JPH06151869A - Ferroelectric memory device - Google Patents

Ferroelectric memory device

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JPH06151869A
JPH06151869A JP30242392A JP30242392A JPH06151869A JP H06151869 A JPH06151869 A JP H06151869A JP 30242392 A JP30242392 A JP 30242392A JP 30242392 A JP30242392 A JP 30242392A JP H06151869 A JPH06151869 A JP H06151869A
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JP
Japan
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film
lower electrode
ferroelectric
electrode
impurity region
Prior art date
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Application number
JP30242392A
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Japanese (ja)
Inventor
Maho Ushikubo
真帆 牛久保
Yasuyuki Ito
康幸 伊藤
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Filing date
Publication date
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Publication of JPH06151869A publication Critical patent/JPH06151869A/en
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Abstract

PURPOSE:To stabilize an operation of a device and integrate the device in a ferroelectric nonvolatile memory capable of performing a non-destructive read. CONSTITUTION:A ferroelectric memory device comprises a substrate 1 made of a bulk semiconductor material of one conductive type, an impurity region 2 which is formed on the surface of the substrate 1 and has a conductive type opposite to the substrate 1, a dielectric film 3 formed on the impurity region 2, a first lower electrode 4 formed on the dielectric film 3, and an insulating protective film 5 formed so as to cover the impurity region 2, the dielectric film 3 and the first lower electrode 4. Further, the memory device comprises a second lower electrode 7 formed on the insulating protective film 5 in electrical contact with the first lower electrode 4 through a window formed in the insulating protective film 5 on the first lower electrode 4, a ferroelectric film 8 formed on the second lower electrode 7, and an upper electrode 11 formed on the ferroelectric film 8.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は強誘電体記憶素子に関す
る。さらに詳しくは強誘電体膜の自発分極による静電誘
導を介して不純物領域中の電気抵抗を変化させる強誘電
体記憶素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric memory device. More specifically, it relates to a ferroelectric memory element that changes the electric resistance in an impurity region through electrostatic induction by spontaneous polarization of a ferroelectric film.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、コンピュータ等に利用される不揮
発性の半導体記憶素子としては、ROM(Read O
nly Memory)、PROM(Programm
able ROM)、EPROM(Erasable
PROM)、EEPROM(Electrically
EPROM)等があり、特にEEPROMは電気的に
記憶内容を書き換えることができるので有望視されてい
る。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a nonvolatile semiconductor memory element used in a computer or the like, a ROM (Read O
nly Memory), PROM (Program
Able ROM), EPROM (Erasable)
PROM), EEPROM (Electrically)
EPROM) and the like, and in particular, EEPROM is promising because the stored contents can be electrically rewritten.

【0003】このEEPROMにおいては、MIS(M
etal−Insulator−Semiconduc
tor)電界効果型トランジスタのゲート絶縁膜中のト
ラップ領域、あるいは、フローティングゲートをシリコ
ン基板からの電荷注入によって帯電させ、その静電誘導
によって基板の表面電導度を変調する方法が知られてい
る。
In this EEPROM, MIS (M
etal-Insulator-Semiconduc
(tor) A method is known in which a trap region in a gate insulating film of a field effect transistor or a floating gate is charged by charge injection from a silicon substrate and the surface conductivity of the substrate is modulated by the electrostatic induction.

【0004】一方、EEPROMとは全く異なった方法
の不揮発性メモリとして、強誘電体の自発分極を利用し
た方法も考えられている。強誘電体は、PZT(チタン
酸ジルコン酸鉛)、PbTiO3 (チタン酸鉛)、Ba
TiO3 (チタン酸バリウム)などの酸化物が主であ
り、現在、最も有望な不揮発性メモリ用材料としてもP
ZTが精力的に研究されている。PZT薄膜の下地電極
としては、耐酸化性や格子の整合性を考慮してPt(白
金)電極が用いられることが多い。
On the other hand, a method utilizing spontaneous polarization of a ferroelectric substance has been considered as a non-volatile memory having a method completely different from that of the EEPROM. Ferroelectrics are PZT (lead zirconate titanate), PbTiO 3 (lead titanate), Ba
Oxides such as TiO 3 (barium titanate) are mainly used, and P is the most promising non-volatile memory material at present.
ZT is being actively researched. As the base electrode of the PZT thin film, a Pt (platinum) electrode is often used in consideration of oxidation resistance and lattice matching.

