JP3937174B2 - 強誘電体膜、強誘電体膜の製造方法、強誘電体キャパシタ、強誘電体メモリおよび圧電素子 - Google Patents

強誘電体膜、強誘電体膜の製造方法、強誘電体キャパシタ、強誘電体メモリおよび圧電素子 Download PDF

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Description

本発明は、強誘電体膜、強誘電体膜の製造方法、強誘電体キャパシタ、強誘電体メモリおよび圧電素子に関する。
現在、半導体装置、たとえば、強誘電体メモリ(FeRAM)における強誘電体膜を形成する際には、まずは必要な部分より大きな面積に強誘電体膜を成膜し、その後、リソグラフィ技術を用いて、必要な部分を残すパターニングが行われている。この場合、パターニングの際に行われるエッチングにより、強誘電体膜にダメージが加わりやすい。その結果、強誘電体膜の結晶品質が悪化し、たとえばリーク電流の発生などの不具合が生じることがある。
本発明の目的は、良好な結晶品質を有する強誘電体膜の製造方法、およびこの製造方法により得られる強誘電体膜を提供することにある。
また、本発明の他の目的は、本発明の強誘電体膜が適用された強誘電体キャパシタ、強誘電体メモリおよび圧電素子を提供することにある。
本発明にかかる強誘電体膜の製造方法は、
ゾルゲル原料を含む溶液において、該ゾルゲル原料を加水分解・重縮合することによって粒子状ゲルが分散された液を形成する工程と、
前記粒子状ゲルを含む液を用いて、該粒子状ゲルを泳動電着法により電極上に電着させて強誘電体膜を形成する工程と、
を含む。
この強誘電体膜の製造方法によれば、泳動電着法により粒子状ゲルを電極に電着させて強誘電体膜を形成することができる。すなわち、電極の表面のみに強誘電体膜を形成することができる。したがって、強誘電体膜の選択成長が可能である。
このように強誘電体膜の選択的形成が可能であることから、たとえば、強誘電体キャパシタなどを形成する場合には、従来必要であったパターニング工程が不要となる。その結果、パターニング工程で生じるダメージが強誘電体膜に加わることがなくなり、結晶品質の良好な強誘電体膜を形成することができる。
さらに、本発明にかかる強誘電体膜の製造方法によれば、泳動電着法に供される液として、ゾルゲル原料を含む溶液において該ゾルゲル原料を加水分解・重縮合することによって得られた粒子状ゲルを含む液をそのまま用いることができる。このことから、泳動電着法のための液を複雑な調製を必要とせずに得ることができる。
本発明にかかる強誘電体膜の製造方法においては、さらに、前記強誘電体膜を熱処理する工程を有することができる。このような熱処理によって、たとえば前記強誘電体膜がアモルファス状である場合、あるいは結晶性が低い場合に、これらを充分に結晶化することができる。
本発明にかかる強誘電体膜の製造方法においては、前記電極上には、あらかじめ強誘電体初期核層が形成されていることができる。
この強誘電体膜の製造方法によれば、まず、水熱電着法を用いて、結晶性および配向性の良好な前記強誘電体初期核層を形成する。次に、泳動電着法を用いて前記強誘電体膜を形成する。その後、熱処理を行う際に、結晶性および配向性の良好な前記強誘電体初期核層の存在によって、その結晶性および配向性を前記強誘電体膜も引き継いで結晶化する。その結果、強誘電体初期核層を形成しない場合に比べて、結晶性および配向性により優れた強誘電体膜を得ることができる。
本発明にかかる強誘電体膜の製造方法においては、前記強誘電体初期核層は島状に形成されることができる。
本発明にかかる強誘電体膜の製造方法においては、前記粒子状ゲルを形成する工程において、酸またはアルカリ触媒を用いることができる。
本発明にかかる強誘電体膜は、本発明にかかる強誘電体膜の製造方法により製造されることができる。
本発明の強誘電体キャパシタは、本発明にかかる強誘電体膜を有することができる。
本発明の強誘電体メモリは、本発明にかかる強誘電体膜を有することができる。
本発明の圧電素子は、本発明にかかる強誘電体膜を有することができる。
