CN1812128A - 晶体管型铁电体存储器及其制造方法 - Google Patents
晶体管型铁电体存储器及其制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN1812128A CN1812128A CNA200510129542XA CN200510129542A CN1812128A CN 1812128 A CN1812128 A CN 1812128A CN A200510129542X A CNA200510129542X A CN A200510129542XA CN 200510129542 A CN200510129542 A CN 200510129542A CN 1812128 A CN1812128 A CN 1812128A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- semiconductor layer
- oxide semiconductor
- type
- layer
- transistor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 17
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims abstract description 206
- 238000003860 storage Methods 0.000 claims description 64
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 32
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052726 zirconium Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052745 lead Inorganic materials 0.000 claims description 9
- 230000000694 effects Effects 0.000 claims description 6
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 229910052796 boron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052746 lanthanum Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N copper tin Chemical group [Cu].[Sn] KUNSUQLRTQLHQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052744 lithium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052701 rubidium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052707 ruthenium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910052712 strontium Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 229910006404 SnO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 229910010413 TiO 2 Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 claims description 3
- 229910001030 Iron–nickel alloy Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 claims description 2
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 229910052792 caesium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052735 hafnium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 229910052721 tungsten Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000010937 tungsten Substances 0.000 claims description 2
- XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N zinc oxide Inorganic materials [Zn]=O XLOMVQKBTHCTTD-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 246
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 27
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 25
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 25
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 23
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 21
- 230000010287 polarization Effects 0.000 description 21
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 20
- 239000000463 material Substances 0.000 description 15
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 12
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 12
- BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N platinum Chemical compound [Pt] BASFCYQUMIYNBI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 230000009471 action Effects 0.000 description 10
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 9
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 8
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 8
- LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N N-Butanol Chemical compound CCCCO LRHPLDYGYMQRHN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 6
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 6
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 5
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 5
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 5
- 238000000608 laser ablation Methods 0.000 description 5
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 5
- 229910052697 platinum Inorganic materials 0.000 description 5
- 229910020684 PbZr Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000008676 import Effects 0.000 description 4
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 4
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 3
- 238000009833 condensation Methods 0.000 description 3
