JP2000323668A - Ferroelectric capacitor and circuit device equipped therewith - Google Patents

Ferroelectric capacitor and circuit device equipped therewith

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JP2000323668A
JP2000323668A JP11134993A JP13499399A JP2000323668A JP 2000323668 A JP2000323668 A JP 2000323668A JP 11134993 A JP11134993 A JP 11134993A JP 13499399 A JP13499399 A JP 13499399A JP 2000323668 A JP2000323668 A JP 2000323668A
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JP
Japan
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electrode
ferroelectric capacitor
platinum
ferroelectric
film
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JP11134993A
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Japanese (ja)
Inventor
Arimitsu Kato
有光 加藤
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NEC Corp
Original Assignee
NEC Corp
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Publication date
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Publication of JP2000323668A publication Critical patent/JP2000323668A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a ferromagnetic capacitor for suppressing residual polarization deterioration over aging. SOLUTION: A ferroelectric 6 is provided with a first pair of electrodes constituted of an electrode 2 and an electrode 3 and a second pair of electrodes constituted of an electrode 4 and an electrode 5. Then, opposite voltage are impressed to both pairs of electrodes. The ferroelectric 6 is polarized to opposite directions by a part where an electric field is impressed by the first pair of electrodes and a part where the electric field is impressed by the second pair of electrodes. The different directions of polarization is shown by arrows in the Fig. Thus, the oppositely polarized regions are made adjacent to each other so that the polarized state can be stabilized. In this case, comb-shaped electrodes are adopted as the electrodes, and both pairs of electrodes are arranged in a mutually complementary positional relation (in a state that the teeth of the combs are engaged with each other) so that the adjacent parts of both regions can be increased, and the stabilizing action can be further strengthened.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION 【発明の属する技術分野】TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION

【0001】この発明は、強誘電体容量及びこれを備え
た回路装置に係り、特に、半導体メモリ等に用いて好適
な強誘電体容量及びこれを備えた回路装置に関する。
The present invention relates to a ferroelectric capacitor and a circuit device including the same, and more particularly, to a ferroelectric capacitor suitable for use in a semiconductor memory and the like and a circuit device including the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、強誘電体容量を用いた半導体装
置、特に、強誘電体メモリ(FRAM:Ferro-electric
Randam Access Memory)が、注目を集めている。この
強誘電体メモリは、高速、大容量、低電力等の特徴を備
え、なおかつ不揮発性を備えるため、究極のメモリとも
呼ばれている。強誘電体メモリでは、一般的には、強誘
電体容量への電圧印加を電界効果トランジスタMISF
ET (Metal-Insulator-Semiconductor Field Effect T
ransistor)によって制御するようになっており、その基
本構造は電界効果トランジスタMISFETのソース、
ドレイン、またはゲートと、強誘電体容量の片方の電極
とを接続したものとなっている。この強誘電体メモリに
は、1つのメモリセルの構成の仕方によって、図28〜
図31に示すとおりさまざまなタイプのものが開発され
ている。以下、図28〜図31に示す例についてそれぞ
れ説明する。
2. Description of the Related Art In recent years, a semiconductor device using a ferroelectric capacitor, particularly, a ferroelectric memory (FRAM: Ferro-electric
Randam Access Memory) is gaining attention. This ferroelectric memory is called an ultimate memory because it has features such as high speed, large capacity, and low power, and has non-volatility. In a ferroelectric memory, generally, a voltage is applied to a ferroelectric capacitor by a field effect transistor MISF.
ET (Metal-Insulator-Semiconductor Field Effect T
ransistor), and its basic structure is the source of the field effect transistor MISFET,
The drain or gate is connected to one electrode of the ferroelectric capacitor. In this ferroelectric memory, FIG. 28 to FIG.
Various types have been developed as shown in FIG. The examples shown in FIGS. 28 to 31 will be described below.

【0003】まず、図28に示すメモリ素子について説
明する。図28のメモリ素子は、1つのMISFET1
73と1つの強誘電体容量174とによって、1つのメ
モリセルが構成されている。このセル構成を「1T1C
構造」と呼ぶ。図28では、上下に2つずつ、合計4つ
のメモリセル(セル)を示している。各メモリセルでの
接続関係は以下のとおりである。つまり、MISFET
173のドレインと強誘電体容量174の一方の電極と
が接続されている。強誘電体容量174の他方の電極
は、プレート線PLに接続されている。MISFET1
73のゲートはワード線WLに、また、ソースはビット
線BLに接続されている。
First, the memory device shown in FIG. 28 will be described. The memory element of FIG.
73 and one ferroelectric capacitor 174 constitute one memory cell. This cell configuration is referred to as “1T1C
Structure ". FIG. 28 shows a total of four memory cells (cells), two vertically and two vertically. The connection relation in each memory cell is as follows. In other words, MISFET
The drain of 173 and one electrode of the ferroelectric capacitor 174 are connected. The other electrode of the ferroelectric capacitor 174 is connected to the plate line PL. MISFET1
The gate of 73 is connected to the word line WL, and the source is connected to the bit line BL.

【0004】なお、各ビット線BLを通じての電圧印加
のON/OFF等は、ビット線制御MISFET176
によってなされる。このビット線制御MISFET17
6自体の制御(ON/OFF)は、このビット線制御M
ISFET176のゲートに接続されたビット制御線B
Cを通じて印加される電圧によってなされる。MISF
ET173のON/OFFは、このMISFET173
のゲートに接続されたワード線WLに印加される電圧に
よってなされる。
The ON / OFF of voltage application through each bit line BL is controlled by the bit line control MISFET 176.
Done by This bit line control MISFET 17
6 itself (ON / OFF) is controlled by the bit line control M
Bit control line B connected to the gate of ISFET 176
This is done by the voltage applied through C. MISF
The ON / OFF of the ET 173 is determined by the MISFET 173
This is done by the voltage applied to the word line WL connected to the gate.

【0005】ビット線BLは、メモリセルの個数等に応
じて、同じものが複数本用意される。したがって、各ビ
ット線BLを区別する必要のある場合には、そのビット
線が関与しているメモリセルの位置を示す番号を付して
識別することにする。例えば、図面上最も左側にあるメ
モリセルにつながっているビット線は、ビット線BL
(1)と表記することにする。ワード線WL、プレート
線PL等についても同様の表記の仕方をすることにす
る。例えば、図面上最も上側にあるメモリセルにつなが
っているワード線は、ワード線WL(1)と表記するこ
とにする。他の図についても同様である。
A plurality of the same bit lines BL are prepared according to the number of memory cells and the like. Therefore, when it is necessary to distinguish each bit line BL, it will be identified by attaching a number indicating the position of the memory cell in which the bit line is involved. For example, the bit line connected to the leftmost memory cell in the drawing is a bit line BL
(1). The same notation is used for the word lines WL, plate lines PL, and the like. For example, a word line connected to the uppermost memory cell in the drawing will be referred to as a word line WL (1). The same applies to other figures.

【0006】次に、このメモリ素子(図28)への書き
込みについて説明する。ここではワード線WL(1)及
びビット線BL(1)に接続されたセルへ書き込む場合
を例にとって説明する。書き込みは、ビット線BL
(1)とプレート線PL(1)との間に書き込み電圧を
印加した状態でビット線制御MISFET176をオン
状態とし、さらに、ワード線WL(1)によって、その
ときデータを書き込もうとしているセルのMISFET
173をオン状態にすることで行う。これにより、強誘
電体容量174に電圧を印加してこれを構成している強
誘電体材料を分極させることができる。すなわち、デー
タを書き込むことができる。この場合、書き込むデータ
に応じて印加する電界の向きを変えることで、分極の向
きを変えることができる。なお、同一のワード線WLに
接続されたセルについては、書き込みを一括して行うこ
とができる。
Next, writing to this memory element (FIG. 28) will be described. Here, a case where data is written to a cell connected to the word line WL (1) and the bit line BL (1) will be described as an example. Writing is performed on the bit line BL.
With the write voltage applied between (1) and the plate line PL (1), the bit line control MISFET 176 is turned on, and the word line WL (1) is used to turn on the cell to which data is to be written at that time. MISFET
173 is turned on. As a result, a voltage can be applied to the ferroelectric capacitor 174 to polarize the ferroelectric material constituting the capacitor. That is, data can be written. In this case, the direction of polarization can be changed by changing the direction of the applied electric field according to the data to be written. Note that writing can be performed collectively on cells connected to the same word line WL.

【0007】次に、このメモリ素子(図28)からのデ
ータの読み出しについて説明する。ここではワード線W
L(1)及びビット線BL(1)に接続されたセルから
の読み出しを例にとって説明する。まず、ビット線制御
MISFET176をオフ状態にすることによって、ビ
ット線BL(1)をフローティング状態とする。さら
に、ワード線WL(1)を通じて、MISFET173
をオン状態にする。これによって、プレート線PL
(1)に電圧を与えることができる。この場合、強誘電
体容量174が分極している向きによって、ビット線B
L(1)に流れ出る電荷量が異なる。このため、このセ
ルに書き込まれているデータによって、ビット線BL
(1)の電位が異なった値となる。したがって、ビット
線BL(1)の電位と、端子REFに与えた参照電位と
を、差動センスアンプ175(1)によって比較するこ
とで、データの判別すなわちデータの読み出しを行うこ
とができる。なお、同一のワード線WLに接続されたセ
ルについては、読み出しを一括して行うことができる。
Next, reading of data from the memory element (FIG. 28) will be described. Here, the word line W
Description will be made by taking reading from a cell connected to L (1) and the bit line BL (1) as an example. First, by turning off the bit line control MISFET 176, the bit line BL (1) is brought into a floating state. Further, the MISFET 173 is connected through the word line WL (1).
Is turned on. Thereby, the plate line PL
A voltage can be applied to (1). In this case, depending on the direction in which the ferroelectric capacitor 174 is polarized, the bit line B
The amount of charge flowing out to L (1) is different. Therefore, the data written in this cell causes the bit line BL
The potential of (1) has a different value. Therefore, by comparing the potential of the bit line BL (1) with the reference potential given to the terminal REF by the differential sense amplifier 175 (1), data determination, that is, data reading can be performed. Note that reading can be performed collectively on cells connected to the same word line WL.

【0008】次に、図29に示すメモリ素子について説
明する。図29のメモリ素子は、2つのMISFET1
77,178と、2つの強誘電体容量179,180と
によって、1つのメモリセルが構成されている。このセ
ル構成を「2T2C構造」と呼ぶ。図29では上下に1
つずつ、合計2つのメモリセル(セル)を示している。
各メモリセルでの接続関係は以下のとおりである。つま
り、MISFET177のドレインと、強誘電体容量1
79の一方の電極とが接続されている。同様に、MIS
FET178のドレインと強誘電体容量180の一方の
電極とが接続されている。強誘電体容量179,180
の他方の電極は、互いに同じプレート線PLに接続され
ている。MISFET177,178のゲートは、どち
らも同じワード線WLに接続されている。 MISFE
T177のソースは、ビット線BLに接続されている。
同様に、MISFET178のソースは、ビット線BL
invに接続されている。なお、図28に示す構成部分と
同一の構成各部については、同一の符号を付している。
Next, the memory element shown in FIG. 29 will be described. The memory device of FIG. 29 has two MISFETs 1
77, 178 and two ferroelectric capacitors 179, 180 constitute one memory cell. This cell configuration is called “2T2C structure”. In FIG.
Each shows a total of two memory cells (cells).
The connection relation in each memory cell is as follows. That is, the drain of the MISFET 177 and the ferroelectric capacitor 1
79 is connected to one of the electrodes. Similarly, MIS
The drain of the FET 178 and one electrode of the ferroelectric capacitor 180 are connected. Ferroelectric capacitors 179, 180
Are connected to the same plate line PL. The gates of the MISFETs 177 and 178 are both connected to the same word line WL. MISFE
The source of T177 is connected to the bit line BL.
Similarly, the source of the MISFET 178 is connected to the bit line BL
Connected to inv. The same components as those shown in FIG. 28 are denoted by the same reference numerals.

【0009】次に、このメモリ素子(図29)への書き
込みについて説明する。ここではワード線WL(1)及
びビット線BL(1),BLinv(1)に接続されたセ
ルへ書き込む場合を例にとって説明する。書き込みは、
ビット線BL(1)には書き込むデータに相当する電圧
を与え、一方、ビット線BLinv(1)に書き込むデー
タとは逆のデータに相当する電圧を与えることで行う。
このとき、ビット線制御MISFET176をオン状態
とするとともに、ワード線WL(1)を通じてMISF
ET177,178をオン状態にする。これにより強誘
電体容量179,180に電圧を印加してこれを構成し
ている強誘電体材料を分極させることができる。この場
合、2つの強誘電体容量179,180には、互いに異
なるデータが書き込まれるので、分極状態が互いに異な
っている。
Next, writing to this memory element (FIG. 29) will be described. Here, a case where data is written to a cell connected to the word line WL (1) and the bit lines BL (1) and BLinv (1) will be described as an example. Writing is
This is performed by applying a voltage corresponding to data to be written to the bit line BL (1), and applying a voltage corresponding to data opposite to the data to be written to the bit line BLinv (1).
At this time, the bit line control MISFET 176 is turned on, and the MISFET is controlled through the word line WL (1).
ET177 and 178 are turned on. As a result, a voltage can be applied to the ferroelectric capacitors 179 and 180 to polarize the ferroelectric material forming the capacitors. In this case, since different data is written in the two ferroelectric capacitors 179 and 180, the polarization states are different from each other.

【0010】次に、このメモリ素子(図29)からのデ
ータの読み出しについて説明する。ここではワード線W
L(1)及びビット線BL(1),BLinv(1)に接
続されたセルからの読み出しを例にとって説明する。ビ
ット線制御MISFET176をオフ状態にすることに
よって、ビット線BL(1),BLinv(1)をフロー
ティング状態とする。そのうえで、ワード線WL(1)
を通じてMISFET177,178をオン状態にする
とともに、プレート線PL(1)に電圧を与える。する
と、強誘電体容量179,180から、ビット線BL
(1),BLinv(1)に電荷が流れ出る。この場合、
この流れ出る電荷量は、強誘電体が分極している方向に
よって異なる。このため、強誘電体容量179,180
に書き込まれているデータに応じて、ビット線BL
(1)とビット線BLinv(1)との電位の大小関係が
異なったものになる。したがって、ビット線BL(1)
の電位と、ビット線BLinv(1)の電位との大小関係
を差動センスアンプ175(1)によって判定すること
で、データの判別すなわちデータの読み出しを行うこと
ができる。
Next, reading of data from the memory element (FIG. 29) will be described. Here, the word line W
The following describes an example of reading from a cell connected to L (1) and bit lines BL (1) and BLinv (1). By turning off the bit line control MISFET 176, the bit lines BL (1) and BLinv (1) are brought into a floating state. Then, the word line WL (1)
MISFETs 177 and 178 are turned on, and a voltage is applied to plate line PL (1). Then, from the ferroelectric capacitors 179 and 180, the bit line BL
(1), charge flows out to BLinv (1). in this case,
The amount of charge flowing out differs depending on the direction in which the ferroelectric is polarized. Therefore, the ferroelectric capacitors 179, 180
Bit line BL according to the data written to
The potential relationship between (1) and the bit line BLinv (1) is different. Therefore, bit line BL (1)
By determining the magnitude relationship between the potential of the bit line BLinv (1) and the potential of the bit line BLinv (1) by the differential sense amplifier 175 (1), data can be determined, that is, data can be read.

【0011】次に図30に示すメモリ素子について説明
する。図30のメモリ素子は、1つのMISFET17
3と2つの強誘電体容量179,180とによって、1
つのメモリセルが構成されている。このセル構成を「1
T2C構造」と呼ぶ。図30では上下に1つずつ、合計
2つのメモリセルを示している。各メモリセルでの接続
関係は以下のとおりである。つまり、MISFET17
3のドレインと、2つの強誘電体容量179,180の
一方の電極とが接続されている。強誘電体容量179の
他方の電極は、プレート線PLaに接続されている。ま
た、強誘電体容量180の他方の電極は、プレート線P
Lbに接続されている。MISFET173のゲートは
ワード線WLに、また、ソースはビット線BLに接続さ
れている。なお、図28に示す構成部分と同一の構成各
部については、同一の符号を付している。
Next, the memory element shown in FIG. 30 will be described. The memory element of FIG.
3 and two ferroelectric capacitors 179 and 180, 1
One memory cell is configured. This cell configuration is referred to as “1
It is called "T2C structure". FIG. 30 shows a total of two memory cells, one at the top and one at the bottom. The connection relation in each memory cell is as follows. That is, the MISFET 17
3 and one electrode of two ferroelectric capacitors 179 and 180 are connected. The other electrode of the ferroelectric capacitor 179 is connected to the plate line PLa. The other electrode of the ferroelectric capacitor 180 is connected to the plate line P
Lb. The gate of the MISFET 173 is connected to the word line WL, and the source is connected to the bit line BL. The same components as those shown in FIG. 28 are denoted by the same reference numerals.

【0012】次に、このメモリ素子(図30)への書き
込みについて説明する。ここではワード線WL(1)及
びビット線BL(1)に接続されたセルへ書き込む場合
を例にとって説明する。書き込みは、ビット線BL
(1)に書き込むデータに相当する電位を与えた状態
で、2つのプレート線PLa(1)、PLb(1)の電
位を、当初は0Vとし、続いて、5Vへと変更すること
で行う。より詳しくは以下の通りである。つまり、ま
ず、2つのプレート線PLa(1),PLb(1)の電
位を0Vとした状態で、ビット線BL(1)に書き込む
データに相当する電位、例えば、データ“1”なら5
V、データ“0”なら0Vを与える。そして、ビット線
制御MISFET176をオン状態に、また、MISF
ET173をオン状態にする。すると、強誘電体容量1
79,180には、プレート線PLa(1)、PLb
(1)の電位と、ビット線BL(1)の電位との差分に
相当する電圧が印加されることになる。
Next, writing to this memory element (FIG. 30) will be described. Here, a case where data is written to a cell connected to the word line WL (1) and the bit line BL (1) will be described as an example. Writing is performed on the bit line BL.
This is performed by setting the potentials of the two plate lines PLa (1) and PLb (1) to 0V at first and then changing to 5V in a state where a potential corresponding to the data to be written in (1) is applied. The details are as follows. That is, first, with the potentials of the two plate lines PLa (1) and PLb (1) set to 0 V, a potential corresponding to data to be written to the bit line BL (1), for example, 5 for data "1"
V, 0V is applied for data "0". Then, the bit line control MISFET 176 is turned on, and the MISFET 176 is turned on.
ET173 is turned on. Then, the ferroelectric capacitor 1
79 and 180 include plate lines PLa (1), PLb
A voltage corresponding to the difference between the potential of (1) and the potential of the bit line BL (1) is applied.

【0013】書き込もうとしているデータが“1”であ
った場合には、2つの強誘電体容量179,180に
は、5V(=5V−0V)の電圧が印加されることにな
るため、分極が生じる。一方、書き込もうとしているデ
ータが“0”であった場合には、2つの強誘電体容量1
79,180には、0V(=0V−0V)の電圧が印加
される(つまり、電圧が印加されない)ため、分極が生
じることはない。
When the data to be written is "1", a voltage of 5V (= 5V-0V) is applied to the two ferroelectric capacitors 179 and 180, so that the polarization is increased. Occurs. On the other hand, if the data to be written is “0”, the two ferroelectric capacitors 1
Since a voltage of 0 V (= 0 V-0 V) is applied to 79 and 180 (that is, no voltage is applied), no polarization occurs.

【0014】この後、2つのプレート線PLa(1)、
PLb(1)の電位を5Vに変化させる。ビット線BL
(1)には、書き込むデータに相当する電位を与えたま
まの状態を保ち続ける。すると、先ほどから書き込もう
としていたデータが“1”であった場合には、強誘電体
容量179,180には、0V(=5V−5V)の電圧
が印加される(つまり、電圧が印加されない)ため、分
極状態は変化しない。したがって、先に5Vの電圧が印
加されたときに生じた分極状態を保つ。一方、先ほどか
ら書き込もうとしていたデータが“0”であった場合に
は、強誘電体容量179,180には、−5V(=0V
−5V)の電圧が印加されるため、データが“1”のと
きとは逆方向に分極する。
Thereafter, two plate lines PLa (1),
The potential of PLb (1) is changed to 5V. Bit line BL
In (1), the state where the potential corresponding to the data to be written is kept applied. Then, when the data to be written earlier is “1”, a voltage of 0 V (= 5 V−5 V) is applied to the ferroelectric capacitors 179 and 180 (that is, no voltage is applied). Therefore, the polarization state does not change. Therefore, the polarization state generated when a voltage of 5 V is applied first is maintained. On the other hand, if the data to be written earlier is “0”, the ferroelectric capacitors 179 and 180 have −5 V (= 0 V).
Since a voltage of (−5 V) is applied, the polarization is performed in a direction opposite to that when the data is “1”.

【0015】次に、このメモリ素子(図30)からのデ
ータの読み出しについて説明する。ここではワード線W
L(1)及びビット線BL(1)に接続されたセルから
の読み出しを例にとって説明する。当初、プレート線P
La(1),PLb(1)は、その電位を0Vにしてお
く。また、ビット線BL(1)を2.5Vにプリチャー
ジしたうえで、ビット線制御MISFET176をオフ
状態として、その電位をフローティング状態とする。こ
の状態において、プレート線PLa(1)の電位だけを
5Vに変化させる。プレート線PLb(1)の電位は0
Vのままに保っておく。また、ワード線WL(1)を通
じてMISFET173をオン状態にする。すると、強
誘電体が分極している方向に応じて(すなわち、このと
き強誘電体容量179,180に保持されているデータ
が“1”であるか“0”であるかに応じて)、ビット線
BL(1)の電位が、2.5Vよりも高電位あるいは低
電位に変化する。したがって、ビット線BL(1)の電
位と、端子REFに与えた参照電位(ここでは2.5
V)とを、差動センスアンプ175(1)によって比較
することで、データの判別すなわちデータの読み出しを
行うことができる。なお、このようなタイプ(図30)
の半導体メモリは、例えば、特開昭64−66897号
公報に開示されている。
Next, reading of data from the memory element (FIG. 30) will be described. Here, the word line W
Description will be made by taking reading from a cell connected to L (1) and the bit line BL (1) as an example. Initially, plate line P
La (1) and PLb (1) have their potentials set to 0V. After the bit line BL (1) is precharged to 2.5 V, the bit line control MISFET 176 is turned off, and its potential is set to a floating state. In this state, only the potential of the plate line PLa (1) is changed to 5V. The potential of the plate line PLb (1) is 0
Keep at V. Further, the MISFET 173 is turned on through the word line WL (1). Then, depending on the direction in which the ferroelectric is polarized (that is, depending on whether the data held in the ferroelectric capacitors 179 and 180 at this time is “1” or “0”), The potential of the bit line BL (1) changes to a potential higher or lower than 2.5V. Therefore, the potential of the bit line BL (1) and the reference potential applied to the terminal REF (here, 2.5
V) can be compared with the differential sense amplifier 175 (1) to determine data, that is, read data. In addition, such a type (FIG. 30)
Is disclosed, for example, in JP-A-64-66897.

【0016】次に図31に示すメモリ素子について説明
する。図31のメモリ素子は、1つのMISFET17
3と1つの強誘電体容量174と1つのセンス用MIS
FET181とで、1つのメモリセルが構成されてい
る。図31では上下1つずつ、合計2つのメモリセルを
示している。各メモリセルでの接続関係は以下のとおり
である。つまり、センス用MISFET181のゲート
と強誘電体容量174の一方の電極とが接続されてい
る。強誘電体容量174の他方の電極は、MISFET
173のドレインに接続されている。MISFET17
3のソースは書き込みビット線BLwに、また、ゲート
はワード線WLに接続されている。センス用MISFE
T181のソースはソース線Sに、また、ドレインは読
み出しビット線BLrに、ウェルはプレート線PLに接
続されている。なお、図28に示す構成部分と同一の構
成各部については、同一の符号を付している。
Next, the memory element shown in FIG. 31 will be described. The memory element of FIG.
3 and one ferroelectric capacitor 174 and one sense MIS
One memory cell is constituted by the FET 181. FIG. 31 shows a total of two memory cells, one above and one below. The connection relation in each memory cell is as follows. That is, the gate of the sensing MISFET 181 and one electrode of the ferroelectric capacitor 174 are connected. The other electrode of the ferroelectric capacitor 174 is a MISFET
173 is connected to the drain. MISFET17
The source of No. 3 is connected to the write bit line BLw, and the gate is connected to the word line WL. MISFE for sense
The source of T181 is connected to the source line S, the drain is connected to the read bit line BLr, and the well is connected to the plate line PL. The same components as those shown in FIG. 28 are denoted by the same reference numerals.