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
1.強誘電体膜の製造方法
本実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法について説明する。図1〜3は、本実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法を模式的に示す図である。強誘電体膜としては、特に限定されず、たとえば、ペロブスカイト構造を有する強誘電体膜(たとえば、PbZrTiO系)や層状ペロブスカイト構造を有する強誘電体膜(たとえば、BiLaTiO系、BiTiO系、SrBiTaO系)などがあげられる。
(a)まず、水熱電着法により、強誘電体初期核層を形成する。具体的には、以下のとおりである。
まず、水熱電着法に用いる強誘電体原料を少なくとも含む水溶液34(図1参照)を形成する。強誘電体材料は、水溶液34中でイオン化している。
強誘電体材料としては、PbZrTiO系の場合には、たとえば、Pb(OH)、ZrOCl、およびTiOなどを用いることができる。この場合、水溶液34は、Pb2+、Zr4+、およびTi4+のイオンを含む。これらのイオン濃度は、たとえば、Pb2+は、0.5mol/L程度であり、Zr4+は、0.2mol/L程度であり、Ti4+は、0.3mol/L程度である。
強誘電体材料としては、BiLaTiO系の場合には、たとえば、Bi原料としては、Bi、CBi、C2445BiO、La原料としては、La、C21La、C1854LaSi、Ti原料としては、TiO、C1630Ti、C24Tiなどを用いることができる。この場合、水溶液34は、Bi3+、La3+、およびTi4+のイオンを含む。BiTiO系の場合には、たとえば、Bi原料としては、Bi、CBi、C2445BiO、Ti原料としては、TiO、C1630Ti、C24Tiなどを用いることができる。この場合、水溶液34は、Bi3+およびTi4+のイオンを含む。SrBiTaO系の場合には、たとえば、Sr原料としては、Sr、C14Sr、C18Sr、C2238Sr、Bi原料としては、Bi、CBi、C2445BiO、およびTa原料としては、Ta、C2045Ta、C1025Taなどを用いることができる。この場合、水溶液34は、Sr3+、Bi3+およびTa5+のイオンを含む。
水溶液34としては、たとえば、水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム水溶液などを用いることができる。水溶液34として、水酸化カリウム水溶液を用いる場合には、そのpH値は、強誘電体膜の種類によって異なるが、形成される強誘電体初期核層の組成などを考慮すると、たとえば、10〜12程度である。
次に、図1に示すように、水熱電着装置1000における第1電極40と第2電極44とを水溶液34中に浸す。第1電極40としては、たとえば、白金、銀、ニッケル、SRO(SrRuO)などを用いることができる。第1電極40は、基体100上に形成されている。基体100としては、たとえば、ガラス、プラスチック、シリコンなどを用いることができる。第2電極44としては、たとえば、白金、銀、ニッケルなどを用いることができる。
次に、水溶液34を所望の温度となるよう加熱する。たとえば、水溶液34として、水酸化カリウム水溶液を用いる場合には、所望の温度とは、強誘電体膜の種類によって異なるが、形成される強誘電体初期核層の組成などを考慮すると、たとえば、50〜180℃程度である。
水熱電着法において、強誘電体初期核層54の組成比は、水溶液34のpHおよび温度などを調整することによって制御することができる。たとえば、PbZrTiO系の強誘電体初期核層54を形成する場合、水溶液34として、pH12の水酸化カリウム水溶液を用いて、温度を110℃とするのが好ましい。このようにすることで、強誘電体初期核層54の組成を、Pb:Zr:Ti=10:2:8とすることができる。
