고급 산업 과학 기술 연구소 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "AIST"), 전자 연구 부서 (Wada Toshimi 회장) 및 Anerva Co, Ltd (이마무라 아리 타카 회장) ( "Anerva"로 언급 된)는 울트라 높이의 Density를 기반으로합니다자기 헤드 읽기유망한보기터널 magnetoresistive (바카라 하는 법 (터널링 자기 저항))우리는 장치를위한 대량 생산 기술을 성공적으로 개발했습니다
작년에 AIST와 Anerva가 성공적으로 개발 된 터널 장벽산화 마그네슘 (MGO)(2 단계 필름 형성 방법), 자기 헤드 애플리케이션에 필수적저 저항 바카라 하는 법 장치이 장치는 정사각형 미크론 당 대략 2 옴의 저항성 바카라 하는 법 요소이며, 실온에서 140%의 거대한 자기 저항율을 달성합니다 이것은 산화 알루미늄을 사용하여 지금까지 자성 헤드 응용 분야를 위해 개발 된 터널 장벽으로 사용 된 바카라 하는 법 장치 ( "기존 바카라 하는 법 장치")보다 7 배 더 많은 성능입니다
이번에 개발 된 고성능 바카라 하는 법 요소는 수정없이 자기 헤드 생산 현장에서 표준적으로 사용되는 기존 스퍼터링 장치를 사용하여 실현 될 수 있으며 제조 장비에 거의 부담이되지 않습니다 이것은 제곱 인치당을 허용합니다녹음 밀도200gigabit9188_9295보다 큰 초고 밀도 하드 디스크를 달성합니다 9188_9295 | 새로운 바카라 하는 법 요소가 차세대 자기 헤드의 후보가되었다고 말할 수 있습니다 올해의 결과는 정보 기기 및 기타 제품에 대한 수요가 증가하는 하드 디스크의 성능을 크게 향상시키는 기술 일 것으로 예상됩니다
이에 대한 자세한 내용은 2005 년 4 월 4 일부터 8 일까지 나고야에서 개최 될 국제 회의 "Intermag 2005"에서 초대 된 강의에서 발표 될 예정이다 (프레젠테이션 날짜 : 4 월 7 일, 강의 번호 : FB-05)
1988 자기 금속 다층 필름거대한 자석성 (GMR) 효과| 이 현상을 이용한 하드 디스크에 대한 자기 헤드 (GMR 헤드)가 발견되었고 1990 년대 후반에 상용화되었습니다 (그림 1 참조) GMR 헤드는 이전 자기 헤드 (MR Heads)보다 출력 성능 (자기 저항 비율)이 훨씬 높았으며, 이는 하드 디스크의 기록 밀도 (한 시점에서 연간 비율보다 두 배나 높은)와 더 낮은 가격이 급격히 증가하고 현재까지 평방 인치 당 100 기가 비트의 높은 기록 밀도를 가진 하드 디스크가 실현되었습니다 현재 하드 디스크는 컴퓨터 및 서버로 제한되지 않지만 비디오 레코더, 자동차 내비게이션 시스템, 디지털 카메라, 휴대 전화 등으로 확장되고 있습니다
그러나, 하드 디스크의 향후 개발을 살펴보면, 현재 GMR 헤드는 약 15%에 불과하므로 더 높은 밀도 기록을 수용하기가 어렵습니다 기록 밀도가 매년 30%에서 40% 증가하기 위해서는 고성능 차세대 자기 헤드의 개발이 필수적 일 것입니다 차세대 자기 헤드의 후보자로서 두 가지 유형의 자기 헤드가 제안되었다 : (1) 바카라 하는 법 효과를 사용한 바카라 하는 법 헤드 (그림 3 참조) 및 (2) CPP-GMR 헤드는 GMR 요소의 필름 두께에 수직으로 흐르는 방향으로 전류를 흐르고 있으며 현재 광범위한 연구 및 개발을 진행하고 있습니다 특히, 바카라 하는 법 헤드는 2004 년 하반기부터 실제 하드 디스크에 설치되었으며, 이와 관련하여 그들은 차세대 자기 헤드 경쟁에서 발전하고 있습니다
10178_10541MRAM70%의 자성 저항성 비에 대해 개발 된 고해상도 바카라 하는 법 요소가 얻어 지지만 조건 (II)을 충족하는 저택성 바카라 하는 법 요소의 경우, 자성상 비율이 약 20%로 떨어졌습니다 따라서, 조건 (II)을 충족하는 저택성 바카라 하는 법 요소의 개발과 100% 이상의 자기 저항 비율을 갖는 수요가 강한 수요가있었습니다
작년에 AIST와 Anerva는 터널 장벽으로 산화 마그네슘 (MGO)을 사용하여 새로운 바카라 하는 법 장치를 공동으로 개발하여 실온에서 230%의 거대한 자기 저항율을 달성했습니다 이때, 바카라 하는 법 요소의 저항 값은 사각형 미크론 당 대략 500 Ω였으며, 이는 MRAM에 적용하기에 최적 이었지만 자기 헤드에 적용하기에는 너무 높았다
*2004 년 9 월 7 일 발표 (보도 자료)
・세계적 수준의 성능 바카라 하는 법 (Tunnel Magnetoresistance)을위한 대량 생산 기술 개발
-스퍼터링 필름 형성 방법-
그림 1 (a) : 하드 디스크 구조
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그림 1 (b) : 자기 헤드의 구조
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Magnetoresistance 비율 = (ra-RP) ÷ rP |