【0017】次に、このメモリ素子(図31)への書き
込みについて説明する。ここではワード線WL(1)及
びビット線BLw(1),BLr(1)に接続されたセ
ルにデータを書き込む場合を例にとって説明する。書き
込みは、ビット線BLw(1)とプレート線PL(1)
との間に書き込み電圧を印加したうえで、このときデー
タを書き込もうとしているセルのMISFET173を
ワード線WL(1)を通じてオン状態にすることで行
う。これにより、強誘電体容量174に電圧を印加し
て、この強誘電体容量174を構成している強誘電体材
料を分極させることができる。すなわち、データを書き
込むことができる。この場合、書き込むデータに応じて
印加する電界の向きを変えることで、分極の向きを変え
る。
Next, writing to this memory element (FIG. 31) will be described. Here, a case where data is written to a cell connected to the word line WL (1) and the bit lines BLw (1) and BLr (1) will be described as an example. Writing is performed by the bit line BLw (1) and the plate line PL (1).
After that, a write voltage is applied, and at this time, the MISFET 173 of the cell to which data is to be written is turned on through the word line WL (1). As a result, a voltage can be applied to the ferroelectric capacitor 174 to polarize the ferroelectric material constituting the ferroelectric capacitor 174. That is, data can be written. In this case, the direction of polarization is changed by changing the direction of the applied electric field according to the data to be written.

【0018】次に、このメモリ素子(図31)からのデ
ータの読み出しについて説明する。ここではワード線W
L(1)及びビット線BLw(1),BLr(1)に接
続されたセルからの読み出しを例にとって説明する。ま
ず、ビット線制御MISFET176をオフ状態にする
ことによって、ビット線BLr(1)をフローティング
状態とする。さらに、ワード線WL(1)によって、M
ISFET173をオン状態にする。このうえで、ビッ
ト線BLw(1)に微少電圧を印加し、さらにソース線
S(1)にも微少電圧を印加する。この場合、強誘電体
容量174とセンス用MISFET181のゲートとの
接続部に誘起されている電荷は、強誘電体容量174の
分極している向きに応じて異なる。このため、センス用
MISFET181に流れるドレイン電流も、強誘電体
容量174の分極している向きに応じて異なる。この結
果、強誘電体容量174に書き込まれているデータに応
じて、ビット線BLr(1)の電位が異なった値とな
る。したがって、ビット線BLr(1)の電位と、端子
REFに与えた参照電位との大小関係を、差動センスアン
プ175(1)によって判定することで、データの判別
すなわちデータの読み出しを行うことができる。以上で
図28〜図31に示す代表的なメモリ素子の説明を終わ
る。
Next, reading of data from the memory element (FIG. 31) will be described. Here, the word line W
A description will be given by taking reading from a cell connected to L (1) and bit lines BLw (1), BLr (1) as an example. First, by turning off the bit line control MISFET 176, the bit line BLr (1) is brought into a floating state. Further, the word line WL (1) allows M
The ISFET 173 is turned on. Then, a minute voltage is applied to the bit line BLw (1), and a minute voltage is further applied to the source line S (1). In this case, the charge induced at the connection between the ferroelectric capacitor 174 and the gate of the sensing MISFET 181 differs depending on the direction in which the ferroelectric capacitor 174 is polarized. Therefore, the drain current flowing through the sensing MISFET 181 also differs depending on the polarization direction of the ferroelectric capacitor 174. As a result, the potential of the bit line BLr (1) has a different value according to the data written in the ferroelectric capacitor 174. Therefore, the potential of the bit line BLr (1) and the potential of the terminal
By judging the magnitude relationship between the reference potential given to REF and the differential sense amplifier 175 (1), data can be determined, that is, data can be read. This is the end of the description of the representative memory elements shown in FIGS.

【0019】これらに用いられる強誘電体容量の内部構
造は、一般的には、図32に示すように、一対の板状に
加工された上部電極182aと下部電極183aとを対
向して配置し、この間に強誘電体184を挟んだものと
なっている。
As shown in FIG. 32, the internal structure of the ferroelectric capacitor used in these devices is generally such that a pair of plate-shaped upper and lower electrodes 182a and 183a are opposed to each other. The ferroelectric material 184 is interposed therebetween.

【0020】また、これ以外にも、図33及び図34に
示すような構造の強誘電体容量もある。図33に示す例
では、一対の電極の間に強誘電体を配置するという基本
構造は図32と同様であるものの、薄膜状の強誘電体1
84bと、櫛歯状のストライプ構造に形成された上部電
極182bとが採用されている。なお、この図33の例
とは逆に、板状の上部電極182aと,櫛歯状のストラ
イプ構造に形成された下部電極とを組み合わせる場合も
ある。このような構造の強誘電体容量は、例えば特開平
05−82803号公報に開示されている。図34に示
す例では、一対の電極の間に強誘電体を配置するという
基本構造は図32と同様であるものの、櫛歯状のストラ
イプ構造に形成された、上部電極182b及び下部電極
183bが採用されている。そして、両電極182b,
183bは、その“櫛歯”が交差するような向きで配置
されている。このような構造の強誘電体容量は、例えば
特開平05−82802号公報に開示されている。
In addition, there is a ferroelectric capacitor having a structure as shown in FIGS. 33 and 34. In the example shown in FIG. 33, the basic structure of disposing a ferroelectric substance between a pair of electrodes is the same as that of FIG.
84b and an upper electrode 182b formed in a comb-like stripe structure. Note that, in contrast to the example of FIG. 33, the plate-shaped upper electrode 182a may be combined with the lower electrode formed in a comb-shaped stripe structure. A ferroelectric capacitor having such a structure is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-82803. In the example shown in FIG. 34, the basic structure of disposing a ferroelectric substance between a pair of electrodes is the same as that of FIG. 32, but the upper electrode 182b and the lower electrode 183b formed in a comb-like stripe structure are formed. Has been adopted. Then, both electrodes 182b,
The 183b is arranged in such a direction that the “comb teeth” intersect. A ferroelectric capacitor having such a structure is disclosed in, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 05-82802.

【0021】[0021]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
強誘電体容量の構造では、分極後長時間保管しておくと
残留分極量が小さくなるリテンションと呼ばれる劣化現
象が発生した。リテンションの原因はまだ完全には解明
されていないが、以下のようなものであると考えられて
いる。
However, in the structure of the conventional ferroelectric capacitor, a deterioration phenomenon called retention occurs in which the amount of remanent polarization decreases when stored for a long time after polarization. The causes of retention have not yet been fully elucidated, but are thought to be as follows.

【0022】すなわち、上部電極と下部電極の間に電圧
を印加した場合、強誘電体は印加された電界の方向に分
極しようとする。しかし、隣接している結晶が互いに同
じ方向に分極している場合には、両結晶粒間に反発力が
生じる。このため印加電圧を取り除くと、この反発力を
緩和しようとして強誘電体内の一部で各結晶粒の分極方
向が変化してしまう。この結果、強誘電体内は、分極方
向が互いに異なるドメインと呼ばれる領域の集まりとな
る。互いの分極方向が異なるこのようなドメインの発生
は、印加電圧を取り除いた直後のみならず、長期にわた
って徐々に進んでいく。この結果、容量全体としての残
留分極量が長期にわたって減少しつづける現象(リテン
ション)が生じるものと考えられる。
That is, when a voltage is applied between the upper electrode and the lower electrode, the ferroelectric tends to polarize in the direction of the applied electric field. However, when adjacent crystals are polarized in the same direction, a repulsive force is generated between both crystal grains. Therefore, when the applied voltage is removed, the polarization direction of each crystal grain changes in a part of the ferroelectric material in an attempt to reduce the repulsive force. As a result, in the ferroelectric, a group of regions called domains having different polarization directions is formed. The generation of such domains having different polarization directions proceeds not only immediately after the applied voltage is removed, but also gradually over a long period of time. As a result, it is considered that a phenomenon (retention) in which the amount of remanent polarization of the entire capacitor continues to decrease over a long period of time occurs.

【0023】この発明は上述の事情に鑑みてなされたも
のであり、分極量の劣化を抑制した強誘電体容量、及び
これを備えた半導体メモリ等の回路装置を提供すること
を目的としている。
The present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a ferroelectric capacitor in which the amount of polarization is suppressed from being deteriorated, and a circuit device such as a semiconductor memory provided with the ferroelectric capacitor.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項1記載の発明は、強誘電体容量を備えた回路
装置に係り、強誘電体からなる容量部材と、上記容量部
材の一部の領域を所定の方向に分極させるとともに、こ
の分極された領域に隣接した他の領域をこれとは逆向き
に分極させる分極手段とを有してなることを特徴として
いる。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a circuit device having a ferroelectric capacitor, comprising: a capacitor made of a ferroelectric; It is characterized in that it comprises a polarizing means for polarizing a part of the region in a predetermined direction and for polarizing another region adjacent to the polarized region in the opposite direction.

【0025】請求項2記載の発明は、請求項1記載の強
誘電体容量を備えた回路装置に係り、上記所定方向に分
極される領域と、これとは逆向きに分極される上記他の
領域とは、少なくともその一部が交互に配列されている
ことを特徴としている。
According to a second aspect of the present invention, there is provided a circuit device having the ferroelectric capacitor according to the first aspect, wherein the region polarized in the predetermined direction and the other region polarized in the opposite direction. The region is characterized in that at least a part thereof is alternately arranged.

【0026】請求項3記載の発明に係り強誘電体容量
は、互いに対向して配置された複数の電極からなる第1
の電極対と、互いに対向して配置された複数の電極から
なる第2の電極対と、上記第1の電極対を構成する互い
に対向している電極間から上記第2の電極対を構成する
互いに対向している電極間にかけて一体に連なって配置
された、強誘電体からなる容量部材とを有してなること
を特徴としている。
According to a third aspect of the present invention, the ferroelectric capacitor comprises a first electrode comprising a plurality of electrodes arranged to face each other.
, A second electrode pair composed of a plurality of electrodes arranged to face each other, and the second electrode pair is formed from the electrodes facing each other constituting the first electrode pair. And a capacitor member made of a ferroelectric, which is arranged integrally and continuously between the electrodes facing each other.

【0027】請求項4記載の発明に係る回路装置は、請
求項3記載の強誘電体容量と、上記強誘電体容量の備え
る第1の電極対に電圧を印加するとともに、上記第2の
電極対には上記第1の電極対とは逆向きの電界が生じる
電圧を印加する、電圧印加手段とを有することを特徴と
している。
According to a fourth aspect of the present invention, in the circuit device, a voltage is applied to the ferroelectric capacitor according to the third aspect and the first electrode pair provided in the ferroelectric capacitor, and the second electrode is connected to the second electrode. The pair is characterized by having voltage applying means for applying a voltage that generates an electric field in a direction opposite to that of the first electrode pair.

【0028】請求項5記載の発明に係る強誘電体容量
は、中間電極と、その一部が上記中間電極と対向して配
置された第1電極と、その一部が上記第1電極とは反対
側において上記中間電極と対向するとともに、上記中間
電極と対向していない部分の少なくとも一部が上記第1
電極と対向して配置された第2電極と、上記第1電極と
中間電極と第2電極との間に一体に連なって配置され
た、強誘電体からなる容量部材とを有してなることを特
徴としている。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided a ferroelectric capacitor, comprising: an intermediate electrode; a first electrode part of which is opposed to the intermediate electrode; On the opposite side, at least a part of the portion facing the intermediate electrode and not facing the intermediate electrode is the first electrode.
A second electrode disposed opposite to the electrode; and a ferroelectric capacitor member integrally disposed between the first electrode, the intermediate electrode, and the second electrode. It is characterized by.

【0029】請求項6記載の発明に係る回路装置は、請
求項5記載の強誘電体容量と、上記強誘電体容量の備え
る第1電極と中間電極との間に電圧を印加する電圧印加
手段とを有してなることを特徴としている。
According to a sixth aspect of the present invention, there is provided a circuit device for applying a voltage between the ferroelectric capacitor according to the fifth aspect and a first electrode and an intermediate electrode provided in the ferroelectric capacitor. And characterized in that:

【0030】請求項7記載の発明に係る強誘電体容量
は、共通電極と、上記共通電極と対向して配置された第
1の対向電極と、上記第1の対向電極と同じ側において
上記共通電極と対向し、且つ上記第1の対向電極と並ん
で配置された第2の対向電極と、上記第1の対向電極と
上記共通電極との間から、上記第2の対向電極と上記共
通電極との間にかけて一体に連なって配置された、強誘
電体からなる容量部材とを有してなることを特徴として
いる。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a ferroelectric capacitor, comprising: a common electrode; a first counter electrode disposed to face the common electrode; and the common electrode on the same side as the first counter electrode. A second counter electrode facing the electrode and arranged in parallel with the first counter electrode; and between the first counter electrode and the common electrode, the second counter electrode and the common electrode. And a capacitance member made of a ferroelectric material, which is disposed integrally and continuously between the first and second capacitors.

【0031】請求項8記載の発明に係る回路装置は、請
求項7記載の強誘電体容量と、上記強誘電体容量の備え
る第1の対向電極と第2の対向電極との間に電圧を印加
することで、上記共通電極を経由して上記第1の対向電
極と上記第2の対向電極との間をつなぐ電界を形成し、
上記共通電極と上記第1の対向電極とに挟まれた領域
と、上記共通電極と上記第2の電極とに挟まれた領域と
を互いに逆向きに分極させる電圧印加手段とを有してな
ることを特徴としている。
According to a circuit device according to an eighth aspect of the present invention, a voltage is applied between the ferroelectric capacitor according to the seventh aspect and a first counter electrode and a second counter electrode provided in the ferroelectric capacitor. By applying the electric field, an electric field connecting the first counter electrode and the second counter electrode via the common electrode is formed,
A voltage applying means for polarizing a region sandwiched between the common electrode and the first counter electrode and a region sandwiched between the common electrode and the second electrode in opposite directions; It is characterized by:

【0032】(作用)この発明の作用について説明す
る。まず、請求項1,2に記載した発明の作用について
説明する。分極手段は、容量部材の一部の領域を所定の
方向に分極させる。また、この分極された領域に隣接し
た他の領域をこれとは逆向きに分極させる。隣接した領
域を互いに逆向きに分極させた場合、反発力が軽減され
る。このため分極状態が安定化して、この結果として、
分極量の劣化が抑制される。なお、この所定方向に分極
される領域と、これとは逆向きに分極される他の領域と
が交互に配列されていればより効果的である。
(Operation) The operation of the present invention will be described. First, the operation of the present invention will be described. The polarization unit polarizes a partial region of the capacitance member in a predetermined direction. In addition, another region adjacent to the polarized region is polarized in the opposite direction. When adjacent regions are polarized in opposite directions, repulsion is reduced. This stabilizes the polarization state, and as a result,
Deterioration of the polarization amount is suppressed. It is more effective if the regions polarized in the predetermined direction and the other regions polarized in the opposite direction are alternately arranged.

【0033】次に、請求項3,4に記載した発明の作用
について説明する。電圧印加手段は、強誘電体容量の備
える第1の電極対に電圧を印加する。一方、第2の電極
対には第1の電極対とは逆向きの電界が生じるような電
圧を印加する。分極の向きが異なる領域が形成されるこ
とで、分極状態が安定化し、分極量の劣化が抑制され
る。
Next, the operation of the present invention will be described. The voltage applying means applies a voltage to the first pair of electrodes included in the ferroelectric capacitor. On the other hand, a voltage is applied to the second electrode pair so as to generate an electric field in a direction opposite to that of the first electrode pair. By forming regions having different polarization directions, the polarization state is stabilized, and deterioration of the polarization amount is suppressed.

【0034】請求項5及び6に記載した発明の作用につ
いて説明する。第1電極は、その一部が中間電極と対向
して配置されている。一方、第2電極は、その一部が第
1電極とは反対側において中間電極と対向している。ま
た、中間電極と対向していない部分の少なくとも一部
が、第1電極と対向している。そして、第1電極と中間
電極と第2電極との間には、容量部材が、一体に連なっ
て配置されている。この場合、電圧印加手段が、第1電
極と中間電極との間に電圧を印加すると、両電極の間で
は、容量部材が所定の向きに分極する。このとき、第2
電極の電位をフローティング状態としている場合には、
第2電極の電位は第1電極の電位と中間電極との中間の
電位となる。このため、第1電極と第2電極との間では
容量部材が中間電極と第1電極との間と同じ向きに分極
する。一方、第2電極と中間電極との間では、これと逆
向きに分極する。この結果、分極の向きが逆向きになっ
ている領域が隣接することとなり、分極状態が安定化す
る。なお、第2電極の電位を積極的に制御することで、
同様の状態を作り出しても構わない。この場合の制御
は、中間電極の電位が最も高くなるかあるいは最も低く
なるようにする。
The operation of the invention described in claims 5 and 6 will be described. The first electrode is partially disposed to face the intermediate electrode. On the other hand, the second electrode partially faces the intermediate electrode on the side opposite to the first electrode. Further, at least a part of the portion not facing the intermediate electrode faces the first electrode. And, between the first electrode, the intermediate electrode, and the second electrode, a capacitance member is arranged integrally and continuously. In this case, when the voltage applying means applies a voltage between the first electrode and the intermediate electrode, the capacitance member is polarized in a predetermined direction between the two electrodes. At this time, the second
When the potential of the electrode is in a floating state,
The potential of the second electrode is an intermediate potential between the potential of the first electrode and the intermediate electrode. Therefore, the capacitance member is polarized between the first electrode and the second electrode in the same direction as that between the intermediate electrode and the first electrode. On the other hand, between the second electrode and the intermediate electrode, the polarization is reversed. As a result, regions where the directions of polarization are opposite to each other are adjacent to each other, and the polarization state is stabilized. By positively controlling the potential of the second electrode,
A similar state may be created. The control in this case is such that the potential of the intermediate electrode becomes the highest or the lowest.

【0035】請求項7及び8記載の発明における作用に
ついて説明する。電圧印加手段は、強誘電体容量の備え
る第1の対向電極と第2の対向電極との間に電圧を印加
することで、共通電極を経由して第1の対向電極と第2
の対向電極との間をつなぐ電界を形成する。すると、共
通電極と第1の対向電極とに挟まれた領域と、共通電極
と第2の電極とに挟まれた領域とは、互いに逆向きに分
極する。この結果、分極状態が安定化する。
The operation of the present invention will be described. The voltage applying means applies a voltage between the first counter electrode and the second counter electrode provided in the ferroelectric capacitor, thereby connecting the first counter electrode and the second counter electrode via the common electrode.
An electric field is formed between the electrodes. Then, a region sandwiched between the common electrode and the first counter electrode and a region sandwiched between the common electrode and the second electrode polarize in opposite directions. As a result, the polarization state is stabilized.

【0036】[0036]

【発明の実施の形態】以下図面を参照してこの発明の実
施の形態を詳細に説明する。 ◇第1の実施の形態 図1は、この発明の第1の実施の形態である強誘電体容
量の概要を示す図であり、同図(a)は、模式的な平面
図、同図(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式的
な断面図、同図(c)は、D−D線に沿う模式的な断面
図、同図(d)は、C−C線に沿う模式的な断面図、同
図(e)は、B−B線に沿う模式的な断面図、また、図
2は、分極の様子を示す図であり、同図(a)は後述す
る使用方法Aを適用した場合における分極状態を示す模
式的な断面図であり、同図(b)は後述する使用方法B
を適用した場合における分極状態を示す模式的な断面図
である。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. First Embodiment FIG. 1 is a diagram showing an outline of a ferroelectric capacitor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A is a schematic plan view, and FIG. FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along line AA in FIG. 2A, FIG. 2C is a schematic cross-sectional view taken along line DD, and FIG. FIG. 2 (e) is a schematic cross-sectional view along the line BB, FIG. 2 (a) is a schematic cross-sectional view along the line BB, and FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a polarization state when a usage method A described later is applied, and FIG.
FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a polarization state when (a) is applied.

【0037】この第1の実施の形態の強誘電体容量1
は、図1(a)〜(e)に示すとおり、第1の下部電極
2と、第1の上部電極3と、第2の下部電極4と、第2
の上部電極5と、強誘電体6とを備えて構成されてい
る。強誘電体6は、強誘電性を持った材料で構成されて
おり、その全体が一体的につながっている。したがっ
て、第1の上部電極3と第1の下部電極2との間に挟ま
れている部分と、第2の上部電極5と第2の下部電極4
との間に挟まれている部分とは、互いに、また、他の部
分ともつながっている。
The ferroelectric capacitor 1 of the first embodiment
As shown in FIGS. 1A to 1E, the first lower electrode 2, the first upper electrode 3, the second lower electrode 4, and the second
, And a ferroelectric material 6. The ferroelectric 6 is made of a material having ferroelectricity, and the whole is integrally connected. Therefore, the portion sandwiched between the first upper electrode 3 and the first lower electrode 2 and the second upper electrode 5 and the second lower electrode 4
The part sandwiched between and is connected to each other and to other parts.

【0038】第1の上部電極3と第1の下部電極2と
は、対になって構成されており、両電極間に印加された
電圧によって、強誘電体6のうちの両電極間に位置して
いる領域を分極させるように構成されている。第1の上
部電極3は、強誘電体6の内部における図中上側面近く
に埋め込まれた状態で配置されている。この第1の上部
電極3の形状は、図1(a)等からわかるとおり、各所
にスリットが形成されており、全体としては櫛形にされ
ている。以下、このスリットとスリットとの間の細長く
なっている部分を櫛の“歯”と呼ぶことがある。他の実
施の形態、実施例における櫛形の電極についても同様で
ある。第1の下部電極2は、強誘電体6の図中下側面に
おける、第1の上部電極3の真下の位置に埋め込まれて
いる。この第1の下部電極2は、その形状が第1の上部
電極3に合わせた櫛状にされている。ただし、配線上の
都合から、櫛の背の部分(図1(a),(b),(c)
の左側端部)が広くされており、第1の上部電極3より
も外側(図中左側)にはみ出している。以下、第1の上
部電極3と第1の下部電極2とからなる電極対を、「第
1の電極対」と呼ぶことがある。
The first upper electrode 3 and the first lower electrode 2 are formed as a pair, and are positioned between the two electrodes of the ferroelectric 6 by a voltage applied between the two electrodes. The polarization region is configured to be polarized. The first upper electrode 3 is disposed so as to be buried near the upper side surface in the figure inside the ferroelectric 6. As can be seen from FIG. 1A and the like, the shape of the first upper electrode 3 is such that slits are formed at various places and the whole is in a comb shape. Hereinafter, the elongated portion between the slits may be referred to as “teeth” of the comb. The same applies to the comb-shaped electrodes in other embodiments and examples. The first lower electrode 2 is embedded at a position directly below the first upper electrode 3 on the lower side surface of the ferroelectric 6 in the figure. The first lower electrode 2 has a comb shape that matches the shape of the first upper electrode 3. However, from the viewpoint of wiring, the back portion of the comb (FIGS. 1A, 1B, and 1C)
Of the first upper electrode 3 is protruded outside (left side in the figure) of the first upper electrode 3. Hereinafter, an electrode pair including the first upper electrode 3 and the first lower electrode 2 may be referred to as a “first electrode pair”.

【0039】第2の上部電極5と第2の下部電極4と
は、対になって構成されており、両電極間に印加された
電圧によって、強誘電体6の両電極間に位置する領域を
分極させるように構成されている。第2の上部電極5
は、強誘電体6の図中上側面に配置されている。この第
2の上部電極5の形状は、図1(a)からわかるとお
り、各所にスリットが形成されており、全体としては櫛
形にされている。櫛形にされている。一方、第2の下部
電極4は、強誘電体6の内部、第2の上部電極5の図中
真下の位置に埋め込まれている。この第2の下部電極4
は、その形状が第2の上部電極5に合わせた櫛状にされ
ている。ただし、配線上の都合から、櫛の背の部分(図
1(a),(b),(c)の右側端部)が広くされてお
り、第2の上部電極5よりも外側(図中右側)にはみ出
している。以下、第2の上部電極5と第2の下部電極4
とからなる電極対を、「第2の電極対」ともいう。
The second upper electrode 5 and the second lower electrode 4 are formed as a pair, and a region located between the two electrodes of the ferroelectric 6 is formed by a voltage applied between the two electrodes. Is configured to be polarized. Second upper electrode 5
Are arranged on the upper side surface of the ferroelectric body 6 in the figure. As can be seen from FIG. 1A, the shape of the second upper electrode 5 is such that slits are formed at various places and the whole is in a comb shape. It has a comb shape. On the other hand, the second lower electrode 4 is embedded in the ferroelectric 6 at a position directly below the second upper electrode 5 in the drawing. This second lower electrode 4
Is shaped like a comb that matches the shape of the second upper electrode 5. However, for convenience in wiring, the back portion of the comb (the right end portion in FIGS. 1A, 1B, and 1C) is widened, and is located outside the second upper electrode 5 (in the drawing). (Right side). Hereinafter, the second upper electrode 5 and the second lower electrode 4
Is also referred to as a “second electrode pair”.

【0040】第1の電極対と第2の電極対とは、強誘電
体6の上面側から見た場合、櫛の歯の部分が相補的な位
置関係、言い換えれば、歯がかみ合ったような位置関係
で配置されている(図1(a))。しかし、両電極対の
間には、所定の間隔が設けられておりつながってはいな
い。したがって、各電極はすべて、この図には示してい
ない配線を通じて独立的にその電位を設定可能になって
いる。
The first electrode pair and the second electrode pair, when viewed from the upper surface side of the ferroelectric 6, have a complementary positional relationship between the teeth of the comb, in other words, the teeth are engaged. They are arranged in a positional relationship (FIG. 1A). However, a predetermined interval is provided between the two electrode pairs, and they are not connected. Therefore, the potential of each of the electrodes can be independently set through a wiring not shown in this drawing.