次に、第1電極40と第2電極44との間に電源36を用いて所望の電圧を印加する。所望の電圧とは、強誘電体初期核層54の結晶性および配向性の点を考慮すると、たとえば、0.5〜2Vである。この程度の電圧にすることによって、強誘電体初期核層54は、結晶性および配向性が良好となるのに十分な時間を費やして形成される。
この工程では、イオン化した強誘電体材料が泳動によって第1電極40の表面に析出する。そして、強誘電体初期核層54が第1電極40の表面に形成される。強誘電体初期核層54は、島状に散在するように形成することが望ましい。強誘電体初期核層を島状に散在するように形成することによって、絶縁体である強誘電体初期核層54が第1電極40の表面をすべて覆うことがない。したがって、後述する泳動電着法を用いる際に、泳動電着装置における電極板間に電界を生じさせることができ、泳動電着を行うことができる。強誘電体初期核層54の厚さは、強誘電体初期核層54が島状になる程度の厚さであり、たとえば、数nm〜20nm程度である。
上述の水熱電着法では、強誘電体初期核層54は、良好な結晶性および配向性を有するように形成される。
(b)次に、後述する泳動電着法に用いられる、粒子状ゲルを含む液(以下、「粒子状ゲル分散液」という)を調製する。
粒子状ゲル分散液は、ゾルゲル原料を含む溶液において、該溶液中に粒子状ゲルを生成する条件で、ゾルゲル原料を加水分解・重縮合することによって得られる。
ゾルゲル原料としては、特に限定されず、公知の材料、たとえば、金属のアルコキシド、金属の有機酸塩、金属の無機塩などをアルコールなどの有機溶媒に溶解したものを用いることができる。そして、これらのゾルゲル原料に、水、必要に応じて、酸性あるいは塩基性触媒および溶媒を添加することで、ゾルゲル原料の加水分解・重縮合を行うことにより粒子状ゲル分散液を得ることができる。
このとき、本発明においては、加水分解・重縮合を通常のゾルゲル成膜材料より進行させて溶媒中に粒子状ゲルを析出させる点に特徴を有する。通常、スピン塗布,ディップ,スプレイ法などの塗布法を用いられるゾルゲル成膜材料は、安定した液体であることが要求されることから粒子状ゲルが発生しないように考慮され、反応の進行を阻害する安定化剤が添加されている。これに対し、本発明では、ゾルゲル原料の加水分解・重縮合を通常のゾルゲル成膜材料より進行させて、たとえば3次元の高分子縮合物を形成することにより、このような高分子の凝集などによって粒子状ゲルを積極的に生成させている。
触媒としては、特に限定されないが、加水分解・重縮合によって粒子状ゲルを構成する3次元高分子が得られるものを用いることができる。たとえば、ゾルゲル原料として金属アルコキシドを用いる場合には、塩基性触媒を用い、ゾルゲル原料として金属の有機酸塩(例えば酢酸塩など)を用いる場合には、酸性触媒を用いることができる。上記塩基性触媒としては、2−アミノエタノール、2−ジメチルアミノエタノール、2−ジエチルアミノエタノール、4−アミノ−1−ブタノールなどを用いることができ、上記酸性触媒としては、クエン酸、リンゴ酸、コハク酸、ピクリン酸、クエン酸メチル、コハク酸ジメチル、コハク酸ジエチルなどを用いることができる。
溶媒としては、特に限定されないが、加水分解・重縮合によって形成された粒子状ゲルが安定に存在できることを考慮すると、メタノール、エタノール、n−ブタノールなどを用いることができる。
粒子状ゲルは、−M−O−結合(M:金属)を有し、金属原子は正の電荷を有し、酸素原子は負の電荷を有する。したがって、かかる粒子状ゲルを含む粒子状ゲル分散液は、次の泳動電着法に適用できる。粒子状ゲルの大きさは特に限定されないが、粒子状ゲル分散液の分散安定性、泳動電着法における粒子状ゲルの泳動などを考慮すると、20〜500nmであることができる。
(c)次に、泳動電着法により、強誘電体膜を形成する。具体的には、以下のとおりである。
