JP2001267518A - Ferroelectric memory - Google Patents

Ferroelectric memory

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JP2001267518A
JP2001267518A JP2000074743A JP2000074743A JP2001267518A JP 2001267518 A JP2001267518 A JP 2001267518A JP 2000074743 A JP2000074743 A JP 2000074743A JP 2000074743 A JP2000074743 A JP 2000074743A JP 2001267518 A JP2001267518 A JP 2001267518A
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ferroelectric
film
electrode
capacitor
oxide
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JP2000074743A
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Japanese (ja)
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Hisami Okuwada
久美 奥和田
貴子 ▲もたい▼
Takako Motai
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a high reliablility terroelectric memory which enables high integration. SOLUTION: A ferroelectric memory has a ferroelectric capacitor having a non-Pb system ferroelectric film and a perovskite type oxide electrode. At least one layer of the oxide electrode is an oxide expressed by ABxOy (0.5<x<1.0, 1.5<y<3.3). The ferroelectric capacitor is a ferroelectric capcitor having an MFM structure or an electrolytic effect type ferroelectric capacitor with an MFS structure, an MFMIS structure and an MFIS structure. At least one layer of the oxide electrode is formed of SrRu0.95 O3.1, for example.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は強誘電体薄膜を用い
た不揮発性メモリ素子に関する。
The present invention relates to a nonvolatile memory device using a ferroelectric thin film.

【0002】[0002]

【従来の技術】誘電体薄膜の強誘電性を利用した不揮発
性メモリは、低消費電力の汎用不揮発メモリの他、非接
触カード(RF−ID、TAG)などへの応用があり期
待されている。この不揮発性メモリには、MFM(金属
−強誘電体−金属)構造をMOSトランジスタ上に構成
するタイプが実用化されている。また、究極の非破壊メ
モリになる電界効果型素子としては、MFS(金属−強
誘電体−シリコン)構造またはMFMIS(金属−強誘
電体−金属−絶縁体−シリコン)構造またはMFIS
(金属−強誘電体−絶縁体−シリコン)構造の電界効果
型強誘電体素子が提案されている。これらの構造におい
て、金属電極(M)の代わりに導電性酸化物が用いられ
ることもある。
2. Description of the Related Art A non-volatile memory utilizing the ferroelectricity of a dielectric thin film is expected to be applied to non-contact cards (RF-ID, TAG) and the like in addition to general-purpose non-volatile memories with low power consumption. . As this nonvolatile memory, a type in which an MFM (metal-ferroelectric-metal) structure is formed on a MOS transistor has been put to practical use. The field effect element which becomes the ultimate non-destructive memory includes an MFS (metal-ferroelectric-silicon) structure, an MFMIS (metal-ferroelectric-metal-insulator-silicon) structure, or MFIS.
A field effect type ferroelectric element having a (metal-ferroelectric-insulator-silicon) structure has been proposed. In these structures, a conductive oxide may be used instead of the metal electrode (M).

【0003】MFM構造の強誘電体メモリは、形成が比
較的容易であるため、最も一般的に提案されているが、
読み出し動作と書き込み動作が、分極の反転という同じ
操作から成っているために、読み出し動作で記録が失わ
れ、再書き込み動作が必ず必要である。これに対し、M
FS構造では、界面制御がよりシビアになるため形成は
難しくなるが、ソース・ドレイン間のチャージの読み出
しが分極反転を伴わないために、書き込み動作が不要
で、記録が何度でも読み出せる利点がある。また、MF
MIS構造、MFIS構造でもゲート絶縁膜(I)に蓄
積される電荷量を介してソース・ドレイン間のチャージ
の読み出しを行なうために、やはり書き込み動作が不要
である。
[0003] Ferroelectric memories having an MFM structure are most commonly proposed because they are relatively easy to form.
Since the read operation and the write operation consist of the same operation of reversing the polarization, recording is lost in the read operation, and a rewrite operation is necessarily required. In contrast, M
In the FS structure, the formation of the interface becomes more severe because the interface control becomes more severe. However, since the reading of the charge between the source and the drain does not involve polarization reversal, the writing operation is not required, and the advantage that the recording can be read any number of times is obtained. is there. Also, MF
Even in the MIS structure and the MFIS structure, the charge between the source and the drain is read out through the amount of charge accumulated in the gate insulating film (I), so that the write operation is not necessary.

【0004】これらの構造の素子において、強誘電体と
しては、PZT(Pb(Zr,Ti)O)、PLZT
((Pb,La)(Zr,Ti)O)、PLT((P
b,La)TiO)などのPb(鉛)を含有する強誘
電体、あるいはBi(ビスマス)を含有する層状化合物
のSrBi(Ta,Nb)、Biを含有しない層
状化合物のSr(Ta,Nb)などが知られてい
る。このうち、Pbを含む強誘電体は、プロセスの環境
上の問題があり、デバイス製品の回収も必要であるた
め、将来的には、非Pb系強誘電体を用いることが望ま
しい。また、層状化合物の強誘電体膜を用いた素子で
は、書き換え回数を増やしても強誘電性に変化が見られ
ないため、この点でも有望視されている。
In the devices having these structures, the ferroelectric material is PZT (Pb (Zr, Ti) O 3 ), PLZT
((Pb, La) (Zr, Ti) O 3 ), PLT ((P
b, La) a ferroelectric containing Pb (lead) such as TiO 3 ) or a layered compound containing Bi (bismuth) SrBi 2 (Ta, Nb) 2 O 9 , a layered compound not containing Bi Sr 2 (Ta, Nb) 2 O 7 and the like are known. Of these, ferroelectrics containing Pb have environmental problems in the process and require recovery of device products. Therefore, it is desirable to use non-Pb-based ferroelectrics in the future. Further, in a device using a ferroelectric film of a layered compound, no change in ferroelectricity is observed even when the number of times of rewriting is increased.

