の導出については、後述の実施例の中で記載する。
【００２９】
本実施の形態１に示したＭｇＯ薄膜の製造方法において、フッ素を添加することによりＭｇＯ薄膜の結晶性が向上する理由については、詳細は不明であるが、「フッ素により、磁性体表面の塗れ性が変化し、ＭｇＯ結晶の核形成確率や成長モードが変化したこと」や「フッ素により、結晶成長の阻害要因となっていた物質、例えば水酸化マグネシウムが分解・除去されたこと」などが結晶性向上に繋がったのではないかと推測される。
【００３０】
また、フッ素添加時においてもＭｇＯ薄膜は高い結晶性が得られていることから、フッ素はＭｇＯ結晶中に含有されているのではなく、結晶粒界においてＭｇＦ２となって残留しているものと推察される。ＭｇＦ２はＭｇＯよりもバンドギャップが大きいことから、ＴＭＲ素子のリーク要因とはならず、ＴＭＲ素子のＭＲ比を低下させる要因にはならないものと考えられる。
【００３１】
なお、本実施の形態１のスパッタリング法において、放電の際に用いられるガス種としては、アルゴン、ヘリウム、キセノンなどのマグネシウムと化合物を形成しないものであれば、問題なく使用することができる。
【００３２】
（実施例１）
以下、実施例を用いて、本実施の形態１を詳しく説明する。
【００３３】
始めに実施例１−１として、概算ＭｇＦ２仕込み量を２．３ａｔ．％としたときの、ＭｇＯ薄膜の製造について述べる。
【００３４】
本実施例１−１では、基板として（１００）配向したＳｉウェハの表面に酸化膜を形成したものを用いた。基板の大きさは３０ｍｍ角、厚さは０．５ｍｍであった。また、基板の表面の酸化膜は、熱酸化法により形成され、その厚さは約１００ｎｍであった。
【００３５】
前記基板に対しＤＣ／ＲＦスパッタリング装置（アルバック社製）を用いてＣｏＦｅＢを成膜した。成膜条件を表１に条件（１）として記載する。ターゲットとして使用したＣｏＦｅＢの組成は、Ｃｏ：４０ａｔ．％、Ｆｅ：４０ａｔ．％、Ｂ：２０ａｔ．％であった。上記組成のＣｏＦｅＢを使用して基板上に得られた膜はアモルファス構造であった。またＣｏＦｅＢの成膜前には、非特許文献２で示されているように、水分を除去するのに十分な高温（１２０℃）で５０時間のベーキングを実施し、成膜室内の水成分を除去している。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１（１）の成膜条件において約３０秒間成膜を行い、基板上に３．０ｎｍのアモルファスＣｏＦｅＢ膜を形成した。
【００３８】
次に基板の加熱を実施した。基板の加熱は５×１０−６Ｐａ以下の真空中において、ランプヒーターを用いて実施し、基板表面の温度を２００℃まで上昇させた。
【００３９】
基板を加熱した後、連続してＭｇＯ薄膜の成膜を行った。なお、ＭｇＯ薄膜の成膜前には特許文献１で示されているように、ＡｌもしくはＢを含む物質を成膜室内の部材に付着させ、ゲッタリングによる酸化性ガスの除去を実施した。このとき四重極型質量分析計を用いて、ゲッタリング前後の気相中の残留ガスの成分を観測したところ、水や酸素由来の成分が減少していることが確認できた。
【００４０】
ＭｇＯ薄膜の成膜は、図２に示した方法により実施した。このとき、第一のターゲットには、単結晶ＭｇＯターゲット（タテホ化学工業株式会社製）を、第二のターゲットには、焼結体ＭｇＯターゲット（株式会社高純度化学研究所製）の表面上にＭｇＦ２焼結体（株式会社高純度化学研究所製）を固定したものを用いた。このとき第二のターゲットでは、焼結体ＭｇＯターゲットの表面積に対して、１５％覆うようにＭｇＦ２が固定されていた。
【００４１】
成膜条件の詳細を、表１中に（２）として示す。表１の（２）の条件において成膜を行うと、第一のターゲットの成膜レートが、０．１５１Å／秒、第二のターゲットの成膜レートが０．０２８Å／秒であった。このレート比から、全ターゲットにおけるＭｇＦ２の概算仕込み量を計算すると、２．３ａｔ．％であった。
【００４２】
表１（２）の条件において約２７９０秒間スパッタリングを実施することにより、ＣｏＦｅＢ上に約５０ｎｍのＭｇＯ薄膜を堆積した。堆積したＭｇＯ薄膜に対してＸＲＤを実施したところ、２θ＝４２．９°付近にピークを確認することができた。これはＭｇＯ結晶の（２００）面のピークと一致している。このとき２θ＝３６．９°、６２．３°など他の配向のピークは確認できておらず、基板上に（１００）配向したＭｇＯ薄膜を堆積できていることが確認された。
