나노기술 및 정책 정보

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● 산업기술종합연구소(AIST) 신원리컴퓨팅연구센터 비휘발메모리팀 연구팀이 탄탈럼(Ta)을 원자층 수준에서 제어하여, 자기 저항 메모리(MRAM)의 자기 안정성을 비약적으로 개선하는 기술을 개발

● 정보 기록에 전압을 이용하는 전압 기입 방식 MRAM(전압 구동 MRAM)의 자기 저장층은 두께 약 1nm로 매우 얇기 때문에 배선 공정에서 400˚C 가까운 고온에 노출되었을 때 전극 재료와 섞여 기억 특성 지표인 자기 안정성 및 전압 자화 제어 효율이 크게 저하

● 연구진은 자기 기억층으로 코발트철보론(CoFeB) 합금을 사용, CoFeB과 거의 섞이지 않는 산화마그네슘(MgO)을 확산 방지층으로 금속 전극 사이에 삽입함으로써 자기 안정성과 전압 자화 제어 효율 저하 요인인 원자 확산을 차단하는 데 성공

● 탄탈(Ta)로 구성된 단일 원자층을 CoFeB층의 기질로 이용함으로써 적층 막의 평탄도가 크게 향상되어 자화 방향이 일정한 자기 저장층을 형성

● 개발된 자기 기억층을 이용한 전압 구동 MRAM은 기입 시 전류를 극한까지 억제할 수 있기 때문에 현재 주류인 전류 기입 방식 MRAM(STT-MRAM)에 비해 구동 전력을 크게 줄일 수 있어 초저전력 차세대 MRAM의 실현으로 이어질 것으로 기대

※ Acta Materialia 게재, “Perpendicular magnetic anisotropy and its voltage control in MgO/CoFeB/MgO junctions with atomically thin Ta adhesion layers”