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東北大、反応性イオンエッチングプロセスの開発による磁気ランダムアクセスメモリの高性能化と歩留まり率の向上の両立に成功

2018/5/14 12:45
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発表日:2018年5月14日

反応性イオンエッチングプロセスの開発による

磁気ランダムアクセスメモリ(STT-MRAM)の

高性能化と歩留まり率の向上の両立に世界で初めて成功

データ保持時間の向上(10の14乗倍に増加)、トンネル磁気抵抗比の向上(1.6倍)、

スイッチング効率の向上(1.3倍)と、歩留まり率の向上(91%から97%)を同時に実現

【概要】

指定国立大学法人東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター(以下、CIESと略称)の遠藤哲郎センター長(兼 同大学大学院工学研究科教授、先端スピントロニクス研究開発センター(世界トップレベル研究拠点)副拠点長、省エネルギー・スピントロニクス集積化システムセンター長、スピントロニクス学術連携研究教育センター 部門長)のグループは、CIESコンソーシアム産学共同研究プロジェクト「不揮発性ワーキングメモリを目指したSTT-MRAMとその製造技術の研究開発」プログラムにおいて、東京エレクトロン株式会社(代表取締役社長・CEO河合 利樹 本社:東京都港区赤坂5-3-1赤坂 Biz タワー以下、東京エレクトロン)と共同で反応性イオンエッチングプロセスの開発によるスピン・トランスファー・トルク型磁気ランダムアクセスメモリ(STT-MRAM)の高性能化と歩留まり率(※1)の向上の両立に世界で初めて成功致しました。本技術は、大容量STT-MRAMの製造に適した反応性イオンエッチングを開発し、300mmウェハ対応のインテグレーションプロセス技術を構築することで高性能と高歩留まりを実現したものであり、大容量STT-MRAMの実現への道を大きく前進させるものです。

今回の開発の成功は、本学国際集積エレクトロニクス研究開発センターで推進しているCIESコンソーシアム事業での材料技術、プロセス技術、および回路設計・評価技術にいたる、集積エレクトロニクス分野における上流から下流までの一貫した開発体制によるものです。

以上の成果は、2018年5月13日~16日の間、京都で開催されるメモリ集積回路に関する国際学会である「米国電気電子学会(※2)国際メモリワークショップ(IEEE International Memory Workshop)」で発表致します。

【背景】

最近のシリコンベースの集積回路では、トランジスタの微細化に伴う揮発性半導体メモリにおける待機電力(※3)の増大が、高性能化を阻害する大きな問題となっております。

この問題を解決して集積回路の持続的な発展を牽引する技術として、スピントロニクス技術を使った不揮発性メモリの混載が高い注目を集めております。スピントロニクスとは、これまで別々に用いられてきた電子が有する電気的な性質(電荷)と磁気的な性質(スピン)の両方を用いることで新しい物理現象の発見や新しい機能を有するデバイスの実現を目指す学術分野です。スピントロニクス技術を用いた代表的なデバイスは、磁気トンネル接合です。磁気トンネル接合(MTJ)は、磁石の性質を有する材料で構成された二つの層で薄い絶縁層を挟んだ構造を有し、二つの層の磁石の向きが平行な場合と反平行な場合で異なる抵抗を示します。二つの抵抗状態をそれぞれディジタル情報の0と1に割り当てることでメモリ(磁気ランダムアクセスメモリ:STT-MRAM)として応用することができます。STT-MRAMでは、情報を磁石の方向として保存しますので不揮発性を有します。不揮発性に加えて、高速動作、低電圧動作、高い書き換え耐性というこれまで揮発性半導体メモリが使われてきた領域に必要とされる特性を全て満足することから、現在、世界中で積極的に研究開発が行われており、大手半導体会社が2018年の実用化を目指すことをアナウンスしておりま

す。

*以下は添付リリースを参照

リリース本文中の「関連資料」は、こちらのURLからご覧ください。

添付リリース

http://release.nikkei.co.jp/attach_file/0479525_01.pdf

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