JP2000036569A - Structure of semiconductor memory - Google Patents

Structure of semiconductor memory

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JP2000036569A
JP2000036569A JP10203466A JP20346698A JP2000036569A JP 2000036569 A JP2000036569 A JP 2000036569A JP 10203466 A JP10203466 A JP 10203466A JP 20346698 A JP20346698 A JP 20346698A JP 2000036569 A JP2000036569 A JP 2000036569A
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film transistor
ferroelectric thin
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Yasushi Igarashi
泰史 五十嵐
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To eliminate contamination due to an outward diffusion of a ferroelectric by forming an amorphous semiconductor layer formed on a ferroelectric film of Ge, thereby simply finely micromachining a structure. SOLUTION: A conventional MOSFET is formed on a surface of a silicon substrate, W is used as a lower layer wiring, an interlayer insulating film is deposited, and then a laminated film of an amorphous Ge, a ferroelectric film, an IrO2 and W. To form the amorphous Ge of the fourth layer, it is preferable not to adopt a reduced atmosphere like a sputtering method or an electron beam vapor deposition so as not to deteriorate the characteristics by reducing an oxide ferroelectric. Then, an SiO2 mask is formed on the deposited film of the four layers, and a gate is patterned by dry etching. Thereafter, an n type impurity is implanted by an ion implanting method to form a source and a drain. Thus, a structure becomes simple, and easily finely micromachined. A stress by heat treating or polarized reversing characteristic according to outer diffusion of a constituting element is not degraded.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は半導体装置の構造、
特に不揮発性の記憶素子の構造に関するものである。
The present invention relates to a structure of a semiconductor device,
In particular, it relates to the structure of a nonvolatile storage element.

【0002】[0002]

【従来の技術】文献名:Non-Volatile FCG (Ferroelect
ric-Capacitor and Transistor-GateConnection) Memor
y Cell with Non-Destructive Read-Out Operation, Sy
mposium on VLSI Technology, 1996, pp.56〜57 著 者:T. Katoh, S. Fujieda, Y. Hayashi, and T. K
unio 強誘電体を用いた不揮発性記憶素子として金属/強誘電
体/半導体構造を有するFET(Metal/Ferroelectric/Semic
onductor-FET; MFS-FET)は、構造が単純なため微細化が
容易であり、高速かつ非破壊でデータが読み出せるため
実現が強く望まれている。しかし、MFS-FETの形成は、
強誘電体/半導体構造の界面の制御が困難である。上記
の文献では、この点を鑑み、強誘電体キャパシターとFE
Tのゲートを接続した構造(Ferroelectric-Capacitor an
d transistor-Gate connection; FCG)の記憶素子を提案
している。FCG素子の利点は、強誘電体キャパシターとF
ETを分離して形成するため強誘電体とFETの特性を劣化
させることがないこと、強誘電体キャパシターの容量と
ゲート容量の比をそれぞれの面積を変えることにより自
由に設定できるため、強誘電体の分極の反転に必要な電
圧を強誘電体キャパシターに印加しやすいことが挙げら
れる。
2. Description of the Related Art Reference: Non-Volatile FCG (Ferroelect
ric-Capacitor and Transistor-GateConnection) Memor
y Cell with Non-Destructive Read-Out Operation, Sy
mposium on VLSI Technology, 1996, pp. 56-57 Authors: T. Katoh, S. Fujieda, Y. Hayashi, and T. K
unio Non-volatile memory device using ferroelectrics has a metal / ferroelectric / semiconductor FET (Metal / Ferroelectric / Semic
Onductor-FETs (MFS-FETs) have a strong demand for realization because they have a simple structure, are easily miniaturized, and can read data at high speed and nondestructively. However, the formation of MFS-FET
It is difficult to control the ferroelectric / semiconductor structure interface. In view of this point, the above-mentioned literature considers ferroelectric capacitors and FE
T-gate connected structure (Ferroelectric-Capacitor an
d transistor-Gate connection (FCG) storage element. The advantage of FCG elements is that ferroelectric capacitors and F
Since the ET is formed separately, the characteristics of the ferroelectric and the FET are not degraded, and the ratio between the capacitance and the gate capacitance of the ferroelectric capacitor can be freely set by changing the respective areas. It is easy to apply a voltage necessary for reversing the polarization of the body to the ferroelectric capacitor.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
文献にあるFCG素子は金属/強誘電体/金属/絶縁膜/半導
体構造のFET(Metal/Ferroelectric/Metal/Insulator/Se
miconductor-FET; MFMIS-FET)であり、MFS-FETに比べ積
層構造が複雑であり、さらにFCG素子を形成した場合、
強誘電体キャパシターとMOSFETが分離しているためMFS-
FETのような構造の単純さがなくなり微細化しにくいと
いう問題点があった。
However, the FCG element disclosed in the above-mentioned document is a metal / ferroelectric / metal / insulating film / semiconductor FET (Metal / Ferroelectric / Metal / Insulator / Serial).
MFMIS-FET), the laminated structure is more complicated than MFS-FET, and when an FCG element is formed,
MFS- because ferroelectric capacitor and MOSFET are separated
There is a problem that the structure like the FET is not simple and it is difficult to miniaturize.

【0004】また、LSIプロセスの熱処理により、強誘
電体の構成元素が外方拡散してSi基板を汚染しMOSFETの
特性劣化が生じやすいという問題点があった。
In addition, the heat treatment in the LSI process has a problem that the constituent elements of the ferroelectric are diffused outward and contaminate the Si substrate, thereby easily deteriorating the characteristics of the MOSFET.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明では、半導体基板
上に形成された下層金属ゲートと、前記下層金属ゲート
の上に形成された強誘電体膜と、前記強誘電体膜の上に
形成されたアモルファス状の半導体層と、前記半導体層
に形成されたチャネル部と、前記チャネル部を挟んで離
間して形成されたソース/ドレイン領域と、ソース/ド
レインからの取り出し電極とを備えてなる強誘電体薄膜
トランジスタにおいて、前記アモルファス状の半導体層
が、Geからなることを特徴とする強誘電体薄膜トランジ
スタとしたので強誘電体容量部分とMOSFET部分を1素子
で実現できるため構造が単純になり微細化しやすい。
According to the present invention, there is provided a lower metal gate formed on a semiconductor substrate, a ferroelectric film formed on the lower metal gate, and a ferroelectric film formed on the ferroelectric film. An amorphous semiconductor layer, a channel portion formed in the semiconductor layer, a source / drain region formed apart from the channel portion, and an extraction electrode from the source / drain. In the ferroelectric thin film transistor, the ferroelectric thin film transistor is characterized in that the amorphous semiconductor layer is made of Ge, so that the ferroelectric capacitor portion and the MOSFET portion can be realized by one element, so that the structure is simplified and the fineness is reduced. Easy to convert.

