JP2007194429A - 強磁性・強誘電性材料及び半導体装置 - Google Patents

強磁性・強誘電性材料及び半導体装置 Download PDF

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桂輔 佐藤
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正雄 近藤
Kenji Maruyama
研二 丸山
Masanori Shiozawa
正規 塩澤
Yoshizo Asai
吉蔵 浅井
Yoshihiko Kobayashi
義彦 小林
Koji Abe
浩二 阿部
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Abstract

【課題】極めて安定なペロブスカイト構造を有し、強磁性及び強誘電性を併有する材料を、超高圧等の特殊環境を要せず安価で比較的容易に製造し、半導体メモリに適用する。
【解決手段】組成式がＡＢＯ3の結晶格子を有する強磁性・強誘電性材料であって、ＡサイトにＢｉイオン及び少なくとも１種の希土類陽イオンを、Ｂサイトに陽イオンであって超交換相互作用を示す複数種の磁性イオンをそれぞれ含み、強磁性及び強誘電性を併有する材料をキャパシタ膜３に適用し、ＭＦＩＳ−ＦＥＴを構成する。
【選択図】図２

Description

本発明は、強磁性及び強誘電性の双方の性質を示す強磁性・強誘電性材料及びこれをキャパシタ膜として用いた半導体装置に関する。
近年、自発分極を持つ強誘電材料をキャパシタ膜に用いた不揮発性メモリ（ＦｅＲＡＭ）は、次世代のメモリとして、非接触のＩＣカード等への応用が期待されている。更には、極めて簡易な構成であって大容量の不揮発性メモリ実現の有力な基本素子として、半導体基板とゲート電極との間に強誘電体材料からなるキャパシタ膜を挟持してなるＭＦＳ（金属（Metal）−強誘電体（Ferromagnetic）−半導体（Semiconductor））−ＦＥＴや、半導体基板とキャパシタ膜との反応を防止するための絶縁膜を加えたＭＦＩＳ（金属（Metal）−強誘電体（Ferromagnetic）−絶縁膜（Insulator）−半導体（Semiconductor））−ＦＥＴが開発されている（特許文献１参照）。
特開平１１−２６７０４号公報 Journal of American Chemical Society. 127, 8889 2005
しかしながら、上記のように強誘電性のみを用いた半導体メモリでは、更なる高密度化や信頼性の向上に限界が見られている。
そこで、半導体メモリの更なる高密度化と信頼性の向上を実現すべく、キャパシタ膜の材料として、強磁性と強誘電性との双方の性質を併有する材料を使用することが検討されている。近年、東らにより、Ｂｉ2ＮｉＭｎＯ6により強磁性性及び強誘電性を示す報告がなされた（非特許文献１参照）。非特許文献１では、ＮｉイオンとＭｎイオンとの間における正の超交換相互作用により強磁性を実現し、Ｂｉイオンにより強誘電性を実現する旨が記載されている。
ところが、Ｂｉ2ＮｉＭｎＯ6は、常圧下では極めて不安定であり、例えば６ＧＰａの如き超高圧下で初めてペロブスカイト構造を持つ結晶が得られる材料である。そのため、超高圧環境のような特殊で高価な機器等を要することなく、安価な方法で比較的容易に製造できるキャパシタ膜の材料が望まれている。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、極めて安定なペロブスカイト構造を有し、強磁性及び強誘電性を併有する材料であり、超高圧等の特殊環境を要せず安価で比較的容易に製造することが可能な強磁性・強誘電性材料を提供することを目的とする。
本発明は、上記の課題に鑑みてなされたものであって、上記の強磁性・強誘電性材料をキャパシタ膜に適用して、強磁性及び強誘電性の双方の特性を示し、十分な強誘電性と共に、磁化が大きく磁化の信号を安定して使用可能な高性能・高容量の記憶機能を有する半導体装置を提供することを目的とする。
本発明の強磁性・強誘電性材料は、組成式がＡＢＯ3の結晶格子を有する強磁性・強誘電性材料であって、前記結晶格子のＡサイトにＢｉイオン及び少なくとも１種の希土類陽イオンを、Ｂサイトに陽イオンであって超交換相互作用を示す複数種の磁性イオンをそれぞれ含み、強磁性及び強誘電性を併有する。
