磁隨機(jī)存儲(chǔ)器(Magnetic Random Access Memory, MRAM)利用磁隧道結(jié)自由層磁矩取向不同引起的磁阻不同作為存儲(chǔ)單位0和1，同時(shí)結(jié)合傳統(tǒng)的磁存儲(chǔ)(PMR)非易失性及靜/動(dòng)態(tài)隨機(jī)存儲(chǔ)器(SRAM/DRAM)讀寫(xiě)速度快的雙重優(yōu)點(diǎn)，在科研及工業(yè)界廣受歡迎，并被認(rèn)為是替代傳統(tǒng)隨機(jī)存儲(chǔ)器的下一代存儲(chǔ)技術(shù)的潮流和趨勢(shì)。隨著自旋轉(zhuǎn)移矩效應(yīng)(Spin Transfer Torque， STT)的發(fā)現(xiàn)及迅速應(yīng)用，長(zhǎng)期制約MRAM由科研階段向工業(yè)量產(chǎn)階段轉(zhuǎn)變的技術(shù)難點(diǎn)“寫(xiě)入困難”被成功解決，同時(shí)為了進(jìn)一步提高磁隨機(jī)存儲(chǔ)器的存儲(chǔ)密度，近年來(lái)垂直取向的磁隨機(jī)存儲(chǔ)單元-隧道結(jié)(MTJs)取代了水平取向的磁隨機(jī)存儲(chǔ)單元，與STT技術(shù)一道成為了新的磁隨機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)-垂直型STT-MRAM。
圖1 MRAM晶圓及MTJs存儲(chǔ)單元
MRAM器件化和產(chǎn)業(yè)化的關(guān)鍵是對(duì)晶圓的磁性薄膜及磁性存儲(chǔ)單元的生長(zhǎng)和性能實(shí)現(xiàn)控制，特別是存儲(chǔ)單元中的核心部件磁隧道結(jié)(MTJs)，磁隧道結(jié)一般由磁性各異的多層膜構(gòu)成，而隧道結(jié)終的性能又由多層膜中各層薄膜的性能所綜合決定，然而MTJs的多層膜中每一層的厚度一般在幾納米至幾十納米之間，每一層的磁矩信號(hào)都非常弱(<5*10-6emu)，因此需要高精度的磁性檢測(cè)設(shè)備來(lái)對(duì)晶圓薄膜及磁性存儲(chǔ)單元的磁學(xué)性能進(jìn)行測(cè)試，并反過(guò)來(lái)監(jiān)控和改進(jìn)晶圓的生長(zhǎng)工藝。
圖2 PKMRAM_300設(shè)備
美國(guó)Microsense公司的垂直磁隨機(jī)存儲(chǔ)器晶圓專用的PKMRAM_300型MOKE系統(tǒng)為目前少數(shù)可實(shí)現(xiàn)大尺寸晶圓(直徑300mm)的高精度磁性檢測(cè)設(shè)備，具有檢測(cè)靈敏度高，測(cè)量精度高，測(cè)樣速度快，設(shè)備操作高度智能化和自動(dòng)化的特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)無(wú)人值守式工作，因此在全球磁隨機(jī)存儲(chǔ)器研發(fā)生產(chǎn)單位中廣受歡迎。
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圖3 PKMRAM_300典型測(cè)試結(jié)果圖
日前，國(guó)內(nèi)套PKMRAM_300正式落戶杭州，將在新型磁隨機(jī)存儲(chǔ)器技術(shù)的研發(fā)及實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化的進(jìn)程中發(fā)揮作用。祝愿此次PKMRAM_300 磁隨機(jī)存儲(chǔ)器磁檢測(cè)系統(tǒng)的落戶，能夠幫助科學(xué)研究人員在磁隨機(jī)存儲(chǔ)技術(shù)領(lǐng)域內(nèi)取得更多突破，在范圍內(nèi)占據(jù)技術(shù)點(diǎn)。