【0006】また、強誘電体膜形成後に、高温の熱処理
がないため強誘電体膜とその積層構造からの不純物の外
方拡散による、Si基板のMOSFETの特性劣化もない。
Further, since there is no high-temperature heat treatment after the formation of the ferroelectric film, there is no deterioration in the characteristics of the MOSFET on the Si substrate due to outward diffusion of impurities from the ferroelectric film and its laminated structure.

【0007】[0007]

【実施の形態】以下の説明中で挙げる使用材料、処理温
度、処理時間、膜厚などの数値条件はこれらの発明の範
囲内の好適例にすぎない。従って、これらの条件のみに
限定されるものではない。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Numerical conditions such as materials used, processing temperature, processing time, film thickness and the like mentioned in the following description are only preferred examples within the scope of the invention. Therefore, it is not limited only to these conditions.

【0008】[0008]

【第1の実施の形態】以下に本発明の一例を挙げ、図1
乃至図5を参照しながら説明する。
First Embodiment An example of the present invention will be described below with reference to FIG.
This will be described with reference to FIGS.

【0009】第1の実施の形態の説明は、通常のMOSFET
をシリコン基板表面に形成し、下層配線としてW(タン
グステン)を用い、層間絶縁膜を堆積した後の工程につ
いて行う。
The description of the first embodiment is based on the description of a normal MOSFET.
Is formed on the surface of the silicon substrate, W (tungsten) is used as a lower layer wiring, and a step after depositing an interlayer insulating film is performed.

【0010】図1に、アモルファスGe/強誘電体膜/IrO2/
Wの積層膜の上にSiO2マスクを形成した断面図を示す。
FIG. 1 shows an amorphous Ge / ferroelectric film / IrO 2 /
FIG. 4 shows a cross-sectional view in which an SiO 2 mask is formed on a W laminated film.

【0011】1層目のWの成膜は、スパッタ法により行
う。本実施例では、膜厚は0.1μmとする。Wはゲート抵
抗を下げる働きをする。材料としてはWに限らず、Ta、M
o、TiN、Nb、V、TaN、TaSiN、TiW、TiWN、TiAlNなどを
単層または2種類以上の材料を組み合わせて多層膜とし
て使用する場合がある。
The first layer of W is formed by a sputtering method. In this embodiment, the film thickness is 0.1 μm. W acts to lower the gate resistance. The material is not limited to W, Ta, M
O, TiN, Nb, V, TaN, TaSiN, TiW, TiWN, TiAlN, etc. may be used as a single layer or a multilayer film by combining two or more kinds of materials.

【0012】2層目のIrO2の成膜は、スパッタ法により
行う。IrO2は強誘電体薄膜を成膜する際の下地として使
用する。したがって、強誘電体材料とその成膜方法によ
って適した材料が異なり、IrO2の他に、Ir、Ru、Pt、Ru
O2、SrRuO3、La1-xSrxCoO3、SrMoO3などを単層または2
種類以上の材料を組み合わせて多層膜として使用する場
合がある。本実施例では、IrO2を膜厚0.1μmで使用す
る。
The second layer of IrO 2 is formed by sputtering. IrO 2 is used as a base when forming a ferroelectric thin film. Therefore, the suitable material differs depending on the ferroelectric material and its film forming method. In addition to IrO 2 , Ir, Ru, Pt, Ru
O 2 , SrRuO 3 , La 1-x Sr x CoO 3 , SrMoO 3 etc. in a single layer or 2
In some cases, a combination of two or more materials is used as a multilayer film. In this embodiment, IrO 2 is used in a thickness of 0.1 μm.

【0013】3層目は、高誘電体膜であり、たとえばPb
ZrTiO3、SrBi2Ta2O9、BaxSr1-xTiO3、Pb5Ge3O11、Bi4Ti
3O12、(Pb, La)TiO3などがある。本実施例では、SrBi2T
a2O9を使用し、膜厚は0.4μmとする。たとえば、ゾルゲ
ル法によってスピンコートした材料を450℃で熱処理し
有機成分を除去した後、800℃で本焼成を行い形成す
る。
The third layer is a high dielectric film, for example, Pb
ZrTiO 3 , SrBi 2 Ta 2 O 9 , Ba x Sr 1-x TiO 3 , Pb 5 Ge 3 O 11 , Bi 4 Ti
3 O 12 , (Pb , La) TiO 3 and the like. In this embodiment, SrBi 2 T
a 2 O 9 is used, and the film thickness is 0.4 μm. For example, a material that is spin-coated by a sol-gel method is heat-treated at 450 ° C. to remove organic components, and is then formed by performing main firing at 800 ° C.

【0014】4層目は、アモルファスGeである。成膜に
は、酸化物強誘電体を還元し特性を劣化させないために
スパッタ法や電子ビーム蒸着のように還元雰囲気を使用
しない方法が好ましい。本実施例では、電子ビーム蒸着
により形成し、膜厚を0.4μmとする。
The fourth layer is made of amorphous Ge. For the film formation, a method that does not use a reducing atmosphere, such as a sputtering method or electron beam evaporation, is preferable in order to reduce the oxide ferroelectric and not deteriorate the characteristics. In this embodiment, the film is formed by electron beam evaporation and has a thickness of 0.4 μm.

【0015】4層まで堆積した後で、ゲートをパターニ
ングするためにSiO2マスクを形成する。 SiO2膜は、SiH
4/N2Oを原料ガスに用いたプラズマCVDにより基板温度20
0℃で堆積する。SiO2マスクの膜厚は、ゲートのパター
ニング終了時にSiO2マスクが100〜200nm残るように設定
する。本実施例では、SiO2マスクの膜厚は0.8μmとす
る。通常のフォトリソグラフィー工程とドライエッチン
グ工程によりSiO2マスクを形成する。
After depositing up to four layers, an SiO 2 mask is formed to pattern the gate. SiO 2 film is made of SiH
Substrate temperature 20 by plasma CVD using 4 / N 2 O as source gas
Deposit at 0 ° C. The film thickness of the SiO 2 mask, the SiO 2 mask is set so as to leave 100~200nm at the end patterning the gate. In this embodiment, the thickness of the SiO 2 mask is 0.8 μm. An SiO 2 mask is formed by a normal photolithography process and a dry etching process.

