インフォメーション

2014年度 インフォメーション

MRAM向けスパッタリングターゲット材料


MRAMは、磁気抵抗効果を利用した不揮発性メモリの一つ。記録データ保持に電力が不要のため省エネルギーで、データ読み出し・書き込みの動作速度が速く、書き換え回数が無限大という、理想的なメモリとして期待されています。最近では、さらなる高速動作、大容量化を実現させる技術として、“磁気抵抗素子部”に垂直磁化TMR素子を用い、データ書き換えに“スピン注入磁化反転(spin transfer torque = STT)”を利用したSTT-MRAMが注目されています。

垂直磁化TMR素子の構造例
東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター 高性能MTJ素子の開発事例
垂直磁化TMR素子の構造例 (参考資料)
http://www.cies.tohoku.ac.jp/program/
research/program_01.htm

産業技術総合研究所 開発した垂直磁化TMR素子の断面構造の模式図
垂直磁化TMR素子の構造例 (参考資料)
http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/
pr2010/pr20100513/pr20100513.html

 

MRAMの材料

MRAMの構造は、“磁気抵抗素子部”と“トランジスタ部” とに大別することが出来ます。弊社では、これらを構成する薄膜作製用のPVD材料、CVD材料(ALD材料を含む)を幅広く取り扱っております。特に、磁気抵抗素子部は、要素技術開発当初より、単金属から各種合金、酸化物といった素材のスパッタリングターゲットやタブレットを、様々な純度形状でご提供しております。用途、目的に応じたカスタマイズ、新規材料、特殊形状などのご相談にも対応いたします。

磁気抵抗素子部材料例

磁性層

Co-Fe-B
Co-Fe, Tb-Fe-Co, Ni-Fe, Ni-Fe-Co
Co/Pt, Fe/Pt
Mn-GaなどMn合金
Co2(FeMn)SiなどCo基ホイスラー合金

バリア層

MgO, Mg

スペーサー層

Ru, Cu, Ta

反強磁性層

Ir-Mn, Pt-Mn

電極

Cr, Au, Ru, Ta


トランジスタ部材料例

ゲート絶縁体用

HfO2、HfO2-Al2O3、La2O3、La2O3-Mo、Y2O3

電極/配線用

W、Ti、TiN、Al、Cu、Ta

層間絶縁膜

BPSG(SiO2-B2O3-P2O5)

保護膜

SiN


CVD、ALD材料事例

TaN用

TAIMATA*、TBTEMT

TiN用

TDMAT

SiO2、SiN用

3DMAS、4DMAS

HfO2用

TDMAHf、HfCl4

*:当社のオリジナル製品          

@低パーティクルMgOターゲット

酸化マグネシウムは次世代HDDメディアのテンプレート層およびTMRヘッドやMRAMのMTJ素子に欠かせない機能性材料です。当社は2002年よりMTJに適したスパッタリングターゲットの供給をいち早く始めました。記録性能の向上には材料性能の向上が必要です。当社は「技術革新の源は高純度材料にあり」をモットーに「高純度」「高密度」「低パーティクル」を特徴にした酸化マグネシウムターゲットの供給を可能にしました。





MgOターゲット
ミラー研磨品


ACo-Fe-Bターゲット(焼結品/溶融品)

焼結品・溶融品のCo-Fe-Bターゲットをご提供しております。焼結工程と溶融工程の両工程の設備を有しており、お客様の要望に沿った製造工程に対応出来るよう、開発を進めております。Co-Fe-Bは脆性材料のため焼結工程で作製されることが多い素材ですが、注目され始めた当初より工程開発に取り組み、溶融工程を確立。低酸素仕様の溶融品ターゲットをご提供しております。対応可能な組成比、形状につきましては、お問い合せ下さい。





溶融品Co-Fe-Bターゲット
純度 3N
酸素(分析例) < 30 ppm



弊社製MgOターゲットおよびCoFeBターゲット用いたTMR素子におけるMR比

 

B溶融品Ruターゲット

Ruは、酸素量などのターゲット品質が、膜質やデバイス特性に大きな影響を及ぼすことが指摘されており、品質改善が求められていました。弊社では、溶解工程で作製することで、低酸素化および低カーボン化を実現しました。

< Ruターゲットの分析例>
Element Analysis (ppm)
溶融品 焼結品(従来品)
C 10 ← 90% down ←

100

O 10 ← 90% down ← 100
N < 10 ←← 10

 

C新規材料/Mn-Gaターゲット、Co基ホイスラー合金ターゲット

焼結工程・溶融工程を駆使して、新規磁性層材料として期待されている各種Mn合金ターゲット、Co基ホイスラー合金ターゲットを作製しております。これらの多くが脆性材料であり、焼結工程で作製されることが多い素材です。一方、磁性層という用途により低酸素仕様製品、ターゲットの大型化のご要望も多くあります。溶融品でのご提供を目指し、チャレンジを継続しています。最近では、貴金属・希土類フリー磁性材料として最近注目されているMn合金MnxGa100-x (55≦x≦75)の溶融品大型ターゲットをご提供出来るようになりました。


2014.12