【0005】また、この強誘電体膜を利用した方法には
2通りの構造があり、それぞれ、キャパシタ構造、MF
S(Metal−Ferroelectric−Sem
iconductor)−FET(Field−Eff
ect−Transister)構造と呼ばれている。
キャパシタ構造は、強誘電体膜を電極で挟んだ構造をし
ており、強誘電体の自発分極の分極反転による反転電流
の有無を検出して情報の読み出しをするものである。一
方、MFS−FET構造は、MIS−FETのゲ−ト絶
縁膜を強誘電体膜としたもので、強誘電体の自発分極の
向き、大きさに応じてその自発分極を補償するように半
導体表面に誘起される電荷によって半導体表面の電導度
が変調されることを利用して情報の読み出しをするもの
である。
Further, there are two kinds of structures in the method using the ferroelectric film, which are a capacitor structure and an MF, respectively.
S (Metal-Ferroelectric-Sem
icon) -FET (Field-Eff)
It is called an ect-Transistor) structure.
The capacitor structure has a structure in which a ferroelectric film is sandwiched between electrodes, and information is read out by detecting the presence or absence of a reversal current due to polarization reversal of the spontaneous polarization of the ferroelectric. On the other hand, in the MFS-FET structure, the gate insulating film of the MIS-FET is a ferroelectric film, and a semiconductor is used to compensate the spontaneous polarization according to the direction and size of the spontaneous polarization of the ferroelectric. Information is read out by utilizing the fact that the electric conductivity of the semiconductor surface is modulated by the electric charges induced on the surface.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、電子の
トンネル効果を利用したような素子においては、シリコ
ン基板からの電荷注入の際に大きな電界が必要であった
り、SiO2 絶縁膜中にトラップが発生して書き換え回
数が制限されるという問題があった。また、キャパシタ
構造ではPt電極などの上に強誘電体膜を形成するた
め、比較的良好な膜質が得られやすく、現在、製品化に
向けて精力的に開発が進められているが、読み出し時に
蓄積された情報を破壊してしまうので読み出し後にもう
一度情報を書き直さなければならないという欠点があっ
た。MFS−FET構造では読み出し時に情報を破壊し
ない非破壊読み出しが可能であるが、シリコン半導体上
に直接強誘電体膜を形成するため、界面準位密度が定ま
りにくかったり、半導体表面に酸化膜などが形成される
などという問題も起こり、安定な素子作製が困難である
という欠点があった。
However, in a device utilizing the tunnel effect of electrons, a large electric field is required for charge injection from the silicon substrate, or traps are generated in the SiO 2 insulating film. Then, there was a problem that the number of rewrites was limited. Further, in the capacitor structure, since the ferroelectric film is formed on the Pt electrode or the like, it is easy to obtain a relatively good film quality. Currently, vigorous development is underway toward commercialization. Since the stored information is destroyed, the information has to be rewritten again after reading. In the MFS-FET structure, non-destructive reading that does not destroy information at the time of reading is possible, but since the ferroelectric film is formed directly on the silicon semiconductor, the interface state density is difficult to determine, and an oxide film is formed on the semiconductor surface. There is also a problem that it is difficult to manufacture a stable element because of a problem that it is formed.

【0007】このような問題点に対して、上記MFS−
FET構造において下部電極と半導体表面との間に誘電
体薄膜を形成した構造が提案されている(特開昭49−
131646)。この構造によれば、上記下部電極はシ
リコン基板により電気的に絶縁された浮遊ゲートとして
働いている。ところがこの構造では、強誘電体膜とシリ
コン基板間に電極及び誘電体薄膜があったとしてもこれ
らは非常に薄いので、特にPZTなどの鉛系強誘電体膜
ではPbやZr等の金属原料の純度が悪いために強誘電
体膜から半導体基板へのNa等の不純物による汚染が起
こり、半導体の動作を不安定にするという問題があっ
た。
In order to solve such problems, the above MFS-
In the FET structure, a structure in which a dielectric thin film is formed between the lower electrode and the semiconductor surface has been proposed (JP-A-49-49).
131646). According to this structure, the lower electrode functions as a floating gate electrically insulated by the silicon substrate. However, in this structure, even if there is an electrode and a dielectric thin film between the ferroelectric film and the silicon substrate, these are very thin. Therefore, particularly in the case of a lead-based ferroelectric film such as PZT, metal raw materials such as Pb and Zr are used. Due to the poor purity, there has been a problem that the semiconductor film is contaminated by impurities such as Na from the ferroelectric film, which makes the operation of the semiconductor unstable.

