JPH08274195A - Ferroelectric fet element - Google Patents

Ferroelectric fet element

Info

Publication number
JPH08274195A
JPH08274195A JP7073857A JP7385795A JPH08274195A JP H08274195 A JPH08274195 A JP H08274195A JP 7073857 A JP7073857 A JP 7073857A JP 7385795 A JP7385795 A JP 7385795A JP H08274195 A JPH08274195 A JP H08274195A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
ferroelectric
layer
drain
source
channel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP7073857A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Yukio Watabe
行男 渡部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Mitsubishi Chemical Corp
Original Assignee
Mitsubishi Chemical Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Chemical Corp filed Critical Mitsubishi Chemical Corp
Priority to JP7073857A priority Critical patent/JPH08274195A/en
Publication of JPH08274195A publication Critical patent/JPH08274195A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Non-Volatile Memory (AREA)
  • Thin Film Transistor (AREA)

Abstract

PURPOSE: To obtain a ferroelectric FET element in which the contact resistance is low, the assembly of a switching transistor is easy and the memory holding effect is improved by forming a channel and source, drain of specific oxides. CONSTITUTION: A source 2a, a drain 2b, a channel 2 between the source and the drain, a source electrode, a drain electrode 8 and a gate electrode 5 are provided on a substrate 1. In such a ferroelectric FET element the channel 2 is formed of an oxide semiconductor of a perovskite structure having at least one type of metal elements selected from rare earth metals, Bi and IV group to XI group metal elements. The source 2a and the drain 2b are formed of an oxide conductor exhibiting metal electric conduction. Further, metal oxide 4 of a ferroelectric element having a perovskite structure at least at the part and the electrode 5 provided in contact with it are formed on the channel 2.

Description

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

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は酸化物層で構成された室
温で動作可能な強誘電体FET素子に関し、特に集積回
路型の不揮発メモリーとして有用な強誘電体FET素子
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a ferroelectric FET device composed of an oxide layer and capable of operating at room temperature, and more particularly to a ferroelectric FET device useful as an integrated circuit type non-volatile memory.

【0002】[0002]

【従来の技術とその問題点】近年、Si−MOSのゲー
ト上のキャパシターに電荷を蓄えこれによるMOSの電
気特性変化を読みだして不揮発メモリーとする素子が生
産され、EEPROMと呼ばれている。また、強誘電体
を用いて、メモリーとすることも行われている。ここで
強誘電体とは、電子工学の慣習に従い、常温で強誘電体
特性を示すものをさす。このようなメモリーは古くから
研究されているが、近年FRAMと称される強誘電体メ
モリーの研究が活性化している。これは、強誘電体の分
極状態をメモリーとするもので、書き込みを強誘電体を
一定方向に分極させて行い、読み出しにも強誘電体を分
極させる電界を加え、この時の分極の変化により生じる
パルス電流を検出して読み出すものである。
2. Description of the Related Art In recent years, an element for storing a charge in a capacitor on the gate of a Si-MOS and reading out a change in the electrical characteristic of the MOS to be used as a non-volatile memory has been produced, which is called an EEPROM. In addition, a ferroelectric material is also used as a memory. Here, the ferroelectric refers to one that exhibits ferroelectric characteristics at room temperature according to the custom of electronic engineering. Although such a memory has been researched for a long time, in recent years, research on a ferroelectric memory called FRAM has been activated. This uses the polarization state of the ferroelectric substance as a memory. Writing is performed by polarizing the ferroelectric substance in a certain direction, and when reading, an electric field that polarizes the ferroelectric substance is added, and the polarization changes at this time. The generated pulse current is detected and read.

【0003】しかしながら、この方法は読み出し時に、
書き込み情報を壊してしまうので(破壊読み出し)、こ
れを元に戻す回路系がさらに必要となり、また、読み出
し時にも、書き込み時と同様に強誘電体に強電界を加え
るので強誘電体の寿命を縮めてしまうという問題点があ
った。また、さらに読み出し時の検出信号電流は強誘電
体の面積に比例するため、セルの面積が十分に小さくで
きず高集積化に向かないという問題点もある。
However, this method is
Since the written information is destroyed (destructive read), a circuit system to restore this is further required. Also, at the time of reading, a strong electric field is applied to the ferroelectric as at the time of writing, so the life of the ferroelectric is extended. There was a problem of shrinking. Further, since the detection signal current at the time of reading is proportional to the area of the ferroelectric substance, there is a problem that the area of the cell cannot be made sufficiently small and is not suitable for high integration.

【0004】一方、FET型の強誘電体メモリーとして
は、IEEE Transactionson Ele
ctron Device ED−2l、No8、p4
99(1974年)で、Si半導体上に強誘電体を形成
した電界効果トランジスタ素子(FET)上に強誘電体
を形成し、この分極状態により誘起される電荷によりF
ETのチャンネルの電気伝導率を変化させ、チャンネル
間を流れる電流を検出する非破壊読み出し方法、強誘電
体に電界を印加して分極を変化させる非破壊書込み方法
が示されている。
On the other hand, as an FET type ferroelectric memory, an IEEE Transactions on Ele is used.
ctron Device ED-2l, No8, p4
In 1999 (1974), a ferroelectric substance was formed on a field effect transistor element (FET) in which a ferroelectric substance was formed on a Si semiconductor, and F was generated by electric charges induced by this polarization state.
A non-destructive read method of changing the electric conductivity of the ET channel and detecting a current flowing between the channels, and a non-destructive write method of changing the polarization by applying an electric field to the ferroelectric substance are shown.

【0005】しかし、この強誘電体材料としては、Si
またはGaAs等の上に形成するため、必ず反応層がで
きてしまい、書き込み電圧が高すぎたり、また半導体と
強誘電体が反応して界面層を形成しメモリー保持特性を
劣化させるという問題があった。また、得られる薄膜の
機械特性も基板との整合性が悪いため十分なものが得ら
れないため、プロセスに組み込み難いまたは、信頼性に
欠けるという問題があった。
However, as the ferroelectric material, Si is used.
Alternatively, since it is formed on GaAs or the like, a reaction layer is always formed, the writing voltage is too high, and there is a problem that the semiconductor and the ferroelectric react to form an interface layer and deteriorate the memory retention characteristics. It was In addition, the mechanical properties of the obtained thin film are poorly compatible with the substrate, so that sufficient properties cannot be obtained, which makes it difficult to incorporate into the process or lacks reliability.

【0006】一方本発明者らは、銅酸化物超伝導体を電
子素子として応用するには、超伝導状態ではなく常伝導
状態で用いればその特異性が利用できると考え、室温特
性を生かすべく鋭意検討し、銅酸化物超伝導体と同一構
造で半導体状態の銅酸化物を用いる新しいFET等の提
案を行ってきた(例えば特開平5−190924号公報
参照)。さらに、この素子をメモリーとして用いること
を目的として検討を重ね、特開平6−151872号公
報においては、多くの強誘電体と結晶構造上整合しやす
いペロブスカイト酸化物の半導体を用いることにより、
従来の問題を大きく改善できることを示した。特に、酸
化物高温超伝導体と同一結晶構造で且つ組成の異なるペ
ロブスカイト酸化物などは、好ましい幅の電荷移動ギャ
ップを持つため、FETのチャンネル層として用いるの
に好適であり、従来にない記録保持特性や低電圧書き込
みが可能であった。
On the other hand, the inventors of the present invention believe that the peculiarity of the copper oxide superconductor can be utilized if it is used in the normal conduction state instead of the superconducting state in order to apply it as an electronic device, and to utilize the room temperature characteristic. Through intensive studies, a new FET or the like having the same structure as the copper oxide superconductor and using copper oxide in a semiconductor state has been proposed (see, for example, JP-A-5-190924). Furthermore, studies were repeated for the purpose of using this element as a memory, and in JP-A-6-151872, by using a semiconductor of a perovskite oxide which is easy to match with many ferroelectrics in terms of crystal structure,
It is shown that the conventional problems can be greatly improved. In particular, perovskite oxides having the same crystal structure and different composition as the oxide high temperature superconductor have a charge transfer gap with a preferable width, and thus are suitable for use as the channel layer of the FET, and record retention which has not been found in the past. The characteristics and low voltage writing were possible.

【0007】しかしながら特開平6−151872号公
報で例示された構造をそのまま用いると、チャンネル層
とソースドレインの膜厚が薄く、配線とコンタクトを取
るための加工精度が厳しい、また、加工工程で接触抵抗
が増加し素子特性が低下する、ソースドレイン電極の面
積が大きくなり集積に不利になる等の問題があり、これ
らの問題を解決することが求められていた。
However, if the structure exemplified in Japanese Patent Laid-Open No. 6-151872 is used as it is, the film thickness of the channel layer and the source / drain is thin, the processing precision for making contact with the wiring is severe, and the contact is made in the processing step. There are problems that the resistance is increased and the device characteristics are deteriorated, the area of the source / drain electrodes is increased, and the integration is disadvantageous, and it has been demanded to solve these problems.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】ソースドレイン部の材料
を特定の酸化物から選ぶことにより、チャンネル部との
接触抵抗及び金属配線との接触抵抗が低くできることを
見いだした。また、集積回路とした時に選択セルの情報
のみを読み出すための1手段に、スイッチングトランジ
スターを組み込むことがあるが、プロセスを複雑にせず
且つセル面積を増大せず、僅かに素子構造を変えるだけ
で組み込み可能であることをも見出し、本発明を完成し
た。
It has been found that the contact resistance with the channel part and the contact resistance with the metal wiring can be lowered by selecting the material of the source / drain part from a specific oxide. Further, a switching transistor may be incorporated in one means for reading out only the information of the selected cell when it is formed as an integrated circuit, but it does not complicate the process and does not increase the cell area, and only by slightly changing the element structure. They have also found that they can be incorporated and have completed the present invention.

【0009】すなわち、本発明による強誘電体FET素
子は、基板上に、ソース、ドレイン、ソースドレイン間
のチャンネンル及びソース電極、ドレイン電極、ゲート
電極を有する強誘電体FET素子において、チャンネル
が(1)希土類金属またはBi及び(2)周期表第4族
から第11族の金属元素から選ばれる少なくとも一種類
の金属元素を含むペロブスカイト構造の酸化物半導体か
ら構成され、かつソース及びドレインが金属的電気伝導
を示す酸化物導体により形成され、前記チャンネル上に
少なくとも一部がペロブスカイト構造を有する強誘電体
である金属酸化物層及びこれに接して設けられたゲート
電極が形成されてなることを特徴とする強誘電体FET
素子である。
That is, in the ferroelectric FET element according to the present invention, the channel is (1) in the ferroelectric FET element having the source, the drain, the channel between the source and the drain, and the source electrode, the drain electrode, and the gate electrode on the substrate. ) A rare earth metal or Bi and (2) an oxide semiconductor having a perovskite structure containing at least one kind of metal element selected from metal elements of Groups 4 to 11 of the periodic table, and the source and the drain are metallic A metal oxide layer which is formed of an oxide conductor exhibiting conduction and which is at least partially a ferroelectric having a perovskite structure, and a gate electrode provided in contact with the metal oxide layer. Ferroelectric FET
It is an element.

【0010】加えて、本発明によれば、上述の強誘電体
FET素子において、チャンネル層のペロブスカイト構
造の酸化物半導体がK2 NiF4 構造、ABO3 構造ま
たはBiを含む層状化合物構造であり、基板に対してチ
ャンネル及び該強誘電体である金属酸化物層が実質的に
エピタキシャル成長されたことにより、より素子の変調
が大きく、メモリー保持効果の向上した強誘電体FET
素子が得られる。
In addition, according to the present invention, in the above-mentioned ferroelectric FET device, the oxide semiconductor of the perovskite structure of the channel layer is a K 2 NiF 4 structure, an ABO 3 structure or a layered compound structure containing Bi, A ferroelectric FET in which the channel and the metal oxide layer that is the ferroelectric substance are substantially epitaxially grown with respect to the substrate, so that the modulation of the device is larger and the memory retention effect is improved.
The device is obtained.

【0011】以下、本発明について詳細に説明する。図
1に本発明の強誘電体FET素子の構成を示す。基本的
な構造はSi−MOSFETと同様、基板1と、基板1
上に形成された、ペロブスカイト構造の酸化物であるド
レイン2b、ソース2a、チャンネル2およびチャンネ
ル2上に形成された酸化物誘電体4およびゲート5から
構成される。
The present invention will be described in detail below. FIG. 1 shows the structure of the ferroelectric FET element of the present invention. Similar to the Si-MOSFET, the basic structure is the substrate 1 and the substrate 1.
It is composed of a drain 2b, a source 2a, which is an oxide having a perovskite structure, a channel 2 and an oxide dielectric 4 and a gate 5 which are formed on the channel 2 and which are formed on the channel 2.

