図1　1億�v以�屬僚颪�換え�v数を実現した相変化メモリ　出�Z：LEAP

LEAPは2013�Q��(c│i)のVLSI Symposiumでこの相変化メモリの原理を発表していたが、今週��(sh━)国で開��(h┐o)されているIEDM（International Electron Devices Meeting）でその動作�T果を発表した。この新型相変化メモリは、Ge/Te薄膜とSb₂Te₃薄膜を交互に積み�_ねた��格子構�]を形成している。二つの薄膜間でGe原子が行き来して��格子�T晶Aと��格子�T晶Bとの相変化によって、�B(ni┌o)�^値が1〜2桁変化する。�T晶Aと�T晶Bの中に�T在するGe原子の周囲に湧き�屬�る電子雲の密度の違いによって、電流が違い�B(ni┌o)�^が違ってくる。

��来の相変化メモリでは、�T晶とアモルファスの�X(ju└)��を���，靴討い燭燭瓩法��T晶が溶けるほどの�j(lu┛)きなエネルギーを��要とした。このことは、書き換えに��要な消�J電��が�j(lu┛)きいことを�T味する。ジュール�Xによって融点である625℃以�屬旅睹a(b┳)になっていた。��来は、Ge(ゲルマニウム)とSb（アンチモン）、Te(テルル)の3元合金�T晶を�W(w┌ng)��しており、�T晶とアモルファス�X(ju└)��の違いによって、流れる電流値すなわち�B(ni┌o)�^値が異なることを�W(w┌ng)��して、1と0を判別していた。

新開発の相変化メモリ素子は、��格子�T晶における二つの�X(ju└)��の違いを�W(w┌ng)��して、1と0を判別する。ただし、��格子�T晶膜を作��する場合に最初のころは����の良いきれいな��格子構�]が�u(p┴ng)られず、TEM（透��(c┬)型電子顕微��(d┣)）�荵，嚢膓眩蠅��k�雜�られた。今�vは、GeSbTe合金相を極��排除し、高����の��格子�T晶を�u(p┴ng)ることで、書き換え�v数だけではなく、その他の��性も改��された。書き込み電流は��来の1/25に当たる70µAと低��(f┫)し(図2の��)、動作�]度は��来の1/15の10nsと高�]になった(図2の左)。

図2　新型��格子では書き換えに��要なパルス時間は�](m└i)くて済み、高�]動作が可�Α―儘Z：LEAP

�T晶Aと�T晶Bとの間をGeが行き来する��格子構�]だと、���，垢襪燭瓩離┘優襯�ーが小さいため、消�J電��は小さく、�]度ロスも少ない、という�lだ。さらに�B(ni┌o)�^値のバラつきも��来の合金�T晶、初期の��格子、高����の��格子と�T晶性が向�屬垢襪砲弔譟▲丱蕕弔�が��(f┫)るというメリットもある(図3)。���]には、デュアルカソード��(sh┫)式のPVD(スパッタリング)����を使い、GeTeとSb₂Te₃のターゲットに当てる電子銃の切り��えによって��格子構�]を作っている。

図3　��格子膜を形成した直後の�B(ni┌o)�^値のバラつき　このワイブル分布では�B(ni┌o)�^値が立ち�屬�っているほどバラつきが小さいことを��(j┤)す　出�Z：LEAP

LEAPは、書き換え電流が50〜70µAと小さく、しかもゼロ磁場でMJT（磁気トンネル接合）�B(ni┌o)�^のヒステリシスが�u(p┴ng)られるSTT（スピントランスファトルク）-MRAM（磁気ランダムアクセスメモリ）も開発し、このIEDMで発表している。��来は、浮�^磁場の影�xで、�B(ni┌o)�^のヒステリシスは、ある�j(lu┛)きさの磁場で�莟Rされていた。また、MRAMの2ビット/セル構�]も発表した。