JP2002359353A - 強誘電体メモリ及び電子機器 - Google Patents
強誘電体メモリ及び電子機器Info
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-
- G—PHYSICS
- G11—INFORMATION STORAGE
- G11C—STATIC STORES
- G11C11/00—Digital stores characterised by the use of particular electric or magnetic storage elements; Storage elements therefor
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 疲労特性に優れたＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9（ＳＢ
Ｔ）を強誘電体層に用いてキャパシタ型強誘電体メモリ
を構成する場合、無配向膜では角型性に劣り、配向膜も
ＳＢＴがｃ軸配向しやすいため、ａ軸方向の分極モーメ
ントを有効に利用することができなかった。 【解決手段】 Ｓｉ単結晶基板１１上に、金属酸化物か
らなるバッファ層１２、ペロブスカイト構造の導電性酸
化物からなる下部電極層１３をエピタキシャル成長さ
せ、さらにＳＢＴからなる強誘電体層１４を、そのｃ軸
を基板に垂直な方向から４５〜５５°傾けてエピタキシ
ャル成長させる。
Ｔ）を強誘電体層に用いてキャパシタ型強誘電体メモリ
を構成する場合、無配向膜では角型性に劣り、配向膜も
ＳＢＴがｃ軸配向しやすいため、ａ軸方向の分極モーメ
ントを有効に利用することができなかった。 【解決手段】 Ｓｉ単結晶基板１１上に、金属酸化物か
らなるバッファ層１２、ペロブスカイト構造の導電性酸
化物からなる下部電極層１３をエピタキシャル成長さ
せ、さらにＳＢＴからなる強誘電体層１４を、そのｃ軸
を基板に垂直な方向から４５〜５５°傾けてエピタキシ
ャル成長させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、金属酸化物薄膜を
用いた強誘電体メモリに関し、さらに、この強誘電体メ
モリを用いた電子機器に関する。
用いた強誘電体メモリに関し、さらに、この強誘電体メ
モリを用いた電子機器に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、強誘電体を用いた不揮発性メモリ
である強誘電体メモリの開発が急速に進展している。強
誘電体メモリは、強誘電体をキャパシタとして用い１Ｔ
／１Ｃ構造などを形成するキャパシタ型と、強誘電体を
ＳｉＯ2の代わりに電界効果トランジスタのゲート絶縁
膜として用いるＭＦＳＦＥＴ型とに分類される。ＭＦＳ
ＦＥＴ型は、高集積化や非破壊読出しといった点で有利
ではあるが、構造上の作製の困難さから実現しておら
ず、現状ではキャパシタ型の開発および商品化が先行し
ている。
である強誘電体メモリの開発が急速に進展している。強
誘電体メモリは、強誘電体をキャパシタとして用い１Ｔ
／１Ｃ構造などを形成するキャパシタ型と、強誘電体を
ＳｉＯ2の代わりに電界効果トランジスタのゲート絶縁
膜として用いるＭＦＳＦＥＴ型とに分類される。ＭＦＳ
ＦＥＴ型は、高集積化や非破壊読出しといった点で有利
ではあるが、構造上の作製の困難さから実現しておら
ず、現状ではキャパシタ型の開発および商品化が先行し
ている。
【０００３】キャパシタ型強誘電体メモリに採用されて
いる強誘電体材料は、ＰｂＺｒ1-xＴｉxＯ3（ＰＺ
Ｔ）、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9（ＳＢＴ）に二分される。う
ちＳＢＴ材料は、残留分極ＰｒはＰＺＴに比較して小さ
いものの、メモリ素子の信頼性を左右する疲労特性に非
常に優れており、また鉛レスという環境問題の見地から
も、非常に有望な材料である。
いる強誘電体材料は、ＰｂＺｒ1-xＴｉxＯ3（ＰＺ
Ｔ）、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9（ＳＢＴ）に二分される。う
ちＳＢＴ材料は、残留分極ＰｒはＰＺＴに比較して小さ
いものの、メモリ素子の信頼性を左右する疲労特性に非
常に優れており、また鉛レスという環境問題の見地から
も、非常に有望な材料である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ＳＢＴを強誘
電体として強誘電体キャパシタを構築する場合、以下の
ような問題があった。
電体として強誘電体キャパシタを構築する場合、以下の
ような問題があった。
【０００５】ＳＢＴは、ａ＝５．５２２Å、ｂ＝５．５
２４Å、ｃ＝２５．０２６Åの斜方晶構造を有するが、
その分極モーメントはａ軸方向にのみ出現し、ｂ軸およ
びｃ軸方向には出現しない。従って、基板／下部電極／
強誘電体／上部電極の構造を有する強誘電体キャパシタ
にＳＢＴを用いる場合、分極モーメントを有効に使うた
めには、下部電極から上部電極への電界方向と分極軸が
平行になるように、強誘電体層ＳＢＴをａ軸配向させる
のが望ましい（例えば特開平８−３３５６７２）。しか
しながら、ＳＢＴは層状構造を有するため、ｃ軸配向す
ることは容易であっても、a軸配向させることは大変困
難である。また、無配向多結晶薄膜においては、各結晶
粒の分極軸と印加電界とのなす角度がばらついているた
め、各結晶粒が分極反転するときの印加電圧にもばらつ
きが生じ、ヒステリシス曲線の角型性に劣る。
２４Å、ｃ＝２５．０２６Åの斜方晶構造を有するが、
その分極モーメントはａ軸方向にのみ出現し、ｂ軸およ
びｃ軸方向には出現しない。従って、基板／下部電極／
強誘電体／上部電極の構造を有する強誘電体キャパシタ
にＳＢＴを用いる場合、分極モーメントを有効に使うた
めには、下部電極から上部電極への電界方向と分極軸が
平行になるように、強誘電体層ＳＢＴをａ軸配向させる
のが望ましい（例えば特開平８−３３５６７２）。しか
しながら、ＳＢＴは層状構造を有するため、ｃ軸配向す
ることは容易であっても、a軸配向させることは大変困
難である。また、無配向多結晶薄膜においては、各結晶
粒の分極軸と印加電界とのなす角度がばらついているた
め、各結晶粒が分極反転するときの印加電圧にもばらつ
きが生じ、ヒステリシス曲線の角型性に劣る。
【０００６】ここで、Ｓｉ単結晶基板上でＳＢＴを、何
らかのバッファ層および下部電極を介して、ｃ軸を基板
に垂直な方向から傾いた状態でエピタキシャル成長させ
ることができれば、結晶性が向上して角型性が向上する
とともに、a軸方向にしか出現しない分極モーメントを
より有効に使うことが可能になる。特に、ＳＢＴと格子
整合性に優れたペロブスカイト構造の金属酸化物電極を
下部電極として用い、立方晶あるいは擬立方晶で（１１
０）あるいは（１１１）配向でエピタキシャル成長させ
ることができれば、その上にＳＢＴのｃ軸を基板に垂直
な方位よりそれぞれ角をそれぞれ４５°あるいは５５°
傾けた状態でエピタキシャル成長させることが可能にな
り、ａ軸とｂ軸は分極処理によって揃えられると仮定す
ると、完全にａ軸配向した場合の分極モーメントのそれ
ぞれ７１％（＝Ｓｉｎ４５°）、８２％（＝Ｓｉｎ５５
°）が有効に利用できると考えられる。
らかのバッファ層および下部電極を介して、ｃ軸を基板
に垂直な方向から傾いた状態でエピタキシャル成長させ
ることができれば、結晶性が向上して角型性が向上する
とともに、a軸方向にしか出現しない分極モーメントを
より有効に使うことが可能になる。特に、ＳＢＴと格子
整合性に優れたペロブスカイト構造の金属酸化物電極を
下部電極として用い、立方晶あるいは擬立方晶で（１１
０）あるいは（１１１）配向でエピタキシャル成長させ
ることができれば、その上にＳＢＴのｃ軸を基板に垂直
な方位よりそれぞれ角をそれぞれ４５°あるいは５５°
傾けた状態でエピタキシャル成長させることが可能にな