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그림 3 : 바카라 하는 법 요소의 터널 자기 정상 (바카라 하는 법) 효과
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(1) 저항력이 낮은 140%의 거대한 자기 정상 비율을 달성합니다
자기 헤드 제조 현장에서 사용되는 표준
스퍼터링 장비(Anerva C-7100 (그림 5 참조) 사각형 미크론 당 바카라 하는 법 요소의 저항을 4 Ω 미만으로 줄이려면 MGO 터널 배리어의 두께가 1 나노 미터 (1 nm : 10 억 미터) 미만으로 감소해야합니다 작년에 MRAM에 대한 새로운 바카라 하는 법 요소가 제작되었을 때, 하부 전극에 MGO 층을 직접 쌓아서 바카라 하는 법 요소를 제조 하였다 (도 6A 참조) 그러나,이 기술을 사용하여 저항성 바카라 하는 법 요소를 제조 할 때, 터널 장벽이 얇아지는 영역에서 자기 저항성 비율이 갑자기 감소하고, 4 Ω 이하의 저지성 바카라 하는 법 요소가 4 Ω 이하의 낮은 저항성 바카라 하는 법 요소가 충분한 자기성 비율을 얻을 수 없다는 것을 발견했다 (그림 7 참조) 이 문제는 MGO 터널 배리어 층의 얇아짐에 의해 야기되는 것으로 생각되며, 이는 하부 전극의 표면이 산화되므로 전자가 더 쉽게 산란 될 수 있습니다 이 문제를 해결하기 위해, MGO 터널 배리어 층은 2 단계 필름 증착 방법으로 알려진 기술을 사용하여 증착되었다 즉, 금속 마그네슘을 먼저 하부 전극에서 얇게 적층시킨 후, MGO 층을 적층시켰다 (도 6B 참조) 결과적으로, 얇은 터널 장벽이 얇은 영역에서도 자기 정전기 비율의 감소가 억제되었고, 실온에서 140%의 큰 자기 정상 비율이 제곱 마이크론 당 대략 2Ω의 낮은 저항 바카라 하는 법 요소로 달성되었다 (도 7 및 8 참조) 이는 산화 알루미늄을 사용한 기존 저항성 바카라 하는 법 요소의 출력 성능의 7 배에 해당하며 초고 밀도 하드 디스크의 자기 헤드에는 충분합니다 무화과 도 9는 제조 된 바카라 하는 법 요소의 단면을 나타내는 전자 현미경 사진이다
(2) 초 고밀도 하드 디스크를위한 차세대 자기 헤드의 가장 가능성이 높은 후보자가되었습니다
바카라 하는 법 헤드와 CPP-GMR 사이의 개발 경주는 차세대 자기 헤드의 좌석을 향한 헤드가 작년 상반기까지 완전히 혼란스러운 상태에있었습니다 기존의 바카라 하는 법 요소를 사용하는 바카라 하는 법 헤드는 작년 후반에 CPP-GMR 헤드보다 앞서 판매되었지만 바카라 하는 법 요소의 저항을 낮추는 것이 원칙적으로 어렵다는 강력한 견해도있었습니다 그러나 새로운 바카라 하는 법 요소에 대한 저항력이 낮고 자석성이 높은 비율을 결합한이 성과 덕분에 인치당 200 기가비트가 200 기가 바트의 높은 기록 밀도가 높은 하드 디스크를 실현하기가 더욱 신뢰할 수있게되었습니다 차세대 자기 헤드의 향후 발달은 산화 마그네슘을 사용하는 새로운 바카라 하는 법 요소에 초점을 맞출 것이라고 믿어집니다
AIST와 Anerva는 공동 연구를 수행하고 있으며이 연구의 결과는이 연구의 일부로 얻었습니다 이번에는 Anerva가 박막을 제작했으며 AIST는 장치 처리 및 평가를 수행했습니다
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그림 5 : 자기 헤드 생산을위한 스퍼터링 장치
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(a) 기존의 필름 형성 방법 |
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(b) 2 단계 필름 형성 방법 |
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그림 6 : (a) 기존의 필름 형성 방법 및 (b) 2 단계 필름 형성 방법
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그림 7 : 기존 필름 형성 및 2 단계 필름 형성 방법의 장치 성능 비교
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그림 8 : 새로운 바카라 하는 법 요소의 특성 요소 저항 : 사각형 미크론 당 24 Ω Magnetoresistance 비율 : 140% (실내 온도)
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그림 9 : 제조 된 바카라 하는 법 요소의 단면을 보여주는 전자 현미경 사진
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우리는 양 당사자의 공동 연구 구조를 통해 다음 문제에 대해 계속 노력할 계획입니다
- 이번에 개발 된 새로운 바카라 하는 법 요소의 더 낮은 저항과 높은 자력 비율 탐색
- 자기 헤드에 필요한 기타 특성 평가 (자기장 감도, 내구성 등)