- 230000005494 condensation Effects 0.000 description 3
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 3
- 229910000906 Bronze Inorganic materials 0.000 description 2
- KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N Fluorane Chemical compound F KRHYYFGTRYWZRS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 102000039816 Type IV family Human genes 0.000 description 2
- 108091068136 Type IV family Proteins 0.000 description 2
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010974 bronze Substances 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 229910052741 iridium Inorganic materials 0.000 description 2
- GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N iridium atom Chemical compound [Ir] GKOZUEZYRPOHIO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 2
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 2
- 229910052693 Europium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052688 Gadolinium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910017563 LaCrO Inorganic materials 0.000 description 1
- 241000877463 Lanio Species 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052779 Neodymium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 1
- 239000004411 aluminium Substances 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003064 anti-oxidating effect Effects 0.000 description 1
- 238000006701 autoxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000005234 chemical deposition Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 1
- 230000005684 electric field Effects 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 238000010304 firing Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 1
- 239000011229 interlayer Substances 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 1
- 229910052747 lanthanoid Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000002602 lanthanoids Chemical class 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000007639 printing Methods 0.000 description 1
- 238000001552 radio frequency sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 230000004043 responsiveness Effects 0.000 description 1
- 230000000630 rising effect Effects 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N silicon monoxide Chemical compound [Si-]#[O+] LIVNPJMFVYWSIS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 238000004528 spin coating Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H10—SEMICONDUCTOR DEVICES; ELECTRIC SOLID-STATE DEVICES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H10B—ELECTRONIC MEMORY DEVICES
- H10B12/00—Dynamic random access memory [DRAM] devices
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66007—Multistep manufacturing processes
- H01L29/66075—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials
- H01L29/66227—Multistep manufacturing processes of devices having semiconductor bodies comprising group 14 or group 13/15 materials the devices being controllable only by the electric current supplied or the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched, e.g. three-terminal devices
- H01L29/66409—Unipolar field-effect transistors
- H01L29/66477—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET
- H01L29/6684—Unipolar field-effect transistors with an insulated gate, i.e. MISFET with a ferroelectric gate insulator
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/401—Multistep manufacturing processes
- H01L29/4011—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes
- H01L29/40111—Multistep manufacturing processes for data storage electrodes the electrodes comprising a layer which is used for its ferroelectric properties
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/40—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/43—Electrodes ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed
- H01L29/49—Metal-insulator-semiconductor electrodes, e.g. gates of MOSFET
- H01L29/51—Insulating materials associated therewith
- H01L29/516—Insulating materials associated therewith with at least one ferroelectric layer
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/66—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor
- H01L29/68—Types of semiconductor device ; Multistep manufacturing processes therefor controllable by only the electric current supplied, or only the electric potential applied, to an electrode which does not carry the current to be rectified, amplified or switched
- H01L29/76—Unipolar devices, e.g. field effect transistors
- H01L29/772—Field effect transistors
- H01L29/78—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate
- H01L29/78391—Field effect transistors with field effect produced by an insulated gate the gate comprising a layer which is used for its ferroelectric properties
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Ceramic Engineering (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
本发明目的在于提供一种具有新颖结构的晶体管型铁电体存储器及其制造方法。本发明涉及的晶体管型铁电体存储器，包括IV族半导体层(10)、在所述IV族半导体层(10)的上方形成的氧化物半导体层、在所述氧化物半导体层(20)的上方形成的铁电体层(30)、在所述铁电体层(30)的上方形成的栅电极(40)，和在所述IV族半导体层(10)上形成的源区(12)和漏区(14)。
Description
技术领域
本发明涉及具有新颖结构的晶体管型铁电体存储器及其制造方法。
背景技术
作为已有的1T型(晶体管型)Fe RAM(Ferroelectric Random AccessMemory)，已知有MFS(Metal Ferroelectric Semiconductor)、MFIS(MetalFerroelectric Insulator Semiconductor)和MFMIS(Metal Ferroelectric MetalInsulator Semiconductor)结构的。然而这些的任一FeRAM，都有许多问题。
在MFS结构的情况下，由于由硅或锗构成的IV族半导体基板的表面容易被氧化，所以在该基板的表面上形成氧化物铁电体极为困难，以致尚未实用化。其主要原因是，一旦要在IV族半导体(例如硅)层上形成氧化物铁电体层，在硅层与氧化物铁电体层间的界面上就会形成氧化硅膜等不需要的膜。一旦形成这种膜，由于该膜的介电常数小，所以不仅使氧化物铁电体极性反转所需的工作电压增大，而且因在该膜中产生陷阱能级(trap准位)而可以向膜中注入电荷，因而不能进行使残余极化的电荷消除的充分的极化反转。
对于MFIS结构而言，通常，由于作为I层(绝缘层)采用氧化硅层，所以也有与上述的MFS同样的问题。即，由于氧化硅膜的介电常数小，所以不仅使氧化物铁电体极性反转所需的工作电压增大，而且因该氧化硅层中产生陷阱能级而可以向膜中注入电荷，因而不能进行使残余极化的电荷消除的充分的极化反转。而且，由于作为I层的氧化硅层是无定形的，所以在该氧化硅层上形成具有晶体结构的氧化物铁电体是非常困难的。
而且，在MFMIS结构的情况下，由于在I层上形成与氧化物铁电体在结晶性能这一点上相容性较好的白金等金属层，所以在氧化物铁电体层成膜时比MFIS结构有利。然而，因具有I层这一点而产生与MFIS结构同样的问题。
此外，对于具有I层的MFIS结构和MFMIS结构而言，作为非易失性存储器具有以下各种问题。即，对于MFIS和MFMIS结构而言，由于F层(氧化物铁电体层)与I层(绝缘层)的电容结合，所以当施加电压而写入数据时，所施加的电压对于I层和F层，分别根据其各自的介电常数和膜厚而被分配，电荷量根据各自施加的电压而积累。而且其积累电荷的极化方向，在I层和F层中与施加电压的方向相同。然而，若不施加电压而保持数据时，M层(金属层)和S层(半导体层)将成为短路状态。此时，F层的极化方向，因残余极化而被固定，而在I层上却衍生出与由F层形成的铁电体电容器相等量的电荷，使其方向与铁电体电容器的方向相反。因此，对于铁电体电容器而言，可以从I层形成的电容器施加大的反向电场。其结果将会产生使F层的极化方向相反，积累的数据消失的问题。
发明内容
本发明目的在于提供一种具有新颖结构的晶体管型铁电体存储器及其制造方法。
本发明涉及的晶体管型铁电体存储器，包括：
IV族半导体层；
在所述IV族半导体层的上方形成的氧化物半导体层；
在所述氧化物半导体层的上方形成的铁电体层；
在所述铁电体层的上方形成的栅电极；和
在所述IV族半导体层上形成的源区和漏区。
根据本发明的晶体管型铁电体存储器，通过控制铁电体层的极化方向可以使氧化物半导体层激发特定的固定电荷。而且通过控制在氧化物半导体层上所激发的固定电荷，可以改变在IV族半导体层与氧化物半导体层的界面部分形成的耗尽层能量壁垒的大小。因此，通过减小耗尽层相对于源区和漏区之间电位差的能量壁垒，可以使电流在源区和漏区流过，将晶体管型铁电体存储器置于接通(ON)位置上。而且通过增大耗尽层相对于源区和漏区之间电位差的能量壁垒，可以使电流在源区和漏区不流过，将晶体管型铁电体存储器置于断开(OFF)位置上。本发明的晶体管铁电体存储器，在检出其接通和断开的情况下，可以起非易失性存储器的作用。后面将要详述有关本发明的晶体管型铁电体存储器的动作。
本发明涉及的晶体管型铁电体存储器中，所述IV族半导体层与所述氧化物半导体层可以具有pn结。通过具有这种pn结，所以可以在IV族半导体层与氧化物半导体层的界面上形成耗尽层。作为形成pn结的形态有：所述IV族半导体层是p型，所述氧化物半导体层是n型的情况，所述IV族半导体层是n型，所述氧化物半导体层是p型的情况。
本发明涉及的晶体管型铁电体存储器中，所述源区和漏区，其端部可以在所述氧化物半导体层的一部分中接触。通过采用这种构成，能使电荷(载流子)在IV族半导体层与氧化物半导体层之间更加自由地进行移动。
本发明涉及的晶体管型铁电体存储器中，n型所述氧化物半导体层，可以由选自ZnO、TiO2、SnO2、CdO、MnO和FeO中的至少一种氧化物半导体构成。
本发明涉及的晶体管型铁电体存储器中，p型所述氧化物半导体层，可以由选自CuAlO2、NiO、CoO、Cu2O、MnFe2O4、NiFe2O4、In2O3、MnO和FeO中的至少一种氧化物半导体构成。
本发明涉及的晶体管型铁电体存储器中，所述铁电体层可以由以选自ABO3或(Bi2O3)2+(Am-1BmO3m+1)2-(式中，A表示从Li、Na、K、Rb、Pb、Ca、Sr、Ba、Bi、La和Hf中的至少一种元素，B表示选自Ru、Fe、Ti、Zr、Nb、Ta、V、W和Mo中的至少一种元素，m表示5以下的自然数。)表示的钙钛矿或铋层状结构的氧化物，或者由以A0.5BO3(正方青铜结构)或A0.3BO3(六方青铜结构)(式中，A表示选自Li、Na、K、Rb、Cs、Pb、Ca、Sr、Ba、Bi、La中的至少一种元素，B表示选自Ru、Fe、Ti、Zr、Nb、Ta、V、W和Mo中的至少一种元素)表示的钨青铜结构的氧化物构成。
本发明涉及的晶体管型铁电体存储器中，所述氧化物半导体层，可以含有与构成该氧化物半导体层的金属元素价数不同，起施主(donor)或受主(acceptor)作用的掺杂剂。通过含有这种掺杂剂，可以增大载流子的移动度，加快动作速度。
即，对于容易变成n型的氧化物半导体，一旦掺杂比构成该氧化物半导体的金属原子价更大的金属，这种金属就能起施主作用。例如采用TiO2作为氧化物半导体的情况下、可以使用Nb、Ta作为施主，采用ZnO作为氧化物半导体的情况下、可以使用Al作为施主，采用BaTIO3作为氧化物半导体的情况下、可以使用La、Ta作为受主，采用SnO2作为氧化物半导体的情况下可以使用Sb等作为施主。
反之，对于容易变成p型的氧化物半导体，一旦掺杂比构成该氧化物半导体的金属原子价更小的金属，这种金属就能起受主作用。例如采用Ni、Co、Fe、MnO作为氧化物半导体的情况下、可以使用Li作为受主，采用Bi2O3作为氧化物半导体的情况下、可以使用Ba作为受主，采用Cr2O3作为氧化物半导体的情况下、可以使用Mg作为受主，采用LaCrO3作为氧化物半导体的情况下、可以使用Sr作为受主。
本发明涉及的晶体管型铁电体存储器的制造方法，包括：
在IV族半导体层的上方形成氧化物半导体层的工序；
在所述氧化物半导体层的上方形成铁电体层的工序；
在所述铁电体层的上方形成栅电极的工序；和
在所述IV族半导体层上形成源区和漏区的工序。
本发明涉及的晶体管型铁电体存储器的制造方法中，所述IV族半导体层和所述氧化物半导体层，形成得具有互相相反的极性，构成pn结。Pn结有两种情况，一种是所述IV族半导体层是p型，所述氧化物半导体层是n型；另一种是所述IV族半导体层是n型，所述氧化物半导体层是p型。