【００４３】
またＸＲＤ測定結果から、ＭｇＯ（２００）面のピーク（２θ＝４２．９°）を、Ｖｏｉｇｔ関数を用いてフィッテングすることにより、ピーク高さと半値幅を導出した。ピーク高さは５０２．９ｃｐｓ、半値幅は１．０７°であった。
【００４４】
さらに製造したＭｇＯ膜中に含有されているフッ素の量を測定した。ＳＩＭＳにより実施例１のＭｇＯ薄膜中のフッ素量を同定したところ、０．０４ａｔ．％含有していることが確認できた。
【００４５】
（基板加熱とフッ素添加の効果）
次に基板加熱およびフッ素添加の効果を明確にするための検討を実施した。比較例１−１は、実施例１−１の条件から「基板加熱」と「フッ素添加」を取り除いてＭｇＯ薄膜製造を実施したものである。また、比較例１−２は、実施例１−１から「基板加熱」のみを取り除いて、さらに比較例１−３は、実施例１−１から「フッ素の添加」のみを取り除いて、ＭｇＯ薄膜をそれぞれ製造したものである。比較例１−１から１−３の、基板温度およびターゲットへの入力パワーの条件を表２として示す。なお、表２に示した条件以外は、実施例１−１と全く同様の条件で成膜を実施した。また、製造手順も実施例１−１と同様の手順で実施した。
【００４６】
【表２】
【００４７】
表２の条件においてＭｇＯ薄膜の製造を実施し、得られた薄膜のＸＲＤを測定した。測定結果からピーク高さと半値幅を抽出した結果を表３に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
表３に示すように、実施例１−１のみピーク高さが大きく、半値幅も狭くなっていた。半値幅はドメインサイズに反比例することが知られており、実施例１−１の条件において、ドメインサイズが増加し、結晶性が向上していることが確認できた。このとき、比較例１−１、比較例１−２、比較例１−３のいずれの条件においても、従来例において示されている結晶性を向上させる方法を実施しており、本実施の形態１の製造方法は、従来例として示した方法よりも効果が大きいことが確認できた。
【００５０】
（フッ素添加量による変化）
次に概算ＭｇＦ２仕込み量の最適な範囲について検討を実施した。表４に示すように、実施例１−２、実施例１−３、比較例１−４として、概算ＭｇＦ２仕込み量を増加させながら、ＭｇＯ薄膜の堆積を実施した。なお、表４に示した条件以外は、実施例１−１と全く同様の条件で成膜を実施した。
【００５１】
【表４】
【００５２】
製造したＭｇＯ薄膜に対してＸＲＤを測定し、測定結果から（２００）面のピーク高さと半値幅を抽出した。結果を表５に示す。また図４は、製造したＭｇＯ薄膜のＸＲＤピーク高さおよび半値幅の、概算ＭｇＦ２仕込み量依存性を示した図である。
【００５３】
【表５】
【００５４】
表５および図４に示すように、概算ＭｇＦ２仕込み量が、２．３から７．０ａｔ．％の範囲においてＸＲＤピーク高さが著しく増加し、かつ半値幅も大きく減少しており、２．３から７．０ａｔ．％の範囲においてＭｇＯ薄膜中のドメインサイズが大きくなっていることが確認できた。
【００５５】
また、実施例１−４として示した概算ＭｇＦ２仕込み量が１５．０ａｔ．％の場合には、半値幅は比較例１−３よりも狭くなっているが、ピーク高さが減少している。これは、概算ＭｇＦ２仕込み量が１５．０ａｔ．％以上では、ドメインサイズが増加した代わりに、フッ素量が多すぎるためにアモルファス構造もしくは（１００）以外の結晶構造となった部分も多く、単位体積辺りの（１００）ＭｇＯ結晶の数が著しく減少したものと推測される。このようなＭｇＯ薄膜では、大きなＭＲ比は期待できない。従って、本実施の形態１における概算ＭｇＦ２仕込み量の最適範囲は、２．３ａｔ．％以上、７．０ａｔ．％以下である。
【００５６】
なお、本実施例１では、Ｃｏ：４０ａｔ．％、Ｆｅ：４０ａｔ．％、Ｂ：２０ａｔ．％の組成のＣｏＦｅＢを強磁性体として用いたが、Ｃｏ：２０ａｔ．％、Ｆｅ：６０ａｔ．％、Ｂ：２０ａｔ．％の組成の強磁性体を用いた場合にも、同様の効果を得られることが確認できた。したがって、本実施の形態１におけるＭｇＯ薄膜の製造方法は様々な組成の強磁性体上に用いることが可能である。
【００５７】