【0016】図2は、ドライエッチングによりSiO2マス
クのパターンをアモルファスGe/強誘電体膜/IrO2/Wの積
層膜に転写した後の断面図を示す。ドライエッチング
は、Cl2/Arのガスを導入し13.56MHzの高周波電力により
プラズマを発生させて行う。
FIG. 2 is a cross-sectional view after the pattern of the SiO 2 mask is transferred to the laminated film of amorphous Ge / ferroelectric film / IrO 2 / W by dry etching. The dry etching is performed by introducing Cl 2 / Ar gas and generating plasma by high frequency power of 13.56 MHz.

【0017】図3は、強誘電体MOSFETのソースとドレイ
ン電極部分にn型の不純物をイオン注入法により導入す
る。イオン注入はSiO2マスクのゲート加工時の残膜を通
してGeの領域に不純物を導入する。n型の不純物として
はP、As、Sbがあるが、これらのうち、1種類または2
種類以上の不純物を組み合わせて導入する。本実施例で
は不純物としてPを使用して説明する。この際、チャネ
ル領域は既知のフォトリソグラフィーにより形成したレ
ジストにより覆い、Pイオンの注入を防ぐ。イオン注入
の後でレジストを除去しN2雰囲気で400℃で5時間の熱処
理を行い、アモルファスGeを結晶化させ多結晶Geにし、
同時にソースとドレイン領域のPを活性化させn+領域を
形成する。
FIG. 3 shows that an n-type impurity is introduced into the source and drain electrode portions of the ferroelectric MOSFET by ion implantation. In the ion implantation, impurities are introduced into the Ge region through the remaining film at the time of gate processing of the SiO 2 mask. There are P, As, and Sb as n-type impurities.
More than two kinds of impurities are introduced in combination. In this embodiment, description is made using P as an impurity. At this time, the channel region is covered with a resist formed by known photolithography to prevent implantation of P ions. After the ion implantation, the resist is removed, and a heat treatment is performed at 400 ° C. for 5 hours in an N 2 atmosphere to crystallize amorphous Ge into polycrystalline Ge.
At the same time, P in the source and drain regions is activated to form an n + region.

【0018】図4は、層間絶縁膜の形成後の断面図であ
る。層間絶縁膜はウエハ全面にプラズマCVDでSiO2を成
膜する。プラズマCVDはSiH4/N2Oを原料ガスに用いて基
板温度200℃で堆積する。本実施例では、SiO2の膜厚は
0.4μmとする。
FIG. 4 is a cross-sectional view after the formation of the interlayer insulating film. As the interlayer insulating film, SiO 2 is formed on the entire surface of the wafer by plasma CVD. In plasma CVD, deposition is performed at a substrate temperature of 200 ° C. using SiH 4 / N 2 O as a source gas. In this embodiment, the film thickness of SiO 2 is
0.4 μm.

【0019】強誘電体MOSFETのソースとドレイン電極加
工後のプロセスは、既知のLSIと同様である。すなわ
ち、スルーホールを形成し、Al合金などの配線加工を行
い、最後に保護膜で覆う。
The process after processing the source and drain electrodes of the ferroelectric MOSFET is the same as that of a known LSI. That is, a through hole is formed, wiring processing of an Al alloy or the like is performed, and finally, the wiring is covered with a protective film.

【0020】プロセス終了後の素子の断面図を図5に示
す。本実施例の素子構造では、400℃以上の高温プロセ
スは強誘電体の成膜時のみであり、強誘電体膜の成膜以
降は400℃以下の熱処理で製造できる。この低温プロセ
スにより、強誘電体成膜後の熱履歴を少なくできるた
め、強誘電体の誘電特性が劣化しにくい。
FIG. 5 is a sectional view of the device after the process is completed. In the element structure of this embodiment, the high-temperature process at 400 ° C. or higher is performed only when the ferroelectric film is formed, and can be manufactured by heat treatment at 400 ° C. or lower after the ferroelectric film is formed. By this low-temperature process, the heat history after the ferroelectric film formation can be reduced, so that the dielectric characteristics of the ferroelectric material are not easily deteriorated.

【0021】また、半導体層にSiを用いた場合、製造工
程で必要な熱処理によりSi/強誘電体界面に誘電率の低
い酸化膜(SiO2)が形成され、Si/SiO2/強誘電体構造にな
ってしまう。SiO2は酸化物強誘電体より安定なため、Si
が強誘電体材料を還元するためである。本発明では、半
導体層にGeを用いているためGe/強誘電体界面に誘電率
の低い酸化膜ができず、理想的なGe/強誘電体構造を得
ることができる。Geの酸化物は酸化物強誘電体より不安
定なので、Geは強誘電体材料を還元しないためである。
Further, when Si is used for the semiconductor layer, an oxide film (SiO 2 ) having a low dielectric constant is formed at the Si / ferroelectric interface by the heat treatment required in the manufacturing process, and the Si / SiO 2 / ferroelectric It becomes a structure. Since SiO 2 is more stable than oxide ferroelectrics,
Is for reducing the ferroelectric material. In the present invention, since Ge is used for the semiconductor layer, an oxide film having a low dielectric constant cannot be formed at the Ge / ferroelectric interface, and an ideal Ge / ferroelectric structure can be obtained. This is because Ge does not reduce the ferroelectric material because the oxide of Ge is more unstable than the oxide ferroelectric.

【0022】本実施の形態では半導体層にGeを用いたが
半導体/強誘電体界面に誘電率の低い酸化膜が形成され
なければよく、例えばSixGe1-xをx<0.5の範囲で使用し
ても良い。
In this embodiment, Ge is used for the semiconductor layer. However, it is sufficient that an oxide film having a low dielectric constant is not formed at the semiconductor / ferroelectric interface. For example, Si x Ge 1-x is set in the range of x <0.5. May be used.

【0023】本発明による素子は、ゲート部分の強誘電
体の自発分極を利用し、MOS構造のチャネル部分のキャ
リア濃度を制御してメモリ動作させるものである。本発
明の動作の説明を容易にするため、本実施例の強誘電体
であるSrBi2Ta2O9のヒステリシス特性を図6に示す。す
なわち、抗電界=40kV/cm、残留分極=12μC/cm2、比誘電
率=200である。本実施例に使用したSrBi2Ta2O9の膜厚
は、0.4μmである。
The device according to the present invention utilizes the spontaneous polarization of the ferroelectric in the gate portion to control the carrier concentration in the channel portion of the MOS structure to perform a memory operation. FIG. 6 shows the hysteresis characteristic of SrBi 2 Ta 2 O 9 which is the ferroelectric of the present embodiment, to facilitate the description of the operation of the present invention. That is, coercive electric field = 40 kV / cm, remanent polarization = 12 μC / cm 2 , and relative dielectric constant = 200. The film thickness of SrBi 2 Ta 2 O 9 used in this example is 0.4 μm.