本发明涉及的晶体管型铁电体存储器的制造方法中，在所述氧化物半导体层形成工序之前，可以具有：在非氧化条件下，在所述IV族半导体层的表面上形成生成热函比构成该IV族半导体层的元素氧化物小(生成热函在负方向大)的元素层的工序。
例如，采用硅层或锗基板作为IV族半导体层的情况下，首先在非氧化条件下于IV族半导体层上形成生成热函比氧化硅小的金属元素层(以下叫作“基底层”)后，可以形成氧化物半导体层。
通过形成这种基底层，可以防止构成IV族半导体层的元素，例如硅的氧化膜在IV族半导体层的表面上形成。因此，可以排出上述的传统的FeRAM中成为问题的硅层等电介体膜的有害影响。
而且构成基底层的元素，在氧化物半导体层中优选采用起施主或受主作用的。
附图说明
图1是表示本发明实施方式涉及的晶体管型铁电体存储器的剖面图。
图2是表示本发明实施方式涉及的其他晶体管型铁电体存储器的剖面图。
图3是表示图1所示的晶体管型铁电体存储器动作的图。
图4是表示图1所示的晶体管型铁电体存储器动作的图。
图5是表示图2所示的晶体管型铁电体存储器动作的图。
图6是表示图2所示的晶体管型铁电体存储器动作的图。
图7是表示图1所示的晶体管型铁电体存储器的能带图。
图8是表示图1所示的晶体管型铁电体存储器的能带图。
图9是实施例1中的样品的二极管的C-V特性曲线。
图10是实施例1中的样品的二极管的数据保持特性曲线。
图11是实施例2中的样品的二极管的C-V特性曲线。
图12是实施例2中的样品的二极管的数据保持特性曲线。
图13是表示比较例1中的样品结构的图。
图14是表示比较例1中的样品二极管的C-V特性曲线。
图中：10…IV族半导体层，12…源区，14…漏区，20…氧化物半导体层，30…铁电体层，40…栅电极，100、200…晶体管型铁电体存储器
具体实施方式
以下参照附图就本发明的实施方式作详细说明。
1.晶体管型铁电体存储器
图1是示意表示本实施方式的晶体管型铁电体存储器100之一例的剖面图。
晶体管型铁电体存储器100，具有IV族半导体层10、在IV族半导体层10上形成的氧化物半导体层20、在氧化物半导体层20上形成的铁电体层30、和在铁电体层上形成的栅电极40。而且，IV族半导体层10和氧化物半导体层20构成pn结。在图1所示的实例中，IV族半导体层为p型，氧化物半导体层为n型。IV族半导体层10是由硅、锗等IV族半导体构成的层，在图1所示的实例中，采用了硅基板。
在IV族半导体层10上形成着源区12和漏区14。而且在IV族半导体层10上依次层叠了氧化物半导体层20、铁电体层30和栅电极40。
在氧化物半导体层20下面的两侧部分，使源区12和漏区14形成得端部分别互相重叠。也就是说，在氧化物半导体层20的一方的端部与源区12的端部接触，而氧化物半导体层20的另一方端部与漏区的端部接触的。通过采用这种结构，可以使电荷(载流子)在IV族半导体层10与氧化物半导体层20之间进行自由移动。
对于n型氧化物半导体层20的材质并无特别限制，可以使用上述的任何一种。在图1所示的实例中，氧化物半导体层20由ZnO构成。
关于氧化物半导体层20的膜厚，虽然只要是半导体就像电介体那样不必过多考虑介电常数，但是在实用上却优选100nm以下。而且希望以晶体管形式高速工作的情况下，使氧化物半导体层20膜厚设为3nm以下的情况下，会产生隧道电流，事实上无需考虑氧化物半导体的移动度。
关于铁电体30的材质并无别限制，可以使用上述的任何物质。在图1所示的实例中，由PZTN构成。
关于铁电体30的膜厚，可以采用事实上合理的膜厚，使其在3V以下低电压下极化反转的情况下，膜厚优选为200nm以下。
关于栅电极40的材质并无特别限制，可以根据铁电体层30的材质、成膜方法等适当选择。作为栅电极40用的材料，可以举出白金、铱等铂族金属，IrO2、InO2等氧化物，LaNiO3等钙钛矿型氧化物等。
图2是表示本实施方式涉及的其他晶体管型铁电体存储器200的剖面图。
此例中IV族半导体层10和氧化物半导体层20的pn结与图1所示的相反，IV族半导体层10是n型的，氧化物半导体层20是p型的。其他结构与图1所示的晶体管型铁电体存储器100相同。
对于p型氧化物半导体层20的材质并无特别限制，可以使用上述任何物质。在图1所示的实例中，氧化物半导体层20由CuAlO2构成。
以下说明本实施方式的晶体管型铁电体存储器的动作。
图3和图4是表示图1所示的晶体管型铁电体存储器100动作的图。
图3示意表示电流在源区12与漏区14之间流过的情况。这种情况下，铁电体层30产生向上极化。例如为使铁电体极化反转而对栅电极40施加充分的负向电压(-V)，然后使对栅电极40施加的电压处于0V，就会使铁电体层30产生向上的极化。而且由于氧化物半导体层20介电常数也小，所以在氧化物半导体层中也会与铁电体层30同样产生向上的极化。也就是说，在p型的IV族半导体层10与n型的氧化物半导体层20形成的pn结的界面附近，在氧化物半导体层20侧被激发出负的固定电荷，在IV族半导体层10侧被激发出正的固定电荷。因此，在pn结区域形成的耗尽层50的能量壁垒减小。而且源区12与漏区14间的电位差与耗尽层50的能量壁垒相比由于增大，所以在pn结部分就会产生电荷(载流子)的再结合，其结果电流就会在源区12与漏区14之间流过。
图7表示这种状态下能带的情况。如图3所示，在铁电体层30产生向上极化的情况下，在由氧化物半导体层20与IV族半导体层10形成的pn结的氧化物半导体层20一侧被激发出的负的固定电荷，仅使该积累电容部分的能量壁垒下降ΔE1。而且来自源区的空穴，一旦从漏区导入电子，它们就会跨越能量壁垒在pn结部分产生空穴与电子的再结合，可以使电流从源区流向漏区。
图4是示意表示电流在源区与漏区之间不会流过的情况。这种情况下，铁电体层30产生向下的极化。例如，为使铁电体极化反转而对栅电极40施加充分正电压(+V)，然后使对栅电极40施加的电压处于0V，这样就会使铁电体层30产生向下极化。而且由于氧化物半导体层20介电常数也小，所以在氧化物半导体层中也会与铁电体层30同样产生向下极化。也就是说，在由IV族半导体层10与氧化物半导体层20形成的pn结的界面附近，在氧化物半导体层20侧被激发出正固定电荷，在IV族半导体层10侧被激发出负固定电荷。由此，在pn结区域形成的耗尽层50的能量壁垒将会增大。而且源区12与漏区14间的电位差与耗尽层50的能量壁垒相比减小，在pn结部分不会产生电荷(载流子)的再结合，其结果电流不会在源区12与漏区14之间流过。
图8表示这种状态下能带的情况。如图4所示，在铁电体层30产生向下极化的情况下，在由氧化物半导体层20与IV族半导体层10形成的pn结的氧化物半导体层20侧被激发出的正固定电荷，仅使该积累电容部分的能量壁垒上升ΔE2。因此来自源区的空穴，即使从漏区导入电子也会处于反向偏压状态下，空穴和电子不能跨越能量壁垒，空穴与电子不能在pn结部分产生再结合，因此电流不会从源区流向漏区。
图5和图6是表示图2所示的晶体管型铁电体存储器200的动作的图。这种晶体管型铁电体存储器200的动作，基本上与上述的晶体管型铁电体存储器100相同。
图5示意表示电流在源区12与漏区14之间流过的情况。这种情况下，铁电体层30产生向下极化。例如，为使铁电体极化反转而对栅电极40施加充分正电压(+V)，然后将对栅电极40施加的电压设定为0V，这样就会使铁电体层30产生向下极化。而且由于氧化物半导体层20中介电常数也小，所以在氧化物半导体层20中也会与铁电体层30同样产生向下极化。也就是说，在由n型IV族半导体层10与p型氧化物半导体层20形成的pn结的界面附近，在氧化物半导体层20侧被激发出正固定电荷，在IV族半导体层10侧被激发出负的固定电荷。由此，在pn结区域形成的耗尽层50的能量壁垒将会增大。而且通过使源区12与漏区14间的电位差与耗尽层50的能量壁垒相比增大，在pn结部分再结合，电流可以在源区12与漏区14之间流过。
图6是示意表示电流在源区与漏区之间不会流过的情况。这种情况下，铁电体层30产生向上极化。例如，为使铁电体极化反转而对栅电极40施加充分负电压(-V)，然后将对栅电极40施加的电压设定为0V，这样就会使铁电体层30产生向上极化。而且由于氧化物半导体层20介电常数也小，所以在氧化物半导体层20中也会与铁电体层30同样产生向上极化。也就是说，在由n型IV族半导体层10与p型氧化物半导体层20形成的pn结的界面附近，在氧化物半导体层20侧被激发出负的固定电荷，在IV族半导体层10侧被激发出正固定电荷。由此，在pn结区域形成的耗尽层50的能量壁垒将会增大。而且源区12与漏区14间的电位差与耗尽层50的能量壁垒相比相对减小。其结果源区12的空穴，即使从漏区导入电子也会处于反向偏压的状态下，空穴和电子不能跨越能量壁垒，空穴和电子不能在pn结部分再结合，所以电流不会从源区12流向漏区14。
如上所述，通过使耗尽层的能量壁垒相对于源区12与漏区14之间的电位差减小，使电流会在源区12与漏区14之间流过，因而可以将晶体管型铁电体存储器接通。而且通过使耗尽层的能量壁垒相对于源区12与漏区14之间的电位差增大，使电流不会在源区12与漏区14之间流过，因而可以将晶体管型铁电体存储器断开。
因此对于本实施方式的晶体管型铁电体存储器而言，通过检出接通与断开，即通过将一种极化状态设定为“0”，将另一种极化状态设定为“1”，没有破坏读出时存储的数据。
这样根据本发明，可以提供由一种依靠全新的结构和动作，具有非破坏读出的方式和非易失性存储器的形式的晶体管型铁电体存储器。
根据本实施方式的晶体管型铁电体存储器，IV族半导体层10与氧化物半导体层20由于都是氧化物结晶，所以能获得一种良好的界面。
而且根据本实施方式的晶体管型铁电体存储器，由于借助于由IV族半导体层10与氧化物半导体层20形成的pn结中耗尽层的能量壁垒可以将晶体管接通和断开，所以可以不受材质限制，材料的选择范围广。
