次世代不揮発メモリ、ReRAMの高信頼化技術を開発
日本電気株式会社
NECエレクトロニクス株式会社
NECとNECエレクトロニクスはこのたび、次世代不揮発メモリとして期待されているReRAM（抵抗メモリ）の高信頼化技術の開発に成功した。
ReRAMは、印加する電圧により抵抗値が変化する性質をもった素子を用いたメモリで、不揮発であり、微細化が容易なことから、次世代の不揮発メモリとして、研究開発が活発に行われている。しかし、新規なメモリ素子であるため、メモリ動作の信頼性を確保する技術の開発が求められていた。
このたび開発したReRAM高信頼化技術の特徴は、以下のとおり。
・ReRAM素子のうち、抵抗変化層として、安定な伝導パスを形成する酸化タンタル層とスイッチング可能な伝導パスを形成する酸化チタン層との積層構造を採用。これにより、データ読出し動作時に発生していた誤書込みを防止。
・素子の電極材料を、従来の白金（Pt）から微細加工が可能なルテニウム（Ru）に変更。これにより、微細加工性と高信頼性（※）を両立。また、従来の白金電極使用時に比べて、10分の1以下の大きさのReRAM素子を実現。
従来、ReRAM素子の抵抗変化層は、酸化チタン単層構造などが採用されてきた。しかし、データの読み出し動作を多数回行うと抵抗値が増加し、誤動作を起こすという課題があった。
このたび開発した積層構造は、書き込み動作時は、電圧印加後に抵抗を変化するが、読み込み動作時は、酸化タンタル層内に安定な伝導パスが形成されているため、書き込んだ抵抗値から変化することはなく、誤動作を防止し高い信頼性が得られる。
また従来、電極材料には抵抗変化層と反応しない白金を用いていたが、微細加工が困難という課題があった。このたび、微細加工が可能、且つLSIの銅配線工程で用いる材料として開発が進んでおり材料親和性の高いルテニウムを電極に用いたことにより、白金電極と遜色のない高信頼性を確保した。
なお、このたびの成果を、12月7日から9日まで、米国ボルチモアで開催された「国際電子デバイス会議（IEDM 2009：International Electron Devices Meeting）」にて、9日に発表した。
以 上
(※)抵抗変化層にある伝導パス付近に生じるノイズを低減し、正確な読み出しを実現。また、通常のLSI耐熱温度を大きく越えた190℃以上の熱ストレスを与えても抵抗値の変化は見られなかった