本発明の半導体装置は、半導体領域と、前記半導体領域上にキャパシタ膜を介してパターン形成されてなる電極とを含み、前記キャパシタ膜は、組成式がＡＢＯ3の結晶格子を有し、前記結晶格子のＡサイトにＢｉイオン及び少なくとも１種の希土類陽イオンを、Ｂサイトに陽イオンであって超交換相互作用を示す複数種の磁性イオンをそれぞれ含み、強磁性及び強誘電性を併有する強磁性・強誘電性材料を含む材料からなる。
本発明によれば、極めて安定なペロブスカイト構造を有し、強磁性及び強誘電性を併有する材料であり、超高圧等の特殊環境を要せず安価で比較的容易に製造することが可能な強磁性・強誘電性材料が実現する。
本発明によれば、上記の強磁性・強誘電性材料をキャパシタ膜に適用して、強磁性及び強誘電性の双方の特性を示し、十分な強誘電性と共に、磁化が大きく磁化の信号を安定して使用可能な高性能・高容量の記憶機能を有する半導体装置が実現する。
−本発明の基本骨子−
本発明では、強磁性及び強誘電性の双方の性質を安定に得るべく、組成式がＡＢＯ3で表される単純ペロブスカイト構造の結晶格子を有する材料であることを前提とする。
一般的に、単純ペロブスカイト構造の結晶格子において、Ｂｉイオンサイト又はＦｅイオンサイトに、Ｂｉイオン又はＦｅイオン以外の三価の陽イオンを有するＢｉＦｅＯ3を含む材料をキャパシタ膜に用いた半導体メモリでは、リーク電流を低減することができると考えられる。３価の陽イオンとなっているか否かは、例えばＸＰＳ（Ｘ線光電子分光法）で確認することができる。Ｂｉイオン又はＦｅイオン以外の３価の陽イオンを生じ得る元素としては、遷移元素（即ちｄ−ブロック元素）を除くもの、例えば上記のようにｆ−ブロック元素であるランタノイドやIIIA属の元素が好ましい。但し、Ｓｃはｄ−ブロック元素であるが、三価以外の価数を取り難いので本発明の目的に適している。
本発明では、上記の事実に鑑みて、ペロブスカイト構造の結晶格子のＡサイトにＢｉイオン及び少なくとも１種の希土類陽イオンを、Ｂサイトに陽イオンであって超交換相互作用を示す複数種の磁性イオンをそれぞれ含む構成の強磁性・強誘電性材料を採用する。
組成式がＡＢＯ3で表される単純ペロブスカイト構造の結晶格子は、図１に示すような構成を採る。
ここで、十分な大きさの強磁性を得るため、Ｂサイトには、イオンであって超交換相互作用を示す複数種の磁性イオンが適用される。具体的には、Ｃｏイオン−Ｍｎイオン、Ｎｉイオン−Ｍｎイオン、及びＣｕイオン−Ｍｎイオンよりなる群から選ばれた１種とすることが好適である。
ＡサイトにＢｉ3+を含む標準的な単純ペロブスカイト構造として、ＡサイトをＢｉ3+、Ｂサイトを例えばＮｉイオン−Ｍｎイオン、具体的には（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）3-とした場合について考察する。Ａサイトがプラス３価以外の価数をとると、結晶中に格子欠陥が増え、リーク電流が増加し易い。特にＢサイトの価数は変動し易くなる。更に、酸化ビスマスは融点が８１７℃と低く、加熱により蒸発し易いことから、結晶化プロセス中にペロブスカイト構造のサイトから欠損し易い。欠損量が多くなると強誘電性を有しない異相が生成され、リーク電流が増大する。
本発明では、上記の事実に鑑みて、Ｂサイトを例えば（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）3-とした場合、ＡサイトをＢｉ3+及び少なくとも１種の希土類陽イオンとする。この希土類陽イオンとしては、Ｌａイオン、Ｃｅイオン、Ｐｒイオン、Ｎｄイオン、Ｓｍイオン、Ｅｕイオン、Ｇｄイオン、Ｔｂイオン、Ｄｙイオン、Ｈｏイオン、Ｅｒイオン、Ｔｍイオン、Ｙｂイオン、及びＬｕイオンからなる群から選ばれた少なくとも１種を用いることが好適である。この構成を有する単純ペロブスカイト構造の材料は、高圧合成等の特殊環境を利用せずとも容易に製造することができ、所期の強磁性及び強誘電性を共に発現することが判明した。
また、Ｂサイトについて、Ｃｏイオン−Ｍｎイオン、Ｎｉイオン−Ｍｎイオン、又はＣｕイオン−Ｍｎイオンにおいて、ＭｎサイトについてはＴｉイオン、Ｚｒイオン、及びＨｆイオンからなる群から選ばれた１種で置換し、ＮｉサイトについてはＭｇイオンで置換してなる材料をキャパシタ膜に適用して半導体メモリを構成することにより、リーク電流が大幅に低下することが判明した。