而且，将氧化物半导体层20的膜厚设定在产生隧道电流的物理膜厚处于3nm以下的情况下，可以忽略氧化物半导体的移动度，使其高速动作。
2.晶体管型铁电体存储器的制造方法
本实施方式涉及的晶体管型铁电体存储器的制造方法，可以包括以下工序。以下参照图1和图2说明这种制造方法。
(a)在IV族半导体层的上方形成氧化物半导体层的工序
在此工序中，例如通过激光烧蚀法、RF溅射法、DC溅射法、蒸镀法等方法，在例如硅基板等IV族半导体层10上形成氧化物半导体层20。此时，IV族半导体层10和氧化物半导体层20形成为，具有互相相反的极性，并构成pn结。具体讲，如图1所示，当IV族半导体层10是p型时，氧化物半导体层20是n型。而且如图2所示，当IV族半导体层10n型时，可以使氧化物半导体层20形成为p型。氧化物半导体层20的极性，可以由构成该氧化物半导体层20的氧化物半导体的种类、或被掺杂的掺杂物或者受主的种类确定。
作为n型氧化物半导体、p型氧化物半导体、作为掺杂物的施主和受主等，可以采用上述的那些。
另外，优选在形成氧化物半导体层20之前，具有在非氧化条件下在IV族半导体层10的表面上，形成比构成该IV族半导体层10的元素氧化物具有更小的生成热函的元素层的工序。例如当IV族半导体层10是由硅构成的情况下，首先在非氧化条件下，在IV族半导体层10上形成其生成热函比氧化硅小的金属元素层(基底层)。这里所述“非氧化条件下”是指在不含氧的气氛中成膜。
基底层可以避免IV族半导体层10与氧接触，例如具有3～50纳米膜厚。作为基底层的成膜方法，可以采用与氧化物半导体层20的成膜方法相同的方法。
通过形成这种基底层，可以防止构成IV族半导体层10的元素，例如硅的氧化膜在IV族半导体层10的表面上形成。因此，可以消除在上述的已有的1T型FeRAM中成为问题的氧化硅层等的恶劣影响。
另外，构成基底层的元素，优选在氧化物半导体层中作为施主或受主发挥作用的元素。通过用这种元素组成基底层，具有可以使氧化物半导体的移动度提高的优点。此外，最终在氧气气氛中形成氧化物半导体层20时，氧化物的生成热函比硅小的金属由于比硅容易被氧化，所以将原来在硅基板表面上存在的SiO2膜相反还原为硅与氧分离，并利用该分离的氧使该金属形成氧化物的情况下，可以与硅基板形成良好的界面。
氧化物的生成热函比硅小的金属(生成热函在负方向大的金属)，可以列举如下。即可以举出Y等3a族金属、Al、B、Ga、In等3b族金属，Ti等4a族金属，Nb、Ta、V等5a族金属，Sb等5b族金属，Cr等6a族金属，Mn等7a族金属，Fe等8族金属，Ce、Er、Eu、Gd、La、Nd等镧系金属等。
(b)在氧化物半导体层上形成铁电体层的工序；
接着在氧化物半导体层上形成铁电体层30。对于铁电体层的材质没有特别限制，可以使用上述的那些。
而且作为铁电体，也可以采用本申请的发明人等已经提出的PZTN(特愿2003-302900号)。PZTN优选以Pb(Zr、Ti、Nb)O3表示、相对于Zr与Ti的合量，以0.05～0.3比例含有Nb。而且，这种铁电体PZTN，优选含有0.5～5摩尔％Si或Si和Ge。
PZTN铁电体可以得到如下：准备含有Pb、Zr、Ti和Nb中的至少任一种的由第一～第三原料溶液组成的混合溶液，对这些混合溶液所含的氧化物进行热处理使其结晶。作为第一原料混合液，可以举出在PZTN铁电体相的构成元素中、为了形成由Pb和Zr组成的PbZrO3钙钛矿结晶，将缩聚物以无水状态溶解在正丁醇等溶剂中的溶液。作为第二原料溶液，可以举出在PZTN铁电体相的构成元素中、为了形成由Pb和Ti组成的PbTiO3钙钛矿结晶，将缩聚物以无水状态溶解在正丁醇中形成的溶液。作为第三原料溶液，可以举出在PZTN铁电体相的构成元素中、为了形成由Pb和Nb组成的PbNbO3钙钛矿结晶，将缩聚物以无水状态溶解在正丁醇中形成的溶液。
使用PZTN作为铁电体的电容器，由于磁滞特性优良，泄漏电流极小，所以可以用作本发明的铁电体。
铁电体层，可以采用公知的方法，例如溶胶凝胶法、CVD法、溅射法、LSMCD法(Liquid Source Misted Chemical Deposition)。
(c)在铁电体层上形成栅电极的工序
然后在铁电体层30上形成栅电极40。对于栅电极40的材质并无特别限制，可以根据铁电体的种类和栅电极的成膜方法等选择。作为栅电极，可以使用例如上述的白金、铱等铂族金属等。
氧化物半导体层20、铁电体层30和栅电极40，当这些层层叠之后可以借助于石印法(lithographie)等将其图案化。
(d)在IV族半导体层上源区和漏区的工序
源区12和漏区14，可以采用以栅电极40作掩膜，与MOS晶体管的源区和漏区同样方式，采用离子注入法在IV族半导体层10上导入p型或n型杂质的方法形成。
根据本发明的晶体管型铁电体存储器的制造方法，由于IV族半导体层10和氧化物半导体层20都是氧化物晶体，所以可以形成良好的界面。
3.实施例
[实施例1]
本实施例中，制成了具有Pt/PZTN/n-ZnO/p-Si结构的晶体管型强电介质存储器(1T型FeRAM)。
首先利用激光烧蚀法，于基板温度为350℃下、在硅基板上形成具有5纳米左右膜厚的Mg层。然后，利用激光烧蚀法于基板温度为350℃下、在镁层上生长20纳米膜厚的MgO层。进而利用激光烧蚀法，于基板温度为600℃下、在MgO层上形成了50纳米膜厚的ZnO层。此时形成了良好的ZnO层。MgO与ZnO(生成热函：-350.5千焦/摩尔)相比，生成热函小到-600千焦/摩尔，因而可以确认具有防止硅基板表面被氧化的效果。这是在氧化物半导体层生成之前，通过用Mg层覆盖硅基板表面，可以保护硅基板表面防止氧化的缘故。
接着采用溶胶凝胶法在ZnO层上形成了由Pb(Zr，Ti，Nb)O3构成的铁电体层。具体讲，采用含有过量15％Pb的形成PbZr0.25Ti0.55Nb0.2O3用的溶胶凝胶溶液，在烧成温度650℃下形成了膜厚120纳米的PbZr0.25Ti0.55Nb0.2O3。
然后利用溅射法在铁电体层上形成了膜厚100纳米的由白金构成的栅电极。
就这样得到的样品求出栅电极—硅基板间二极管的C-V特性之后，得到了图9所示的结果。图9反映出铁电体的磁滞特性，得到了有两个阈值的C-V磁滞特性曲线。此外图9所示的C-V曲线中，在0V电压下得到了两个值，所以研究了这两个值的保持特性。这种保持特性，在+侧施加电荷输入数据以后，通过测量0V下积累电荷量的变化，研究了数据保持特性。其结果得到了如图10所示的结果。从图10可以确认，这两个数值均可得到良好的数据保持特性。
另外，作为参照，采用以下方法形成氧化物半导体层后，可以得到不太良好的氧化物半导体层。用氢氟酸除去P型硅基板上的自氧化膜后，利用激光烧蚀法制成ZnO层后，起初在硅基板表面上形成SiO2，所以ZnO难于结晶。在ZnO生长的过程中，硅基板表面容易被氧化这一点，可以用ZnO与SiO2之间的标准生成热函之差来说明。SiO2的标准生成热函为-920.7千焦/摩尔，而ZnO的标准生成热函为-350.5千焦/摩尔，所以与Zn相比，SI容易被氧化。因此可以认为，Si表面最初已经被氧化，因而使ZnO不能结晶。
[实施例2]
在本实施例中，制成了具有Pt/PZTN/p-CuAlO2/n-Si结构的晶体管型铁电体存储器(1T型FeRAM)。首先用蒸镀法在硅基板上形成膜厚30纳米的Al层。然后用蒸镀法在铝层上形成30纳米膜厚的Cu层。进而利用溶胶凝胶法在Cu层上形成了由Pb(Zr，Ti，Nb)O3构成的铁电体层。具体讲，用含有15％过量Pb的、PbZr0.35Ti0.45Nb0.2O3形成用的溶胶凝胶溶液，以旋涂法形成膜，在事先加热至300℃下的电热板上除去有机成分，形成了总膜厚为120纳米的无定形PZTN薄膜。然后在氧气气氛中于650℃下烧成，形成了膜厚120纳米的PbZr0.35Ti0.45Nb0.2O3结晶层。
然后利用溅射法在铁电体层上形成了膜厚100纳米的由白金构成的栅电极。
就这样得到的样品求出栅电极—硅基板间二极管的C-V特性后，得到了图11所示的结果。图11反映出铁电体的磁滞特性，得到了有两个阈值的C-V磁滞特性曲线。此外在图11所示的C-V曲线中，在0V电压下得到了两个值，所以研究了这两个值的保持特性。这种保持特性，在+侧施加电荷输入数据以后，测量0V下积累电荷量的变化，接着对-侧上施加电荷写入数据后，测量0V下积累电荷量的变化，以此方式研究了数据保持特性。其结果得到了如图12所示的结果。从图12可以确认，这两个数值均可获得良好的数据保持特性。
如上所述，确认了本发明实施例的晶体管型铁电体存储器具有良好的存储特性。
[比较例1]
图13表示本比较例涉及的样品结构。本比较例除了没有实施例1中的铁电体层以外，具有同样的层结构。就此样品求出了C-V特性后，得到了图14所示的结果。从图14可以看出，采用由IV族半导体层和氧化物半导体层的层叠体构成的二极管，不具有实施例中得到的、反映铁电体的磁滞特性的两个阈值。
本发明并不限于上述的实施方式，在本发明要点的范围内可以采用各种方式。
Claims (14)
1.一种晶体管型铁电体存储器，其中包括：
IV族半导体层；
在所述IV族半导体层的上方形成的氧化物半导体层；
在所述氧化物半导体层的上方形成的铁电体层；
在所述铁电体层的上方形成的栅电极；和
在所述IV族半导体层上形成的源区和漏区。
2.根据权利要求1所述的晶体管型铁电体存储器，其中所述IV族半导体层与所述氧化物半导体层具有pn结。
3.根据权利要求2所述的晶体管型铁电体存储器，其中所述IV族半导体层是p型，所述氧化物半导体层是n型。