【0005】一方、電極材料に関しては、従来、Pt
(白金)が主として用いられてきた。これは、Ptと酸
化物の反応性が低く、安定して強誘電体を形成できるこ
とによる。しかしながら、強誘電体を使ったメモリ素子
が高集積化されるにしたがって、より還元性の強い層間
膜や配線の形成プロセスが導入され、トランジスタ特性
を安定化させるためのシンター処理(水素中での熱処
理)を施す必要が生じている。このような処理過程で
は、Ptを電極材料とした場合に、Ptの触媒作用によ
って水素によるダメージが加速され、強誘電体特性を著
しく低下させるという問題が生じる。また、貴金属は高
価であるためにコスト低減の妨げになることも問題であ
る。このため、電極材料として酸化物導電体を用いるこ
とが提案されている。酸化物の導電体は触媒作用がな
く、強誘電体への水素ダメージが軽減されるためであ
る。
On the other hand, regarding the electrode material, conventionally, Pt
(Platinum) has been mainly used. This is because the reactivity between Pt and the oxide is low and a ferroelectric can be formed stably. However, as memory elements using ferroelectrics have become more highly integrated, a process for forming interlayer films and wirings with higher reducibility has been introduced, and a sintering process (stabilization in hydrogen) for stabilizing transistor characteristics has been introduced. (Heat treatment). In such a process, when Pt is used as an electrode material, the catalytic action of Pt accelerates the damage caused by hydrogen, which causes a problem that the ferroelectric characteristics are remarkably deteriorated. Another problem is that noble metals are expensive and hinder cost reduction. For this reason, it has been proposed to use an oxide conductor as an electrode material. This is because the oxide conductor has no catalytic action, and hydrogen damage to the ferroelectric is reduced.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】これまで、PZTなど
の単純ペロブスカイト型酸化物の強誘電体膜の上下に、
電極として積層される酸化物導電体としては、同じよう
に単純ペロブスカイト構造(ABO)を持つSrRu
、LaSrCoOなどが望ましいとされてきた。
しかしながら、層状化合物で形成される強誘電体膜との
積層では、強誘電体と電極との界面での結晶格子整合の
ひずみも少ないため、必ずしも、SrRuO、LaS
rCoOなどの電極材料が有効であるとは言えない。
Heretofore, a simple perovskite-type oxide ferroelectric film such as PZT has been formed above and below a ferroelectric film.
Similarly, as an oxide conductor laminated as an electrode, SrRu having a simple perovskite structure (ABO 3 )
O 3 , LaSrCoO 3 and the like have been considered desirable.
However, in the case of lamination with a ferroelectric film formed of a layered compound, distortion of crystal lattice matching at the interface between the ferroelectric and the electrode is small, so that SrRuO 3 , LaS
An electrode material such as rCoO 3 cannot be said to be effective.

【0007】層状化合物との積層界面では、結晶構造が
そもそも一致しないので、格子整合による利点はなく、
逆に、電極を構成するSrRuO、LaSrCoO
から拡散される過剰のRu(ルテニウム)やCo(コバ
ルト)が、強誘電体膜の誘電体特性を劣化させるという
問題がある。たとえば、余剰のRuが揮発すると、界面
で空洞を生じるために剥離が起こる。また、拡散したR
uがインテグレーションの途中の熱処理で、RuO
どの酸化物結晶を生じて積層の障害となる。
[0007] Since the crystal structure does not match at the lamination interface with the layered compound, there is no advantage due to lattice matching.
Conversely, SrRuO 3 and LaSrCoO 3 constituting the electrodes
There is a problem that excessive Ru (ruthenium) or Co (cobalt) diffused from the silicon deteriorates the dielectric characteristics of the ferroelectric film. For example, if excess Ru is volatilized, separation occurs because a cavity is formed at the interface. Also, the diffused R
u generates an oxide crystal such as RuO 2 during the heat treatment during the integration, which hinders the lamination.

【0008】さらに、これらの電極材料を用いた場合、
デバイスの信頼性が低下することが認められていた。そ
の原因は、導電体として抵抗値が上がり、配線容量の増
加とともに高速スイッチング動作に追従できなくなり、
センスタイミングの制限が狭くなったことによるものと
されている。
Further, when these electrode materials are used,
It was noted that the reliability of the device was reduced. The cause is that the resistance value of the conductor increases, and it becomes impossible to follow high-speed switching operation as the wiring capacitance increases,
It is alleged that the limitation on the sense timing has been reduced.

【0009】そこで本発明は、上記問題点に鑑みて、電
極を最適の組成比を有するペロブスカイト型酸化物で構
成することにより、信頼性が高く、高集積化が可能な不
揮発性メモリを提供することを目的とする。
In view of the above problems, the present invention provides a nonvolatile memory which is highly reliable and can be highly integrated by forming an electrode from a perovskite oxide having an optimum composition ratio. The purpose is to:

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明の強誘電体メモリ
は、非Pb系の強誘電体膜とペロブスカイト型の酸化物
電極とを有する強誘電体キャパシタを備える。強誘電体
キャパシタの酸化物電極の少なくとも1層は、ABxOy
(0.5<x<1.0、1.5<y<3.3)で表わさ
れる酸化物である。強誘電体キャパシタは、たとえばM
FM構造を有する強誘電体キャパシタである。あるい
は、MFS構造、MFMIS構造、またはMFIS構造
の電解効果型強誘電体キャパシタであってもよい。
A ferroelectric memory according to the present invention includes a ferroelectric capacitor having a non-Pb-based ferroelectric film and a perovskite oxide electrode. At least one layer of the oxide electrode of the ferroelectric capacitor is ABxOy
(0.5 <x <1.0, 1.5 <y <3.3). The ferroelectric capacitor is, for example, M
This is a ferroelectric capacitor having an FM structure. Alternatively, it may be a field effect type ferroelectric capacitor having an MFS structure, an MFMIS structure, or an MFIS structure.

【0011】キャパシタの強誘電体膜は、層状構造をも
つ化合物であることが好ましい。層状化合物の強誘電体
膜を用いることにより、書き換え回数が多い強誘電体メ
モリを形成することができる。また、層状化合物がビス
マス(Bi)を含有する場合には、駆動電圧を下げるこ
とができる。そのうえ、600〜800℃の比較的低い
成膜温度でも、種々の電極材料上に強誘電体膜を形成す
ることが可能になる。
The ferroelectric film of the capacitor is preferably a compound having a layered structure. By using a ferroelectric film of a layered compound, a ferroelectric memory with a large number of rewrites can be formed. When the layered compound contains bismuth (Bi), the driving voltage can be reduced. In addition, a ferroelectric film can be formed on various electrode materials even at a relatively low film formation temperature of 600 to 800 ° C.

【0012】強誘電体膜と電極材料とが同じ元素を含有
する場合、元素の相互拡散の影響をほとんど無視できる
ことから、高温での熱処理でも問題が生じない。特に、
Aサイトイオンとして、SrまたはBaの少なくとも一
方を含有する場合に、強誘電体結晶格子の欠陥が生じに
くく有利である。電極材料から強誘電体膜への拡散は、
強誘電体のAサイト欠陥を補償することになるため好ま
しいが、拡散量が増加すると強誘電体の特性が設計から
ずれる可能性が出てくる。したがって、本発明の電極材
料であるABxOy型酸化物の組成xは、0.9<x
0.99の範囲であることがさらに望ましい。
When the ferroelectric film and the electrode material contain the same element, the effect of the interdiffusion of the elements can be almost ignored, so that no problem occurs even in the heat treatment at a high temperature. In particular,
When at least one of Sr and Ba is contained as the A-site ion, it is advantageous that defects in the ferroelectric crystal lattice hardly occur. The diffusion from the electrode material to the ferroelectric film is
This is preferable because it compensates for the A-site defect of the ferroelectric substance. However, if the amount of diffusion increases, the characteristics of the ferroelectric substance may deviate from the design. Therefore, the composition x of the ABxOy-type oxide which is the electrode material of the present invention is 0.9 <x
More preferably, it is in the range of 0.99.