【0012】ここで半導体とは、室温付近から温度を低
下させることにより電気抵抗が急激に増大するものをさ
し、そのキャリヤ濃度は室温で通常約5×1020/cm
3 以下であり、測定のより容易な電気抵抗率で規定すれ
ば、室温で2mΩ・cm以上のもの、好ましくは、10
mΩ・cm以上である。また、チャンネル層材料が電気
抵抗率の異方性をもつ場合は、低抵抗方向がソースドレ
インを結ぶ方向に配向させることが好ましい。例として
は、La2-x Srx CuO4-δのように、c軸方向の電
気抵抗がa、b軸方向に比べ著しく高い場合は、c軸配
向または、c軸がソースドレインを結ぶ方向に直交する
ように配向させた膜が好ましい。
Here, the semiconductor means a semiconductor whose electric resistance sharply increases by lowering the temperature from around room temperature, and its carrier concentration is usually about 5 × 10 20 / cm at room temperature.
It is 3 or less, and if specified by an electrical resistivity that is easier to measure, it is 2 mΩ · cm or more at room temperature, preferably 10
mΩ · cm or more. Further, when the channel layer material has anisotropy of electric resistivity, it is preferable that the low resistance direction is oriented in the direction connecting the source and drain. For example, when the electric resistance in the c-axis direction is significantly higher than that in the a- and b-axis directions such as La 2-x Sr x CuO 4- δ, the c-axis orientation or the direction in which the c-axis connects the source and the drain. A film oriented so as to be orthogonal to is preferable.

【0013】ソースドレインに用いる材料は、チャンネ
ル層の材料と反応して電気抵抗の高い層をその界面に形
成しないこと、チャンネル層またはソースドレイン層の
形成時の熱等によりチャンネル層またはソースドレイン
層が変質して高抵抗化しないこと、の2条件を満足する
ように選択する。この条件を満足するには、最初に形成
した層より後で形成した層が同一温度以下または酸素源
の分圧が同一以上で形成できることが好ましい。具体例
としては、チャンネル層に用いられる材料と同一結晶構
造のものを用いる。尚、ソースドレイン層は一般にはエ
ピタキシャルに成長していなくてもよいが、エピタキシ
ャルにする方が電気抵抗が減少できる場合が多いので、
より好ましい。
The material used for the source / drain should not react with the material of the channel layer to form a layer having a high electric resistance at its interface, and the heat at the time of forming the channel layer or the source / drain layer, etc. Is selected so that it does not become high resistance due to deterioration. In order to satisfy this condition, it is preferable that the layers formed after the first layer can be formed at the same temperature or lower or the partial pressure of the oxygen source is equal or higher. As a specific example, a material having the same crystal structure as the material used for the channel layer is used. Incidentally, the source / drain layer generally does not have to be epitaxially grown, but in many cases the electric resistance can be reduced by making it epitaxial.
More preferable.

【0014】本メモリー素子はFET構造を有し、強誘
電体の分極状態をメモリーとして蓄積する。本素子を不
揮発メモリーセルとする場合、本素子の書き込み読み出
しは従来のFETタイプの誘電体メモリーと同様であ
る。即ち、書き込み消去はチャンネル2とゲート電極5
間に強誘電体の抗電界以上、好ましくは分極が飽和する
まで電界を印加し、一定方向に分極を揃える。読み出し
は、FETのソース2aおよびドレイン2b間に電流を
流し、その発生電圧を検出することにより行う。
This memory element has an FET structure and stores the polarization state of the ferroelectric substance as a memory. When this element is a non-volatile memory cell, writing and reading of this element are the same as those of the conventional FET type dielectric memory. That is, writing and erasing are performed on the channel 2 and the gate electrode
An electric field is applied between the coercive electric fields of the ferroelectric substance, preferably until the polarization is saturated, and the polarization is aligned in a certain direction. Reading is performed by passing a current between the source 2a and the drain 2b of the FET and detecting the generated voltage.

【0015】強誘電体の分極方向によりFETのチャン
ネル内に発生する分極電荷の符号が異なり、分極電荷の
符号が(電界をかけない状態の)チャンネルのキャリヤ
(p型かn型か)と同一であれば低抵抗、異なれば高抵
抗となり発生する電圧が異なるため、メモリーとして作
用する。
The sign of the polarization charge generated in the channel of the FET differs depending on the polarization direction of the ferroelectric substance, and the sign of the polarization charge is the same as that of the carrier (p-type or n-type) of the channel (when no electric field is applied). If so, it will have a low resistance, and if it is different, it will have a high resistance and the generated voltage will be different, so it will act as a memory.

【0016】しかしながら、一般に強誘電体層のスイッ
チングは明確なしきい値性を持たないため、強誘電体層
に書き込み消去電圧の半分以下の電圧を加えても強誘電
体層の分極方向が部分的に反転することが知られてお
り、本発明の素子でもこの部分反転が発生する。このた
め、本発明のメモリーセルを回路に組み込む場合には、
この部分反転の問題解決と読み出し時のメモリーセルの
選択のために選択スイッチが必要となる。
However, since switching of the ferroelectric layer generally does not have a clear threshold value, the polarization direction of the ferroelectric layer is partially changed even if a voltage less than half the write / erase voltage is applied to the ferroelectric layer. It is known that the partial inversion occurs even in the device of the present invention. Therefore, when incorporating the memory cell of the present invention into a circuit,
A selection switch is necessary for solving the partial inversion problem and selecting the memory cell at the time of reading.

【0017】この選択スイッチの具体例としては、特開
平2−64993号公報に示されたような従来のSiメ
モリ素子に対して用いられている回路構成とほぼ同等の
構成を用いることができる。即ちチャンネル上に強誘電
体層及びこれに接するゲート電極と少なくとも一つの強
誘電性を示さない誘電体層及びこれに接するゲート電極
を設ける構成である。また、本構成は特開平2−649
93公報記載の構成に比べて著しく簡単な構造であり、
高集積化が容易なため、外部に選択スイッチを形成する
場合に比べて優れる。
As a specific example of this selection switch, it is possible to use a configuration substantially equivalent to the circuit configuration used for a conventional Si memory device as disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-64993. That is, the ferroelectric layer and the gate electrode in contact with the ferroelectric layer and at least one dielectric layer not showing ferroelectricity and the gate electrode in contact with the ferroelectric layer are provided on the channel. Further, this configuration is disclosed in Japanese Patent Laid-Open No. 2-649.
It has a remarkably simple structure as compared with the configuration described in Japanese Patent Publication No. 93
Since high integration is easy, it is superior to the case of forming an external selection switch.

【0018】選択スイッチ部は強誘電体を集積した部分
のチャンネルと同一材料を用いるのが単純であるが、ス
イッチ部分のキャリヤ数を減らして用いてもよい。ま
た、ゲート絶縁膜としては、強誘電性を示さず、誘電率
が高く絶縁破壊しにくく、リーク電流が小さい(常)誘
電体が好ましい。その例としては、SiOx (x=1〜
2)、TaOx (x=1.5〜2.5)、TiOx (x
=1.5〜2)、ZrO x (x=1.5〜2)やSrT
iO3 等のペロブスカイト酸化物の常誘電体が例示でき
る。また、強誘電体を分極反転しにくくなる程度に薄膜
化して用いてもよい。
The selection switch part is a part in which ferroelectrics are integrated.
It is simple to use the same material as the
The number of carriers in the switch portion may be reduced and used. Well
As a gate insulating film, it does not show ferroelectricity and has a dielectric constant.
Is high, it is hard to cause dielectric breakdown, and the leakage current is small (always).
Electric bodies are preferred. As an example, SiOx(X = 1 to 1
2), TaOx(X = 1.5 to 2.5), TiOx(X
= 1.5-2), ZrO x(X = 1.5 to 2) and SrT
iO3Paraelectric materials such as perovskite oxide
It In addition, it is a thin film to the extent that it is difficult to reverse the polarization of ferroelectrics.
You may make it into and use it.

【0019】このような方式を用いない場合は、各強誘
電体メモリー素子に対し2個から3個のトランジスタを
配置し、ワード線ビット線双方が選択された時のみ目的
の強誘電体メモリー素子の強誘電体に電圧が印加するよ
うに回路設計するか、またブロックごとに情報を書き直
す方式を用いてもよい。この場合、本素子を形成する基
板としてこれらのトランジスタを組み込んだSiまたは
GaAs基板を用い、本素子形成は後述のバッファ層を
介して行なうのが好ましい。Si基板を用いない場合、
絶縁基板上にSi等の半導体薄膜を蒸着してこれらのト
ランジスタを形成してもよい。
If such a method is not used, two to three transistors are arranged for each ferroelectric memory element, and only when both word lines and bit lines are selected, the desired ferroelectric memory element is provided. A circuit may be designed so that a voltage is applied to the ferroelectric substance, or a method of rewriting information for each block may be used. In this case, it is preferable to use a Si or GaAs substrate incorporating these transistors as a substrate for forming this element, and to form this element through a buffer layer described later. If no Si substrate is used,
These transistors may be formed by depositing a semiconductor thin film such as Si on an insulating substrate.

【0020】(チャンネル層材料)本発明のFETのチ
ャンネル層には、ペロブスカイト構造の酸化物半導体を
用いることができる。即ち、YBa2 Cu3 7 、La
2-x x CuO4 (x=0.06〜0.25)のような
銅酸化物超伝導体と同一構造を有し且つ超伝導を示す組
成に比べ十分キャリヤ濃度が低いものが第一の候補とな
る。具体的には、 (1)LnBa2 Cu3 5.5+x (LnはY、Gd、S
m、Nd、Eu等の3価の希土類金属元素から選ばれる
少なくとも1種の元素、0<x<0.8、但しLn=P
rの場合0<x<1.5) (2)Bi2 Sr2 (Ca1-y Lny n-1 Cun
6+2n+ δ(0<δ<1、1≦n≦3、LnはY、Nd等
の希土類金属元素、0.5≦y≦1) (3)Ln2-z z CuO4-δ(0<δ<0.1、好ま
しくは0<δ<0.05、0≦z≦0.05、好ましく
は0≦z≦0.01、MはSr、Ca、Ba、Ce、L
nはLa、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd等の希土類金
属元素を表す。典型例としてはLa2-z Srz CuO4-
δ、Pr2-x Cex CuO4-δ)が例示できる。 (4)上記(1)〜(3)に記載の材料のCuを他の周
期表7族〜10族遷移金属Fe、Ni、Co、Mn等、
特にはFe、Ni、Coで部分置換または全置換した材
料。 具体例としては、YBa2 Cu2 CoO7 (Coは1次
元鎖構造のCuを置換するのが好ましい)、Bi2
n+1 Con 6+2n+ δ(0<δ<1、n=1、2、M=
Ca、Sr、Ba)、La2-z Srz CoO4-δ(0≦
z≦0.3)、La2-z Srz NiO4-δ(0≦z≦
0.3)、Nd2-z Srz NiO4-δ(0≦z≦0.
3)が挙げられる。
(Channel Layer Material) For the channel layer of the FET of the present invention, an oxide semiconductor having a perovskite structure can be used. That is, YBa 2 Cu 3 O 7 , La
2-x M x CuO 4 ( x = 0.06~0.25) cuprate those superconductor sufficiently carrier concentration than the composition and exhibits superconductivity have the same structure is low first like Become a candidate. Specifically, (1) LnBa 2 Cu 3 O 5.5 + x (Ln is Y, Gd, S
at least one element selected from trivalent rare earth metal elements such as m, Nd and Eu, 0 <x <0.8, where Ln = P
For r 0 <x <1.5) ( 2) Bi 2 Sr 2 (Ca 1-y Ln y) n-1 Cu n O
6 + 2n + δ (0 <δ <1, 1 ≦ n ≦ 3, Ln is a rare earth metal element such as Y and Nd, 0.5 ≦ y ≦ 1) (3) Ln 2−z M z CuO 4 −δ ( 0 <δ <0.1, preferably 0 <δ <0.05, 0 ≦ z ≦ 0.05, preferably 0 ≦ z ≦ 0.01, M is Sr, Ca, Ba, Ce, L
n represents a rare earth metal element such as La, Pr, Nd, Sm, Eu and Gd. As a typical example, La 2-z Sr z CuO 4-
δ and Pr 2-x Ce x CuO 4- δ) can be exemplified. (4) Cu of the materials described in (1) to (3) above is replaced with another transition metal of Group 7 to Group 10 of the periodic table such as Fe, Ni, Co and Mn.
In particular, a material that is partially or totally substituted with Fe, Ni, or Co. Specific examples include YBa 2 Cu 2 CoO 7 (Co preferably substitutes Cu having a one-dimensional chain structure), Bi 2 M
n + 1 Co n O 6 + 2n + δ (0 <δ <1, n = 1,2, M =
Ca, Sr, Ba), La 2-z Sr z CoO 4- δ (0 ≦
z ≦ 0.3), La 2−z Sr z NiO 4− δ (0 ≦ z ≦
0.3), Nd 2-z Sr z NiO 4- δ (0 ≦ z ≦ 0.
3) is mentioned.

