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2017年7月 3日 (月)

不揮発性磁気メモリーMRAMのための3次元積層プロセスを開発~新世代単結晶MRAM製造の可能性を拓く~

平成29年5月16日
産業技術総合研究所
科学技術振興機構(JST)
内閣府政策統括官
(科学技術・イノベーション担当)
 
詳細は、リンクを参照して下さい。
 
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ポイント
 
○MRAMの3次元積層プロセス技術を
 初めて実現。
 
○3次元積層プロセスによる
 MRAM動作特性の劣化が無いことを
 実証。
 
○単結晶薄膜の使用による
 MRAMの超高性能化の可能性を拓く。
 
 
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 国立研究開発法人 産業技術総合研究所
(以下「産総研」という)
スピントロニクス研究センター
金属スピントロニクスチーム
薬師寺 啓 研究チーム長、
集積マイクロシステム研究センター
高木 秀樹 総括研究主幹、
ウエハレベル実装研究チーム
倉島 優一 主任研究員、
ナノエレクトロニクス研究部門
3D集積システムグループ
菊地 克弥 研究グループ長、
渡辺 直也 主任研究員は、
内閣府 総合科学技術・イノベーション
会議(CSTI)が主導する
革新的研究開発推進プログラム
(ImPACT)の佐橋 政司
プログラム・マネージャーの
研究プログラムの一環として、
次世代の不揮発性メモリー注1)である
磁気ランダムアクセスメモリー
(MRAM)注2)の3次元積層注3)
プロセス技術を開発した。
 
 MRAMは垂直磁化TMR素子注4)を
ベースとする記録ビットと、
ビット選択に用いる半導体トランジスタ
(CMOS)注5)、
金属配線(通常、多結晶の銅配線)
からなり、通常、垂直磁化TMR素子薄膜
(TMR薄膜)は、CMOS形成後に
金属配線上に直接形成される
(逐次積層)。
 
 MRAMの大容量化には、原子レベルの
不均一性や凹凸によるTMR薄膜の
バラツキ抑制や、材料の選択が重要だが、
多結晶銅配線上へのTMR薄膜形成では
バラツキ抑制や材料の選択肢には
限界がある。
 
 今回、CMOS形成ウエハー
(今回は銅電極形成ウエハーで代用)と
TMR薄膜ウエハーを別体形成した後に
圧着して接合する、
3次元積層プロセス技術による
TMR素子の作製に世界で初めて
成功した。
 
 この技術開発によりウエハーの別体形成
が可能になったことで、薄膜のバラツキが
極めて小さく、高性能材料候補の選択肢が
広い単結晶材料注6)をMRAM製造に
用いる目途が立った。
 
 これにより、MRAMの飛躍的な
大容量化と高性能化につながると
期待される。
 
 この技術の詳細は、
2017年5月15日に
「Applied Physics
 Express」にオンライン掲載
された。
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 次世代の不揮発性メモリー(MRAM)
の製品化に目処がたったということ
ですね。素晴らしい。
 
 世界をリードして貰いたい。
 
 
 
>現在、単結晶TMR薄膜の開発を
>進めている。
 
>今後2年以内に単結晶TMR薄膜と
>CMOSウエハーの3次元積層プロセス
>を確立し、
 
>5年以内に3次元積層MRAMの
>製品開発の着手を目指す。
 
 
 スケジュール通り実現出来るよう
大いに期待しています。

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