刊行に寄せて【宮崎 照宣】 |
磁性材料研究の歴史 1 |
磁性薄膜研究の歴史 2 |
MRAM (Magnetoresistive Random Access Memory) 4 |
第1章 半導体技術者でも理解できる磁性体の基礎物理【猪俣浩一郎】 |
1. 金属の強磁性 9 |
1.1 概論 9 |
1.2 強磁性とは 9 |
1.3 磁気モーメントの担い手 11 |
1.4 強磁性のバンド理論 13 |
1.5 スレーターポーリング曲線 16 |
1.6 磁気異方性 16 |
2. ヒステリシス曲線 17 |
2.1 概論 17 |
2.2 磁区 17 |
2.3 磁壁 19 |
2.4 磁化過程 21 |
2.5 超常磁性 23 |
2.6 アステロイド曲線 23 |
3. 強磁性スピンの動力学 25 |
3.1 スピンの首振り運動 25 |
3.2 スピン共鳴と磁化回転速度 25 |
第2章 TMR・GMR 磁性素子技術 |
2.1 TMR・GMR磁性素子技術 |
2.1.1 GMR・TMR素子の材料設計と基本性能【齋藤 好昭】 29 |
1.概論 29 |
2. GMR・TMR素子のセル構造 29 |
3. GMR・TMRの原理と特性 31 |
3.1 GMRの原理 31 |
3.2 TMRの原理 34 |
3.3 GMR, TMRの特性 36 |
2.1.2 TMRの材料特性と形状効果【小林 和雄】 39 |
1. 磁性材料依存性 39 |
2. 絶縁層形成方法 40 |
3. 熱処理効果 43 |
4. 絶縁層材料による違い 45 |
5. バイアス電圧依存性 46 |
6. ハーフメタリック材料 47 |
7. 低抵抗化 48 |
8. 形状効果 50 |
2.1.3 スピン反転技術【松山 公秀】 54 |
1. スピン反転によるMRAM機能動作 54 |
2. スピン反転特性とMRAM動作性能 57 |
2.2 TMR・GMR素子の製造方法(磁性膜・トンネル膜) |
2.2.1 酸化膜・磁性膜の製造法【荒木 悟】 64 |
1. 酸化膜製造法 64 |
1.1 概論 64 |
1.2 酸化膜抵抗とMR変化率 64 |
1.3 純酸素酸化法 67 |
1.4 オゾン酸化法 69 |
1.5 ラジカル酸化法 69 |
1.6 プラズマ酸化法 71 |
1.7 酸化方法の比較 72 |
2. 磁性膜製造法 74 |
2.1 概論 74 |
2.2 古典的なスパッタ法 77 |
2.3 最新スパッタ技術 78 |
2.4 イオンビーム堆積(IBD)技術 79 |
2.5 成膜エネルギによる多層膜微細構造・磁気特性の差異 81 |
2.6 次世代に向けての課題 82 |
2.2.2 微細加工技術【中谷 功】 85 |
1. 磁性体の微細加工技術の概要 85 |
2. 三次元微細加工技術 86 |
3. 光リソグラフィ技術 88 |
4. 電子線描画技術 90 |
5. エッチング法およびイオンミリング法 92 |
6. リフトオフ法およびメッキ法 95 |
2.3 GMR・TMR素子の評価方法【松寺 久雄】 96 |
1. 電気特性評価手法 96 |
1.1 概論 96 |
1.2 MR特性評価装置 96 |
1.3 静電気対策 97 |
1.4 MR特性評価 97 |
1.4.1 測定サンプル 97 |
1.4.2 GMR/TMR素子の特性評価 98 |
1.5 アステロイドカーブ評価 100 |
2. 磁気特性評価 101 |
3. 信頼性 102 |
第3章 MRAM の現状 |
3.1 MRAMの現状【田原 修一】 107 |
1. はじめに 107 |
2. MRAMの原理 108 |
2.1 セル構造 108 |
2.2 書き込み 111 |
2.3 読み出し 112 |
3. 予想されるMRAMの性能 114 |
3.1 概要 114 |
3.2 速度 114 |
3.3 消費電力 115 |
3.4 書き換え耐性 116 |
4. MRAM応用 116 |
4.1 社会的要請 117 |
4.2 技術的要請 117 |
4.3 他メモリとの特性比較 118 |
5. MRAM実用化への課題 119 |
5.1 プロセス技術 119 |
5.2 素子特性のバラつき 120 |
5.3 微細化 121 |
6. まとめ 122 |
