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Coup de boost pour les jonctions tunnel magnétiques !


​Les propriétés magnétiques et électriques des jonctions tunnel magnétiques ont pu être améliorées significativement en insérant des couches de métal réfractaire (tungstène) dans les empilements. Cette avancée ouvre de belles perspectives aux mémoires magnétiques MRAM composées de telles jonctions et qui rentrent en production de volume.

Publié le 5 février 2018
​Les jonctions tunnel magnétiques sont les éléments de base de nouvelles mémoires magnétiques appelées MRAM (Magnetic Random Access memory). Ces dernières sont en train de rentrer en production de volume chez les principaux fondeurs microélectroniques (Samsung, TSMC, Global Foundries, etc.).

Des progrès restent cependant à accomplir pour aller vers des mémoires de plus forte densité (quelques gigabits), à très faible temps d'accès (inférieur à 3 nanosecondes) et pouvant fonctionner à haute température (150°C pour l'automobile). En particulier, les scientifiques de l'Inac cherchent à augmenter l'anisotropie magnétique des électrodes magnétiques qui détermine la durée de conservation de l'information écrite (rétention de la mémoire) et l'amplitude de magnétorésistance tunnel, le phénomène physique à la base des jonctions tunnel magnétiques. Ils viennent de découvrir une autre piste d'amélioration, liée cette fois au process de fabrication.

Le cœur d'une jonction tunnel magnétique est un empilement de couches minces de type Ta/FeCoB/MgO/FeCoB/Ta, dans lequel FeCoB désigne les électrodes magnétiques d'épaisseur d'un à deux nanomètres et MgO, la barrière tunnel magnétique. Les électrodes en FeCoB sont initialement amorphes et la barrière tunnel en MgO est polycristalline. Or cet empilement doit être recuit après dépôt pour cristalliser MgO et FeCoB. Plus la température de recuit est élevée, meilleure est la cristallisation et plus forte est la magnétorésistance tunnel. Toutefois, la température de recuit est habituellement limitée à environ 300°C par la diffusion du tantale dans FeCoB.

L'équipe de l'Inac a montré qu'en insérant dans l'empilement des couches de tungstène, un métal réfractaire dont la température de fusion atteint 3 422°C, il devient possible de porter la température de recuit à 570°C. La magnétorésistance tunnel est alors augmentée d'environ 30%.

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