JPH0582802A - Capacitor of semiconductor integrated circuit and nonvolatile memory using same - Google Patents

Capacitor of semiconductor integrated circuit and nonvolatile memory using same

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JPH0582802A
JPH0582802A JP27002091A JP27002091A JPH0582802A JP H0582802 A JPH0582802 A JP H0582802A JP 27002091 A JP27002091 A JP 27002091A JP 27002091 A JP27002091 A JP 27002091A JP H0582802 A JPH0582802 A JP H0582802A
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JP
Japan
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capacitor
electrode
ferroelectric
integrated circuit
semiconductor integrated
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Application number
JP27002091A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Hoshiba
一博 干場
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Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
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Publication date
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Priority to US07/876,196 priority patent/US5189594A/en
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H10SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • H10BELECTRONIC MEMORY DEVICES
    • H10B53/00Ferroelectric RAM [FeRAM] devices comprising ferroelectric memory capacitors

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  • Read Only Memory (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a capacitor for a semiconductor integrated circuit, which can accumulate an enough quantity of signal charge and can shorten the switching time, and a nonvolatile memory using this capacitor. CONSTITUTION:A ferroelectric capacitor of such structure that a plurality of capacitors of small area are connected seemingly in series is constituted by stacking a lower electrode 31, which has comb-shaped stripe structure, a ferroelectric film 33, and an upper electrode 32, which has comb-shaped stripe structure crossing the stripe structure of the lower electrode 31, on the source region 13a of a field effect transistor 10 in that order.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、半導体集積回路に用い
られるキャパシタの構造に係り、特に、強誘電体物質を
用いたキャパシタおよび前記キャパシタを用いた不揮発
性メモリに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a structure of a capacitor used in a semiconductor integrated circuit, and more particularly to a capacitor using a ferroelectric substance and a non-volatile memory using the capacitor.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の不揮発性メモリとして、
例えば、特開平3−304796号公報に記載されたよ
うなメモリセルが知られている。このメモリセルの電気
的等価回路図を図5に、その素子構造を図6に示す。図
5に示したメモリセルは、スイッチング素子としての電
界効果トランジスタ10と、強誘電体物質を用いた信号
電荷蓄積用のキャパシタ20を含む。電界効果トランジ
スタ10は、ゲート電極11と、ドレイン電極12と、
ソース電極13とを備え、ゲート電極11はワードライ
ンWLに、ドレイン電極12はビットラインBLにそれ
ぞれ接続している。キャパシタ20は、対向配置された
2つの電極21,22を備え、両電極21,22の間に
強誘電体薄膜23が介在している。一方の電極21は、
電界効果トランジスタ10のソース電極13に接続し、
他方の電極22は接地ラインVSSあるいはドライブライ
ンDLに接続している。ここで、強誘電体薄膜23とし
ては、一般にPZTと称されるチタン酸ジルコン酸鉛等
が用いられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of non-volatile memory,
For example, a memory cell as described in JP-A-3-304796 is known. FIG. 5 shows an electrically equivalent circuit diagram of this memory cell, and FIG. 6 shows its element structure. The memory cell shown in FIG. 5 includes a field effect transistor 10 as a switching element and a capacitor 20 for storing a signal charge using a ferroelectric substance. The field effect transistor 10 includes a gate electrode 11, a drain electrode 12,
The gate electrode 11 is connected to the word line WL, and the drain electrode 12 is connected to the bit line BL. The capacitor 20 is provided with two electrodes 21 and 22 arranged to face each other, and a ferroelectric thin film 23 is interposed between both electrodes 21 and 22. One electrode 21 is
Connected to the source electrode 13 of the field effect transistor 10,
The other electrode 22 is connected to the ground line V SS or the drive line DL. Here, as the ferroelectric thin film 23, lead zirconate titanate or the like generally called PZT is used.

