STT-MRAMの不良解析を高精度・高効率で実現：スイッチング電流の測定技術確立

ReRAMやPCRAMなどの評価にも適用可能

　東北大学国際集積エレクトロニクス研究開発センター（CIES）の遠藤哲郎センター長らによる研究グループは2018年10月、アドバンテストと共同で、スピン注入型磁気ランダムアクセスメモリ（STT-MRAM）のスイッチング電流を、高精度で高速に測定する技術を確立したと発表した。STT-MRAMの本格量産に向けた開発に弾みを付ける。また、ReRAM（抵抗変化型メモリ）やPCRAM（相変化メモリ）などの評価にも適用可能な技術だという。

　遠藤氏らの研究グループとアドバンテストはこれまで、STT-MRAMのメモリ性能を評価することができる測定システムの高度化に取り組んできた。しかしこれまでは、STT-MRAMのメモリセル上でスイッチング電流の測定を行うことは困難だと言われてきた。それは、熱エネルギーによる揺らぎの影響を受けることや、電流が極めて小さく流れる時間も短いためである。このため、特性評価や不良解析を効率よく行うことができなかった。

　こうした中で共同研究グループは、スイッチング動作時の微小な電流値を高い精度で高速に測定できるモジュールを開発した。このモジュールをアドバンテスト製のメモリテスター「T5385ES」に搭載し、STT-MRAMがスイッチングする際の微小な電流値変化と、スイッチング試行ごとに変化する遷移時間（I_RapからI_Rpへ）を測定することに成功した。

STT-MRAMの評価に用いたアドバンテスト製メモリテスター「T5385ES」と試験環境のイメージ 出典：東北大学、アドバンテスト

　実験では、直径300mmのシリコンウエハー上にSTT-MRAMテストチップを試作し、ウエハー全面で測定を行った。この結果、マイクロアンペア単位の電流値と、ナノ秒単位の遷移時間を測定することができたという。

実験によるSTT-MRAMのスイッチング電流測定事例 出典：東北大学、アドバンテスト

　研究グループは、引き続きSTT-MRAM用メモリテスターの高度化技術を研究するとともに、STT-MRAMに特化した量産向けテスターの製品化を目指す考えである。