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富士通研と東工大、次世代FeRAM向け新材料を開発

[issued: 2008.03.28]

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 富士通研究所と東京工業大学は、90nmプロセス以降の次世代FeRAM向けのメモリー材料を開発したと発表した。新材料は、ビスマスフェライト(BiFeO3、BFO)の成分の一部を置き換えたもので、同材料を用いて1000億回の繰り返し書き換えとリーク電流を低減することに成功した。

 現在、180nmプロセスのFeRAMメモリー材料としてチタン酸ジルコン酸鉛(Pb(Zr,Ti)O3、PZT)が使用されている。しかし、同材料は微細化を進めると、情報の記録に必要となる電荷量が得られなくなるため、130nmプロセス以降への適用には限界があるとされてきた。これに対し、BFOはRZTよりも大きな電荷量を蓄えられる強誘電材料として新たなメモリー材料として期待されているが、実用化に向けては書き換え回数が不十分でリーク電流が大きいなどの課題があったという。

 両者は今回、BiFeO3の成分の一部を置き換えたゾルゲル溶液を用いて、BiFeO3を結晶化するゾルゲル法を開発した。ビスマス(Bi)成分の一部を、ランタノイド系希土類元素のサマリウム(Sm)で置き換えることで、書き換えによる劣化を抑え、鉄(Fe)成分の約半分をクロム(Cr)に置き換えたゾルゲル溶液を用いてBFOを結晶化、リーク電流を低減することに成功したという。

 新材料を評価した結果、Bi成分の一部をSmへ置き換えたメモリー材料では、書き換えによる劣化が大幅に改善、1000億回まで動作することを確認。また、Fe成分の半分をCrへ置き換えたメモリー材料では、従来のBFOに比べてリーク電流を数千分の1に低減、PZTと同等に抑えることができたという(図)。これにより、BFOはPZTに替わるFeRAMのメモリー材料として有効であり、90nmや65nmプロセスにおいても、現行の180nmプロセス製品と同じ構造で実用化することが可能となり、大容量化の見通しが得られたとしている。


          新材料のリーク特性


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