まず、泳動電着装置2000における第1電極40と第3電極42とを、図2に示すように、粒子状ゲルが分散された粒子状ゲル分散液30中に浸す。第1電極40の上には、上記工程(a)によって、強誘電体初期核層54が形成されている。次に、第1電極40と第3電極42との間に電源32を用いて電圧を印加すると、電荷を有する粒子状ゲルは泳動によって第1電極40の表面に析出する。その結果、強誘電体膜50が第1電極40の表面に形成される。そして、強誘電体膜50は、強誘電体初期核層54を覆うように形成される。
上述の泳動電着法は、イオン化した粒子が堆積するため、成膜速度が速く、強誘電体膜50の厚膜を短時間で形成することができる。この工程で形成された強誘電体膜は、粒子状ゲルが電着により堆積したものであり、アモルファスもしくは多結晶の状態を有する。
泳動電着法において、第1電極40は、たとえば粒子状ゲルが正電位である場合には、陰極とする。逆に、粒子状ゲルが負電位である場合には、第1電極40は陽極とする。第3電極42としては、たとえば、白金、銀、ニッケルなどを用いることができる。粒子状ゲルの正負の電位は溶媒中のゼータ電位で決定される。物質はそれぞれ固有の電位を有しているが、粒子状ゲルの場合も、周囲の溶媒の状態によって見かけの電位が変わる。この見かけの電位をゼータ電位という。従って、粒子状ゲルのゼータ電位が溶媒中で正の電位を有すれば、陰極に向かって泳動し、粒子状ゲルのゼータ電位が溶媒中で負の電位を有すれば、陽極に向かって泳動する。
(d)次に、強誘電体膜を熱処理することにより、結晶化した強誘電体膜が得られる。この熱処理は、上記工程(c)で得られたアモルファスもしくは多結晶状の強誘電体膜を結晶化するために行う。
強誘電体膜を結晶化する際に、図3に示すように、第1電極40上に形成された結晶性および配向性の良好な強誘電体初期核層54の存在によって、その結晶性および配向性を強誘電体膜50も引き継いで結晶化する。その結果、結晶性および配向性に優れた強誘電体膜を得ることができる。図3における矢印は、強誘電体膜50が結晶化する際に、強誘電体初期核層54から結晶性および配向性を引き継ぐ様子を模式的に示している。
熱処理温度は、上記工程(c)で得られた強誘電体膜の結晶状態に依存する。たとえば、強誘電体膜がアモルファス状である場合には、強誘電体膜が多結晶状である場合に比べ、熱処理の温度を低温にしても、結晶性および配向性の良好な強誘電体膜を得ることができる。強誘電体膜がアモルファス状である場合における熱処理の温度は、強誘電体膜の種類によって異なるが、たとえば、450〜650℃である。強誘電体膜が多結晶状である場合には、強誘電体膜の種類によって異なるが、たとえば、150〜450℃である。熱処理は、公知の方法、たとえばRTAなどによって行うことができる。
以上の工程によって、強誘電体膜を製造することができる。この強誘電体膜の製造方法によれば、以下の特徴を有する。
本実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法によれば、まず、水熱電着法を用いて、結晶性および配向性の良好な強誘電体初期核層54を形成する。次に、泳動電着法を用いて強誘電体膜50を形成する。その後、熱処理を行う際に、結晶性および配向性の良好な強誘電体初期核層54の存在によって、その結晶性および配向性を強誘電体膜50も引き継いで結晶化する。その結果、結晶性および配向性に優れた強誘電体膜を得ることができる。
そして、本実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法によれば、泳動電着法に供される液として、ゾルゲル原料を含む溶液において該ゾルゲル原料を加水分解・重縮合することによって得られた粒子状ゲル分散液をそのまま用いることができる。このことから、泳動電着法のための液を複雑な調製を必要とせずに得ることができる。
ゾルゲル法において、目的の酸化物を形成する金属原子が酸素原子を介して、規則正しく並ぶ、いわゆるネットワークを形成することで、結晶化温度が下がることが、一般に知られている。粒子状ゲルにも、この特性が引き継がれているため、結晶化温度の低減効果が確認された。また、一般的な泳動電着の場合、目的の酸化物構成元素を、単体の金属あるいは単体の酸化物原料をバラバラに溶媒中に添加することが一般的なため、それぞれのゼータ電位が異なっており、目的の組成(原子の構成比率)の薄膜を得ることは困難である。しかしながら、本発明の場合、既に、構成元素が目的の元素構成比でネットワークで繋がった状態で、粒子状ゲルを構成しており、その粒子自身のゼータ電位を用いて薄膜形成を行うため、組成制御が容易である。