以上のことから、本実施の形態１に示したＭｇＯ薄膜作成工程を実施することにより、強磁性体上に結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を形成することが可能であること確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明にかかるＭｇＯ薄膜の製造方法は、結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を製造することができることから、ＴＭＲ素子等のトンネルバリア膜の形成方法として有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１１ 基板
１２ ヒーター
１３ 第一のターゲット
１４ 第二のターゲット
【技術分野】
【０００１】
本発明は、トンネル磁気抵抗素子のバリア膜として用いられる結晶性に優れた酸化マグネシウム薄膜に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁気ランダムアクセスメモリーの記憶素子や磁気ヘッドの高感度センサとしてトンネル磁気抵抗（Ｔｕｎｎｅｌ Ｍａｇｎｅｔｏ−Ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ：以下、ＴＭＲ）素子が注目されている。ＴＭＲ素子は、二つの強磁性体層によって極薄のトンネルバリア層が挟まれた構造となっており、二つの強磁性体層の磁化の方向により、素子の抵抗値が大きく変化する。このとき、二つの強磁性体層の磁化の方向が半平行状態の時の抵抗値をＲａ、平行状態の時の抵抗値をＲｐと規定すると、その変化率（Ｒａ−Ｒｐ）／Ｒｐは、磁気抵抗比（以下、ＭＲ比）と呼ばれる。ＴＭＲ素子の性能はこのＭＲ比で決定され、様々なデバイス応用に向け、ＭＲ比の向上が求められている。
【０００３】
ＴＭＲ素子のＭＲ比は、トンネルバリア層の材料に大きく依存する。現在トンネルバリア層には、主に（１００）配向した酸化マグネシウム（以下、ＭｇＯ）薄膜が用いられており、ＣｏＦｅＢなどの強磁性体薄膜上にスパッタリング法を用いて形成されている。
【０００４】
（１００）配向した単結晶ＭｇＯを用いたＴＭＲ素子は、理論計算において１０００％以上の大きなＭＲ比を得られることが予測されている。しかし前記のスパッタリング法により形成されたＭｇＯ薄膜は、多結晶体であり結晶粒界等の影響が大きいために、これを用いたＴＭＲ素子では上記のような大きなＭＲ比は得られていない。より大きなＭＲ比を持つＴＭＲ素子を実現するためには、結晶粒界の数を減らすためにドメインサイズが大きくし、かつ結晶中に不純物の少ない結晶性に優れたＭｇＯ薄膜の実現が求められていた。
【０００５】
従来の結晶性に優れたＭｇＯ薄膜の製造方法としては、酸化性ガスに対するゲッタリング効果がＭｇＯをよりも高い金属を、ＭｇＯ成膜前に成膜室内部の構成部材に付着させ、その後ＭｇＯを成膜するものがあった（例えば、特許文献１および非特許文献１参照）。特許文献１および非特許文献１では、ゲッタリング効果が高い金属により酸素や水などの酸化性ガスを除去し、ＭｇＯ薄膜の成膜を残留ガスが少ない状態において実施することにより、ＭｇＯ薄膜の結晶性を向上させることができるとしている。
【０００６】
また、結晶性に優れたＭｇＯ薄膜の別の製造方法としては、成膜前に成膜室を高温でベーキングし、その後ＭｇＯを成膜するものがあった（非特許文献２参照）。成膜室を１００℃以上の温度において長時間ベーキングすると、成膜室内の壁面に付着している水分を減少させることができ、したがってＭｇＯの成膜中に取り込まれる水分も減り、ＭｇＯ薄膜の結晶性を向上させることができるとしている。
【０００７】
また、マグネシウム（以下、Ｍｇ）を酸化してＭｇＯ薄膜を形成する際に、フッ素を含む雰囲気中で酸化することにより、ＭｇＯ薄膜の特性改善を試みているものがあった（非特許文献３参照）。非特許文献３では、Ｍｇ薄膜を酸素プラズマを用いて酸化させる際に、プラズマ中にテフロン（登録商標）リングを挿入することによりフッ素を発生させ、そのフッ素によりＭｇＯ薄膜のバリア特性の改善を試みている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００７−２６６５８４号公報