3.2 255 kb MRAM【 Saied Tehrani, Mark DeHerrera,Mark Durlam,Brad N.Engel,Nick D.Rizzo,and Jon M.Slaughter 】 123 |
1. INTRODUCTION 123 |
2. MAGNETIC MEMORY CELL MATERIALS 123 |
3. FUNDAMENTALS OF MRAM PROGRAMMING 126 |
4. INTEGRATION AND CIRCUIT DEMONSTRATION 127 |
5. CONCLUSION 130 |
6. ACKNOWLEDGMENTS 131 |
3.3 MRAM の将来【猪俣浩一郎】 133 |
1.概論 133 |
2.素子抵抗 133 |
3.信号電圧 133 |
4.書き込みパワー 135 |
4.1反磁界低減素子構造 135 |
4.2 スピン注入による磁化反転 135 |
5. ビット間相互作用 138 |
6. アーキテクチャ 138 |
第4章 不揮発性メモリLSIの現状と将来 |
4.1 FLASH【作井 康司】 143 |
1. はじめに 143 |
2. フラッシュメモリとは 143 |
2.1 基本的なメカニズム 143 |
2.2 書き込み/消去方法 144 |
2.3 フラッシュメモリの理論的な原理 146 |
2.3.1 チャネルホットエレクトロン注入現象 146 |
2.3.2 トンネル現象 147 |
3. 半導体不揮発性メモリの分類 148 |
3.1 概要 148 |
3.2 AND型 150 |
3.3 DINOR型 151 |
4. NOR型とNAND型の比較 151 |
4.1 概要 151 |
5. NAND型フラッシュメモリ技術 154 |
5.1 NAND型フラッシュメモリの回路構成 154 |
5.2 NAND型フラッシュメモリの高集積セル技術 155 |
5.3 NAND型フラッシュメモリの基本動作 156 |
5.4 フローティング書き換え禁止技術 157 |
5.4.1 フローティング消去禁止方式 157 |
5.4.2 フローティング書き込み禁止方式 158 |
5.5 ビットごとベリファイ技術 159 |
5.6 ステップ・アップ書き込み方式 161 |
5.7 ビット線シールド技術 162 |
6. 256MビットNAND 型フラッシュメモリ技術 164 |
7. おわりに 168 |
4.2 FeRAM (強誘電体メモリ)【有本 由弘】 170 |
1. はじめに 170 |
2. FeRAM とは 170 |
2.1 概論 170 |
2.2 データ書き込み方法 172 |
2.3 データ読み出し方法 173 |
2.4 データ保持時間 175 |
2.5 書き換え回数 175 |
3. FeRAM の現状と将来 177 |
3.1 キャパシタ材料 178 |
3.2 キャパシタ構造 179 |
3.3 セル構成 179 |
3.4 FeRAM 回路 180 |
3.5 これからのFeRAM 181 |
4. FeRAMのアプリケーション 182 |
4.1 概要 182 |
4.2 スマートカード 183 |
4.3 バックアップが不要なメモリ 185 |
4.4 新しい応用 185 |
5. まとめ 186 |
4.3 次世代FeRAM【石原 宏】 188 |
1. 次世代FeRAMの特徴 188 |
2. 新しい集積回路の提案 189 |
2.1 単一トランジスタセル型デジタルメモリ 189 |
2.2 論理LSIの高機能化 190 |
2.3 ニューラルネットワーク用シナプスデバイス 191 |
3. 次世代FeRAM作製の現状と問題点 192 |
3.1 強誘電体ゲートFETの問題点 192 |
3.2 材料ならびにデバイス構造の最適化 193 |
3.3 強誘電体ゲートFET作製の現状 195 |
3.3.1 バッファ層にSiO₂ を用いたMFMOS-FET 195 |
3.3.2 MFIS構造の作製 196 |
3.4 機能分離1T2C型メモリ 198 |
3.4.1 セル構造と基本動作 198 |
3.4.2 実験結果 200 |
4. 今後の展望 201 |
第5章 MRAMへの期待【安藤 功兒】 205 |