【0041】第1の上部電極3と第1の下部電極2とが
対向している領域(つまり、第1の電極対によって分極
される領域)と、第2の上部電極5と第2の下部電極4
とが対向している領域(つまり、第2の電極対によって
分極される領域)とは、その一部において互いに隣接し
位置している。図中、この隣接している領域(以下「隣
接部分」と呼ぶ)rを点線で囲っている。
A region where the first upper electrode 3 and the first lower electrode 2 face each other (that is, a region polarized by the first electrode pair), the second upper electrode 5 and the second lower electrode 2 Electrode 4
Are opposed to each other (that is, the region polarized by the second electrode pair), and are partially adjacent to each other. In the drawing, this adjacent region (hereinafter referred to as “adjacent portion”) r is surrounded by a dotted line.

【0042】なお、この図1では、強誘電体容量を構成
する部分だけを取り出して描いているが、実際には、こ
のような強誘電体容量は、基板上に、絶縁用の保護膜、
配線等と共に形成されることが多い。
Although FIG. 1 shows only a portion constituting a ferroelectric capacitor, the ferroelectric capacitor is actually formed on a substrate by forming an insulating protective film,
Often formed with wiring and the like.

【0043】次に図2(a),(b)を参照して、この
形態の強誘電体容量の使用方法及び作用について説明す
る。なお、図2(a),(b)においては強誘電体6各
部における電界の向きすなわち分極の向きの違いを矢印
で表現している。ここでは、第1の電極対と第2の電極
対との両方を併用する使用方法(使用方法A)と、いず
れか一方の電極対のみを使用する方法(使用方法B)と
について述べる。
Next, with reference to FIGS. 2A and 2B, a method of using the ferroelectric capacitor of this embodiment and its operation will be described. In FIGS. 2A and 2B, the direction of the electric field, that is, the polarization direction in each part of the ferroelectric 6 is represented by an arrow. Here, a method of using both the first electrode pair and the second electrode pair (method A) and a method of using only one electrode pair (method B) will be described.

【0044】(1)使用方法A 第1の電極対(第1の上部電極3、第1の下部電極2)
に電圧を印加する。すると、強誘電体6のうち、この第
1の電極対に挟まれている部分には所定方向の分極が生
じる。一方、このとき、第2の電極対(第2の上部電極
5、第2の下部電極4)には、強誘電体6に第1の電極
対とは逆向きの電界が生じるような電圧を印加する。
(1) Method of use A First electrode pair (first upper electrode 3, first lower electrode 2)
Voltage. Then, polarization in a predetermined direction is generated in a portion of the ferroelectric material 6 sandwiched between the first electrode pairs. On the other hand, at this time, a voltage is applied to the second electrode pair (the second upper electrode 5 and the second lower electrode 4) such that an electric field is generated in the ferroelectric material 6 in a direction opposite to that of the first electrode pair. Apply.

【0045】この状態では、図2(a)に示すとおり、
隣接部分rでは、電極対と電極対との間の隙間に対応す
る部分を境界として、その両側で分極の向きが互いに逆
になる。すなわち、分極の向きが異なる領域が交互に配
置された状態となっている。このため、第1の電極対
(第1の下部電極2、第1の上部電極3)によって生じ
ている分極状態と、第2の電極対(第2の下部電極4、
第2の上部電極5)によって生じている分極状態とは、
互いに反発することなく安定して存在できる。さらに
は、互いに相手方の分極状態が反転するのを阻止するよ
うに作用して、相手方の分極状態を安定化させる。この
結果、このような分極の反発に起因した分極量劣化を少
なくすることができる。なお、本発明においていう「交
互」とは、ある向きの分極領域が必ずしも複数ある場合
には限定されない。後述する図17の例のごとく、ある
向きに分極した領域が1つと、これとは逆向きに分極し
ている領域が1つとの場合をも含む概念である。
In this state, as shown in FIG.
In the adjacent portion r, the directions of polarization are opposite to each other on both sides of the boundary corresponding to the gap corresponding to the gap between the electrode pair. That is, regions having different polarization directions are alternately arranged. Therefore, the polarization state generated by the first electrode pair (the first lower electrode 2 and the first upper electrode 3) and the second electrode pair (the second lower electrode 4,
The polarization state caused by the second upper electrode 5)
They can stably exist without repelling each other. Furthermore, they act so as to prevent the polarization states of the other party from being inverted, thereby stabilizing the polarization state of the other party. As a result, it is possible to reduce the deterioration of the polarization amount due to the repulsion of the polarization. In the present invention, the term “alternate” is not limited to a case in which a plurality of polarized regions in a certain direction are always present. As in the example of FIG. 17 described later, the concept includes a case where there is one region polarized in a certain direction and one region polarized in the opposite direction.

【0046】互いの分極の向きが異なる領域同士の相互
作用は、互いの間隔が小さいほど大きい。したがって、
互いの分極の向きが異なる領域同士の隙間の大きさ(図
2(a)の例では第1の上部電極3と第2の上部電極5
との図中左右方向の隙間の大きさ)が小さいほど、分極
状態の安定化作用は大きい。
The interaction between regions having different polarization directions is larger as the distance between the regions is smaller. Therefore,
The size of the gap between the regions having different polarization directions (in the example of FIG. 2A, the first upper electrode 3 and the second upper electrode 5
(The size of the gap in the left-right direction in the figure) is smaller, the effect of stabilizing the polarization state is greater.

【0047】(2)使用方法B 第1の上部電極3と第1の下部電極2との間に所定の電
圧を印加する。一方、第2の上部電極5と第2の下部電
極4とを同じ電位にする。あるいは、第2の上部電極5
と第2の下部電極4とのうちの少なくともどちらか一方
を、フローティング状態とする。つまり、第2の電極対
からは、分極を強制する電界が生じないようにする。
(2) Method of Use B A predetermined voltage is applied between the first upper electrode 3 and the first lower electrode 2. On the other hand, the second upper electrode 5 and the second lower electrode 4 are set to the same potential. Alternatively, the second upper electrode 5
At least one of the first and second lower electrodes 4 is set to a floating state. That is, an electric field forcing polarization is not generated from the second electrode pair.

【0048】この状態では、図2(b)に示すとおり、
第1の電極対(第1の上部電極3と第1の下部電極2)
における櫛の互いに隣接した歯と歯の間の領域(スリッ
ト)には、分極を強制する電界が生じていない。このた
め、図には示していないが、各歯に対応する領域ごとに
生じている分極状態を保つように、この電界が生じてい
ない領域での分極方向が自然に変化する(調整され
る)。したがって、ある歯に対応する領域に生じている
分極状態と、その隣の歯に対応する領域に生じている分
極状態との反発が少ない。この結果、このような分極の
反発に起因した分極量劣化を少なくすることができる。
以下、同じ向きに分極している領域同士の間における、
分極の生じていない領域を「緩和領域」と呼ぶことがあ
る。このような緩和領域による分極量劣化の抑制効果
は、緩和領域が広いほど大きい。
In this state, as shown in FIG.
First electrode pair (first upper electrode 3 and first lower electrode 2)
In the region (slit) between adjacent teeth of the comb in FIG. 1, no electric field forcing polarization is generated. For this reason, although not shown in the figure, the polarization direction in the region where no electric field is generated naturally changes (adjusts) so as to maintain the polarization state generated in each region corresponding to each tooth. . Therefore, there is little repulsion between the polarization state occurring in the region corresponding to a certain tooth and the polarization state occurring in the region corresponding to the adjacent tooth. As a result, it is possible to reduce the deterioration of the polarization amount due to the repulsion of the polarization.
Hereinafter, between regions polarized in the same direction,
A region where no polarization has occurred may be referred to as a “relaxed region”. The effect of suppressing the amount of polarization degradation by such a relaxation region is greater as the relaxation region is wider.

【0049】◇第2の実施の形態 図3は、この発明の第2の実施の形態である強誘電体容
量の概要を示す図であり、同図(a)は、模式的な平面
図、同図(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式的
な断面図、同図(c)は、B−B線に沿う模式的な断面
図、また、図4は、分極の様子を示す図であり、同図
(a)は、後述する使用方法aあるいは使用方法cを適
用した場合における分極状態を示す模式的な断面図であ
り、同図(b)は、後述する使用方法bを適用した場合
における分極状態を示す模式的な断面図である。
Second Embodiment FIG. 3 is a diagram showing an outline of a ferroelectric capacitor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 3A is a schematic plan view. 4B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 4A, FIG. 4C is a schematic cross-sectional view taken along the line BB in FIG. It is a figure which shows the mode of polarization, and the figure (a) is a schematic cross section which shows the polarization state in case the later-described use method a or use method c is applied, and FIG. FIG. 9 is a schematic cross-sectional view showing a polarization state when a usage method b is applied.

【0050】この第2の実施の形態の強誘電体容量10
は、図3(a)〜(c)に示すとおり、第1の電極11
と、第2の電極12と、第3の電極13と、強誘電体1
4とを備えて構成されている。
The ferroelectric capacitor 10 according to the second embodiment
Are the first electrodes 11 as shown in FIGS.
, The second electrode 12, the third electrode 13, and the ferroelectric 1
4 is provided.

【0051】第1の電極11は、強誘電体14の内部に
埋め込まれた状態で配置されている。この第1の電極1
1の形状は、図3(a),(b),(c)からわかると
おり、各所にスリットが形成されており、全体としては
櫛形にされている。第2の電極12は、第1の電極11
と対向した状態で、強誘電体14の図中下側面に設けら
れている。第3の電極13は、第1の電極11と対向し
た状態で、強誘電体14の図中上側面に設けられてい
る。
The first electrode 11 is disposed so as to be embedded in the ferroelectric 14. This first electrode 1
As can be seen from FIGS. 3 (a), 3 (b) and 3 (c), the shape of 1 has slits formed at various points, and is formed in a comb shape as a whole. The second electrode 12 is the first electrode 11
Is provided on the lower side surface of the ferroelectric body 14 in the drawing. The third electrode 13 is provided on the upper surface of the ferroelectric 14 in the figure in a state facing the first electrode 11.

【0052】強誘電体14は、強誘電性をもった材料で
構成されており、その全体が一体的につながっている。
したがって、第1の電極11と第2の電極12との間に
挟まれている部分と、第1の電極11と第2の電極12
との間に挟まれている部分とは、第1の電極11のスリ
ットを通じて互いにつながっている。
The ferroelectric 14 is made of a material having ferroelectricity, and is integrally connected as a whole.
Therefore, the portion sandwiched between the first electrode 11 and the second electrode 12 and the first electrode 11 and the second electrode 12
Are connected to each other through the slit of the first electrode 11.

【0053】なお、この図3(a),(b),(c)で
は、強誘電体容量を構成する部分だけを取り出して描い
ているが、実際には、このような強誘電体容量は、基板
上に、絶縁用の保護膜、配線等と共に形成されることが
多い。
In FIGS. 3A, 3B and 3C, only the portion constituting the ferroelectric capacitor is drawn and drawn, but such a ferroelectric capacitor is actually Often, on a substrate, it is formed together with a protective film for insulation, wiring and the like.

【0054】次に図4を参照して、この第2の実施の形
態の強誘電体容量の使用方法及び作用について説明す
る。なお、図4においては強誘電体14各部における電
界の向きすなわち分極の向きの違いを矢印で表現してい
る。ここでは、3つの異なる使用方法a,b,cについ
て説明する。
Next, a method of using the ferroelectric capacitor according to the second embodiment and its operation will be described with reference to FIG. In FIG. 4, the difference in the direction of the electric field, that is, the direction of the polarization in each part of the ferroelectric 14 is represented by an arrow. Here, three different usage methods a, b, and c will be described.

【0055】(1)使用方法a 第1の電極11と第2の電極12との間に電圧を印加す
る。すると、強誘電体14のうち、この第1の電極11
と第2の電極12とに挟まれている部分には所定方向の
分極(図4(a)では下向き矢印で示す)が生じる。一
方、このとき、第3の電極13と第2の電極12との間
には、第1の電極11と第2の電極12との間のとは逆
向きの分極(図4(a)では上向き矢印で示す)が生じ
るような電圧を印加する。
(1) Method of Use a A voltage is applied between the first electrode 11 and the second electrode 12. Then, the first electrode 11 of the ferroelectric 14 is
Polarization (indicated by a downward arrow in FIG. 4A) occurs in a portion sandwiched between the first electrode 12 and the second electrode 12. On the other hand, at this time, polarization between the third electrode 13 and the second electrode 12 is opposite to that between the first electrode 11 and the second electrode 12 (in FIG. 4A, (Indicated by an upward arrow).

【0056】この状態では、第1の電極11と第2の電
極12との間に生じている分極状態と、第3の電極13
と第2の電極12との間に生じている分極状態とは、そ
の分極の向きが互いに逆になる。しかも、互いに逆向き
に分極している領域間での隙間は限りなく小さい。この
ため、分極状態を安定化する作用が、第1の実施の形態
よりもさらに高い。したがって、同じ向きに分極した領
域間で生じる反発に起因した分極量劣化をさらに効果的
に抑制できる。なお、逆向きに分極した領域を交互に隣
接して(あるいは近接して)配置した場合における分極
状態の安定化作用については、第1実施の形態におい
て、図2(a)を用いて詳細に述べたとおりである。
In this state, the polarization state generated between the first electrode 11 and the second electrode 12 and the third electrode 13
The polarization states generated between the second electrode 12 and the second electrode 12 are opposite to each other in the direction of polarization. Moreover, the gap between the regions polarized in opposite directions is extremely small. For this reason, the effect of stabilizing the polarization state is higher than in the first embodiment. Therefore, it is possible to more effectively suppress the polarization amount deterioration due to the repulsion generated between the regions polarized in the same direction. The stabilization of the polarization state in the case where the regions polarized in the opposite directions are alternately arranged adjacent (or close to each other) will be described in detail in the first embodiment with reference to FIG. It is as stated.

【0057】(2)使用方法b 第1の電極11と第2の電極12との間に所定の電圧を
印加する。一方、第3の電極13を第2の電極12と同
じ電位にする。つまり、第3の電極13と第2の電極1
2とが直接対向している部分(つまり、第1の電極11
における櫛の歯と歯との隙間に対応している部分)で
は、分極を強制する電界が生じないようにする。
(2) Method of Use b A predetermined voltage is applied between the first electrode 11 and the second electrode 12. On the other hand, the third electrode 13 is set to the same potential as the second electrode 12. That is, the third electrode 13 and the second electrode 1
2 (that is, the first electrode 11)
(Corresponding to the gap between the teeth of the comb in FIG. 1), an electric field forcing polarization is not generated.

【0058】この状態では図4(b)に示すとおり、第
3の電極13と第2の電極12とが直接対向している部
分には、分極を強制する電界が生じておらず、緩和領域
となっている。このため、図には示していないが、各歯
に対応する領域ごとに生じている分極状態を保つよう
に、この緩和領域における分極方向が自然に変化する
(調整される)。したがって、ある歯に対応する領域に
生じている分極状態と、その隣の歯に対応する領域に生
じている分極状態との反発が少ない。この結果、このよ
うな分極の反発に起因した分極量劣化を少なくすること
ができる。なお、緩和領域の作用については、第1の実
施の形態において、図2(b)を用いて詳細に述べたと
おりである。
In this state, as shown in FIG. 4B, no electric field for forcing polarization is generated in a portion where the third electrode 13 and the second electrode 12 are directly opposed, and the relaxation region It has become. Therefore, although not shown in the drawing, the polarization direction in the relaxation region naturally changes (adjusts) so as to maintain the polarization state generated in each region corresponding to each tooth. Therefore, there is little repulsion between the polarization state occurring in the region corresponding to a certain tooth and the polarization state occurring in the region corresponding to the adjacent tooth. As a result, it is possible to reduce the deterioration of the polarization amount due to the repulsion of the polarization. The operation of the relaxation region is as described in detail in the first embodiment with reference to FIG.

【0059】(3)使用方法c 第1の電極11と第2の電極12との間には所定の電圧
を印加する。第3の電極13は、フローティング状態と
する。すると、第3の電極13は、ちょうど、第1の電
極11と、第2の電極12との中間の電位に保たれる。
この結果、図4(a)に示す状態、すなわち、第1の電
極11と第2の電極12とが対向している部分に生じる
電界と、第3の電極13と第2の電極12とが対向して
いる部分に生じる電界とでは、その向きが逆になる。こ
のため、第1の電極11と第2の電極12とが対向して
いる部分の分極状態と、第3の電極13と第2の電極1
2とが対向している部分の分極状態とは、互いに反発す
ることなく安定して存在できる。しかも、逆向きに分極
した領域間での隙間は限りなく小さい(原理的には0で
ある)。このため、分極状態を安定化する作用が、第1
の実施の形態よりもさらに高い。したがって、同じ向き
に分極した領域間で生じる反発に起因した分極量劣化を
さらに効果的に抑制できる。なお、互いに逆向きに分極
した領域を交互に隣接して(あるいは近接して)配置し
た場合における分極状態の安定化作用については、第1
実施の形態において、図2(a)を用いて詳細に述べた
とおりである。
(3) Method of Use c A predetermined voltage is applied between the first electrode 11 and the second electrode 12. The third electrode 13 is set in a floating state. Then, the third electrode 13 is kept at an intermediate potential between the first electrode 11 and the second electrode 12.
As a result, the state shown in FIG. 4A, that is, the electric field generated in the portion where the first electrode 11 and the second electrode 12 face each other and the third electrode 13 and the second electrode 12 The direction is opposite to that of the electric field generated in the opposing portion. For this reason, the polarization state of the part where the first electrode 11 and the second electrode 12 face each other, and the third electrode 13 and the second electrode 1
The polarization state of the portion where 2 is opposed can be stably present without repulsion from each other. Moreover, the gap between the oppositely polarized regions is extremely small (in principle, 0). Therefore, the action of stabilizing the polarization state is the first action.
Even higher than in the embodiment. Therefore, it is possible to more effectively suppress the polarization amount deterioration due to the repulsion generated between the regions polarized in the same direction. It should be noted that the stabilization of the polarization state when the regions polarized in opposite directions are alternately arranged adjacent to each other (or close to each other) is described in the first section.
This is as described in detail in the embodiment with reference to FIG.

【0060】◇第3の実施の形態 図5は、この発明の第3の実施の形態である強誘電体容
量の概要を示す図であり、同図(a)は、模式的な平面
図、同図(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式的
な断面図である。この第3の実施の形態の強誘電体容量
15は、同図(a),(b)に示すとおり、下部電極1
6と、上部電極17と、強誘電体18とを備えて構成さ
れている。
Third Embodiment FIG. 5 is a diagram showing an outline of a ferroelectric capacitor according to a third embodiment of the present invention. FIG. 5A is a schematic plan view. FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. The ferroelectric capacitor 15 according to the third embodiment has a lower electrode 1 as shown in FIGS.
6, an upper electrode 17, and a ferroelectric 18.

【0061】下部電極16は、強誘電体18の図中下側
全面に広がって配置されている。一方、上部電極17
は、強誘電体18の図中上側面における下部電極16の
真上の位置に配置されている。この上部電極17の形状
は、図5(a),(b)からわかるとおり、各所にスリ
ットが設けられており、全体としては櫛形にされてい
る。上部電極17と下部電極16とは、対になって構成
されており、両電極間に電圧を印加すると、この印加さ
れた電圧によって、強誘電体18の両電極間に位置する
領域を分極させるように構成されている。
The lower electrode 16 is disposed so as to extend over the entire lower surface of the ferroelectric material 18 in the figure. On the other hand, the upper electrode 17
Are disposed on the upper side surface of the ferroelectric material 18 just above the lower electrode 16. As can be seen from FIGS. 5 (a) and 5 (b), the shape of the upper electrode 17 is provided with slits at various locations, and is formed in a comb shape as a whole. The upper electrode 17 and the lower electrode 16 are configured as a pair, and when a voltage is applied between the two electrodes, the applied voltage polarizes the region of the ferroelectric 18 located between the two electrodes. It is configured as follows.

【0062】強誘電体18は、その部位によって厚さが
異なる構成とされている。すなわち、上部電極17の櫛
の歯と歯との間(スリット)に対応した領域は、歯の直
下領域よりも薄くされている。具体的には、櫛の歯の直
下領域における厚さの3/4以下の厚さにされている。
The thickness of the ferroelectric material 18 varies depending on its location. That is, the region of the upper electrode 17 corresponding to the space between the teeth of the comb (slit) is thinner than the region immediately below the teeth. Specifically, the thickness is set to 3 or less of the thickness in a region immediately below the teeth of the comb.

【0063】なお、この図5(a),(b)では、強誘
電体容量を構成する部分だけを取り出して描いている
が、実際には、このような強誘電体容量は、基板上に、
絶縁用の保護膜、配線等と共に形成されている。
In FIGS. 5 (a) and 5 (b), only the portion constituting the ferroelectric capacitor is drawn and drawn. However, such a ferroelectric capacitor is actually placed on the substrate. ,
It is formed together with a protective film for insulation, wiring, and the like.

【0064】この第3の実施の形態の強誘電体容量で
は、櫛の歯と歯との間の隙間(スリット)に対応した部
分では、強誘電体18が一部除去されて薄くなってい
る。このため、この部分では、強誘電体18が薄くされ
ていない場合に比べて、分極を強制する電界が非常に小
さく、ここが緩和領域として機能する。したがって、あ
る歯に対応する領域に生じている分極状態と、その隣の
歯に対応する領域に生じている分極状態との反発が少な
い。この結果、このような分極の反発に起因した分極量
劣化を少なくすることができる。なお、緩和領域の作用
については、第1の実施の形態において、図2(b)を
用いて詳細に述べたとおりである。
In the ferroelectric capacitor according to the third embodiment, the portion corresponding to the gap (slit) between the teeth of the comb is partially thinned by removing the ferroelectric material 18. . For this reason, in this portion, the electric field for forcing polarization is very small as compared with the case where the ferroelectric 18 is not thinned, and this portion functions as a relaxation region. Therefore, there is little repulsion between the polarization state occurring in the region corresponding to a certain tooth and the polarization state occurring in the region corresponding to the adjacent tooth. As a result, it is possible to reduce the deterioration of the polarization amount due to the repulsion of the polarization. The operation of the relaxation region is as described in detail in the first embodiment with reference to FIG.

【0065】◇第4の実施の形態 図6は、この発明の第4の実施の形態である強誘電体容
量の概要を示す図であり、同図(a)は、模式的な平面
図、同図(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式的
な断面図、同図(c)は、B−B線に沿う模式的な断面
図である。この第4の実施の形態の強誘電体容量20
は、同図(a)〜(c)に示すとおり、下部電極21
と、上部電極22と、強誘電体23とを備えて構成され
ている。下部電極21と上部電極22とは、対になって
構成されており、強誘電体23を間に挟んで配置されて
いる。そして、下部電極21はその下側面に埋め込まれ
ている。一方、上部電極22は図中上側面上に、配置さ
れている。
Fourth Embodiment FIG. 6 is a diagram showing an outline of a ferroelectric capacitor according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 6A is a schematic plan view. FIG. 2B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 2A, and FIG. 2C is a schematic cross-sectional view taken along the line BB. The ferroelectric capacitor 20 of the fourth embodiment
Are the lower electrodes 21 as shown in FIGS.
, An upper electrode 22, and a ferroelectric 23. The lower electrode 21 and the upper electrode 22 are configured as a pair, and are arranged with the ferroelectric substance 23 interposed therebetween. The lower electrode 21 is embedded in the lower surface. On the other hand, the upper electrode 22 is arranged on the upper side surface in the figure.

【0066】上部電極22及び下部電極21の形状は、
ともに各所にスリットが形成され全体としては櫛形とな
っている。そして、両者は各部の寸法、特に、この櫛の
歯に相当する部分の幅及び長さ、歯と歯の間の隙間部分
(スリット)の幅が、互いに同一とされている。上部電
極22と下部電極21とは、その櫛の“歯”の位置及び
方向がそろえて配置されており、図中上から見た場合ち
ょうどこの“歯”が互いに重なって見えるようになって
いる(図6(a)参照)。ただし、その向きは、互いに
ちょうど180逆向きにされている。つまり、2つの櫛
が歯を対向させて配置された状態となっている。
The shapes of the upper electrode 22 and the lower electrode 21 are as follows.
In both cases, slits are formed at various places, and the whole is comb-shaped. In both cases, the dimensions of each part, particularly the width and length of the portion corresponding to the teeth of the comb, and the width of the gap (slit) between the teeth are the same. The upper electrode 22 and the lower electrode 21 are arranged such that the positions and directions of the “teeth” of the comb are aligned, and when viewed from the top in the figure, these “teeth” can be seen to overlap each other. (See FIG. 6A). However, the directions are exactly 180 opposite to each other. That is, two combs are arranged with their teeth facing each other.