【0008】また、単一セルを構成するためには、ソー
ス・ドレイン・ゲートのそれぞれ個別の領域を分離して
形成しなければならないので、集積度の向上に限界があ
った。
Further, in order to form a single cell, the source, drain and gate must be formed separately from each other, so that there is a limit to the improvement of the degree of integration.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段及び作用】かくしてこの発
明によれば、一方の導電形のバルク半導体材料からなる
基板と、該基板の表面層に形成された、前記基板とは反
対の導電形の不純物領域と、該不純物領域上に形成され
た誘電体膜と、該誘電体膜上に形成された第1の下部電
極と、前記不純物領域及び前記誘電体膜及び前記第1の
下部電極を被うように形成された絶縁保護膜と、前記第
1の下部電極上の前記絶縁保護膜に形成された窓を通し
て前記第1の下部電極と電気的に接触されて前記絶縁保
護膜上に形成された第2の下部電極と、該第2の下部電
極上に形成された強誘電体膜と、該強誘電体膜上に形成
された上部電極とからなることを特徴とする強誘電体記
憶素子が提供される。
Thus, according to the present invention, a substrate made of a bulk semiconductor material of one conductivity type and a conductivity type opposite to the substrate formed on the surface layer of the substrate. The impurity region, the dielectric film formed on the impurity region, the first lower electrode formed on the dielectric film, the impurity region, the dielectric film, and the first lower electrode are covered. An insulating protection film formed as described above and a window formed in the insulating protection film on the first lower electrode are electrically contacted with the first lower electrode to be formed on the insulating protection film. And a second lower electrode, a ferroelectric film formed on the second lower electrode, and an upper electrode formed on the ferroelectric film. Will be provided.

【0010】本発明の強誘電体記憶素子を図1にしたが
って説明する。使用される基板としては、半導体材料で
あれば特に限定されるものではないがシリコン基板等が
好ましい。更にn型又はp型の導電形の基板の表面層
に、基板とは反対の導電形の不純物領域2を形成する。
この不純物領域2を形成するための注入イオンとして、
p型の導電領域とする場合例えばホウ素等が挙げられ、
n型の導電層とする場合はP,As等が挙げられる。こ
のようなイオンを40〜80KeV,1×1013〜1×
1015ions/cm2程度の濃度でイオン注入したのち、例え
ば還元性雰囲気中600〜1300℃で5分〜1時間程
度アニール処理することによって不純物領域2を形成す
ることができる。このように形成された不純物領域2の
深さは、0.02〜0.2μmである。
The ferroelectric memory element of the present invention will be described with reference to FIG. The substrate used is not particularly limited as long as it is a semiconductor material, but a silicon substrate or the like is preferable. Further, an impurity region 2 having a conductivity type opposite to that of the substrate is formed in the surface layer of the n-type or p-type conductivity type substrate.
As implantation ions for forming this impurity region 2,
When the p-type conductive region is used, for example, boron or the like is used,
When the n-type conductive layer is used, P, As, etc. may be mentioned. Such an ion is 40 to 80 KeV, 1 × 10 13 to 1 ×
Impurity regions 2 can be formed by implanting ions at a concentration of about 10 15 ions / cm 2 and then performing annealing treatment at 600 to 1300 ° C. for about 5 minutes to 1 hour in a reducing atmosphere. The depth of the impurity region 2 thus formed is 0.02 to 0.2 μm.