【0024】図7乃至図9を用いて書き込みと消去の動
作について説明する。書き込みは、ソース電極に0V、ゲ
ート電極に書き込み電圧-5Vを印加し、ドレイン電極を
解放して行う。このときのソース電極下部のSrBi2Ta2O9
に発生する電界強度は-125kV/cmになるため、図7から
判るようにSrBi2Ta2O9の自発分極を飽和領域まで十分に
反転させることができる。
The write and erase operations will be described with reference to FIGS. Writing is performed by applying 0 V to the source electrode and applying a writing voltage of -5 V to the gate electrode and releasing the drain electrode. At this time, SrBi 2 Ta 2 O 9 under the source electrode
Since the electric field intensity generated at this time is -125 kV / cm, the spontaneous polarization of SrBi 2 Ta 2 O 9 can be sufficiently inverted to the saturation region as can be seen from FIG.

【0025】消去は、ソース電極に0V、ゲート電極に消
去電圧5Vを印加し、ドレイン電極を解放して行う。書き
込み動作で説明したように、ソース電極下部のSrBi2Ta2
O9に発生する電界強度は125kV/cmになるため、図8から
判るようにSrBi2Ta2O9の自発分極を飽和領域まで十分に
反転させることができる。
Erasing is performed by applying 0 V to the source electrode and 5 V to the gate electrode and releasing the drain electrode. As described in the write operation, the SrBi 2 Ta 2
Since the electric field intensity generated in O 9 is 125 kV / cm, the spontaneous polarization of SrBi 2 Ta 2 O 9 can be sufficiently inverted to the saturation region as can be seen from FIG.

【0026】図9に示すように、書き込みと消去で実際
に多結晶Geのチャネル部分のキャリアを制御するのは、
チャネル下部の強誘電体の自発分極なので、本発明の構
造では自発分極の非垂直方向成分によりおこなうことに
なる。本発明の素子が微細化されチャネル長が短くなる
と本実施例の制御方法でも十分にチャネル下部の強誘電
体の自発分極を制御できる。
As shown in FIG. 9, the actual control of carriers in the channel portion of polycrystalline Ge in writing and erasing is
Since the ferroelectric substance under the channel is spontaneous polarization, in the structure of the present invention, the non-vertical component of the spontaneous polarization is used. When the device of the present invention is miniaturized and the channel length is shortened, the spontaneous polarization of the ferroelectric under the channel can be sufficiently controlled even by the control method of this embodiment.

【0027】書き込みと消去の際に、ソース電極とドレ
イン電極を0Vにしてゲート電極にそれぞれ書き込み電圧
と消去電圧を印加して行えば、チャネル部分の電位はソ
ース電極とドレイン電極からの各非垂直方向成分電界の
合成で制御できるため、より強い自発分極を発生するこ
とができる。
At the time of writing and erasing, if the source electrode and the drain electrode are set to 0 V and the writing voltage and the erasing voltage are applied to the gate electrode, respectively, the potential of the channel portion becomes non-vertical from the source electrode and the drain electrode. Since control can be performed by combining direction component electric fields, stronger spontaneous polarization can be generated.

【0028】読み出しは、図10に示すようにゲート電
極とソース電極に0V、ドレイン電極に1Vを印加しておこ
なう。書き込み終了後、強誘電体MOSFETのしきい値(Vt)
は低くなり、図11に示すようにノーマリーオンとな
る。消去後は、Vt>0(V)になるため読み出しの条件では
強誘電体MOSFETはオンしない。このドレイン電流の変化
を用いて2値のデータ読み出しをおこなう。
Reading is performed by applying 0 V to the gate and source electrodes and 1 V to the drain electrode as shown in FIG. After writing is completed, the threshold of the ferroelectric MOSFET (Vt)
Becomes lower and becomes normally on as shown in FIG. After erasing, Vt> 0 (V), so that the ferroelectric MOSFET does not turn on under the read condition. Binary data reading is performed using the change in the drain current.

【0029】[0029]

【第2の実施の形態】以下に本発明の第2の実施の形態
を挙げ、図12乃至図18を参照しながら説明する。
Second Embodiment A second embodiment of the present invention will be described below with reference to FIGS.

【0030】実施例の説明は、通常のMOSFETをシリコン
基板表面に形成し、下層配線としてW(タングステン)
を用い、層間絶縁膜を堆積した後の工程について行う。
In the description of the embodiment, a normal MOSFET is formed on the surface of a silicon substrate, and W (tungsten) is used as a lower wiring.
Is performed after the step of depositing the interlayer insulating film.

【0031】図12に、アモルファスGe/強誘電体膜/Ir
O2/Wの積層膜形成の断面図を示す。
FIG. 12 shows an amorphous Ge / ferroelectric film / Ir
FIG. 2 shows a cross-sectional view of forming a stacked film of O 2 / W.

【0032】1層目のWの成膜は、スパッタ法により行
う。Wはゲート抵抗を下げる働きをする。材料としてはW
に限らず、Ta、Mo、TiN、Nb、V、TaN、TaSiN、TiW、TiW
N、TiAlNなどを単層または2種類以上の材料を組み合わ
せて多層膜として使用する場合がある。本実施例では、
膜厚は0.1μmとする。
The first layer of W is formed by a sputtering method. W acts to lower the gate resistance. W for material
Not limited to, Ta, Mo, TiN, Nb, V, TaN, TaSiN, TiW, TiW
In some cases, N, TiAlN, or the like is used as a multilayer film in a single layer or a combination of two or more materials. In this embodiment,
The thickness is set to 0.1 μm.

【0033】2層目のIrO2の成膜は、スパッタ法により
行う。IrO2は高誘電体薄膜を成膜する際の下地として使
用する。したがって、高誘電体材料とその成膜方法によ
って適した材料が異なり、IrO2の他に、Ir、Ru、Pt、Ru
O2、SrRuO3、La1-xSrxCoO3、SrMoO3などを単層または2
種類以上の材料を組み合わせて多層膜として使用する場
合がある。本実施例では、IrO2を膜厚0.1μmで使用す
る。
The second layer of IrO 2 is formed by a sputtering method. IrO 2 is used as a base when forming a high dielectric thin film. Therefore, suitable materials differ depending on the high-dielectric material and the method of forming the film, and in addition to IrO 2 , Ir, Ru, Pt, Ru
O 2 , SrRuO 3 , La 1-x Sr x CoO 3 , SrMoO 3 etc. in a single layer or 2
In some cases, a combination of two or more materials is used as a multilayer film. In this embodiment, IrO 2 is used in a thickness of 0.1 μm.