【0067】なお、この図6(a),(b),(c)で
は、強誘電体容量を構成する部分だけを取り出して描い
ているが、実際には、このような強誘電体容量は、基板
上に、絶縁用の保護膜、配線等と共に形成されている。
In FIGS. 6A, 6B, and 6C, only the portion constituting the ferroelectric capacitor is extracted and drawn. However, such a ferroelectric capacitor is actually Formed on a substrate together with a protective film for insulation, wiring, and the like.

【0068】この実施の形態の強誘電体容量では、上部
電極22と下部電極21との間に電圧を印加した場合、
両者が対向している部分では強誘電体23に分極が生じ
る。しかし、櫛の歯と歯の隙間(スリット)直下の部分
では分極を強制する電界が非常に小さいため、ここには
分極が生じない。したがって、この分極していない部分
が緩和領域として機能するため、分極状態が安定する。
なお、緩和領域の作用については、第1の実施の形態に
おいて、図2(b)を用いて詳細に述べたとおりであ
る。
In the ferroelectric capacitor of this embodiment, when a voltage is applied between the upper electrode 22 and the lower electrode 21,
Polarization occurs in the ferroelectric substance 23 in a portion where the two oppose each other. However, since the electric field forcing the polarization is very small immediately below the gap (slit) between the teeth of the comb, no polarization occurs here. Therefore, the unpolarized portion functions as a relaxation region, and the polarization state is stabilized.
The operation of the relaxation region is as described in detail in the first embodiment with reference to FIG.

【0069】[0069]

【実施例】次に、実施例によってこの発明をさらに具体
的に説明する。 ◇第1の実施例 図7は、この発明の第1の実施例における強誘電体容量
の構造を示すものであり、同図(a)は、模式的な平面
図、同図(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式的
な断面図、同図(c)は、D−D線に沿う模式的な断面
図、同図(d)は、C−C線に沿う模式的な断面図、同
図(e)は、B−B線に沿う模式的な断面図、図8は、
第1の実施例の強誘電体容量の形成工程を示す図であ
り、同図(a)〜(c)は、主要工程での模式的な断面
図、同図(a'),(c')は、主要工程での模式的な平
面図、また、図9は、第1の実施例の強誘電体容量の形
成工程を示す図であり、同図(d),(e)は、主要工
程での模式的な断面図である。
Next, the present invention will be described more specifically with reference to examples. FIG. 7 shows the structure of a ferroelectric capacitor according to a first embodiment of the present invention. FIG. 7A is a schematic plan view, and FIG. FIG. 2A is a schematic cross-sectional view taken along line AA, FIG. 2C is a schematic cross-sectional view taken along line DD, and FIG. 2D is a cross-sectional view taken along line CC. FIG. 8 (e) is a schematic cross-sectional view along the line BB, and FIG.
FIGS. 4A to 4C are diagrams showing a process of forming a ferroelectric capacitor according to the first embodiment. FIGS. 4A to 4C are schematic cross-sectional views showing main processes, and FIGS. 9) is a schematic plan view showing a main step, and FIG. 9 is a view showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to the first embodiment. FIGS. 9D and 9E are main views. It is a typical sectional view in a process.

【0070】この第1の実施例の強誘電体容量は、図7
(a)〜(e)に示すとおり、第1の白金下部電極31
と、第2の白金下部電極33と、第1の白金上部電極3
2と、第2の白金上部電極34と、強誘電体であるPb
(Zr,Ti)O(以下、簡単にPZTともいう)の
膜35とを備えて構成されている。
The ferroelectric capacitor of the first embodiment is shown in FIG.
As shown in (a) to (e), the first platinum lower electrode 31
And a second platinum lower electrode 33 and a first platinum upper electrode 3
2, a second platinum upper electrode 34, and a ferroelectric Pb
(Zr, Ti) O 3 (hereinafter, also simply referred to as PZT) film 35.

【0071】第1の白金上部電極32と第1の白金下部
電極31とは、対になって構成されており、両電極間に
印加された電圧によって、PZT膜35のうち両電極間
に位置する領域を分極させるように構成されている。第
1の白金上部電極32は、PZT膜35の図中上側面に
配置されている。この第1の白金上部電極32の形状
は、図7(a)からわかるとおり、各所にスリットが形
成されており、全体としては櫛形にされている。第1の
白金下部電極31は、PZT膜35の図中下側に埋め込
まれている。この第1の白金下部電極31は、その形状
が第1の白金上部電極32に合わせた櫛状にされてい
る。ただし、配線上の都合から、櫛の背の部分(図7
(a),(b),(c)の左側端部)が広くされてお
り、第1の白金上部電極32よりも外側(図中左側)に
はみ出している。以下、第1の白金上部電極32と第1
の白金下部電極31とからなる電極対を、「第1の電極
対」ともいう。
The first platinum upper electrode 32 and the first platinum lower electrode 31 are configured as a pair, and are positioned between the two electrodes of the PZT film 35 by a voltage applied between the two electrodes. Is configured to polarize the region to be polarized. The first platinum upper electrode 32 is disposed on the upper side surface of the PZT film 35 in the drawing. As can be seen from FIG. 7A, the shape of the first platinum upper electrode 32 is such that slits are formed at various places and the whole is in a comb shape. The first platinum lower electrode 31 is embedded below the PZT film 35 in the figure. The first platinum lower electrode 31 has a comb shape that matches the shape of the first platinum upper electrode 32. However, for the sake of wiring, the back of the comb (FIG. 7)
The left ends of (a), (b), and (c) are widened and protrude outside the first platinum upper electrode 32 (left side in the figure). Hereinafter, the first platinum upper electrode 32 and the first
Is also referred to as a “first electrode pair”.

【0072】第2の白金上部電極34と第2の白金下部
電極33とは、対になって構成されており、両電極間に
印加された電圧によって、PZT膜35のうちの両電極
間に位置する領域を分極させるように構成されている。
第2の白金上部電極34は、PZT膜35の図中上側面
に配置されている。この第2の白金上部電極34の形状
は、図7(a)からわかるとおり、各所にスリットが形
成されており、全体としては櫛形にされている。一方、
第2の白金下部電極33は、PZT膜35の図中下側に
埋め込まれている。この第2の白金下部電極33は、そ
の形状が第2の白金上部電極34に合わせた櫛状にされ
ている。ただし、配線上の都合から、櫛の背の部分(図
7(a),(b),(c)の右側端部)が広くされてお
り、第2の白金上部電極34よりも外側(図中右側)に
はみ出している。以下、第2の白金上部電極34と第2
の白金下部電極33とからなる電極対を、「第2の電極
対」と呼ぶことがある。
The second platinum upper electrode 34 and the second platinum lower electrode 33 are configured as a pair, and are applied between the two electrodes of the PZT film 35 by a voltage applied between the two electrodes. It is configured to polarize the region where it is located.
The second platinum upper electrode 34 is arranged on the upper side surface of the PZT film 35 in the drawing. As can be seen from FIG. 7A, the shape of the second platinum upper electrode 34 is such that slits are formed at various places and the whole is in a comb shape. on the other hand,
The second platinum lower electrode 33 is embedded below the PZT film 35 in the figure. The second platinum lower electrode 33 has a comb shape matching the shape of the second platinum upper electrode 34. However, for convenience in wiring, the back portion of the comb (the right end in FIGS. 7A, 7B, and 7C) is widened, and is located outside the second platinum upper electrode 34 (see FIG. 7A). (Right side in the middle). Hereinafter, the second platinum upper electrode 34 and the second platinum
May be referred to as a “second electrode pair”.

【0073】第1の電極対と第2の電極対とは、PZT
膜35上において、櫛の歯の部分が相補的な位置関係、
言い換えれば、歯がかみ合ったような位置関係で配置さ
れている。しかし、両電極対の間には、所定の間隔が設
けられておりつながってはいない。したがって、各電極
はすべて、この図には示していない配線を通じて独立的
にその電位を設定可能になっている。
The first electrode pair and the second electrode pair are PZT
On the film 35, the comb teeth are in a complementary positional relationship,
In other words, they are arranged in such a positional relationship that the teeth are engaged. However, a predetermined interval is provided between the two electrode pairs, and they are not connected. Therefore, the potential of each of the electrodes can be independently set through a wiring not shown in this drawing.

【0074】両電極対同士の間隔h1,h2,h3(す
なわち、第1の白金下部電極31と第2の白金下部電極
33との間隔、及び第1の白金上部電極32と第2の白
金上部電極34との間隔)の最適値は、PZT膜35の
性状によって異なる。PZT膜35が多結晶である場合
には、この間隔が、その結晶粒径以下であることが望ま
しい。これは同じ方向に分極し互いに反発する状態とな
るのが主に同じ結晶粒の中であるからである。前述のP
ZTの粒径は一般的に数十nmから数千nmとなるた
め、間隔は1000nm以下とするのが好ましい。
The distances h1, h2, and h3 between the two electrode pairs (that is, the distance between the first platinum lower electrode 31 and the second platinum lower electrode 33, and the distance between the first platinum upper electrode 32 and the second platinum upper electrode) The optimum value of the distance from the electrode 34) differs depending on the properties of the PZT film 35. In the case where the PZT film 35 is polycrystalline, it is desirable that this interval be equal to or smaller than the crystal grain size. This is because they are polarized in the same direction and repel each other mainly in the same crystal grain . P mentioned above
Since the particle size of ZT generally ranges from several tens nm to several thousand nm, the interval is preferably set to 1000 nm or less.

【0075】なお、この図7(a)〜(e)では、強誘
電体容量を構成する部分だけを取り出して描いている
が、実際には、このような強誘電体容量は、基板上に、
絶縁用の保護膜、配線等と共に形成されている。
In FIGS. 7A to 7E, only the portion constituting the ferroelectric capacitor is drawn and drawn. However, such a ferroelectric capacitor is actually placed on the substrate. ,
It is formed together with a protective film for insulation, wiring, and the like.

【0076】次に、図8及び図9を参照して、この第1
の実施例の強誘電体容量の作成手順について説明する。
まず、シリコン基板36上にシリコン酸化膜37を形成
する。次に、このシリコン酸化膜37上に、第1の白金
下部電極31と第2の白金下部電極33とを形成する
(図8(a),(a'))。この白金下部電極31,3
3は、具体的には以下のようにして形成される。すなわ
ち、まず、シリコン酸化膜37の上に、スパッタ法によ
ってチタンを厚さ50nmだけ成膜する。ここで形成し
たチタンの膜は、白金下部電極の密着層となる。さらに
このチタンの膜の上に、スパッタ法によって白金を20
0nmだけ成膜する。続いてこの白金膜及びチタン膜
を、図8(a),(a')に示す形状にパターニングす
る。このパターニングは、白金膜にレジストを塗布した
後、露光・現像後、アルゴン、塩素、酸素からなるエッ
チングガスを用いて反応性イオンエッチングによって行
う。このようにして、第1の白金下部電極31と第2の
白金下部電極33とができる。
Next, referring to FIG. 8 and FIG.
The procedure for forming the ferroelectric capacitor according to the example will be described.
First, a silicon oxide film 37 is formed on a silicon substrate 36. Next, a first platinum lower electrode 31 and a second platinum lower electrode 33 are formed on the silicon oxide film 37 (FIGS. 8A and 8A). These platinum lower electrodes 31, 3
3 is specifically formed as follows. That is, first, titanium is formed to a thickness of 50 nm on the silicon oxide film 37 by a sputtering method. The titanium film formed here becomes an adhesion layer for the platinum lower electrode. Further, platinum is deposited on this titanium film by sputtering.
Deposit only 0 nm. Subsequently, the platinum film and the titanium film are patterned into the shapes shown in FIGS. 8A and 8A. This patterning is performed by applying a resist to a platinum film, exposing and developing, and then performing reactive ion etching using an etching gas composed of argon, chlorine, and oxygen. Thus, the first platinum lower electrode 31 and the second platinum lower electrode 33 are formed.

【0077】次に、このシリコン酸化膜37、第1の白
金下部電極31及び第2の白金下部電極33を覆うよう
に、PZTを堆積させることで、PZT膜35を形成す
る。ここでは、MOCVD(metal organic chemical v
apor deposition)法を用い、処理温度450℃で形成
している。
Next, PZT is deposited so as to cover the silicon oxide film 37, the first platinum lower electrode 31, and the second platinum lower electrode 33, thereby forming a PZT film 35. Here, MOCVD (metal organic chemical v
The film is formed at a processing temperature of 450 ° C. using the apor deposition method.

【0078】次に、このPZT膜35の上に、第1の白
金上部電極32及び第2の白金上部電極34を形成する
(図8(b))。具体的には、まず、PZT膜35の
上、全面にスパッタ法によって、白金を所定の厚さだけ
成膜する。そして、この白金膜を、白金下部電極31,
33を形成する場合と同様の手法でパターニングするこ
とで、第1の白金上部電極32及び第2の白金上部電極
34が完成する。
Next, a first platinum upper electrode 32 and a second platinum upper electrode 34 are formed on the PZT film 35 (FIG. 8B). Specifically, first, platinum is formed to a predetermined thickness on the entire surface of the PZT film 35 by a sputtering method. Then, this platinum film is connected to the platinum lower electrode 31,
The first platinum upper electrode 32 and the second platinum upper electrode 34 are completed by patterning in the same manner as in the case of forming 33.

【0079】続いて、PZT膜35をパターニングし
て、その不要部分を除去する(図8(c),
(c'))。具体的には、以下の通りに行う。まず、P
ZT膜35等の上に、レジストを塗布し、露光・現像す
ることで、必要部分だけを覆ったマスクを形成する。そ
して、このマスクを通じて反応性イオンエッチングを行
う。エッチングガスには、アルゴン、塩素、酸素からな
るものを用いた。以上の処理によって、PZT膜35
を、図8(c),(c')に示す状態にパターニングす
ることができる。
Subsequently, the PZT film 35 is patterned to remove unnecessary portions thereof (FIG. 8C,
(C ')). Specifically, it is performed as follows. First, P
By applying a resist on the ZT film 35 and the like, exposing and developing, a mask covering only a necessary portion is formed. Then, reactive ion etching is performed through this mask. A gas composed of argon, chlorine and oxygen was used as an etching gas. By the above processing, the PZT film 35
Can be patterned in the state shown in FIGS. 8C and 8C.

【0080】次に、TEOSCVD(Tetraethylorthos
ilicate(SiOCH) chemical vapor deposition)に
よって、上側面の全体を覆うように、シリコン酸化膜3
8を形成する(図9(d))。
Next, TEOSCVD (Tetraethylorthos
Silicon oxide film 3 is formed by ilicate (SiOC 2 H 5 ) 4 chemical vapor deposition) so as to cover the entire upper surface.
8 is formed (FIG. 9D).

【0081】次に、配線接続用のコンタクトホールを形
成する。このコンタクトホールは、シリコン酸化膜38
及びPZT膜35をエッチングすることで形成する。当
然、エッチングに先立って、レジストの塗布、露光・現
像によってマスクを形成しておくことで、所望の部分の
みがエッチング除去される。このようにコンタクトホー
ルを形成した部分では、白金下部電極31,33あるい
は白金上部電極32,34が露出した状態となる。コン
タクトホールを形成した後、これまでに行った各種処理
によるPZT膜35の劣化を回復させるために、450
℃程度で熱処理を行う。
Next, a contact hole for wiring connection is formed. This contact hole is formed in the silicon oxide film 38.
And the PZT film 35 by etching. Naturally, by forming a mask by applying, exposing, and developing a resist prior to etching, only a desired portion is removed by etching. In the portions where the contact holes are formed, the platinum lower electrodes 31, 33 or the platinum upper electrodes 32, 34 are exposed. After the contact holes are formed, 450 is used to recover the deterioration of the PZT film 35 due to the various processes performed so far.
Heat treatment is performed at about ° C.

【0082】次に、配線を形成する(図9(e))。こ
こでは、スパッタ法を用いて、窒化チタン(TiN)層
39とアルミ(Al)層40との積層構造からなる配線
層を形成する。そして、この配線層を、これをパターニ
ングすることで、配線が完成する。各配線は、先に形成
したコンタクトホール内にも形成されており、ここで電
極31,32,33,34とつながっている。このよう
にして、この第1の実施例の強誘電体容量が完成する。
Next, a wiring is formed (FIG. 9E). Here, a wiring layer having a stacked structure of a titanium nitride (TiN) layer 39 and an aluminum (Al) layer 40 is formed by using a sputtering method. Then, the wiring is completed by patterning the wiring layer. Each wiring is also formed in the previously formed contact hole, and is connected to the electrodes 31, 32, 33, and 34 here. Thus, the ferroelectric capacitor of the first embodiment is completed.

【0083】次に、この第1の実施例における強誘電体
容量の実際の回路装置への適用例を説明する。ここで
は、この強誘電体容量(図7,図8、図9)を、1T2
C構造のメモリ(図30)、2T2C構造のメモリ(図
29)に適用する場合について述べる。
Next, an example in which the ferroelectric capacitor according to the first embodiment is applied to an actual circuit device will be described. Here, this ferroelectric capacitor (FIGS. 7, 8, and 9) is referred to as 1T2
A case where the present invention is applied to a memory having a C structure (FIG. 30) and a memory having a 2T2C structure (FIG. 29) will be described.

【0084】(1)1T2C構造のメモリへの適用(図
30) 第1の白金上部電極32を、図30における端子T1に
接続する。また、第1の白金下部電極31を端子T2
に、第2の白金上部電極34を端子T3に、第2の白金
下部電極33を端子T1に接続する。これにより、第1
の電極対(第1の白金下部電極31、第1の白金上部電
極32)と、第2の電極対(第2の白金下部電極33、
第2の白金上部電極34)とで、PZT膜35に互いに
逆向きの電界を印加することになる。つまり、この強誘
電体容量のうち、第1の電極対(第1の白金下部電極3
1、第1の白金上部電極32)によって分極される部分
を第1の強誘電体容量179として、一方、第2の電極
対(第2の白金下部電極33、第2の白金上部電極3
4)によって分極される部分を第2の強誘電体容量18
0として使用する。
(1) Application of 1T2C Structure to Memory (FIG. 30) The first platinum upper electrode 32 is connected to the terminal T1 in FIG. Further, the first platinum lower electrode 31 is connected to the terminal T2.
Then, the second platinum lower electrode 34 is connected to the terminal T3, and the second platinum lower electrode 33 is connected to the terminal T1. Thereby, the first
Electrode pair (first platinum lower electrode 31, first platinum upper electrode 32) and second electrode pair (second platinum lower electrode 33,
Electric fields of opposite directions are applied to the PZT film 35 with the second platinum upper electrode 34). That is, of the ferroelectric capacitors, the first electrode pair (the first platinum lower electrode 3
1. A portion polarized by the first platinum upper electrode 32) is defined as a first ferroelectric capacitor 179, while a second electrode pair (a second platinum lower electrode 33 and a second platinum upper electrode 3) is used.
The portion polarized by 4) is changed to the second ferroelectric capacitor 18.
Used as 0.

【0085】この1T2C構造のメモリでは、書き込み
動作時に、強誘電体容量179と強誘電体容量180と
が互いに同じ向きに分極される。しかし、前述したよう
に2つの電極対の接続を互いに逆向きにしておけば、2
つの強誘電体容量の隣接する部分、すなわち、第1の電
極対による分極と、第2の電極対による分極とでは、そ
の向きが逆になる。したがって、分極状態が安定する。
なお、逆向きに分極した領域を交互に隣接して(あるい
は近接して)配置した場合における分極状態の安定化作
用については、第1実施の形態において、図2(a)を
用いて詳細に述べたとおりである。
In the 1T2C memory, the ferroelectric capacitor 179 and the ferroelectric capacitor 180 are polarized in the same direction during a write operation. However, as described above, if the connection of the two electrode pairs is reversed,
The directions of the adjacent portions of the two ferroelectric capacitors, that is, the polarization by the first electrode pair and the polarization by the second electrode pair are reversed. Therefore, the polarization state is stabilized.
The stabilization of the polarization state in the case where the regions polarized in the opposite directions are alternately arranged adjacent (or close to each other) will be described in detail in the first embodiment with reference to FIG. It is as stated.

【0086】(2)2T2C構造のメモリへの適用(図
29) 第1の白金上部電極32を、図29における端子T1に
接続する。また、第1の白金下部電極31を端子T2
に、第2の白金上部電極34を端子T3に、第2の白金
下部電極33を端子T4に接続する。これにより、第1
の電極対(第1の白金下部電極31、第1の白金上部電
極32)と、第2の電極対(第2の白金下部電極33、
第2の白金上部電極34)とは、PZT膜35に互いに
逆向きの電界を印加することになる。つまり、この強誘
電体容量のうち、第1の電極対(第1の白金下部電極3
1、第1の白金上部電極32)によって分極される部分
を第1の強誘電体容量179として、一方、第2の電極
対(第2の白金下部電極33、第2の白金上部電極3
4)によって分極される部分を第2の強誘電体容量18
0として使用する。
(2) Application of 2T2C Structure to Memory (FIG. 29) The first platinum upper electrode 32 is connected to the terminal T1 in FIG. Further, the first platinum lower electrode 31 is connected to the terminal T2.
Next, the second platinum lower electrode 34 is connected to the terminal T3, and the second platinum lower electrode 33 is connected to the terminal T4. Thereby, the first
Electrode pair (first platinum lower electrode 31, first platinum upper electrode 32) and second electrode pair (second platinum lower electrode 33,
The second platinum upper electrode 34) applies an electric field in the opposite direction to the PZT film 35. That is, of the ferroelectric capacitors, the first electrode pair (the first platinum lower electrode 3
1. A portion polarized by the first platinum upper electrode 32) is defined as a first ferroelectric capacitor 179, while a second electrode pair (a second platinum lower electrode 33 and a second platinum upper electrode 3) is used.
The portion polarized by 4) is changed to the second ferroelectric capacitor 18.
Used as 0.

【0087】2T2C構造のメモリでは、書き込み動作
時に、強誘電体容量179と強誘電体容量180とは互
いに逆向きに分極される。したがって、前述のように第
1の電極対及び第2の電極対の接続を同じ向きにしてお
けば、2つの強誘電体容量の隣接する部分、すなわち、
第1の電極対による分極と、第2の分極による分極とで
は、結果的にその向きが逆になる。したがって、この部
分では分極状態が安定する。なお、逆向きに分極した領
域を交互に隣接して(あるいは近接して)配置した場合
における分極状態の安定化作用については、第1実施の
形態において、図2(a)を用いて詳細に述べたとおり
である。
In a memory having a 2T2C structure, the ferroelectric capacitor 179 and the ferroelectric capacitor 180 are polarized in opposite directions during a write operation. Therefore, if the connection of the first electrode pair and the connection of the second electrode pair are made in the same direction as described above, the adjacent portions of the two ferroelectric capacitors, that is,
As a result, the directions of the polarization by the first electrode pair and the polarization by the second polarization are reversed. Therefore, the polarization state is stabilized in this portion. The stabilization of the polarization state in the case where the regions polarized in the opposite directions are alternately arranged adjacent (or close to each other) will be described in detail in the first embodiment with reference to FIG. It is as stated.

【0088】特許請求の範囲においていう「分極手段」
は、電極(ここでは、第1の白金上部電極32等)、こ
の電極を通じて容量部材に電圧を印加する回路(ここで
は、MISFET173等)のみならず、この電極と電
圧を印加する回路とのこのような接続関係(つまり、2
つの電極対が互いに逆向き電界を発生させるような電圧
の印加の仕方)をも含んだ概念である。この点について
は互いに逆向きに分極した領域を交互に配置することで
分極状態の安定化を図る構成としている回路装置では、
他の実施例、他の実施の形態の強誘電体容量を適用して
いる場合でも同様である。
"Polarizing means" in the claims
Represents not only an electrode (here, the first platinum upper electrode 32 and the like) and a circuit (here, the MISFET 173 and the like) that applies a voltage to the capacitance member through this electrode, but also this electrode and a circuit that applies the voltage. Connection relationship (that is, 2
(A method of applying a voltage such that two electrode pairs generate electric fields opposite to each other). Regarding this point, in a circuit device configured to stabilize the polarization state by alternately arranging regions polarized in opposite directions,
The same applies to the case where the ferroelectric capacitors of other examples and other embodiments are applied.

【0089】◇第2の実施例 図10は、この発明の第2の実施例における強誘電体容
量の構造を示すものであり、同図(a)は、模式的な平
面図、同図(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式
的な断面図、図11は、第2の実施例の強誘電体容量の
形成工程を示す図であり、同図(a),(b)は、主要
工程での模式的な断面図、同図(a')は、主要工程で
の模式的な平面図、また、図12は、第2の実施例の強
誘電体容量の形成工程を示す図であり、同図(c)〜
(e)は、主要工程での模式的な断面図、同図
(c'),(e')は、主要工程での模式的な平面図であ
る。
Second Embodiment FIG. 10 shows the structure of a ferroelectric capacitor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 10A is a schematic plan view and FIG. FIG. 11B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of FIG. 10A, and FIG. 11 is a view showing a process of forming a ferroelectric capacitor according to the second embodiment. , (B) is a schematic cross-sectional view in a main step, FIG. (A ′) is a schematic plan view in a main step, and FIG. 12 is a ferroelectric capacitor according to the second embodiment. FIG. 3C is a view showing a forming process, and FIGS.
(E) is a schematic cross-sectional view in the main step, and (c ′) and (e ′) are schematic plan views in the main step.

