五酸化タンタル界面層の形成による相変化メモリの書換えの低電力化

摘要

相変化メモリの低電力書換えを実現する革新的なメモリセルを開発した。 GeSbTe（GST）とWプラグの間に極薄のTa205界面層を挿入することにより、セルの書換えに必要な電圧／電流を大きく低減することを見出した.このTa205界面層は、GSTの効率的な発熱を可能にする熱抵抗層としてだけでなく、GSTとSiO2間の接着層としても機能する。 一方、極薄の絶縁膜では直接トンネル電流が支配的であるため、WプラグからGSTに流れる電流を界面層が阻害することはない。この結果、130nmノードのCMOSプロセスで試作した、直径180nmのWプラグを有するメモリセルにおいて、電源電圧1．5V以下で電流100uA以下でも確実に書換え可能な相変化メモリセルが得られた。さらに、Ta205界面層の形成方法を最適化することにより、抵抗値のウエハ面内ばらつきを抑制すると同時に、高抵抗／低抵抗比が2桁で108回の書換えを実現した。