【0013】また、電極材料のBサイトイオンとして
は、Ru、Ir、Rhのうち少なくとも一種類を含有す
る。この場合、酸化物電極の抵抗値が低くなり、スイッ
チングパルスの速度を速くしても、強誘電体反転動作を
追従させることが可能になる。これらの酸化物膜の形成
方法としては、酸化物ターゲットあるいは構成金属のタ
ーゲットを用いるDC(直流励起イオン)スパッタリン
グまたはRF(高周波イオン)スパッタリング、有機原
料を塗布ソースとして用いるスピンコートやLSMCD
(Liquid Source Misted Chemical Deposition)、CV
D法などが挙げられる。また、膜堆積時にはアモルファ
ス状態になっており、熱処理によって所望の結晶構造を
得ることもできる。
The B-site ion of the electrode material contains at least one of Ru, Ir and Rh. In this case, the resistance value of the oxide electrode decreases, and the ferroelectric inversion operation can be followed even if the speed of the switching pulse is increased. Examples of a method for forming these oxide films include DC (direct current excitation ion) sputtering or RF (high frequency ion) sputtering using an oxide target or a constituent metal target, spin coating using an organic material as a coating source, and LSMCD.
(Liquid Source Misted Chemical Deposition), CV
D method and the like. Further, when the film is deposited, it is in an amorphous state, and a desired crystal structure can be obtained by heat treatment.

【0014】強誘電体キャパシタはどのようなデバイス
構成でも形成することは可能であるが、特に、シリコン
またはタングステンから成るプラグ上に配置されたキャ
パシタセルにおいて、集積度を上げ、チップサイズを小
さくすることができる。この場合、プラグと強誘電体キ
ャパシタの間に酸化物あるいは窒化物のバリア膜を有す
ることが好ましい。特に、ABxOy型酸化物の電極
と、強誘電体膜が積層されている場合に、ABxOy型
酸化物電極成分のプラグ金属中への拡散が、バリア膜に
よって防止される。この拡散防止により、プラグの抵抗
値を低減することができ、センスタイミングのずれを抑
えることができる。
Although the ferroelectric capacitor can be formed in any device configuration, the integration density is increased and the chip size is reduced particularly in a capacitor cell disposed on a plug made of silicon or tungsten. be able to. In this case, it is preferable to have an oxide or nitride barrier film between the plug and the ferroelectric capacitor. In particular, when an ABxOy-type oxide electrode and a ferroelectric film are stacked, diffusion of the ABxOy-type oxide electrode component into the plug metal is prevented by the barrier film. By preventing the diffusion, the resistance value of the plug can be reduced, and the shift of the sense timing can be suppressed.

【0015】酸化物あるいは窒化物バリア膜としては、
導電性のIrO、TiN、TaN、TaSiNなどが
望ましい。なお、下部電極をプレート線とする場合に
は、プレート線容量を低減するために、バリア膜上に金
属膜を積層し、さらに酸化物電極を設ける積層構造とし
てもよい。また、駆動方法によっては、上部電極に関し
ても酸化物電極と金属を積層する構造としてもよい。
As the oxide or nitride barrier film,
Conductive IrO 2 , TiN, TaN, TaSiN and the like are desirable. In the case where the lower electrode is a plate line, a stacked structure in which a metal film is stacked on the barrier film and an oxide electrode is further provided to reduce the plate line capacity may be employed. In addition, depending on the driving method, the upper electrode may have a structure in which an oxide electrode and a metal are stacked.

【0016】本発明で用いる電極材料は、ABxOy型
酸化物である。この結晶構造を持ち、かつ、Bサイトが
Ru、Ir、Rhといった貴金属である酸化物は、特に
抵抗値の温度特性が金属的な挙動を示し、導電体として
抵抗値が低い。このため、酸化物電極でありながら、強
誘電体キャパシタの高速スイッチング動作が可能にな
る。
The electrode material used in the present invention is an ABxOy type oxide. An oxide having this crystal structure and in which the B site is a noble metal such as Ru, Ir, and Rh exhibits a metallic behavior in the temperature characteristic of the resistance value, and has a low resistance value as a conductor. For this reason, a high-speed switching operation of the ferroelectric capacitor is possible despite being an oxide electrode.

【0017】また、強誘電体膜形成時、あるいは、その
後のプロセスにおける熱処理過程において、電極成分が
強誘電体層に拡散すると、リーク電流増大と強誘電体特
性劣化の要因となるが、本発明では、貴金属元素含有量
が単純ペロブスカイト構造より少ないため、貴金属元素
が過剰になることがない。したがって、拡散要因となり
にくい。特に、揮発しやすい元素であるために安定成膜
の難しいRu含有酸化物電極の場合も、Ru欠損が原因
で成膜が困難になるという問題が起きないために、再現
性の良い成膜が可能である。
Further, when the electrode component diffuses into the ferroelectric layer during the formation of the ferroelectric film or during the heat treatment in the subsequent process, it causes an increase in leak current and a deterioration in ferroelectric characteristics. Since the content of the noble metal element is smaller than that of the simple perovskite structure, the noble metal element does not become excessive. Therefore, it is unlikely to be a diffusion factor. In particular, even in the case of a Ru-containing oxide electrode in which stable film formation is difficult because of the easy volatilization element, the problem that film formation becomes difficult due to Ru deficiency does not occur. It is possible.

【0018】電極中に拡散元素となる貴金属の含有量が
少ないために、ヒロック等の発生もほとんどない。した
がって、酸化物電極を用いながらも、歩留まりを向上さ
せることが可能になる。さらに、本発明では、高価な貴
金属成分の含有量が少ないため、コストが低減できると
いう利点も有する。キャパシタ積層においては、ABx
Oy型酸化物を上部電極に用いた場合、主に該電極膜が
水素ブロック層として機能するため、記録保持特性向上
に寄与する。一方、MFMおよびMFMISの構造にお
いて、下部電極に用いた場合、主に強誘電体成分のプラ
グあるいは層間絶縁膜への拡散バリアとして働き、高速
動作のみならず、トランジスタ部分の性能を維持できる
ため、素子の信頼性向上に寄与する。
Since the content of the noble metal as a diffusion element in the electrode is small, hillocks and the like hardly occur. Therefore, it is possible to improve the yield while using the oxide electrode. Furthermore, the present invention has an advantage that the cost can be reduced because the content of the expensive noble metal component is small. ABx for capacitor lamination
When an Oy-type oxide is used for the upper electrode, the electrode film mainly functions as a hydrogen blocking layer, which contributes to improvement of the recording retention characteristics. On the other hand, in the structure of the MFM and the MFMIS, when used for the lower electrode, it mainly works as a diffusion barrier to a plug or an interlayer insulating film of a ferroelectric component, so that not only high-speed operation but also performance of a transistor portion can be maintained. It contributes to the improvement of device reliability.

