东芝开发出Gbit MRAM专用新型TMR元件

东芝开发出了有助于实现1Gbit以上磁阻内存MRAM的新型TMR元件。开发时，组合运用了旨在实现微细化的自旋注入反磁化方式（以下简称自旋注入方式）、以及可大幅减小元件尺寸的垂直磁化技术。这是于美国时间2007年11月6日，在美国佛罗里达州坦帕（Tampa）举办的磁记录相关国际会议“第52届磁学与磁性材料年会（Annual Conference on Magnetism and Magnetic Materials，MMM）”上发表的成果。“这是全球首个以垂直磁化方式工作的TMR元件”（该公司）。

自旋注入方式是通过电流中的电子自旋作用实现磁化方向翻转的记录方式。将与电子自旋方向一致的电流通入以磁性体夹持绝缘膜的TMR元件，借此实现磁化翻转。由于在缩小TMR元件尺寸的同时，也可减小写入电流，因此，有助于实现微细化。另一方面，垂直磁化是一种利用磁性层的垂直方向磁化的方式，与以前的面内磁化方式相比，由于反磁化时的能量较低，仅需较少电流即可写入，因此，具有容易使所选用的晶体管实现小型化的优点。不过，以前由于确保膜界面所需的平滑性非常困难，因此，人们认为很难将垂直磁化方式应用于MRAM。

此次开发的新型TMR元件的结构

此次，东芝从自旋注入方式及垂直磁化技术的原理考虑，在改良材料以及整个工艺的同时，还以对于确保性能至关重要的界面部分为中心，着手改进了元件的结构。自由层以及固定层均采用了稀土类金属TbCoFe。信道绝缘膜采用MgO，界面层采用CoFeB，均形成1nm左右的薄层，各层通过极其平滑的界面进行接合。此次，已确认以这种结构形成的元件可稳定工作。开关时的电流密度相当小，最小仅为3.0×106A/cm2。顽磁力相当大，约为1200 Oe。

　　今后，东芝将继续开发更适用于自旋注入的材料、以及集成化所需的减少误差技术等，力争在数年内确立集各项关键技术于一体的基础技术。此次开发的技术中的部分技术，是作为NEDO（日本新能源及产业技术综合开发机构）的委托业务“自旋电子学不挥发性功能技术项目”开发的。