MgO-TiO燒結(jié)體靶及其制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及用于形成磁盤(pán)裝置用的磁記錄介質(zhì)、隧道磁電阻效應(yīng)（TMR)元件等電 子器件用的氧化鎂層的氧化鎂基靶及其制造方法，特別是涉及具有導(dǎo)電性且高密度的濺射 用燒結(jié)體氧化鎂基靶及其制造方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 近年來(lái)，伴隨磁盤(pán)的小型化、高記錄密度化，進(jìn)行了磁記錄介質(zhì)的研宄、開(kāi)發(fā)，特 別是進(jìn)行了磁性層、基底層的各種改良。硬盤(pán)的記錄密度逐年急速增大，認(rèn)為從目前的 600Gbit/平方英寸的面密度將來(lái)會(huì)達(dá)到1Tbit/平方英寸。記錄密度達(dá)到1Tbit/平方英寸 時(shí)，記錄比特（bit)的尺寸為10nm以下，此時(shí)，可以預(yù)料到由熱起伏引起的順磁性化會(huì)成為 問(wèn)題，并且可以預(yù)料到現(xiàn)在使用的材料、例如通過(guò)在Co-Cr基合金中添加Pt而提高了晶體 磁各向異性的材料是不充分的。這是因?yàn)?，以l〇nm以下的大小穩(wěn)定地表現(xiàn)出強(qiáng)磁性的磁性 粒子，需要具有更高的晶體磁各向異性。
[0003] 基于上述理由，具有L1。結(jié)構(gòu)的FePt相作為超高密度記錄介質(zhì)材料受到關(guān)注。具 有L1。結(jié)構(gòu)的FePt相具有高的晶體磁各向異性并且耐腐蝕性、抗氧化性?xún)?yōu)良，因此期待成 為適合作為磁記錄介質(zhì)應(yīng)用的材料。而且，使用FePt相作為超高密度記錄介質(zhì)材料時(shí)，要 求開(kāi)發(fā)使有序的FePt磁性粒子以使其磁隔離的狀態(tài)盡可能高密度地取向?qū)R的方式分散 的技術(shù)。為了賦予FePt薄膜磁各向異性，需要控制晶體取向，這通過(guò)選擇單晶基板可以容 易地實(shí)現(xiàn)。已報(bào)道：為了使磁化取向軸垂直取向，作為FePt層的基底層，氧化鎂膜是適合 的。
[0004] 另外，還已知使用作為磁頭（硬盤(pán)用）、MRAM中使用的TMR元件的絕緣層（隧道勢(shì) 皇）使用的氧化鎂膜等。上述的氧化鎂膜以前通過(guò)真空蒸鍍法形成，但最近，為了容易地實(shí) 現(xiàn)制造工序的簡(jiǎn)化、大面積化而進(jìn)行了使用濺射法的氧化鎂膜的制作。作為現(xiàn)有技術(shù)，有下 述的公知文獻(xiàn)。
[0005] 上述專(zhuān)利文獻(xiàn)1中公開(kāi)了一種氧化鎂靶，其為由氧化鎂純度99. 9%以上、相對(duì)密 度99%以上的氧化鎂燒結(jié)體構(gòu)成的氧化鎂靶，其具有平均粒徑為60 ym以下、且晶粒內(nèi)存 在平均粒徑2 y m以下的圓形的氣孔的微結(jié)構(gòu)，其能夠應(yīng)對(duì)1〇〇〇A/分鐘以上的濺射制膜速 度。其基于如下的方法：在高純度氧化鎂粉末中添加混合平均粒徑l〇〇nm以下的氧化鎂微 粉后進(jìn)行成形，并將成形體進(jìn)行一次燒結(jié)和二次燒結(jié)。
[0006] 上述專(zhuān)利文獻(xiàn)2中提出了一種氧化鎂靶，其特征在于，由相對(duì)密度99%以上的氧 化鎂燒結(jié)體構(gòu)成，在Ar氣氛或Ar-(V混合氣氛中的濺射成膜中可以得到500A/分鐘以上的 成膜速度，并提出了如下方法：將平均粒徑〇. 1~2 y m的高密度氧化鎂粉末在3t/cm2以上 的壓力下進(jìn)行CIP成形，并將所得到的成形體進(jìn)行燒結(jié)。