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｙｏｓｈｉｎｏｒｉ Ｎａｇａｍｉｎｅ他、“Ｕｌｔｒａｌｏｗ ｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ−ａｒｅａ ｐｒｏｄｕｃｔ ｏｆ ０．４ Ωｃｍ２ ａｎｄ ｈｉｇｈ ｍａｇｎｅｔｒｏｒｅｓｉｓｔａｎｃｅ ａｂｏｖｅ ５０％ ｉｎＣｏＦｅＢ／ＭｇＯ／ＣｏＦｅＢ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｕｎｎｅｌ ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ”、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、Ｖｏｌ．８９、２００６、ｐ．１６２５０７１−１６２５０７３
【非特許文献２】Ｓｅ Ｙｏｕｎｇ Ｏ他、“Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ ｓｔｕｄｙ ｏｆ ｔｈｅ Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ ｏｆ ＭｇＯ ｇｒｏｗｔｈ ｃｏｎｄｉｔｉｏｎｓ ｆｏｒ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｔｕｎｎｅｌ ｊｕｎｃｔｉｏｎｓ”、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．１０３、２００８、ｐｐ．０７Ａ９２０−０７Ａ９２３
【非特許文献３】Ｊｕｎ Ｈｙｕｎｇ Ｋｗｏｎ他、“Ｅｆｆｅｃｔ ｏｆ Ｆ−ｉｎｃｌｕｓｉｏｎ ｉｎ ｎｍ−ｔｈｉｃｋ ＭｇＯ ｂａｒｒｉｅｒ”、Ｃｕｒｒｅｎｔ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、Ｖｏｌ．９、２００９、ｐｐ．７８８−７９１
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
特許文献１、非特許文献１および非特許文献２に示されているＭｇＯ薄膜の製造方法は、ＭｇＯ成膜中に取り込まれる不純物を減らす効果はあるが、ＭｇＯ結晶成長そのものを促進するものではない。そのため、これらの従来例に記載されているＭｇＯ薄膜の製造方法を用いても、製造できるＭｇＯの結晶性には限界があった。実際、上記の方法を用いて５０ｎｍの厚さのＭｇＯ薄膜を製造したところ、得られたＭｇＯ薄膜は、Ｘ線回折（Ｘ−Ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ、以下ＸＲＤ）におけるＭｇＯ（２００）面のピーク高さは１２８カウント毎秒（以下、ｃｐｓ）、半値幅は２、４４°程度であり、結晶性として十分なものではなかった。
【００１１】
また、非特許文献３に示されているＭｇＯ薄膜の製造方法では、フッ素を添加することにより酸化のプロセスが変化しているが、得られたＭｇＯ結晶の特性を改善する効果は得られない。実際に、非特許文献３では、フッ素を含む雰囲気で酸化を実施しても、フッ素を含まないときと比較してバリア高さはほとんど変化していない。ＭｇＯ薄膜の結晶性については記載されていないが、上記の結果から考えると、ほとんど変化していないものと推測される。
【００１２】
本発明は、前記従来の課題を解決するもので、ドメインサイズが大きく、結晶性に優れたＭｇＯ薄膜の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
前記従来の課題を解決するために、本発明のＭｇＯ薄膜の製造方法は、加熱工程と堆積工程からなる、強磁性体上へのＭｇＯ薄膜の製造方法であり、前記加熱工程は、２００℃以上の温度において実施され、前記堆積工程は、ＭｇＯとＭｇＦ２からなるターゲットをスパッタリングすることにより実施され、前記ターゲットにおいて、前記ＭｇＯに対する前記ＭｇＦ２の概算仕込み量が、２．３原子パーセント以上、７．０原子パーセント以下であることを特徴とする。本構成により、（１００）配向かつ結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を製造することができる。
【００１４】
また、前記強磁性体が、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｂを主成分とする非晶質構造の強磁性体であることを特徴とする、ＭｇＯ薄膜の製造方法でも良い。本構成により、ＴＭＲ素子のバリア膜として使用可能な結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を実現することができる。