り、ａ軸とｂ軸は分極処理によって揃えられると仮定す
ると、完全にａ軸配向した場合の分極モーメントのそれ
ぞれ７１％（＝Ｓｉｎ４５°）、８２％（＝Ｓｉｎ５５
°）が有効に利用できると考えられる。
【０００７】そこで、本発明は、バッファ層および下部
電極層を用いて、Ｓｉ単結晶基板上にＳＢＴ強誘電体層
を、そのｃ軸が基板に垂直な方向から傾いている状態で
エピタキシャル成長させ、残留分極特性、角型性に優れ
たキャパシタ型強誘電体メモリを提供することを目的と
している。
電極層を用いて、Ｓｉ単結晶基板上にＳＢＴ強誘電体層
を、そのｃ軸が基板に垂直な方向から傾いている状態で
エピタキシャル成長させ、残留分極特性、角型性に優れ
たキャパシタ型強誘電体メモリを提供することを目的と
している。
【０００８】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の強誘電体
メモリは、Ｓｉ単結晶基板と、前記Ｓｉ単結晶基板上に
金属酸化物からなるバッファ層と、前記バッファ層上に
ペロブスカイト構造の導電性酸化物、金属プラチナＰｔ
のいずれかを含む下部電極層と、前記下部電極層上に層
状ペロブスカイト構造のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9からなる強
誘電体層と、前記強誘電体層上に上部電極層を有するこ
とを特徴とする。
メモリは、Ｓｉ単結晶基板と、前記Ｓｉ単結晶基板上に
金属酸化物からなるバッファ層と、前記バッファ層上に
ペロブスカイト構造の導電性酸化物、金属プラチナＰｔ
のいずれかを含む下部電極層と、前記下部電極層上に層
状ペロブスカイト構造のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9からなる強
誘電体層と、前記強誘電体層上に上部電極層を有するこ
とを特徴とする。
【０００９】上記構成によれば、Ｓｉ単結晶基板上に、
ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層をエピタキシャル成長さ
せることができ、角型性に優れた強誘電体メモリが得ら
れるという効果を有する。
ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層をエピタキシャル成長さ
せることができ、角型性に優れた強誘電体メモリが得ら
れるという効果を有する。
【００１０】請求項２記載の強誘電体メモリは、請求項
１記載の強誘電体メモリにおいて、前記Ｓｉ単結晶基板
は（１００）基板であり、前記バッファ層はイットリア
安定化ジルコニアＹＳＺ、酸化セリウムＣｅＯ2のいず
れかを含んだフルオライト構造の金属酸化物が立方晶
（１００）配向し、前記下部電極層は立方晶または擬立
方晶（１１０）配向し、前記強誘電体層は斜方晶（１１
６）または（１１７）配向することを特徴とする。
１記載の強誘電体メモリにおいて、前記Ｓｉ単結晶基板
は（１００）基板であり、前記バッファ層はイットリア
安定化ジルコニアＹＳＺ、酸化セリウムＣｅＯ2のいず
れかを含んだフルオライト構造の金属酸化物が立方晶
（１００）配向し、前記下部電極層は立方晶または擬立
方晶（１１０）配向し、前記強誘電体層は斜方晶（１１
６）または（１１７）配向することを特徴とする。
【００１１】上記構成によれば、（１００）Ｓｉ単結晶
基板上に、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層を、ｃ軸が基
板に垂直な方向から約４５°傾いた状態でエピタキシャ
ル成長させることができ、角型性に優れ、かつ分極モー
メントの約７１％を利用できる強誘電体メモリが得られ
るという効果を有する。
基板上に、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層を、ｃ軸が基
板に垂直な方向から約４５°傾いた状態でエピタキシャ
ル成長させることができ、角型性に優れ、かつ分極モー
メントの約７１％を利用できる強誘電体メモリが得られ
るという効果を有する。
【００１２】請求項３記載の強誘電体メモリは、請求項
１記載の強誘電体メモリにおいて、前記Ｓｉ単結晶基板
は（１１０）基板であり、前記バッファ層はＮａＣｌ構
造の金属酸化物ＭＯ（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）が
立方晶（１１０）配向し、前記下部電極層は立方晶また
は擬立方晶（１１０）配向し、前記強誘電体層は斜方晶
（１１６）または（１１７）配向することを特徴とす
る。
１記載の強誘電体メモリにおいて、前記Ｓｉ単結晶基板
は（１１０）基板であり、前記バッファ層はＮａＣｌ構
造の金属酸化物ＭＯ（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）が
立方晶（１１０）配向し、前記下部電極層は立方晶また
は擬立方晶（１１０）配向し、前記強誘電体層は斜方晶
（１１６）または（１１７）配向することを特徴とす
る。
【００１３】上記構成によれば、（１１０）Ｓｉ単結晶
基板上に、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層を、ｃ軸が基
板に垂直な方向から約４５°傾いた状態でエピタキシャ
ル成長させることができ、角型性に優れ、かつ分極モー
メントの約７１％を利用できる強誘電体メモリが得られ
るという効果を有する。
基板上に、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層を、ｃ軸が基
板に垂直な方向から約４５°傾いた状態でエピタキシャ
ル成長させることができ、角型性に優れ、かつ分極モー
メントの約７１％を利用できる強誘電体メモリが得られ
るという効果を有する。
【００１４】請求項４記載の強誘電体メモリは、請求項
１記載の強誘電体メモリにおいて、前記Ｓｉ単結晶基板
は（１１１）基板であり、前記バッファ層はＮａＣｌ構
造の金属酸化物ＭＯ（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）が
立方晶（１１１）配向し、前記下部電極層は立方晶また
は擬立方晶（１１１）配向し、前記強誘電体層は斜方晶
（１０３）または（１０４）配向することを特徴とす
る。
１記載の強誘電体メモリにおいて、前記Ｓｉ単結晶基板
は（１１１）基板であり、前記バッファ層はＮａＣｌ構
造の金属酸化物ＭＯ（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）が
立方晶（１１１）配向し、前記下部電極層は立方晶また
は擬立方晶（１１１）配向し、前記強誘電体層は斜方晶
（１０３）または（１０４）配向することを特徴とす
る。
【００１５】上記構成によれば、（１１１）Ｓｉ単結晶
基板上に、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層を、ｃ軸が基
板に垂直な方向から約５５°傾いた状態でエピタキシャ
ル成長させることができ、角型性に優れ、かつ分極モー
メントの約８２％を利用できる強誘電体メモリが得られ
るという効果を有する。
基板上に、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層を、ｃ軸が基
板に垂直な方向から約５５°傾いた状態でエピタキシャ
ル成長させることができ、角型性に優れ、かつ分極モー
メントの約８２％を利用できる強誘電体メモリが得られ
るという効果を有する。
【００１６】請求項５記載の強誘電体メモリは、請求項
１から４のいずれかに記載の強誘電体メモリにおいて、
前記下部電極層、前記強誘電体層及び前記上部電極層を
含むメモリセルがマトリックス状に配置されることを特
徴とする。
１から４のいずれかに記載の強誘電体メモリにおいて、
前記下部電極層、前記強誘電体層及び前記上部電極層を
含むメモリセルがマトリックス状に配置されることを特
徴とする。
【００１７】上記構成によれば、いわゆるメモリセルア