【0034】3層目は、高誘電体膜であり、たとえばPb
ZrTiO3、SrBi2Ta2O9、BaxSr1-xTiO3、Pb5Ge3O11、Bi4Ti
3O12、(Pb, La)TiO3などがある。本実施例では、SrBi2T
a2O9を使用し、膜厚は0.4μmとする。たとえば、ゾルゲ
ル法によってスピンコートした材料を450℃で熱処理し
有機成分を除去した後、800℃で本焼成を行い形成す
る。
The third layer is a high dielectric film such as Pb
ZrTiO 3 , SrBi 2 Ta 2 O 9 , Ba x Sr 1-x TiO 3 , Pb 5 Ge 3 O 11 , Bi 4 Ti
3 O 12 , (Pb , La) TiO 3 and the like. In this embodiment, SrBi 2 T
a 2 O 9 is used, and the film thickness is 0.4 μm. For example, a material that is spin-coated by a sol-gel method is heat-treated at 450 ° C. to remove organic components, and is then formed by performing main firing at 800 ° C.

【0035】4層目は、アモルファスGeである。成膜に
は、酸化物強誘電体を還元し特性を劣化させないために
スパッタ法や電子ビーム蒸着のように還元雰囲気を使用
しない方法が好ましい。本実施例では、電子ビーム蒸着
により形成し、膜厚を0.4μmとする。
The fourth layer is made of amorphous Ge. For the film formation, a method that does not use a reducing atmosphere, such as a sputtering method or electron beam evaporation, is preferable in order to reduce the oxide ferroelectric and not deteriorate the characteristics. In this embodiment, the film is formed by electron beam evaporation and has a thickness of 0.4 μm.

【0036】アモルファスGe部分の表面に、p+領域を形
成する。p型の不純物としては、B、Al、Ga、Inなどがあ
るが、これらのうち、1種類または2種類以上の不純物
を組み合わせて導入する。本実施例では不純物としてB
を使用する。このp+領域がAl合金などの金属と接触抵抗
が低くなるように、B濃度はp+領域の表面で1019/cm3
上に設定する。
A p + region is formed on the surface of the amorphous Ge portion. As the p-type impurities, there are B, Al, Ga, In, and the like. Of these, one kind or two or more kinds of impurities are introduced in combination. In this embodiment, B is used as an impurity.
Use As the p + region contact resistance with the metal such as Al alloy becomes lower, B concentration is set to 10 19 / cm 3 or more at the surface of the p + regions.

【0037】図13に、アモルファスGe/強誘電体膜/Ir
O2/Wの積層膜の上にSiO2マスクを形成した断面図を示
す。SiO2膜は、SiH4/N2Oを原料ガスに用いたプラズマCV
Dで基板温度200℃で堆積する。SiO2マスクの膜厚は、ゲ
ートのパターニング終了時にSiO2マスクが100〜200nm残
るように設定する。本実施例では、SiO2マスクの膜厚は
0.8μmとする。通常のフォトリソグラフィー工程とドラ
イエッチング工程によりSiO2マスクを形成する。
FIG. 13 shows that amorphous Ge / ferroelectric film / Ir
FIG. 4 shows a cross-sectional view in which an SiO 2 mask is formed on an O 2 / W laminated film. The SiO 2 film is a plasma CV using SiH 4 / N 2 O as a source gas.
D is deposited at a substrate temperature of 200 ° C. The film thickness of the SiO 2 mask, the SiO 2 mask is set so as to leave 100~200nm at the end patterning the gate. In this embodiment, the thickness of the SiO 2 mask is
0.8 μm. An SiO 2 mask is formed by a normal photolithography process and a dry etching process.

【0038】図14は、ドライエッチングによりSiO2
スクのパターンをアモルファスGe/強誘電体膜/IrO2/Wの
積層膜に転写した後の断面図を示す。ドライエッチング
は、Cl2/Arのガスを導入し13.56MHzの高周波電力により
プラズマを発生させて行う。
FIG. 14 is a cross-sectional view after the pattern of the SiO 2 mask is transferred to the laminated film of amorphous Ge / ferroelectric film / IrO 2 / W by dry etching. The dry etching is performed by introducing Cl 2 / Ar gas and generating plasma by high frequency power of 13.56 MHz.

【0039】図15は、強誘電体MOSFETのソースとドレ
イン電極部分にn型の不純物をイオン注入法により導入
する。SiO2マスクのゲート加工時の残膜(100〜200nm)で
覆われた強誘電体MOSFETのチャネル部分を、既知のフォ
トリソグラフィーにより形成したレジストで覆い、イオ
ン注入に対するマスクとする。イオン注入はSiO2マスク
のゲート加工時の残膜を通してGeの領域に不純物を導入
する。n型の不純物としてはP、As、Sbがあるが、これら
のうち、1種類または2種類以上の不純物を組み合わせ
て導入する。本実施例では不純物としてPを使用して説
明する。ドーズ量は、ソースとドレイン電極部分がAl合
金などの金属と接触抵抗が低くなるように、Ge層の表面
で( n型の不純物濃度)>( p型の不純物濃度)を保つ
ように設定する。イオン注入の後でレジストを除去しN2
雰囲気で400℃で5時間の熱処理を行い、アモルファスGe
を結晶化させ多結晶Geにし、同時に不純物の活性化を行
いp+領域とソースとドレイン領域のn+領域を形成する。
FIG. 15 shows that an n-type impurity is introduced by ion implantation into the source and drain electrode portions of the ferroelectric MOSFET. The channel portion of the ferroelectric MOSFET covered with a residual film (100 to 200 nm) at the time of gate processing of the SiO 2 mask is covered with a resist formed by known photolithography, and used as a mask for ion implantation. In the ion implantation, impurities are introduced into the Ge region through the remaining film at the time of gate processing of the SiO 2 mask. There are P, As, and Sb as n-type impurities, and one or more of these impurities are introduced in combination. In this embodiment, description is made using P as an impurity. The dose is set so that (n-type impurity concentration)> (p-type impurity concentration) is maintained on the surface of the Ge layer so that the source and drain electrode portions have low contact resistance with a metal such as an Al alloy. . After ion implantation, the resist is removed and N 2
Heat treatment at 400 ° C for 5 hours in an atmosphere
Is crystallized into polycrystalline Ge, and at the same time, impurities are activated to form p + regions and n + regions of source and drain regions.