【0019】本発明のその他の特徴および効果は、図面
を参照した以下の説明でさらに明確になるものである。
Other features and advantages of the present invention will become more apparent in the following description with reference to the drawings.

【0020】[0020]

【発明の実施の形態】以下に本発明を実施した強誘電体
メモリ素子構成例を示す。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A configuration example of a ferroelectric memory device embodying the present invention will be described below.

【0021】(第1実施形態)図1は、本発明の第1実
施形態にかかるMFM構造の強誘電体メモリの断面図で
ある。図1(a)は、強誘電体メモリ100Aの強誘電
体キャパシタ30がビット配線10の下方に設けられた
例を、図1(b)は、強誘電体キャパシタ30がビット
配線10の下方に設けられた例を示す。
(First Embodiment) FIG. 1 is a sectional view of a ferroelectric memory having an MFM structure according to a first embodiment of the present invention. FIG. 1A shows an example in which the ferroelectric capacitor 30 of the ferroelectric memory 100A is provided below the bit line 10, and FIG. 1B shows the example in which the ferroelectric capacitor 30 is provided below the bit line 10. An example is provided.

【0022】本発明の強誘電体キャパシタ30は、非P
b系の強誘電体膜32と、ペロブスカイト型の酸化物電
極31、33とを有する。下部電極31と上部電極33
のうち少なくとも1層が、ABxOy(0.5<x<
1.0、1.5<y<3.3)で表わされる酸化物であ
る。特に、AサイトイオンとしてはSrまたはBaを含
有することが好ましい。
The ferroelectric capacitor 30 of the present invention has a non-P
It has a b-based ferroelectric film 32 and perovskite oxide electrodes 31 and 33. Lower electrode 31 and upper electrode 33
At least one layer is composed of ABxOy (0.5 <x <
1.0, 1.5 <y <3.3). In particular, it is preferable to contain Sr or Ba as the A site ion.

【0023】第1実施形態では、下部電極31を構成す
る酸化物をSrRu0.953. とし、強誘電体3
2を構成する非Pb系強誘電体膜をSrBi(Ta,
Nb)とした。
In the first embodiment, the oxide constituting the lower electrode 31 is SrRu 0.95 O 3. 1 and ferroelectric 3
The non-Pb-based ferroelectric film composing SrBi 2 (Ta,
It was Nb) 2 O 9.

【0024】図1に示す強誘電体メモリ100はまた、
ゲート22およびソース・ドレイン23a、23bから
成るトランジスタを有する。タングステン(W)のブラ
グ13は、その下端でソース・ドレインのいずれか一方
(図1ではドレイン23b)に直接接続され、上端で強
誘電体キャパシタ30の下部電極31に接続されてい
る。ソース・ドレインの他方(図1ではソース23a)
は、コンタクトプラグ14を介してビット線10に接続
されている。ビット線10と強誘電体キャパシタ30と
は、図1の平面外で接続されている。
The ferroelectric memory 100 shown in FIG.
It has a transistor comprising a gate 22 and source / drain 23a, 23b. The tungsten (W) plug 13 is directly connected to one of the source and the drain (the drain 23b in FIG. 1) at the lower end, and is connected to the lower electrode 31 of the ferroelectric capacitor 30 at the upper end. The other of the source and the drain (the source 23a in FIG. 1)
Are connected to the bit line 10 via the contact plug 14. The bit line 10 and the ferroelectric capacitor 30 are connected outside the plane of FIG.

【0025】このような強誘電体メモリを製造工程は以
下の通りである。まず、シリコン基板20にシリコン酸
化膜からなる絶縁膜を形成し、拡散処理、酸化膜形成、
ドーピング処理、導電層積層、層間絶縁膜15の形成を
それぞれ行ない、ゲート22およびソース・ドレイン2
3a、23bから成るトランジスタと、フィールド酸化
膜21を得る。
The manufacturing process of such a ferroelectric memory is as follows. First, an insulating film made of a silicon oxide film is formed on the silicon substrate 20, and diffusion processing, oxide film formation,
The doping process, the lamination of the conductive layer, and the formation of the interlayer insulating film 15 are performed respectively, and the gate 22 and the source / drain 2 are formed.
A transistor composed of 3a and 23b and a field oxide film 21 are obtained.

【0026】次に、フォトリソグラフィおよびエッチン
グにより、ドレイン23bに達するバイアホールを形成
し、タングステン(W)を充填してプラグ13を形成す
る。プラグ面をCMPで平坦化したのち、TiNバリア
層12を厚さ500Åまでスパッタで形成する。このと
き、バリア性を高めるため、800℃のアンモニアガス
中で加熱処理した。バリア膜12上に、下部電極31と
してSrRu0.953.1膜を500Åの厚さにス
パッタリング形成した。
Next, a via hole reaching the drain 23b is formed by photolithography and etching, and tungsten (W) is filled to form a plug 13. After planarizing the plug surface by CMP, a TiN barrier layer 12 is formed by sputtering to a thickness of 500 °. At this time, heat treatment was performed in ammonia gas at 800 ° C. in order to enhance barrier properties. On the barrier film 12, a SrRu 0.95 O 3.1 film was formed as the lower electrode 31 by sputtering to a thickness of 500 °.

【0027】この下部電極31上に、スピンコート法を
用いて、SrBi(Ta,Nb) の強誘電体膜
32を厚さ1800Åを成膜し、熱処理によって結晶化
を行なった。さらに、強誘電体膜32上に、下部電極と
同様の方法で上部電極33を形成した。その後、RIE
(反応性イオンエッチング)によるドライエッチング加
工でキャパシタ30の形状にした。そして、層間絶縁膜
16を積層したのち、コンタクトホールを開け、前述の
各接続配線を行なった。
A spin coating method is applied on the lower electrode 31.
Using SrBi2(Ta, Nb) 2O9Ferroelectric film
32 with a thickness of 18001 and crystallized by heat treatment
Was performed. Further, on the ferroelectric film 32, a lower electrode and
The upper electrode 33 was formed in the same manner. After that, RIE
Dry etching by (reactive ion etching)
The shape of the capacitor 30 was formed by a process. And interlayer insulating film
After laminating No.16, a contact hole is opened and
Each connection wiring was performed.