4.根据权利要求2所述的晶体管型铁电体存储器，其中所述IV族半导体层是n型，所述氧化物半导体层是p型。
5.根据权利要求1～4的任一项中所述的晶体管型铁电体存储器，其中所述源区和漏区，其端部在所述氧化物半导体层的一部分中接触。
6.根据权利要求1～5的任一项中所述的晶体管型铁电体存储器，其中n型的所述氧化物半导体层，是由选自ZnO、TiO2、SnO2、CdO、MnO和FeO中的至少一种氧化物半导体构成的。
7.根据权利要求1～6的任一项中所述的晶体管型铁电体存储器，其中p型的所述氧化物半导体层，是由选自CuAlO2、NiO、CoO、Cu2O、MnFe2O4、NiFe2O4、In2O3、MnO和FeO中的至少一种氧化物半导体构成的。
8.根据权利要求1～7的任一项中所述的晶体管型铁电体存储器，其中
所述铁电体层是由ABO3或(Bi2O3)2+(Am-1BmO3m+1)2-表示的钙钛矿或铋层状结构的氧化物，所述式中，A表示选自Li、Na、K、Rb、Pb、Ca、Sr、Ba、Bi、La、和Hf中的至少一种元素，B表示选自Ru、Fe、Ti、Zr、Nb、Ta、V、W和Mo中的至少一种元素，m表示5以下的自然数；或者由正方青铜结构的A0.5BO3或六方青铜结构的A0.3BO3表示的钨青铜结构的氧化物构成的，所述式中，A表示选自Li、Na、K、Rb、Cs、Pb、Ca、Sr、Ba、Bi、La中的至少一种元素，B表示选自Ru、Fe、Ti、Zr、Nb、Ta、V、W和Mo中的至少一种元素。
9.根据权利要求1～8的任一项中所述的晶体管型铁电体存储器，其中所述氧化物半导体层，含有与构成该氧化物半导体层的金属元素价数不同，起施主或受主作用的掺杂剂。
10.一种晶体管型铁电体存储器的制造方法，其中包括：
在IV族半导体层的上方形成氧化物半导体层的工序；
在所述氧化物半导体层的上方形成铁电体层的工序；
在所述铁电体层的上方形成栅电极的工序；和
在所述IV族半导体层上形成源区和漏区的工序。
11.根据权利要求10所述的晶体管型铁电体存储器的制造方法，其中所述IV族半导体层和所述氧化物半导体层，具有互相相反的极性，并构成pn结。
12.根据权利要求11所述的晶体管型铁电体存储器的制造方法，其中所述IV族半导体层是p型，所述氧化物半导体层是n型。
13.根据权利要求11所述的晶体管型铁电体存储器的制造方法，其中所述IV族半导体层是n型，所述氧化物半导体层是p型。
14.根据权利要求10～13的任一项中所述的晶体管型铁电体存储器的制造方法，其中
在所述氧化物半导体层形成工序之前，具有在非氧化条件下，在所述IV族半导体层的表面上形成生成热函比构成该IV族半导体层元素氧化物的热函小的元素层的工序。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2004354320 | 2004-12-07 | ||
| JP2004354320A JP4375560B2 (ja) | 2004-12-07 | 2004-12-07 | トランジスタ型強誘電体メモリの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN1812128A true CN1812128A (zh) | 2006-08-02 |
| CN100502038C CN100502038C (zh) | 2009-06-17 |
Family
ID=35561618
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB200510129542XA Expired - Fee Related CN100502038C (zh) | 2004-12-07 | 2005-12-06 | 晶体管型铁电体存储器及其制造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20060118844A1 (zh) |
| EP (1) | EP1670045A3 (zh) |
| JP (1) | JP4375560B2 (zh) |
| KR (1) | KR100741222B1 (zh) |
| CN (1) | CN100502038C (zh) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102428586A (zh) * | 2009-04-27 | 2012-04-25 | 佳能株式会社 | 钨青铜型压电材料及其制备方法 |
| CN101809748B (zh) * | 2007-09-26 | 2012-07-04 | 佳能株式会社 | 制造氧化物半导体场效应晶体管的方法 |
| CN102934248A (zh) * | 2010-06-10 | 2013-02-13 | 佳能株式会社 | 压电材料、压电元件、液体排放头、超声波电机及灰尘清洁设备 |
| CN102934249A (zh) * | 2010-06-10 | 2013-02-13 | 佳能株式会社 | 压电材料、压电元件、液体排放头、超声波电机及灰尘清洁设备 |
| CN102934247A (zh) * | 2010-06-10 | 2013-02-13 | 佳能株式会社 | 压电材料、压电元件、液体排放头、超声波电机及灰尘清洁设备 |
| CN106463513A (zh) * | 2014-05-20 | 2017-02-22 | 美光科技公司 | 极性、手性及非中心对称铁电材料，包含此类材料的存储器单元及相关装置及方法 |
| CN113140675A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-20 | 西安电子科技大学 | 基于铁电掺杂的pn结存储器件 |
| WO2022121662A1 (en) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | International Business Machines Corporation | Multi-level ferroelectric field-effect transistor devices |
Families Citing this family (22)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007184440A (ja) * | 2006-01-10 | 2007-07-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 強誘電体キャパシタ及びその製造方法 |
| JP5171129B2 (ja) * | 2006-06-28 | 2013-03-27 | 株式会社半導体エネルギー研究所 | 半導体装置 |
| KR101217555B1 (ko) * | 2006-06-28 | 2013-01-02 | 삼성전자주식회사 | 접합 전계 효과 박막 트랜지스터 |
| US7719001B2 (en) | 2006-06-28 | 2010-05-18 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd | Semiconductor device with metal oxides and an organic compound |
| US7918542B2 (en) | 2006-09-15 | 2011-04-05 | Fujifilm Corporation | Perovskite oxide, process for producing the perovskite oxide, piezoelectric body, piezoelectric device, and liquid discharge device |
| JP5290551B2 (ja) * | 2006-09-15 | 2013-09-18 | 富士フイルム株式会社 | ペロブスカイト型酸化物とその製造方法、圧電体、圧電素子、液体吐出装置 |
| JP5466940B2 (ja) | 2007-04-05 | 2014-04-09 | 出光興産株式会社 | 電界効果型トランジスタ及び電界効果型トランジスタの製造方法 |
| JP5064094B2 (ja) * | 2007-04-16 | 2012-10-31 | パナソニック株式会社 | 半導体記憶装置およびその製造方法 |
| US8268481B2 (en) * | 2007-09-10 | 2012-09-18 | Tiax Llc | Nano-sized silicon |
| KR101842413B1 (ko) * | 2009-12-28 | 2018-03-26 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 반도체 장치 |
| WO2015012359A1 (ja) * | 2013-07-25 | 2015-01-29 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 強誘電体デバイス及びその製造方法 |
| US11004868B2 (en) | 2017-03-22 | 2021-05-11 | Intel Corporation | Memory field-effect transistors and methods of manufacturing the same |