【0021】一方、ABO3型のペロブスカイト酸化物
半導体としては、一般式でLn1-xx TO3 (Lnは
希土類金属元素(La、Ce、Pr、Nd、Sm、E
u、Gd、Td、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、L
u、Yで、通常はLa)から選ばれる少なくとも一種、
MはMg、Ca、Sr、Baから選ばれる少なくとも一
種で、通常はSrまたはCa、Tは遷移金属元素であ
り、Ti、V、Cr、Mn、Fe、Co、Ni、Cu等
の周期率表第4族から第11族の金属元素、固溶限界の
範囲で0≦x≦0.99、通常0.4程度迄)で示され
るものが挙げられる。具体例としては、La1-x x
3 (MはCa、Sr、Ba、0≦x≦0.1または
0.9≦x≦0.99)、La1-x x CrO3 (Mは
Mg、Sr、Ba、0≦x≦0.1)、La1-x x
nO3 (MはCa、Sr、Ba、0≦x≦0.2)、L
1-x x FeO3 (MはSr、Ba、0≦x≦0.
1)、La 1-x x CoO3 (M=Sr、Ba、0≦x
≦0.05)、LnFe1-x Mox3 (いずれも0≦
x≦0.25、LnはLa、Pr、Nd、Sm、Eu、
Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、
Y)、LaCo1-x x 3 、LnCo1-x Mo
x 3 、LaNi1-x x 3 、LaNi1-x Mox
3 (0≦x≦0.25)等が挙げられる。
On the other hand, ABO3Type perovskite oxide
As a semiconductor, the general formula is Ln1-xMxTO3(Ln is
Rare earth metal elements (La, Ce, Pr, Nd, Sm, E
u, Gd, Td, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, L
u and Y, usually at least one selected from La),
M is at least one selected from Mg, Ca, Sr and Ba
Species, usually Sr or Ca, T is a transition metal element
, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co, Ni, Cu, etc.
Periodic table of the metal elements of groups 4 to 11 of the solid solution limit
In the range 0 ≦ x ≦ 0.99, usually up to about 0.4)
There are things. As a specific example, La1-xMxT
O3(M is Ca, Sr, Ba, 0 ≦ x ≦ 0.1 or
0.9 ≦ x ≦ 0.99), La1-xMxCrO3(M is
Mg, Sr, Ba, 0 ≦ x ≦ 0.1), La1-xMxM
nO3(M is Ca, Sr, Ba, 0 ≦ x ≦ 0.2), L
a1-xMxFeO3(M is Sr, Ba, 0 ≦ x ≦ 0.
1), La 1-xMxCoO3(M = Sr, Ba, 0 ≦ x
≤0.05), LnFe1-xMoxO3(Both are 0 ≦
x ≦ 0.25, Ln is La, Pr, Nd, Sm, Eu,
Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu,
Y), LaCo1-xWxO3, LnCo1-xMo
xO3, LaNi1-xWxO3, LaNi1-xMoxO
3(0 ≦ x ≦ 0.25) and the like.

【0022】特に、熱的化学的安定性及び電気伝導率の
制御のし易さから、K2 NiF4 構造のペロブスカイト
銅酸化物、Biを含む層状化合物構造のペロブスカイト
酸化物、Ln1-x x TO3-δ(Lnは希土類元素、M
はBa、Sr、Ca、Ce、Th、T=周期表第4族か
ら第9族の3d金属元素から選ばれる金属元素、−0.
04≦δ≦0.04、0≦x≦0.2)で示されるAB
3 構造のペロブスカイト酸化物が好適である。
Particularly, from the viewpoint of thermal chemical stability and controllability of electric conductivity, perovskite copper oxide having a K 2 NiF 4 structure, perovskite oxide having a layered compound structure containing Bi, and Ln 1-x M x TO 3- δ (Ln is a rare earth element, M
Is Ba, Sr, Ca, Ce, Th, T = a metal element selected from 3d metal elements of Groups 4 to 9 of the periodic table, −0.
04 ≦ δ ≦ 0.04, 0 ≦ x ≦ 0.2) AB
O 3 -structured perovskite oxides are preferred.

【0023】Ln1-x x TO3-δで示される場合、L
nがランタンであるとキャリヤの移動度が高くなり易
く、TがMn、Fe、Co、Ni、Cu等の周期表第4
族から第9族の3d金属元素から選ばれる金属元素から
少なくとも一種類の金属元素を含む場合が、熱的化学的
安定性及び電気伝導率の制御のしやすさから好適であ
る。好適な組成範囲はいずれも0≦x≦0.05、0≦
δ≦0.05である。TがCoの場合は荷電移動ギャッ
プが小さいのでさらに好適である。
Ln 1-x M x TO 3- δ
If n is lanthanum, the mobility of carriers is likely to be high, and T is Mn, Fe, Co, Ni, Cu, etc.
It is preferable to include at least one kind of metal element selected from 3d metal elements of Group 3 to Group 9 from the viewpoint of thermal chemical stability and controllability of electric conductivity. The preferred composition range is 0 ≦ x ≦ 0.05, 0 ≦
δ ≦ 0.05. When T is Co, the charge transfer gap is small, which is more preferable.

【0024】その他の好ましい組成としては (1)La2-x x CuO4-δ(MはBa、Sr、C
a、−0.04≦δ≦0.04)、 (2)Ln2-x Cex CuO4-δ(LnはPr、Nd、
Pm、Sm、Eu、Gd、0≦δ≦0.04)、 (3)La2-x-y x Lny CuO4-δ(LnはPr、
Nd、MはBa、Sr、Ca、−0.04≦δ≦0.0
4、0≦y≦1) において、0≦x≦0.04、より好ましくは0≦x≦
0.01の組成物である。
Other preferable compositions include (1) La 2-x M x CuO 4- δ (M is Ba, Sr, C
a, −0.04 ≦ δ ≦ 0.04), (2) Ln 2−x Ce x CuO 4− δ (Ln is Pr, Nd,
Pm, Sm, Eu, Gd, 0 ≦ δ ≦ 0.04), (3) La 2-xy M x Ln y CuO 4- δ (Ln is Pr,
Nd and M are Ba, Sr, Ca, -0.04 ≦ δ ≦ 0.0
4, 0 ≦ y ≦ 1), 0 ≦ x ≦ 0.04, more preferably 0 ≦ x ≦
0.01 composition.

【0025】(ソースおよびドレイン材料)ソースまた
はドレインの材料には、上記チャンネル層材料のうち、
低電気抵抗率組成のものが使える。即ち、上記一般式で
具体的には、xまたはzをチャンネル層に比べ十分大き
くする。一般的には0.1から0.5以下の固溶限界の
間の値となる。具体的には、上記La2-x x CuO4-
δ(MはBa、Sr、Ca、−0.04≦δ≦0.0
4)または、Ln2-x Cex CuO4-δ(LnはPr、
Nd、Pm、Sm、Eu、Gd、0≦δ≦0.04)、
La2-x x Lny CuO4-δ(LnはPr、Nd、M
はBa、Sr、Ca、−0.04≦δ≦0.04、0≦
y≦1)であり、より好ましい組成範囲は、xが0.1
5から固溶限界、通常0.3程度までの範囲である。
尚、これらの銅酸化物はx=0.15付近で超伝導性が
最もよく得られるが、本発明においてはxをより大きく
(0.2〜0.3程度)して用いる方が好ましい。
(Source and Drain Material) The source or drain material is selected from the above channel layer materials.
A low electrical resistivity composition can be used. That is, specifically, in the above general formula, x or z is made sufficiently larger than that of the channel layer. Generally, it is a value between 0.1 and 0.5 or less solid solution limit. Specifically, the above - mentioned La 2-x M x CuO 4-
δ (M is Ba, Sr, Ca, -0.04 ≦ δ ≦ 0.0
4) or Ln 2-x Ce x CuO 4- δ (Ln is Pr,
Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, 0 ≦ δ ≦ 0.04),
La 2-x M x Ln y CuO 4- δ (Ln is Pr, Nd, M
Is Ba, Sr, Ca, -0.04 ≦ δ ≦ 0.04, 0 ≦
y ≦ 1), and a more preferable composition range is that x is 0.1
The range is from 5 to the solid solution limit, usually about 0.3.
Incidentally, these copper oxides have the best superconductivity around x = 0.15, but in the present invention, it is preferable to use x with a larger value (about 0.2 to 0.3).

【0026】また、Bi系層状化合物としては、Bi2
Sr2 Can-1 Cun 6+2n+ δ)0<δ<1、1≦n
≦3、好ましくはn=1)を用いることができる。上記
Ln 1-x x TO3-δ(Tは第4族から第9族の3d金
属元素、−0.04≦δ≦0.04)では、約0.1≦
x≦約0.6の固溶限界が好適である。また、Sr2
uO4 、Sr1-x Cax RuO3 (0≦x≦1)等の金
属的なペロブスカイトでもよい。これらのペロブスカイ
ト酸化物導体に加えて、他の導電性酸化物としてRuO
2 、IrO2 等の高融点酸化物を用いることができ、チ
ャンネル層の形成温度が十分低い時は、In2 3 、G
2 3 なども用いることができる。ソース、ドレイン
層の膜厚は、チャンネル層より十分厚くすることが好ま
しく、典型的には2倍以上にし、500Å〜4000Å
が好ましい。エッチングを容易にするには厚い方がよい
が、厚すぎると1μm以下の素子にした時に微細加工が
しにくくなるためである。
Further, as the Bi-based layered compound, Bi2
Sr2Can-1CunO6 + 2n +δ) 0 <δ <1, 1 ≦ n
≦ 3, preferably n = 1) can be used. the above
Ln 1-xMxTO3-δ (T is 3d gold of the 4th to 9th groups
For group elements, -0.04 ≤ δ ≤ 0.04), about 0.1 ≤
A solid solution limit of x ≦ about 0.6 is preferred. Also, Sr2R
uOFour, Sr1-xCaxRuO3Gold such as (0 ≦ x ≦ 1)
It may be a generic perovskite. These perovsky
RuO as other conductive oxides in addition to oxide conductors
2, IrO2Refractory oxides such as
When the formation temperature of the channel layer is sufficiently low, In2O3, G
a2O3Etc. can also be used. Source, drain
The layer thickness is preferably much thicker than the channel layer.
, Typically more than double, 500 Å ~ 4000 Å
Is preferred. Thicker is better for easier etching
However, if it is too thick, microfabrication will occur when the element is 1 μm or less.
This is because it becomes difficult to do so.

【0027】電界による電気伝導率変化を大きくするた
めには、膜厚の最適化によりチャンネル内のキャリヤの
面密度を下げることが必要であり、同酸化物薄膜層の層
厚は1000Å、好ましくは500Å以下が用いられ、
良好な薄膜が得られる限りに於て100Å程度にするこ
とがさらに好ましい。但し、一般に膜厚が薄い程、基板
界面準位の影響が大きくなりスイッチング特性が劣化す
るので、膜厚を薄くするほど薄膜の質を向上することが
肝要である。
In order to increase the electric conductivity change due to the electric field, it is necessary to reduce the areal density of carriers in the channel by optimizing the film thickness, and the oxide thin film layer has a layer thickness of 1000Å, preferably 500 Å or less is used,
As long as a good thin film can be obtained, it is more preferable that the thickness is about 100Å. However, in general, the thinner the film thickness, the greater the influence of the substrate interface level and the deterioration of the switching characteristics. Therefore, it is important to improve the quality of the thin film as the film thickness becomes thinner.