【0011】また、不純物領域2上に形成される誘電体
膜3はSiO2、Si34等を用いて形成することがで
き、好ましくはSiO2膜である。このSiO2 膜は公
知の方法、例えば1000〜1200℃の熱酸化、ある
いはCVD法、RFスパッタ法によって形成することが
でき、その膜厚は0.1〜10μm程度である。次に、
誘電体膜3上に第1の下部電極4を形成する。この第1
の下部電極4に使用される材料としては、例えばAl、
Pt等、通常電極として用いられる金属を用いることが
でき、これらの金属は公知の方法、例えば、金属ターゲ
ットを用いるスパッタリング法、CVD法あるいは蒸着
法等によって形成することができ、それらの膜厚は0.
1〜10μm程度が好ましい。
The dielectric film 3 formed on the impurity region 2 can be formed using SiO 2 , Si 3 N 4 or the like, and is preferably a SiO 2 film. This SiO 2 film can be formed by a known method, for example, thermal oxidation at 1000 to 1200 ° C., a CVD method, or an RF sputtering method, and its film thickness is about 0.1 to 10 μm. next,
The first lower electrode 4 is formed on the dielectric film 3. This first
As the material used for the lower electrode 4 of Al, for example, Al,
Metals that are usually used as electrodes such as Pt can be used, and these metals can be formed by a known method, for example, a sputtering method using a metal target, a CVD method, an evaporation method, or the like, and the film thickness thereof is 0.
It is preferably about 1 to 10 μm.

【0012】更に、上記誘電体膜3及び第1の下部電極
4上には絶縁保護膜5が形成されており、この材料とし
てはSiO2、Si34等を用いることができる。好ま
しくはSiO2 膜である。この絶縁保護膜5の膜厚は、
強誘電体膜8からの不純物による汚染を防止可能な膜厚
であり0.3〜20μm程度の膜厚が好ましい。次に、
この絶縁保護膜5には公知の方法、例えばHFを用いる
ウエットエッチング法によって不純物領域2及び第1の
下部電極4上に窓が形成され、更に電気的に接触させる
ために配線層(9、10及び6)が形成される。
Further, an insulating protective film 5 is formed on the dielectric film 3 and the first lower electrode 4, and SiO 2 , Si 3 N 4 or the like can be used as this material. It is preferably a SiO 2 film. The thickness of this insulating protective film 5 is
It is a film thickness capable of preventing contamination by impurities from the ferroelectric film 8, and a film thickness of about 0.3 to 20 μm is preferable. next,
A window is formed in the insulating protective film 5 on the impurity region 2 and the first lower electrode 4 by a known method, for example, a wet etching method using HF, and a wiring layer (9, 10) is formed for further electrical contact. And 6) are formed.

【0013】第1の下部電極4に接続された配線層6上
に第2の下部電極7を形成し、この第2の下部電極7上
に強誘電体膜8を形成し、次に強誘電体膜8上に上部電
極11を形成する。この第2の下部電極7及び上部電極
11に使用される材料及び形成方法は第1の下部電極4
と同様であり、その膜厚はそれぞれ0.1〜10μm及
び0.1〜10μm程度が好ましい。
A second lower electrode 7 is formed on the wiring layer 6 connected to the first lower electrode 4, a ferroelectric film 8 is formed on the second lower electrode 7, and then a ferroelectric film is formed. The upper electrode 11 is formed on the body film 8. The material and forming method used for the second lower electrode 7 and the upper electrode 11 are the same as those of the first lower electrode 4.
The film thickness is preferably about 0.1 to 10 μm and 0.1 to 10 μm, respectively.

【0014】また、第2の下部電極7と上部電極11の
間に形成される強誘電体膜8としてはチタン酸ジルコン
酸鉛(PZT)、PLZT等が挙げられ,この強誘電体
膜8は公知の方法、例えばPZTを用いる場合、MOC
VD法によってPb(C25)4、Zr(DPM)4及びT
i(i−C37)4等を用いて膜厚0.1〜10μmで形
成することが好ましい。
Further, examples of the ferroelectric film 8 formed between the second lower electrode 7 and the upper electrode 11 include lead zirconate titanate (PZT), PLZT and the like. The ferroelectric film 8 is Known methods, for example, when using PZT, MOC
Pb (C 2 H 5 ) 4 , Zr (DPM) 4 and T by VD method
It is preferable to use i (i-C 3 H 7 ) 4 or the like to form a film having a thickness of 0.1 to 10 μm.