【0028】なお、下部電極を形成する際に、層間絶縁
膜15の溝部に下部電極31を埋め込み、平坦化した上
で、強誘電体膜32および上部電極33を積層してもよ
い。得られたメモリ素子は2V以下で駆動でき、10
10回以上の動作で不良ビットが生じなかった。読み出
しパルス80nsec、書き込みパルス120nsecとした場
合に、良品率80%以上で十分な記録保持特性が得られ
た。また、素子構成後、配線およびMFM構造をエッチ
ングして、トランジスタを取り出し、成分分析を行なっ
た。その結果、トランジスタへの電極成分や強誘電体成
分の拡散は検出できなかった。
When the lower electrode is formed, the ferroelectric film 32 and the upper electrode 33 may be stacked after the lower electrode 31 is buried in the groove of the interlayer insulating film 15 and flattened. The obtained memory element can be driven at 2 V or less,
No defective bit was generated after ten or more operations. When the read pulse was 80 nsec and the write pulse was 120 nsec, sufficient record retention characteristics were obtained at a non-defective rate of 80% or more. After the device was formed, the wiring and the MFM structure were etched, the transistor was taken out, and the components were analyzed. As a result, no diffusion of the electrode component or the ferroelectric component into the transistor could be detected.

【0029】図1に示す例では、強誘電体キャパシタ3
0の上部電極33と強誘電体膜32とが、下部電極31
と同じ形状に加工されているが、上部電極33と強誘電
体膜32とを、隣接するセルアレイと共通としてもよ
い。ただし、この場合、上部電極を駆動させる方式でメ
モリ動作すると、上部電極と他の配線層の寄生容量が大
きくなり、高速動作が難しくなるため、上部電極を駆動
させない方式がより有利である。そのためには、電源電
圧の1/2の電圧で強誘電体膜が分極反転する必要があ
る。本発明では、反転電圧の低い層状化合物からなる強
誘電体膜を使用しているため、上部電極駆動でも電源電
圧3Vで動作させることができた。
In the example shown in FIG. 1, the ferroelectric capacitor 3
0 and the ferroelectric film 32 are
However, the upper electrode 33 and the ferroelectric film 32 may be shared with an adjacent cell array. However, in this case, when a memory operation is performed by driving the upper electrode, the parasitic capacitance between the upper electrode and another wiring layer increases, making high-speed operation difficult. Therefore, a method in which the upper electrode is not driven is more advantageous. For that purpose, it is necessary that the ferroelectric film be polarized at a voltage half of the power supply voltage. In the present invention, since a ferroelectric film made of a layered compound having a low inversion voltage is used, the device can be operated at a power supply voltage of 3 V even when the upper electrode is driven.

【0030】図2は、図1に示したプラグ13と強誘電
体キャパシタ30との拡大断面図である。下部電極31
の組成、および強誘電体層32の構造は上述したとおり
である。上部電極33については、スピンコート法でS
rRuxOy膜を作製した。このとき、原料塗布液で、組
成xの値を(A)0.55、(B)0.90、(C)
0.98、(D)1.01と変化させて、塗布、熱処理
後、それぞれの組成に応じた電極特性を調べた。この結
果を図3の表に示す。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the plug 13 and the ferroelectric capacitor 30 shown in FIG. Lower electrode 31
And the structure of the ferroelectric layer 32 are as described above. For the upper electrode 33, S
An rRuxOy film was prepared. At this time, in the raw material coating liquid, the value of the composition x was set to (A) 0.55, (B) 0.90, (C)
After application and heat treatment, the electrode characteristics were changed to 0.98 and (D) 1.01, and the electrode characteristics according to the respective compositions were examined. The results are shown in the table of FIG.

【0031】(D)のみは、上部電極の表面にヒロック
が生じた。ヒロック(電極表面に発生する突起)の発生
は、熱処理時の圧縮応力緩和のためのRu原子の拡散に
起因する。(D)以外の組成では、貴金属原子の含有率
が拡散を引き起こさずにすむ範囲にあることがわかる。
In (D) only, hillocks occurred on the surface of the upper electrode. The generation of hillocks (projections generated on the electrode surface) is caused by the diffusion of Ru atoms for relaxation of compressive stress during heat treatment. It can be seen that, for compositions other than (D), the content of noble metal atoms is in a range that does not cause diffusion.

【0032】電極の結晶化温度については、(A)は電
極を結晶化できる温度が、他の膜よりも100℃上が
り、800℃の熱処理が必要であった。処理温度が上が
ると、それだけ他の層へのダメージ、酸化といった好ま
しくない現象が生じやすくなるので、組成xが低すぎて
もよくないことがわかる。
Regarding the crystallization temperature of the electrode, in (A), the temperature at which the electrode can be crystallized is 100 ° C. higher than other films, and a heat treatment at 800 ° C. is required. When the processing temperature is increased, undesired phenomena such as damage to other layers and oxidation are more likely to occur, so that it is understood that the composition x may not be too low.

【0033】また、各電極のキャパシタ特性を評価した
結果、3Vのパルス駆動に対して、スイッチング電荷量
が(A)8μC/cm、(B)12μC/cm
(C)15μC/cm、(D)7μC/cmであっ
た。この結果から、充分な電荷を蓄積できる組成xの最
適範囲がしぼられてくる。リーク電流について、(D)
はキャパシタのリーク電流が増大して10−3A/cm
オーダーとなった。この値は、(A)〜(C)の組成
に比べ、1000倍〜10000倍も高い。
Also, as a result of evaluating the capacitor characteristics of each electrode, the switching charge amount was (A) 8 μC / cm 2 , (B) 12 μC / cm 2 ,
(C) 15 μC / cm 2 and (D) 7 μC / cm 2 . From this result, the optimum range of the composition x in which a sufficient charge can be accumulated is narrowed. (D)
Indicates that the leakage current of the capacitor is increased to 10 −3 A / cm
Two orders. This value is 1000 to 10000 times higher than the compositions of (A) to (C).

【0034】これらの結果から、組成xの値は1.0を
超えないのが好ましいことがわかる。下限については、
x=0.5程度でも、ヒロックに関しては深刻な問題は
起きないものの、熱処理温度、蓄積電荷量、リーク電流
の点で(B)や(C)に劣る。したがって、0.9<x
<0.99の範囲が最も好ましいことがわかる。
From these results, it is understood that it is preferable that the value of the composition x does not exceed 1.0. For the lower bound,
Even if x = about 0.5, no serious problem occurs with the hillock, but it is inferior to (B) and (C) in the heat treatment temperature, the accumulated charge amount, and the leak current. Therefore, 0.9 <x
It can be seen that the range of <0.99 is most preferable.