【0040】図16は、層間絶縁膜の形成後の断面図で
ある。層間絶縁膜はウエハ全面にプラズマCVDでSiO2
成膜する。プラズマCVDはSiH4/N2Oを原料ガスに用いて
基板温度200℃で堆積する。本実施例では、SiO2の膜厚
は0.4μmとする。
FIG. 16 is a cross-sectional view after the formation of the interlayer insulating film. As the interlayer insulating film, SiO 2 is formed on the entire surface of the wafer by plasma CVD. In plasma CVD, deposition is performed at a substrate temperature of 200 ° C. using SiH 4 / N 2 O as a source gas. In this embodiment, the film thickness of SiO 2 is 0.4 μm.

【0041】図17は、コンタクトホール形成後の断面
図である。コンタクトホール形成は、通常のホトリソ工
程とドライエッチングによるSiO2の加工により行う。ソ
ース電極のコンタクトホールは図6(f)に示すようにp+
領域とn+領域にまたがるような位置に形成する。
FIG. 17 is a sectional view after the formation of the contact hole. The formation of the contact hole is performed by processing the SiO 2 by a normal photolithography process and dry etching. The contact hole of the source electrode is p +
It is formed at a position that straddles the region and the n + region.

【0042】強誘電体MOSFETのソースとドレイン電極加
工後のプロセスは、既知のLSIと同様である。すなわ
ち、層間絶縁膜を形成し、スルーホールを形成し、Al合
金などの配線加工を行い、最後に保護膜で覆う。
The process after processing the source and drain electrodes of the ferroelectric MOSFET is the same as that of a known LSI. That is, an interlayer insulating film is formed, a through hole is formed, wiring processing of an Al alloy or the like is performed, and finally, the wiring is covered with a protective film.

【0043】プロセス終了後の素子の断面図を図18に
示す。
FIG. 18 is a sectional view of the device after the process is completed.

【0044】本実施例の素子構造では、ソース電極がチ
ャネル部分の電位を直接制御できるので効率よく書き込
み・消去できる。
In the device structure of this embodiment, the source electrode can directly control the potential of the channel portion, so that writing / erasing can be performed efficiently.

【0045】更に、本実施例は、400℃以上の高温プロ
セスは強誘電体の成膜時のみであり、強誘電体膜の成膜
以降は400℃以下の熱処理で製造できる。この低温プロ
セスにより、強誘電体成膜後の熱履歴を少なくできるた
め、強誘電体の誘電特性が劣化しにくい。
Further, in this embodiment, the high-temperature process at 400 ° C. or higher is performed only when the ferroelectric film is formed, and after the ferroelectric film is formed, it can be manufactured by heat treatment at 400 ° C. or lower. By this low-temperature process, the heat history after the ferroelectric film formation can be reduced, so that the dielectric characteristics of the ferroelectric material are not easily deteriorated.

【0046】また、半導体層にSiを用いた場合、製造工
程で必要な熱処理によりSi/強誘電体界面に誘電率の低
い酸化膜(SiO2)が形成され、 Si/SiO2/強誘電体構造に
なってしまう。SiO2は酸化物強誘電体より安定なため、
Siが強誘電体材料を還元するためである。本発明では、
半導体層にGeを用いているためGe/強誘電体界面に誘電
率の低い酸化膜ができず、理想的なGe/強誘電体構造を
得ることができる。Geの酸化物は酸化物強誘電体より不
安定なので、Geは強誘電体材料を還元しないためであ
る。
When Si is used for the semiconductor layer, an oxide film (SiO 2 ) having a low dielectric constant is formed at the Si / ferroelectric interface by heat treatment required in the manufacturing process, and the Si / SiO 2 / ferroelectric It becomes a structure. Since SiO 2 is more stable than oxide ferroelectrics,
This is because Si reduces the ferroelectric material. In the present invention,
Since Ge is used for the semiconductor layer, an oxide film having a low dielectric constant cannot be formed at the Ge / ferroelectric interface, and an ideal Ge / ferroelectric structure can be obtained. This is because Ge does not reduce the ferroelectric material because the oxide of Ge is more unstable than the oxide ferroelectric.

【0047】本実施例では半導体層にGeを用いたが半導
体/強誘電体界面に誘電率の低い酸化膜が形成されなけ
ればよく、例えばSixGe1-xをx<0.5の範囲で使用しても
良い。
In this embodiment, Ge is used for the semiconductor layer, but it is sufficient that an oxide film having a low dielectric constant is not formed at the semiconductor / ferroelectric interface. For example, Si x Ge 1-x is used in the range of x <0.5. You may.

【0048】本発明による素子は、ゲート部分の強誘電
体の自発分極を利用し、MOS構造のチャネル部分のキャ
リア濃度を制御してメモリ動作させるものである。本発
明の動作の説明を容易にするため、本実施例の強誘電体
であるSrBi2Ta2O9のヒステリシス特性を図6に示す。す
なわち、抗電界=40kV/cm、残留分極=12μC/cm2、比誘電
率=200である。本実施例に使用したSrBi2Ta2O9の膜厚
は、0.4μmである。
The device according to the present invention utilizes the spontaneous polarization of the ferroelectric in the gate portion to control the carrier concentration in the channel portion of the MOS structure to perform a memory operation. FIG. 6 shows the hysteresis characteristic of SrBi 2 Ta 2 O 9 which is the ferroelectric of the present embodiment, to facilitate the description of the operation of the present invention. That is, coercive electric field = 40 kV / cm, remanent polarization = 12 μC / cm 2 , and relative dielectric constant = 200. The film thickness of SrBi 2 Ta 2 O 9 used in this example is 0.4 μm.

【0049】図19乃至図21を用いて書き込みと消去
の動作について説明する。
The write and erase operations will be described with reference to FIGS.

【0050】書き込みは、ソース電極に0V、ゲート電極
に書き込み電圧-5Vを印加し、ドレイン電極を解放して
行う。このときのソース電極下部のSrBi2Ta2O9に発生す
る電界強度は-125kV/cmになるため、図19から判るよ
うにSrBi2Ta2O9の自発分極を飽和領域まで十分に反転さ
せることができる。
Writing is performed by applying 0 V to the source electrode and applying a writing voltage of -5 V to the gate electrode and releasing the drain electrode. Since the electric field intensity generated in SrBi 2 Ta 2 O 9 below the source electrode at this time is −125 kV / cm, the spontaneous polarization of SrBi 2 Ta 2 O 9 is sufficiently inverted to the saturation region as can be seen from FIG. be able to.