【0015】不純物領域2の配線上と基板の裏面には、
それぞれオーミック電極(12、13及び17)が形成
される。オーミック電極(12、13及び17)及び上
部電極11には電圧印加手段としてリード線(15、1
6、18及び14)が接続されている。更にリード線1
5、16及び14にはそれぞれ電圧VD 、VS 及びVG
が印加されるようになっている。
On the wiring of the impurity region 2 and the back surface of the substrate,
Ohmic electrodes (12, 13 and 17) are formed respectively. The ohmic electrodes (12, 13 and 17) and the upper electrode 11 are provided with lead wires (15, 1) as voltage applying means.
6, 18 and 14) are connected. Further lead wire 1
5, 16 and 14 have voltages V D , V S and V G , respectively.
Is applied.

【0016】この素子における動作は以下のようであ
る。すなわち、VG に駆動電圧として+VCCのパルスを
印加すると、強誘電体膜8は下向きに分極してこの静電
誘導のためにシリコン酸化膜3も誘電分極し、このため
不純物領域2はキャリアが多数存在することになり、電
極9と電極10とのキャリアの移動が可能な状態にあ
り、VD に+VCCを印加するとドレイン電流ID が流
れ、素子は“ON”状態となる。
The operation of this device is as follows. That is, when a pulse of + V CC is applied to V G as a drive voltage, the ferroelectric film 8 is polarized downward and the silicon oxide film 3 is also dielectrically polarized due to this electrostatic induction, so that the impurity regions 2 become carriers. Therefore, carriers can move between the electrode 9 and the electrode 10, and when + V CC is applied to V D , the drain current I D flows and the device is turned on.

【0017】次に、VG に−VCCのパルスを印加する
と、強誘電体膜8は上向きに分極してこの静電誘導のた
めに誘電体膜3も誘電分極する。不純物領域2の深さ
は、反転層が基板にまで達する程度の深さであるため、
不純物領域2のシリコン酸化膜3で覆われた部分はキャ
リアの枯渇した空乏状態となり、VD に−VCCを印加し
てもドレイン電流ID は流れず、素子は“OFF”状態
となる。この誘電体膜3も誘電分極は強誘電体膜8の分
極が保持される限り保たれるので非破壊で読み出しの可
能な不揮発性メモリとして動作させることができるので
ある。また、この素子構造によれば、ソース・ドレイン
・ゲート領域が一体化した同一導電型となるので高集積
化が可能である。
Then, when a pulse of -V CC is applied to V G , the ferroelectric film 8 is polarized upward and the dielectric film 3 is also dielectrically polarized due to this electrostatic induction. Since the depth of the impurity region 2 is such that the inversion layer reaches the substrate,
The portion of the impurity region 2 covered with the silicon oxide film 3 is in a depleted state in which carriers are depleted, and even if -V CC is applied to V D , the drain current I D does not flow and the element is in the "OFF" state. Since the dielectric polarization of this dielectric film 3 is maintained as long as the polarization of the ferroelectric film 8 is maintained, it can be operated as a non-destructive and readable non-volatile memory. Further, according to this element structure, the source, drain, and gate regions are integrated and have the same conductivity type, so that high integration is possible.

【0018】[0018]

【実施例】本発明の強誘電体記憶素子を次のようにして
作製した。裏面にAl電極17をスパッタ法によって形
成したn型のシリコン基板1の表面に、150KeV、
1×1016ions/cm2 でAsを注入し1000℃
でアニール処理することによってp+ 型の不純物領域2
を形成した。この不純物領域2の深さは0.08μmで
あった。
EXAMPLE A ferroelectric memory element of the present invention was manufactured as follows. On the front surface of the n-type silicon substrate 1 having the Al electrode 17 formed on the back surface by the sputtering method, 150 KeV,
Inject As at 1 × 10 16 ions / cm 2 and 1000 ° C.
P + type impurity region 2 by annealing at
Was formed. The depth of this impurity region 2 was 0.08 μm.