【0035】図4は、図2のキャパシタ構造の変形例を
示す。図4の例では、上部電極33を、スピンコート法
でSr(Ru0.5Ir0.5膜を作製した。
このとき、原料塗布液で、組成をx=0.95とした。
これを塗布、熱処理して、その状況を調べたところ、上
部電極の表面抵抗値が、図2の上部電極構造に比較し
て、1/2以下の50μΩ・cmとなった。また、電荷
蓄積、結晶化温度、表面状態については、図3の
(B)、(c)と同様に良好な結果が得られた。
FIG. 4 shows a modification of the capacitor structure of FIG. In the example of FIG. 4, the upper electrode 33, to prepare a Sr (Ru 0.5 Ir 0.5) x O y film by spin coating.
At this time, the composition was set to x = 0.95 in the raw material coating liquid.
This was applied and heat-treated, and the condition was examined. As a result, the surface resistance of the upper electrode was 50 μΩ · cm, which was 1 / or less of that of the upper electrode structure shown in FIG. As for the charge accumulation, the crystallization temperature, and the surface state, good results were obtained as in FIGS. 3B and 3C.

【0036】(第2実施形態)図5(a)および5
(b)は、本発明の第2実施形態に係る強誘電体メモリ
500Aおよび500Bを示す。図5に示す例では、強
誘電体キャパシタ50の上部電極53が金属配線11に
接続されている。この強誘電体キャパシタ50の上部ま
たは下部電極のいずれか一方の材料はSrRu
あり、他方は、AサイトイオンにSrを、Bサイトイオ
ンにIrを用いたSrIrOで構成されている。強
誘電体膜32は、第1実施形態と同様の材料で構成し
た。
(Second Embodiment) FIGS. 5A and 5
(B) shows ferroelectric memories 500A and 500B according to the second embodiment of the present invention. In the example shown in FIG. 5, the upper electrode 53 of the ferroelectric capacitor 50 is connected to the metal wiring 11. Either the material of the upper or lower electrode of the ferroelectric capacitor 50 is SrRu x O y, the other, the Sr in the A site ion, consists of Sr 2 IrO 4 using Ir in the B site ion ing. The ferroelectric film 32 was made of the same material as in the first embodiment.

【0037】図5に示す強誘電体メモリを製造するに
は、まず、シリコン基板20上にシリコン酸化膜からな
る絶縁膜を形成し、拡散処理、酸化膜形成、ドーピング
処理、導電層積層、層間絶縁膜形成をそれぞれ行ない、
ゲート22およびソース・ドレイン23a、23bから
成るトランジスタおよびフィールド酸化膜21を得た。
その後、層間絶縁膜15にコンタクトプラグ13を形成
し、ビット配線10を形成後、層間絶縁膜16を堆積す
るその後、SrIrOをスパッタして下部電極層5
1を形成し、スピンコートによりSrBi(Ta,N
b)で強誘電体膜52を形成し、SrRu
をスパッタして上部電極層53を形成した後、RIEに
よるドライエッチング加工でキャパシタ形状にした。
To manufacture the ferroelectric memory shown in FIG.
First, a silicon oxide film is formed on the silicon substrate 20.
Forming an insulating film, diffusion processing, oxide film formation, doping
Processing, lamination of conductive layers, formation of interlayer insulating films, respectively.
From gate 22 and source / drain 23a, 23b
The resulting transistor and field oxide film 21 were obtained.
Thereafter, a contact plug 13 is formed in the interlayer insulating film 15
After the formation of the bit wiring 10, the interlayer insulating film 16 is deposited.
Then, Sr2IrO4To lower electrode layer 5
1 and spin coating SrBi.2(Ta, N
b)2O9To form a ferroelectric film 52, xOy
After sputtering to form the upper electrode layer 53,
Into a capacitor shape by dry etching.

【0038】図5(a)、5(b)のいずれにおいて
も、トランジスタのソース・ドレインのいずれか一方が
ビット線10に接続され、他方がMFM構造の強誘電体
キャパシタ50の上部電極33に接続されている。この
うち、図5(a)は、フィールド酸化膜21上にキャパ
シタ50が形成された例を、図5(b)はゲート22上
にキャパシタ50が形成された例を示す。なお、これら
は、図1(a)のように、ビット線がキャパシタ上に配
線される構造でもよいことは言うまでもない。図5
(a)および5(b)に示すメモリ素子の動作速度は2
00nsecであり、第1実施形態よりも良品率は向上
したが、セル面積が40%増大した。
5A and 5B, one of the source and the drain of the transistor is connected to the bit line 10, and the other is connected to the upper electrode 33 of the ferroelectric capacitor 50 having the MFM structure. It is connected. 5A shows an example in which the capacitor 50 is formed on the field oxide film 21, and FIG. 5B shows an example in which the capacitor 50 is formed on the gate 22. Needless to say, these may have a structure in which the bit lines are wired on the capacitors as shown in FIG. FIG.
The operating speed of the memory element shown in FIGS.
00 nsec, and the yield rate was higher than that of the first embodiment, but the cell area was increased by 40%.

【0039】(第3実施形態)図6は、本発明の第3実
施形態に係るMFMIS構造の強誘電体メモリを示す。
図6に示すMFMIS型キャパシタ60は、同時にトラ
ンジスタのゲートとしても機能する電界効果型キャパシ
タである。このメモリ素子は、SrRuxOyで表現さ
れる酸化物から成る下部電極61および上部電極63
と、下部電極61と上部電極63の間に挟まれた強誘電
体Sr(Nb0.4Ta0.6膜62と、S
iOのゲート絶縁膜64とを有する。下部電極61は
強誘電体メモリのトランジスタのフローティングゲート
として機能し,上部電極63は、コントロールゲートと
して機能する。
(Third Embodiment) FIG. 6 shows a MFMIS structure ferroelectric memory according to a third embodiment of the present invention.
The MFMIS capacitor 60 shown in FIG. 6 is a field-effect capacitor that also functions as a gate of a transistor. This memory element has a lower electrode 61 and an upper electrode 63 made of an oxide represented by SrRuxOy.
A ferroelectric Sr 2 (Nb 0.4 Ta 0.6 ) 2 O 7 film 62 sandwiched between a lower electrode 61 and an upper electrode 63;
and an iO 2 gate insulating film 64. The lower electrode 61 functions as a floating gate of a transistor of the ferroelectric memory, and the upper electrode 63 functions as a control gate.

