2023 Fiscal Year Annual Research Report
次世代メモリの研究を飛躍的に促進する電気的特性の統計的計測プラットフォーム技術
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22K20422
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
間脇 武蔵 東北大学, 未来科学技術共同研究センター, 助教 (10966328)
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| Project Period (FY) |
2022-08-31 – 2024-03-31
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| Keywords | メモリ / 半導体 / 計測技術 / 不揮発性メモリ / アレイテスト回路 / 統計的評価 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、次世代メモリ材料等の創出に資する電気的特性の統計的計測を行う新規大規模テスト回路を提案・作製し、短ターンアラウンドタイム・低コストでの半導体素子の試作及び統計的評価を可能にするプラットフォーム技術を確立することである。
まず電気的特性の統計的計測を行う新規大規模テスト回路の試作品を設計し、テスト回路が問題なく動作することを確認した。また検証用ポリシリコン抵抗素子の抵抗値を、配線等の寄生抵抗の影響を極力排除しながら計測することに成功した。
次に追加製造プロセスにより次世代メモリ材料としてHf酸化膜を形成し、短ターンアラウンドタイム・低コストでのメモリ素子の試作、及び電流・抵抗といった電気的特性の統計的評価手法の実証を行った。具体的にはHfOx膜(膜厚:4nm、素子面積:500nm/□)をDUTとして、テスト回路上に形成し、抵抗値変化について大規模に計測した。DUTであるHfOx膜に電圧を印加し、フォーミング（4.5V印加）、セット動作（2.5V印加）、リセット動作（-2.5V印加）を行い、抵抗値の計測を行った。全測定セルについて初期特性と比べ抵抗値が大きく減少し、フォーミングが確認された。セット・リセット動作によって、抵抗値が変化することを確認し、抵抗計測プラットフォームを用いたフォーミング、セット、リセット動作による抵抗値変化の、大規模な計測が可能であることを実証した。
結果として従来の新規回路設計を行う場合と比較して、短期間かつ低コストでのメモリ素子の作成が可能になった。また電流・抵抗値の統計的計測と、メモリ素子の動作方式を評価したことにより、次世代メモリの評価プラットフォーム技術として使用できること証明したと考える。またプラットフォーム技術を利用して、次世代メモリに適した材料の選定及び高性能なメモリ素子を作成するための指針の一部を明らかにした。
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