【0003】図6を参照して、上述したメモリセルの素
子構造を簡単に説明する。シリコン基板1の表面を選択
酸化することによって得られたフィールド酸化膜2によ
って素子形成領域が分離形成され、この領域に酸化膜3
で覆われたゲート電極11、ドレイン領域12aおよび
ソース領域13aからなる電界効果トランジスタ10が
形成される。ソース領域13aの上に、下部電極21、
強誘電体薄膜23および上部電極22をその順に積層し
て得られるキャパシタ20が形成される。そして、ドレ
イン領域12a上にはビットラインBLを構成する金属
配線4が、上部電極22の上には接地ラインVSSあるい
はドライブラインDLを構成する金属配線5がそれぞれ
形成される。
The element structure of the above-described memory cell will be briefly described with reference to FIG. A field oxide film 2 obtained by selectively oxidizing the surface of the silicon substrate 1 forms an element formation region separately, and an oxide film 3 is formed in this region.
A field effect transistor 10 including a gate electrode 11, a drain region 12a, and a source region 13a covered with is formed. On the source region 13a, the lower electrode 21,
A capacitor 20 is formed by stacking the ferroelectric thin film 23 and the upper electrode 22 in that order. Then, the metal wiring 4 forming the bit line BL is formed on the drain region 12a, and the metal wiring 5 forming the ground line V SS or the drive line DL is formed on the upper electrode 22.

【0004】次に、図7および図8を参照して上述した
従来の不揮発性メモリに用いられる強誘電体キャパシタ
の電荷蓄積作用を説明する。図7は半導体基板上に形成
される従来のキャパシタを抜き出して示した模式図であ
る。図中の符号a,bはキャパシタの端子である。これ
らの端子a,b間に電圧を印加していったときに、電極
21,22間の強誘電体薄膜23に蓄積される電荷量の
変化を図8に示す。同図において、横軸は電界強度E、
縦軸は分極量Pを示す。端子a,b間の電圧変化に対し
て、強誘電体薄膜23の分極量は、0→A→B→C→D
→E→F→G→Bのような変化、つまりヒステリシス特
性を呈する。
Next, the charge storage action of the ferroelectric capacitor used in the conventional nonvolatile memory described above will be described with reference to FIGS. 7 and 8. FIG. 7 is a schematic view showing an extracted conventional capacitor formed on a semiconductor substrate. Symbols a and b in the figure are terminals of the capacitor. FIG. 8 shows a change in the amount of charge accumulated in the ferroelectric thin film 23 between the electrodes 21 and 22 when a voltage is applied between the terminals a and b. In the figure, the horizontal axis represents the electric field strength E,
The vertical axis represents the polarization amount P. The polarization amount of the ferroelectric thin film 23 is 0 → A → B → C → D with respect to the voltage change between the terminals a and b.
→ E → F → G → B, that is, a hysteresis characteristic.

【0005】いま、電極21,22間の電界強度をE0
を越えて充分大きいEsat まで上げた後、これを0にま
で戻すと、強誘電体薄膜23内には分極量PS (これ
を、自発分極という)が残る。同様に、電極21,22
間の電界強度を−Esat まで下げた後、これを0にまで
戻すと、強誘電体薄膜23内には分極量−PS が残る。
このような正負の自発分極PS を、データ『1』,
『0』の書き込み状態に対応付ければ、結局、キャパシ
タ20からは、次式で表される読み取り信号電荷Qが得
られることになる。 Q=2PS ・S〔クーロン〕 上式で、Sはキャパシタ面積である。なお、自発分極P
S は、強誘電体薄膜23の組成、厚さ等によって定ま
る。
Now, the electric field strength between the electrodes 21 and 22 is E 0
After raising to a sufficiently large E sat beyond E, and returning it to 0, a polarization amount P S (this is called spontaneous polarization) remains in the ferroelectric thin film 23. Similarly, the electrodes 21, 22
When the electric field strength between them is reduced to -E sat and then returned to 0, the polarization amount -P S remains in the ferroelectric thin film 23.
Such positive and negative spontaneous polarization P s is calculated as the data “1”,
By associating with the written state of "0", the read signal charge Q represented by the following equation is finally obtained from the capacitor 20. Q = 2P S · S [Coulomb] In the above equation, S is the capacitor area. Note that spontaneous polarization P
S is determined by the composition and thickness of the ferroelectric thin film 23.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな構成を有する従来例の場合には、次のような問題が
ある。すなわち、図9に示すように、一般にPZTのよ
うな強誘電体物質を用いたキャパシタのスイッチング時
間は、電極面積が小さくなるにつれて短くなり、この点
は集積化に伴い電極面積を小さくしていく場合のメリッ
トではあるが、図10に示すように、電極面積の減少と
ともに反転電荷密度(上式の2Psに相当する)も急速
に減少するので、信号電荷Qの読み取りが困難になると
いう問題点がある。
However, the conventional example having such a structure has the following problems. That is, as shown in FIG. 9, generally, the switching time of a capacitor using a ferroelectric substance such as PZT becomes shorter as the electrode area becomes smaller, and this point becomes smaller with the integration. However, as shown in FIG. 10, the inversion charge density (corresponding to 2Ps in the above equation) decreases rapidly as the electrode area decreases, which makes it difficult to read the signal charge Q. There is.