【0028】(強誘電体)強誘電体層としては、従来よ
り知られている多くのペロブスカイト構造を有する強誘
電体を用いることができる。本発明においては、強誘電
体膜が少なくとも半導体層との界面ではエピタキシャル
に成長されていることが好ましい。このため、少なくと
も室温において膜面内の対称性が類似し、その一致する
結晶格子方向での格子面間隔の整数倍同志が5%以内で
一致することが好ましい。このような例としてはPLZ
T即ち(Pb1-x Lax (Ti1-y Zry )O3 (0≦
x≦0.1、0≦y≦0.5)、Bi3 Ti4 12、B
1-x Srx TiO3 (0≦x≦0.4)等が例示で
き、その長軸方向を膜面に垂直にしLa2-x Srx Cu
4-δ(−0.04≦δ≦0.04、0≦x≦0.0
4)、Bi2 Sr2 Can- 1 Cun 6+2n+ δ(0<δ
<1、1≦n≦2)や、La1-x Srx CoO3 (0≦
x≦0.05)のC軸配向膜と積層した場合、格子定数
は5%以内で一致する。
(Ferroelectric Material) As the ferroelectric material layer, many known ferroelectric materials having a perovskite structure can be used. In the present invention, the ferroelectric film is preferably grown epitaxially at least at the interface with the semiconductor layer. For this reason, it is preferable that the symmetry in the film plane is similar at least at room temperature, and the integer multiples of the lattice plane intervals in the coincident crystal lattice directions coincide with each other within 5%. An example of this is PLZ
T, that is, (Pb 1-x La x (Ti 1-y Zr y ) O 3 (0 ≦
x ≦ 0.1, 0 ≦ y ≦ 0.5), Bi 3 Ti 4 O 12 , B
a 1-x Sr x TiO 3 (0 ≦ x ≦ 0.4) and the like can be exemplified, and the long axis direction thereof is made perpendicular to the film surface to form La 2−x Sr x Cu.
O 4- δ (-0.04≤δ≤0.04, 0≤x≤0.0
4), Bi 2 Sr 2 Ca n- 1 Cu n O 6 + 2n + δ (0 <δ
<1, 1 ≦ n ≦ 2) or La 1-x Sr x CoO 3 (0 ≦
(x ≦ 0.05) When laminated with a C-axis oriented film, the lattice constants match within 5%.

【0029】メモリ保持のためには、キュリー温度が1
00℃以上であることが必要である。さらに、残留分極
電荷密度が1μC(マイクロクーロン)/cm2 以上
で、薄膜化時の抗電界値が10Vを膜厚で割った値(典
型的には100kV/cm)より十分小さく、最低電圧
及び揺らぎレベルに比べて十分高い抗電界値を持つこと
が好ましい。また、ゲートからチャンネルへの漏れ電流
が十分少ないよう(典型的には1μA以下)に十分電気
抵抗が高くピンホール等がないことが好ましい。
To retain the memory, the Curie temperature is 1
It is necessary that the temperature is not lower than 00 ° C. Furthermore, the remanent polarization charge density is 1 μC (microcoulomb) / cm 2 or more, and the coercive electric field value at the time of thinning is sufficiently smaller than the value obtained by dividing 10 V by the film thickness (typically 100 kV / cm), and the minimum voltage and It is preferable to have a coercive field value that is sufficiently higher than the fluctuation level. Further, it is preferable that the electric resistance is sufficiently high and there is no pinhole so that the leakage current from the gate to the channel is sufficiently small (typically 1 μA or less).

【0030】強誘電体層の膜厚はゲートスイッチング電
圧0.1V〜5Vの低電圧で分極を飽和させるために、
抗電界が好適である限り膜厚は薄ければ薄い程よい。但
し、膜厚が極めて薄くなると、リーク電流が無視できな
くなったり、強誘電性が損失する可能性があるので、通
常膜厚は1000Åから5000Åである。
The thickness of the ferroelectric layer is such that the polarization is saturated at a low gate switching voltage of 0.1 V to 5 V.
The thinner the film thickness, the better as long as the coercive electric field is suitable. However, if the film thickness is extremely thin, the leakage current may not be negligible or the ferroelectricity may be lost, so the normal film thickness is 1000Å to 5000Å.

【0031】強誘電体薄膜は、チャンネル層上にエピタ
キシャル成長させることが好ましいが、多結晶化するこ
とにより強誘電体のリーク電流が下がる、または残留分
極が大きくなるという場合には少なくとも一部を多結晶
化してもよい。また、強誘電体薄膜の配向は、膜厚方向
に分極電荷、電気抵抗率、絶縁破壊電圧が最大になる配
向が好ましい。また、強誘電体層は通常は一種の強誘電
体から構成された単相であるが、多相になってもよい
し、異種の常誘電体、反強誘電体または強誘電体と多層
化したり超格子を形成して、分極電荷、電気抵抗率、絶
縁破壊電圧、抗電界等の特性を向上させてもよい。
The ferroelectric thin film is preferably epitaxially grown on the channel layer. However, if polycrystallization causes a decrease in the leakage current of the ferroelectric or an increase in remanent polarization, at least a part of the ferroelectric thin film is increased. It may be crystallized. Moreover, the ferroelectric thin film is preferably oriented such that the polarization charge, the electrical resistivity and the dielectric breakdown voltage are maximized in the film thickness direction. Further, the ferroelectric layer is usually a single phase composed of one kind of ferroelectric material, but it may be a multiphase, or it may be multi-layered with different paraelectric materials, antiferroelectric materials or ferroelectric materials. Alternatively, a superlattice may be formed to improve characteristics such as polarization charge, electric resistivity, breakdown voltage, and coercive electric field.

【0032】特に、チャンネル層と直接接する側は絶縁
性が高く欠陥が少ない方がよく、またチャンネル層と界
面反応を最少に抑制する必要があるので、この部分には
チャンネル層にエピタキシャル成長可能でかつ誘電率が
高くチャンネル層材料と格子整合のよい常誘電体、例え
ば、Sr1-x Bax TiO3 (0≦x≦0.7)やPb
1-x Lax TiO3 (0.15≦x≦0.25)等を用
いこの上に強誘電体を形成してもよい。
In particular, it is preferable that the side directly in contact with the channel layer has a high insulating property and has few defects, and it is necessary to suppress the interface reaction with the channel layer to the minimum. Therefore, it is possible to epitaxially grow the channel layer in this portion. A paraelectric material having a high dielectric constant and a good lattice matching with the channel layer material, for example, Sr 1-x Ba x TiO 3 (0 ≦ x ≦ 0.7) or Pb
A ferroelectric substance may be formed on 1-x La x TiO 3 (0.15 ≦ x ≦ 0.25) or the like.

【0033】強誘電体上のゲート電極(上部電極)は、
従来のようなPt、Au、Al、Cuのような良導性の
金属やその積層膜及び合金を用いてもよいし、上述のチ
ャンネル材料に示された材料系であって、チャンネル材
料中よりさらにドーピングされ高伝導率化したものでも
よい。但し、その成膜に必要な基板温度は、強誘電体層
成膜時の基板温度を越えないことが好ましい。
The gate electrode (upper electrode) on the ferroelectric is
Conventionally good conductive metals such as Pt, Au, Al and Cu, and laminated films and alloys thereof may be used, and the material system shown in the above-mentioned channel material may be selected from among the channel materials. Further, it may be doped to have high conductivity. However, it is preferable that the substrate temperature required for the film formation does not exceed the substrate temperature at the time of forming the ferroelectric layer.

【0034】(成膜)また、通常は基板上にチャンネ
ル、強誘電体層、(上部)ゲート電極の順に形成される
が、ゲート電極に導電性酸化物を用いる場合は、ゲート
電極、強誘電体層、チャンネル、と場合によっては保護
膜を基板上に順に積層してもよい。この場合は、チャン
ネルの広い範囲に強誘電体の効果を及ぼすことができ変
調が大きく取れる、パターンニングが容易であるという
利点がある。
(Film formation) Usually, a channel, a ferroelectric layer, and an (upper) gate electrode are formed in this order on the substrate. When a conductive oxide is used for the gate electrode, the gate electrode and the ferroelectric layer are formed. The body layer, the channel, and optionally the protective film may be sequentially laminated on the substrate. In this case, there are advantages that the effect of the ferroelectric substance can be exerted on a wide range of the channel, large modulation can be taken, and patterning is easy.

【0035】薄膜作製はレーザー蒸着、スパッター蒸
着、反応性蒸着等の物理的蒸着法、MO−CVD、CV
D、プラズマCVD等の化学的蒸着を用いることができ
る。基板はチャンネル材料と格子整合のよい材料、例と
しては、約4Å×4Åの最小格子面が選べるもの等であ
って、チャンネル層の形成中に基板とチャンネル層の反
応が十分少ないものが好ましく、その例としては、Mg
O、SrTiO3 、LaAlO3 、NdGaO3 、Pr
GaO3 、LaSrGaO4 、NdSrGaO4 、Nd
ドープしたYAlO3 、YSZ(YドープしたZr
2 )、Y2 3、Gd2 3 、CeO2 、Dy2 3
の希土類金属の酸化物等の酸化物単結晶基板、これらの
酸化物を薄膜化してバッファー層として積層し界面反応
を押さえたサファイヤ、Si、GaAs基板等が用いら
れる。また、ガラスなどのアモルファス材料にバッファ
ー層を形成したものを基板としてもよい。
The thin film is formed by physical vapor deposition such as laser vapor deposition, sputter vapor deposition, reactive vapor deposition, MO-CVD, CV.
Chemical vapor deposition such as D or plasma CVD can be used. The substrate is preferably a material that has a good lattice match with the channel material, for example, a minimum lattice plane of about 4Å × 4Å can be selected, and one in which the reaction between the substrate and the channel layer during the formation of the channel layer is sufficiently small is preferable. An example is Mg
O, SrTiO 3 , LaAlO 3 , NdGaO 3 , Pr
GaO 3 , LaSrGaO 4 , NdSrGaO 4 , Nd
Doped YAlO 3 , YSZ (Y-doped Zr
O 2 ), Y 2 O 3 , Gd 2 O 3 , CeO 2 , Dy 2 O 3
An oxide single crystal substrate such as an oxide of a rare earth metal is used, and a sapphire, Si, or GaAs substrate in which these oxides are thinned and laminated as a buffer layer to suppress an interface reaction is used. Further, an amorphous material such as glass on which a buffer layer is formed may be used as the substrate.

【0036】(加工)素子加工では、ウエットソリグラ
フィーで酸(HF、HCl、HNO3 、H2SO4 、H
3 PO4 、Brエタノール、酢酸、しゅう酸等によ
る)、ドライリソグラフィーではプラズマエッチング
(Ar、O2 、N2 、Br2 、CHn Cl4- n 、CHn
4-n 等の混合ガス(n=1〜4)等による)、イオン
(中性原子)ミリング(Ar、O2 、N2 、Br2 、C
2 等による)が用いられる。この場合、エッチング速
度は上層程高い方がプロセス上好都合である。このよう
なエッチングレートの調節は、プロセス上の工夫、例え
ば選択性のあるエッチャントを用いる、上層程エッチン
グされ易い材料を選択する等によっても実現できる。
(Processing) In element processing, acid (HF, HCl, HNO 3 , H 2 SO 4 , H
3 PO 4 , Br ethanol, acetic acid, oxalic acid, etc.), plasma etching (Ar, O 2 , N 2 , Br 2 , CH n Cl 4- n , CH n in dry lithography.
Mixed gas such as F 4-n (n = 1 to 4), ion (neutral atom) milling (Ar, O 2 , N 2 , Br 2 , C)
L 2 etc.) is used. In this case, the higher the etching rate is, the more convenient the process is. Such adjustment of the etching rate can also be realized by devising the process, for example, using a selective etchant, selecting a material that is more easily etched in the upper layer, and the like.

【0037】素子の加工は、フォトレジストまたは電子
ビームレジストを用いた公知のリソグラフィー法やレジ
ストレスの加工法、例えばレーザーエッチング、収束イ
オンビームエッチングを用いることができる。この時、
Si基板等を用い、本メモリー素子にSiトランジスタ
ーを配置する場合はあらかじめ、Si基板上にトランジ
スターを形成し、この後に薄膜作製する。
The element can be processed by a known lithography method using a photoresist or an electron beam resist or a resistless processing method such as laser etching or focused ion beam etching. This time,
When using a Si substrate or the like and disposing a Si transistor in the present memory element, the transistor is formed on the Si substrate in advance, and then a thin film is formed.

【0038】図3、4、5は本発明による強誘電体FE
T素子の製造工程を説明する図であり、レジスト工程は
省略して記述してある。図1、2のように基板上にチャ
ンネルから順に薄膜が形成される場合を示した。1は基
板、2はチャンネル層、3は常誘電体層、4は強誘電体
層、5は強誘電体ゲート電極、6は絶縁膜、7は常誘電
体ゲート電極、8はソースドレイン部電極、2aはソー
ス、2bはドレインである。図3では、スイッチングト
ランジスタ用のゲートがない場合、図4、5ではある場
合を示した。図3〜図5ではゲート電極5まで形成した
後チャンネル層2上までエッチングしてチャンネルへの
コンタクトを形成する方法を示したが、図4の工程では
誘電体層3まで形成した後チャンネル層2上までエッチ
ングしてゲート電極5及びチャンネル2へのコンタクト
を形成してもよい。
3, 4, and 5 show the ferroelectric FE according to the present invention.
It is a figure explaining the manufacturing process of a T element, and a resist process is abbreviate | omitted and described. As shown in FIGS. 1 and 2, the case where thin films are sequentially formed on the substrate from the channel is shown. 1 is a substrate, 2 is a channel layer, 3 is a paraelectric layer, 4 is a ferroelectric layer, 5 is a ferroelectric gate electrode, 6 is an insulating film, 7 is a paraelectric gate electrode, and 8 is a source / drain portion electrode. 2a is a source and 2b is a drain. FIG. 3 shows a case where there is no gate for the switching transistor and a case where there is a gate for the switching transistor. 3 to 5 show a method of forming a contact to the channel by etching up to the channel layer 2 after forming the gate electrode 5, but in the process of FIG. 4, the dielectric layer 3 is formed and then the channel layer 2 is formed. The contacts to the gate electrode 5 and the channel 2 may be formed by etching up to the top.