レイで構成された強誘電体メモリにおいても優れた角型
性を実現することができる。
レイで構成された強誘電体メモリにおいても優れた角型
性を実現することができる。
【００１８】請求項６記載の強誘電体メモリは、請求項
５記載の強誘電体メモリにおいて、前記下部電極層が互
いに間隔をあけて略平行にストライプ状に配列した複数
の下部ストライプ電極を有し、前記上部電極層は、前記
下部ストライプ電極の配列方向と直交する方向に、互い
に間隔をあけて略平行にストライプ状に配列した複数の
上部ストライプ電極を有し、前記メモリセルは、前記下
部ストライプ電極と前記上部ストライプ電極の交差領域
に形成されることを特徴とする。
５記載の強誘電体メモリにおいて、前記下部電極層が互
いに間隔をあけて略平行にストライプ状に配列した複数
の下部ストライプ電極を有し、前記上部電極層は、前記
下部ストライプ電極の配列方向と直交する方向に、互い
に間隔をあけて略平行にストライプ状に配列した複数の
上部ストライプ電極を有し、前記メモリセルは、前記下
部ストライプ電極と前記上部ストライプ電極の交差領域
に形成されることを特徴とする。
【００１９】上記構成によれば、メモリセルに対応する
下部ストライプ電極及び上部ストライプ電極に電圧を印
加することで、当該メモリセルを選択することができ
る。
下部ストライプ電極及び上部ストライプ電極に電圧を印
加することで、当該メモリセルを選択することができ
る。
【００２０】請求項７記載の電子機器は、請求項１乃至
６のいずれか１項に記載の強誘電体メモリを備えたこと
を特徴とする。
６のいずれか１項に記載の強誘電体メモリを備えたこと
を特徴とする。
【００２１】上記構成によれば、強誘電体メモリがメモ
リ特性と集積度を兼備することで、信頼性の高い、小型
の電子機器が得られるという効果を有する。
リ特性と集積度を兼備することで、信頼性の高い、小型
の電子機器が得られるという効果を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。
基づいて説明する。
【００２３】図１は本発明の強誘電体メモリを構成する
メモリセルの断面図、図２はメモリセルアレイの外観斜
視図、図３はメモリセルアレイを模式的に示す平面図で
ある。
メモリセルの断面図、図２はメモリセルアレイの外観斜
視図、図３はメモリセルアレイを模式的に示す平面図で
ある。
【００２４】本実施の形態の強誘電体メモリ１０００
は、強誘電体材料を用いて単純マトリックス構造を形成
したメモリセルアレイ２００と、周辺回路１００とを有
する構成となっている。
は、強誘電体材料を用いて単純マトリックス構造を形成
したメモリセルアレイ２００と、周辺回路１００とを有
する構成となっている。
【００２５】図１に示すように、メモリセルアレイ２０
０は、下部電極層１３と上部電極層１５との間に強誘電
体層１４が配置された積層構造を有している。図３に示
すように、下部電極層１３は列選択のために、互いに間
隔をあけて略平行にストライプ状に配列した複数の下部
ストライプ電極（ワード線）３２を有し、上部電極層１
５は行選択のために、下部ストライプ電極３２の配列方
向と直交する方向に、互いに間隔をあけて略平行にスト
ライプ状に配列した複数の上部ストライプ電極（ビット
線）３６を有している。なお、信号電極は、上記の逆で
もよく、下部電極がビット線、上部電極がワード線でも
よい。そして、下部ストライプ電極３２と上部ストライ
プ電極３６との交差領域において、それぞれ強誘電体キ
ャパシタからなるメモリセルが構成されている。また、
下部ストライプ電極３２及び上部ストライプ電極３６
は、それぞれ配線層によって周辺回路１００と電気的に
接続されている。
０は、下部電極層１３と上部電極層１５との間に強誘電
体層１４が配置された積層構造を有している。図３に示
すように、下部電極層１３は列選択のために、互いに間
隔をあけて略平行にストライプ状に配列した複数の下部
ストライプ電極（ワード線）３２を有し、上部電極層１
５は行選択のために、下部ストライプ電極３２の配列方
向と直交する方向に、互いに間隔をあけて略平行にスト
ライプ状に配列した複数の上部ストライプ電極（ビット
線）３６を有している。なお、信号電極は、上記の逆で
もよく、下部電極がビット線、上部電極がワード線でも
よい。そして、下部ストライプ電極３２と上部ストライ
プ電極３６との交差領域において、それぞれ強誘電体キ
ャパシタからなるメモリセルが構成されている。また、
下部ストライプ電極３２及び上部ストライプ電極３６
は、それぞれ配線層によって周辺回路１００と電気的に
接続されている。
【００２６】周辺回路１００は、前記メモリセルに対し
て選択的に情報の書込みもしくは読出しを行うための各
種回路を含み、例えば、下部ストライプ電極３２を選択
的に制御するための駆動回路、上部ストライプ電極３６
を選択的に制御するための駆動回路、センスアンプなど
の信号検出回路等を含む。また、図示しないものの、周
辺回路１００は、Ｓｉ単結晶基板１１上に形成され、ゲ
ート絶縁膜、ゲート電極およびソース／ドレイン領域を
有するＭＯＳトランジスタを含んでいる。そして、周辺
回路１００とメモリセルアレイ２００とは、配線層によ
って電気的に接続されている。
て選択的に情報の書込みもしくは読出しを行うための各
種回路を含み、例えば、下部ストライプ電極３２を選択
的に制御するための駆動回路、上部ストライプ電極３６
を選択的に制御するための駆動回路、センスアンプなど
の信号検出回路等を含む。また、図示しないものの、周
辺回路１００は、Ｓｉ単結晶基板１１上に形成され、ゲ
ート絶縁膜、ゲート電極およびソース／ドレイン領域を
有するＭＯＳトランジスタを含んでいる。そして、周辺
回路１００とメモリセルアレイ２００とは、配線層によ
って電気的に接続されている。
【００２７】次に、本実施の形態の強誘電体メモリ１０
００における書込み、読出し動作の一例について述べ
る。
００における書込み、読出し動作の一例について述べ
る。
【００２８】まず、読出し動作においては、選択セルに
読出し電圧Ｖ０が印加される。これは、同時に‘０’の
書込み動作を兼ねている。このとき、選択されたビット
線を流れる電流またはビット線をハイインピーダンスに
したときの電位をセンスアンプにて読み出す。このと
き、非選択セルには、読出し時のクロストークを防ぐた
め、所定の電圧が印加される。
読出し電圧Ｖ０が印加される。これは、同時に‘０’の
書込み動作を兼ねている。このとき、選択されたビット
線を流れる電流またはビット線をハイインピーダンスに
したときの電位をセンスアンプにて読み出す。このと
き、非選択セルには、読出し時のクロストークを防ぐた
め、所定の電圧が印加される。
【００２９】書込み動作においては、‘１’の書込みの
場合は、選択セルに電圧−Ｖ０が印加される。‘０’の
書込みの場合は、選択セルの分極を反転させない電圧が
印加され、読出し動作時に書き込まれた‘０’状態を保
持する。このとき、非選択セルのキャパシタには、書込
み時のクロストークを防ぐため、所定の電圧が印加され
る。
場合は、選択セルに電圧−Ｖ０が印加される。‘０’の
書込みの場合は、選択セルの分極を反転させない電圧が
印加され、読出し動作時に書き込まれた‘０’状態を保
持する。このとき、非選択セルのキャパシタには、書込
み時のクロストークを防ぐため、所定の電圧が印加され
る。
【００３０】続いて、各メモリセルについて詳述する。
【００３１】（実施例１）図１は本発明の強誘電体メモ
リ（メモリセル）の第１の実施例を示す断面図である。
リ（メモリセル）の第１の実施例を示す断面図である。
【００３２】イットリア安定化ジルコニアＹＳＺターゲ
ットを用いたレーザーアブレーション法により、基板温
度７００℃、酸素分圧１×１０-5Ｔｏｒｒの条件で、
（１００）Ｓｉ単結晶基板１１上にフルオライト構造の
ＹＳＺからなるバッファ層１２を５ｎｍ堆積した。ただ
し、基板温度、酸素分圧は、これに限るものではない。
ットを用いたレーザーアブレーション法により、基板温
