極微細スピントロニクスデバイス形成技術の開発

• 研究課題/領域番号: 23560355
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電子・電気材料工学
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 池田 正二 東北大学, 電気通信研究所, 准教授 (90281865)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2013年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2012年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2011年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 磁気トンネル接合 / MRAM

研究概要

30nm以下の微細レジストパターン形成の問題を解決するために、HMDSを用いたレジストパターン形成技術を構築した。HMDSの塗布プロセスによって、レジストパターンの形成状態に違いがあることが分かった。このプロセスの改善により、30nm以下のMTJを形成することが可能となった。30nm以下のMTJの実現に向け、CoFeB/MgO積層構造、2重MgO記録層構造の材料探索を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Magnetic properties of MgO-[Co/Pt] multilayers with a CoFeB insertion layer (2013)
  • 著者名/発表者名: S. Ishikawa, H. Sato, M. Yamanouchi, S. Ikeda, S. Fukami, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 雑誌名: Journal of Applied Physics 巻: 113巻 号: 17
  • DOI: 10.1063/1.4798499
  • 査読あり
• [雑誌論文] Boron Composition Dependence of Magnetic Anisotropy and Tunnel Magnetoresistance in MgO/CoFe(B) Based Stack Structures (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ikeda, et. al
  • 雑誌名: IEEE Transactions on Magnetics 巻: 48 号: 11 ページ: 3829-3832
  • DOI: 10.1109/tmag.2012.2203588
  • 査読あり
• [雑誌論文] RECENT PROGRESS OF PERPENDICULAR ANISOTROPY MAGNETIC TUNNEL JUNCTIONS FOR NONVOLATILE VLSI (2012)
  • 著者名/発表者名: Shoji Ikeda, Hideo Sato, Michihiko Yamanouchi, Huadong Gan, Katsuya Miura, Kotaro Mizunuma, Shun Kanai, Shunsuke Fukami, Fumihiro Matsukura, Naoki Kasai, Hideo Ohno
  • 雑誌名: SPIN 巻: 2 号: 03 ページ: 1240003-1240003
  • DOI: 10.1142/s2010324712400036
  • 査読あり
• [学会発表] Top MgO layer thickness dependence of magnetic anisotropy in MgO/FeB/MgO stacks (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Horikawa, S.Ishikawa, S. Ikeda, H. Sato, S. Fukami, M. Yamanouchi, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山大学
  • 年月日: 2014-03-20
• [学会発表] Top MgO layer thickness dependence of magnetic anisotropy in MgO/FeB/MgO stacks (2014)
  • 著者名/発表者名: Y. Horikawa, S.Ishikawa, S. Ikeda, H. Sato, S. Fukami, M. Yamanouchi, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 学会等名: 第61回応用物理学会春季学術講演会
  • 発表場所: 青山学院大学
• [学会発表] MgO/Fe(B)/MgO積層膜の磁気特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀川喜久, 石川慎也, 池田正二, 佐藤英夫, 山ノ内路彦, 深見俊輔, 松倉文礼, 大野英男
  • 学会等名: 応用物理学会東北支部第68回学術講演会
  • 発表場所: 青山大学
  • 年月日: 2013-12-06
• [学会発表] 不揮発性集積回路のための磁気トンネル接合の進展 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田正二, 佐藤英夫, 山ノ内路彦, 石川慎也, 水沼広太朗, 金井駿, 深見俊輔, 松倉文礼, 笠井直記, 大野英男
  • 学会等名: 半導体界面制御技術154委員会・薄膜131委員会合同研究会
  • 発表場所: キャンパスイノベーションセンター東京
