Electronics Research Division [Yoshikawa Hiroyuki의 회장] (이하 "AIST"라고 함)은 실리콘 LSI 칩에 단일 크리스탈 전극이있는 새로운 고성능 TMR 장치를 제조하는 세계 최초의 방법을 개발했습니다
개발 된 새로운 기술은 TMR 무료 바카라의 강자성 전극이 매우 얇고 나노 미터 크기 인 경우, 양자 크기 효과는 신호 강도를 높이고 자기 특성을 향상시킬 수 있으며, 사후 드램으로 예상되는 비 휘발성 메모리 (MRAM)의 용량을 증가시키는 데 도움이 될 것으로 예상됩니다
단결정 강자성 전극 (Fe (001))는 약 1 nmTMR 비율를 나타내는 새로운 현상을 발견하고,이를 가능하게하는 박막 제작 기술의 효과를 보여주었습니다 구체적으로, MGO 언더 레이어를 사용하여 결정 입자를 제거하고 원자 수준에서 전극 표면을 부드럽게하기 위해 TMR 무료 바카라의 전극을 단결정화함으로써 임의의 기판에서 고도로 배향 된 초 매성 전극층을 생성하는 방법이 개발되었다
○ 양자 크기 효과를 사용하여 TMR 무료 바카라의 신호 강도 (TMR 비율)를 성공적으로 개선했습니다
AIST는 단결정 박막 생산 기술을 사용하여 매우 매끄럽고 얇은 (2nm 두께의) 단결정 강자성 전극으로 TMR 무료 바카라를 제조했으며, 전 세계적으로 양자 크기 효과로 인해 TMR 비율이 증가한다는 것을 전 세계적으로 입증했습니다
○ 단결정 전극을 사용한 전극의 성공적으로 초조합니다
AIST는 TMR 무료 바카라의 전극을 단일 파쇄함으로써 결정 입자를 성공적으로 제거하고 원자 수준에서 전극 표면을 부드럽게 하였다
○ 실리콘 LSI 칩에서 고성능 TMR 무료 바카라를 제조하기위한 새로운 방법이 개발되었습니다
AIST는 MGO 언더 레이어를 사용하여 모든 기판에 고도로 방향이 높고 매우 매끄러운 전극 층을 제조하는 방법을 개발했습니다 이를 통해 실리콘 LSI 칩에서 고성능 TMR 무료 바카라를 제조 할 수 있습니다
앞으로, 우리는 단결정 전극으로 TMR 무료 바카라의 특성을 더욱 향상시킬 것입니다Super Gbit 클래스MRAM을 실현하려는 목표
또한, 상기 연구 결과 중에서, "양자 크기 효과를 사용한 터널 자석성 무료 바카라의 신호 강도 개선"은 AIST와 과학 기술 촉진 기관 (Okimura Noriki 회장) 간의 공동 연구 계약에 따라 수행되었다 [연구 이사 Sugano Takuo (Toyo University)], 연구 주제
MRAM (Magnetoresistive Randam Access Memory)는 DRAM을 대체하는 대용량의 고속 비 휘발성 메모리로 전 세계적으로 개발되고있는 메모리입니다 현재 기술을 사용하여 약 1GBIT의 MRAM을 실현할 가능성이 있지만 더 높은 통합을 달성하려면 MRAM의 핵심 인 TMR 무료 바카라의 특성을 극적으로 개선해야합니다 TMR 무료 바카라의 전류 신호 출력 전압 (TMR 비율에 비례)은 약 30MV이며, 이는 DRAM의 신호 출력 전압 (100mV 이상)에 비해 작으므로 통합 수준이 증가함에 따라 노이즈에 묻히고 읽을 수 없습니다 또한, 정보는 자기장을 사용하여 TMR 무료 바카라의 자화 방향을 변경하여 작성되지만, 통합 정도가 증가함에 따라 쓰기 자기장의 변화는 무시할 수 없습니다 기존의 기술에서, TMR 비율을 개선하기 위해 TMR 무료 바카라에 대한 전극 재료 및 혈장 산화 및 열처리 조건의 최적화가 연구되었으며, 현재는 약 50%의 TMR 비율이 실온에서 달성되고있다 그러나, 기존 방법을 사용하여 TMR 비율의 개선은 원칙적으로 포화에 접근하고 있으며, TMR 비율을 개선하기위한 기본 솔루션이 필요하다 또한, 쓰기 자기장의 변화는 TMR 무료 바카라의 전극 표면이 원자 수준에서 고르지 않을 때 발생하지만, 상이한 결정 방향으로 폴리 크라이스트 틴 상태에서 강자성 전극을 사용하는 현재 TMR 무료 바카라에서 불균일 함을 제거하기가 어려웠다
AIST는 이제 결정 방향이 정렬되는 결정 방향을 갖는 단결정 상태에서 강자성 전극을 사용하여 TMR 장치를 시작했습니다2위의 문제에 대한 새로운 솔루션은 위에서 성장할 기술을 개발함으로써 입증되었습니다 이것은 MRAM GBIT보다 매우 큰 용량으로가는 길을 열었습니다
(1) 초대형 전극에 의한 개선 된 TMR 비율