−本発明を適用した具体的な実施形態−
本実施形態では、本発明をＭＦＩＳ−ＦＥＴに適用した一例について、図面を参照しながら詳細に説明する。
（ＭＦＩＳ−ＦＥＴの概略構成）
図２は、本実施形態によるＭＦＩＳ−ＦＥＴの構成を示す概略断面図である。
このＭＦＩＳ−ＦＥＴではｎ-型のシリコン単結晶半導体基板１（以下、単にシリコン基板１と記す）上に絶縁膜２を介してキャパシタ膜３がパターン形成され、キャパシタ膜３上に上部電極（ゲート電極）４がパターン形成され、電極構造１１が構成される。そして、電極構造１１の両側におけるシリコン基板１の表層に一対のｐ型のソース／ドレイン領域１２が形成されている。
絶縁膜２は、例えば膜厚５ｎｍ程度のＹＳＺ（Yttrium Stabilized Zirconia）膜２１と、例えば膜厚１２ｎｍ程度のチタン酸ストロンチウム（ＳＴＯ）膜２２とが積層されて構成されている。ここで、ＳＴＯ膜２２は、その内部に例えば膜厚換算で２ｎｍ程度のＳｒＯが取り込まれている。この絶縁膜２は、絶縁機能と、キャパシタ膜３の結晶エピタキシャル成長を可能とする機能との他に、シリコン基板１とキャパシタ膜３との間を遮断して、ＳｉとＢｉ，Ｎｉ, Ｍｎとの化学反応を防止する機能を有する。
キャパシタ膜３は、ＡＢＯ3の結晶格子を有する材料であって、結晶格子のＡサイトにＢｉイオン及び少なくとも１種の希土類陽イオン、Ｂサイトに陽イオンであって超交換相互作用を示す複数種の磁性イオンがそれぞれ位置する強磁性・強誘電性材料から形成されている。本実施形態では、当該強磁性・強誘電性材料として、希土類陽イオンにＬａイオン、複数種の磁性イオンにＮｉ−Ｍｎイオンが選択されてなる（ＢｉＬａ）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3が用いられる。
なお、上述したように、Ａサイトの希土類陽イオンには、Ｌａイオン、Ｃｅイオン、Ｐｒイオン、Ｎｄイオン、Ｓｍイオン、Ｅｕイオン、Ｇｄイオン、Ｔｂイオン、Ｄｙイオン、Ｈｏイオン、Ｅｒイオン、Ｔｍイオン、Ｙｂイオン、及びＬｕイオンからなる群から選ばれた少なくとも１種が適用される。ここで、ＭｎサイトについてはＴｉイオン、Ｚｒイオン、及びＨｆイオンからなる群から選ばれた１種で置換し、ＮｉサイトについてはＭｇイオンで置換してなる材料をキャパシタ膜に適用しても好適である。
また、Ｂサイトの複数種の磁性イオンには、Ｃｏイオン−Ｍｎイオン、Ｎｉイオン−Ｍｎイオン、及びＣｕイオン−Ｍｎイオンよりなる群から選ばれた１種が適用される。
上記のようなＡサイトとＢサイトとの組み合わせに基づき、キャパシタ膜３を構成する強磁性・強誘電性材料としては、（ＢｉＬａ）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3の代わりに、以下のものを用いてもよい。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンとしてＮｉ−Ｍｎイオンを有する他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＮｉ−ＭｎイオンにおけるＭｎの一部をＴｉで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＮｉ−ＭｎイオンにおけるＭｎの一部をＺｒで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＮｉ−ＭｎイオンにおけるＭｎの一部をＨｆで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＮｉ−ＭｎイオンにおけるＮｉの一部をＭｇで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｎｉ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンとしてＣｏ−Ｍｎイオンを有する他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＣｏ−ＭｎイオンにおけるＭｎの一部をＴｉで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＣｏ−ＭｎイオンにおけるＭｎの一部をＺｒで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＣｏ−ＭｎイオンにおけるＭｎの一部をＨｆで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｃｏ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＣｏ−ＭｎイオンにおけるＣｏの一部をＭｇで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｃｏ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンとしてＣｕ−Ｍｎイオンを有する他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＣｕ−ＭｎイオンにおけるＭｎの一部をＴｉで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＴｉy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＣｕ−ＭｎイオンにおけるＭｎの一部をＺｒで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＺｒy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＣｕ−ＭｎイオンにおけるＭｎの一部をＨｆで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｃｕ0.5Ｍｎ0.5-yＨｆy）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
Ｂサイトの複数種の磁性イオンであるＣｕ−ＭｎイオンにおけるＣｕの一部をＭｇで置換した他の強磁性・強誘電性材料には、
（ＢｉxＬａ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＣｅ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＰｒ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＮｄ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＳｍ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｕ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＧｄ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｂ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＤｙ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＨｏ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＥｒ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＴｍ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＹｂ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２），
（ＢｉxＬｕ1-x）（Ｃｕ0.5-yＭｇyＭｎ0.5）Ｏ3 （０＜ｘ＜１，０＜ｙ≦０．２）
等が好適である。
上記のように構成されたＭＦＩＳ−ＦＥＴでは、キャパシタ膜３により、ＮｉイオンとＭｎイオンとの間における正の超交換相互作用により強磁性が得られ、Ｂｉイオンにより強誘電性が得られて、十分な強誘電性と共に、磁化が大きく磁化の信号を安定して使用可能な高性能・高容量の記憶機能が実現する。
（ＭＦＩＳ−ＦＥＴの製造方法）
図３は、本実施形態によるＭＦＩＳ−ＦＥＴの製造方法を工程順に示す概略断面図である。
先ず、例えば（００１）方位を持つシリコン基板１を洗浄した後、９重量％の希フッ酸に浸して、基板表面のＳｉＯｘ（典型的にはｘ＝２）層を除去する。