[0007] 上述專(zhuān)利文獻(xiàn)3中記載了一種由氧化鎂構(gòu)成的靶，其為由氧化鎂純度99. 9%以 上、相對(duì)密度99. 0%以上的氧化鎂燒結(jié)體構(gòu)成的氧化鎂靶，能夠應(yīng)對(duì)600A/分鐘以上的濺 射成膜速度，并記載了在高純度氧化鎂粉末中添加混合電熔氧化鎂粉末和平均粒徑lOOnm 以下的氧化鎂微粉后進(jìn)行成形，并將成形體進(jìn)行一次燒結(jié)和二次燒結(jié)的方法，以及能夠利 用濺射法以高成膜速度形成具有良好的取向性、結(jié)晶性和膜特性的氧化鎂膜。
[0008] 上述專(zhuān)利文獻(xiàn)4中提出了以MgO為主要成分的靶及其制造方法，其以放電電壓低、 放電時(shí)的耐濺射性、快速的放電響應(yīng)性、絕緣性為目標(biāo)，為了用于Ac型PDP的介電體層的保 護(hù)膜而使La粒子、Y粒子、Sc粒子分散到以MgO為主要成分的靶內(nèi)。
[0009] 上述專(zhuān)利文獻(xiàn)5中提出了如下方案：對(duì)于以MgO為主要成分的靶而言，為了提高強(qiáng) 度、破壞韌性值、耐熱沖擊性，使LaB 6粒子分散到MgO基質(zhì)中，并且進(jìn)行燒結(jié)前的還原氣體 氣氛中的還原處理、規(guī)定溫度下的一次燒結(jié)、二次燒結(jié)。
[0010] 上述專(zhuān)利文獻(xiàn)6中記載了：對(duì)于以MgO為主要成分的靶而言，規(guī)定了相對(duì)密度并將 平均晶粒直徑規(guī)定為0. 5~100 y m，并且使作為稀土元素的Sc、Y、La、Ce、Gd、Yb、Nd分散 到MgO基質(zhì)中。上述專(zhuān)利文獻(xiàn)7中提出了如下方案：為了制造高密度燒結(jié)體，通過(guò)放電等離 子體燒結(jié)法對(duì)MgO壓實(shí)粉體進(jìn)行燒結(jié)。
[0011] 上述專(zhuān)利文獻(xiàn)8和專(zhuān)利文獻(xiàn)9中提出了如下方案：為了使極限密度為3. 568g/cm3、 機(jī)械性質(zhì)和導(dǎo)熱性良好并降低由氣體產(chǎn)生導(dǎo)致的氣氛的污染，通過(guò)單軸加壓燒結(jié)，得到使 大量（111)面取向的MgO燒結(jié)體，將粒徑為1 ym以下的MgO原料粉末進(jìn)行單軸加壓燒結(jié)， 然后在氧氣氣氛中在1273K以上的溫度下進(jìn)行熱處理。這種情況下，原料粉末使用MgO,使 密度提高的方法受燒結(jié)條件限制。
[0012] 上述專(zhuān)利文獻(xiàn)10中提出了大規(guī)模且均勻地形成MgO膜的靶，并提出了如下方案： 對(duì)平均晶粒直徑、密度、抗折力、靶表面的中心線平均粗糙度進(jìn)行規(guī)定，并且使原料粉末的 粒徑為1 y m以下，然后經(jīng)過(guò)造粒工序，在規(guī)定的負(fù)荷和溫度下進(jìn)行燒結(jié)，并進(jìn)行表面精加 工以使靶的中心線平均粗糙度Ra為1 ym以下。另外，專(zhuān)利文獻(xiàn)11中記載了 ：在垂直磁記 錄介質(zhì)中，在非磁性基體和非磁性基底層之間，形成由具有NaCl結(jié)構(gòu)的MgO、NiO、TiO或Ti 的碳化物的任一種材料構(gòu)成的非磁性晶種層。
[0013] 現(xiàn)有技術(shù)文獻(xiàn)
[0014] 專(zhuān)利文獻(xiàn)
[0015] 專(zhuān)利文獻(xiàn)1:日本特開(kāi)平10-130827號(hào)公報(bào)
[0016] 專(zhuān)利文獻(xiàn)2:日本特開(kāi)平10-130828號(hào)公報(bào)
[0017] 專(zhuān)利文獻(xiàn)3:日本特開(kāi)平10-158826號(hào)公報(bào)
[0018] 專(zhuān)利文獻(xiàn)4:日本特開(kāi)平10-237636號(hào)公報(bào)
[0019] 專(zhuān)利文獻(xiàn)5:日本特開(kāi)平11-6058號(hào)公報(bào)
