Les mémoires magnétiques s'invitent dans les process de la microélectronique
Publié par Adrien le 01/10/2019 à 08:00
Source: CEA

CEA
L'intégration des mémoires magnétiques MRAM de dernière génération aux technologies micro-électroniques sub-28 nm requiert une résistance à la température au-delà de 400°C. Des chercheurs de l'Irig montrent qu'un ajout de tungstène (Le tungstène est un élément chimique du tableau périodique de symbole W (de l'allemand Wolfram) et de numéro atomique 74.) porte cette limite de 400°C à 450°C.

Au coeur de mémoires magnétiques MRAM (Magnetic Random Access Memory) se trouve une jonction tunnel (Un tunnel est une galerie souterraine livrant passage à une voie de communication (chemin de fer, canal, route, chemin piétonnier). Sont apparentés aux tunnels par leur mode de construction les grands...) magnétique "perpendiculaire (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en formant un angle droit. Le terme de perpendiculaire vient du latin...)", dont des chercheurs de l'Irig sont des experts.

Cette jonction, composée d'un empilement CoFeB/MgO/CoFeB, doit subir un recuit après dépôt, au cours duquel des atomes (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est...) de bore (Le bore est un élément chimique de symbole B et de numéro atomique 5.) de CoFeB migrent dans les autres couches. Pour limiter cette diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire...) préjudiciable, des atomes de tantale à forte affinité pour le bore sont insérés au niveau de la couche protectrice des MRAM. Or, au cours du recuit, le tantale capture (Une capture, dans le domaine de l'astronautique, est un processus par lequel un objet céleste, qui passe au voisinage d'un astre, est retenu dans la gravisphère de ce dernier. La capture de l'objet céleste aboutit à sa...) une partie des atomes de fer (Le fer est un élément chimique, de symbole Fe et de numéro atomique 26. C'est le métal de transition et le matériau...) de la jonction (La Jonction est un quartier de la ville de Genève (Suisse), son nom familier est "la Jonquille"), ce qui altère la MRAM. Cette effet indésirable apparaît au-delà de 300°C.

Des chercheurs de l'Irig ont eu l'idée de remplacer le tantale par du tungstène, plus réfractaire, et ont observé, après recuit à 400°C, une moindre capture d'atomes de fer. L'homogénéité des couches est préservée. Il devient même possible d'augmenter la température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de...) de recuit jusqu'à 450°C et ainsi, d'améliorer significativement les performances magnétiques de la partie active des jonctions. Intégrer les MRAM dans les process standard de la microélectronique devient une réalité !


Empilement des différentes couches de matériaux utilisés dans les jonctions tunnels magnétiques après recuit à 425°C.

Références
Physicochemical origin of improvement of magnetic and transport (Le transport est le fait de porter quelque chose, ou quelqu'un, d'un lieu à un autre, le plus souvent en utilisant des véhicules et des voies de communications (la...) properties of STT-MRAM cells using tungsten on FeCoB storage layer, Appl. Phys. Lett.
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