【0090】この第2の実施例の強誘電体容量は、図1
0(a),(b)に示すとおり、Ir/IrO下部電
極41と、第1の白金上部電極42と、第2の白金上部
電極43と、強誘電体であるPb(La,Zr,Ti)
(以下、簡単に、PLZTともいう)の膜44とを
備えて構成されている。
The ferroelectric capacitor of the second embodiment is shown in FIG.
0 (a) and (b), an Ir / IrO 2 lower electrode 41, a first platinum upper electrode 42, a second platinum upper electrode 43, and a ferroelectric Pb (La, Zr, Ti)
And a film 44 of O 3 (hereinafter, also simply referred to as PLZT).

【0091】第1の白金上部電極42は、PLZT膜4
4の図中上側面に配置されている。この第1の白金上部
電極42の形状は、図10(a)からわかるとおり、U
字形にされている。一方、第2の白金上部電極43は、
PLZT膜44の図中上側面に配置されている。この第
2の白金上部電極43の形状は、図10(a)からわか
るとおり、T字形にされている。第1の白金上部電極4
2及び第2の白金上部電極43の形状パターンは、歯が
1本だけの櫛、歯が2本だけの櫛として見ることができ
る。
The first platinum upper electrode 42 is formed of the PLZT film 4
4 is disposed on the upper side surface in the drawing. As can be seen from FIG. 10A, the shape of the first platinum upper electrode 42 is U
It is shaped. On the other hand, the second platinum upper electrode 43
It is arranged on the upper side surface of the PLZT film 44 in the figure. The shape of the second platinum upper electrode 43 is T-shaped, as can be seen from FIG. First platinum upper electrode 4
The shape patterns of the second and second platinum upper electrodes 43 can be viewed as a comb having only one tooth and a comb having only two teeth.

【0092】第2の白金上部電極43はそのT字の足の
部分が、第1の白金上部電極42が構成するU字内に入
り込んだ状態、言い換えれば、櫛の“歯”がかみ合った
ような位置関係で配置されている。ただし、第1の白金
上部電極42と第2の白金上部電極43との間には、所
定の間隔が設けられておりつながってはいない。したが
って、両電極は、この図には示していない配線を通じて
独立的にその電位を設定可能になっている。
The second platinum upper electrode 43 has a T-shaped foot portion inserted into the U-shape formed by the first platinum upper electrode 42, in other words, the "teeth" of the comb are engaged. Are arranged in a proper positional relationship. However, a predetermined interval is provided between the first platinum upper electrode 42 and the second platinum upper electrode 43 and they are not connected. Therefore, the potentials of the two electrodes can be independently set through wirings not shown in FIG.

【0093】Ir/IrO下部電極41は、酸化イリ
ジウ(IrO)とイリジウム(Ir)とを積層するこ
とで構成されており、PLZT膜44の図中下側に配置
されている。このIr/IrO下部電極41は、第1
の白金上部電極42及び第2の白金上部電極43の形状
とは無関係に、PLZT膜44の下側面の全体に渡って
設けられている。したがって、このIr/IrO下部
電極41は、第1の白金上部電極42及び第2の白金上
部電極43の両方と対向している。つまり、Ir/Ir
下部電極41は、第1の白金上部電極42及び第2
の白金上部電極43の両方と、対をなしている。したが
って、第1の白金上部電極42及び第2の白金上部電極
43と、 Ir/IrO下部電極41との間に電圧を
印加することで、PLZT膜44のうちこれら電極間に
挟まれた領域を分極させるように構成されている。
The Ir / IrO 2 lower electrode 41 is formed by laminating iridium oxide (IrO 2 ) and iridium (Ir), and is arranged below the PLZT film 44 in the drawing. The Ir / IrO 2 lower electrode 41 is a first electrode.
Irrespective of the shapes of the platinum upper electrode 42 and the second platinum upper electrode 43, they are provided over the entire lower surface of the PLZT film 44. Therefore, the Ir / IrO 2 lower electrode 41 faces both the first platinum upper electrode 42 and the second platinum upper electrode 43. That is, Ir / Ir
The O 2 lower electrode 41 includes a first platinum upper electrode 42 and a second platinum upper electrode 42.
And a pair of the platinum upper electrodes 43. Therefore, by applying a voltage between the first platinum upper electrode 42 and the second platinum upper electrode 43 and the Ir / IrO 2 lower electrode 41, the region of the PLZT film 44 sandwiched between these electrodes Is configured to be polarized.

【0094】なお、この図10(a),(b)では、強
誘電体容量を構成する部分だけを取り出して描いている
が、実際には、このような強誘電体容量は、基板上に、
絶縁用の保護膜、配線等と共に形成されている。
In FIGS. 10 (a) and 10 (b), only the portion constituting the ferroelectric capacitor is drawn and drawn. However, such a ferroelectric capacitor is actually placed on the substrate. ,
It is formed together with a protective film for insulation, wiring, and the like.

【0095】次に、図11及び図12を参照して、この
第2の実施例の強誘電体容量の作成手順について説明す
る。ここでは、あらかじめ、素子分離領域46、ソース
拡散領域47、ドレイン拡散領域48、ゲート絶縁膜4
9とゲート電極50とからなるトランジスタや抵抗、容
量が形成された、シリコン基板45に、強誘電体容量を
形成する場合について述べる。なお、このゲート電極5
0はポリシリコンによって、また、ゲート絶縁膜49及
び素子分離領域46はシリコン酸化膜によって構成され
ている。
Next, with reference to FIGS. 11 and 12, a description will be given of a procedure for forming the ferroelectric capacitor according to the second embodiment. Here, the element isolation region 46, the source diffusion region 47, the drain diffusion region 48, the gate insulating film 4
A case in which a ferroelectric capacitor is formed on a silicon substrate 45 on which a transistor, a resistor, and a capacitor including a transistor 9 and a gate electrode 50 are formed. Note that this gate electrode 5
0 is made of polysilicon, and the gate insulating film 49 and the element isolation region 46 are made of a silicon oxide film.

【0096】まず、用意されたシリコン基板45の上側
全面にシリコン酸化膜51を形成する(図11
(a))。次に、このシリコン酸化膜51上にIr/I
rO下部電極41を形成する。具体的には、まず、一
部のトランジスタのソース拡散領域47を露出させるた
めに、シリコン酸化膜51のうちソース拡散領域47の
上方に位置する部分だけをエッチングする。続いて、全
面に、スパッタ法によって、酸化イリジウムを厚さ10
0nmだけ製膜する。さらに、スパッタ法によって、イ
リジウムを厚さ100nmだけ製膜する。
First, a silicon oxide film 51 is formed on the entire upper surface of the prepared silicon substrate 45 (FIG. 11).
(A)). Next, Ir / I is formed on the silicon oxide film 51.
An rO 2 lower electrode 41 is formed. More specifically, first, only the portion of the silicon oxide film 51 located above the source diffusion region 47 is etched to expose the source diffusion region 47 of some transistors. Subsequently, iridium oxide is deposited on the entire surface by sputtering to a thickness of 10 mm.
A film is formed with a thickness of 0 nm. Further, iridium is formed to a thickness of 100 nm by a sputtering method.

【0097】次に、上面全体にPLZT膜44を製膜す
る(図11(b))。具体的には、PLZTのゾルゲル
溶液をスピンコート法によって塗布し、これをこの後、
酸素中、600℃で30分間、焼成することで、PLZ
T膜44ができる。
Next, a PLZT film 44 is formed on the entire upper surface (FIG. 11B). Specifically, a sol-gel solution of PLZT is applied by a spin coating method, and thereafter,
PLZ by firing in oxygen at 600 ° C for 30 minutes.
A T film 44 is formed.

【0098】次に、このPLZT膜44の上に、第1の
白金上部電極42及び第2の白金上部電極43を形成す
る。具体的には、まず、PLZT膜44の上、全面にス
パッタ法によって、白金を所定の厚さだけ成膜する。そ
して、この白金膜を、 Ir/IrO下部電極41を
形成する場合と同様の手法でパターニングすることで、
第1の白金上部電極42及び第2の白金上部電極43が
完成する。
Next, a first platinum upper electrode 42 and a second platinum upper electrode 43 are formed on the PLZT film 44. Specifically, first, platinum is formed to a predetermined thickness on the entire surface of the PLZT film 44 by a sputtering method. Then, by patterning this platinum film by the same method as that for forming the Ir / IrO 2 lower electrode 41,
The first platinum upper electrode 42 and the second platinum upper electrode 43 are completed.

【0099】次に、PLZT膜44とIr/IrO
部電極41をパターニングして、その不要部分を除去す
る(図12(c),(c'))。具体的な処理は以下の
通りである。すなわち、レジストを塗布し、これを露光
・現像することで、所望パターンのマスクを形成する。
この後、このマスクを通じて、PLZT膜44及びIr
/IrO下部電極41をエッチングする。ここではこ
のエッチングを、アルゴン、塩素、酸素からなるエッチ
ングガスを用いた、反応性イオンエッチングによって行
っている。以上の処理によって、PLZT膜44及びI
r/IrO下部電極41は、図12(c),(c')
に示すようにパターニングされる。次に、上側面の全体
を覆うように、シリコン酸化膜53を形成する(図12
(d))。
Next, the PLZT film 44 and the Ir / IrO 2 lower electrode 41 are patterned to remove unnecessary portions thereof (FIGS. 12C and 12C '). The specific processing is as follows. That is, a resist having a desired pattern is formed by applying a resist and exposing and developing the resist.
Thereafter, the PLZT film 44 and Ir
/ IrO 2 lower electrode 41 is etched. Here, this etching is performed by reactive ion etching using an etching gas composed of argon, chlorine and oxygen. By the above processing, the PLZT films 44 and I
The r / IrO 2 lower electrode 41 is shown in FIGS.
Is patterned as shown in FIG. Next, a silicon oxide film 53 is formed so as to cover the entire upper side surface.
(D)).

【0100】次に、配線接続用のコンタクトホール54
を形成する(図12(e),(e'))。このコンタク
トホール54は、シリコン酸化膜53及びPLZT膜4
4をエッチングすることで形成する。当然、エッチング
に先立って、レジストの塗布、露光・現像によってマス
クを形成しておくことで、所望の部分のみがエッチング
除去される。このようにコンタクトホールを形成した部
分では、 Ir/IrO下部電極41、第1の白金上
部電極42あるいは第2の白金上部電極43が露出した
状態となる。コンタクトホールを形成した後、これまで
に行った各種処理によるPLZT膜44の劣化を回復さ
せるために、600℃程度で熱処理を行う。
Next, contact holes 54 for wiring connection
Is formed (FIGS. 12E and 12E). The contact hole 54 is formed between the silicon oxide film 53 and the PLZT film 4.
4 is formed by etching. Naturally, by forming a mask by applying, exposing, and developing a resist prior to etching, only a desired portion is removed by etching. In the portion where the contact hole is formed, the Ir / IrO 2 lower electrode 41, the first platinum upper electrode 42, or the second platinum upper electrode 43 is exposed. After forming the contact holes, a heat treatment is performed at about 600 ° C. in order to recover the deterioration of the PLZT film 44 due to the various processings performed so far.

【0101】次に、配線を形成する。ここでは、スパッ
タ法を用いて、配線層である窒化チタンとアルミの積層
構造を成膜する。そして、この配線層を、これをパター
ニングすることで、配線が完成する。各配線は、先に形
成したコンタクトホール内にも形成されており、ここで
Ir/IrO下部電極41、第1の白金上部電極4
2あるいは第2の白金上部電極43とつながっている。
このようにして、この第2の実施例の強誘電体容量が完
成する。
Next, a wiring is formed. Here, a stacked structure of titanium nitride and aluminum, which are wiring layers, is formed by a sputtering method. Then, the wiring is completed by patterning the wiring layer. Each wiring is also formed in the previously formed contact hole, where the Ir / IrO 2 lower electrode 41 and the first platinum upper electrode 4
It is connected to the second or second platinum upper electrode 43.
Thus, the ferroelectric capacitor of the second embodiment is completed.

【0102】次に、この第2の実施例における強誘電体
容量の実際の回路装置への適用例を説明する。ここでは
この強誘電体容量(図10、図11、図12)を、1T
1C構造のメモリ(図28)に適用する場合について述
べる。第1の白金上部電極42を、図28の端子T1
に、 Ir/IrO下部電極41を端子T2に接続す
る。第2の白金上部電極43は端子T2に接続する。
Next, an example in which the ferroelectric capacitor according to the second embodiment is applied to an actual circuit device will be described. Here, this ferroelectric capacitor (FIGS. 10, 11, and 12) is set to 1T.
A case where the present invention is applied to a memory having a 1C structure (FIG. 28) will be described. The first platinum upper electrode 42 is connected to the terminal T1 of FIG.
Next, the Ir / IrO 2 lower electrode 41 is connected to the terminal T2. The second platinum upper electrode 43 is connected to the terminal T2.

【0103】この場合、第1の白金上部電極42とIr
/IrO下部電極41とに挟まれた領域においては、
PLZT膜44が分極する。しかし、第2の白金上部電
極43とIr/IrO下部電極41とは同電位となる
ため、両電極41,43に挟まれた領域においては、
PLZT膜44は分極しない。また、第1の白金上部電
極42と第2の白金上部電極43との間の電極が設けら
れていない部分の下方領域においても、 PLZT膜4
4は分極しない。したがって、このような分極していな
い部分が緩和領域として機能するため、第1の白金上部
電極42とIr/IrO下部電極41とによって生じ
た分極が安定する。なお、緩和領域の作用については、
第1の実施の形態において、図2(b)を用いて詳細に
述べたとおりである。
In this case, the first platinum upper electrode 42 and Ir
/ IrO 2 in the region sandwiched by the lower electrode 41,
The PLZT film 44 is polarized. However, since the second platinum upper electrode 43 and the Ir / IrO 2 lower electrode 41 have the same potential, in a region sandwiched between the electrodes 41 and 43,
The PLZT film 44 is not polarized. Further, the PLZT film 4 is also provided in a region below a portion where no electrode is provided between the first platinum upper electrode 42 and the second platinum upper electrode 43.
4 is not polarized. Therefore, since such a non-polarized portion functions as a relaxation region, the polarization generated by the first platinum upper electrode 42 and the Ir / IrO 2 lower electrode 41 is stabilized. In addition, regarding the action of the relaxation region,
This is as described in detail in the first embodiment with reference to FIG.

【0104】図11及び図12を参照して説明した例で
は、トランジスタのソース拡散領域47の真上の位置に
強誘電体容量(特に、上部電極42,43)を形成して
いた。強誘電体容量を形成する位置は、ソース拡散領域
47の真上に限定されるわけではない。基板上に形成さ
れる他の素子との配線の都合等に応じて他の位置に形成
しても構わない。例えば、図13に示すように、素子分
離領域46の上方に強誘電体容量(特に、上部電極4
2,43)を形成することも可能である。また、ゲート
電極50の上に強誘電体容量を形成しても構わない。こ
のゲート電極50の上方に強誘電体容量を配置した構成
では、ゲート電極50と強誘電体容量とが直接に接続さ
れた構造となるため、先に図31に示す構造のメモリ素
子に好適である。
In the example described with reference to FIGS. 11 and 12, the ferroelectric capacitors (particularly, the upper electrodes 42 and 43) are formed immediately above the source diffusion region 47 of the transistor. The position where the ferroelectric capacitor is formed is not limited to just above the source diffusion region 47. It may be formed at another position according to the convenience of wiring with other elements formed on the substrate. For example, as shown in FIG. 13, a ferroelectric capacitor (particularly,
2, 43) can also be formed. Further, a ferroelectric capacitor may be formed on the gate electrode 50. In the configuration in which the ferroelectric capacitor is arranged above the gate electrode 50, the gate electrode 50 and the ferroelectric capacitor are directly connected.
This structure is suitable for the memory element having the structure shown in FIG.

【0105】◇ 第3の実施例 図14は、この発明の第3の実施例における強誘電体容
量の構造を示すものであり、同図(a)は、模式的な平
面図、同図(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式
的な断面図、図15は、第3の実施例の強誘電体容量の
形成工程を示す図であり、同図(a),(b)は、主要
工程での模式的な断面図、同図(a'),(b')は、主
要工程での模式的な平面図、また、図16は、第3の実
施例の強誘電体容量の形成工程を示す図であり、同図
(c),(d)は、主要工程での模式的な断面図、同図
(d')は、主要工程での模式的な平面図である。第3
の実施例の強誘電体容量60は、図14(a),(b)
に示すとおり、第1の白金下部電極61と、第2の白金
下部電極62と、 Ir/IrO上部電極63と、強
誘電体であるPZT膜64とを備えて構成されている。
第1の白金下部電極61及び第2の白金下部電極62
は、PZT膜64の図中下側面に所定の間隔をおいて配
置されている。したがって、両電極は、この図には示し
ていない配線を通じて独立的にその電位を設定可能にな
っている。
Third Embodiment FIG. 14 shows a structure of a ferroelectric capacitor according to a third embodiment of the present invention. FIG. 14A is a schematic plan view and FIG. FIG. 15B is a schematic cross-sectional view taken along the line AA in FIG. 15A, and FIG. 15 is a view showing a process of forming a ferroelectric capacitor according to the third embodiment. (B) is a schematic cross-sectional view in a main step, FIGS. (A ′) and (b ′) are schematic plan views in a main step, and FIG. 16 is a third embodiment. FIGS. 3C and 3D are schematic cross-sectional views of main steps, and FIGS. 3D and 3D are schematic cross-sectional views of main steps. It is a top view. Third
FIGS. 14A and 14B show the ferroelectric capacitor 60 of the embodiment of FIG.
As shown in FIG. 5, the first electrode comprises a first platinum lower electrode 61, a second platinum lower electrode 62, an Ir / IrO 2 upper electrode 63, and a PZT film 64 which is a ferroelectric.
First platinum lower electrode 61 and second platinum lower electrode 62
Are arranged at predetermined intervals on the lower side surface of the PZT film 64 in the figure. Therefore, the potentials of the two electrodes can be independently set through wirings not shown in FIG.

【0106】Ir/IrO上部電極63は、酸化イリ
ジウとイリジウムとを積層することで構成されており、
PZT膜64の図中上側に配置されている。このIr/
IrO上部電極63は、第1の白金下部電極61及び
第2の白金下部電極62の形状とは無関係に、PZT膜
64の上側面の全体に渡るようになっている。したがっ
て、このIr/IrO上部電極63は、第1の白金下
部電極61及び第2の白金下部電極62の両方と対向し
ている。図面作成の都合上、この図では、第1の白金下
部電極61と第2の白金下部電極62との間隔が、 I
r/IrO上部電極63と第1の白金下部電極61及
び第2の白金下部電極62との間隔と同じ程度の大きさ
に描かれている。しかし、実際には、 Ir/IrO
上部電極63と第1の白金下部電極61及び第2の白金
下部電極62との間隔の方を短くしておく。
The Ir / IrO 2 upper electrode 63 is formed by laminating iridium oxide and iridium.
It is arranged above the PZT film 64 in the figure. This Ir /
The IrO 2 upper electrode 63 extends over the entire upper surface of the PZT film 64 irrespective of the shapes of the first platinum lower electrode 61 and the second platinum lower electrode 62. Therefore, the Ir / IrO 2 upper electrode 63 faces both the first platinum lower electrode 61 and the second platinum lower electrode 62. For the sake of drawing convenience, in this figure, the distance between the first platinum lower electrode 61 and the second platinum lower electrode 62 is I
The size of the r / IrO 2 upper electrode 63 is approximately equal to the distance between the first platinum lower electrode 61 and the second platinum lower electrode 62. However, in practice, Ir / IrO 2
The distance between the upper electrode 63 and the first platinum lower electrode 61 and the second platinum lower electrode 62 is made shorter.

【0107】なお、この図14(a),(b)では、強
誘電体容量を構成する部分だけを取り出して描いている
が、実際には、このような強誘電体容量は、基板上に、
絶縁用の保護膜、配線等と共に形成されている。
In FIGS. 14 (a) and 14 (b), only the portion constituting the ferroelectric capacitor is drawn and drawn. However, such a ferroelectric capacitor is actually placed on the substrate. ,
It is formed together with a protective film for insulation, wiring, and the like.

【0108】次に、図15及び図16を参照して、この
第3の実施例の強誘電体容量の作成手順について説明す
る。ここでは、あらかじめ、素子分離領域66、ソース
拡散領域67、ドレイン拡散領域68、ゲート絶縁膜6
9とゲート電極70からなるトランジスタや抵抗、容
量、層間絶縁膜71、及び配線、配線層間を接続するプ
ラグ72等が形成されたシリコン基板65に、強誘電体
容量を形成する場合について述べる。なお、このゲート
電極70はポリシリコンによって、また、ゲート絶縁膜
69及び素子分離領域66はシリコン酸化膜によって構
成されている。層間絶縁膜71は、シリコン酸化膜で構
成されている。プラグ72は、タングステン/窒化チタ
ン(W/TiN)の積層構造体である。配線は、窒化チタン
/チタン(TiN/Ti)層73と、窒化チタン/アルミ(T
iN/Al)層74との積層構造で構成されている。
Next, with reference to FIGS. 15 and 16, a description will be given of a procedure for forming a ferroelectric capacitor according to the third embodiment. Here, the element isolation region 66, the source diffusion region 67, the drain diffusion region 68, the gate insulating film 6
A case in which a ferroelectric capacitor is formed on a silicon substrate 65 on which a transistor including a transistor 9 and a gate electrode 70, a resistor, a capacitor, an interlayer insulating film 71, a wiring, a plug 72 connecting the wiring layers, and the like are formed. The gate electrode 70 is made of polysilicon, and the gate insulating film 69 and the element isolation region 66 are made of a silicon oxide film. The interlayer insulating film 71 is made of a silicon oxide film. The plug 72 is a laminated structure of tungsten / titanium nitride (W / TiN). The wiring is made of titanium nitride / titanium (TiN / Ti) layer 73 and titanium nitride / aluminum (T
(iN / Al) layer 74.

【0109】まず、あらかじめ用意されたシリコン基板
65上にシリコン酸化膜75を形成する(図15
(a),(a'))。次に、配線接続用のコンタクトホ
ールを形成する。このコンタクトホールは、シリコン酸
化膜75をエッチングすることで形成する。当然、エッ
チングに先立って、レジストの塗布、露光・現像によっ
てマスクを形成しておくことで、所望の部分のみがエッ
チング除去される。このようにコンタクトホールを形成
した部分では、配線層(TiN/Al層74)が露出し
た状態となる。
First, a silicon oxide film 75 is formed on a silicon substrate 65 prepared in advance.
(A), (a ')). Next, a contact hole for wiring connection is formed. This contact hole is formed by etching the silicon oxide film 75. Naturally, by forming a mask by applying, exposing, and developing a resist prior to etching, only a desired portion is removed by etching. The wiring layer (TiN / Al layer 74) is exposed at the portion where the contact hole is formed as described above.

【0110】次に、このコンタクトホール内に第2のプ
ラグ76を形成する。具体的にはまず、上側全面に、窒
化チタンとタングステン(W)とを、CVD法によって
形成することで、コンタクトホールを埋め込む。この
後、シリコン酸化膜75が露出するまで、上側全面をエ
ッチングする。これにより、先に形成したタングステン
/窒化チタン(W/TiN)の積層構造体はコンタクト
ホール内にだけ残る。そして、この残ったタングステン
/窒化チタンが、第2のプラグ76となる。
Next, a second plug 76 is formed in the contact hole. More specifically, first, titanium nitride and tungsten (W) are formed over the entire upper surface by a CVD method to bury the contact holes. Thereafter, the entire upper surface is etched until the silicon oxide film 75 is exposed. Thereby, the stacked structure of tungsten / titanium nitride (W / TiN) formed earlier remains only in the contact hole. Then, the remaining tungsten / titanium nitride becomes the second plug 76.

【0111】次に、この第2のプラグ76の上に第1の
白金下部電極61及び第2の白金下部電極62を形成す
る(図15(b),(b'))。具体的には、全面に、
スパッタ法によって、チタンを厚さ30nmだけ製膜す
る。さらに、スパッタ法によって、白金を厚さ200n
mだけ製膜する。つづいて、レジストを塗布し、これを
露光・現像することで、所望パターンのマスクを形成す
る。この後、このマスクを通じて、この白金膜及びチタ
ン膜を所望の形状にエッチングすることで、第1の白金
下部電極61及び第2の白金下部電極62ができる。
Next, a first platinum lower electrode 61 and a second platinum lower electrode 62 are formed on the second plug 76 (FIGS. 15B and 15B). Specifically, on the entire surface,
Titanium is formed to a thickness of 30 nm by sputtering. Further, by sputtering, platinum was deposited to a thickness of 200 n.
m is formed. Subsequently, a resist having a desired pattern is formed by applying a resist, exposing and developing the resist. Thereafter, the platinum film and the titanium film are etched into a desired shape through the mask, whereby the first platinum lower electrode 61 and the second platinum lower electrode 62 are formed.