  • 年月日: 2013-01-18
  • 招待講演
• [学会発表] MgO/Fe(B)/MgO積層膜の磁気特性 (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀川喜久，石川慎也，池田正二，佐藤英夫，山ノ内路彦，深見俊輔，松倉文礼，大野英男
  • 学会等名: 応用物理学会東北支部第68回学術講演会
  • 発表場所: 山形大学工学部
• [学会発表] スピントロニクスの基礎 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田正二
  • 学会等名: 新学術領域研究「超低速ミュオン顕微鏡が拓く物質・生命・素粒子科学のフロンティア」プレスクール「異分野理解を深めるために」
  • 発表場所: 北海道大学
  • 年月日: 2012-08-29
  • 招待講演
• [学会発表] 不揮発性集積回路応用に向けたナノ微細磁気トンネル接合 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田正二, 佐藤英夫, 山ノ内路彦, 三浦勝哉, 水沼広太朗, 金井駿, 松倉文礼, 大野英男
  • 学会等名: 共同プロジェクトS研究会
  • 発表場所: 早稲田大学理工学部
  • 年月日: 2012-07-13
• [学会発表] CoFeB/MgO積層構造における磁気特性のCoFeB組成依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小泉遼平, 佐藤英夫, 山ノ内路彦, 池田正二, 松倉文礼, 大野英男
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-18
• [学会発表] 超薄膜を用いた垂直磁化型強磁性トンネル接合 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田正二, 山ノ内路彦, 佐藤英夫, 甘華東, 小泉遼平, 三浦勝哉, 水沼広太朗, 金井駿, 松倉文礼, 大野英男
  • 学会等名: 第59回応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
  • 年月日: 2012-03-15
  • 招待講演
• [学会発表] B concentration dependence of magnetic anisotropy in MgO/CoFeB/Ta stack structure (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Koizumi, S. Ikeda, H. Sato, M. Yamanouchi, K. Miura, K. Mizunuma, H. D. Gan, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 学会等名: The 2nd CSIS International Symposium on Spintronics-based VLSIs
  • 発表場所: Tohoku University, Sendai
  • 年月日: 2012-02-02
• [学会発表] Magnetic anisotropy in CoFe(B)/MgO stack structures (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ikeda, R. Koizumi, S. Ishikawa, H. Sato, M.Yamanouchi, K. Mizunuma, S. Kanai, F. Matsukura, H. Ohno
  • 学会等名: The 2nd International conference of Asia Union of Magnetics Societies (ICAUMS 2012)
  • 発表場所: Nara prefectural New Public Hall
• [学会発表] Perpendicular CoFeB-MgO magnetic tunnel junction (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ikeda, M. Yamanouchi, H. Sato, K. Miura, H. D. Gan, K. Mizunuma, S. Fukami, S. Kanai, F. Matsukura, N. Kasai, and H. Ohno
  • 学会等名: SPIE Nanoscience+Engineering 2012
  • 発表場所: San Diego Convention Center、USA
  • 招待講演
• [学会発表] CoFeB composition dependence of magnetic anisotropy and tunnel magnetoresistance in CoFeB/MgO stack structures (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ikeda, R. Koizumi, H. Sato, M. Yamanouchi, K. Miura, K. Mizunuma, H. D. Gan, F. Matsukura,and H. Ohno
  • 学会等名: IEEE International Magnetic Conference (INTERMAG)
  • 発表場所: Vancouver Convention Center、Canada