【0019】次に上記不純物領域2の表面上に、誘電体
膜として膜厚100nmのシリコン酸化膜3を1000
℃の熱酸化法によって形成し、このシリコン酸化膜3上
に膜厚100nmのAl電極4をスパッタ法により形成
し、更に上記基板の上に絶縁保護膜として膜厚1μmで
シリコン酸化膜5を300〜400℃のCVD法によっ
て形成した。このとき使用する原料ガスとしてはSiH
4 を使用した。
Next, a silicon oxide film 3 having a thickness of 100 nm is formed as a dielectric film on the surface of the impurity region 2 by 1000 times.
The silicon oxide film 3 is formed by a thermal oxidation method at a temperature of 100 ° C., an Al electrode 4 having a film thickness of 100 nm is formed on the silicon oxide film 3 by a sputtering method, and a silicon oxide film 5 having a film thickness of 1 μm is formed as an insulating protective film on the substrate by 300 μm. It was formed by the CVD method at ˜400 ° C. The source gas used at this time is SiH
4 was used.

【0020】このシリコン酸化膜5を、反応性イオンエ
ッチングによってAl電極4、不純物領域2上に窓を形
成する。更にこの窓には導通させるために、配線層であ
るAl線6、9及び10を蒸着法で形成した。次にAl
線6上にスパッタ法により膜厚100nmでPt電極7
を形成し、このPt電極7上にPb(C25)4、Zr
(DPM)4及びTi(i−C37)4を用いてMOCVD
法によってPZT(Pb(Zr0.53Ti0.47)O3 、チ
タン酸ジルコン酸鉛)薄膜8を膜厚300nmで形成し
た。
A window is formed in the silicon oxide film 5 on the Al electrode 4 and the impurity region 2 by reactive ion etching. Further, Al wires 6, 9 and 10 which are wiring layers were formed in this window by a vapor deposition method for electrical connection. Then Al
A Pt electrode 7 having a thickness of 100 nm is formed on the line 6 by the sputtering method.
On the Pt electrode 7, Pb (C 2 H 5 ) 4 , Zr
MOCVD using (DPM) 4 and Ti (i-C 3 H 7 ) 4
A PZT (Pb (Zr 0.53 Ti 0.47 ) O 3 , lead zirconate titanate) thin film 8 was formed to a thickness of 300 nm by the method.

【0021】次に、スパッタ法によって上部電極とし
て、Al電極を膜厚0.5μmで形成した。最も上のA
l電極11の面積は2μm×10μmである。Al電極
11にはリード線14が引き出され、電圧VG を印加で
きるようになっている。Al線9及び10上にはそれぞ
れオーミック電極であるAl電極12及び13をスパッ
タ法によって形成し、これらのAl電極12及び13か
らもリード線15及び16が引き出され、それぞれに電
圧VD 及びVS を印加できるようになっている。なお、
17は基板に対するオーミック電極であり、18はこの
オーミック電極から引き出されたリード線である。この
ようにして図1の形状を得ることができる。
Next, an Al electrode having a film thickness of 0.5 μm was formed as an upper electrode by the sputtering method. Top A
The area of the 1-electrode 11 is 2 μm × 10 μm. A lead wire 14 is drawn out from the Al electrode 11 so that a voltage V G can be applied. Al electrodes 12 and 13 which are ohmic electrodes are respectively formed on the Al wires 9 and 10 by a sputtering method, and lead wires 15 and 16 are also drawn out from these Al electrodes 12 and 13, and voltages V D and V are applied to them, respectively. S can be applied. In addition,
Reference numeral 17 is an ohmic electrode with respect to the substrate, and 18 is a lead wire drawn from this ohmic electrode. In this way, the shape of FIG. 1 can be obtained.

【0022】図2は本発明の実施例としての強誘電体記
憶素子を“ON”状態にしたときと“OFF”状態にし
たときのドレイン電圧VD とドレイン電流ID との関係
を示した特性曲線である。このように“ON”状態で
は、電界効果型トランジスタ特有のドレイン電流が流
れ、“OFF”状態ではドレイン電流は流れない。この
特性は非常に安定しており、素子としての安定な動作を
示している。
FIG. 2 shows the relationship between the drain voltage V D and the drain current I D when the ferroelectric memory element according to the embodiment of the present invention is in the “ON” state and in the “OFF” state. It is a characteristic curve. Thus, in the "ON" state, the drain current peculiar to the field effect transistor flows, and in the "OFF" state, the drain current does not flow. This characteristic is very stable, indicating stable operation as an element.