【0112】次に、シリコン酸化膜75、第1の白金下
部電極61及び第2の白金下部電極62を覆うように、
PZTを堆積させることで、PZT膜64を形成する。
ここでは、MOCVD法を用い、処理温度450℃で形
成している。
Next, the silicon oxide film 75, the first platinum lower electrode 61 and the second platinum lower electrode 62 are
The PZT film 64 is formed by depositing PZT.
Here, the film is formed at a processing temperature of 450 ° C. by using the MOCVD method.

【0113】次に、このPZT膜64の上に、 Ir/
IrO上部電極63を形成する(図16(c))。具
体的には、まず、PZT膜64の上側全面に、スパッタ
法によって、酸化イリジウム及びイリジウムを厚さ10
0nmずつ製膜する。これにより酸化イリジウムとイリ
ジウムとの積層構造をもったIr/IrO上部電極6
3ができる。
Next, on the PZT film 64, Ir /
An IrO 2 upper electrode 63 is formed (FIG. 16C). Specifically, first, iridium oxide and iridium having a thickness of 10 are formed on the entire upper surface of the PZT film 64 by a sputtering method.
Films are formed at 0 nm each. Thereby, Ir / IrO 2 upper electrode 6 having a laminated structure of iridium oxide and iridium
You can do 3.

【0114】次にPZT膜64及びIr/IrO上部
電極63をパターニングして、その不要部分を除去す
る。具体的な処理は以下の通りである。すなわち、レジ
ストを塗布し、これを露光・現像することで、所望パタ
ーンのマスクを形成する。この後、このマスクを通じ
て、PZT膜64及びIr/IrO上部電極63をエ
ッチングする。ここではこのエッチングを、アルゴン、
塩素、酸素からなるエッチングガスを用いた、反応性イ
オンエッチングによって行っている。以上の処理によっ
て、PZT膜64及びIr/IrO上部電極63は、
所望の形状にパターニングされる。次に、上側面の全体
を覆うように、SiON膜77を形成する(図16
(d),(d'))。このようにして、この第3の実施
例の強誘電体容量が完成する。
Next, the PZT film 64 and the Ir / IrO 2 upper electrode 63 are patterned to remove unnecessary portions. The specific processing is as follows. That is, a resist having a desired pattern is formed by applying a resist and exposing and developing the resist. Thereafter, the PZT film 64 and the Ir / IrO 2 upper electrode 63 are etched through this mask. Here, this etching is performed with argon,
It is performed by reactive ion etching using an etching gas composed of chlorine and oxygen. By the above processing, the PZT film 64 and the Ir / IrO 2 upper electrode 63 become
It is patterned into a desired shape. Next, an SiON film 77 is formed so as to cover the entire upper surface.
(D), (d ')). Thus, the ferroelectric capacitor of the third embodiment is completed.

【0115】次に図17を参照して、この第3の実施例
における強誘電体容量の実際の回路装置への適用例を説
明する。ここではこの強誘電体容量(図14、図15、
図16)を、1T1C構造のメモリ(図28)に適用す
る場合について述べる。この強誘電体容量を、図28に
おける強誘電体容量174として使用する。各部との接
続は以下のように行う。すなわち、第1の白金下部電極
61を、図28の端子T1に、第2の白金下部電極62
を端子T2に接続する。 Ir/IrO 上部電極63
はフローティング状態とする。
Next, referring to FIG. 17, the third embodiment will be described.
Of application of ferroelectric capacitors to actual circuit devices
I will tell. Here, this ferroelectric capacitor (FIGS. 14, 15,
16) is applied to a memory having a 1T1C structure (FIG. 28).
Will be described. This ferroelectric capacitor is shown in FIG.
Used as a ferroelectric capacitor 174 in the semiconductor device. Contact with each part
The continuation is performed as follows. That is, the first platinum lower electrode
The second platinum lower electrode 62 is connected to the terminal T1 of FIG.
To the terminal T2. Ir / IrO 2Upper electrode 63
Is in a floating state.

【0116】この場合、図17に示すとおり、第1の白
金下部電極61と第2の白金下部電極62との間には、
一旦、Ir/IrO上部電極63を経由してから相手
方に至る電界が形成される。そして、第1の白金下部電
極61とIr/IrO上部電極63との間の領域と、
第2の白金下部電極62とIr/IrO上部電極63
との間の領域とでは、形成される電界の向き(すなわ
ち、強誘電体64が分極する向き)が互いに逆になる。
この結果、強誘電体内に互いに逆向きに分極した部分が
形成されるため、分極状態が安定する。なお、互いに逆
向きに分極した領域を交互に隣接して(あるいは近接し
て)配置した場合における分極状態の安定化作用につい
ては、第1実施の形態において、図2(a)を用いて詳
細に述べたとおりである。
In this case, as shown in FIG. 17, between the first platinum lower electrode 61 and the second platinum lower electrode 62,
An electric field is first formed through the Ir / IrO 2 upper electrode 63 and then to the other party. And a region between the first platinum lower electrode 61 and the Ir / IrO 2 upper electrode 63;
Second platinum lower electrode 62 and Ir / IrO 2 upper electrode 63
The direction of the formed electric field (that is, the direction in which the ferroelectric 64 is polarized) is opposite to the direction between the two.
As a result, mutually polarized portions are formed in the ferroelectric material, so that the polarization state is stabilized. It should be noted that the stabilization of the polarization state in the case where the regions polarized in the opposite directions are alternately arranged adjacent (or close to each other) will be described in detail in the first embodiment with reference to FIG. As described above.

【0117】この他、この図15及び図16を参照して
説明した例では、第1の白金下部電極61及び第2の白
金下部電極62が、第2のプラグ76と接触しているた
め、下層の配線と強誘電体容量とが電気的に接続され
る。この構造では、容量形成工程後に配線工程を行う必
要が無いという利点がある。
In addition, in the example described with reference to FIGS. 15 and 16, since the first platinum lower electrode 61 and the second platinum lower electrode 62 are in contact with the second plug 76, The lower wiring and the ferroelectric capacitor are electrically connected. This structure has an advantage that it is not necessary to perform a wiring process after the capacitance forming process.

【0118】◇第4の実施例 図18は、この発明の第4の実施例である強誘電体容量
の概要を示すものであり、同図(a)は、模式的な平面
図、同図(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式的
な断面図、図19は、第4の実施例の強誘電体容量の形
成工程を示す図であり、同図(a),(b)は、主要工
程での模式的な断面図、同図(b')は、主要工程での
模式的な平面図、また、図20は、第4の実施例の強誘
電体容量の形成工程を示す図であり、同図(c),
(d)は、主要工程での模式的な断面図、同図(c')
は、主要工程での模式的な平面図である。
Fourth Embodiment FIG. 18 shows an outline of a ferroelectric capacitor according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 18A is a schematic plan view and FIG. (B) is a schematic cross-sectional view taken along the line AA of (a) of FIG. 19, and FIG. 19 is a view showing a process of forming a ferroelectric capacitor according to the fourth embodiment. ) And (b) are schematic cross-sectional views in a main step, FIG. (B ′) is a schematic plan view in a main step, and FIG. 20 is a ferroelectric substance according to a fourth embodiment. FIG. 3C is a view showing a step of forming a capacitor, and FIGS.
(D) is a schematic cross-sectional view of the main process, and FIG.
FIG. 3 is a schematic plan view in a main step.

【0119】この第4の実施例の強誘電体容量は、図1
8(a),(b)に示すとおり、白金下部電極81と、
白金上部電極82と、強誘電体であるSrBiTa
(以下、簡単に、SBTともいう)の膜83とを備
えて構成されている。
The ferroelectric capacitor of the fourth embodiment is shown in FIG.
8 (a) and 8 (b), a platinum lower electrode 81,
Platinum upper electrode 82 and SrBi 2 Ta 2 which is a ferroelectric substance
An O 9 (hereinafter, also simply referred to as SBT) film 83 is provided.

【0120】白金下部電極81は、SBT膜83の図中
下側全面に広がってに配置されている。一方、白金上部
電極82は、SBT膜83の図中上側面に配置されてい
る。この白金上部電極82の形状は、図18(a),
(b)からわかるとおり、各所にスリットが形成されて
おり、全体として櫛形にされている。白金上部電極82
と白金下部電極81とは、対になって構成されており、
両電極間に電圧を印加すると、この印加された電圧によ
って、SBT膜83の両電極間に位置する領域を分極さ
せるように構成されている。
The platinum lower electrode 81 is disposed so as to extend over the entire lower surface of the SBT film 83 in the figure. On the other hand, the platinum upper electrode 82 is arranged on the upper side surface of the SBT film 83 in the figure. The shape of the platinum upper electrode 82 is shown in FIG.
As can be seen from (b), slits are formed at various points, and the slits are formed as a whole. Platinum upper electrode 82
And the platinum lower electrode 81 are configured as a pair,
When a voltage is applied between both electrodes, the applied voltage polarizes the region of the SBT film 83 located between both electrodes.

【0121】SBT膜83は、その部位によって厚さが
異なる構成とされている。すなわち、白金上部電極82
の櫛の歯と歯との間の領域(スリット)は、歯の直下領
域よりも薄くされている。具体的には、櫛の歯の直下領
域における厚さの、3/4の厚さにされている。
The SBT film 83 is configured to have a different thickness depending on its location. That is, the platinum upper electrode 82
The area (slit) between the teeth of the comb is thinner than the area immediately below the teeth. Specifically, the thickness is set to / of the thickness immediately below the teeth of the comb.

【0122】なお、この図18(a),(b)では、強
誘電体容量を構成する部分だけを取り出して描いている
が、実際には、このような強誘電体容量は、基板上に、
絶縁用の保護膜、配線等と共に形成されている。
In FIGS. 18A and 18B, only the portion constituting the ferroelectric capacitor is drawn and drawn. However, such a ferroelectric capacitor is actually placed on the substrate. ,
It is formed together with a protective film for insulation, wiring, and the like.

【0123】次に、図19及び図20を参照して、この
第4の実施例の強誘電体容量の作成手順について説明す
る。まず、シリコン基板84表面にシリコン酸化膜85
を形成する。次に、このシリコン酸化膜85の上に白金
下部電極81を形成する。具体的には、まず、上側全面
に、電極密着用のチタン(不図示)を、スパッタ法によ
って、厚さ30nmだけ製膜する。そしてこの上に、白
金を、スパッタ法によって厚さ200nmだけ製膜する
ことで、白金下部電極81ができる。
Next, with reference to FIGS. 19 and 20, a description will be given of a procedure for forming a ferroelectric capacitor according to the fourth embodiment. First, a silicon oxide film 85 is formed on the surface of the silicon substrate 84.
To form Next, a platinum lower electrode 81 is formed on the silicon oxide film 85. Specifically, first, titanium (not shown) for electrode adhesion is formed on the entire upper surface to a thickness of 30 nm by a sputtering method. Then, a platinum lower electrode 81 is formed thereon by depositing platinum to a thickness of 200 nm by sputtering.

【0124】次に、この白金下部電極81の上面全体に
SBT膜83を製膜する。具体的には、SBTのゾルゲ
ル溶液を全面に塗布し、これを酸素中、800℃で焼成
することで、SBT膜83ができる。
Next, an SBT film 83 is formed on the entire upper surface of the platinum lower electrode 81. Specifically, an SBT sol-gel solution is applied to the entire surface and baked at 800 ° C. in oxygen to form an SBT film 83.

【0125】次に、このSBT膜83の上に白金上部電
極82を形成するとともに、SBT膜83の一部を除去
する。具体的には、まず、SBT膜83の上、全面にス
パッタ法によって、白金を厚さ200nmだけ成膜する
(図19(a))。この白金膜(82)の上に、レジス
トを塗布し、これを露光・現像することで、所望パター
ンのマスクを形成する。そして、このマスクを通じて、
白金膜をエッチングすることで、白金上部電極82が完
成する。この後、さらにエッチングを続けることで、白
金上部電極82が設けられていない部分のSBT膜83
を所定の厚さ分(ここでは、当初の厚さの1/4以上)
だけ除去する(図19(b),(b'))。
Next, a platinum upper electrode 82 is formed on the SBT film 83, and a part of the SBT film 83 is removed. Specifically, first, platinum is deposited to a thickness of 200 nm on the entire surface of the SBT film 83 by sputtering (FIG. 19A). A resist is applied on the platinum film (82), and is exposed and developed to form a mask having a desired pattern. And through this mask,
The platinum upper electrode 82 is completed by etching the platinum film. Thereafter, the etching is further continued, so that a portion of the SBT film 83 where the platinum upper electrode 82 is not provided is provided.
For a predetermined thickness (here, 1/4 or more of the original thickness)
(FIG. 19 (b), (b ')).

【0126】次に、SBT膜83及び白金下部電極81
をパターニングして、その不要部分を除去する(図20
(c),(c'))。具体的な処理は以下の通りであ
る。すなわち、レジストを塗布し、これを露光・現像す
ることで、所望パターンのマスクを形成する。この後、
このマスクを通じて、SBT膜83及び白金下部電極8
1及び電極密着用のチタン層(不図示)をエッチングす
る。ここではこのエッチングを、アルゴン、塩素、酸素
からなるエッチングガスを用いた、反応性イオンエッチ
ングによって行っている。以上の処理によって、 SB
T膜83及び白金下部電極81は、図20(c),
(c')に示すようにパターニングされる。
Next, the SBT film 83 and the platinum lower electrode 81
Is patterned to remove unnecessary portions thereof (FIG. 20).
(C), (c ′)). The specific processing is as follows. That is, a resist having a desired pattern is formed by applying a resist and exposing and developing the resist. After this,
Through this mask, the SBT film 83 and the platinum lower electrode 8 are formed.
1 and a titanium layer (not shown) for electrode adhesion are etched. Here, this etching is performed by reactive ion etching using an etching gas composed of argon, chlorine and oxygen. By the above processing, SB
The T film 83 and the platinum lower electrode 81 are formed as shown in FIG.
Patterning is performed as shown in FIG.

【0127】次に、上側面の全体を覆うように、シリコ
ン酸化膜86を形成する。次に、配線接続用のコンタク
トホールを形成する。このコンタクトホールは、シリコ
ン酸化膜86,SBT膜83をエッチングすることで形
成する。当然、エッチングに先立って、レジストの塗
布、露光・現像によってマスクを形成しておくことで、
所望の部分のみがエッチング除去される。このようにコ
ンタクトホールを形成した部分では、白金上部電極82
あるいは白金下部電極81が露出した状態となる。コン
タクトホールを形成した後、これまでに行った各種処理
によるSBT膜83の劣化を回復させるために、800
℃程度で熱処理を行う。
Next, a silicon oxide film 86 is formed so as to cover the entire upper surface. Next, a contact hole for wiring connection is formed. This contact hole is formed by etching the silicon oxide film 86 and the SBT film 83. Naturally, by forming a mask by applying resist, exposing and developing before etching,
Only desired portions are etched away. In the portion where the contact hole is formed as described above, the platinum upper electrode 82
Alternatively, the platinum lower electrode 81 is exposed. After the contact holes are formed, 800 to recover the deterioration of the SBT film 83 due to the various processes performed so far.
Heat treatment is performed at about ° C.

【0128】次に、配線を形成する(図20(d))。
ここでは、スパッタ法を用いて、窒化チタン(TiN)層
87とアルミ(Al)層88の積層構造からなる配線層を
形成する。そして、この配線層を、これをパターニング
することで、配線が完成する。各配線は、先に形成した
コンタクトホール内にも形成されており、ここで白金下
部電極81あるいは白金上部電極82とつながっている
(図20(d))。このようにして、この第4の実施例
の強誘電体容量が完成する。
Next, a wiring is formed (FIG. 20D).
Here, a wiring layer having a stacked structure of a titanium nitride (TiN) layer 87 and an aluminum (Al) layer 88 is formed by a sputtering method. Then, the wiring is completed by patterning the wiring layer. Each wiring is also formed in the previously formed contact hole, where it is connected to the platinum lower electrode 81 or the platinum upper electrode 82 (FIG. 20 (d)). Thus, the ferroelectric capacitor of the fourth embodiment is completed.

【0129】この実施例の強誘電体容量では、櫛の歯と
歯との間の隙間(スリット)部分では、SBT膜83が
一部除去されて薄くなっている。この部分は、SBT膜
83が薄くされていない場合に比べて分極を強制する電
界が非常に小さいため、緩和領域として機能する。した
がって、ある歯に対応する領域に生じている分極状態
と、その隣の歯に対応する領域に生じている分極状態と
の反発が少ない。この結果、このような分極の反発に起
因した分極量劣化を少なくすることができる。なお、緩
和領域の作用については、第1の実施の形態において、
図2(b)を用いて詳細に述べたとおりである。
In the ferroelectric capacitor of this embodiment, in the gap (slit) between the teeth of the comb, the SBT film 83 is partially removed to make it thinner. This portion functions as a relaxation region because the electric field forcing the polarization is very small as compared with the case where the SBT film 83 is not thinned. Therefore, there is little repulsion between the polarization state occurring in the region corresponding to a certain tooth and the polarization state occurring in the region corresponding to the adjacent tooth. As a result, it is possible to reduce the deterioration of the polarization amount due to the repulsion of the polarization. In addition, about the effect | action of a relaxation area | region, in 1st Embodiment,
This is as described in detail with reference to FIG.

【0130】◇第5の実施例 図21はこの発明の第5の実施例における強誘電体容量
の概要を示すものであり、同図(a)は、模式的な平面
図、同図(b)は、同図図(a)のA−A線に沿う模式
的な断面図、同図(c)は、B−B線に沿う模式的な断
面図、図22は、同実施例の強誘電体容量の形成工程を
示す図であり、同図(a),(b)は、主要工程での模
式的な断面図、同図(a'),(b')は、主要工程での
模式的な平面図、また、図23は、同実施例の強誘電体
容量の形成工程を示す図であり、同図(c),(d)
は、主要工程での模式的な断面図、同図(c')は、主
要工程での模式的な平面図である。
Fifth Embodiment FIG. 21 shows an outline of a ferroelectric capacitor according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 21A is a schematic plan view, and FIG. ) Is a schematic cross-sectional view along the line AA in FIG. 2A, FIG. 2C is a schematic cross-sectional view along the line BB in FIG. 2A, and FIG. FIGS. 7A and 7B are diagrams showing a process of forming a dielectric capacitor, in which FIGS. 7A and 7B are schematic cross-sectional views in a main process, and FIGS. FIGS. 23A and 23B are schematic plan views and FIGS. 23A and 23B are views showing a ferroelectric capacitor forming process of the embodiment, and FIGS.
Is a schematic cross-sectional view in a main process, and FIG. (C ′) is a schematic plan view in a main process.

【0131】この第5の実施例の強誘電体容量は、図2
1(a)〜(c)に示すとおり、Ir/IrO下部電
極91と、Ir/IrO上部電極92と、強誘電体で
あるPLZT膜93とを備えて構成されている。
The ferroelectric capacitor of the fifth embodiment is shown in FIG.
As shown in FIGS. 1 (a) to 1 (c), it is configured to include an Ir / IrO 2 lower electrode 91, an Ir / IrO 2 upper electrode 92, and a PLZT film 93 that is a ferroelectric.

【0132】Ir/IrO下部電極91とIr/Ir
上部電極92とは、対になって構成されている。I
r/IrO下部電極91はPLZT膜93の下側面に
埋め込まれている。一方、Ir/IrO上部電極92
は、PLZT膜93の図中上側面上に配置されている。
Ir / IrO 2 lower electrode 91 and Ir / Ir
The O 2 upper electrode 92 is configured as a pair. I
The r / IrO 2 lower electrode 91 is embedded in the lower surface of the PLZT film 93. On the other hand, Ir / IrO 2 upper electrode 92
Are arranged on the upper side surface of the PLZT film 93 in the figure.

【0133】Ir/IrO下部電極91及びIr/I
rO上部電極92は、各所にスリットが形成されてお
り、全体としてはともに櫛形である。各部の寸法、特
に、この櫛の歯に相当する部分の幅及び長さ、歯と歯の
間の隙間(スリット)部分の幅が、互いに同一とされて
いる。Ir/IrO上部電極92とIr/IrO
部電極91とは、その櫛の“歯”の位置及び方向がそろ
えて配置されており、図中上から見た場合ちょうどこの
歯が互いに重なって見えるようになっている(図21
(a)参照)。ただし、その向きは、互いにちょうど1
80度逆向きにされている。つまり、2つの櫛が歯を対
向させて配置された状態となっている。
Ir / IrO 2 lower electrode 91 and Ir / I
The rO 2 upper electrode 92 has slits formed at various places, and both have a comb shape as a whole. The dimensions of each part, particularly the width and length of the portion corresponding to the teeth of the comb, and the width of the gap (slit) between the teeth are the same. The Ir / IrO 2 upper electrode 92 and the Ir / IrO 2 lower electrode 91 are arranged in the same position and in the direction of the “teeth” of the comb, and when viewed from the top in the figure, these teeth just overlap each other. It is visible (Fig. 21
(See (a)). However, the directions are exactly 1
It is turned upside down by 80 degrees. That is, two combs are arranged with their teeth facing each other.

【0134】Ir/IrO下部電極91及びIr/I
rO上部電極92は、いずれも酸化イリジウムとイリ
ジウムとの積層構造体によって構成されている。なお、
この図21(a)〜(c)では、強誘電体容量を構成す
る部分だけを取り出して描いているが、実際には、この
ような強誘電体容量は、基板上に、絶縁用の保護膜、配
線等と共に形成されている。
Ir / IrO 2 lower electrode 91 and Ir / I
Each of the rO 2 upper electrodes 92 is formed of a laminated structure of iridium oxide and iridium. In addition,
In FIGS. 21 (a) to 21 (c), only the portion constituting the ferroelectric capacitor is drawn and drawn. However, in actuality, such a ferroelectric capacitor is provided on the substrate by an insulating protection capacitor. It is formed together with a film, wiring and the like.

【0135】次に、図22及び図23を参照して、この
第5の実施例の強誘電体容量の作成手順について説明す
る。まず、シリコン基板94上にシリコン酸化膜95を
形成する。次に、このシリコン酸化膜59上に、 Ir
/IrO下部電極91を形成する(図22(a),
(a'))。このIr/IrO下部電極91は、具体
的には以下のようにして形成される。すなわち、まず、
シリコン酸化膜95の上に、スパッタ法によって酸化イ
リジウムとイリジウムを厚さ100nmずつ成膜する。
続いてこの膜を、図22(a')に示す形状にパターニ
ングする。このパターニングは、レジストを塗布した
後、露光・現像後、アルゴン、塩素、酸素からなるエッ
チングガスを用いて反応性イオンエッチングすることで
行う。このようにして、Ir/IrO下部電極91が
できる。
Next, with reference to FIGS. 22 and 23, a description will be given of a procedure for forming a ferroelectric capacitor according to the fifth embodiment. First, a silicon oxide film 95 is formed on a silicon substrate 94. Next, on this silicon oxide film 59, Ir
/ IrO 2 lower electrode 91 is formed (FIG. 22A,
(A ')). The Ir / IrO 2 lower electrode 91 is specifically formed as follows. That is, first,
On the silicon oxide film 95, iridium oxide and iridium are formed in a thickness of 100 nm by a sputtering method.
Subsequently, this film is patterned into the shape shown in FIG. This patterning is performed by applying a resist, exposing and developing, and performing reactive ion etching using an etching gas composed of argon, chlorine, and oxygen. Thus, an Ir / IrO 2 lower electrode 91 is formed.

【0136】次に、上面全体にPLZT膜93を製膜す
る(図22(b))。具体的には、PLZTのゾルゲル
溶液を塗布し、この後、酸素中、600℃で所定時間焼
成することで、PLZT膜93ができる。
Next, a PLZT film 93 is formed on the entire upper surface (FIG. 22B). Specifically, a PLZT film 93 is formed by applying a sol-gel solution of PLZT and thereafter baking it in oxygen at 600 ° C. for a predetermined time.

【0137】次に、PLZT膜93をパターニングし
て、その不要部分を除去する(図228(b),
(b'))。具体的な処理は以下の通りである。すなわ
ち、レジストを塗布し、これを露光・現像することで、
所望パターンのマスクを形成する。この後、このマスク
を通じて、PLZT膜93をエッチングする。ここでは
このエッチングを、アルゴン、塩素、酸素からなるエッ
チングガスを用いた、反応性イオンエッチングによって
行っている。以上の処理によって、PLZT膜93は、
図22(b),(b')に示すようにパターニングされ
る。
Next, the PLZT film 93 is patterned to remove unnecessary portions thereof (FIG. 228 (b),
(B ')). The specific processing is as follows. In other words, by applying a resist and exposing and developing it,
A mask having a desired pattern is formed. Thereafter, the PLZT film 93 is etched through this mask. Here, this etching is performed by reactive ion etching using an etching gas composed of argon, chlorine and oxygen. By the above processing, the PLZT film 93 becomes
Patterning is performed as shown in FIGS.