【0051】消去は、ソース電極に0V、ゲート電極に消
去電圧5Vを印加し、ドレイン電極を解放して行う。書き
込み動作で説明したように、ソース電極下部のSrBi2Ta2
O9に発生する電界強度は125kV/cmになるため、図20か
ら判るようにSrBi2Ta2O9の自発分極を飽和領域まで十分
に反転させることができる。第1の実施例では、多結晶
Geのチャネル部分を制御するのは、自発分極の非垂直方
向成分であったが、本実施例の構造では図21から分か
るように、チャネル部分の電位をソース電極で直接制御
できるのでチャネル下部の自発分極の垂直方向成分でお
こなうことができる。
The erasing is performed by applying 0 V to the source electrode and 5 V to the gate electrode and releasing the drain electrode. As described in the write operation, the SrBi 2 Ta 2
Since the electric field intensity generated at O 9 is 125 kV / cm, the spontaneous polarization of SrBi 2 Ta 2 O 9 can be sufficiently inverted to the saturation region as can be seen from FIG. In a first embodiment, a polycrystalline
The channel portion of Ge is controlled by the non-vertical component of spontaneous polarization. However, in the structure of this embodiment, as can be seen from FIG. 21, since the potential of the channel portion can be directly controlled by the source electrode, the lower portion of the channel can be controlled. This can be done with the vertical component of spontaneous polarization.

【0052】読み出しは、図22に示すようにゲート電
極とソース電極に0V、ドレイン電極に1Vを印加しておこ
なう。書き込み終了後、強誘電体MOSFETのしきい値(Vt)
は低くなり、図5に示すようにノーマリーオンとなる。
消去後は、Vt>0(V)になるため読み出しの条件では強誘
電体MOSFETはオンしない。このドレイン電流の変化を用
いて2値のデータ読み出しをおこなう。
Reading is performed by applying 0 V to the gate and source electrodes and 1 V to the drain electrode as shown in FIG. After writing is completed, the threshold of the ferroelectric MOSFET (Vt)
Becomes lower and becomes normally on as shown in FIG.
After erasing, Vt> 0 (V), so that the ferroelectric MOSFET does not turn on under the read condition. Binary data reading is performed using the change in the drain current.

【0053】[0053]

【発明の効果】以上のように本発明の第1の実施の形態
によれば、以下に示すような効果を奏する。
As described above, according to the first embodiment of the present invention, the following effects can be obtained.

【0054】1.多結晶Ge/強誘電体界面が製造プロセス
における熱処理に対し安定なため、理想的な半導体/強
誘電体界面が得られるので、強誘電体に掛かる電圧を大
きくでき、書き込み・消去の際のゲートとソース間の電
圧を低くすることができる。
1. Since the polycrystalline Ge / ferroelectric interface is stable against heat treatment in the manufacturing process, an ideal semiconductor / ferroelectric interface can be obtained, so that the voltage applied to the ferroelectric can be increased, and The voltage between the gate and the source at the time of erasing can be reduced.

【0055】2.GeはSiにくらべて電子移動度と正孔移動
度が大きく、on電流が大きくできる。
2. Ge has higher electron mobility and hole mobility than Si, and can increase on current.

【0056】3.強誘電体容量部分とMOSFET部分を1素子
で実現できるため構造が単純になり微細化しやすい。
3. Since the ferroelectric capacitor portion and the MOSFET portion can be realized by one element, the structure is simplified and the device is easily miniaturized.

【0057】4.強誘電体成膜後、高い温度の熱処理がな
いため熱処理による応力や構成元素の外方拡散により強
誘電体の分極反転特性が劣化することがない。
4. Since there is no high-temperature heat treatment after the ferroelectric film is formed, the polarization reversal characteristics of the ferroelectric material are not deteriorated by the stress due to the heat treatment or the outward diffusion of the constituent elements.

【0058】5.強誘電体成膜後、高い温度の熱処理がな
いため熱処理により強誘電体とその積層構造からの不純
物が拡散しSiウエハ上のMOSFETの特性を劣化させること
がない。
5. Since there is no heat treatment at a high temperature after the ferroelectric film is formed, the heat treatment does not diffuse impurities from the ferroelectric and its laminated structure, thereby deteriorating the characteristics of the MOSFET on the Si wafer.

【0059】また、第2の実施の形態によれば、更に以
下の効果を奏する。
According to the second embodiment, the following effects can be further obtained.

【0060】6.チャネル部分の電位をソース電極で直接
制御できるので、チャネル下部の強誘電体の自発分極の
垂直方向成分で行うことができる。
6. Since the potential of the channel portion can be directly controlled by the source electrode, the potential can be controlled by the vertical component of the spontaneous polarization of the ferroelectric under the channel.

【0061】[0061]

【利用形態の説明】以上、実施の形態を挙げて詳細に説
明したように、本発明によれば、低電圧で書き込み・消
去が可能な不揮発性記憶素子を実現できる。特開平2-64
993などに示されているような通常のMOSFETを両端に接
続したセルにも適用できる。また本発明による不揮発性
記憶素子は、強誘電体材料が低温プロセスで形成できれ
ばLSIへの適用の他、液晶パネルなどの絶縁膜上に形成
することもできる。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS As described above in detail with reference to the embodiments, according to the present invention, a nonvolatile memory element which can be written / erased at a low voltage can be realized. JP 2-64
The present invention can also be applied to a cell in which a normal MOSFET such as that shown in 993 is connected to both ends. In addition, the nonvolatile memory element according to the present invention can be formed on an insulating film such as a liquid crystal panel in addition to application to an LSI as long as the ferroelectric material can be formed by a low-temperature process.

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

【図1】強誘電体MOSトランジスタの積層膜堆積を示す
断面図
FIG. 1 is a cross-sectional view showing a stacked film deposition of a ferroelectric MOS transistor.

【図2】強誘電体MOSトランジスタのゲート形成を示す
断面図
FIG. 2 is a sectional view showing the formation of a gate of a ferroelectric MOS transistor.

【図3】強誘電体MOSトランジスタのソース/ドレイン
形成を示す断面図
FIG. 3 is a cross-sectional view showing formation of a source / drain of a ferroelectric MOS transistor.

【図4】強誘電体MOSトランジスタの相関絶縁膜形成を
示す断面図
FIG. 4 is a cross-sectional view showing the formation of a correlated insulating film of a ferroelectric MOS transistor.

【図5】強誘電体MOSトランジスタの断面構造図FIG. 5 is a sectional structural view of a ferroelectric MOS transistor.

【図6】SrBi2Ta2O9のヒステリシスループを示す図FIG. 6 is a diagram showing a hysteresis loop of SrBi 2 Ta 2 O 9

【図7】強誘電体へのデータ書き込みを示す断面図FIG. 7 is a sectional view showing data writing to a ferroelectric substance.