| US10748931B2 (en) | 2018-05-08 | 2020-08-18 | Micron Technology, Inc. | Integrated assemblies having ferroelectric transistors with body regions coupled to carrier reservoirs |
| WO2020181049A1 (en) | 2019-03-06 | 2020-09-10 | Micron Technology, Inc. | Integrated assemblies having transistor body regions coupled to carrier-sink-structures; and methods of forming integrated assemblies |
| DE102019003223A1 (de) * | 2019-05-02 | 2020-11-05 | Namlab Ggmbh | Elektrische Speichervorrichtung mit negativer Kapazität |
| DE102020132373A1 (de) | 2020-05-28 | 2021-12-02 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Co. Ltd. | Ferroelektrische speichervorrichtung und deren ausbildungsverfahren |
| US11515332B2 (en) | 2020-05-28 | 2022-11-29 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Ferroelectric memory device and method of forming the same |
| CN111592349A (zh) * | 2020-06-04 | 2020-08-28 | 陕西科技大学 | 一种Fe掺杂CuAlO2高温吸波陶瓷及其制备方法 |
| US11696448B2 (en) * | 2020-06-18 | 2023-07-04 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Memory device and method of forming the same |
| US11705516B2 (en) | 2021-01-08 | 2023-07-18 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Polarization enhancement structure for enlarging memory window |
| US11955548B2 (en) | 2021-01-29 | 2024-04-09 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company, Ltd. | Two-dimensional (2D) material for oxide semiconductor (OS) ferroelectric field-effect transistor (FeFET) device |
| US11527649B1 (en) * | 2021-08-30 | 2022-12-13 | Taiwan Semiconductor Manufacturing Company Limited | Ferroelectric field effect transistor devices and methods for forming the same |
Family Cites Families (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5070385A (en) * | 1989-10-20 | 1991-12-03 | Radiant Technologies | Ferroelectric non-volatile variable resistive element |
| EP0540993A1 (en) | 1991-11-06 | 1993-05-12 | Ramtron International Corporation | Structure and fabrication of high transconductance MOS field effect transistor using a buffer layer/ferroelectric/buffer layer stack as the gate dielectric |
| US5572052A (en) | 1992-07-24 | 1996-11-05 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Electronic device using zirconate titanate and barium titanate ferroelectrics in insulating layer |
| US6225655B1 (en) | 1996-10-25 | 2001-05-01 | Texas Instruments Incorporated | Ferroelectric transistors using thin film semiconductor gate electrodes |
| KR19980067045A (ko) * | 1997-01-30 | 1998-10-15 | 김광호 | 강유전체막을 구비한 전계형 트랜지스터 |
| DE19940381A1 (de) * | 1999-08-25 | 2001-04-05 | Infineon Technologies Ag | Ferroelektrischer Transistor und Verfahren zu dessen Herstellung |
| US6825517B2 (en) * | 2002-08-28 | 2004-11-30 | Cova Technologies, Inc. | Ferroelectric transistor with enhanced data retention |
| US20040108505A1 (en) * | 2002-09-16 | 2004-06-10 | Tuller Harry L. | Method for p-type doping wide band gap oxide semiconductors |
| KR100513316B1 (ko) * | 2003-01-21 | 2005-09-09 | 삼성전기주식회사 | 고효율 반도체 소자 제조방법 |
| US7008833B2 (en) * | 2004-01-12 | 2006-03-07 | Sharp Laboratories Of America, Inc. | In2O3thin film resistivity control by doping metal oxide insulator for MFMox device applications |
-
2004
- 2004-12-07 JP JP2004354320A patent/JP4375560B2/ja active Active
-
2005
- 2005-12-06 KR KR1020050117892A patent/KR100741222B1/ko not_active IP Right Cessation
- 2005-12-06 CN CNB200510129542XA patent/CN100502038C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-12-06 US US11/294,703 patent/US20060118844A1/en not_active Abandoned
- 2005-12-07 EP EP05026719A patent/EP1670045A3/en not_active Withdrawn
Cited By (20)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101809748B (zh) * | 2007-09-26 | 2012-07-04 | 佳能株式会社 | 制造氧化物半导体场效应晶体管的方法 |
| US8663493B2 (en) | 2009-04-27 | 2014-03-04 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric material and production method therefor |
| CN102428586A (zh) * | 2009-04-27 | 2012-04-25 | 佳能株式会社 | 钨青铜型压电材料及其制备方法 |
| CN102428586B (zh) * | 2009-04-27 | 2015-04-29 | 佳能株式会社 | 钨青铜型压电材料及其制备方法 |