【発明の効果】
【００１５】
本発明のＭｇＯ薄膜の製造方法では、ＭｇＯ薄膜中に微量のフッ素を添加することができ、そのフッ素の効果により、ドメインサイズが大きく結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の実施の形態１におけるＭｇＯ薄膜の製造工程のフローチャート
【図２】本発明の実施の形態１におけるＭｇＯ薄膜の堆積工程の一例を示す図
【図３】本発明の実施の形態１における製造されたＭｇＯ薄膜中に含有されるフッ素量の、概算ＭｇＦ２仕込み量依存性を示す図
【図４】本発明の実施例１におけるＭｇＯ薄膜のＸＲＤピーク高さと半値幅の、概算ＭｇＦ２仕込み量依存性を示す図
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００１８】
（実施の形態１）
図１は、本発明の実施の形態１におけるＭｇＯ薄膜の製造方法のフローチャートである。図１に示すように、本実施の形態１のＭｇＯ薄膜の製造方法は、下地となる「強磁性体膜の成膜工程」と、「基板の加熱工程」および「ＭｇＯ薄膜の堆積工程」からなり、全工程が大気にさらすことなく連続して実施される。上記工程により、強磁性体膜上に従来よりも結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を製造することができる。以下、上述の各工程について詳細を述べる。
【００１９】
始めに強磁性体膜の成膜工程について述べる。強磁性体膜の成膜手法としては、スパッタリング法を用いることができる。このとき強磁性体膜の組成は特に限定されないが、ＴＭＲ素子を実現する上ではアモルファス構造であるＣｏＦｅＢが望ましい。また強磁性体膜を成膜するための基板としては、Ｓｉ、ＳｉＯ２、ＳｉＮなど、一般的な基板を使用することが可能である。
【００２０】
次に基板の加熱工程について述べる。基板の加熱工程は、下地が成膜された基板を、直接的あるいは間接的な手法を用いてＭｇＯの堆積温度まで上昇させる工程である。本実施の形態１における基板加熱を行うためのヒーターは、ランプヒーターや抵抗線による加熱など、外部からの制御により一定温度を保つことが可能な方法であれば、どのようなヒーターを用いてもよい。
【００２１】
このとき、加熱温度は２００度以上にすることが必要である。２００度以下の場合には、フッ素を添加してもＭｇＯの結晶性を向上させる効果は得られない。また加熱温度は２００度以上なら良いが、ＣｏＦｅＢを結晶化せずアモルファス状態のまま維持するためには、温度を上げすぎないことが望ましく、具体的には３５０度以下にすることが望ましい。
【００２２】
次にＭｇＯ薄膜の堆積工程について述べる。図２は、本実施の形態１におけるＭｇＯ薄膜の堆積方法を示した図である。図２に示すように、ヒーター１２を用いて加熱された基板１１に対し、ＭｇＯを主成分とする第一のターゲット１３とＭｇＯ中にフッ化マグネシウム（以下。ＭｇＦ２）を含有する第二のターゲット１４を同時にスパッタリングすることにより、フッ素を含有したＭｇＯ膜を基板上に堆積している。
【００２３】
このとき、第一のターゲット１３としては、単結晶ＭｇＯターゲットや焼結体ＭｇＯターゲットなどを使用することが可能である。また、第二のターゲットとしては、ＭｇＯとＭｇＦ２の粉体を混合して焼結したターゲットやＭｇＯ上にＭｇＦ２のチップを貼り付けたターゲットなどを使用することが可能である。
【００２４】
このとき、第二のターゲット中のＭｇＦ２の仕込み量を制御することにより、ＭｇＯ薄膜中に含有させるフッ素量を制御することが可能である。また、第一ターゲットと第二のターゲットの成膜レート比を制御することにより、概算ＭｇＦ２仕込み量を制御することが可能である。
【００２５】
ここで概算仕込み量とは、同時にスパッタされている二つのターゲットを、一つのターゲットと仮定した時の、目的とする成分の仕込み量の概算値のことである。この概算仕込み量は、それぞれのターゲットの組成と成膜レート比から概算することができる。本実施の形態１では、第二のターゲットにおけるＭｇＦ２の仕込み量と、同時スパッタリング時の成膜レートに対する第二のターゲット単体での成膜レートの割合を掛けることにより、概算ＭｇＦ２仕込み量を計算している。
【００２６】