• [学会発表] CoFeB composition dependence of magnetic anisotropy and tunnel magnetoresistance in CoFeB/MgO stack structures (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ikeda, R. Koizumi, H. Sato, M. Yamanouchi, K. Miura, K. Mizunuma, H. D. Gan, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 学会等名: IEEE International Magnetic Conference (INTERMAG)
  • 発表場所: Vancouver Convention Center, Canada
• [学会発表] Perpendicular CoFeB-MgO magnetic tunnel junction (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ikeda, M. Yamanouchi, H. Sato, K. Miura, H. D. Gan, K. Mizunuma, S. Fukami, S. Kanai, F. Matsukura, N. Kasai, and H. Ohno
  • 学会等名: SPIE Nanoscience+Engineering 2012
  • 発表場所: San Diego Convention Center, USA
  • 招待講演
• [学会発表] Magnetic anisotropy in CoFe（B）/MgO stack structures (2012)
  • 著者名/発表者名: S. Ikeda, R. Koizumi, S. Ishikawa, H. Sato, M. Yamanouchi, K. Mizunuma, S. Kanai, F. Matsukura, H. Ohno
  • 学会等名: The 2nd International conference of Asia Union of Magnetics Societies (ICAUMS 2012)
  • 発表場所: Nara prefectural New Public Hall
• [学会発表] B concentration dependence of magnetic anisotropy in MgO/CoFeB/Ta stack structure (2012)
  • 著者名/発表者名: R. Koizumi, S. Ikeda, H. Sato, M. Yamanouchi, K. Miura, K. Mizunuma, H. D. Gan, F. Matsukura, and H. Ohno
  • 学会等名: The 2nd CSIS International Symposium on Spintronics-based VLSIs
  • 発表場所: Tohoku University
• [学会発表] 超薄膜を用いた垂直磁化型強磁性トンネル接合 (2012)
  • 著者名/発表者名: 池田 正二, 山ノ内 路彦, 佐藤 英夫, 甘 華東, 小泉遼平, 三浦勝哉, 水沼広太朗, 金井駿, 松倉文礼, 大野英男
  • 学会等名: 第59回 応用物理学関係連合講演会(招待講演)
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] CoFeB/MgO積層構造における磁気特性のCoFeB組成依存性 (2012)
  • 著者名/発表者名: 小泉 遼平，佐藤 英夫，山ノ内 路彦，池田 正二，松倉 文礼，大野 英男
  • 学会等名: 第59回 応用物理学関係連合講演会
  • 発表場所: 早稲田大学
• [学会発表] 不揮発性集積回路応用に向けた ナノ微細磁気トンネル接合
  • 著者名/発表者名: 池田正二, 佐藤英夫, 山ノ内路彦, 三浦勝哉, 水沼広太朗, 金井駿, 松倉文礼, 大野英男
  • 学会等名: 共同プロジェクトＳ 研究会
  • 発表場所: 早稲田大学理工学部
• [学会発表] 不揮発性集積回路のための磁気トンネル接合の進展
  • 著者名/発表者名: 池田正二、佐藤英夫、山ノ内路彦、石川慎也、水沼広太朗、金井駿、深見俊輔、松倉文礼、笠井直記、大野英男
  • 学会等名: 半導体界面制御技術154委員会・薄膜131委員会合同研究会
  • 発表場所: キャンパスイノベーションセンター東京
  • 招待講演
• [図書] 不揮発性集積回路のための磁気トンネル接合の進展 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田正二, 佐藤英夫, 山ノ内路彦, 石川慎也, 水沼広太朗, 金井駿, 深見俊輔, 松倉文礼, 笠井直記, 大野英男
  • 総ページ数: 41
  • 出版者: 半導体界面制御技術154委員会・薄膜131委員会合同研究会資料
• [図書] 半導体界面制御技術154委員会・薄膜131委員会合同研究会資料 (2013)
  • 著者名/発表者名: 池田正二、佐藤英夫、山ノ内路彦、石川慎也、水沼広太朗、金井駿、深見俊輔、松倉文礼、笠井直記、大野英男
  • 出版者: 不揮発性集積回路のための磁気トンネル接合の進展
• [産業財産権] 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ (2013)
  • 発明者名: 池田正二, 佐藤英夫, 深見俊輔, 山ノ内路彦, 松倉文礼, 大野英男, 石川慎也
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-219675
  • 出願年月日: 2013-10-22
  • 外国
• [産業財産権] 磁気抵抗効果素子及び磁気メモリ (2013)
  • 発明者名: 池田正二、佐藤英夫、深見俊輔、山ノ内路彦、松倉文礼、大野英男
  • 権利者名: 東北大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 2013-219675
  • 出願年月日: 2013-10-22