埋め込みMRAMの磁気トンネル接合（MTJ）に要求される条件：福田昭のストレージ通信（107） GFが語る埋め込みメモリと埋め込みMRAM（7）（2/2 ページ）

[福田昭，EE Times Japan]

400℃の配線工程でMTJの品質を維持する

　多層配線の製造工程では、最大で400℃の高温プロセスを使う。これはMTJの製造温度の上限が400℃であるとともに、MTJが400℃の温度に耐えなければならないことを意味する。

　MTJの特性で最も重要なのは、「トンネル磁気抵抗比（TMR比）」である。TMR比（単に「TMR」と記述することが多い）は、磁気トンネル接合（TMJ）が反平行状態（高抵抗状態）の電気抵抗と平行状態（低抵抗状態）の電気抵抗の違いを示す指標で、「（反平行の抵抗値マイナス平行の抵抗値）/平行の抵抗値（％）」で表現する。例えば反平行の抵抗値が平行の抵抗値の2倍であれば、TMRは100％となる。TMRは読み出した信号の論理レベルを決めるマージンであり、高いことが望ましい。

　もう1つの重要な指標は「保磁力（Hc）」である。Hcは強磁性体で磁化反転が始まる磁界（逆方向の磁界）の大きさであり、MRAMでは不揮発性の度合いを示す。保持力が大きいと、長期間にわたって安定にデータを維持できる。保持力は基本的には高いことが望ましいものの、あまりに保持力が高過ぎるとデータの書き換えが難しくなるので、適切な値の範囲が存在する。

　埋め込みMRAM用のMTJでは、MTJのパターン形成後に400℃、60分間の高温処理でもTMRとHcが劣化しないことが求められる。

400℃の高温処理によるTMRとHcの変化。横軸は時間（分）。100分間が経過しても、十分な品質が保たれていることが分かる。出典：GLOBALFOUNDRIES（クリックで拡大）

　MTJのTMRとHcの大きさは、MTJのサイズによっても変化する。MTJを微細化しても、一定値以上のTMRとHcを確保する必要がある。

（次回に続く）

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