[0020] 專(zhuān)利文獻(xiàn)6:日本特開(kāi)平11-335824號(hào)公報(bào)
[0021] 專(zhuān)利文獻(xiàn)7:日本特開(kāi)平11-139862號(hào)公報(bào)
[0022] 專(zhuān)利文獻(xiàn)8 :日本特開(kāi)2009-173502號(hào)公報(bào)
[0023] 專(zhuān)利文獻(xiàn)9:國(guó)際公開(kāi)W02009/096384號(hào)單行本
[0024] 專(zhuān)利文獻(xiàn)10 :日本特開(kāi)2000-169956號(hào)公報(bào)
[0025] 專(zhuān)利文獻(xiàn)11:日本特開(kāi)2004-213869號(hào)公報(bào)

【發(fā)明內(nèi)容】

[0026] 發(fā)明所要解決的問(wèn)題
[0027] 近年來(lái)，作為磁盤(pán)裝置（硬盤(pán)）的磁記錄介質(zhì)、隧道磁電阻效應(yīng)（TMR)元件等電子 設(shè)備用途，氧化鎂膜的需要不斷提高。由于該氧化鎂為絕緣性材料，因而通常使用高頻（RF) 濺射。但是，存在以下問(wèn)題：該RF濺射由于成膜速度慢因而生產(chǎn)率差，而且由于容易產(chǎn)生粉 粒因而使膜的品質(zhì)劣化。因此，本發(fā)明的課題在于提供成膜速度快、能夠進(jìn)行粉粒產(chǎn)生少的 直流（DC)濺射的高密度靶及其制造方法。
[0028] 用于解決問(wèn)題的手段
[0029] 為了解決上述課題，本發(fā)明人等進(jìn)行了深入研宄，結(jié)果發(fā)現(xiàn)：通過(guò)制成在氧化鎂 MgO中混合有具有與其相同的NaCl型晶體結(jié)構(gòu)且具有晶格常數(shù)接近的值的導(dǎo)電性氧化鈦 TiO的復(fù)合氧化物的靶，能夠得到具有導(dǎo)電性的燒結(jié)體，能夠進(jìn)行DC濺射，而且所得到的膜 具有與氧化鎂同等的晶體結(jié)構(gòu)，因此不會(huì)損害作為基底層等的功能。
[0030] 基于上述發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明提供以下的方案。
[0031] 1) 一種MgO-TiO燒結(jié)體，其含有25~90摩爾％ TiO,其余包含MgO和不可避免的 雜質(zhì)。
[0032] 2)如上述1)所述的MgO-TiO燒結(jié)體，其特征在于，相對(duì)密度為95%以上。
[0033] 3)如上述1)或上述2)所述的MgO-TiO燒結(jié)體，其特征在于，體電阻率為10D 以下。
[0034] 4)如上述1)~3)中任一項(xiàng)所述的MgO-TiO燒結(jié)體，其特征在于，存在TiO相和 MgO相兩相，并且該MgO相的最長(zhǎng)直徑為50 ym以上的區(qū)域?yàn)?0個(gè)以下/1mm2。
[0035] 5) -種MgO-TiO燒結(jié)體的制造方法，其為制造在MgO中含有25摩爾％以上且90 摩爾％以下TiO的濺射用燒結(jié)體的方法，其特征在于，將包含平均粒徑為10 y m以下的MgO 粉末和平均粒徑為50 ym以下的TiO粉末的原料粉混合，并將混合后的原料粉在1250~ 1450°C的溫度、200kgf/cm2以上的加壓壓力下熱壓，從而制作MgO-TiO燒結(jié)體。
[0036] 發(fā)明效果
[0037] 本發(fā)明能夠提供高密度且體電阻率低的氧化鎂基燒結(jié)體。在將其作為靶使用時(shí)， 具有以下優(yōu)良效果，由于能夠通過(guò)DC濺射進(jìn)行成膜，因而能夠顯著提高成膜速度，而且由 于能夠穩(wěn)定的濺射，因而粉粒的產(chǎn)生量少。另外，還具有以下優(yōu)良效果，由于不需要RF濺射 用的高價(jià)的RF電源，因而能夠降低裝置設(shè)備的成本。
【附圖說(shuō)明】
[0038] 圖1是