このとき、概算ＭｇＦ２仕込み量と、実際のＭｇＯ薄膜中に含有されているフッ素の量は図３に示すような線形関係にあり、この概算ＭｇＦ２仕込み量を制御することにより、ＭｇＯ薄膜中のフッ素含有量を制御することが可能である。
【００２７】
なお、本実施の形態１において得られたＭｇＯ薄膜中のフッ素含有量は、二次イオン質量分析法（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ Ｉｏｎ Ｍａｓｓ Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ、以下ＳＩＭＳ）を用いることで定量することができる。フッ素を含有していないＭｇＯ薄膜にフッ素イオンビームを規定量打ち込んだものをリファレンス試料とし、このリファレンス試料と製造したＭｇＯ薄膜のＳＩＭＳ測定結果を比較することにより、フッ素の添加量を定量することが可能である。
【００２８】
通常、ＭｇＯなどの薄膜形成時にフッ素などの異物を混入させると、混入した分だけ結晶性は低下する。しかしながら我々は鋭意検討を進めた結果、基板を加熱したうえで、概算ＭｇＦ２仕込み量が２．３原子パーセント（以下、ａｔ．％）以上、６．９ａｔ．％以下の範囲となるターゲットを用いてスパッタリングした場合において、ＭｇＯ薄膜中に極微量のフッ素が含有され、通常とは逆に結晶性が向上することを見出した。概算ＭｇＦ２仕込み量の最適な範囲の導出については、後述の実施例の中で記載する。
【００２９】
本実施の形態１に示したＭｇＯ薄膜の製造方法において、フッ素を添加することによりＭｇＯ薄膜の結晶性が向上する理由については、詳細は不明であるが、「フッ素により、磁性体表面の塗れ性が変化し、ＭｇＯ結晶の核形成確率や成長モードが変化したこと」や「フッ素により、結晶成長の阻害要因となっていた物質、例えば水酸化マグネシウムが分解・除去されたこと」などが結晶性向上に繋がったのではないかと推測される。
【００３０】
また、フッ素添加時においてもＭｇＯ薄膜は高い結晶性が得られていることから、フッ素はＭｇＯ結晶中に含有されているのではなく、結晶粒界においてＭｇＦ２となって残留しているものと推察される。ＭｇＦ２はＭｇＯよりもバンドギャップが大きいことから、ＴＭＲ素子のリーク要因とはならず、ＴＭＲ素子のＭＲ比を低下させる要因にはならないものと考えられる。
【００３１】
なお、本実施の形態１のスパッタリング法において、放電の際に用いられるガス種としては、アルゴン、ヘリウム、キセノンなどのマグネシウムと化合物を形成しないものであれば、問題なく使用することができる。
【００３２】
（実施例１）
以下、実施例を用いて、本実施の形態１を詳しく説明する。
【００３３】
始めに実施例１−１として、概算ＭｇＦ２仕込み量を２．３ａｔ．％としたときの、ＭｇＯ薄膜の製造について述べる。
【００３４】
本実施例１−１では、基板として（１００）配向したＳｉウェハの表面に酸化膜を形成したものを用いた。基板の大きさは３０ｍｍ角、厚さは０．５ｍｍであった。また、基板の表面の酸化膜は、熱酸化法により形成され、その厚さは約１００ｎｍであった。
【００３５】
前記基板に対しＤＣ／ＲＦスパッタリング装置（アルバック社製）を用いてＣｏＦｅＢを成膜した。成膜条件を表１に条件（１）として記載する。ターゲットとして使用したＣｏＦｅＢの組成は、Ｃｏ：４０ａｔ．％、Ｆｅ：４０ａｔ．％、Ｂ：２０ａｔ．％であった。上記組成のＣｏＦｅＢを使用して基板上に得られた膜はアモルファス構造であった。またＣｏＦｅＢの成膜前には、非特許文献２で示されているように、水分を除去するのに十分な高温（１２０℃）で５０時間のベーキングを実施し、成膜室内の水成分を除去している。
【００３６】
【表１】
【００３７】
表１（１）の成膜条件において約３０秒間成膜を行い、基板上に３．０ｎｍのアモルファスＣｏＦｅＢ膜を形成した。
【００３８】
次に基板の加熱を実施した。基板の加熱は５×１０−６Ｐａ以下の真空中において、ランプヒーターを用いて実施し、基板表面の温度を２００℃まで上昇させた。
【００３９】
基板を加熱した後、連続してＭｇＯ薄膜の成膜を行った。なお、ＭｇＯ薄膜の成膜前には特許文献１で示されているように、ＡｌもしくはＢを含む物質を成膜室内の部材に付着させ、ゲッタリングによる酸化性ガスの除去を実施した。このとき四重極型質量分析計を用いて、ゲッタリング前後の気相中の残留ガスの成分を観測したところ、水や酸素由来の成分が減少していることが確認できた。