【0007】本発明は、このような事情に鑑みてなされ
たものであって、十分な量の信号電荷を蓄積することが
でき、しかもスイッチング時間を短くすることができる
半導体集積回路のキャパシタおよびこれを用いた不揮発
性メモリを提供することを目的としている。
The present invention has been made in view of such circumstances, and a capacitor of a semiconductor integrated circuit capable of accumulating a sufficient amount of signal charges and shortening a switching time, and a capacitor thereof. An object of the present invention is to provide a non-volatile memory using.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明は、このような目
的を達成するために、次のような構成をとる。すなわ
ち、請求項1に記載の発明に係る半導体集積回路のキャ
パシタは、半導体基板上に下部電極と強誘電体薄膜と上
部電極とをその順に積層して形成された半導体集積回路
のキャパシタにおいて、前記各電極が櫛歯状のストライ
プ構造に形成され、かつ、前記上下電極のストライプ構
造が交差するように配置されたものである。また、請求
項2に記載の発明に係る不揮発性メモリは、請求項1に
記載のキャパシタを信号電荷蓄積用のキャパシタとして
用いるものである。
The present invention has the following constitution in order to achieve such an object. That is, a capacitor of a semiconductor integrated circuit according to a first aspect of the present invention is a capacitor of a semiconductor integrated circuit formed by laminating a lower electrode, a ferroelectric thin film, and an upper electrode in that order on a semiconductor substrate. Each electrode is formed in a comb-teeth-shaped stripe structure, and the upper and lower electrodes are arranged so as to intersect each other. A nonvolatile memory according to a second aspect of the present invention uses the capacitor according to the first aspect as a capacitor for storing signal charges.

【0009】[0009]

【作用】本発明に係るキャパシタは、上下電極が櫛歯状
のストライプ構造に形成され、しかも、各電極のストラ
イプ構造が交差するように配置されているので、見掛け
上、小面積の強誘電体キャパシタが複数個並列に接続さ
れた構造になっている。キャパシタのスイッチング時間
は、一つの小面積のキャパシタの面積によって決定され
るので、スイッチング時間が短くなる。しかも、複数個
のキャパシタが並列接続されているので、十分な量の信
号電荷を蓄積することもできる。
In the capacitor according to the present invention, the upper and lower electrodes are formed in a comb-teeth stripe structure, and the stripe structures of the electrodes are arranged so as to intersect with each other. It has a structure in which a plurality of capacitors are connected in parallel. Since the switching time of the capacitor is determined by the area of one small area capacitor, the switching time is shortened. Moreover, since a plurality of capacitors are connected in parallel, a sufficient amount of signal charges can be stored.

【0010】[0010]

【実施例】以下、図面を参照して本発明の一実施例を説
明する。図1は本発明に係るキャパシタを用いた不揮発
性メモリの電気的等価回路図、図2はその素子構造を示
した断面図である。図1および図2において、図5およ
び図6と同一符号で示した部分は、従来例と同一構成部
分を示す。図1および図2に示すように、本実施例に係
るキャパシタ30の下部電極31は電界効果トランジス
タ10のソース電極13に、上部電極32は接地ライン
SSあるいはドライブラインDLに、それぞれ接続され
ている。なお、本実施例では、スイッチング素子とし
て、N型MOSトランジスタを例に採って説明するが、
他のスイッチング素子として、例えばP型MOSトラン
ジスタ、GaAs半導体によるJFET、バイポーラト
ランジスタを用いることもできる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is an electrical equivalent circuit diagram of a non-volatile memory using a capacitor according to the present invention, and FIG. 2 is a sectional view showing its element structure. In FIGS. 1 and 2, the portions designated by the same reference numerals as those in FIGS. 5 and 6 are the same components as those in the conventional example. As shown in FIGS. 1 and 2, the lower electrode 31 of the capacitor 30 according to this embodiment is connected to the source electrode 13 of the field effect transistor 10, and the upper electrode 32 is connected to the ground line V SS or the drive line DL, respectively. There is. In this embodiment, an N-type MOS transistor will be described as an example of the switching element.
As another switching element, for example, a P-type MOS transistor, a JFET made of GaAs semiconductor, or a bipolar transistor can be used.

