製造
スピントロニクス×CMOS、高速不揮発性磁気メモリの実用化へ
多彩な分野でデジタル化が急進展している。近年、電源断で記憶情報を失う揮発性の半導体メモリを混載メモリとして用いる集積回路では、トランジスタの微細化に伴い待機電力の増大が問題になりつつある。
同問題を解決する、スピントロニクス――電子が有する電気的性質（電荷）と磁気的な性質（スピン）を併用する技術を使った電源を切っても記憶情報を失わない不揮発性メモリが高い注目を集めているという。東北大学のCIESおよび電気通信研究所のグループは、スピントロニクス集積回路プロジェクトにおいて、世界で初めて、Si-CMOS基板上でスピン軌道トルク（SOT）型磁気トンネル接合（MTJ）素子の作製に成功した。
応用上必要とされる400℃の熱処理耐性、無磁場で0.35ナノ秒までの高速動作、10年データ保持特性を確保するために十分な熱安定性(E/kBT＝70）を有するSOT素子を実現したうえに、Si-CMOS技術と同SOT素子技術を組み合わせるために開発した300mm集積回路作製基盤技術を用いてCMOSとSOT素子を融合したメモリセル（SOT-MRAM）を試作し、その動作実証にも初成功した。
3端子型SOT-MRAMは書き込みと読み出しで電流経路が異なる。大きな動作マージンが得られ、超高速動作が可能。情報の書き換えには、新開発のSOT素子構造が用いられ、チャネル層（タングステン）の電流で生じるスピン軌道トルクにより、同層に隣接した強磁性体：コバルト鉄ボロン層の磁化方向を反転させることで情報が記録される。チャネル層に対してMTJを傾けることによって、無磁場での書き込みが可能になっている。
不揮発性メモリ並びに同メモリを用いた不揮発性ロジックの実用化に向けて、大きく前進したという。今回の成果は、内閣府ImPACTとCIESコンソーシアムによるものであり、「IEEE IEDM2019」で発表されるという。