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～

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。