2021年07月21日

産総研、原子層制御で磁気メモリーの安定性を改善

【カテゴリー】：新製品/新技術 【関連企業・団体】：産業技術総合研究所

産総研 新原理コンピューティング研究センター 不揮発メモリチームの野﨑隆行チーム長らは21日、原子層レベルで制御されたタンタルを用いることで、磁気抵抗メモリー（MRAM）の磁気安定性を飛躍的に改善する技術を開発したと発表した。 　電圧により強磁性金属からなる磁気記憶層の磁化を制御する電圧磁化制御技術は、MRAMの消費電力を低減するキーテクノロジーとして注目されている。 　情報書き込みに電圧を用いる電圧書き込み方式MRAMの磁気記憶層は厚みがおよそ1ナノメートル（100万分の1ミリメートル）と非常に薄いため、配線工程で400℃近い高温にさらされた際に電極材料と混ざり合い、記憶特性の指標である磁気安定性や電圧磁化制御効率が大きく低下してしまうことが課題となっていた。 　今回、磁気記憶層としてコバルト鉄ボロン（CoFeB）合金を用い、これとほとんど混ざり合わない酸化マグネシウム（MgO）を拡散防止層として金属電極との間に挿入することで、磁気安定性や制御効率を低下させる要因となる原子拡散をブロックすることに成功した。 　また、わずか1原子のタンタル（Ta）層をCoFeB層の下地として用いることで積層膜の平坦性が劇的に改善され、磁化の向きがそろった磁気記憶層を形成できることを見いだした。原子層レベルで制御されたタンタルを下地に用いることで磁気記憶層を平坦化することに成功した。 　 　今回開発した磁気記憶層を用いた電圧駆動MRAMは、書き込み時の電流を極限まで抑えることができるため、現在主流である電流書き込み方式MRAMに比べて駆動電力を大幅に低減でき、超低消費電力な次世代MRAMの実現につながると期待される。詳細は、学術誌「Acta Materialia」7月21日付にオンライン掲載される。 ＜用語の解説＞ ◆MRAM、電圧駆動MRAM、STT-MRAM 　不揮発性メモリーの一種で、MTJ素子を記憶ビットとして用いる。MRAMの記憶書き込み方式として、磁界を用いる方式（トグルMRAM）、電流を用いる方式（STT-MRAM）、電圧を用いる方式（電圧駆動MRAMまたはVC-MRAM）などがある。電圧駆動MRAMはまだ基礎研究段階だが、現状の不揮発性メモリーの課題である駆動電力を低減する可能性のある次世代メモリーとして期待されている。 　 　 産総研ホームページ　： https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2021/pr20210721/pr20210721.html