【００４０】
ＭｇＯ薄膜の成膜は、図２に示した方法により実施した。このとき、第一のターゲットには、単結晶ＭｇＯターゲット（タテホ化学工業株式会社製）を、第二のターゲットには、焼結体ＭｇＯターゲット（株式会社高純度化学研究所製）の表面上にＭｇＦ２焼結体（株式会社高純度化学研究所製）を固定したものを用いた。このとき第二のターゲットでは、焼結体ＭｇＯターゲットの表面積に対して、１５％覆うようにＭｇＦ２が固定されていた。
【００４１】
成膜条件の詳細を、表１中に（２）として示す。表１の（２）の条件において成膜を行うと、第一のターゲットの成膜レートが、０．１５１Å／秒、第二のターゲットの成膜レートが０．０２８Å／秒であった。このレート比から、全ターゲットにおけるＭｇＦ２の概算仕込み量を計算すると、２．３ａｔ．％であった。
【００４２】
表１（２）の条件において約２７９０秒間スパッタリングを実施することにより、ＣｏＦｅＢ上に約５０ｎｍのＭｇＯ薄膜を堆積した。堆積したＭｇＯ薄膜に対してＸＲＤを実施したところ、２θ＝４２．９°付近にピークを確認することができた。これはＭｇＯ結晶の（２００）面のピークと一致している。このとき２θ＝３６．９°、６２．３°など他の配向のピークは確認できておらず、基板上に（１００）配向したＭｇＯ薄膜を堆積できていることが確認された。
【００４３】
またＸＲＤ測定結果から、ＭｇＯ（２００）面のピーク（２θ＝４２．９°）を、Ｖｏｉｇｔ関数を用いてフィッテングすることにより、ピーク高さと半値幅を導出した。ピーク高さは５０２．９ｃｐｓ、半値幅は１．０７°であった。
【００４４】
さらに製造したＭｇＯ膜中に含有されているフッ素の量を測定した。ＳＩＭＳにより実施例１のＭｇＯ薄膜中のフッ素量を同定したところ、０．０４ａｔ．％含有していることが確認できた。
【００４５】
（基板加熱とフッ素添加の効果）
次に基板加熱およびフッ素添加の効果を明確にするための検討を実施した。比較例１−１は、実施例１−１の条件から「基板加熱」と「フッ素添加」を取り除いてＭｇＯ薄膜製造を実施したものである。また、比較例１−２は、実施例１−１から「基板加熱」のみを取り除いて、さらに比較例１−３は、実施例１−１から「フッ素の添加」のみを取り除いて、ＭｇＯ薄膜をそれぞれ製造したものである。比較例１−１から１−３の、基板温度およびターゲットへの入力パワーの条件を表２として示す。なお、表２に示した条件以外は、実施例１−１と全く同様の条件で成膜を実施した。また、製造手順も実施例１−１と同様の手順で実施した。
【００４６】
【表２】
【００４７】
表２の条件においてＭｇＯ薄膜の製造を実施し、得られた薄膜のＸＲＤを測定した。測定結果からピーク高さと半値幅を抽出した結果を表３に示す。
【００４８】
【表３】
【００４９】
表３に示すように、実施例１−１のみピーク高さが大きく、半値幅も狭くなっていた。半値幅はドメインサイズに反比例することが知られており、実施例１−１の条件において、ドメインサイズが増加し、結晶性が向上していることが確認できた。このとき、比較例１−１、比較例１−２、比較例１−３のいずれの条件においても、従来例において示されている結晶性を向上させる方法を実施しており、本実施の形態１の製造方法は、従来例として示した方法よりも効果が大きいことが確認できた。
【００５０】
（フッ素添加量による変化）
次に概算ＭｇＦ２仕込み量の最適な範囲について検討を実施した。表４に示すように、実施例１−２、実施例１−３、比較例１−４として、概算ＭｇＦ２仕込み量を増加させながら、ＭｇＯ薄膜の堆積を実施した。なお、表４に示した条件以外は、実施例１−１と全く同様の条件で成膜を実施した。
【００５１】
【表４】
【００５２】
製造したＭｇＯ薄膜に対してＸＲＤを測定し、測定結果から（２００）面のピーク高さと半値幅を抽出した。結果を表５に示す。また図４は、製造したＭｇＯ薄膜のＸＲＤピーク高さおよび半値幅の、概算ＭｇＦ２仕込み量依存性を示した図である。
【００５３】
【表５】
【００５４】
表５および図４に示すように、概算ＭｇＦ２仕込み量が、２．３から７．０ａｔ．％の範囲においてＸＲＤピーク高さが著しく増加し、かつ半値幅も大きく減少しており、２．３から７．０ａｔ．％の範囲においてＭｇＯ薄膜中のドメインサイズが大きくなっていることが確認できた。
【００５５】
