強誘電体HfO_2FTJの高TER化と多値化のためのデバイスおよびプロセス設計

摘要

IoTエッジデバイスの数は今後数兆個にも達すると試算されており必然的に低消費電力動作が求められる.そのデータストレージメモリとしてはフラッシュメモリに代わる高速·大容量·低消费電力かつローコストな不揮発性メモリが望まれる.また人工知能アルゴリズムの導入が進む中，クラウド側の計算•通信負荷を低減するためにエッジデバイスにおいて人工ニューラルネットワークのハードウエア実装をねらう動きもあり，そのためには多値またはアナログ動作する不揮発性メモリが必要となる.本研究ではCMOSプロセスと整合性の高い強誘電体HfO_2材料を用いたトンネル接合(FTJ)メモリに着目し，ストレージメモリまたはシナプティックデバイスとしての応用を目指して高トンネル抵抗(TER)比•多値化のためのデバイスおよびプロセスの設計指針を検討した.実際に設計·試作した強誘電体HfO_2FTJ メモリセルにおいて30以上のTER比と口バストな多値メモリ動作を実証した.