世界初！次世代の大容量FeRAMを可能とする新材料を開発

国立大学法人東京工業大学(以下、東京工業大学)と株式会社富士通研究所^(注1)、および富士通株式会社（以下、富士通）は、次世代のFeRAM（エフイーラム）^(注2)に向けて、ビスマスフェライト（以下、BFO）^(注3)を元に、世界で初めて、記憶保持能力が現行の5倍以上となる新材料を開発しました。この新材料を用いることで、現行の180ナノメートル(以下、nm)テクノロジーと同様の構造で次世代の65nmテクノロジーのFeRAM開発が可能となり、256メガビット（以下、Mbit）の大容量メモリを可能にします。

本技術の詳細は、3月22日から東京で開催される応用物理学会講演会で発表されています。なお、本技術について、東京工業大学は文部科学省科学技術振興調整費を受けています。

開発の背景

情報ネットワーク社会が進むにつれ、より小型で簡便、かつ高セキュリティのICカードなどが求められています。これらの製品には、低消費電力で高速な不揮発性メモリ^(注4)を内蔵しています。FeRAMは、これを実現するメモリとして利用されてきています。富士通は1999年からFeRAMの量産出荷をしており、現在1Mbitまでの製品を提供しています。

課題

しかし、FeRAMの現行材料のチタン酸ジルコン酸鉛（以下、PZT）^(注5)では、記憶保持能力の制約から、さらなる微細化に対応できず、130nmテクノロジーが限界とされてきました。そのため、FeRAMの大容量化の限界は、2009年と予想されていました。

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開発した技術

今回、FeRAMの材料として、BFOに微量のマンガンを添加することにより、リーク電流を低減し、残留分極量（記憶保持能力）が現行材料PZTの5倍以上にあたる180～220マイクロクーロン毎平方センチメートル（μC/cm²）を保有する新材料を開発しました。これによって、FeRAMのさらなる微細化が可能になります。

効果

今回開発した新材料を用いることで、現行の180nmテクノロジーと同じ構造で、65nmテクノロジーのFeRAM開発が可能となり、2014年頃まで微細化・大容量化が可能になると予想されます。

また、現在の最大容量1Mbitに対して256Mbitの大容量化が可能になり、セキュリティ用途以外にも、瞬時に立ち上がるクイックオンコンピュータや、紙面情報の読み込み・閲覧が可能な電子ペーパー新聞などへの応用が見込まれます。

今後

今後は、FeRAM混載LSIとして組み込み技術を確立し、2009年の実用化（90nmテクノロジーFeRAMのサンプル出荷）を目指します。

以上

注釈

注1 株式会社富士通研究所:: 社長村野和雄、本社神奈川県川崎市。
注2 FeRAM:: Ferroelectric Random Access Memory。低消費電力で、高速書き込み、書換え可能回数が膨大という特長の不揮発性メモリ。富士通では製品名として「FRAM」と表記している。
注3 ビスマスフェライト（BFO）:: BiFeO₃の化学式であらわされるビスマス、鉄、酸素からなる結晶構造の強誘電体。
注4 不揮発性メモリ:: 電源を切っても記憶を保持できるメモリ。
注5 チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）:: Pb(Zr,Ti)O₃の化学式であらわされる鉛、ジルコニウム、チタン、酸素からなる結晶構造の強誘電体。

本件に関するお問い合わせ

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株式会社富士通研究所基盤技術研究所シリコンデバイス研究部 FRAM担当
E-mail：info-fram@ml.labs.fujitsu.com

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E-mail：edevice@fujitsu.com

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