度７００℃、酸素分圧１×１０-5Ｔｏｒｒの条件で、
（１００）Ｓｉ単結晶基板１１上にフルオライト構造の
ＹＳＺからなるバッファ層１２を５ｎｍ堆積した。ただ
し、基板温度、酸素分圧は、これに限るものではない。
【００３３】次に、ＳｒＲｕＯ3ターゲットを用いたレ
ーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、酸
素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＹＳＺからなるバ
ッファ層１２上にペロブスカイト構造のＳｒＲｕＯ3下
部電極層１３を１００ｎｍ堆積した。ただし、基板温
度、酸素分圧は、これに限るものではない。
ーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、酸
素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＹＳＺからなるバ
ッファ層１２上にペロブスカイト構造のＳｒＲｕＯ3下
部電極層１３を１００ｎｍ堆積した。ただし、基板温
度、酸素分圧は、これに限るものではない。
【００３４】さらに、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9ターゲットを
用いたレーザーアブレーション法により、基板温度７０
０℃、酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＲｕ
Ｏ3下部電極層１３上に層状ペロブスカイト構造のＳｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層１４を１００ｎｍ堆積した。
ただし、基板温度、酸素分圧は、これに限るものではな
い。
用いたレーザーアブレーション法により、基板温度７０
０℃、酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＲｕ
Ｏ3下部電極層１３上に層状ペロブスカイト構造のＳｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層１４を１００ｎｍ堆積した。
ただし、基板温度、酸素分圧は、これに限るものではな
い。
【００３５】最後に、ＳｒＲｕＯ3ターゲットを用いた
レーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、
酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、Ｓｒ0.8Ｂｉ2.2
Ｔａ 2Ｏ9強誘電体層１４上にペロブスカイト構造のＳｒ
ＲｕＯ3上部電極層１５を１００ｎｍ堆積した。ただ
し、基板温度、酸素分圧は、これに限るものではない。
レーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、
酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、Ｓｒ0.8Ｂｉ2.2
Ｔａ 2Ｏ9強誘電体層１４上にペロブスカイト構造のＳｒ
ＲｕＯ3上部電極層１５を１００ｎｍ堆積した。ただ
し、基板温度、酸素分圧は、これに限るものではない。
【００３６】得られた上部電極表面での電気抵抗率を４
端子法によって測定したところ、ρ＝２００μΩｃｍの
値が得られ、５０Ｋから室温までの広い温度範囲にわた
って金属的な温度依存性を示した。
端子法によって測定したところ、ρ＝２００μΩｃｍの
値が得られ、５０Ｋから室温までの広い温度範囲にわた
って金属的な温度依存性を示した。
【００３７】得られたキャパシタ構造は、基板に垂直な
方向に上層から順に（１１０）ＳｒＲｕＯ3／（１１
６）ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9／（１１０）ＳｒＲｕＯ3／（１
００）ＹＳＺ／（１００）Ｓｉであった。ただし、Ｓｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳｒＲｕＯ3、ＹＳＺはそれぞれ斜方
晶、擬立方晶、立方晶の指数付けを用いている。また、
ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9は一部（１１７）配向していた。
方向に上層から順に（１１０）ＳｒＲｕＯ3／（１１
６）ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9／（１１０）ＳｒＲｕＯ3／（１
００）ＹＳＺ／（１００）Ｓｉであった。ただし、Ｓｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳｒＲｕＯ3、ＹＳＺはそれぞれ斜方
晶、擬立方晶、立方晶の指数付けを用いている。また、
ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9は一部（１１７）配向していた。
【００３８】得られた強誘電体キャパシタについて、周
波数１ｋＨｚ、振幅１００ｋＶ／ｃｍの電界を印加して
分極−電界（Ｐ−Ｅ）ヒステリシス測定を行った結果、
残留分極Ｐｒ＝１４μＣ／ｃｍ2、抗電界Ｅｃ＝１０ｋ
Ｖ／ｃｍの特性が得られ、分極反転を１０12回以上行っ
ても、Ｐｒの劣化は起こらなかった。これは、（１０
０）Ｓｉ基板上にＹＳＺからなるバッファ層を介さずに
成長させた無配向ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄膜を有する強誘
電体キャパシタの場合で得られたＰｒ＝７μＣ／ｃ
ｍ2、Ｅｃ＝２０ｋＶ／ｃｍ、疲労特性１０11回と比較
して、強誘電体メモリとしてより高い特性を有してい
る。
波数１ｋＨｚ、振幅１００ｋＶ／ｃｍの電界を印加して
分極−電界（Ｐ−Ｅ）ヒステリシス測定を行った結果、
残留分極Ｐｒ＝１４μＣ／ｃｍ2、抗電界Ｅｃ＝１０ｋ
Ｖ／ｃｍの特性が得られ、分極反転を１０12回以上行っ
ても、Ｐｒの劣化は起こらなかった。これは、（１０
０）Ｓｉ基板上にＹＳＺからなるバッファ層を介さずに
成長させた無配向ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9薄膜を有する強誘
電体キャパシタの場合で得られたＰｒ＝７μＣ／ｃ
ｍ2、Ｅｃ＝２０ｋＶ／ｃｍ、疲労特性１０11回と比較
して、強誘電体メモリとしてより高い特性を有してい
る。
【００３９】ここで、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9の組成を、Ｓ
ｒ1-xＢｉ2+x（Ｔａ1-yＮｂy）2Ｏ9（０≦ｘ≦０．２、
０≦ｙ≦１）の範囲で変化させても、同様の効果が得ら
れる。また、ＳｒＲｕＯ3の代わりに、ＭＲｕＯ3（Ｍ＝
Ｃａ、Ｂａ）、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3、Ｌａ1-xＳｒxＣ
ｏＯ3、Ｐｔを電極薄膜に用いた場合も同様の効果が得
られる。
ｒ1-xＢｉ2+x（Ｔａ1-yＮｂy）2Ｏ9（０≦ｘ≦０．２、
０≦ｙ≦１）の範囲で変化させても、同様の効果が得ら
れる。また、ＳｒＲｕＯ3の代わりに、ＭＲｕＯ3（Ｍ＝
Ｃａ、Ｂａ）、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3、Ｌａ1-xＳｒxＣ
ｏＯ3、Ｐｔを電極薄膜に用いた場合も同様の効果が得
られる。
【００４０】上述のように、フルオライト構造の金属酸
化物からなるバッファ層を用いて（１００）Ｓｉ単結晶
基板上に（１１６）配向ＳＢＴ強誘電体層をエピタキシ
ャル成長させることにより、強誘電体メモリのＰｒ、Ｅ
ｃ、疲労特性を向上させることが可能となる。
化物からなるバッファ層を用いて（１００）Ｓｉ単結晶
基板上に（１１６）配向ＳＢＴ強誘電体層をエピタキシ
ャル成長させることにより、強誘電体メモリのＰｒ、Ｅ
ｃ、疲労特性を向上させることが可能となる。