【0011】図3はキャパシタ部分を抜き出して示した
図であり、同図(a)は平面図、(b)は(a)のA−
A矢視断面図、(c)は(a)のB−B矢視断面図であ
る。図3に示すように、キャパシタ30は、上下電極3
1,32がそれぞれ櫛歯状のストライプ構造をしてお
り、各電極31,32のストライプ構造が交差するよう
に配置されている。これらの電極31,32間に強誘電
体薄膜33が介在している。すなわち、キャパシタ30
は、図1に示したように、複数個の小面積の強誘電体キ
ャパシタが並列接続された構造になっている。
3A and 3B are views showing the capacitor portion extracted, in which FIG. 3A is a plan view and FIG. 3B is a line A- in FIG.
A sectional view taken along arrow A, and (c) is a sectional view taken along arrow BB in (a). As shown in FIG. 3, the capacitor 30 includes the upper and lower electrodes 3.
1 and 32 each have a comb-teeth-shaped stripe structure, and the electrodes 31 and 32 are arranged so that the stripe structures intersect. A ferroelectric thin film 33 is interposed between these electrodes 31 and 32. That is, the capacitor 30
1 has a structure in which a plurality of small area ferroelectric capacitors are connected in parallel as shown in FIG.

【0012】以下、図2を参照して、図1に示した不揮
発性メモリの素子構造を具体的に説明する。まず、P型
シリコン基板1の上にフィールド酸化膜2によって素子
形成領域を分離形成し、続いてゲート電極11、N+
レイン領域12a、N+ ソース領域13aを形成する。
このような電界効果トランジスタ10は、周知の自己整
合によって作ることができる。また、素子の微細化に伴
うホットエレクトロンの問題を解消するために、電界効
果トランジスタ10をLDD(Lightly-Doped Drain)構
造にしてもよい。ゲート電極11は燐(P)をドープし
たポリシリコンで形成したが、ポリシンリコンと、タン
グステン(W)やモリブデン(Mo)のような高融点金
属との化合物であるシリサイドや、金属で形成すること
もできる。
The element structure of the non-volatile memory shown in FIG. 1 will be specifically described below with reference to FIG. First, an element formation region is formed separately on the P-type silicon substrate 1 by the field oxide film 2, and subsequently, the gate electrode 11, the N + drain region 12a, and the N + source region 13a are formed.
Such a field effect transistor 10 can be manufactured by the well-known self-alignment. Further, the field effect transistor 10 may have an LDD (Lightly-Doped Drain) structure in order to solve the problem of hot electrons due to the miniaturization of elements. Although the gate electrode 11 is formed of polysilicon doped with phosphorus (P), it may be formed of silicide or a metal which is a compound of polysilicon and refractory metal such as tungsten (W) or molybdenum (Mo). it can.

【0013】電界効果トランジスタ10が形成されたシ
リコン基板1を、シリコン熱酸化膜3のような絶縁膜で
覆う。次に、ソース領域13aの上にキャパシタ30の
下部電極31を形成するために、その電極部分の酸化膜
3をプラズマエッチング等の異方性エッチングで取り除
く。その上に白金等の金属薄膜をスパッタリング等で被
着し、フォトエッチング法により櫛歯状にパターンニン
グして下部電極31を形成する。
The silicon substrate 1 on which the field effect transistor 10 is formed is covered with an insulating film such as a silicon thermal oxide film 3. Next, in order to form the lower electrode 31 of the capacitor 30 on the source region 13a, the oxide film 3 on the electrode portion is removed by anisotropic etching such as plasma etching. A metal thin film of platinum or the like is deposited thereon by sputtering or the like, and is patterned into a comb shape by a photo-etching method to form the lower electrode 31.