【0138】次に、 PLZT膜93等の上に、 Ir/
IrO上部電極92を形成する(図23(c),
(c'))。このIr/IrO上部電極92は、具体
的には以下のようにして形成される。すなわち、まず、
上側全体に、スパッタ法によって酸化イリジウムとイリ
ジウムを厚さ100nmずつ成膜する。続いてこの膜
を、図23(c),(c')に示す形状にパターニング
する。このパターニングは、レジストを塗布した後、露
光・現像後、アルゴン、塩素、酸素からなるエッチング
ガスを用いて反応性イオンエッチングすることで行う。
このようにして、Ir/IrO上部電極92ができ
る。
Next, on the PLZT film 93 or the like, Ir /
An IrO 2 upper electrode 92 is formed (FIG. 23C,
(C ')). The Ir / IrO 2 upper electrode 92 is specifically formed as follows. That is, first,
Iridium oxide and iridium are each formed to a thickness of 100 nm on the entire upper side by a sputtering method. Subsequently, this film is patterned into the shape shown in FIGS. This patterning is performed by applying a resist, exposing and developing, and performing reactive ion etching using an etching gas composed of argon, chlorine, and oxygen.
Thus, an Ir / IrO 2 upper electrode 92 is formed.

【0139】次に、上側の全体を覆うように、シリコン
酸化膜96を形成する。次に、配線接続用のコンタクト
ホールを形成する。このコンタクトホールは、シリコン
酸化膜96及びPLZT膜93をエッチングすることで
形成する。当然、エッチングに先立って、レジストの塗
布、露光・現像によってマスクを形成しておくことで、
所望の部分のみがエッチング除去される。このようにコ
ンタクトホールを形成した部分では、Ir/IrO
部電極91あるいはIr/IrO 上部電極92が露出
した状態となる。コンタクトホールを形成した後、これ
までに行った各種処理によるPLZT膜93の劣化を回
復させるために、400℃程度で熱処理を行う。
Next, silicon is covered so as to cover the entire upper side.
An oxide film 96 is formed. Next, contact for wiring connection
Form a hole. This contact hole is made of silicon
By etching the oxide film 96 and the PLZT film 93
Form. Of course, prior to etching,
By forming a mask with cloth, exposure and development,
Only desired portions are etched away. Like this
In the portion where the contact hole is formed, Ir / IrO2under
Part electrode 91 or Ir / IrO 2Upper electrode 92 is exposed
It will be in the state of having done. After forming the contact hole,
The deterioration of the PLZT film 93 due to the various processes performed up to
In order to recover, a heat treatment is performed at about 400 ° C.

【0140】次に、配線を形成する(図23(d))。
ここでは、スパッタ法を用いて、窒化チタン/タングス
テンシリサイド(TiN/WSi)層97とアルミ層9
8との積層構造からなる配線層を形成する。そして、こ
の配線層を、これをパターニングすることで、配線が完
成する。各配線は、先に形成したコンタクトホール内に
も形成されており、ここでIr/IrO下部電極91
あるいはIr/IrO 上部電極92とつながってい
る。このようにして、この第5の実施例の強誘電体容量
が完成する。
Next, a wiring is formed (FIG. 23D).
Here, titanium nitride / tungsten is formed by using a sputtering method.
Tensilicide (TiN / WSi) layer 97 and aluminum layer 9
8 is formed. And this
Wiring is completed by patterning this wiring layer.
To achieve. Each wiring is placed in the previously formed contact hole.
Are also formed, where Ir / IrO2Lower electrode 91
Or Ir / IrO 2Connected to upper electrode 92
You. Thus, the ferroelectric capacitor of the fifth embodiment
Is completed.

【0141】この実施例の強誘電体容量では、Ir/I
rO下部電極91とIr/IrO 上部電極92との
間に電圧を印加した場合、櫛の歯によって挟まれている
部分ではPLZT膜93に分極が生じる。しかし、櫛の
歯の隙間部分(スリット)直下の部分ではPLZT膜9
3に分極が生じない。したがって、このような分極して
いない部分が緩和領域として機能するため、分極状態が
安定する。なお、緩和領域の作用については、第1の実
施の形態において、図2(b)を用いて詳細に述べたと
おりである。
In the ferroelectric capacitor of this embodiment, Ir / I
rO2Lower electrode 91 and Ir / IrO 2With the upper electrode 92
When voltage is applied between them, it is sandwiched by the teeth of the comb
In the portion, the PLZT film 93 is polarized. But for the comb
The PLZT film 9 is located just below the tooth gap (slit).
No polarization occurs in 3. Therefore, such a polarization
The part that does not function as a relaxation region,
Stabilize. Note that the effect of the relaxation region is described in the first practical example.
The embodiment has been described in detail with reference to FIG.
It is a cage.

【0142】◇第6の実施例 図24は、この発明の第6の実施例における強誘電体容
量の概要を示すものであり、同図(a)は、模式的な平
面図、同図(b)は、図24(a)のA−A線に沿う模
式的な断面図、同図(c)は、B−B線に沿う模式的な
断面図、図25は、同実施例の強誘電体容量の形成工程
を示す図であり、同図(a)〜(c)は主要工程での模
式的な断面図、同図(a'),(b')は主要工程での模
式的な平面図、また、図26は、同実施例の強誘電体容
量の形成工程を示す図であり、同図(d),(e)は主
要工程での模式的な断面図、同図(d')は主要工程で
の模式的な平面図である。
Sixth Embodiment FIG. 24 shows an outline of a ferroelectric capacitor according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 24A is a schematic plan view and FIG. FIG. 24B is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG. 24A, FIG. 24C is a schematic cross-sectional view taken along line BB, and FIG. 3A to 3C are schematic cross-sectional views showing main steps, and FIGS. 3A to 3C are schematic cross-sectional views showing main steps. FIG. 26 is a diagram showing a step of forming a ferroelectric capacitor of the embodiment, and FIGS. 26 (d) and (e) are schematic cross-sectional views showing main steps. d ′) is a schematic plan view of the main process.

【0143】この第6の実施の形態の強誘電体容量は、
図24(a),(b),(c)に示すとおり、白金下部
電極101と、第1の白金上部電極102と、第2の白
金上部電極103と、強誘電体であるPZT膜104
と、強誘電体であるPbTiO (以下、簡単に、PT
ともいう)の膜105とを備えて構成されている。
The ferroelectric capacitance of the sixth embodiment is
As shown in FIGS. 24 (a), (b) and (c), the lower part of platinum
An electrode 101, a first platinum upper electrode 102, and a second white
A gold upper electrode 103 and a PZT film 104 which is a ferroelectric substance
And ferroelectric PbTiO 3(Below, simply, PT
) Film 105.

【0144】白金下部電極101、第1の白金上部電極
102及び第3の白金上部電極103は、互いの間にP
ZT膜104あるいはPT膜105を挟み込んだ状態
で、重ねるようにして配置されている。白金下部電極1
01は、板状であり、PZT膜104の図中下側面に埋
め込むまれた状態となっている。第1の白金上部電極1
02は、図24(a),(b),(c)からわかるとお
り、各所にスリットが形成されており、全体としては櫛
形にされている。この第1の白金上部電極102は、P
ZT膜104とPT膜105との接合面位置において、
PT膜105の側に埋め込まれた状態となっている。第
2の白金上部電極103は、板状であり、第1の白金上
部電極102と対向した状態で、PT膜105の図中上
側面に設けられている。
A platinum lower electrode 101, a first platinum upper electrode 102, and a third platinum upper electrode 103
The ZT film 104 or the PT film 105 is disposed so as to overlap with the ZT film 104 or the PT film 105 therebetween. Platinum lower electrode 1
Reference numeral 01 denotes a plate-like shape, which is embedded in the lower surface of the PZT film 104 in the figure. First platinum upper electrode 1
As can be seen from FIGS. 24 (a), (b), and (c), No. 02 has slits formed at various points, and is formed in a comb shape as a whole. This first platinum upper electrode 102 is
At the bonding surface position between the ZT film 104 and the PT film 105,
It is embedded in the PT film 105 side. The second platinum upper electrode 103 has a plate shape, and is provided on the upper side surface of the PT film 105 in a state facing the first platinum upper electrode 102 in the drawing.

【0145】PZT膜104及びPT膜105は、いず
れも強誘電性を備えている。先に述べたとおり、第1の
白金上部電極102は櫛形に構成されているため、両膜
は互いにこの第1の白金上部電極102の櫛の歯と歯と
の間の隙間(スリット)を通じて一体的につながってい
る。
Both the PZT film 104 and the PT film 105 have ferroelectricity. As described above, since the first platinum upper electrode 102 is formed in a comb shape, both films are integrated with each other through the gap (slit) between the teeth of the comb of the first platinum upper electrode 102. Are connected.

【0146】なお、この図24(a),(b),(c)
では、強誘電体容量を構成する部分だけを取り出して描
いているが、実際には、このような強誘電体容量は、基
板上に、絶縁用の保護膜、配線等と共に形成されてい
る。
Note that FIGS. 24 (a), (b) and (c)
In FIG. 1, only the portion constituting the ferroelectric capacitor is drawn and drawn. However, in practice, such a ferroelectric capacitor is formed on a substrate together with a protective film for insulation, wiring, and the like.

【0147】次に、図25,及び図26を参照して、こ
の第6の実施例の強誘電体容量の作成手順について説明
する。まず、シリコン基板106の表面にシリコン酸化
膜107を形成する。次に、このシリコン酸化膜107
上に、白金下部電極101を形成する(図25(a),
(a'))。この白金下部電極101は、具体的には以
下のようにして形成される。すなわち、まず、シリコン
酸化膜107の上に、スパッタ法によってチタンを厚さ
30nmだけ成膜する。ここで形成したチタンの膜は、
白金下部電極の密着層となる。さらにこのチタンの膜の
上に、スパッタ法によって白金を200nmだけ成膜す
る。続いてこの白金膜及びチタン膜を、図25(a),
(a')に示す形状にパターニングする。このパターニ
ングは、白金膜にレジストを塗布した後、露光・現像
後、アルゴン、塩素、酸素からなるエッチングガスを用
いて反応性イオンエッチングすることで行う。このよう
にして、白金下部電極101ができる。
Next, with reference to FIG. 25 and FIG. 26, a procedure for forming the ferroelectric capacitor of the sixth embodiment will be described. First, a silicon oxide film 107 is formed on the surface of a silicon substrate 106. Next, this silicon oxide film 107
A platinum lower electrode 101 is formed thereon (FIG. 25A,
(A ')). The platinum lower electrode 101 is specifically formed as follows. That is, first, a 30 nm-thick titanium film is formed on the silicon oxide film 107 by a sputtering method. The titanium film formed here is
It becomes an adhesion layer of the platinum lower electrode. Further, platinum is deposited to a thickness of 200 nm on the titanium film by a sputtering method. Subsequently, the platinum film and the titanium film are formed as shown in FIG.
It is patterned into the shape shown in FIG. This patterning is performed by applying a resist to a platinum film, exposing and developing, and then performing reactive ion etching using an etching gas composed of argon, chlorine, and oxygen. Thus, the platinum lower electrode 101 is formed.

【0148】次に、このシリコン酸化膜107及び白金
下部電極101の上全体を覆うようにPZT膜104を
形成する。具体的には、スパッタ法を用いて全面にPZ
Tを製膜し、これを 酸素中、600℃で30分間焼成
することで、PZT膜104ができる。
Next, a PZT film 104 is formed so as to cover the entire silicon oxide film 107 and the platinum lower electrode 101. Specifically, PZ is applied over the entire surface by using a sputtering method.
A PZT film 104 is formed by forming T and sintering it in oxygen at 600 ° C. for 30 minutes.

【0149】次に、このPZT膜104の上に、第1の
白金上部電極102を形成する(図25(b),
(b'))。具体的には、まず、PZT膜104の上全
面にスパッタ法によって、白金を所定の厚さだけ成膜す
る。そして、この白金膜を、白金下部電極101を形成
する場合と同様の手法でパターニングすることで、第1
の白金上部電極102が完成する。
Next, a first platinum upper electrode 102 is formed on the PZT film 104 (FIG. 25B,
(B ')). Specifically, first, platinum is formed to a predetermined thickness on the entire surface of the PZT film 104 by a sputtering method. Then, this platinum film is patterned in the same manner as in the case of forming the platinum lower electrode 101, so that the first film is formed.
Is completed.

【0150】次に、このPZT膜104及び第1の白金
上部電極102の上全体を覆うようにPT膜105を形
成する。具体的には、スパッタ法を用いてPTを製膜
し、これを酸素中、600℃で30分間焼成すること
で、PT膜105ができる。
Next, a PT film 105 is formed so as to entirely cover the PZT film 104 and the first platinum upper electrode 102. Specifically, the PT film 105 is formed by forming a PT film using a sputtering method and baking it at 600 ° C. for 30 minutes in oxygen.

【0151】次に、このPT膜105の上に、第2の白
金上部電極103を形成する(図25(c))。具体的
には、まず、PT膜105の上全面に、スパッタ法によ
って、白金を所定の厚さだけ成膜する。そして、この白
金膜を、白金下部電極101を形成する場合と同様の手
法でパターニングすることで、第2の白金上部電極10
3が完成する。
Next, a second platinum upper electrode 103 is formed on the PT film 105 (FIG. 25C). Specifically, first, platinum is formed to a predetermined thickness on the entire surface of the PT film 105 by a sputtering method. Then, this platinum film is patterned in the same manner as in the case of forming the platinum lower electrode 101, so that the second platinum upper electrode 10 is formed.
3 is completed.

【0152】続いて、PZT膜104及びPT膜105
をパターニングして、その不要部分を除去する。具体的
には以下の通りに行う。まず、PT膜105等の上に、
レジストを塗布し、露光・現像することで、必要部分だ
けを覆ったマスクを形成する。そして、このマスクを通
じて反応性イオンエッチングを行う。エッチングガスに
は、アルゴン、塩素、酸素からなるものを用いた。以上
の処理によって、PZT膜104及びPT膜105を図
26(d),(d')に示されている状態にパターニン
グすることができる。
Subsequently, the PZT film 104 and the PT film 105
Is patterned to remove unnecessary portions thereof. Specifically, it is performed as follows. First, on the PT film 105 and the like,
A resist is applied, exposed and developed to form a mask covering only necessary portions. Then, reactive ion etching is performed through this mask. A gas composed of argon, chlorine and oxygen was used as an etching gas. Through the above processing, the PZT film 104 and the PT film 105 can be patterned into the state shown in FIGS.

【0153】次に、上側面の全体を覆うように、シリコ
ン酸化膜108を形成する(図26(d),
(d'))。次に、配線接続用のコンタクトホールを形
成する。このコンタクトホールは、シリコン酸化膜10
8、PZT膜104及びPT膜105をエッチングする
ことで形成する。当然、エッチングに先立って、レジス
トの塗布、露光・現像によってマスクを形成しておくこ
とで、所望の部分のみがエッチング除去される。このよ
うにコンタクトホールを形成した部分では、第1の白金
上部電極102、第2の白金上部電極103あるいは白
金下部電極101が露出した状態となる。コンタクトホ
ールを形成した後、これまでに行った各種処理によるP
ZT膜104及びPT膜105の劣化を回復させるため
に、500℃程度で熱処理を行う。
Next, a silicon oxide film 108 is formed so as to cover the entire upper surface (FIG. 26D,
(D ')). Next, a contact hole for wiring connection is formed. This contact hole is formed in the silicon oxide film 10
8, formed by etching the PZT film 104 and the PT film 105. Naturally, by forming a mask by applying, exposing, and developing a resist prior to etching, only a desired portion is removed by etching. In the portion where the contact hole is formed, the first platinum upper electrode 102, the second platinum upper electrode 103 or the platinum lower electrode 101 is exposed. After forming the contact hole, P
In order to recover the deterioration of the ZT film 104 and the PT film 105, a heat treatment is performed at about 500 ° C.

【0154】次に、配線を形成する(図26(e))。
ここでは、スパッタ法を用いて、配線層となるタングス
テンシリサイド(WSi)層109を形成する。そし
て、このタングステンシリサイド層109を、パターニ
ングすることで、配線が完成する。各配線は、先に形成
したコンタクトホール内にも形成されており、ここで白
金下部電極101、第1の白金上部電極102あるいは
第2の白金上部電極103とつながっている。このよう
にして、この第6の実施例の強誘電体容量が完成する。
Next, a wiring is formed (FIG. 26E).
Here, a tungsten silicide (WSi) layer 109 to be a wiring layer is formed by a sputtering method. The wiring is completed by patterning the tungsten silicide layer 109. Each wiring is also formed in the previously formed contact hole, where it is connected to the platinum lower electrode 101, the first platinum upper electrode 102, or the second platinum upper electrode 103. Thus, the ferroelectric capacitor of the sixth embodiment is completed.

【0155】次に、この第6の実施例における強誘電体
容量の実際の回路装置への適用例を説明する。ここでは
この強誘電体容量(図24、図25,図26)を、1T
1C構造のメモリ(図28)に適用する場合について述
べる。この強誘電体容量を、図28における強誘電体容
量174として使用する。すなわち、第1の白金上部電
極102を図28の端子T1に、白金下部電極101を
端子T2に接続する。第2の白金上部電極103は端子
T2に接続する。この場合、第1の白金上部電極102
と白金下部電極101とに挟まれた領域においては、P
ZT膜104が分極する。第1の白金上部電極102と
第2の白金上部電極103とに挟まれた領域において
は、PT膜105が分極する。ただし、その分極の向き
は互いに逆である。
Next, an example in which the ferroelectric capacitor according to the sixth embodiment is applied to an actual circuit device will be described. Here, this ferroelectric capacitor (FIGS. 24, 25, and 26) is referred to as 1T
A case where the present invention is applied to a memory having a 1C structure (FIG. 28) will be described. This ferroelectric capacitor is used as the ferroelectric capacitor 174 in FIG. That is, the first platinum upper electrode 102 is connected to the terminal T1 in FIG. 28, and the platinum lower electrode 101 is connected to the terminal T2. The second platinum upper electrode 103 is connected to the terminal T2. In this case, the first platinum upper electrode 102
In the region between the electrode and the platinum lower electrode 101, P
The ZT film 104 is polarized. In a region sandwiched between the first platinum upper electrode 102 and the second platinum upper electrode 103, the PT film 105 is polarized. However, the directions of the polarization are opposite to each other.

【0156】第1の白金上部電極102は櫛形であるた
め、この櫛の歯と歯との間の隙間部分(スリット)にお
いては、白金下部電極101と第2の白金上部電極10
3とによって挟まれた状態となっている。しかし、第2
の白金上部電極103と白金下部電極101とは同電位
であるため、この部分ではPZT膜104及びPT膜1
05は分極しない。この分極していない部分が緩和領域
として機能するため、分極状態が安定する。なお、緩和
領域の作用については、第1の実施の形態において、図
2(b)を用いて詳細に述べたとおりである。
Since the first platinum upper electrode 102 is comb-shaped, the platinum lower electrode 101 and the second platinum upper electrode 10 are formed in the gaps (slits) between the teeth of the comb.
3 are sandwiched. But the second
Since the platinum upper electrode 103 and the platinum lower electrode 101 have the same potential, the PZT film 104 and the PT film 1
05 is not polarized. Since the unpolarized portion functions as a relaxation region, the polarization state is stabilized. The operation of the relaxation region is as described in detail in the first embodiment with reference to FIG.

【0157】以上、この発明の実施の形態及び実施例を
図面により詳述してきたが、具体的な構成はこの実施の
形態、実施例に限られるものではなく、この発明の要旨
を逸脱しない範囲の設計変更などがあってもこの発明に
含まれる。例えば第1の実施の形態においては、2つの
電極対の高さ方向(図1(b),(c)及び図2
(a),(b)における上下方向、図1(d),(e)
における左右方向)における位置をずらされていた。し
かし、両電極対の高さ方向における位置は必ずしもずら
されている必要はない。図27(a),(b)に示す例
のごとく一致していても構わない。
Although the embodiments and examples of the present invention have been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to these embodiments and examples, and does not depart from the gist of the present invention. Even if there is a change in design, the invention is included in the present invention. For example, in the first embodiment, in the height direction of two electrode pairs (FIGS. 1B and 1C and FIG.
(A), (b) in the vertical direction, FIG. 1 (d), (e)
In the right-left direction). However, the positions in the height direction of both electrode pairs need not necessarily be shifted. They may match as in the example shown in FIGS. 27 (a) and 27 (b).

【0158】また、第1の実施の形態においては、2つ
の電極対を構成する各電極の幅を同じにしていた。しか
し、図27(a),(b)に示す例のごとく、第1の電
極対と、第2の電極対とでその電極の幅が異なる構成と
してもよい。先に述べたとおり、第1の実施の形態の使
用方法Bにおける効果は、緩和領域の大きさによって異
なる。したがって、第1の電極対と第2の電極対とで電
極の幅を異なったものとしておけば、いずれの電極対に
電圧を印加するか(つまり、どちらの電極対の設けられ
ている領域を緩和領域として利用するか)によって、分
極容量の大きさ及び分極量低下の抑制効果が異なってく
る。いずれの電極対に電圧を印加するかは、必要とされ
る分極容量の大きさと分極量低下の抑制効果の大きさと
を考慮して決定する。例えば、さほど大きな分極容量は
必要ないが、分極量の低下を極力抑制したい場合には、
幅の狭い電極によって構成される電極対に電圧を印加
し、幅の広い電極(の設けられている領域)は緩和領域
の一部として利用する。逆に、分極量の低下はある程度
生じても構わないが、大きな分極容量が必要な場合に
は、幅の広い電極によって構成される電極対に電圧を印
加し、幅の狭い電極(の設けられている領域)は緩和領
域の一部として利用する。このようにすれば、つまり、
実際に使用される場合の要求仕様に応じて、一つの容量
を使い分けることができる。
In the first embodiment, the width of each electrode constituting the two electrode pairs is the same. However, as in the example shown in FIGS. 27A and 27B, the width of the first electrode pair may be different from that of the second electrode pair. As described above, the effect in the method of use B of the first embodiment differs depending on the size of the relaxation region. Therefore, if the widths of the electrodes are different between the first electrode pair and the second electrode pair, it is determined which electrode pair is to be applied with a voltage (that is, the region in which the electrode pair is provided). Depending on whether it is used as a relaxation region), the magnitude of the polarization capacity and the effect of suppressing the decrease in the polarization amount differ. Which electrode pair is to be applied with a voltage is determined in consideration of the required magnitude of the polarization capacity and the magnitude of the effect of suppressing the decrease in the amount of polarization. For example, if a very large polarization capacity is not required, but a reduction in the amount of polarization is to be minimized,
A voltage is applied to an electrode pair composed of a narrow electrode, and the wide electrode (the region where the electrode is provided) is used as a part of the relaxation region. Conversely, a decrease in the polarization amount may occur to some extent, but when a large polarization capacity is required, a voltage is applied to an electrode pair composed of a wide electrode and a narrow electrode is provided. Area) is used as a part of the relaxation area. That way,
One capacity can be used properly according to the required specifications when actually used.

【0159】第3の実施の形態及び第4の実施例では、
櫛形電極の歯(電極部分)と歯との間部分(スリット)
における強誘電体の厚さを、歯の直下部分の3/4以下
にしていた。しかし、具体的な数値はこれに限定される
ものではなく、歯の直下部分よりも多少なりとも薄くな
っていれば、ある程度の効果は期待できる。
In the third embodiment and the fourth embodiment,
The part between the teeth (electrode part) of the comb-shaped electrode (teeth) (slit)
The thickness of the ferroelectric material in was set to 3/4 or less of the portion immediately below the teeth. However, the specific numerical value is not limited to this, and a certain effect can be expected as long as it is slightly thinner than the portion immediately below the tooth.

【0160】第1の実施例では、上部電極32,34、
下部電極31,33をそれぞれ1つずつで構成してい
た。しかし、電位を同一にする領域を必ずしも一つの電
極でカバーする必要はない。同じ電位に保たれることに
なる電極を複数個形成し、これを配線によってつなぐよ
うにしてもよい。他の実施例についても同様である。ま
た、第1の実施例では、基板としてシリコン基板を用い
たが、これ以外にも、トランジスタ等の半導体素子を形
成した半導体基板や、ガラス基板等も利用可能である。
さらには、強誘電体は、強誘電体のみから構成されてい
る必要はない。部材全体として強誘電性を示すのであれ
ば、強誘電体と、常誘電体とを積層、配列等したもので
あっても構わない。
In the first embodiment, the upper electrodes 32, 34,
Each of the lower electrodes 31 and 33 was constituted by one. However, it is not always necessary to cover a region having the same potential with one electrode. A plurality of electrodes that are kept at the same potential may be formed, and these may be connected by wiring. The same applies to other embodiments. In the first embodiment, a silicon substrate is used as a substrate. However, a semiconductor substrate on which a semiconductor element such as a transistor is formed, a glass substrate, or the like can also be used.
Further, the ferroelectric does not need to be composed only of a ferroelectric. As long as the member as a whole exhibits ferroelectricity, a ferroelectric material and a paraelectric material may be laminated or arranged.

【0161】上記説明では、この発明の強誘電体容量を
適用することで、データ判別できなくなるまでの寿命を
長くした半導体メモリの例を述べた。しかし、この発明
の強誘電体容量の適用範囲はこれに限定されるものでは
なく、様々な回路装置に利用可能である。
In the above description, an example of a semiconductor memory in which the life until data can no longer be determined by applying the ferroelectric capacitor of the present invention has been described. However, the application range of the ferroelectric capacitor of the present invention is not limited to this, and can be used for various circuit devices.