【００４１】（実施例２）図１は本発明の強誘電体メモ
リの第２の実施例を示す断面図であり、第１の実施例と
同じ構造を示す。ただし、基板および各層の薄膜の配向
方向あるいは材料が異なる。
リの第２の実施例を示す断面図であり、第１の実施例と
同じ構造を示す。ただし、基板および各層の薄膜の配向
方向あるいは材料が異なる。
【００４２】ＳｒＯ2ターゲットを用いたレーザーアブ
レーション法により、基板温度７００℃、酸素分圧１×
１０-6Ｔｏｒｒの条件で、（１１０）Ｓｉ単結晶基板１
１上にＮａＣｌ構造のＳｒＯからなるバッファ層１２を
５ｎｍ堆積した。ただし、基板温度、酸素分圧は、これ
に限るものではない。
レーション法により、基板温度７００℃、酸素分圧１×
１０-6Ｔｏｒｒの条件で、（１１０）Ｓｉ単結晶基板１
１上にＮａＣｌ構造のＳｒＯからなるバッファ層１２を
５ｎｍ堆積した。ただし、基板温度、酸素分圧は、これ
に限るものではない。
【００４３】次に、ＳｒＲｕＯ3ターゲットを用いたレ
ーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、酸
素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＯからなるバ
ッファ層１２上にペロブスカイト構造のＳｒＲｕＯ3下
部電極層１３を１００ｎｍ堆積した。ただし、基板温
度、酸素分圧は、これに限るものではない。
ーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、酸
素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＯからなるバ
ッファ層１２上にペロブスカイト構造のＳｒＲｕＯ3下
部電極層１３を１００ｎｍ堆積した。ただし、基板温
度、酸素分圧は、これに限るものではない。
【００４４】さらに、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9ターゲットを
用いたレーザーアブレーション法により、基板温度７０
０℃、酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＲｕ
Ｏ3下部電極層１３上に層状ペロブスカイト構造のＳｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層１４を１００ｎｍ堆積した。
ただし、基板温度、酸素分圧は、これに限るものではな
い。
用いたレーザーアブレーション法により、基板温度７０
０℃、酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＲｕ
Ｏ3下部電極層１３上に層状ペロブスカイト構造のＳｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層１４を１００ｎｍ堆積した。
ただし、基板温度、酸素分圧は、これに限るものではな
い。
【００４５】最後に、ＳｒＲｕＯ3ターゲットを用いた
レーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、
酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＢｉ2Ｔａ2
Ｏ9強誘電体層１４上にペロブスカイト構造のＳｒＲｕ
Ｏ3上部電極層１５を１００ｎｍ堆積した。ただし、基
板温度、酸素分圧は、これに限るものではない。
レーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、
酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＢｉ2Ｔａ2
Ｏ9強誘電体層１４上にペロブスカイト構造のＳｒＲｕ
Ｏ3上部電極層１５を１００ｎｍ堆積した。ただし、基
板温度、酸素分圧は、これに限るものではない。
【００４６】得られた上部電極表面での電気抵抗率を４
端子法によって測定したところ、ρ＝２００μΩｃｍの
値が得られ、５０Ｋから室温までの広い温度範囲にわた
って金属的な温度依存性を示した。
端子法によって測定したところ、ρ＝２００μΩｃｍの
値が得られ、５０Ｋから室温までの広い温度範囲にわた
って金属的な温度依存性を示した。
【００４７】得られたキャパシタ構造は、膜面に垂直方
向に上層から順に（１１０）ＳｒＲｕＯ3／（１１６）
ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9／（１１０）ＳｒＲｕＯ3／（１１
０）ＳｒＯ／（１１０）Ｓｉであった。ただし、ＳｒＢ
ｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳｒＲｕＯ3、ＳｒＯはそれぞれ斜方晶、
擬立方晶、立方晶の指数付けを用いている。また、Ｓｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9は一部（１１７）配向していた。
向に上層から順に（１１０）ＳｒＲｕＯ3／（１１６）
ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9／（１１０）ＳｒＲｕＯ3／（１１
０）ＳｒＯ／（１１０）Ｓｉであった。ただし、ＳｒＢ
ｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳｒＲｕＯ3、ＳｒＯはそれぞれ斜方晶、
擬立方晶、立方晶の指数付けを用いている。また、Ｓｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9は一部（１１７）配向していた。
【００４８】得られた強誘電体キャパシタについて、周
波数１ｋＨｚ、振幅１００ｋＶ／ｃｍの電界を印加して
Ｐ−Ｅヒステリシス測定を行った結果、Ｐｒ＝１４μＣ
／ｃｍ2、Ｅｃ＝１０ｋＶ／ｃｍの高い電気特性が得ら
れ、分極反転１０12回までＰｒの劣化は起こらなかっ
た。これは、（１１０）Ｓｉ基板上にＳｒＯからなるバ
ッファ層を介さずに成長させた無配向ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ
9薄膜を有する強誘電体キャパシタの場合のＰｒ＝７μ
Ｃ／ｃｍ2、Ｅｃ＝２０ｋＶ／ｃｍ、疲労特性１０8回と
比較して、強誘電体メモリとしてより高い電気特性を有
している。
波数１ｋＨｚ、振幅１００ｋＶ／ｃｍの電界を印加して
Ｐ−Ｅヒステリシス測定を行った結果、Ｐｒ＝１４μＣ
／ｃｍ2、Ｅｃ＝１０ｋＶ／ｃｍの高い電気特性が得ら
れ、分極反転１０12回までＰｒの劣化は起こらなかっ
た。これは、（１１０）Ｓｉ基板上にＳｒＯからなるバ
ッファ層を介さずに成長させた無配向ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ
9薄膜を有する強誘電体キャパシタの場合のＰｒ＝７μ
Ｃ／ｃｍ2、Ｅｃ＝２０ｋＶ／ｃｍ、疲労特性１０8回と
比較して、強誘電体メモリとしてより高い電気特性を有
している。
【００４９】ここで、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9の組成を、Ｓ
ｒ1-xＢｉ2+x（Ｔａ1-yＮｂy）2Ｏ9（０≦ｘ≦０．２、
０≦ｙ≦１）の範囲で変化させても、同様の効果が得ら
れる。また、ＳｒＲｕＯ3の代わりに、ＭＲｕＯ3（Ｍ＝
Ｃａ、Ｂａ）、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3、Ｌａ1-xＳｒxＣ
ｏＯ3、Ｐｔを電極薄膜に用いた場合も同様の効果が得
られる。
ｒ1-xＢｉ2+x（Ｔａ1-yＮｂy）2Ｏ9（０≦ｘ≦０．２、
０≦ｙ≦１）の範囲で変化させても、同様の効果が得ら
れる。また、ＳｒＲｕＯ3の代わりに、ＭＲｕＯ3（Ｍ＝
Ｃａ、Ｂａ）、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3、Ｌａ1-xＳｒxＣ
ｏＯ3、Ｐｔを電極薄膜に用いた場合も同様の効果が得