【0040】このような強誘電体メモリを製造するに
は、シリコン基板65にシリコン酸化膜の絶縁膜を形成
し、拡散処理、酸化膜形成、ドーピング処理を行いソー
ス・ドレイン領域を形成する。この時点で、ソース・ド
レイン領域間の基板表面には、ゲート絶縁膜としてSi
膜64が50Åの厚さに形成されている。このゲー
ト絶縁膜64の上に、SrRuを1000Åの膜
厚にスパッタして、フローティングゲートとなる下部電
極61を形成した。MFMIS構造では、できるだけ誘
電率の小さい強誘電体膜が望ましい。そこで、下部電極
61の上に、誘電率45の層状強誘電体膜62であるS
(Nb0.4Ta0.6膜を2500Åの
厚さにゾルゲル法にて成膜した。強誘電体61を結晶化
させるアニール処理の後に、SrRuを1000
Åの膜厚にスパッタして、上部電極63を形成した。
In order to manufacture such a ferroelectric memory, an insulating film of a silicon oxide film is formed on a silicon substrate 65, and a diffusion process, an oxide film formation and a doping process are performed to form source / drain regions. At this point, the surface of the substrate between the source and drain regions is covered with Si as a gate insulating film.
An O 2 film 64 is formed to a thickness of 50 °. On the gate insulating film 64, by sputtering SrRu x O y film thickness of 1000 Å, to form a lower electrode 61 serving as the floating gate. In the MFMIS structure, a ferroelectric film having a dielectric constant as small as possible is desirable. Therefore, on the lower electrode 61, a layered ferroelectric film 62 having a dielectric constant of 45
An r 2 (Nb 0.4 Ta 0.6 ) 2 O 7 film was formed to a thickness of 2500 ° by a sol-gel method. Strong dielectric 61 after the annealing treatment to crystallize the SrRu x O y 1000
The upper electrode 63 was formed by sputtering to a thickness of Å.

【0041】この素子を動作させるには、以下の動作を
行なう。ON状態にする場合には、まず、コントロール
電極(上部電極63)に強誘電体膜62を反転させるの
に十分な電圧(+V)を印加する。強誘電体膜62が分
極反転すると、フローティングゲート(下部電極61)
に負の電荷が蓄積され、それを打ち消すように、ゲート
絶縁膜64上に正の電荷が発生する。さらに、その正の
電荷を打ち消すため、基板65上には負の電荷が発生
し、空乏層となるしきい値以上の電圧がコントロール電
極63に加えられていれば、反転層が形成されてトラン
ジスタがON状態になる。 コントロール電圧に負の電
圧(−V)を印加したときは、トランジスタはOFF状
態になる。書き込み時には、大きな電圧をかけ、強誘電
体膜を反転させるが、読み出し時には、小さなバイアス
電圧をかけるため、強誘電体膜62は反転せず、ゲート
絶縁膜64のみに電界がかかる。この試作メモリ素子は
歩留まりは低下したが、読み出し速度を50nsec以
下としても60%以上は動作に支障が起きなかった。ま
た、読み出し動作のみを1012回以上行なっても不良
ビットは生じなかった。
To operate this element, the following operation is performed. When turning on, first, a voltage (+ V) sufficient to invert the ferroelectric film 62 is applied to the control electrode (upper electrode 63). When the polarization of the ferroelectric film 62 is inverted, the floating gate (lower electrode 61)
, A positive charge is generated on the gate insulating film 64 so as to cancel the charge. Further, in order to cancel the positive charge, a negative charge is generated on the substrate 65, and if a voltage higher than a threshold value serving as a depletion layer is applied to the control electrode 63, an inversion layer is formed and a transistor is formed. Is turned on. When a negative voltage (-V) is applied to the control voltage, the transistor is turned off. At the time of writing, a large voltage is applied to invert the ferroelectric film, but at the time of reading, a small bias voltage is applied, so that the ferroelectric film 62 is not inverted and an electric field is applied only to the gate insulating film 64. Although the yield of this prototype memory element was reduced, even if the reading speed was set to 50 nsec or less, no problem occurred in the operation for 60% or more. Further, no defective bit was generated even when only the read operation was performed 10 12 times or more.

【0042】(第4実施形態)図7(a)および図7
(b)は、本発明の第4実施形態に係るMFS構造およ
びMFIS構造の強誘電体メモリ70Aおよび70Bを
示す。MFS構造の強誘電体メモリ70Aは、シリコン
基板71と、シリコン基板71のソース・ドレイン領域
間の表面上に形成されたSrBi(Ta,Nb)
から成る強誘電体薄膜72と、強誘電体膜72上に形
成されたSrRuxOy電極72とを有する。このよう
な強誘電体メモリを得るために、ソース・ドレイン領域
間のシリコン基板表面上に、SrBi(Ta,Nb)
をスピンコートにより厚さ1800Åに成膜し
た。この強誘電体膜をアニール処理して結晶化させ、そ
の上にSrRu0.953.1を膜厚1000Åまで
スパッタ形成した。
(Fourth Embodiment) FIGS. 7A and 7
(B) shows MFS structure and MFIS structure ferroelectric memories 70A and 70B according to the fourth embodiment of the present invention. The ferroelectric memory 70A having the MFS structure includes a silicon substrate 71 and SrBi 2 (Ta, Nb) 2 O formed on the surface between the source and drain regions of the silicon substrate 71.
9 and a SrRuxOy electrode 72 formed on the ferroelectric film 72. In order to obtain such a ferroelectric memory, SrBi 2 (Ta, Nb) is formed on the silicon substrate surface between the source and drain regions.
2 O 9 was formed to a thickness of 1800 ° by spin coating. This ferroelectric film was crystallized by annealing, and SrRu 0.95 O 3.1 was sputtered thereon to a thickness of 1000 °.

【0043】C−V測定で、0.6eVのメモリウイン
ドウが観測できたが、24時間で約40%まで低下し
た。これは、シリコン基板71上に直接強誘電体膜72
が形成されているため、拡散の影響が大きく、読み出し
速度に影響するためである。
In the CV measurement, a memory window of 0.6 eV was observed, but decreased to about 40% in 24 hours. This is because the ferroelectric film 72 is directly formed on the silicon substrate 71.
Is formed, so that the influence of diffusion is large and the reading speed is affected.

【0044】そこで、図7(b)に示すように、シリコ
ン基板71と強誘電体膜72との間に、50Åの膜厚の
SiN膜をバッファ層75として設けた。図7(b)に
示すようなMFIS構造の強誘電体メモリ70Bは、電
荷を安定化させることができ、24時間後に70%以上
のメモリウインドウが保持できた。
Therefore, as shown in FIG. 7B, an SiN film having a thickness of 50 ° was provided as a buffer layer 75 between the silicon substrate 71 and the ferroelectric film 72. The ferroelectric memory 70B having the MFIS structure as shown in FIG. 7B was able to stabilize the charge, and was able to maintain a memory window of 70% or more after 24 hours.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上述べたように、本発明は、強誘電体
メモリのキャパシタの電極材料を、抵抗値の低い酸化物
電極とした。したがって、酸化物電極を用いてはいる
が、強誘電体キャパシタの高速スイッチングが可能であ
る。
As described above, according to the present invention, the electrode material of the capacitor of the ferroelectric memory is an oxide electrode having a low resistance value. Therefore, although the oxide electrode is used, high-speed switching of the ferroelectric capacitor is possible.

【0046】また、このような酸化物の上部電極は、水
素ブロック層として機能して記録保持特性の向上に寄与
する。一方、下部電極は、強誘電体成分がプラグあるい
は層間絶縁膜へ拡散するのを防止するバリアとしても機
能する。
The upper electrode of such an oxide functions as a hydrogen blocking layer and contributes to the improvement of the recording retention characteristics. On the other hand, the lower electrode also functions as a barrier that prevents the ferroelectric component from diffusing into the plug or the interlayer insulating film.