また、実施例１−４として示した概算ＭｇＦ２仕込み量が１５．０ａｔ．％の場合には、半値幅は比較例１−３よりも狭くなっているが、ピーク高さが減少している。これは、概算ＭｇＦ２仕込み量が１５．０ａｔ．％以上では、ドメインサイズが増加した代わりに、フッ素量が多すぎるためにアモルファス構造もしくは（１００）以外の結晶構造となった部分も多く、単位体積辺りの（１００）ＭｇＯ結晶の数が著しく減少したものと推測される。このようなＭｇＯ薄膜では、大きなＭＲ比は期待できない。従って、本実施の形態１における概算ＭｇＦ２仕込み量の最適範囲は、２．３ａｔ．％以上、７．０ａｔ．％以下である。
【００５６】
なお、本実施例１では、Ｃｏ：４０ａｔ．％、Ｆｅ：４０ａｔ．％、Ｂ：２０ａｔ．％の組成のＣｏＦｅＢを強磁性体として用いたが、Ｃｏ：２０ａｔ．％、Ｆｅ：６０ａｔ．％、Ｂ：２０ａｔ．％の組成の強磁性体を用いた場合にも、同様の効果を得られることが確認できた。したがって、本実施の形態１におけるＭｇＯ薄膜の製造方法は様々な組成の強磁性体上に用いることが可能である。
【００５７】
以上のことから、本実施の形態１に示したＭｇＯ薄膜作成工程を実施することにより、強磁性体上に結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を形成することが可能であること確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００５８】
本発明にかかるＭｇＯ薄膜の製造方法は、結晶性に優れたＭｇＯ薄膜を製造することができることから、ＴＭＲ素子等のトンネルバリア膜の形成方法として有用である。
【符号の説明】
【００５９】
１１ 基板
１２ ヒーター
１３ 第一のターゲット
１４ 第二のターゲット
【特許請求の範囲】
【請求項１】
加熱工程と堆積工程からなる、強磁性体上への酸化マグネシウム薄膜の製造方法であり、
前記加熱工程は、２００℃以上の温度において実施され、
前記堆積工程は、酸化マグネシウムとフッ化マグネシウムからなるターゲットをスパッタリングすることにより実施され、
前記ターゲットにおいて、前記酸化マグネシウムに対する前記フッ化マグネシウムの概算仕込み量が、２．３原子パーセント以上、７．０原子パーセント以下である
ことを特徴とした酸化マグネシウム薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記強磁性体が、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｂを主成分とする非晶質構造の強磁性体である
ことを特徴とした、請求項１に記載の酸化マグネシウム薄膜の製造方法。
【請求項１】
加熱工程と堆積工程からなる、強磁性体上への酸化マグネシウム薄膜の製造方法であり、
前記加熱工程は、２００℃以上の温度において実施され、
前記堆積工程は、酸化マグネシウムとフッ化マグネシウムからなるターゲットをスパッタリングすることにより実施され、
前記ターゲットにおいて、前記酸化マグネシウムに対する前記フッ化マグネシウムの概算仕込み量が、２．３原子パーセント以上、７．０原子パーセント以下である
ことを特徴とした酸化マグネシウム薄膜の製造方法。
【請求項２】
前記強磁性体が、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｂを主成分とする非晶質構造の強磁性体である
ことを特徴とした、請求項１に記載の酸化マグネシウム薄膜の製造方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図２】
【図３】
【図４】
【公開番号】特開２０１２−４１５８０（Ｐ２０１２−４１５８０Ａ）
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１０−１８２０２９（Ｐ２０１０−１８２０２９）
【出願日】平成２２年８月１７日（２０１０．８．１７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年３月１日（２０１２．３．１）
【国際特許分類】
【出願日】平成２２年８月１７日（２０１０．８．１７）
【出願人】（０００００５８２１）パナソニック株式会社 (73,050)
【Ｆターム（参考）】
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