【0014】下部電極31を形成した後、強誘電体物質
をスピンコートによるゾルゲル法やMOD(Metal Orga
nic Decomposition)法、あるいはスパッタリング法、M
OCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)
法、レーザアブレーション法で被着し、フォトエッチン
グ法でパターンニングして強誘電体薄膜33を形成す
る。ここで用いられる好ましい強誘電体物質としては、
一般的にPZTと称されるチタン酸ジルコン酸鉛や、P
LZTと称される(PbXLa1-X )(Zry
1-y )O3 が例示される。下部電極31と同様して強
誘電体薄膜33の上に櫛歯状の上部電極32を、下部電
極31のストライプ構造と交差するように形成する。
After forming the lower electrode 31, a ferroelectric substance is spin-coated by a sol-gel method or a MOD (Metal Orga) method.
nic Decomposition) method, or sputtering method, M
OCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition)
Method, laser ablation method, and photo-etching method to form a ferroelectric thin film 33. The preferred ferroelectric substance used here is
Lead zirconate titanate, commonly called PZT, and P
LZT is called (Pb X La 1-X ) (Zr y T
i 1-y ) O 3 is exemplified. Similar to the lower electrode 31, the comb-shaped upper electrode 32 is formed on the ferroelectric thin film 33 so as to intersect with the stripe structure of the lower electrode 31.

【0015】以上のようにして強誘電体キャパシタを形
成した後、必要な各コンタクト領域を形成し、金属配線
4および金属配線5を作るための金属薄膜をスパッタリ
ング等で被着する。この種の導電材料としては、通常、
Al系合金(例えば、Al−Si、Al−Si−Cu
等)等の金属が用いられるが、燐をドープしたポリシリ
コンのような導電性非金属を用いることも可能である。
上記の金属薄膜を被着した後、フォトエッチング法によ
り、ビットラインBLとなる金属配線4、および接地ラ
インVSSあるいはドライブラインDLに接続する金属配
線5をパターンニングする。以上のようにして、図2に
示した素子構造の不揮発性メモリが形成される。
After forming the ferroelectric capacitor as described above, necessary contact regions are formed, and a metal thin film for forming the metal wiring 4 and the metal wiring 5 is deposited by sputtering or the like. As this type of conductive material,
Al-based alloy (for example, Al-Si, Al-Si-Cu
Etc.) is used, but it is also possible to use a conductive nonmetal such as phosphorus-doped polysilicon.
After depositing the above metal thin film, the metal wiring 4 to be the bit line BL and the metal wiring 5 connected to the ground line V SS or the drive line DL are patterned by photoetching. As described above, the nonvolatile memory having the element structure shown in FIG. 2 is formed.

【0016】図4は、本発明の他の実施例に係る不揮発
性メモリの素子構造を示した断面図である。図2と同一
符号で示した部分は、前述した実施例と同一構成部分で
あるので、ここでの詳細な説明は省略する。本実施例の
特徴は、櫛歯状のストライプ構造をもった下部電極31
と、強誘電体薄膜33と、下部電極31のストライプ構
造に交差するように配置された櫛歯状の上部電極32と
を積層したキャパシタ30を、ゲート電極11の上方に
配置したことにある。本実施例では上部電極32が、金
属配線5によってソース領域13aに接続され、下部電
極31は接地ラインVSSあるいはドライブラインDLに
接続される。なお、図中の符号6は、キャパシタ30と
金属配線5との間に介在する絶縁膜である。
FIG. 4 is a sectional view showing an element structure of a nonvolatile memory according to another embodiment of the present invention. The parts designated by the same reference numerals as those in FIG. 2 are the same parts as those in the above-described embodiment, and therefore detailed description thereof will be omitted here. The feature of this embodiment is that the lower electrode 31 has a comb-teeth-shaped stripe structure.
The capacitor 30 in which the ferroelectric thin film 33 and the comb-shaped upper electrode 32 arranged so as to intersect the stripe structure of the lower electrode 31 are stacked is arranged above the gate electrode 11. In this embodiment, the upper electrode 32 is connected to the source region 13a by the metal wiring 5, and the lower electrode 31 is connected to the ground line V SS or the drive line DL. Reference numeral 6 in the drawing is an insulating film interposed between the capacitor 30 and the metal wiring 5.