本実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法によれば、成膜速度の速い泳動電着法を用いているため、短時間で厚膜の強誘電体膜を形成することができる。
また、本実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法によれば、水熱電着法および泳動電着法を用いているため、強誘電体膜50は、第1電極40に電着して形成されていく。すなわち、第1電極40の表面のみに強誘電体膜50を形成することができる。したがって、強誘電体膜50の選択成長が可能である。そして、熱処理によって、強誘電体膜50を結晶化することで、強誘電体膜を選択的に形成できる。
このように強誘電体膜の選択的形成が可能であることから、たとえば、強誘電体キャパシタなどを形成する場合には、従来必要であったパターニング工程が不要となる。その結果、パターニング工程で生じるダメージが強誘電体膜に加わることがなくなり、結晶品質の良好な強誘電体膜を提供することができ、たとえば優れた特性の強誘電体キャパシタなどを実現することができる。また、パターニング工程が不要であることから、簡易なプロセスで、たとえば強誘電体キャパシタなどを形成することができる。強誘電体キャパシタは、具体的には以下のように形成される。
まず、基体100の上に公知の方法により第1電極40を形成する。第1電極40は、強誘電体キャパシタにおける下部電極を構成する。次に、本発明の製造方法を適用して、第1電極40の表面に強誘電体膜を形成する。次に、公知の方法により、強誘電体膜の上に強誘電体キャパシタにおける上部電極を形成する。下部電極と上部電極の対向面と、その間に配置された強誘電体膜とによって、強誘電体キャパシタが構成される。
以下に、本実施の形態にかかる製造方法のさらに詳細な実施例を説明する。
2.実施例
本実施例では、PbZrTiO系(以下、「PZT系」という)強誘電体膜を作製した。
まず、PZT系の強誘電体原料である、Pb(OH)、ZrOCl、およびTiOを水酸化カリウム水溶液に溶解させた。水酸化カリウム水溶液は、pH12となるように調整した。次に、水熱電着装置を用いて、強誘電体材料の溶解した水酸化カリウム水溶液を約110℃に加熱し、電極間に約1Vの電圧を印加した。そして、陰極板上に、約20nmの膜厚の島状のPZT系強誘電体初期核層を形成した。このときの成膜速度は、約20nm/1dayであった。陰極板としては、SROを用いた。陽極板としては、白金を用いた。
次いで、10重量%濃度のPZTゾルゲル溶液に、コハク酸ジメチルを重量比で1:1で添加したところ、粒径100nm程度の球状ゲルが生成された粒子状ゲル分散液を得た。ここで用いたPZTゾルゲル溶液はブタノール溶媒を用いており、その組成は、Pb/Zr/Ti=105/20/80のゾルゲル溶液を用いた。
得られた粒子状ゲル分散液(nブタノール溶液)中で、400Vの電界を印加し、強誘電体初期核層が形成された上記陰極板として用いた電極上に、5分間で130nmの膜厚のPZT膜を形成した。このPZT膜はアモルファスの状態であった。さらに、650℃でRTAによって焼成を行い、結晶化された単一層のPZT膜が得られた。
図7(A)〜(C)は、触媒の添加量によって粒子状ゲルの生成状態が異なることを示す顕微鏡写真である。すなわち、図7(B)は、PZTゾルゲル溶液とコハク酸ジメチル(DMS)との重量比が60:40の場合を示し、粒径が約20nmの粒子状ゲルが多数生成していることことが分かった。図7(C)は、PZTゾルゲル溶液とコハク酸ジメチル(DMS)との重量比が50:50の場合(上記の例)を示し、粒径が約100nmの粒子状ゲルが生成していることが分かった。このことから、たとえば触媒の種類や量を規定することで、本発明で用いられる粒子状ゲル分散液が得られることが確認された。
