近日，北京航空航天大學(xué)與微電子所聯(lián)合成功制備國(guó)內(nèi)首個(gè)80納米自旋轉(zhuǎn)移矩——磁隨機(jī)存儲(chǔ)器芯片(STT-MRAM)器件。

STT-MRAM是一種極具應(yīng)用潛力的下一代新型存儲(chǔ)器解決方案。由于采用了大量的新材料、新結(jié)構(gòu)，加工制備難度極大。當(dāng)前，美韓日三國(guó)在該項(xiàng)技術(shù)上全面領(lǐng)先，很有可能在繼硬盤(pán)、DRAM及閃存等存儲(chǔ)芯片之后再次實(shí)現(xiàn)對(duì)我國(guó)100%的壟斷。

微電子所集成電路先導(dǎo)工藝研發(fā)中心研究員趙超與北京航空航天大學(xué)教授趙巍勝的聯(lián)合團(tuán)隊(duì)通過(guò)3年的艱苦攻關(guān)，在STT-MRAM關(guān)鍵工藝技術(shù)研究上實(shí)現(xiàn)了重要突破，在國(guó)內(nèi)首次采用可兼容CMOS工藝成功制備出直徑80nm磁隧道結(jié)，器件性能良好，其中器件核心參數(shù)包括隧穿磁阻效應(yīng)達(dá)到92%，可實(shí)現(xiàn)純電流翻轉(zhuǎn)且電流密度達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。

在北京市科委的大力支持下，該工作完全采用了可兼容傳統(tǒng)CMOS集成電路的工藝方法和流程，具備向產(chǎn)品化、產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移的條件，對(duì)我國(guó)存儲(chǔ)器產(chǎn)業(yè)的技術(shù)突破形成了具有實(shí)際意義的推動(dòng)作用。

圖1． STT－MRAM存儲(chǔ)芯片器件原理圖

圖2． 直徑80nm MTJ器件俯視圖

圖3． 直徑80nm MTJ器件

圖4． TMR效應(yīng)測(cè)試結(jié)果

圖5． STT效應(yīng)測(cè)試結(jié)果