【0017】なお、上述の実施例では、本発明に係る強
誘電体キャパシタを不揮発性メモリの信号電荷蓄積用の
キャパシタとして用いた場合を例に採って説明したが、
本発明はこれに限らず、集積回路中に用いられる一般的
なキャパシタとしても適用できることはもちろんであ
る。
In the above embodiments, the case where the ferroelectric capacitor according to the present invention is used as the capacitor for storing the signal charge of the non-volatile memory has been described as an example.
Of course, the present invention is not limited to this, and can be applied as a general capacitor used in an integrated circuit.

【0018】[0018]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
に係る半導体集積回路のキャパシタによれば、強誘電体
物質を用いたキャパシタの上下電極が各々櫛歯状のスト
ライプ構造に形成され、前記各電極のストライプ構造が
交差するように配置されており、見掛け上、小面積の強
誘電体キャパシタが複数個並列に接続された構造になっ
ているので、キャパシタのスイッチング時間を短くする
ことができるとともに、十分な量の信号電荷を蓄積する
こともできる。また、本発明に係るキャパシタを不揮発
性メモリの信号電荷蓄積用のキャパシタとして用いた場
合には、スイッチング時間が短く、しかも信号電荷の読
み取りマージンの大きな高性能のメモリセルを実現する
ことができる。
As is apparent from the above description, according to the capacitor of the semiconductor integrated circuit of the present invention, the upper and lower electrodes of the capacitor using the ferroelectric substance are formed in a comb-shaped stripe structure, The striped structures of the electrodes are arranged so as to intersect with each other, and apparently, a plurality of small area ferroelectric capacitors are connected in parallel, so that the switching time of the capacitors can be shortened. In addition to being able to do so, it is possible to store a sufficient amount of signal charges. Further, when the capacitor according to the present invention is used as a capacitor for storing signal charges of a non-volatile memory, it is possible to realize a high-performance memory cell having a short switching time and a large reading margin of signal charges.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明に係るキャパシタを用いた不揮発性メモ
リの電気的等価回路図である。
FIG. 1 is an electrical equivalent circuit diagram of a nonvolatile memory using a capacitor according to the present invention.

【図2】図1に示した不揮発性メモリの素子構造を示し
た断面図である。
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an element structure of the nonvolatile memory shown in FIG.

【図3】実施例に係る強誘電体キャパシタの構造を示し
た図である。
FIG. 3 is a diagram showing a structure of a ferroelectric capacitor according to an example.

【図4】その他の実施例に係る不揮発性メモリの素子構
造を示した断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an element structure of a nonvolatile memory according to another example.

【図5】従来の不揮発性メモリの電気的等価回路図であ
る。
FIG. 5 is an electrical equivalent circuit diagram of a conventional nonvolatile memory.

【図6】図5に示した不揮発性メモリの素子構造を示し
た断面図である。
6 is a cross-sectional view showing an element structure of the nonvolatile memory shown in FIG.

【図7】従来の強誘電体キャパシタの模式図である。FIG. 7 is a schematic view of a conventional ferroelectric capacitor.

【図8】図7に示したキャパシタの電極間の電界と強誘
電体の分極量との関係を示した特性図である。
8 is a characteristic diagram showing the relationship between the electric field between the electrodes of the capacitor shown in FIG. 7 and the polarization amount of the ferroelectric substance.

【図9】強誘電体キャパシタの電極面積とスイッチング
時間との関係を示した特性図である。
FIG. 9 is a characteristic diagram showing a relationship between an electrode area of a ferroelectric capacitor and a switching time.