られる。
【００５０】上述のように、ＮａＣｌ構造の金属酸化物
からなるバッファ層を用いて（１１０）Ｓｉ単結晶基板
上に（１１６）配向ＳＢＴ強誘電体層をエピタキシャル
成長させることにより、強誘電体メモリのＰｒ、Ｅｃ、
疲労特性を向上させることが可能となる。
からなるバッファ層を用いて（１１０）Ｓｉ単結晶基板
上に（１１６）配向ＳＢＴ強誘電体層をエピタキシャル
成長させることにより、強誘電体メモリのＰｒ、Ｅｃ、
疲労特性を向上させることが可能となる。
【００５１】（実施例３）図１は本発明の強誘電体メモ
リの第３の実施例を示す断面図であり、第１および第２
の実施例と同じ構造を示す。ただし、基板および各層の
薄膜の配向方向あるいは材料が第１および第２の実施例
と異なる。
リの第３の実施例を示す断面図であり、第１および第２
の実施例と同じ構造を示す。ただし、基板および各層の
薄膜の配向方向あるいは材料が第１および第２の実施例
と異なる。
【００５２】ＳｒＯ2ターゲットを用いたレーザーアブ
レーション法により、基板温度７００℃、酸素分圧１×
１０-6Ｔｏｒｒの条件で、（１１１）Ｓｉ単結晶基板１
１上にＮａＣｌ構造のＳｒＯからなるバッファ層１２を
５ｎｍ堆積した。ただし、基板温度、酸素分圧は、これ
に限るものではない。
レーション法により、基板温度７００℃、酸素分圧１×
１０-6Ｔｏｒｒの条件で、（１１１）Ｓｉ単結晶基板１
１上にＮａＣｌ構造のＳｒＯからなるバッファ層１２を
５ｎｍ堆積した。ただし、基板温度、酸素分圧は、これ
に限るものではない。
【００５３】次に、ＳｒＲｕＯ3ターゲットを用いたレ
ーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、酸
素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＯからなるバ
ッファ層１２上にペロブスカイト構造のＳｒＲｕＯ3下
部電極層１３を１００ｎｍ堆積した。ただし、基板温
度、酸素分圧は、これに限るものではない。
ーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、酸
素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＯからなるバ
ッファ層１２上にペロブスカイト構造のＳｒＲｕＯ3下
部電極層１３を１００ｎｍ堆積した。ただし、基板温
度、酸素分圧は、これに限るものではない。
【００５４】さらに、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9ターゲットを
用いたレーザーアブレーション法により、基板温度７０
０℃、酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＲｕ
Ｏ3下部電極層１３上に層状ペロブスカイト構造のＳｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層１４を１００ｎｍ堆積した。
ただし、基板温度、酸素分圧は、これに限るものではな
い。
用いたレーザーアブレーション法により、基板温度７０
０℃、酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＲｕ
Ｏ3下部電極層１３上に層状ペロブスカイト構造のＳｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層１４を１００ｎｍ堆積した。
ただし、基板温度、酸素分圧は、これに限るものではな
い。
【００５５】最後に、ＳｒＲｕＯ3ターゲットを用いた
レーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、
酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＢｉ2Ｔａ2
Ｏ9強誘電体層１４上にペロブスカイト構造のＳｒＲｕ
Ｏ3上部電極層１５を１００ｎｍ堆積した。ただし、基
板温度、酸素分圧は、これに限るものではない。
レーザーアブレーション法により、基板温度７００℃、
酸素分圧１×１０-2Ｔｏｒｒの条件で、ＳｒＢｉ2Ｔａ2
Ｏ9強誘電体層１４上にペロブスカイト構造のＳｒＲｕ
Ｏ3上部電極層１５を１００ｎｍ堆積した。ただし、基
板温度、酸素分圧は、これに限るものではない。
【００５６】得られた上部電極表面での電気抵抗率を４
端子法によって測定したところ、ρ＝２００μΩｃｍの
値が得られ、５０Ｋから室温までの広い温度範囲にわた
って金属的な温度依存性を示した。
端子法によって測定したところ、ρ＝２００μΩｃｍの
値が得られ、５０Ｋから室温までの広い温度範囲にわた
って金属的な温度依存性を示した。
【００５７】得られたキャパシタ構造は、膜面に垂直方
向に上層から順に（１１１）ＳｒＲｕＯ3／（１０３）
ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9／（１１１）ＳｒＲｕＯ3／（１１
１）ＳｒＯ／（１１１）Ｓｉであった。ただし、ＳｒＢ
ｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳｒＲｕＯ3、ＳｒＯはそれぞれ斜方晶、
擬立方晶、立方晶の指数付けを用いている。また、Ｓｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9は一部（１０４）配向していた。
向に上層から順に（１１１）ＳｒＲｕＯ3／（１０３）
ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9／（１１１）ＳｒＲｕＯ3／（１１
１）ＳｒＯ／（１１１）Ｓｉであった。ただし、ＳｒＢ
ｉ2Ｔａ2Ｏ9、ＳｒＲｕＯ3、ＳｒＯはそれぞれ斜方晶、
擬立方晶、立方晶の指数付けを用いている。また、Ｓｒ
Ｂｉ2Ｔａ2Ｏ9は一部（１０４）配向していた。
【００５８】得られた強誘電体キャパシタについて、周
波数１ｋＨｚ、振幅１００ｋＶ／ｃｍの電界を印加して
Ｐ−Ｅヒステリシス測定を行った結果、Ｐｒ＝１６μＣ
／ｃｍ2、Ｅｃ＝１０ｋＶ／ｃｍの高い電気特性が得ら
れ、分極反転１０12回までＰｒの劣化は起こらなかっ
た。これは、（１１１）Ｓｉ基板上にＳｒＯからなるバ
ッファ層を介さずに成長させた無配向ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ
9薄膜を有する強誘電体キャパシタの場合のＰｒ＝７μ
Ｃ／ｃｍ2、Ｅｃ＝２０ｋＶ／ｃｍ、疲労特性１０8回と
比較して、強誘電体メモリとしてのより高い電気特性を
有している。
波数１ｋＨｚ、振幅１００ｋＶ／ｃｍの電界を印加して
Ｐ−Ｅヒステリシス測定を行った結果、Ｐｒ＝１６μＣ
／ｃｍ2、Ｅｃ＝１０ｋＶ／ｃｍの高い電気特性が得ら
れ、分極反転１０12回までＰｒの劣化は起こらなかっ
た。これは、（１１１）Ｓｉ基板上にＳｒＯからなるバ
ッファ層を介さずに成長させた無配向ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ
9薄膜を有する強誘電体キャパシタの場合のＰｒ＝７μ
Ｃ／ｃｍ2、Ｅｃ＝２０ｋＶ／ｃｍ、疲労特性１０8回と
比較して、強誘電体メモリとしてのより高い電気特性を
有している。
【００５９】ここで、ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9の組成を、Ｓ
ｒ1-xＢｉ2+x（Ｔａ1-yＮｂy）2Ｏ9（０≦ｘ≦０．２、
０≦ｙ≦１）の範囲で変化させても、同様の効果が得ら
れる。また、ＳｒＲｕＯ3の代わりに、ＭＲｕＯ3（Ｍ＝
Ｃａ、Ｂａ）、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3、Ｌａ1-xＳｒxＣ
ｏＯ3、Ｐｔを電極薄膜に用いた場合も同様の効果が得
られる。
ｒ1-xＢｉ2+x（Ｔａ1-yＮｂy）2Ｏ9（０≦ｘ≦０．２、
０≦ｙ≦１）の範囲で変化させても、同様の効果が得ら