【0023】なお、上記の実施例において、n型のシリ
コン基板1の代わりにp型のシリコン基板を用いること
が可能であり、その場合、p+ 型の不純物領域2はn+
領域となる。
In the above embodiment, it is possible to use a p-type silicon substrate instead of the n-type silicon substrate 1, in which case the p + -type impurity region 2 is n +.
It becomes an area.

【0024】[0024]

【発明の効果】本発明による強誘電体記憶素子によれ
ば、絶縁保護膜を設けることにより、強誘電体膜から半
導体表面への不純物の拡散を防ぐことが出来るので素子
の動作が安定となり、素子の歩留りを著しく向上させて
安定な素子を提供可能となる。また、この素子構造によ
れば、ソース・ドレイン・ゲート領域が一体化した同一
導電型となるため、素子の集積化を行う上で有利となる
ので実用上非常に有用である。
According to the ferroelectric memory element of the present invention, by providing the insulating protection film, it is possible to prevent the diffusion of impurities from the ferroelectric film to the semiconductor surface, so that the operation of the element becomes stable, It is possible to significantly improve the yield of the device and provide a stable device. Further, according to this element structure, the source, drain, and gate regions are integrated and have the same conductivity type, which is advantageous for integration of the element and is very useful in practice.

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

【図1】本発明の強誘電体記憶素子の概略断面図であ
る。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a ferroelectric memory element of the present invention.

【図2】本発明の強誘電体記憶素子のドレイン電圧VD
とドレイン電流ID の関係を示すグラフである。
FIG. 2 is a drain voltage V D of the ferroelectric memory element of the present invention.
7 is a graph showing the relationship between the drain current I D and the drain current I D.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 シリコン基板 2 不純物領域 3 シリコン酸化膜(誘電体膜) 4 Al電極(第1の下部電極) 5 シリコン酸化膜(絶縁保護膜) 6 Al線 7 Pt電極(第2の下部電極) 8 PZT強誘電体膜 9 Al線 10 Al線 11 Al電極(上部電極) 12 Al電極(オーミック電極) 13 Al電極(オーミック電極) 14 リード線 15 リード線 16 リード線 17 基板のオーミック電極 18 リード線 1 Silicon substrate 2 Impurity region 3 Silicon oxide film (dielectric film) 4 Al electrode (first lower electrode) 5 Silicon oxide film (insulating protective film) 6 Al line 7 Pt electrode (second lower electrode) 8 PZT strong Dielectric film 9 Al line 10 Al line 11 Al electrode (upper electrode) 12 Al electrode (ohmic electrode) 13 Al electrode (ohmic electrode) 14 lead wire 15 lead wire 16 lead wire 17 substrate ohmic electrode 18 lead wire

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一方の導電形のバルク半導体材料からな
る基板と、該基板の表面層に形成された、前記基板とは
反対の導電形の不純物領域と、該不純物領域上に形成さ
れた誘電体膜と、該誘電体膜上に形成された第1の下部
電極と、前記不純物領域及び前記誘電体膜及び前記第1
の下部電極を被うように形成された絶縁保護膜と、前記
第1の下部電極上の前記絶縁保護膜に形成された窓を通
して前記第1の下部電極と電気的に接触されて前記絶縁
保護膜上に形成された第2の下部電極と、該第2の下部
電極上に形成された強誘電体膜と、該強誘電体膜上に形
成された上部電極とからなることを特徴とする強誘電体
記憶素子。
1. A substrate made of a bulk semiconductor material of one conductivity type, an impurity region of a conductivity type opposite to the substrate formed in a surface layer of the substrate, and a dielectric formed on the impurity region. A body film, a first lower electrode formed on the dielectric film, the impurity region, the dielectric film, and the first
An insulating protection film formed so as to cover the lower electrode of the first lower electrode and a window formed in the insulating protection film on the first lower electrode to electrically contact the first lower electrode to protect the insulation. A second lower electrode formed on the film, a ferroelectric film formed on the second lower electrode, and an upper electrode formed on the ferroelectric film. Ferroelectric storage element.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5723885A (en) * 1995-06-08 1998-03-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Semiconductor device including a ferroelectric film and control method thereof

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