【0039】図3の場合、少なくともチャンネル層2は
予めパターンニングしておく必要がある。これは、チャ
ンネル層2の形成後ゲート電極5の形成前にパターンニ
ングしてもよいし、チャンネル層2の形成前にチャンネ
ル層以外の所にチャンネル層2と反応し電気伝導性を著
しく下げる薄膜層8(Si、Zn、Cr等及びその化合
物)を形成してチャンネル層を予めパターンニングして
もよい。
In the case of FIG. 3, at least the channel layer 2 must be patterned in advance. This may be patterned after the formation of the channel layer 2 and before the formation of the gate electrode 5, or it may be a thin film that reacts with the channel layer 2 in a place other than the channel layer before the formation of the channel layer 2 to significantly reduce the electrical conductivity. The channel layer may be pre-patterned by forming layer 8 (Si, Zn, Cr, etc. and compounds thereof).

【0040】以上の手順を図3に従って説明する。図3
では、まず、ソース2aおよびドレイン2b用の薄膜を
基板1上に堆積し(図3a)、レジストを塗布現像し
て、エッチングにより、ソースドレイン部2a、2bの
み残るようにする(図3b)。次に、チャンネル層2、
強誘電体層4を積層し(図3c)、レジストを塗布現像
して、強誘電体4ゲートの直上のみ残して、エッチング
し、ソースドレイン部に電気的に導通がとれるように
し、少なくともチャンネル層2を残してエッチングする
(図3d、3e)。この時初めに素子の外形を整える図
3dの工程を省略して、一度に図3eのようにしてもよ
い。次に、SiO等の絶縁膜6でゲート電極5とチャン
ネル層2が短絡しないようにし(図3f)、ゲート電極
5及びソースドレイン電極8を形成する。
The above procedure will be described with reference to FIG. FIG.
Then, first, thin films for the source 2a and the drain 2b are deposited on the substrate 1 (FIG. 3a), a resist is applied and developed, and only the source / drain portions 2a and 2b are left by etching (FIG. 3b). Next, the channel layer 2,
Ferroelectric layer 4 is laminated (FIG. 3c), a resist is applied and developed, and etching is performed so as to leave only a portion directly above the gate of the ferroelectric 4 and electrically conductive to the source / drain portion. At least a channel layer. Etch leaving 2 (FIGS. 3d and 3e). At this time, the step of adjusting the outer shape of the device at the beginning of FIG. 3d may be omitted, and the process may be performed as shown in FIG. 3e at once. Next, the gate electrode 5 and the source / drain electrode 8 are formed by preventing the gate electrode 5 and the channel layer 2 from being short-circuited with the insulating film 6 such as SiO 2 (FIG. 3f).

【0041】一方、図4および図5は選択用スイッチ用
に常誘電体ゲートを組み込んだ場合のプロセス図であ
る。 図4は、常誘電体層、強誘電体層の順に積層する
場合で、図5ではその逆となる。図4では、まず、ソー
ス2aおよびドレイン2b用の薄膜を基板1上に堆積し
(図4a)、エッチングによりソースドレイン部2a、
2bのみ残るようにする(図4b)。次に、チャンネル
層2、常誘電体層3を積層し(図4c)、常誘電体ゲー
トを設ける部分の直上のみ残してエッチングする(図4
d)。次に強誘電体層4を積層し(図4e)、強誘電体
ゲートを設ける部分の直上のみ残して、ソースドレイン
部2a、2bに電気的に導通がとれるまでエッチングす
る(図4f)。次に、SiO等の絶縁膜6でゲート電極
5とチャンネル層2が短絡しないようにし(図4g)、
ゲート電極5、7及びソースドレイン電極8を形成する
(図4h)。この工程で用いる常誘電体層は、チャンネ
ル層と強誘電体層のいずれとも強誘電体層の蒸着温度で
反応せず、好ましくは格子整合がよい必要があるので前
述のスイッチングゲート用の常誘電体のうちペロブスカ
イト型酸化物が好ましい。
On the other hand, FIGS. 4 and 5 are process diagrams in the case of incorporating a paraelectric gate for a selection switch. FIG. 4 shows the case where the paraelectric layer and the ferroelectric layer are laminated in this order, and the opposite is the case in FIG. In FIG. 4, first, thin films for the source 2a and the drain 2b are deposited on the substrate 1 (FIG. 4a), and the source / drain portion 2a,
Only 2b remains (Fig. 4b). Next, the channel layer 2 and the paraelectric layer 3 are laminated (FIG. 4c), and etching is performed (FIG. 4) only right above the portion where the paraelectric gate is provided.
d). Next, the ferroelectric layer 4 is laminated (FIG. 4e), and etching is performed until the source / drain portions 2a and 2b are electrically connected (FIG. 4f), leaving only the portion directly above the portion where the ferroelectric gate is provided. Next, the gate electrode 5 and the channel layer 2 are prevented from being short-circuited by the insulating film 6 such as SiO 2 (FIG. 4g).
The gate electrodes 5 and 7 and the source / drain electrode 8 are formed (FIG. 4h). The paraelectric layer used in this step does not react with either the channel layer or the ferroelectric layer at the deposition temperature of the ferroelectric layer, and preferably has good lattice matching. Of the bodies, perovskite oxides are preferred.

【0042】一方、図5では、まず、ソース2aおよび
ドレイン2b用の薄膜を基板1上に堆積し(図5a)、
エッチングによりソースドレイン部2a、2bのみ残る
ようにする(図5b)。次に、チャンネル層2、強誘電
体層4を積層し(図5c)、強誘電体ゲートを設ける部
分の直上のみ残してエッチングする(図5d)。次に常
誘電体層3を積層し(図5e)、常誘電体層ゲートを設
ける部分の直上のみ残して、他の部分の常誘電体層を除
去する(図5f)。次に、ソースドレイン部2a、2b
に電気的に導通がとれるまで、ゲート部以外をエッチン
グする(図5g)。次に、SiO等の絶縁膜6でゲート
電極5とチャンネル層2が短絡しないようにし(図5
h)、ゲート電極5、7及びソースドレイン電極8を形
成する(図5i)。図5f、gのエッチングはエッチン
グによるゲート部5の強誘電体特性が少ない場合は一度
に行なってもよい。
On the other hand, in FIG. 5, first, thin films for the source 2a and the drain 2b are deposited on the substrate 1 (FIG. 5a),
Only the source / drain portions 2a and 2b are left by etching (FIG. 5b). Next, the channel layer 2 and the ferroelectric layer 4 are laminated (FIG. 5c), and etching is performed (FIG. 5d), leaving only the portion directly above the portion where the ferroelectric gate is provided. Next, the paraelectric layer 3 is laminated (FIG. 5e), and the paraelectric layer in other portions is removed, leaving only the portion directly above the portion where the paraelectric layer gate is provided (FIG. 5f). Next, the source / drain portions 2a and 2b
The parts other than the gate part are etched until electrical continuity is obtained (FIG. 5g). Next, the gate electrode 5 and the channel layer 2 are prevented from being short-circuited by the insulating film 6 such as SiO 2 (see FIG.
h), the gate electrodes 5 and 7 and the source / drain electrode 8 are formed (FIG. 5i). The etching shown in FIGS. 5f and 5g may be performed at once if the ferroelectric characteristics of the gate portion 5 are small due to the etching.

【0043】また、上記のプロセスの間または後に酸素
中または空気中で熱処理をして加工中の劣化を回復して
もよい。この工程で用いる常誘電体層の作製は、チャン
ネル層と強誘電体層が反応して劣化しないように低温で
行なう必要がある、このため必ずしも結晶膜でなく多結
晶、非晶質でもよい。ただし、この反応は300℃程度
迄は無視できることが分っている。この場合、前述のス
イッチングゲート用の常誘電体の全てを用いることがで
きる。
Also, during or after the above process, heat treatment in oxygen or air may be performed to recover the deterioration during processing. The paraelectric layer used in this step must be manufactured at a low temperature so that the channel layer and the ferroelectric layer do not react with each other and deteriorate. Therefore, the paraelectric layer may not necessarily be a crystalline film but may be polycrystalline or amorphous. However, it has been found that this reaction can be ignored up to about 300 ° C. In this case, all of the above-mentioned paraelectric materials for switching gates can be used.

【0044】また、本素子はメモリ素子以外に疑似神経
回路素子としての応用も考えられる。
In addition to the memory element, this element may be applied as a pseudo neural circuit element.

【0045】[0045]

【実施例】次に、実施例を用いて本発明をさらに詳細に
説明する。 (実施例1)純度99.9%のLa2 3 、SrC
3 、CuO粉を1050℃で焼結し、La1.75Sr
0.25CuO4 、La1.99Sr0.01CuO4 ターゲットを
作製した。このターゲット及びPbO、TiO2 、Zr
2 を混合焼結して作製したPbTi0.8 Zr0.2 3
ターゲットを、真空装置内のターゲットホルダー上に配
置した。基板には、15mm角の研磨精度の高い(表面
粗さ約20Å)SrTiO3(100)基板を用いた。
EXAMPLES The present invention will be described in more detail with reference to examples. (Example 1) 99.9% pure La 2 O 3, SrC
O 3 and CuO powders were sintered at 1050 ° C and La 1.75 Sr
A 0.25 CuO 4 , La 1.99 Sr 0.01 CuO 4 target was produced. This target and PbO, TiO 2 , Zr
PbTi 0.8 Zr 0.2 O 3 prepared by mixing and sintering O 2.
The target was placed on a target holder in a vacuum device. As the substrate, a 15 mm square SrTiO 3 (100) substrate with high polishing accuracy (surface roughness of about 20 Å) was used.

【0046】まず、酸素圧100mtorr、基板温度
720℃で、レーザー蒸着によりLa1.75Sr0.25Cu
4 を約2000Å堆積した。レーザー蒸着では、Ar
Fレーザーを用い、レーザーパワー密度は約1J/cm
2 、繰り返し周波数は実効5Hzで、ターゲット上をレ
ーザースキャンしつつ、ターゲットを自転公転すること
により一様な蒸着速度を得た。
First, La 1.75 Sr 0.25 Cu was formed by laser deposition at an oxygen pressure of 100 mtorr and a substrate temperature of 720 ° C.
About 2000 liters of O 4 was deposited. In laser deposition, Ar
Using F laser, laser power density is about 1 J / cm
2. The repetition frequency was 5Hz, and the target was rotated and revolved while laser scanning the target.

【0047】基板を大気中に取り出し、レジストを塗布
してソースドレン部の形を凸の字型に中性化したイオン
ビームによるミリングで切り出した。この時ソースドレ
インの凸字の突起部の大きさは一辺が100μmの正方
形、凸字の台の部分は一辺1mmの正方形とした。ソー
スの凸字の先端とドレンの凸字の先端の間隔は200μ
mである。尚、イオンミリングでは、この部分から完全
にLa1.75Sr0.25CuO4 がなくなるようにややオー
バーエッチした(10Å程度)。
The substrate was taken out into the atmosphere, a resist was applied, and the shape of the source drain portion was cut out by milling with an ion beam neutralized into a convex shape. At this time, the size of the convex projection of the source / drain was a square having a side of 100 μm, and the convex stand portion was a square having a side of 1 mm. The distance between the convex tip of the source and the convex tip of the drain is 200μ
m. In the ion milling, a slight overetching (about 10Å) was carried out so that La 1.75 Sr 0.25 CuO 4 was completely removed from this portion.