れる。また、ＳｒＲｕＯ3の代わりに、ＭＲｕＯ3（Ｍ＝
Ｃａ、Ｂａ）、Ｌａ1-xＳｒxＭｎＯ3、Ｌａ1-xＳｒxＣ
ｏＯ3、Ｐｔを電極薄膜に用いた場合も同様の効果が得
られる。
【００６０】上述のように、ＮａＣｌ構造の金属酸化物
からなるバッファ層を用いて（１１１）Ｓｉ単結晶基板
上に（１０３）配向ＳＢＴ強誘電体層をエピタキシャル
成長させることにより、強誘電体メモリのＰｒ、Ｅｃ、
疲労特性を向上させることが可能となる。
からなるバッファ層を用いて（１１１）Ｓｉ単結晶基板
上に（１０３）配向ＳＢＴ強誘電体層をエピタキシャル
成長させることにより、強誘電体メモリのＰｒ、Ｅｃ、
疲労特性を向上させることが可能となる。
【００６１】次に、上記実施の形態の強誘電体メモリを
備え（用い）た電子機器の例について説明する。図４
（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図４
（ａ）において、符号２０００は携帯電話本体を示し、
その内部には上記強誘電体メモリを用いたメモリ部２０
０１が設けられている。
備え（用い）た電子機器の例について説明する。図４
（ａ）は、携帯電話の一例を示した斜視図である。図４
（ａ）において、符号２０００は携帯電話本体を示し、
その内部には上記強誘電体メモリを用いたメモリ部２０
０１が設けられている。
【００６２】図４（ｂ）は、腕時計型電子機器の一例を
示した斜視図である。図４（ｂ）において、符号２１０
０は時計本体を示し、その内部には上記強誘電体メモリ
を用いたメモリ部２１０１が設けられている。
示した斜視図である。図４（ｂ）において、符号２１０
０は時計本体を示し、その内部には上記強誘電体メモリ
を用いたメモリ部２１０１が設けられている。
【００６３】図４（ｃ）は、ワープロ、パソコンなどの
携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図４
（ｃ）において、符号２２００は情報処理装置、符号２
２０２はキーボードなどの入力部、符号２２０４は情報
処理装置本体を示し、その内部には上記強誘電体メモリ
を用いたメモリ部２２０６が設けられている。
携帯型情報処理装置の一例を示した斜視図である。図４
（ｃ）において、符号２２００は情報処理装置、符号２
２０２はキーボードなどの入力部、符号２２０４は情報
処理装置本体を示し、その内部には上記強誘電体メモリ
を用いたメモリ部２２０６が設けられている。
【００６４】また、他の電子機器の例としては、図示し
ていないものの、例えばカードに上記強誘電体メモリを
用いたメモリ部が設けられた、いわゆるＩＣカードにも
適用可能である。
ていないものの、例えばカードに上記強誘電体メモリを
用いたメモリ部が設けられた、いわゆるＩＣカードにも
適用可能である。
【００６５】図４（ａ）〜（ｃ）に示す（ＩＣカードを
含む）電子機器は、上記実施の形態で示したメモリ特性
と集積度を兼備した強誘電体メモリを備えているので、
信頼性の高い、小型の電子機器を実現することができ
る。
含む）電子機器は、上記実施の形態で示したメモリ特性
と集積度を兼備した強誘電体メモリを備えているので、
信頼性の高い、小型の電子機器を実現することができ
る。
【００６６】なお、本発明の技術範囲は、上記実施の形
態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲において種々の変更を加えることが可能である。
態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しな
い範囲において種々の変更を加えることが可能である。
【００６７】例えば、上記の強誘電体メモリとしては、
一個のＭＯＳトランジスタと一個のキャパシタで構成さ
れる、いわゆる１Ｔ１Ｃ型メモリセルや、二個のＭＯＳ
トランジスタと二個のキャパシタで構成される、いわゆ
る２Ｔ２Ｃ型メモリセルにも適用可能である。
一個のＭＯＳトランジスタと一個のキャパシタで構成さ
れる、いわゆる１Ｔ１Ｃ型メモリセルや、二個のＭＯＳ
トランジスタと二個のキャパシタで構成される、いわゆ
る２Ｔ２Ｃ型メモリセルにも適用可能である。
【００６８】
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、Ｓ
ｉ単結晶基板上に、フルオライト構造あるいはＮａＣｌ
構造の金属酸化物をバッファ層としてペロブスカイト構
造の金属酸化物下部電極層をエピタキシャル成長させ、
層状ペロブスカイト構造のＳｒ 1-xＢｉ2+x（Ｔａ1-yＴ
ａy）2Ｏ9（０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦１）からなる強
誘電体層を、そのｃ軸を基板に垂直な方向から４５〜５
５°傾けてエピタキシャル成長させることにより、角型
性に優れ、完全にａ軸配向させた場合に得られる分極モ
ーメントの約７１〜８２％を利用する残留分極特性に優
れた強誘電体メモリ及び電子機器が得られる。
ｉ単結晶基板上に、フルオライト構造あるいはＮａＣｌ
構造の金属酸化物をバッファ層としてペロブスカイト構
造の金属酸化物下部電極層をエピタキシャル成長させ、
層状ペロブスカイト構造のＳｒ 1-xＢｉ2+x（Ｔａ1-yＴ
ａy）2Ｏ9（０≦ｘ≦０．５、０≦ｙ≦１）からなる強
誘電体層を、そのｃ軸を基板に垂直な方向から４５〜５
５°傾けてエピタキシャル成長させることにより、角型
性に優れ、完全にａ軸配向させた場合に得られる分極モ
ーメントの約７１〜８２％を利用する残留分極特性に優
れた強誘電体メモリ及び電子機器が得られる。
【図１】 本発明の強誘電体メモリの第１あるいは第２
あるいは第３の実施例を示す断面図である。
あるいは第３の実施例を示す断面図である。
【図２】 メモリセルアレイの外観斜視図である。
【図３】 メモリセルアレイを模式的に示す平面図であ
る。
る。
【図４】 強誘電体メモリを備えた電子機器の一例を示
す図であり、（ａ）は携帯電話、（ｂ）は腕時計型電子
機器、（ｃ）は携帯型情報処理装置のそれぞれ斜視図で
ある。
す図であり、（ａ）は携帯電話、（ｂ）は腕時計型電子
機器、（ｃ）は携帯型情報処理装置のそれぞれ斜視図で
ある。
１１．Ｓｉ単結晶基板 １２．バッファ層 １３．ＳｒＲｕＯ3下部電極層 １４．ＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9強誘電体層 １５．ＳｒＲｕＯ3上部電極層 ２００ メモリセルアレイ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮澤 弘 長野県諏訪市大和３丁目３番５号 セイコ ーエプソン株式会社内 Ｆターム(参考） 5F083 FR01 FR02 FR03 GA27 JA15 JA17 JA38 JA42 JA45 LA12 LA16 PR22
Claims (7)
- 【請求項１】 Ｓｉ単結晶基板と、前記Ｓｉ単結晶基板
上に金属酸化物からなるバッファ層と、前記バッファ層
上にペロブスカイト構造の導電性酸化物、金属プラチナ
Ｐｔのいずれかを含む下部電極層と、前記下部電極層上
に層状ペロブスカイト構造のＳｒＢｉ2Ｔａ2Ｏ9からな
る強誘電体層と、前記強誘電体層上に上部電極層を有す
ることを特徴とする強誘電体メモリ。 - 【請求項２】 前記Ｓｉ単結晶基板は（１００）基板で
あり、前記バッファ層はイットリア安定化ジルコニアＹ
ＳＺ、酸化セリウムＣｅＯ2のいずれかを含むフルオラ
イト構造の金属酸化物が立方晶（１００）配向し、前記
下部電極層は立方晶または擬立方晶（１１０）配向し、
前記強誘電体層は斜方晶（１１６）または（１１７）配
向することを特徴とする請求項１記載の強誘電体メモ
リ。 - 【請求項３】 前記Ｓｉ単結晶基板は（１１０）基板で
あり、前記バッファ層はＮａＣｌ構造の金属酸化物ＭＯ
（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）が立方晶（１１０）配
向し、前記下部電極層は立方晶または擬立方晶（１１