図8は、本実施例で得られた上記結晶化された単一層のPZT膜のXRDパターンを示す図である。このXRDパターンから、本実施例のPZT膜は、(111)配向を有する強誘電体膜であることが確認された。
3.強誘電体メモリなどの適用例
本実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法は、この強誘電体膜を用いた強誘電体メモリや圧電素子の製造方法に適用することができる。以下では、一例として本実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法を単純マトリクス型(クロスポイント型)の強誘電体メモリの製造方法へ適用した場合について説明する。
図4は、強誘電体メモリを模式的に示す図であり、図5は、メモリセルアレイの一部を拡大して示す平面図であり、図6は、図5のA−A線に沿った断面図である。平面図において、( )内の数字は最上層より下の層を示す。
この例の強誘電体メモリ3000は、図4に示すように、メモリセル120が単純マトリクス状に配列されたメモリセルアレイ100Aと、メモリセル(強誘電体キャパシタC100)120に対して選択的に情報の書き込みもしくは読み出しを行うための各種回路、例えば、第1信号電極(第1電極)40を選択的に制御するための第1駆動回路150と、第2信号電極60を選択的に制御するための第2駆動回路152と、センスアンプなどの信号検出回路(図示せず)とを含む。
メモリセルアレイ100Aは、行選択のための第1信号電極(ワード線)40と、列選択のための第2信号電極(ビット線)60とが直交するように配列されている。すなわち、X方向に沿って第1信号電極40が所定ピッチで配列され、X方向と直交するY方向に沿って第2信号電極60が所定ピッチで配列されている。なお、信号電極は、上記の逆でもよく、第1信号電極がビット線、第2信号電極がワード線でもよい。
本実施の形態に係るメモリセルアレイ100Aは、図5および図6に示すように、絶縁性の基体100上に、第1信号電極40、本発明の製造方法を適用して製造された強誘電体膜52、および第2信号電極60が積層され、第1信号電極40、強誘電体膜52、および第2信号電極60によって強誘電体キャパシタ120が構成される。具体的には、本発明の製造方法を適用して、以下のように第1電極(第1信号電極)40の上に強誘電体膜52を形成する。
まず、基体100の上に第1電極(第1信号電極)40をX方向に平行なストライプ状に形成する。第1電極40は、強誘電体メモリにおける第1信号電極40を構成する。次に、第1信号電極40の上に、水熱電着法および泳動電着法を用いて強誘電体膜52を形成する。次に、公知の方法により、強誘電体膜52の上に第2信号電極60をY方向に平行なストライプ状に形成する。第1信号電極40と第2信号電極60との交差領域において、それぞれ強誘電体キャパシタ120からなるメモリセルが構成されている。
また、強誘電体膜52と第2信号電極60とからなる積層体の相互には、基体100および第1信号電極40の露出面を覆うように、誘電体層70が形成されている。この誘電体層70は、強誘電体膜52に比べて小さい誘電率を有することが望ましい。このように強誘電体膜52および第2信号電極60からなる積層体の相互間に、強誘電体膜52より誘電率の小さい誘電体層70を介在させることにより、第1,第2信号電極40,60の浮遊容量を小さくすることができる。その結果、強誘電体メモリ3000における書き込みおよび読み出しの動作をより高速に行うことが可能となる。
次に、強誘電体メモリ3000における書き込み,読み出し動作の一例について述べる。
まず、読み出し動作においては、選択セルのキャパシタに読み出し電圧「V」が印加される。これは、同時に‘0’の書き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。さらにこのとき、非選択セルのキャパシタには、読み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。