【0047】さらに、電極の貴金属成分が強誘電体膜中
に拡散することに起因するリーク電流の増大と強誘電体
特性の劣化を効果的に低減することができ、メモリ動作
の信頼性が向上する。拡散元素になる貴金属含有量が少
ないので、ヒロックも発生しにくく、量産性の点でも優
れている。
Further, it is possible to effectively reduce an increase in leakage current and deterioration of ferroelectric characteristics due to diffusion of a noble metal component of the electrode into the ferroelectric film, thereby improving reliability of memory operation. I do. Since the content of the noble metal which becomes a diffusion element is small, hillocks are hardly generated and the mass production is excellent.

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

【図1】本発明の第1実施形態にかかる強誘電体メモリ
の断面図である。
FIG. 1 is a sectional view of a ferroelectric memory according to a first embodiment of the present invention.

【図2】図1に示すキャパシタ構造の拡大断面図であ
る。
FIG. 2 is an enlarged sectional view of the capacitor structure shown in FIG.

【図3】図2に示すキャパシタ構造で上部電極のBサイ
トイオンの組成xを変化させた場合のキャパシタ特性を
示す表である。
3 is a table showing capacitor characteristics when the composition x of B site ions of an upper electrode is changed in the capacitor structure shown in FIG. 2;

【図4】図2に示すキャパシタ構造で、上部電極の組成
を異ならせた変形例を示す図である。
FIG. 4 is a diagram showing a modification of the capacitor structure shown in FIG. 2 in which the composition of the upper electrode is different.

【図5】本発明の第2実施形態にかかる強誘電体メモリ
の断面図である。
FIG. 5 is a sectional view of a ferroelectric memory according to a second embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第3実施形態にかかる強誘電体メモリ
の断面図である。
FIG. 6 is a sectional view of a ferroelectric memory according to a third embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第4実施形態に係る強誘電体メモリの
断面図である。
FIG. 7 is a sectional view of a ferroelectric memory according to a fourth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 0 ビット線 13 プラグ 15、16 層間絶縁膜 2 0 基板 21 フィールド酸化膜 22 ゲート 23 ソース・ドレイン 3 0、50 MFMキャパシタ 31、51 下部電極 32、52、62、72 強誘電体膜 33,53 上部電極 61 フローティング電極 63、73 コントロール電極 64、75 ゲート酸化膜 60 MFMISキャパシタ 70A MFSキャパシタ 70B MFIS キャパシタ 10 bit line 13 plug 15, 16 interlayer insulating film 20 substrate 21 field oxide film 22 gate 23 source / drain 30, 50 MFM capacitor 31, 51 lower electrode 32, 52, 62, 72 ferroelectric film 33, 53 Upper electrode 61 Floating electrode 63, 73 Control electrode 64, 75 Gate oxide film 60 MFMIS capacitor 70A MFS capacitor 70B MFIS capacitor

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 29/792 Fターム(参考) 5F001 AA17 AF06 AF10 AF25 5F083 FR02 FR05 FR06 FR07 GA02 GA21 JA17 JA39 JA40 JA45 MA06 MA17 PR33 5F101 BA62 BF02 BF09 BF10 Continued on the front page (51) Int.Cl. 7 Identification symbol FI Theme coat II (Reference) H01L 29/792 F-term (Reference) 5F001 AA17 AF06 AF10 AF25 5F083 FR02 FR05 FR06 FR07 GA02 GA21 JA17 JA39 JA40 JA45 MA06 MA17 PR33 5F101 BA62 BF02 BF09 BF10

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 非Pb系の強誘電体膜と、ペロブスカイ
ト型の酸化物電極とを有する強誘電体キャパシタを備
え、前記酸化物電極の少なくとも1層が、AB
(0.5<x<1.0、1.5<y<3.3)で表わ
される酸化物であることを特徴とする強誘電体メモリ。
1. A non-Pb-based ferroelectric film and a perovskite
A ferroelectric capacitor having
In addition, at least one layer of the oxide electrode is AB xO
y(0.5 <x <1.0, 1.5 <y <3.3)
A ferroelectric memory, characterized in that the ferroelectric memory is an oxide.
【請求項2】 前記強誘電体キャパシタは、MFM構造
を有する強誘電体キャパシタであることを特徴とする請
求項1に記載の強誘電体メモリ。
2. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein said ferroelectric capacitor is a ferroelectric capacitor having an MFM structure.
【請求項3】 前記強誘電体キャパシタは、MFS構
造、MFMIS構造、またはMFIS構造の電解効果型
強誘電体キャパシタであることを特徴とする請求項1に
記載の強誘電体メモリ。
3. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein the ferroelectric capacitor is an MFS structure, an MFMIS structure, or an MFIS structure field-effect type ferroelectric capacitor.
【請求項4】 前記強誘電体膜が層状化合物から成るこ
とを特徴とする請求項1に記載の強誘電体メモリ。
4. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein said ferroelectric film is made of a layered compound.
【請求項5】 前記層状化合物は、ビスマス(Bi)を
含有することを特徴とする請求項4に記載の強誘電体メ
モリ。
5. The ferroelectric memory according to claim 4, wherein said layered compound contains bismuth (Bi).
【請求項6】 前記強誘電体膜と電極材料が、Aサイト
イオンとして、Sr(ストロンチウム)またはBa(バ
リウム)のいずれか一方を含有することを特徴とする請
求項1に記載の強誘電体メモリ。
6. The ferroelectric material according to claim 1, wherein the ferroelectric film and the electrode material contain one of Sr (strontium) and Ba (barium) as A-site ions. memory.
【請求項7】 前記電極材料のBサイトイオンとして、
Ru(ルテニウム)、Ir(イリジウム)、Rh(ロジ
ウム)の少なくとも1種類を含有することを特徴とする
請求項1に記載の強誘電体メモリ。
7. As the B site ion of the electrode material,
2. The ferroelectric memory according to claim 1, comprising at least one of Ru (ruthenium), Ir (iridium), and Rh (rhodium).
【請求項8】 前記強誘電体キャパシタは、タングステ
ンまたはシリコンプラグ上に配置されることを特徴とす
る請求項1に記載の強誘電体メモリ。
8. The ferroelectric memory according to claim 1, wherein the ferroelectric capacitor is disposed on a tungsten or silicon plug.
【請求項9】 前記プラグと強誘電体キャパシタとの間
に、酸化物または窒化物のバリア層を有することを特徴
とする請求項8に記載の強誘電体メモリ。
9. The ferroelectric memory according to claim 8, further comprising an oxide or nitride barrier layer between the plug and the ferroelectric capacitor.
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