【0048】レジストを剥離し、超純水で洗浄後、再び
レーザー蒸着装置に設置し、酸素圧100mtorrに
設定して室温から基板温度720℃まで加熱する。同一
の基板温度および酸素圧中で、La1.75Sr0.25CuO
4と同一条件でレーザー蒸着によりLa1.99Sr0.01
uO4 を約200Å堆積した。この後酸素圧を300m
torrに設定し、基板温度を590℃まで下げて、基
板温度安定後、レーザー蒸着でPbTi0.8 Zr0.2
3 を3000Å積層した。レーザーパワー密度は約3J
/cm2 で他の条件は変更しなかった。レーザー蒸着装
置内に600torrまで酸素を満たしながら冷却し、
基板温度が室温付近になった所で、大気中に取り出し
た。この積層膜のX線回析では各層のC軸配向に対応す
る結果が得られた。
After removing the resist and washing with ultrapure water, the resist is set again in the laser deposition apparatus, the oxygen pressure is set to 100 mtorr, and the substrate temperature is heated from 720 ° C. to room temperature. La 1.75 Sr 0.25 CuO at the same substrate temperature and oxygen pressure
La 1.99 Sr 0.01 C by laser deposition under the same conditions as 4
About 200Å of uO 4 was deposited. After this oxygen pressure is 300m
After setting the temperature to torr and lowering the substrate temperature to 590 ° C. and stabilizing the substrate temperature, PbTi 0.8 Zr 0.2 O is formed by laser deposition.
3 was laminated in 3000Å. Laser power density is about 3J
/ Cm 2 , other conditions were not changed. Cooling while filling oxygen to 600 torr in the laser deposition device,
When the substrate temperature was around room temperature, it was taken out into the atmosphere. X-ray diffraction of this laminated film provided results corresponding to the C-axis orientation of each layer.

【0049】この積層膜にレジストを塗布し現像し、イ
オンミリングで各素子の分離をおこなうため、各素子を
ブリッジ型に切り出した。素子分離は、素子を3200
Åよりやや深くエッチングすることにより行なった。分
離後、ソースとドレインに電極を導通させるため、Pb
Ti0.8 Zr0.2 3 層を数10Å程度残してエッチン
グ除去した。このとき、素子分離に用いた条件を用いて
エッチング精度を高めた。この後再びフォトリソ工程を
用いて、SiOx (1≦x≦1.5)薄膜によるチャン
ネルとゲートの絶縁分離、金薄膜によるゲート、ソー
ス、ドレイン電極形成を行なった。最終的素子のゲート
電極の有効な面積は約50ミクロン×170ミクロン、
チャンネル幅と長さは約50ミクロン×200ミクロン
であった。この素子について、図6に示すように、ソー
スをアースとし、ドレインに直流電圧を印加し、ゲート
にパルス電圧を印加してメモリー特性を2端子法で測定
した。ゲート5に0.1ミリ秒間+7V電圧を印加し、
5分後に0.1ミリ秒間−7V電圧を印加する動作を繰
り返し、ソース2aドレイン2b間を流れる電流Iを読
み取った。この結果を図7の実線で示す。
A resist was applied to this laminated film and developed, and each element was cut out in a bridge type in order to separate each element by ion milling. For element isolation,
It was performed by etching a little deeper than Å. After the separation, in order to connect the electrodes to the source and drain, Pb
The Ti 0.8 Zr 0.2 O 3 layer was removed by etching leaving about several tens of Å. At this time, the etching precision was increased by using the conditions used for element isolation. After that, the photolithography process was used again to perform the insulation separation of the channel and the gate by the SiO x (1 ≦ x ≦ 1.5) thin film and the formation of the gate, source and drain electrodes by the gold thin film. The effective area of the gate electrode of the final device is about 50 microns x 170 microns,
The channel width and length was about 50 microns x 200 microns. For this device, as shown in FIG. 6, the source was grounded, a DC voltage was applied to the drain, and a pulse voltage was applied to the gate, and the memory characteristics were measured by the two-terminal method. Apply + 7V voltage to gate 5 for 0.1ms,
After 5 minutes, the operation of applying the −7V voltage for 0.1 millisecond was repeated to read the current I flowing between the source 2a and the drain 2b. The result is shown by the solid line in FIG.

【0050】尚、本実施例で、La1.75Sr0.25CuO
4 をSr2 RuO4 、SrRuO3に変えても、またP
bTi0.8 Zr0.2 3 をPbTi0.9 Zr0.1 3
Pb 0.95La0.05Ti0.8 Zr0.2 3 に代えても同様
の結果が得られた。
In the present embodiment, La1.75Sr0.25CuO
FourTo Sr2RuOFour, SrRuO3Even if you change to P
bTi0.8Zr0.2O3To PbTi0.9Zr0.1O3,
Pb 0.95La0.05Ti0.8Zr0.2O3Same as if
The result was obtained.

【0051】(比較例1)ソースドレイン部にLa1.75
Sr0.25CuO4 層を形成しないこと以外は実施例1と
同様にして、最終素子寸法が実施例と同じ素子を形成し
た。最終素子は図6で2a,2bがないこと以外実施例
1による素子と同様の構成となる。実施例1と同様にし
て、メモリー特性を2端子法で測定した。但し、この場
合0.1ミリ秒間±7Vの電圧パルスでは十分な変調が
得られなかったので1ミリ秒間±7Vの電圧パルスを用
いた。この結果を図7の点線に示す。定性的には実施例
1と同様の結果であるが、電流値の絶対値及び変調の幅
が約半分になった。また、この構成で素子を作製すると
実施例1に比べ、バッチ間の特性差、同一バッチ内の特
性の差が大きかった。
(Comparative Example 1) La 1.75 is formed in the source / drain portion.
An element having the same final element size as that of the example was formed in the same manner as in example 1 except that the Sr 0.25 CuO 4 layer was not formed. The final element has the same configuration as the element according to Example 1 except that 2a and 2b are not provided in FIG. Memory characteristics were measured by the two-terminal method in the same manner as in Example 1. In this case, however, a voltage pulse of ± 7 V was used for 1 ms because sufficient modulation could not be obtained with a voltage pulse of ± 7 V for 0.1 ms. The result is shown by the dotted line in FIG. Although the result is qualitatively the same as that of the first embodiment, the absolute value of the current value and the modulation width are reduced to about half. Further, when an element was manufactured with this configuration, the difference in characteristics between batches and the difference in characteristics within the same batch were larger than in Example 1.

【0052】(比較例2)ソースドレイン部に、従来よ
く用いられている多結晶Siを用いてソースドレイン部
を形成し、その後は実施例1と同様にして、最終素子寸
法が同じ素子を形成した。実施例1と同様にメモリー特
性を2端子法で測定したが、電流値は実施例1の100
0分の1以下で、メモリー特性は測定できなかった。ま
た、Siの代わりにAlを用いて同様の素子を作製した
が同様であった。
(Comparative Example 2) A source / drain portion was formed in the source / drain portion using polycrystalline Si, which has been often used in the past, and thereafter, an element having the same final element size was formed in the same manner as in Example 1. did. The memory characteristic was measured by the two-terminal method in the same manner as in Example 1, but the current value was 100 of Example 1.
Memory characteristics could not be measured below 1/0. Also, a similar device was manufactured by using Al instead of Si, but it was the same.

【0053】(比較例3)ソースドレイン部に、白金を
用いてソースドレイン部を形成し、その後は実施例1と
同様にして、最終素子寸法が同じ素子を形成した。実施
例1と同様にメモリー特性を2端子法で測定したが、比
較例1と同様の電流と変調しか得られなかった。
(Comparative Example 3) A source / drain portion was formed of platinum on the source / drain portion, and thereafter, an element having the same final element size was formed in the same manner as in Example 1. The memory characteristics were measured by the two-terminal method as in Example 1, but only the same current and modulation as in Comparative Example 1 were obtained.

【0054】(比較例4)レーザー蒸着法で、ソースド
レイン部にSrTiO3 :1重量%Nbの2000Åの
層を形成し、チャンネル部分にSrTiO3 :0.1重
量%Nbの200Åの層を形成して他の条件は実施例1
と同様にして、最終素子寸法が実施例と同じ素子を形成
した。実施例1と同様にメモリー特性を2端子法で測定
した。1Vのソースドレイン電圧では、電流値は実施例
1の1000分の1以下で、メモリー特性は測定できな
かった。
Comparative Example 4 A laser deposition method was used to form a 2000 Å layer of SrTiO 3 : 1 wt% Nb on the source / drain portion and a 200 Å layer of SrTiO 3 : 0.1 wt% Nb on the channel portion. The other conditions are those in Example 1.
A device having the same final device size as that of the example was formed in the same manner as in. Memory characteristics were measured by the two-terminal method in the same manner as in Example 1. At a source-drain voltage of 1 V, the current value was less than 1/1000 of that of Example 1, and the memory characteristics could not be measured.

【0055】(実施例2)純度99.9%のLa
2 3 、SrCO3 、CoO粉を1050℃で焼結して
製造した、La0.5 Sr0.5 CoO3 、La0.99Sr
0.01CoO3 ターゲット及び、PbO、TiO2 、Zr
2 を混合焼結して作製したPbTi0.8 Zr0.23
ターゲットを、真空装置内のターゲットホルダー上に配
置した。基板としては、15mm角の研磨精度の高い
(表面粗さ約20Å)SrTiO3 (100)基板を用
いた。酸素圧100mtorr、基板温度680℃で、
レーザー蒸着によりLa0.5 Sr0.5 CoO3 を約20
00Å堆積した。レーザーパワー密度は約1J/c
2 、繰り返し周波数は実効5Hzであった。
(Example 2) La having a purity of 99.9%
La 0.5 Sr 0.5 CoO 3 and La 0.99 Sr produced by sintering 2 O 3 , SrCO 3 and CoO powder at 1050 ° C.
0.01 CoO 3 target and PbO, TiO 2 , Zr
PbTi 0.8 Zr 0.2 O 3 prepared by mixing and sintering O 2.
The target was placed on a target holder in a vacuum device. As the substrate, a 15 mm square SrTiO 3 (100) substrate with high polishing accuracy (surface roughness of about 20 Å) was used. With an oxygen pressure of 100 mtorr and a substrate temperature of 680 ° C.,
About 20 La 0.5 Sr 0.5 CoO 3 was deposited by laser deposition.
00Å deposited. Laser power density is about 1 J / c
m 2 , and the repetition frequency was effective 5 Hz.

【0056】実施例1同様に、大気中に取り出し、レジ
ストを塗布しソースドレイン部の形を凸の字型に中性化
したイオンビームによるミリングで切り出した。チャン
ネル部分から完全にLa0.5 Sr0.5 CoO3 がなくな
るようにややオーバーエッチした。この後レジストを剥
離し、超純粋で洗浄後、再びレーザー蒸着装置に設置
し、酸素圧100mtorrに設定して室温から基板温
度680℃まで加熱する。同一の基板温度、酸素圧中
で、前述と同一条件でレーザー蒸着により、La0. 99
0.01CoOを約200Å堆積した。この後酸素圧を3
00mtorrに設定し、基板温度を580℃まで下げ
て、基板温度安定後、レーザー蒸着でPbTi0.8 Zr
0.2 3 を3000Å積層した。レーザーパワー密度は
約3J/cm 2 で他の条件は前述と同じにした。レーザ
ー蒸着装置内に600torrまで酸素を満たしながら
冷却し、基板温度が室温付近になった所で、大気中に取
り出した。この積層膜のX線回析では各層のC軸配向に
対応する結果が得られた。この後、実施例1と同様にし
て、実施例1と同様の最終寸法を持つ素子を得た。
In the same manner as in Example 1, take out into the atmosphere and
Stroke is applied to neutralize the shape of the source and drain parts to a convex shape.
It was cut out by milling with the ion beam. Chan
Completely La from the flannel part0.5Sr0.5CoO3Without
It was overetched a little. After this, remove the resist
Separated, washed with ultrapure, then installed again in the laser deposition equipment
Then, set the oxygen pressure to 100 mtorr and set the substrate temperature from room temperature.
Heat to 680 ° C. At the same substrate temperature and oxygen pressure
Then, by the laser deposition under the same conditions as described above, La0. 99S
r0.01About 200Å of CoO was deposited. After this, increase the oxygen pressure to 3
Set to 00 mtorr and lower the substrate temperature to 580 ° C
After stabilization of the substrate temperature, laser deposition of PbTi0.8Zr
0.2O33000 Å were laminated. Laser power density is
About 3 J / cm 2Other conditions were the same as above. laser
ー While filling the vapor deposition equipment with oxygen up to 600 torr
After cooling, when the substrate temperature is near room temperature, place it in the atmosphere.
Started. In X-ray diffraction of this laminated film, the C-axis orientation of each layer
Corresponding results were obtained. After that, in the same manner as in Example 1,
Thus, an element having the same final dimensions as in Example 1 was obtained.

【0057】この素子について、実施例1と同様にメモ
リー特性を2端子法で測定した。ゲート5に0.1ミリ
秒間+7V電圧を印加しするとソース2aドレイン2b
間を流れる電流値は平均0.8μAとなり、5分後に
0.1ミリ秒間−7V電圧を印加すると電流値は平均
0.9μAとなった、これらが繰り返し観測された。
For this device, the memory characteristics were measured by the two-terminal method as in Example 1. When a + 7V voltage is applied to the gate 5 for 0.1 millisecond, the source 2a drain 2b
The value of the current flowing between the electrodes was 0.8 μA on average, and when a voltage of −7 V was applied for 0.1 msec after 5 minutes, the current value was 0.9 μA on average, which were repeatedly observed.

