ギガビット級の大容量化に向けた新型ＭＲＡＭ素子の開発について

2007年11月06日

垂直磁化方式のＭＴＪ素子で世界初動作

　当社は、磁性体メモリＭＲＡＭ^＊１をギガビット級に大容量化するための要素技術として、微細化に適したスピン注入磁化反転^＊２技術と素子寸法を大幅に削減できる垂直磁化方式^＊３を組み合わせた新型ＭＴＪ^＊４素子を開発しました。新技術については、垂直磁化で動作する世界初の成果として、米国で開催中の磁気記録に関する国際会議３Ｍ^＊５で本日（現地時間）発表しました。

　スピン注入は、電子スピンの作用で磁化反転させる記録方式で、書き込み電流を抑えて微細化を実現できる有力技術として開発が進展しています。一方、垂直磁化方式は、反磁界の影響を受けにくい垂直方向の磁化回転を用いることで、さらに書き込み電流を数十分の一まで低減できる技術ですが、膜界面に必要な平滑性の確保が非常に難しく、開発は困難とされていました。

　今回当社は、スピン注入、垂直磁化の原理を踏まえて材料やプロセス全般を最適化するとともに、性能を確保する上で特に重要な界面部分を中心に、素子構造の改善を実施しました。
　具体的には、記憶メディアで使用実績があるコバルト鉄系で十分な不揮発性を持つ材料を記憶層に採用し、絶縁層・界面層はそれぞれ酸化マグネシウム（MgO）・コバルト鉄ボロン（CoFeB）を用いていずれも１ナノメートル前後の極薄に形成し、各層を極めて平滑な界面で接合しました。
　この構造で形成した素子について、安定動作することを確認したものです。

　本技術は、スピン注入技術と垂直磁化方式の双方のメリットを活かして、ギガビット級の大容量ＭＲＡＭに道を開く重要な成果と考えられます。今後当社は、よりスピン注入に適した材料の開発や、集積化に必要なばらつき低減技術などの開発を続け、数年以内に各要素技術を統合した基盤技術として確立を目指します。
　なお、本技術の一部は、ＮＥＤＯ（独立行政法人 新エネルギー・産業技術総合開発機構）の委託事業「スピントロニクス不揮発性機能技術プロジェクト」として開発したものです。

開発の概要

（１）素子構造

（２）動作検証図

（３）素子の主要特性・仕様