【0162】[0162]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の構成に
よれば、保持特性に優れ分極量の経時劣化が少ない強誘
電体容量びこれを備えた回路装置(例えば、メモリ等の
半導体回路装置)を実現できる。
As described above, according to the structure of the present invention, a ferroelectric capacitor having excellent holding characteristics and little deterioration of polarization over time and a circuit device having the same (for example, a semiconductor circuit device such as a memory) ) Can be realized.

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

【図1】この発明の第1の実施の形態である強誘電体容
量の概要を示す図であり、同図(a)は模式的な平面
図、同図(b)は同図(a)のA−A線に沿う模式的な
断面図、同図(c)はD−D線に沿う模式的な断面図、
同図(d)はC−C線に沿う模式的な断面図、同図
(e)はB−B線に沿う模式的な断面図である。
FIG. 1 is a diagram showing an outline of a ferroelectric capacitor according to a first embodiment of the present invention, wherein FIG. 1 (a) is a schematic plan view and FIG. 1 (b) is FIG. (C) is a schematic cross-sectional view along the line A-D, and FIG.
FIG. 1D is a schematic cross-sectional view along the line CC, and FIG. 1E is a schematic cross-sectional view along the line BB.

【図2】第1の実施の形態の強誘電体容量における分極
の様子を示す図であり、同図(a)は分極方向が異なる
領域を交互に形成した場合、同図(b)は緩和領域を設
けた場合を示している。
FIGS. 2A and 2B are diagrams showing a state of polarization in the ferroelectric capacitor according to the first embodiment. FIG. 2A shows a case where regions having different polarization directions are formed alternately, and FIG. This shows a case where an area is provided.

【図3】この発明の第2の実施の形態である強誘電体容
量の概要を示す図であり、同図(a)は模式的な平面
図、同図(b)は同図(a)のA−A線に沿う模式的な
断面図、同図(c)はB−B線に沿う模式的な断面図で
ある。
3A and 3B are diagrams schematically showing a ferroelectric capacitor according to a second embodiment of the present invention, wherein FIG. 3A is a schematic plan view, and FIG. Is a schematic cross-sectional view along the line AA, and FIG. 3C is a schematic cross-sectional view along the line BB.

【図4】第2の実施の形態の強誘電体容量における分極
の様子を示す図であり、同図(a)は分極方向が異なる
領域を交互に形成した場合、同図(b)は緩和領域を設
けた場合を示している。
4A and 4B are diagrams showing a state of polarization in a ferroelectric capacitor according to the second embodiment. FIG. 4A shows a case where regions having different polarization directions are formed alternately, and FIG. This shows a case where an area is provided.

【図5】この発明の第3の実施の形態である強誘電体容
量の概要を示す図であり、同図(a)は模式的な平面
図、同図(b)は同図(a)のA−A線に沿う模式的な
断面図である。
FIGS. 5A and 5B are diagrams showing an outline of a ferroelectric capacitor according to a third embodiment of the present invention, wherein FIG. 5A is a schematic plan view, and FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図6】この発明の第4の実施の形態である強誘電体容
量の概要を示す図であり、同図(a)は模式的な平面
図、同図(b)は同図(a)のA−A線に沿う模式的な
断面図、同図(c)はB−B線に沿う模式的な断面図で
ある。
FIG. 6 is a diagram showing an outline of a ferroelectric capacitor according to a fourth embodiment of the present invention, wherein FIG. 6A is a schematic plan view, and FIG. Is a schematic cross-sectional view along the line AA, and FIG. 3C is a schematic cross-sectional view along the line BB.

【図7】この発明の第1の実施例における強誘電体容量
の構造を示すものであり、同図(a)は模式的な平面
図、同図(b)は同図(a)のA−A線に沿う模式的な
断面図、同図(c)はD−D線に沿う模式的な断面図、
同図(d)はC−C線に沿う模式的な断面図、同図
(e)はB−B線に沿う模式的な断面図である。
FIGS. 7A and 7B show the structure of the ferroelectric capacitor according to the first embodiment of the present invention. FIG. 7A is a schematic plan view, and FIG. FIG. 1C is a schematic cross-sectional view along the line A, FIG. 2C is a schematic cross-sectional view along the DD line,
FIG. 1D is a schematic cross-sectional view along the line CC, and FIG. 1E is a schematic cross-sectional view along the line BB.

【図8】第1の実施例の強誘電体容量の形成工程を示す
図であり、同図(a)〜(c)は、主要工程での模式的
な断面図、同図(a'),(c')は、主要工程での模式
的な平面図である。
FIGS. 8A to 8C are diagrams showing a process of forming a ferroelectric capacitor according to the first embodiment. FIGS. 8A to 8C are schematic cross-sectional views showing main processes, and FIGS. , (C ′) are schematic plan views of the main steps.

【図9】第1の実施例の強誘電体容量の形成工程を示す
図であり、同図(d),(e)は、主要工程での模式的
な断面図である。
FIG. 9 is a view showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to the first embodiment, and FIGS. 9 (d) and 9 (e) are schematic cross-sectional views showing main steps.

【図10】この発明の第2の実施例における強誘電体容
量の構造を示すものであり、同図(a)は、模式的な平
面図、同図(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式
的な断面図である。
FIGS. 10A and 10B show a structure of a ferroelectric capacitor according to a second embodiment of the present invention. FIG. 10A is a schematic plan view, and FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図11】第2の実施例の強誘電体容量の形成工程を示
す図であり、同図(a),(b)は、主要工程での模式
的な断面図、同図(a')は、主要工程での模式的な平
面図である。
FIGS. 11A and 11B are diagrams showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to the second embodiment, wherein FIGS. 11A and 11B are schematic cross-sectional views showing main steps, and FIG. FIG. 3 is a schematic plan view in a main step.

【図12】第2の実施例の強誘電体容量の形成工程を示
す図であり、同図(c)〜(e)は、主要工程での模式
的な断面図、同図(c'),(e')は、主要工程での模
式的な平面図である。
FIG. 12 is a view showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to the second embodiment. FIGS. 12 (c) to 12 (e) are schematic sectional views showing main steps, and FIG. 12 (c ′). , (E ′) are schematic plan views in main steps.

【図13】この発明の第2の実施例の変形例を示す模式
的な断面図である。
FIG. 13 is a schematic sectional view showing a modification of the second embodiment of the present invention.

【図14】この発明の第3の実施例における強誘電体容
量の構造を示すものであり、同図(a)は模式的な平面
図、同図(b)は同図(a)のA−A線に沿う模式的な
断面図である。
14A and 14B show the structure of a ferroelectric capacitor according to a third embodiment of the present invention. FIG. 14A is a schematic plan view, and FIG. FIG. 4 is a schematic cross-sectional view taken along line -A.

【図15】第3の実施例の強誘電体容量の形成工程を示
す図であり、同図(a),(b)は、主要工程での模式
的な断面図、同図(a'),(b')は、主要工程での模
式的な平面図である。
FIGS. 15A and 15B are diagrams showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to the third embodiment. FIGS. 15A and 15B are schematic cross-sectional views showing main steps, and FIG. (B ′) is a schematic plan view of the main process.

【図16】第3の実施例の強誘電体容量の形成工程を示
す図であり、同図(c),(d)は、主要工程での模式
的な断面図、同図(d')は、主要工程での模式的な平
面図である。
FIGS. 16A and 16B are diagrams showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to the third embodiment. FIGS. 16C and 16D are schematic cross-sectional views showing main steps, and FIG. FIG. 3 is a schematic plan view in a main step.

【図17】第3の実施例の強誘電体容量の分極の様子を
示す模式図である。
FIG. 17 is a schematic view showing a state of polarization of a ferroelectric capacitor according to the third embodiment.

【図18】この発明の第4の実施例における強誘電体容
量の概要を示すものであり、同図(a)は、模式的な平
面図、同図(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式
的な断面図である。
FIGS. 18A and 18B show an outline of a ferroelectric capacitor according to a fourth embodiment of the present invention. FIG. 18A is a schematic plan view, and FIG. FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図19】第4の実施例の強誘電体容量の形成工程を示
す図であり、同図(a),(b)は、主要工程での模式
的な断面図、同図(b')は、主要工程での模式的な平
面図である。
FIGS. 19A and 19B are diagrams showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to a fourth embodiment, wherein FIGS. 19A and 19B are schematic cross-sectional views showing main steps, and FIG. FIG. 3 is a schematic plan view in a main step.

【図20】第4の実施例の強誘電体容量の形成工程を示
す図であり、同図(c),(d)は、主要工程での模式
的な断面図、同図(c')は、主要工程での模式的な平
面図である。
FIG. 20 is a view showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to the fourth embodiment. FIGS. 20 (c) and 20 (d) are schematic sectional views showing main steps, and FIG. 20 (c ′). FIG. 3 is a schematic plan view in a main step.

【図21】この発明の第5の実施例における強誘電体容
量の概要を示すものであり、同図(a)は模式的な平面
図、同図(b)は同図(a)のA−A線に沿う模式的な
断面図、同図(c)はB−B線に沿う模式的な断面図で
ある。
FIGS. 21A and 21B schematically show a ferroelectric capacitor according to a fifth embodiment of the present invention. FIG. 21A is a schematic plan view, and FIG. FIG. 2C is a schematic cross-sectional view along the line A, and FIG. 2C is a schematic cross-sectional view along the line BB.

【図22】この発明の第5の実施例の強誘電体容量の形
成工程を示す図であり、同図(a),(b)は主要工程
での模式的な断面図、同図(a'),(b')は主要工程
での模式的な平面図である。
FIGS. 22A and 22B are diagrams showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to a fifth embodiment of the present invention. FIGS. 22A and 22B are schematic cross-sectional views showing main steps. ') And (b') are schematic plan views in main steps.

【図23】この発明の第5の実施例の強誘電体容量の形
成工程を示す図であり、同図(c),(d)は主要工程
での模式的な断面図、同図(c')は主要工程での模式
的な平面図である。
FIGS. 23 (a) and 23 (b) are diagrams showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to a fifth embodiment of the present invention. FIGS. 23 (c) and 23 (d) are schematic cross-sectional views showing main steps. ') Is a schematic plan view of the main process.

【図24】この発明の第6の実施例における強誘電体容
量の概要を示すものであり、同図(a)は模式的な平面
図、同図(b)は同図(a)のA−A線に沿う模式的な
断面図、同図(c)はB−B線に沿う模式的な断面図で
ある
24 (a) and 24 (b) schematically show a ferroelectric capacitor according to a sixth embodiment of the present invention. FIG. 24 (a) is a schematic plan view, and FIG. FIG. 2C is a schematic cross-sectional view along the line A, and FIG. 2C is a schematic cross-sectional view along the line BB.

【図25】第6の実施例の強誘電体容量の形成工程を示
す図であり、同図(a)〜(c)は主要工程での模式的
な断面図、同図(a'),(b')は主要工程での模式的
な平面図である。
FIGS. 25A to 25C are diagrams showing a process of forming a ferroelectric capacitor according to a sixth embodiment, wherein FIGS. 25A to 25C are schematic cross-sectional views showing main processes, and FIGS. (B ′) is a schematic plan view of a main step.

【図26】第6の実施例の強誘電体容量の形成工程を示
す図であり、同図(d),(e)は主要工程での模式的
な断面図、同図(d')は主要工程での模式的な平面図
である。
FIGS. 26 (a) and 26 (b) are diagrams showing a step of forming a ferroelectric capacitor according to a sixth embodiment. FIGS. 26 (d) and 26 (e) are schematic cross-sectional views showing main steps, and FIG. It is a schematic plan view in a main process.

【図27】第1の実施の形態の変形例における分極の様
子を示す図であり、同図(a)は逆向きに分極した領域
を交互に形成した場合、同図(b)は緩和領域を設けた
場合を示している。
FIGS. 27A and 27B are diagrams showing a state of polarization in a modification of the first embodiment. FIG. 27A shows a case where regions polarized in opposite directions are formed alternately, and FIG. Is provided.

【図28】強誘電体容量を含んで構成された1T1C構
造のメモリ素子を示す回路図である。
FIG. 28 is a circuit diagram showing a memory element having a 1T1C structure including a ferroelectric capacitor.

【図29】強誘電体容量を含んで構成された2T2C構
造のメモリ素子を示す回路図である。
FIG. 29 is a circuit diagram showing a memory element having a 2T2C structure including a ferroelectric capacitor.

【図30】強誘電体容量を含んで構成された1T2C構
造のメモリ素子を示す回路図である。
FIG. 30 is a circuit diagram showing a memory element having a 1T2C structure including a ferroelectric capacitor.

【図31】強誘電体容量を含んで構成された別のメモリ
素子を示す回路図である。
FIG. 31 is a circuit diagram showing another memory element including a ferroelectric capacitor.

【図32】従来の強誘電体容量の概要を示す図であり、
同図(a)は模式的な平面図、同図(b)は同図(a)
のA−A線に沿う模式的な断面図である。
FIG. 32 is a diagram showing an outline of a conventional ferroelectric capacitor;
FIG. 3A is a schematic plan view, and FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view taken along line AA of FIG.

【図33】従来の別の構造の強誘電体容量の概要を示す
図であり、同図(a)は、模式的な平面図、また、同図
(b)は、同図(a)のA−A線に沿う模式的な断面図
である。
FIG. 33 is a diagram showing an outline of a conventional ferroelectric capacitor having another structure. FIG. 33 (a) is a schematic plan view, and FIG. 33 (b) is a diagram of FIG. It is a typical sectional view which follows an AA line.

【図34】従来のさらに別の強誘電体容量の概要を示す
図であり、同図(a)は模式的な平面図、同図(b)は
同図(a)のA−A線に沿う模式的な断面図、同図
(c)はB−B線に沿う模式的な断面図である。
34 (a) is a schematic plan view, and FIG. 34 (b) is a view taken along line AA of FIG. 34 (a). FIG. 3C is a schematic cross-sectional view along the line BB.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 強誘電体容量 2 第1の下部電極(分極手段の一部、第1の電極
対の一部) 3 第1の上部電極(分極手段の一部、第1の電極
対の一部) 4 第2の下部電極(分極手段の一部、第2の電極
対の一部) 5 第2の上部電極(分極手段の一部、第2の電極
対の一部) 6 強誘電体(容量部材) 10 強誘電体容量 11 第1の電極(分極手段の一部、中間電極) 12 第2の電極(分極手段の一部、第2電極) 13 第3の電極(分極手段の一部、第3電極) 14 強誘電体(容量部材) 15 強誘電体容量 16 下部電極(第2番目の電極) 17 上部電極(第1番目の電極) 18 強誘電体(容量部材) 20 強誘電体容量 21 下部電極 22 上部電極 23 強誘電体 31 第1の白金下部電極(分極手段の一部、第1の
電極対の一部) 32 第1の白金上部電極(分極手段の一部、第1の
電極対の一部) 33 第2の白金下部電極(分極手段の一部、第2の
電極対の一部) 34 第2の白金上部電極(分極手段の一部、第2の
電極対の一部) 35 PZT膜(容量部材) 41 Ir/IrO下部電極 42 第1の白金上部電極 43 第2の白金上部電極 44 PLZT膜 61 第1の白金下部電極(分極手段の一部、第1の
対向電極) 62 第2の白金下部電極(分極手段の一部、第2の
対向電極) 63 Ir/IrO上部電極(分極手段の一部、共
通電極) 64 PZT膜(容量部材) 81 白金下部電極(第2番目の電極) 82 白金上部電極(第1番目の電極) 83 SBT膜(容量部材) 91 Ir/IrO下部電極 92 Ir/IrO上部電極 93 PLZT膜 101 白金下部電極(分極手段の一部、第1電極) 102 第1の白金上部電極(分極手段の一部、中間電
極) 103 第2の白金上部電極(分極手段の一部、第2電
極) 104 PZT膜(容量部材の一部) 105 PT膜(容量部材の一部) 173 MISFET(分極手段の一部、電圧印加手段
の一部) 174 強誘電体容量 175 差動センスアンプ 176 ビット線制御MISFET(分極手段の一部、
電圧印加手段の一部) 177 第1のMISFET(分極手段の一部、電圧印
加手段の一部) 178 第2のMISFET(分極手段の一部、電圧印
加手段の一部) 179 第1の強誘電体容量 180 第2の強誘電体容量 181 センス用MISFET r 隣接部分 h 間隔
Reference Signs List 1 ferroelectric capacitor 2 first lower electrode (part of polarization means, part of first electrode pair) 3 first upper electrode (part of polarization means, part of first electrode pair) 4 Second lower electrode (part of polarization means, part of second electrode pair) 5 Second upper electrode (part of polarization means, part of second electrode pair) 6 Ferroelectric (capacitance member) 10) Ferroelectric capacitor 11 First electrode (part of polarization means, intermediate electrode) 12 Second electrode (part of polarization means, second electrode) 13 Third electrode (part of polarization means, 3 electrodes) 14 ferroelectric (capacitive member) 15 ferroelectric capacitor 16 lower electrode (second electrode) 17 upper electrode (first electrode) 18 ferroelectric (capacitor) 20 ferroelectric capacitor 21 Lower electrode 22 Upper electrode 23 Ferroelectric 31 First platinum lower electrode (part of polarization means, part of first electrode pair) 32 First Platinum upper electrode (part of polarization means, part of first electrode pair) 33 Second platinum lower electrode (part of polarization means, part of second electrode pair) 34 Second platinum upper electrode (part of second electrode pair) 35 PZT film (capacitance member) 41 Ir / IrO 2 lower electrode 42 First platinum upper electrode 43 Second platinum upper electrode 44 PLZT film 61 First Platinum lower electrode (part of polarization means, first counter electrode) 62 Second platinum lower electrode (part of polarization means, second counter electrode) 63 Ir / IrO 2 upper electrode (part of polarization means, Common electrode) 64 PZT film (capacitance member) 81 Platinum lower electrode (second electrode) 82 Platinum upper electrode (first electrode) 83 SBT film (capacity member) 91 Ir / IrO 2 Lower electrode 92 Ir / IrO 2 the upper electrode 93 PLZT film 101 platinum under Electrode (part of polarization means, first electrode) 102 First platinum upper electrode (part of polarization means, intermediate electrode) 103 Second platinum upper electrode (part of polarization means, second electrode) 104 PZT film (Part of capacitance member) 105 PT film (Part of capacitance member) 173 MISFET (Part of polarization means, Part of voltage application means) 174 Ferroelectric capacitance 175 Differential sense amplifier 176 Bit line control MISFET (Polarization Part of the means,
177 First MISFET (part of polarization means, part of voltage application means) 178 Second MISFET (part of polarization means, part of voltage application means) 179 First strength Dielectric capacitance 180 Second ferroelectric capacitance 181 MISFET for sensing r Adjacent portion h spacing

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01L 21/8247 29/788 29/792 Fターム(参考) 5B024 AA15 BA02 CA21 CA27 5F001 AA17 AD12 5F083 AD21 AD49 AD54 FR01 FR03 GA21 JA15 JA17 JA35 JA36 JA38 JA39 JA40 JA43 LA01 MA06 MA17 MA18 MA20 PR21 PR22 PR23 PR33 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat ゛ (Reference) H01L 21/8247 29/788 29/792 F term (Reference) 5B024 AA15 BA02 CA21 CA27 5F001 AA17 AD12 5F083 AD21 AD49 AD54 FR01 FR03 GA21 JA15 JA17 JA35 JA36 JA38 JA39 JA40 JA43 LA01 MA06 MA17 MA18 MA20 PR21 PR22 PR23 PR33

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 強誘電体からなる容量部材と、 前記容量部材の一部の領域を所定の方向に分極させると
ともに、この分極された領域に隣接した他の領域をこれ
とは逆向きに分極させる分極手段とを有してなることを
特徴とする強誘電体容量を備えた回路装置。
1. A capacitance member made of a ferroelectric material, and a part of the capacitance member is polarized in a predetermined direction, and another region adjacent to the polarized region is polarized in the opposite direction. A circuit device having a ferroelectric capacitor, characterized by comprising a polarization means for causing a polarization.
【請求項2】 前記所定方向に分極される領域と、これ
とは逆向きに分極される前記他の領域とは、少なくとも
その一部が交互に配列されていることを特徴とする請求
項1記載の強誘電体容量を備えた回路装置。
2. The device according to claim 1, wherein at least a part of the region polarized in the predetermined direction and the other region polarized in the opposite direction are alternately arranged. A circuit device comprising the ferroelectric capacitor according to any one of the preceding claims.
【請求項3】 互いに対向して配置された複数の電極か
らなる第1の電極対と、互いに対向して配置された複数
の電極からなる第2の電極対と、 前記第1の電極対を構成する互いに対向している電極間
から前記第2の電極対を構成する互いに対向している電
極間にかけて一体に連なって配置された、強誘電体から
なる容量部材とを有してなることを特徴とする強誘電体
容量。
3. A first electrode pair consisting of a plurality of electrodes arranged opposite to each other, a second electrode pair consisting of a plurality of electrodes arranged opposite each other, and the first electrode pair. And a capacitor member made of a ferroelectric material, which is arranged integrally and continuously from the electrodes facing each other constituting the second electrode pair to the electrodes facing each other constituting the second electrode pair. Characteristic ferroelectric capacitor.
【請求項4】 請求項3記載の強誘電体容量と、 前記強誘電体容量の備える第1の電極対に電圧を印加す
るとともに、前記第2の電極対には前記第1の電極対と
は逆向きの電界が生じる電圧を印加する、電圧印加手段
とを有してなることを特徴とする強誘電体容量を備えた
回路装置。
4. A voltage is applied to the ferroelectric capacitor according to claim 3, and a first electrode pair provided in the ferroelectric capacitor, and the first electrode pair is applied to the second electrode pair. And a voltage applying means for applying a voltage generating an electric field in the opposite direction.
【請求項5】 中間電極と、 その一部が前記中間電極と対向して配置された第1電極
と、 その一部が前記第1電極とは反対側において前記中間電
極と対向するとともに、前記中間電極と対向していない
部分の少なくとも一部が前記第1電極と対向して配置さ
れた第2電極と、 前記第1電極と中間電極と第2電極との間に一体に連な
って配置された、強誘電体からなる容量部材とを有して
なることを特徴とする強誘電体容量。
5. An intermediate electrode, a first electrode part of which is arranged to face the intermediate electrode, and a part of which faces the intermediate electrode on a side opposite to the first electrode, At least a part of a portion not facing the intermediate electrode is disposed so as to face the first electrode, and a second electrode is integrally connected between the first electrode, the intermediate electrode, and the second electrode. A ferroelectric capacitor comprising: a ferroelectric capacitor member.
【請求項6】 請求項5記載の強誘電体容量と、 前記強誘電体容量の備える第1電極と中間電極との間に
電圧を印加する電圧印加手段とを有してなることを特徴
とする強誘電体容量を備えた回路装置。
6. A ferroelectric capacitor according to claim 5, further comprising voltage applying means for applying a voltage between a first electrode and an intermediate electrode of the ferroelectric capacitor. Circuit device provided with a ferroelectric capacitor.
【請求項7】 共通電極と、 前記共通電極と対向して配置された第1の対向電極と、 前記第1の対向電極と同じ側において前記共通電極と対
向し、且つ前記第1の対向電極と並んで配置された第2
の対向電極と、 前記第1の対向電極と前記共通電極との間から、前記第
2の対向電極と前記共通電極との間にかけて一体に連な
って配置された、強誘電体からなる容量部材とを有して
なることを特徴とする強誘電体容量。
7. A common electrode, a first counter electrode disposed to face the common electrode, and a counter electrode to the common electrode on the same side as the first counter electrode, and the first counter electrode The second arranged alongside
And a capacitance member made of a ferroelectric material, which is arranged integrally and continuously from between the first counter electrode and the common electrode to between the second counter electrode and the common electrode. A ferroelectric capacitor comprising:
【請求項8】 請求項7記載の強誘電体容量と、 前記強誘電体容量の備える第1の対向電極と第2の対向
電極との間に電圧を印加することで、前記共通電極を経
由して前記第1の対向電極と前記第2の対向電極との間
をつなぐ電界を形成し、前記共通電極と前記第1の対向
電極とに挟まれた領域と、前記共通電極と前記第2の電
極とに挟まれた領域とを互いに逆向きに分極させる電圧
印加手段とを有してなることを特徴とする強誘電体容量
を備えた回路装置。
8. A voltage is applied between the ferroelectric capacitor according to claim 7 and a first counter electrode and a second counter electrode included in the ferroelectric capacitor, so as to pass through the common electrode. Forming an electric field connecting the first counter electrode and the second counter electrode, and forming an electric field between the common electrode and the first counter electrode; and forming an electric field between the common electrode and the second counter electrode. A voltage application means for polarizing a region sandwiched between the ferroelectric capacitor and the electrode in a direction opposite to each other.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2001230384A (en) * 2000-02-17 2001-08-24 Seiko Epson Corp Multilayer ferroelectric storage device
US7564089B2 (en) 2004-03-26 2009-07-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Semiconductor device
JP2013149970A (en) * 2011-12-22 2013-08-01 Semiconductor Energy Lab Co Ltd Semiconductor storage device

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