続いて、シリコン基板１を所定の成膜チャンバ内にセットする。そして、実基板温度を５５０℃に保持し、例えば７×１０-2Ｐａの圧力で、１２ｓｃｃｍ（２０℃、１気圧における１分間あたりの気体の流量（ｍＬ／分））の酸素を流しながら、ＹＳＺターゲットにＫｒＦエキシマレーザを照射する（パルスレーザ蒸着法）。この照射により、シリコン基板１上にＹＳＺ膜２１が膜厚５ｎｍ程度にエピタキシャル成長する。このときの様子を図３（ａ）に示す。
続いて、上記の成膜チャンバを用いて、ターゲットをＳＴＯターゲットに変更する。そして、例えば１．３Ｐａの圧力で、酸素を６ｓｃｃｍ流しながら、実基板温度を６５０℃に保持し、ＹＳＺ膜２１上に例えばＫｒＦエキシマレーザを照射する（パルスレーザ蒸着法）。この照射により、ＹＳＺ膜２１上にＳｒＯ膜（不図示）が膜厚２ｎｍ程度にエピタキシャル成長する。ここで、ＹＳＺ膜２上にキャパシタ膜３の強磁性・強誘電性材料の結晶構造を直接形成することもできるが、配向が（１０１）となって分極量が低下することが懸念される。従って、上記のようにＳｒＯ膜等を形成して他の配向とすることが好ましい。
続いて、上記の成膜チャンバを用いて、ターゲットをＳＴＯターゲットに変更する。そして、例えば２７Ｐａの圧力で、酸素を６ｓｃｃｍ流しながら、ＳｒＯ膜上に例えばＫｒＦエキシマレーザを照射する（パルスレーザ蒸着法）。この照射により、ＳｒＯ膜上にＳＴＯ膜２２が膜厚１０ｎｍ程度で（００１）方向にエピタキシャル成長する。ここで、ＳｒＯ膜は薄いため、ＳＴＯ膜２２の成膜中に、当該ＳＴＯ膜２２内に取り込まれる。このようにして、シリコン基板１上に、ＹＳＺ膜２１とＳＴＯ膜とが積層してなる絶縁膜２が形成される。このときの様子を図３（ｂ）に示す。
続いて、上記の成膜チャンバを用いて、ターゲットを例えば（ＢｉＬａ）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3ターゲットに変更する。そして、例えば２７Ｐａの低い圧力で、酸素を６ｓｃｃｍ流しながら、ＳＴＯ膜２２上に例えばＫｒＦエキシマレーザを照射する（パルスレーザ蒸着法）。この照射により、ＳＴＯ膜２２上にキャパシタ膜３が膜厚２００ｎｍ程度で（００１）方向にエピタキシャル成長する。このときの様子を図３（ｃ）に示す。ここで、上記のパルスレーザ蒸着法（ＰＬＤ法）の代わりに、ＭＯＣＶＤ法や化学溶液堆積法（ＣＳＤ法）等を用いても良い。
ここで、強磁性・強誘電性材料であるＢｉ2ＮｉＭｎＯ6を形成する際には、６ＧＰａという超高圧下を要するのに対して、本実施形態の（ＢｉＬａ）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3は、上記のようにパルスレーザ蒸着法により言わば通常の低圧下で形成することができる。
続いて、キャパシタ膜３上に、例えば電子線蒸着法により白金膜（不図示）を形成する。
そして、白金膜、キャパシタ膜３、及び絶縁膜２を電極形状にパターニングする。このとき、図３（ｄ）に示すように、シリコン基板１上にキャパシタ膜３及び絶縁膜２を介して上部電極４が積層されてなる電極構造１１が形成される。
続いて、電極構造１１をマスクとして、シリコン基板１の表層にｐ型不純物、例えばホウ素（Ｂ）をドープ量１０17／ｃｍ3、加速エネルギー３０ｋｅＶでイオン注入する。このとき、図３（ｅ）に示すように、電極構造１１の両側におけるシリコン基板１の表層にｐ型のソース／ドレイン領域１２が形成される。
しかる後、層間絶縁膜や各種配線等（共に不図示）を形成し、本実施形態によるＭＦＩＳ−ＦＥＴを完成させる。
ここで、以下に示すように、本実施形態においてキャパシタ膜３を形成する際のターゲットとして用いる（ＢｉＬａ）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3のバルク多結晶体を作製し、結晶構造及び磁化特性を評価した。
（１）上記のバルク多結晶体の原料となる、Ｂｉ2Ｏ3，Ｌａ2Ｏ3，ＮｉＯ，Ｍｎ2Ｏ3を所望とする量だけ秤量し、希硝酸にて溶解する。
（２）作製した希硝酸溶液にＮブチルアミンを所定量入れて重合する。
（３）蒸発乾固をホットプレート上で行い、得られた粉末をペレット状にする。
（４）ペレットを管状炉などにより焼成する。焼成は９００℃〜１１００℃、酸素フロー雰囲気にて行う。