| US9054309B2 (en) | 2010-06-10 | 2015-06-09 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric material, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust cleaning device |
| US9076969B2 (en) | 2010-06-10 | 2015-07-07 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric material, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust cleaning device |
| US8884498B2 (en) | 2010-06-10 | 2014-11-11 | Canon Kabushiki Kaisha | Piezoelectric material, piezoelectric element, liquid discharge head, ultrasonic motor, and dust cleaning device |
| CN102934248B (zh) * | 2010-06-10 | 2015-01-14 | 佳能株式会社 | 压电材料、压电元件、液体排放头、超声波电机及灰尘清洁设备 |
| CN102934247B (zh) * | 2010-06-10 | 2015-02-25 | 佳能株式会社 | 压电材料、压电元件、液体排放头、超声波电机及灰尘清洁设备 |
| CN102934249A (zh) * | 2010-06-10 | 2013-02-13 | 佳能株式会社 | 压电材料、压电元件、液体排放头、超声波电机及灰尘清洁设备 |
| CN102934248A (zh) * | 2010-06-10 | 2013-02-13 | 佳能株式会社 | 压电材料、压电元件、液体排放头、超声波电机及灰尘清洁设备 |
| CN102934247A (zh) * | 2010-06-10 | 2013-02-13 | 佳能株式会社 | 压电材料、压电元件、液体排放头、超声波电机及灰尘清洁设备 |
| CN106463513A (zh) * | 2014-05-20 | 2017-02-22 | 美光科技公司 | 极性、手性及非中心对称铁电材料，包含此类材料的存储器单元及相关装置及方法 |
| US10242989B2 (en) | 2014-05-20 | 2019-03-26 | Micron Technology, Inc. | Polar, chiral, and non-centro-symmetric ferroelectric materials, memory cells including such materials, and related devices and methods |
| CN106463513B (zh) * | 2014-05-20 | 2019-06-28 | 美光科技公司 | 铁电存储器单元及形成半导体结构的方法 |
| WO2022121662A1 (en) * | 2020-12-11 | 2022-06-16 | International Business Machines Corporation | Multi-level ferroelectric field-effect transistor devices |
| US11430510B2 (en) | 2020-12-11 | 2022-08-30 | International Business Machines Corporation | Multi-level ferroelectric field-effect transistor devices |
| GB2617730A (en) * | 2020-12-11 | 2023-10-18 | Ibm | Multi-level ferroelectric field-effect transistor devices |
| CN113140675A (zh) * | 2021-04-16 | 2021-07-20 | 西安电子科技大学 | 基于铁电掺杂的pn结存储器件 |
| CN113140675B (zh) * | 2021-04-16 | 2023-04-07 | 西安电子科技大学 | 基于铁电掺杂的pn结存储器件 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1670045A2 (en) | 2006-06-14 |
| CN100502038C (zh) | 2009-06-17 |
| US20060118844A1 (en) | 2006-06-08 |
| JP2006165258A (ja) | 2006-06-22 |
| JP4375560B2 (ja) | 2009-12-02 |
| EP1670045A3 (en) | 2006-10-04 |
| KR20060063733A (ko) | 2006-06-12 |
| KR100741222B1 (ko) | 2007-07-19 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN1812128A (zh) | 晶体管型铁电体存储器及其制造方法 | |
| US10600808B2 (en) | Ferroelectric memory cell for an integrated circuit | |
| KR100849755B1 (ko) | 트랜지스터형 강유전체 메모리 및 그 제조 방법 | |
| Yan et al. | The contribution of electrical conductivity, dielectric permittivity and domain switching in ferroelectric hysteresis loops | |
| US10192972B2 (en) | Semiconductor ferroelectric storage transistor and method for manufacturing same | |
| US9053802B2 (en) | Ferroelectric memory cell for an integrated circuit | |
| KR102154646B1 (ko) | 반도체 강유전체 기억소자의 제조방법 및 반도체 강유전체 기억 트랜지스터 | |
| WO2021112247A1 (ja) | 不揮発性記憶装置、不揮発性記憶素子及びその製造方法 | |
| CN1329750A (zh) | 用于长久保持记忆力的低印记铁电材料以及制作此材料的方法 | |
| WO2001024265A1 (fr) | Memoire non volatile | |
| CN107134487A (zh) | 一种基于氧化铪的铁电栅结构及其制备工艺 | |
| JP2009152235A (ja) | 強誘電体積層構造及びその製造方法、電界効果トランジスタ及びその製造方法、並びに強誘電体キャパシタ及びその製造方法 | |
| US11765887B2 (en) | Capacitor, method of controlling the same, and transistor including the same | |
| CN101894843B (zh) | 基于锆钛酸铅存储介质的铁电动态随机存储器及制备方法 | |
| US20230354613A1 (en) | Wakeup free approach to improve the ferroelectricity of feram using a stressor layer | |
| JP2006176366A (ja) | 強誘電体材料、その製造方法及び強誘電体メモリ | |
| CN1918704A (zh) | 半导体装置及其制造方法 | |
| JP3745950B2 (ja) | 酸化ジルコニウム膜とｐｚｔ膜との積層体及びこれを備えた半導体装置 | |
| KR20240080951A (ko) | 강유전체 전계 효과 트랜지스터 및 이를 제조하는 방법 | |
| JP2018010934A (ja) | 半導体装置及びその製造方法 | |
| Demkov et al. | Ferroelectric Oxides on Silicon | |
| KR20030036405A (ko) | 강유전체와 지에이엔 반도체막의 이종접합구조 및제조방법, 이를 이용한 전계효과 트랜지스터 | |
| JP3507038B2 (ja) | 強誘電体不揮発性記憶装置 | |
| Demkov et al. | Ferroelectric Oxides on Sili | |
| JP2006032792A (ja) | 強誘電体膜の形成方法及び半導体記憶装置の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| C17 | Cessation of patent right | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090617 Termination date: 20121206 |