【0058】(比較例5)ソースドレイン部にLa0.5
Sr0.5 CoO3 層を形成しないこと以外は実施例2と
同様にして、最終素子寸法が実施例2と同じ素子を形成
した。最終素子は2a,2bがないこと以外実施例2と
同様の構成となる。実施例2と同様にして、メモリー特
性を2端子法で測定した。但し、この場合0.1ミリ秒
間±7Vの電圧パルスでは十分な変調が得られなかった
ので1ミリ秒間±7Vの電圧パルスを用いた。実施例2
に比べ、電流値の絶対値及び変調の幅が約半分になっ
た。また、この構成で素子を作製すると実施例2に比べ
バッチ間の特性差、同一バッチ内の特性の差が大きかっ
た。
(Comparative Example 5) La 0.5 in the source / drain portion.
An element having the same final element size as that of Example 2 was formed in the same manner as in Example 2 except that the Sr 0.5 CoO 3 layer was not formed. The final element has the same configuration as that of the second embodiment except that there are no 2a and 2b. The memory characteristics were measured by the two-terminal method in the same manner as in Example 2. In this case, however, a voltage pulse of ± 7 V was used for 1 ms because sufficient modulation could not be obtained with a voltage pulse of ± 7 V for 0.1 ms. Example 2
Compared with, the absolute value of the current value and the width of the modulation became about half. Further, when an element was manufactured with this configuration, the difference in characteristics between batches and the difference in characteristics within the same batch were larger than in Example 2.

【0059】(実施例3)実施例1と同様にして、La
1.7 Sr0.3 CuO4 を約2000Å堆積し、凸の字型
のソースドレイン部を形成し、La1.99Sr0.01CuO
4 を約200Å堆積した。この後酸素圧を300mto
rrに設定し、基板温度を530℃まで下げて、基板温
度安定後、レーザー蒸着でBi4 Ti3 12を3000
Å積層した。レーザーパワー密度は約3J/cm2 で他
の条件は前述と同じにした。レーザー蒸着装置内に60
0torrまで酸素を満たしながら冷却し、基板温度が
室温付近になった所で、大気中に取り出した。この積層
膜のX線回析では図8に示すように、各層のC軸配向に
対応する結果が得られた。
(Embodiment 3) In the same manner as in Embodiment 1, La
1.7 Sr 0.3 CuO 4 was deposited to about 2000 Å to form a convex-shaped source / drain portion. La 1.99 Sr 0.01 CuO
About 4 of 200 was deposited. After this, oxygen pressure is set to 300 mto
After setting the temperature to rr, lowering the substrate temperature to 530 ° C., stabilizing the substrate temperature, and then laser-depositing Bi 4 Ti 3 O 12 to 3000.
Å Stacked. The laser power density was about 3 J / cm 2 and the other conditions were the same as above. 60 in laser deposition equipment
The substrate was cooled to 0 torr while being filled with oxygen, and when the substrate temperature reached around room temperature, it was taken out into the atmosphere. In X-ray diffraction of this laminated film, as shown in FIG. 8, results corresponding to the C-axis orientation of each layer were obtained.

【0060】以下実施例1と同様にこの素子分離、ソー
スとドレインの上のPbTi0.8 Zr0.2 3 層除去、
ゲートの絶縁分離、金薄膜によるゲート、ソース、ドレ
イン電極形成を行なった。最終的素子のゲート電極の有
効な面積は約50ミクロン×170ミクロン、チャンネ
ル幅と長さは約50ミクロン×200ミクロンである。
この素子について、実施例1と同様にメモリー特性を2
端子法で測定した。ゲート5に0.1ミリ秒間+7V電
圧を印加しするとソース2aドレイン2b間を流れる電
流値は平均1.5μAとなり、5分後に0.1ミリ秒間
−7V電圧を印加すると電流値は平均1.7μAとなっ
た、これらが繰り返し観測された。尚、ソースドレイン
部のLa1.7 Sr0.3 CuO4 をBi2 Sr2 CuO6+
δ(0<δ<0.5)、チャンネル部のLa1.99Sr
0.01CuO4 をBi2 Sr2 CoO 6.25+ δ(0<δ<
0.5)に変えても同様の結果が得られた。
In the same manner as in Example 1, the device isolation and saw
PbTi on the drain and drain0.8Zr0.2O3Layer removal,
Insulation separation of gate, gate, source, and drain with thin gold film
The in electrode was formed. With gate electrode of final device
Effective area is about 50 micron x 170 micron, channel
The width and length are about 50 microns x 200 microns.
This device has a memory characteristic of 2 as in Example 1.
It was measured by the terminal method. + 5V for 0.1ms to gate 5
When pressure is applied, the electric current flowing between the source 2a and the drain 2b
The average flow rate is 1.5 μA, and after 5 minutes 0.1 ms
When -7V voltage is applied, the current value becomes 1.7μA on average.
Moreover, these were repeatedly observed. Source and drain
La of part1.7Sr0.3CuOFourTo Bi2Sr2CuO6+
δ (0 <δ <0.5), La of the channel section1.99Sr
0.01CuOFourTo Bi2Sr2CoO 6.25+δ (0 <δ <
Similar results were obtained even when changing to 0.5).

【0061】(実施例4)15mm角の研磨精度の高い
SrTiO3 (100)基板を用い、実施例1と同様
に、レーザー蒸着によりLa1.75Sr0.25CuO4 を約
2000Å堆積し、イオンミリングでソースドレイン部
を切りだし、再びレーザー蒸着によりLa1. 99Sr0.01
CuO4 を約200Å堆積するまでは実施例1と同様に
行った。この後、酸素圧を1mtorrに設定し、基板
温度を450℃まで下げて、基板温度安定後、レーザー
蒸着でSrTiO3 を100Å積層した。レーザーパワ
ー密度は約3J/cm2 、繰り返し周波数は実効5Hz
で、ターゲット上をレーザースキャンしつつ、ターゲッ
トを自転公転して蒸着した。次に、酸素圧を300mt
orrに設定し、基板温度を580℃まで上げてレーザ
ー蒸着でPbTi0.8 Zr0.2 3 を3000Å積層し
た。レーザーパワー密度は約3J/cm2 で他の条件は
前述と同じにした。レーザー蒸着装置内に600tor
rまで酸素を満たしながら冷却し、基板温度が室温付近
になったところで、大気中に取り出した。
Example 4 Using a SrTiO 3 (100) substrate of 15 mm square with high polishing accuracy, La 1.75 Sr 0.25 CuO 4 was deposited by about 2000 Å by laser vapor deposition in the same manner as in Example 1 and was sourced by ion milling. cut out the drain part, La 1. 99 Sr 0.01 again by the laser deposition
The same procedure as in Example 1 was performed until about 200 Å of CuO 4 was deposited. Then, the oxygen pressure was set to 1 mtorr, the substrate temperature was lowered to 450 ° C., and after stabilizing the substrate temperature, 100 Å of SrTiO 3 was laminated by laser deposition. Laser power density is about 3 J / cm 2 , repetition frequency is 5 Hz
Then, the target was rotated and revolved and vapor-deposited while laser scanning the target. Next, set the oxygen pressure to 300 mt.
Orb was set, the substrate temperature was raised to 580 ° C., and 3000 Å of PbTi 0.8 Zr 0.2 O 3 was laminated by laser deposition. The laser power density was about 3 J / cm 2 and the other conditions were the same as above. 600tor in laser deposition equipment
It was cooled while being filled with oxygen up to r, and taken out into the atmosphere when the substrate temperature became around room temperature.

【0062】この積層膜にレジストを塗布し現像し、イ
オンミリングで各素子の分離を行なうため、各素子をブ
リッジ型に切り出した。次に、常誘電体ゲート上の強誘
電体膜厚を薄くして常誘電体化するため、強誘電体ゲー
トの部分を残して、他の強誘電体層が300Åになるよ
うにフォトリソ工程後イオンミリングした。次に、ソー
スとドレインに電極を導通させるため、フォトリソ工程
とイオンミリングにより、常誘電体ゲート7強誘電体ゲ
ート上以外のPbTi0.8 Zr0.2 3 層を数10Å程
度残してエッチング除去した。この後再びフォトリソ工
程を用いて、SiOx (1≦x≦1.5)薄膜によるチ
ャンネルとゲートの絶縁分離、金薄膜によるゲート、ソ
ース、ドレイン電極形成を行なった。
A resist was applied to this laminated film and developed, and each element was cut out in a bridge type in order to separate each element by ion milling. Next, in order to reduce the ferroelectric film thickness on the paraelectric gate to make it paraelectric, after the photolithography process, leave the ferroelectric gate part and leave the other ferroelectric layers at 300 Å. Ion-milled. Next, in order to electrically connect the electrodes to the source and drain, a PbTi 0.8 Zr 0.2 O 3 layer other than on the paraelectric gate 7 ferroelectric gate was removed by etching by a photolithography process and ion milling, leaving about several tens of Å. After that, the photolithography process was used again to perform the insulation separation of the channel and the gate by the SiO x (1 ≦ x ≦ 1.5) thin film and the formation of the gate, source and drain electrodes by the gold thin film.

【0063】最終的素子の強誘電体ゲート電極の有効な
面積は約50ミクロン×100ミクロン、2つの常誘電
体ゲート電極の有効な面積は約50ミクロン×350ミ
クロン、チャンネル幅と長さは約50ミクロン×200
ミクロンである。この素子について、図9に示すように
ソースをアースとし、ドレインに直流電圧を印加し、強
誘電体ゲートと常誘電体ゲートに独立なパルス電圧を印
加してメモリー特性を2端子法で測定した。強誘電体ゲ
ート5に0.1秒間+7V電圧を印加し、この後すぐ常
誘電体ゲート7に1秒間+5V電圧を印加しこの間の電
流値を読み取り、1秒間−5V電圧を印加しこの間の電
流値を読み取った所、夫々、0.03μA、0.2μA
であった。
The effective area of the ferroelectric gate electrode of the final device is about 50 microns × 100 microns, the effective area of the two paraelectric gate electrodes is about 50 microns × 350 microns, and the channel width and length are about 50 micron x 200
Micron. For this device, as shown in FIG. 9, the source was grounded, a direct current voltage was applied to the drain, and independent pulse voltages were applied to the ferroelectric gate and the paraelectric gate, and the memory characteristics were measured by the two-terminal method. . A voltage of + 7V is applied to the ferroelectric gate 5 for 0.1 second, and immediately thereafter, a voltage of + 5V is applied to the paraelectric gate 7 for 1 second, the current value is read during this period, and a voltage of -5V is applied for 1 second. When reading the value, 0.03μA and 0.2μA respectively
Met.

【0064】次に5分後に強誘電体ゲート5に0.1ミ
リ秒間−7V電圧を印加し、この後すぐ常誘電体ゲート
7に1秒間+5V電圧を印加しこの間の電流値を読み取
り、1秒間−5V電圧を印加しこの間の電流値を読み取
った所、夫々、0.04μA、0.23μAであった。
これにより、常誘電体ゲートへの電圧印加により、集積
化した場合の任意のメモリーセルが選択的に読みだるこ
とが分かる。次に、常誘電体ゲートに+5V電圧を印加
した状態で、強誘電体ゲートに0.1ミリ秒間±7V電
圧を印加しても、その後の読み出し電流は電圧を印加前
とは変わらなかった。このことから、常誘電体ゲートへ
の電圧パルスを組み合わせることにより、集積化した場
合の任意のメモリーセルが選択的に書き換えられること
が分かる。
Next, after 5 minutes, a voltage of -7V was applied to the ferroelectric gate 5 for 0.1 millisecond, and immediately thereafter, a voltage of + 5V was applied to the paraelectric gate 7 for 1 second, and the current value during this period was read. When a voltage of -5 V was applied for a second and the current values were read during this period, they were 0.04 μA and 0.23 μA, respectively.
From this, it can be seen that by applying a voltage to the paraelectric gate, any memory cell in the integrated state can be selectively read. Next, when a voltage of +5 V was applied to the paraelectric gate and a voltage of ± 7 V was applied to the ferroelectric gate for 0.1 ms, the read current after that was the same as before the voltage was applied. From this, it can be seen that by combining the voltage pulses to the paraelectric gate, any memory cell in the integrated case can be selectively rewritten.