このようにして作製されたバルク多結晶体の結晶構造をＸ線回折分析法を用いて調べた。測定結果を図４に示す。図示のように、Ｌａが０．１以上（ｘ≦０．９）で単純ペロブスカイト構造を示していることが判る。
また、このバルク多結晶体をターゲットとして、ＰＬＤ法で作製した薄膜の磁化曲線を調べた。測定結果を図５に示す。破線が本実施形態の（ＢｉＬａ）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3、実線が従来のＢｉＦｅＯ3をターゲットとして用いた場合をそれぞれ表す。図示のように、（ＢｉＬａ）（Ｎｉ0.5Ｍｎ0.5）Ｏ3のターゲットを用いて形成した薄膜では、従来のＢｉＦｅＯ3系のターゲットを用いた場合よりも、大きな磁化が得られていることが判る。
更に、上記のように成膜した薄膜をアニール処理した場合の磁化量について調べた。ここでは、１０００℃から４００℃程度まで例えば２４時間で冷却するアニール処理を実行した。測定結果を図６に示す。破線がアニール処理を行わない場合、実線が破線がアニール処理を行った場合をそれぞれ表す。図示のように、アニール処理を行わない場合に比べて、アニール処理を行うことにより、薄膜の磁化の値が大きくなることが判る。これは、当該結晶構造において、Ｎｉイオン及びＭｎイオンの配列秩序が増加したことに起因するものと考えられる。
以上説明したように、本実施形態によれば、極めて安定なペロブスカイト構造を有し、強磁性及び強誘電性を併有する材料であり、超高圧等の特殊環境を要せず安価で比較的容易に製造することが可能な強磁性・強誘電性材料が実現する。
また、本実施形態によれば、上記の強磁性・強誘電性材料をキャパシタ膜に適用して、強磁性及び強誘電性の双方の特性を示し、十分な強誘電性と共に、磁化が大きく磁化の信号を安定して使用可能な高性能・高容量の記憶機能を有するＭＦＩＳ−ＦＥＴが実現する。
以下、本発明の諸態様を付記としてまとめて記載する。
（付記１）組成式がＡＢＯ3の結晶格子を有する強磁性・強誘電性材料であって、
前記結晶格子のＡサイトにＢｉイオン及び少なくとも１種の希土類陽イオンを、Ｂサイトに陽イオンであって超交換相互作用を示す複数種の磁性イオンをそれぞれ含み、
強磁性及び強誘電性を併有することを特徴とする強磁性・強誘電性材料。
（付記２）前記Ｂサイトにおける前記複数種の磁性イオンは、Ｃｏイオン−Ｍｎイオン、Ｎｉイオン−Ｍｎイオン、及びＣｕイオン−Ｍｎイオンよりなる群から選ばれた１種であることを特徴とする付記１に記載の強磁性・強誘電性材料。
（付記３）前記Ｂサイトにおける前記複数種の磁性イオンは、Ｃｏイオン−Ｍｎイオン、Ｎｉイオン−Ｍｎイオン、及びＣｕイオン−Ｍｎイオンからなる群から選ばれた１種であり、Ｍｎサイト及びＮｉサイトの少なくとも一方において、前記ＭｎサイトについてはＴｉイオン、Ｚｒイオン、及びＨｆイオンからなる群から選ばれた１種で置換したもの、前記ＮｉサイトについてはＭｇイオンで置換したものであることを特徴とする付記１に記載の強磁性・強誘電性材料。
（付記４）前記Ａサイトにおける前記希土類陽イオンは、Ｌａイオン、Ｃｅイオン、Ｐｒイオン、Ｎｄイオン、Ｓｍイオン、Ｅｕイオン、Ｇｄイオン、Ｔｂイオン、Ｄｙイオン、Ｈｏイオン、Ｅｒイオン、Ｔｍイオン、Ｙｂイオン、及びＬｕイオンからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記１〜３のいずれか１項に記載の強磁性・強誘電性材料。
（付記５）半導体領域と、
前記半導体領域上にキャパシタ膜を介してパターン形成されてなる電極と
を含み、
前記キャパシタ膜は、
組成式がＡＢＯ3の結晶格子を有し、
前記結晶格子のＡサイトにＢｉイオン及び少なくとも１種の希土類陽イオンを、Ｂサイトに陽イオンであって超交換相互作用を示す複数種の磁性イオンをそれぞれ含み、
強磁性及び強誘電性を併有する強磁性・強誘電性材料を含む材料からなることを特徴とする半導体装置。
（付記６）前記キャパシタ膜において、
前記Ｂサイトにおける前記複数種の磁性イオンは、Ｃｏイオン−Ｍｎイオン、Ｎｉイオン−Ｍｎイオン、及びＣｕイオン−Ｍｎイオンよりなる群から選ばれた１種であることを特徴とする付記５に記載の半導体装置。
（付記７）前記キャパシタ膜において、