TMR 무료 바카라는 단결정 강자성 전극 (Fe (001))를 사용하여 제조되었고, Fe (001) 전극의 두께가 극도로 얇아져 (2nm 미만) 부드럽게 될 때 TMR 비율이 증가하는 새로운 현상이 발견되었다 (도 1 참조) TMR 비율은 전통적으로 전극에 사용되는 강자성 물질에 고유 한 값으로 간주되었으며, 실제적인 관점에서 볼 때, 주요 재료로 간주되는 Fe, Co 및 Ni와 같은 강자성 전이 금속의 경우 약 60%로 간주됩니다 본 결과는 TMR 비가 재료에 고유 한 것이 아니라 나노 기술을 사용하여 (전극의 초강도로 인해 전자가 갇힌 양자 크기 효과)가 값을 크게 변화시킬 수 있음을 보여줍니다 이 현상을 사용하여, 기존의 코-U-FE 전극을 사용하여 TMR 무료 바카라에서도 강자성 전극 층 초박형을 만들어 TMR 비율을 향상시킬 수있다 또한, 강자성 전극을 얇게하는 것은 TMR 무료 바카라가 정제 될 때 쓰기가 쉽다는 이점이있어 고도로 통합 된 MRAM에 적합합니다
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그림 1 : 단결정 FE (001) 전극을 갖는 TMR 비율과 TMR 무료 바카라의 두께 (수평 축)의 관계
(Fe의 두께가 약 1nm 인 경우 TMR 비율이 증가)
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(2) 단결정 전극을 이용한 매우 매끄러운 전극
TMR 무료 바카라의 두 강자성 전극의 표면이 고르지 않으면, 이들 전극 사이에 자기 커플 링이 발생하며, 자기화 방향을 변경하는 데 필요한 자기장의 크기는 다르므로 MRAM을 작성하기가 어렵다 다결정 전극을 사용하는 현재 TMR 장치의 경우, 결정 입자에 의해 야기 된 전극의 표면 불규칙성은 불균일에 의해 야기된다자기 정적 커플 링입니다 발생합니다 이 문제를 해결하는 효과적인 방법은 결정 입자를 제거하기 위해 전극 층을 단축화하는 것입니다 AIST는 TMR 무료 바카라의 전극을 단결정화함으로써 원자 수준에서 전극 표면을 성공적으로 평활화했습니다 (그림 2 참조)
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그림 2 전자 현미경 (TEM) 단결정 FE (001) 전극을 갖는 TMR 무료 바카라의 단면의 사진
(원자 수준에서 부드러운 전극을 성공적으로 제작)
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(3) 실리콘 LSI 칩에서 단결정 TMR 장치를 제조하는 새로운 방법
단결정 전극을 갖는 TMR 무료 바카라는 우수한 특성을 가지지 만, MGO 또는 GAA로 만든 단결정 기판을베이스로 사용하는 것은 실용적이지 않다 MRAM에서, TMR 무료 바카라는 실리콘 LSI 칩에 제조되므로, 산화 실리콘 산화물 또는 금속 배선의 기판에 TMR 무료 바카라를 쌓아야한다 AIST는 MGO 언더 레이어를 사용하여 임의의베이스에 고도로 배향 된 매우 매끄러운 전극 층을 제조하는 방법을 개발했습니다 [그림 3] 10nm 두께의 mgo스퍼터링 영화 형성비정질 구조 MGO는 하단에서 자라며 높은 방향 MGO (001)는 상단에서 자랍니다 IT에서 금속 층을 키우면 매우 매끄럽고 단결정 강자성 전극을 생산할 수 있습니다 AIST는 실제로 산화 실리콘에서 이러한 TMR 장치를 제조하는 데 성공했습니다 이를 통해 실리콘 LSI 칩에서 새로운 고성능 TMR 무료 바카라를 제작할 수 있습니다
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그림 3 MGO 언더 레이어를 사용하여 실리콘 기판에 제작 된 TMR 무료 바카라의 단면 사진
(원자 수준에서 부드러운 인터페이스를 갖는 단결정 FE (001) 전극 층을 성공적으로 제작)
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현재 가장 높은 TMR 비율을 나타내는 전극 재료 (COFE 합금)를 사용하여 매우 얇은 단결정 전극으로 새로운 TMR 무료 바카라를 제조하고 TMR 비율의 50%를 초과하는 최고 성능 TMR 무료 바카라를 실현할 계획입니다 또한이 회사는 초 미세 TMR 무료 바카라 (100 nm 규모)를 계획하고 1GBIT를 초과하는 고도로 통합 된 MRAM을 달성하기위한 기본 기술을 확립하는 것을 목표로합니다