【図10】強誘電体キャパシタの電極面積と反転電荷密
度との関係を示した特性図である。
FIG. 10 is a characteristic diagram showing the relationship between the electrode area of a ferroelectric capacitor and the inversion charge density.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…シリコン基板 2…フィールド酸化膜 3…酸化膜 4…金属配線(ビットライン) 5…金属配線 6…絶縁膜 10…電界効果トランジスタ 11…ゲート電極 12…ドレイン電極 12a…ドレイン領域 13…ソース電極 13a…ソース領域 30…強誘電体キャパシタ 31…下部電極 32…上部電極 33…強誘電体薄膜 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Silicon substrate 2 ... Field oxide film 3 ... Oxide film 4 ... Metal wiring (bit line) 5 ... Metal wiring 6 ... Insulating film 10 ... Field effect transistor 11 ... Gate electrode 12 ... Drain electrode 12a ... Drain region 13 ... Source electrode 13a ... Source region 30 ... Ferroelectric capacitor 31 ... Lower electrode 32 ... Upper electrode 33 ... Ferroelectric thin film

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成4年4月13日[Submission date] April 13, 1992

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0002[Name of item to be corrected] 0002

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、この種の不揮発性メモリとして、
例えば、特開平−304796号公報に記載されたよ
うなメモリセルが知られている。このメモリセルの電気
的等価回路図を図5に、その素子構造を図6に示す。図
5に示したメモリセルは、スイッチング素子としての電
界効果トランジスタ10と、強誘電体物質を用いた信号
電荷蓄積用のキャパシタ20を含む。電界効果トランジ
スタ10は、ゲート電極11と、ドレイン電極12と、
ソース電極13とを備え、ゲート電極11はワードライ
ンWLに、ドレイン電極12はビットラインBLにそれ
ぞれ接続している。キャパシタ20は、対向配置された
2つの電極21,22を備え、両電極21,22の間に
強誘電体薄膜23が介在している。一方の電極21は、
電界効果トランジスタ10のソース電極13に接続し、
他方の電極22は接地ラインVssあるいはドライブラ
インDLに接続している。ここで、強誘電体薄膜23と
しては、一般にPZTと称されるチタン酸ジルコン酸鉛
等が用いられる。
2. Description of the Related Art Conventionally, as this type of non-volatile memory,
For example, the memory cell is known as described in JP-A-2 -304796. FIG. 5 shows an electrically equivalent circuit diagram of this memory cell, and FIG. 6 shows its element structure. The memory cell shown in FIG. 5 includes a field effect transistor 10 as a switching element and a capacitor 20 for storing a signal charge using a ferroelectric substance. The field effect transistor 10 includes a gate electrode 11, a drain electrode 12,
The gate electrode 11 is connected to the word line WL, and the drain electrode 12 is connected to the bit line BL. The capacitor 20 is provided with two electrodes 21 and 22 arranged to face each other, and a ferroelectric thin film 23 is interposed between both electrodes 21 and 22. One electrode 21 is
Connected to the source electrode 13 of the field effect transistor 10,
The other electrode 22 is connected to the ground line V ss or the drive line DL. Here, as the ferroelectric thin film 23, lead zirconate titanate or the like generally called PZT is used.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に下部電極と強誘電体薄膜
と上部電極とをその順に積層して形成された半導体集積
回路のキャパシタにおいて、 前記各電極が櫛歯状のストライプ構造に形成され、か
つ、前記上下電極のストライプ構造が交差するように配
置されていることを特徴とする半導体集積回路のキャパ
シタ。
1. A capacitor of a semiconductor integrated circuit, which is formed by laminating a lower electrode, a ferroelectric thin film, and an upper electrode in this order on a semiconductor substrate, wherein each electrode is formed in a comb-shaped stripe structure. A capacitor of a semiconductor integrated circuit, wherein the stripe structures of the upper and lower electrodes are arranged to intersect with each other.
【請求項2】 請求項1に記載のキャパシタを信号電荷
蓄積用のキャパシタとして用いたことを特徴とする不揮
発性メモリ。
2. A non-volatile memory, wherein the capacitor according to claim 1 is used as a capacitor for signal charge storage.
JP27002091A 1991-09-20 1991-09-20 Capacitor of semiconductor integrated circuit and nonvolatile memory using same Pending JPH0582802A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7511325B2 (en) 2003-04-10 2009-03-31 Oki Semiconductor Co., Ltd. Ferroelectric capacitor
JP2009302584A (en) * 2003-05-30 2009-12-24 Hynix Semiconductor Inc Method for manufacturing ferroelectric capacitor

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