書き込み動作においては、‘1’の書き込みの場合は、選択セルのキャパシタに「−V」の電圧が印加される。‘0’の書き込みの場合は、選択セルのキャパシタに、該選択セルの分極を反転させない電圧が印加され、読み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、書き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。
本発明の強誘電体メモリによれば、良好な結晶構造の強誘電体膜を含む強誘電体キャパシタを有するため、信頼性の高い強誘電体メモリを提供することができる。
以上、単純マトリクス型の強誘電体メモリの例について述べたが、本発明の強誘電体メモリはこれらに限定されず、他のタイプのメモリトランジスタにも適用できる。なお、本実施の形態の強誘電体キャパシタは、上述の強誘電体メモリの他に、焦電型センサー、バイモルフ型圧電アクチュエーターなどに適用することができる。
以上、本発明の実施の形態の一例について述べたが、本発明はこれらに限定されず、その要旨の範囲内で各種の態様を取りうる。たとえば、本発明においては、電極上にあらかじめ強誘電体初期核層を形成しなくともよい。この場合、上述の強誘電体膜の製造方法における工程(a)を行わない。
実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法を模式的に示す図。 実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法を模式的に示す図。 実施の形態にかかる強誘電体膜の製造方法を模式的に示す図。 実施の形態にかかる強誘電体メモリを模式的に示す平面図。 実施の形態にかかる強誘電体メモリを模式的に示す平面図。 実施の形態にかかる強誘電体メモリを模式的に示す断面図。 (A)〜(C)は、実施例における粒子状ゲルの生成状態を示す顕微鏡写真図。 実施例における強誘電体膜のXRDパターンを示す図。
符号の説明
30 溶液、32 電源、34 水溶液、36 電源、40 第1電極(第1信号電極)、42 第3電極、44 第2電極、50 強誘電体材料膜、52 強誘電体膜、54 強誘電体初期核層、60 第2信号電極、70 誘電体層、100 基体、100A メモリセルアレイ、C100 強誘電体キャパシタ、120 メモリセル、150 第1駆動回路、152 第2駆動回路、1000 水熱電着装置、2000 泳動電着装置、3000 強誘電体メモリ

Claims (9)

  1. ゾルゲル原料を含む溶液において、該ゾルゲル原料を加水分解・重縮合することによって粒子状ゲルが分散された液を形成する工程と、
    前記粒子状ゲルを含む液を用いて、該粒子状ゲルを泳動電着法により電極上に電着させて強誘電体膜を形成する工程と、を含み、
    前記電極上には、あらかじめ強誘電体初期核層が形成されている、強誘電体膜の製造方法。
  2. 請求項1において、
    さらに、前記強誘電体膜を熱処理する工程を有する、強誘電体膜の製造方法。
  3. 請求項1または2において、
    前記強誘電体初期核層は、強誘電体原料の溶液を用いて、水熱電着法により前記電極上に形成される、強誘電体膜の製造方法。
  4. 請求項1ないし3のいずれかにおいて、
    前記強誘電体初期核層は島状に形成される、強誘電体膜の製造方法。
  5. 請求項1ないし4のいずれかにおいて、
    前記粒子状ゲルを形成する工程において、酸性または塩基性触媒を用いる、強誘電体膜の製造方法。
  6. 請求項1ないし5に記載の製造方法により形成された、強誘電体膜。
  7. 請求項6に記載の強誘電体膜を有する、強誘電体キャパシタ。
  8. 請求項6に記載の強誘電体膜を有する、強誘電体メモリ。
  9. 請求項6に記載の強誘電体膜を有する、圧電素子。
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