【図8】強誘電体からのデータ消去を示す断面図FIG. 8 is a sectional view showing data erasure from a ferroelectric substance.

【図9】書き込み・消去によって強誘電体に誘起される
分極を示す図
FIG. 9 is a diagram showing polarization induced in a ferroelectric by writing / erasing;

【図10】読み出し時の強誘電体MOSFETの接続を示す断
面図
FIG. 10 is a sectional view showing connection of a ferroelectric MOSFET at the time of reading;

【図11】強誘電体MOSFETの特性を示す図FIG. 11 is a diagram showing characteristics of a ferroelectric MOSFET.

【図12】強誘電体MOSトランジスタの積層膜堆積を示
す断面図
FIG. 12 is a cross-sectional view showing a stacked film deposition of a ferroelectric MOS transistor.

【図13】SiO2のマスク形成を示す断面図FIG. 13 is a sectional view showing the formation of a mask of SiO 2 .

【図14】強誘電体MOSトランジスタのゲート形成を示
す断面図
FIG. 14 is a cross-sectional view showing the gate formation of a ferroelectric MOS transistor.

【図15】強誘電体MOSトランジスタのソース/ドレイ
ン形成を示す断面図
FIG. 15 is a sectional view showing formation of a source / drain of a ferroelectric MOS transistor.

【図16】強誘電体MOSトランジスタの層間絶縁膜形成
を示す断面図
FIG. 16 is a sectional view showing formation of an interlayer insulating film of a ferroelectric MOS transistor;

【図17】コンタクトホール形成を示す断面図FIG. 17 is a sectional view showing formation of a contact hole.

【図18】強誘電体MOSトランジスタの断面構造図FIG. 18 is a sectional structural view of a ferroelectric MOS transistor.

【図19】強誘電体へのデータ書き込みを示す断面図FIG. 19 is a sectional view showing data writing to a ferroelectric substance.

【図20】強誘電体からのデータ消去を示す断面図FIG. 20 is a sectional view showing data erasure from a ferroelectric substance.

【図21】書き込み・消去によって強誘電体に誘起され
る分極を示す図
FIG. 21 is a diagram showing polarization induced in a ferroelectric by writing / erasing;

【図22】読み出し時の強誘電体MOSFETの接続を示す断
面図
FIG. 22 is a sectional view showing the connection of the ferroelectric MOSFET at the time of reading.

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 半導体基板上に形成された下層金属ゲー
トと、前記下層金属ゲートの上に形成された強誘電体膜
と、前記強誘電体膜の上に形成されたアモルファス状の
半導体層と、前記半導体層に形成されたチャネル部と、
前記チャネル部を挟んで離間して形成されたソース/ド
レイン領域と、ソース/ドレインからの取り出し電極と
を備えてなる強誘電体薄膜トランジスタにおいて、前記
アモルファス状の半導体層が、Geからなることを特徴と
する強誘電体薄膜トランジスタ。
A lower metal gate formed on a semiconductor substrate; a ferroelectric film formed on the lower metal gate; and an amorphous semiconductor layer formed on the ferroelectric film. A channel portion formed in the semiconductor layer;
In a ferroelectric thin film transistor including a source / drain region formed at a distance from the channel portion and an extraction electrode from the source / drain, the amorphous semiconductor layer is made of Ge. Ferroelectric thin film transistor.
【請求項2】 前記チャネル部の上側に、ソース/ドレ
イン領域と逆導電型の不純物がドーピングされており、
前記ソース側の取り出し電極がソース領域と、前記チャ
ネル部の上側とにまたがって接触していることを特徴と
する請求項1記載の強誘電体薄膜トランジスタ。
2. An impurity having a conductivity type opposite to that of a source / drain region is doped above the channel portion.
The ferroelectric thin film transistor according to claim 1, wherein the extraction electrode on the source side is in contact with the source region and over the channel portion.
【請求項3】 前記アモルファス状の半導体層がSixGe
1ーx(x<0.5)化合物からなることを特徴とする請
求項1又は2記載の強誘電体薄膜トランジスタ。
3. The method according to claim 1, wherein the amorphous semiconductor layer is formed of SixGe.
3. The ferroelectric thin film transistor according to claim 1, comprising a 1-x (x <0.5) compound.
【請求項4】 前記強誘電体膜が、PbZrTiO3、SrBi2Ta2
O9、BaxSr1-xTiO3、Pb5Ge3O11、Bi4Ti3O12(Pb,La)Ti
O3から選ばれた1種類の材料からなることを特徴とする
請求項1又は2記載の強誘電体薄膜トランジスタ。
4. The ferroelectric film is made of PbZrTiO3, SrBi2Ta2.
O9, BaxSr1-xTiO3, Pb5Ge3O11, Bi4Ti3O12 (Pb, La) Ti
3. The ferroelectric thin film transistor according to claim 1, comprising one kind of material selected from O3.
【請求項5】 前記金属ゲートが、異なる材料からなる
2層以上の積層膜であることを特徴とする請求項1又は
2記載の強誘電体薄膜トランジスタ。
5. The ferroelectric thin film transistor according to claim 1, wherein the metal gate is a laminated film of two or more layers made of different materials.
【請求項6】 前記積層膜の下層が、W、Ta、Mo、TiN、
Nb、V、TaN、TaSiN、TiW、TiWN、TiAlNから選ばれた1
種類の材料からなる単層膜もしくは2種類以上の材料を
組み合わせた多層膜であることを特徴とする請求項5記
載の強誘電体薄膜トランジスタ。
6. The method according to claim 6, wherein the lower layer of the laminated film is made of W, Ta, Mo, TiN,
1 selected from Nb, V, TaN, TaSiN, TiW, TiWN, TiAlN
The ferroelectric thin film transistor according to claim 5, wherein the ferroelectric thin film transistor is a single-layer film made of different kinds of materials or a multi-layered film formed by combining two or more kinds of materials.
【請求項7】 前記積層膜の上層が、IrO2、Ir、Ru、P
t、RuO2、SrRuO3、La1-xSrxCoO3、SrMoO3から選ばれた
1種類の材料からなる単層膜もしくは2種以上の材料を
組み合わせた多層膜であることを特徴とする請求項5記
載の強誘電体薄膜トランジスタ。
7. An upper layer of the laminated film is made of IrO2, Ir, Ru, P
t, RuO 2, SrRuO 3, La1-xSrxCoO 3, claim 5, wherein the SrMoO a multilayer film of a combination of single-layer film or two or more materials made of one material selected from 3 Ferroelectric thin film transistor.
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