前記Ｂサイトにおける前記複数種の磁性イオンは、Ｃｏイオン−Ｍｎイオン、Ｎｉイオン−Ｍｎイオン、及びＣｕイオン−Ｍｎイオンからなる群から選ばれた１種であり、Ｍｎサイト及びＮｉサイトの少なくとも一方において、前記ＭｎサイトについてはＴｉイオン、Ｚｒイオン、及びＨｆイオンからなる群から選ばれた１種で置換したもの、前記ＮｉサイトについてはＭｇイオンで置換したものであることを特徴とする付記５に記載の半導体装置。
（付記８）前記キャパシタ膜において、
前記Ａサイトにおける前記希土類陽イオンは、Ｌａイオン、Ｃｅイオン、Ｐｒイオン、Ｎｄイオン、Ｓｍイオン、Ｅｕイオン、Ｇｄイオン、Ｔｂイオン、Ｄｙイオン、Ｈｏイオン、Ｅｒイオン、Ｔｍイオン、Ｙｂイオン、及びＬｕイオンからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする付記５〜７のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記９）前記電極は、白金族の金属、白金族金属の導電性酸化物、及び単純ペロブスカイト構造を有する導電性酸化物からなる群から選ばれた１種を材料とすることを特徴とする付記５〜８のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記１０）前記半導体領域と前記キャパシタ膜との間に形成された下地絶縁膜を更に含むことを特徴とする付記５〜９のいずれか１項に記載の半導体装置。
（付記１１）前記キャパシタ膜は、その成膜後にアニール処理が施されてなるものであることを特徴とする付記５〜１０のいずれか１項に記載の半導体装置。
単純ペロブスカイト構造の結晶格子を示す模式図である。 本実施形態によるＭＦＩＳ−ＦＥＴの構成を示す概略断面図である。 本実施形態によるＭＦＩＳ−ＦＥＴの製造方法を工程順に示す概略断面図である。 バルク多結晶体の結晶構造のＸ線回折分析結果を示す特性図である。 作製されたバルク多結晶体をターゲットとして、ＰＬＤ法で作製した薄膜の磁化の測定結果を示す特性図である。 成膜した薄膜をアニール処理した場合の磁化量を示す特性図である。
符号の説明
１ シリコン単結晶半導体基板
２ 絶縁膜
３ キャパシタ膜
４ 上部電極（ゲート電極）
１１ 電極構造
１２ ソース／ドレイン領域
２１ ＹＳＺ膜
２２ ＳＴＯ膜

Claims (5)

  1. 組成式がＡＢＯ3の結晶格子を有する強磁性・強誘電性材料であって、
    前記結晶格子のＡサイトにＢｉイオン及び少なくとも１種の希土類陽イオンを、Ｂサイトに陽イオンであって超交換相互作用を示す複数種の磁性イオンをそれぞれ含み、
    強磁性及び強誘電性を併有することを特徴とする強磁性・強誘電性材料。
  2. 前記Ｂサイトにおける前記複数種の磁性イオンは、Ｃｏイオン−Ｍｎイオン、Ｎｉイオン−Ｍｎイオン、及びＣｕイオン−Ｍｎイオンよりなる群から選ばれた１種であることを特徴とする請求項１に記載の強磁性・強誘電性材料。
  3. 前記Ｂサイトにおける前記複数種の磁性イオンは、Ｃｏイオン−Ｍｎイオン、Ｎｉイオン−Ｍｎイオン、及びＣｕイオン−Ｍｎイオンからなる群から選ばれた１種であり、Ｍｎサイト及びＮｉサイトの少なくとも一方において、前記ＭｎサイトについてはＴｉイオン、Ｚｒイオン、及びＨｆイオンからなる群から選ばれた１種で置換したもの、前記ＮｉサイトについてはＭｇイオンで置換したものであることを特徴とする請求項１に記載の強磁性・強誘電性材料。
  4. 前記Ａサイトにおける前記希土類陽イオンは、Ｌａイオン、Ｃｅイオン、Ｐｒイオン、Ｎｄイオン、Ｓｍイオン、Ｅｕイオン、Ｇｄイオン、Ｔｂイオン、Ｄｙイオン、Ｈｏイオン、Ｅｒイオン、Ｔｍイオン、Ｙｂイオン、及びＬｕイオンからなる群から選ばれた少なくとも１種であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか１項に記載の強磁性・強誘電性材料。
  5. 半導体領域と、
    前記半導体領域上にキャパシタ膜を介してパターン形成されてなる電極と
    を含み、
    前記キャパシタ膜は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の強磁性・強誘電性材料からなることを特徴とする半導体装置。
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