０）配向し、前記強誘電体層は斜方晶（１１６）または
（１１７）配向することを特徴とする請求項１記載の強
誘電体メモリ。 - 【請求項４】 前記Ｓｉ単結晶基板は（１１１）基板で
あり、前記バッファ層はＮａＣｌ構造の金属酸化物ＭＯ
（Ｍ＝Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｂａ）が立方晶（１１１）配
向し、前記下部電極層は立方晶または擬立方晶（１１
１）配向し、前記強誘電体層は斜方晶（１０３）または
（１０４）配向することを特徴とする請求項１記載の強
誘電体メモリ。 - 【請求項５】 前記下部電極層、前記強誘電体層及び前
記上部電極層を含むメモリセルがマトリックス状に配置
されることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記
載の強誘電体メモリ。 - 【請求項６】 前記下部電極層は、互いに間隔をあけて
略平行にストライプ状に配列した複数の下部ストライプ
電極を有し、 前記上部電極層は、前記下部ストライプ電極の配列方向
と直交する方向に、互いに間隔をあけて略平行にストラ
イプ状に配列した複数の上部ストライプ電極を有し、 前記メモリセルは、前記下部ストライプ電極と前記上部
ストライプ電極の交差領域に形成されることを特徴とす
る請求項５記載の強誘電体メモリ。 - 【請求項７】 請求項１乃至６のいずれか１項に記載の
強誘電体メモリを備えたことを特徴とする電子機器。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002070806A JP2002359353A (ja) | 2001-03-26 | 2002-03-14 | 強誘電体メモリ及び電子機器 |
| US10/105,001 US6720599B2 (en) | 2001-03-26 | 2002-03-22 | Ferroelectric memory and electronic apparatus |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001-88842 | 2001-03-26 | ||
| JP2001088842 | 2001-03-26 | ||
| JP2002070806A JP2002359353A (ja) | 2001-03-26 | 2002-03-14 | 強誘電体メモリ及び電子機器 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002359353A true JP2002359353A (ja) | 2002-12-13 |
Family
ID=26612116
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002070806A Pending JP2002359353A (ja) | 2001-03-26 | 2002-03-14 | 強誘電体メモリ及び電子機器 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6720599B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002359353A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008515191A (ja) * | 2004-09-27 | 2008-05-08 | インテル コーポレイション | ポリマー電極を有する強誘電性ポリマーメモリ装置及びその製造方法 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4256670B2 (ja) | 2002-12-10 | 2009-04-22 | 富士通株式会社 | 容量素子、半導体装置およびその製造方法 |
| DE10303316A1 (de) * | 2003-01-28 | 2004-08-12 | Forschungszentrum Jülich GmbH | Schneller remanenter Speicher |
| TWI255018B (en) * | 2005-06-15 | 2006-05-11 | Winbond Electronics Corp | Method of fabricating a non-volatile memory |
| US20090152684A1 (en) * | 2007-12-18 | 2009-06-18 | Li-Peng Wang | Manufacture-friendly buffer layer for ferroelectric media |
| TW201637172A (zh) * | 2015-04-14 | 2016-10-16 | 國立交通大學 | 記憶體結構 |
| KR20190067668A (ko) * | 2017-12-07 | 2019-06-17 | 에스케이하이닉스 주식회사 | 저항 변화 소자 |
Family Cites Families (6)
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| JPH07161422A (ja) | 1993-12-07 | 1995-06-23 | Toshiba Chem Corp | Ｉｃソケット |
| US5470668A (en) * | 1994-03-31 | 1995-11-28 | The Regents Of The University Of Calif. | Metal oxide films on metal |
| US6509601B1 (en) * | 1998-07-31 | 2003-01-21 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Semiconductor memory device having capacitor protection layer and method for manufacturing the same |
| US20030001189A1 (en) * | 2000-02-24 | 2003-01-02 | Tetsuo Fujiwara | Ferroelectric capacitor and semiconductor device |
| KR100430324B1 (ko) * | 1998-12-23 | 2004-05-03 | 인피니언 테크놀로지스 아게 | 커패시터 전극 구조물 |
| US6495878B1 (en) * | 1999-08-02 | 2002-12-17 | Symetrix Corporation | Interlayer oxide containing thin films for high dielectric constant application |
-
2002
- 2002-03-14 JP JP2002070806A patent/JP2002359353A/ja active Pending
- 2002-03-22 US US10/105,001 patent/US6720599B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008515191A (ja) * | 2004-09-27 | 2008-05-08 | インテル コーポレイション | ポリマー電極を有する強誘電性ポリマーメモリ装置及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020154554A1 (en) | 2002-10-24 |
| US6720599B2 (en) | 2004-04-13 |
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