【0065】[0065]

【発明の効果】ペロブスカイト構造を持つ酸化物と同一
基板上に作製可能または相互にエピタキシャル成長可能
なペロブスカイト構造を持つ酸化物半導体を用いた強誘
電体FET素子を改善した本発明の素子は、高集積化が
可能であり、従来の半導体素子では得られないメモリー
や疑似神経回路に応用できる。また、従来のSi半導体
素子で限界とされる大きさよりさらに小さな素子が可能
になる。なお、実施例および比較例においてはメモリ素
子としての特性確認を目的としたため、比較的大きい素
子を製造しているが、本発明は特にこの大きさには制限
されるものでないことは言うまでもない。
EFFECTS OF THE INVENTION The element of the present invention, which is an improved ferroelectric FET element using an oxide semiconductor having a perovskite structure that can be formed on the same substrate as an oxide having a perovskite structure or can be epitaxially grown on each other, has high integration. It can be applied to memory and pseudo neural circuits that cannot be obtained with conventional semiconductor devices. Further, an element smaller than the limit size of the conventional Si semiconductor element becomes possible. In the examples and the comparative examples, a relatively large element is manufactured for the purpose of confirming characteristics as a memory element, but it goes without saying that the present invention is not particularly limited to this size.

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

【図1】本発明による素子の最も基本的な構成例を示す
図。
FIG. 1 is a diagram showing an example of the most basic configuration of a device according to the present invention.

【図2】本発明による素子の別の基本的な構成例を示す
図。
FIG. 2 is a diagram showing another basic configuration example of the element according to the present invention.

【図3】素子加工の工程を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a step of element processing.

【図4】素子加工の工程を示す図。FIG. 4 is a diagram showing a step of element processing.

【図5】素子加工の工程を示す図。FIG. 5 is a diagram showing a step of element processing.

【図6】本発明による素子の特性測定法を示す図。FIG. 6 is a diagram showing a characteristic measuring method of an element according to the present invention.

【図7】本発明による素子の特性測定結果を示す図。FIG. 7 is a diagram showing a characteristic measurement result of an element according to the present invention.

【図8】本発明による素子に用いる積層膜のX線回析パ
ターンを示す図。
FIG. 8 is a diagram showing an X-ray diffraction pattern of a laminated film used in the device according to the present invention.

【図9】本発明による素子の特性測定方法を示す図。FIG. 9 is a diagram showing a characteristic measuring method of an element according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 基板 2 チャンネル層 3 誘電体層 4 強誘電体層 5 強誘電体ゲート電極 6 絶縁膜 7 常誘電体ゲート電極 8 ソースドレイン部電極 2a ソース 2b ドレイン 10 直流電源 11 電流計 12 パルス源 12b パルス源 1b 半導体基板 2c ソース(基板と逆伝導型のキャリヤを持つ高濃
度ドープ領域) 2d ドレイン基板と逆伝導型のキャリヤを持つ高濃
度ドープ領域)
1 Substrate 2 Channel Layer 3 Dielectric Layer 4 Ferroelectric Layer 5 Ferroelectric Gate Electrode 6 Insulating Film 7 Paraelectric Gate Electrode 8 Source / Drain Part Electrode 2a Source 2b Drain 10 DC Power Supply 11 Ammeter 12 Pulse Source 12b Pulse Source 1b Semiconductor substrate 2c Source (highly doped region with reverse conduction type carrier with substrate) 2d Drain substrate and highly doped region with reverse conduction type carrier)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 C30B 29/22 H01L 29/78 617S H01L 27/10 451 618B 29/786 21/336 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (51) Int.Cl. 6 Identification code Internal reference number FI Technical display location C30B 29/22 H01L 29/78 617S H01L 27/10 451 618B 29/786 21/336

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に、ソース、ドレイン、ソースド
レイン間のチャンネル及びソース電極、ドレイン電極、
ゲート電極を有する強誘電体FET素子において、 チャンネルが(1)希土類金属またはBi及び(2)周
期表第4族から第11族の金属元素から選ばれる少なく
とも一種類の金属元素を含むペロブスカイト構造の酸化
物半導体から構成され、 ソース及びドレインが金属的電気伝導を示す酸化物導体
により形成され、 該チャンネル上に少なくとも一部がペロブスカイト構造
を有する強誘電体である金属酸化物層及びこれに接して
設けられたゲート電極が形成されてなることを特徴とす
る強誘電体FET素子。
1. A source, a drain, a channel between the source and the drain, a source electrode, and a drain electrode on a substrate,
In a ferroelectric FET device having a gate electrode, the channel has a perovskite structure containing (1) a rare earth metal or Bi and (2) at least one metal element selected from metal elements of Groups 4 to 11 of the periodic table. A metal oxide layer composed of an oxide semiconductor, a source and a drain of which are formed of an oxide conductor exhibiting metallic electrical conductivity, and at least a part of which is a ferroelectric having a perovskite structure on the channel, and in contact with the metal oxide layer. A ferroelectric FET device characterized in that a provided gate electrode is formed.
【請求項2】 チャンネル層のペロブスカイト構造の酸
化物半導体がK2 NiF4 構造、ABO3 構造またはB
iを含む層状化合物構造であり、基板に対してチャンネ
ル及び該強誘電体である金属酸化物層が実質的にエピタ
キシャル成長されたことを特徴とする請求項1記載の強
誘電体FET素子。
2. The perovskite structure oxide semiconductor of the channel layer is K 2 NiF 4 structure, ABO 3 structure or B.
2. The ferroelectric FET device according to claim 1, wherein the ferroelectric FET device has a layered compound structure containing i, and the channel and the metal oxide layer as the ferroelectric substance are substantially epitaxially grown on the substrate.
【請求項3】 チャンネル上に強誘電体層及びこれに接
するゲート電極と少なくとも一つの強誘電性を示さない
誘電体層及びこれに接するゲート電極を有することを特
徴とする請求項1記載の強誘電体FET素子。
3. The ferroelectric layer according to claim 1, further comprising a ferroelectric layer and a gate electrode in contact with the ferroelectric layer, and at least one dielectric layer not exhibiting ferroelectricity and a gate electrode in contact with the ferroelectric layer on the channel. Dielectric FET device.
【請求項4】 K2 NiF4 構造のペロブスカイト酸化
物が、La2-x xCuO4-δ(M=Ba、Sr、C
a、δ=−0.04〜0.04、x=0〜0.04)ま
たは、Ln2-x Cex CuO4-δ(Ln=Pr、Nd、
Pm、Sm、Eu、Gd、δ=0〜0.04、x=0〜
0.04)、La2-x-y x Lny CuO4-δ(Ln=
Pr、Nd、M=Ba、Sr、Ca、δ=−0.04〜
0.04、y=0〜1、x=0〜0.04)から選ばれ
ることを特徴とする請求項2記載の強誘電体FET素
子。
4. A perovskite oxide having a K 2 NiF 4 structure is La 2-x M x CuO 4- δ (M = Ba, Sr, C
a, δ = −0.04 to 0.04, x = 0 to 0.04) or Ln 2−x Ce x CuO 4− δ (Ln = Pr, Nd,
Pm, Sm, Eu, Gd, δ = 0 to 0.04, x = 0
0.04), La 2-xy M x Ln y CuO 4- δ (Ln =
Pr, Nd, M = Ba, Sr, Ca, δ = −0.04 to
0.04, y = 0 to 1, x = 0 to 0.04), The ferroelectric FET element according to claim 2.
【請求項5】 ABO3 構造のペロブスカイト酸化物
が、Ln1-x x TO 3-δ(Ln=希土類元素、M=B
a、Sr、Ca、Ce、Th、T=周期表第4族から第
11族の金属元素から選ばれる少なくとも一種類の金属
元素、δ=−0.04〜0.04、x=0〜0.99)
で示されることを特徴とする請求項2記載の強誘電体F
ET素子。
5. ABO3Structural perovskite oxide
But Ln1-xMxTO 3-δ (Ln = rare earth element, M = B
a, Sr, Ca, Ce, Th, T = Group 4 to Periodic Table
At least one metal selected from Group 11 metal elements
Element, δ = −0.04 to 0.04, x = 0 to 0.99)
The ferroelectric substance F according to claim 2, characterized in that
ET element.
【請求項6】 Biを含む層状化合物構造のペロブスカ
イト酸化物が、Bi 2 Sr2 (Ln1-x Cax n-1
n 6+2n+ δ(Ln=希土類元素、0<δ<1、n=
1〜3、Ln=Y、Nd等の希土類金属元素、x=0〜
0.2)であることを特徴とする請求項2記載の強誘電
体FET素子。
6. A perovskite having a layered compound structure containing Bi.
Ito oxide is Bi 2Sr2(Ln1-xCax)n-1C
unO6 + 2n +δ (Ln = rare earth element, 0 <δ <1, n =
1-3, Ln = Y, rare earth metal elements such as Nd, x = 0
0.2) The ferroelectric according to claim 2, wherein
Body FET device.
【請求項7】 Biを含む層状化合物構造のペロブスカ
イト酸化物が、Bi 2 Sr2 (Ln1-x Cax n-1
n 6+2n+ δ(Ln=希土類元素、T=周期表第7族か
ら第10族の3d金属元素から選ばれる少なくとも一種
類の金属元素0<δ<1、n=1〜3、Ln=Y、Nd
等の希土類金属元素、x=0〜1)であることを特徴と
する請求項2記載の強誘電体FET素子。
7. A perovskite having a layered compound structure containing Bi.
Ito oxide is Bi 2Sr2(Ln1-xCax)n-1T
nO6 + 2n +δ (Ln = rare earth element, T = periodic table group 7?
At least one selected from Group 3 3d metal elements
Metal elements of class 0 <δ <1, n = 1 to 3, Ln = Y, Nd
And other rare earth metal elements, x = 0 to 1),
The ferroelectric FET device according to claim 2.
JP7073857A 1995-03-30 1995-03-30 Ferroelectric fet element Pending JPH08274195A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7073857A JPH08274195A (en) 1995-03-30 1995-03-30 Ferroelectric fet element

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7073857A JPH08274195A (en) 1995-03-30 1995-03-30 Ferroelectric fet element

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08274195A true JPH08274195A (en) 1996-10-18

Family

ID=13530261

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP7073857A Pending JPH08274195A (en) 1995-03-30 1995-03-30 Ferroelectric fet element

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08274195A (en)

Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6333543B1 (en) * 1999-03-16 2001-12-25 International Business Machines Corporation Field-effect transistor with a buried mott material oxide channel
KR100389894B1 (en) * 1996-12-31 2004-05-17 삼성전자주식회사 Mfs transistor using cbn
JP2008524866A (en) * 2004-12-21 2008-07-10 エヌエックスピー ビー ヴィ Semiconductor device having superparaelectric gate insulator
JP2012114373A (en) * 2010-11-26 2012-06-14 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Field effect transistor with perovskite type complex oxide as channel layer and manufacturing method therefor, and memory device using the same
JP2013055358A (en) * 2012-12-05 2013-03-21 Japan Science & Technology Agency Field effect transistor and method for manufacturing the same
JP2013183040A (en) * 2012-03-02 2013-09-12 Tottori Univ Nonvolatile semiconductor storage device and method for manufacturing the same
JP2015133497A (en) * 2009-07-10 2015-07-23 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
US9123752B2 (en) 2010-05-07 2015-09-01 Japan Science And Technology Agency Process for production of functional device, process for production of ferroelectric material layer, process for production of field effect transistor, thin film transistor, field effect transistor, and piezoelectric ink jet head
JP2017126607A (en) * 2016-01-12 2017-07-20 株式会社リコー Oxide semiconductor
WO2020070932A1 (en) * 2018-10-03 2020-04-09 昭和電工株式会社 Lithium-ion secondary battery and method for manufacturing lithium-ion secondary battery
WO2020070933A1 (en) * 2018-10-03 2020-04-09 昭和電工株式会社 Lithium-ion secondary battery and method for manufacturing lithium-ion secondary battery
CN111029409A (en) * 2019-10-31 2020-04-17 上海集成电路研发中心有限公司 Transistor with adjustable performance
JP2020174197A (en) * 2009-06-30 2020-10-22 株式会社半導体エネルギー研究所 Manufacturing method for semiconductor device
CN113257913A (en) * 2020-02-12 2021-08-13 中国科学院物理研究所 Synaptic three-terminal device based on ferroelectric domain inversion
JP2021141333A (en) * 2009-12-08 2021-09-16 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
JP2021158358A (en) * 2009-10-30 2021-10-07 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
CN115224191A (en) * 2022-07-01 2022-10-21 湘潭大学 Ferroelectric superlattice multi-value memory device and manufacturing method thereof

Cited By (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100389894B1 (en) * 1996-12-31 2004-05-17 삼성전자주식회사 Mfs transistor using cbn
US6333543B1 (en) * 1999-03-16 2001-12-25 International Business Machines Corporation Field-effect transistor with a buried mott material oxide channel
US6555393B2 (en) 1999-03-16 2003-04-29 International Business Machines Corporation Process for fabricating a field-effect transistor with a buried Mott material oxide channel
JP2008524866A (en) * 2004-12-21 2008-07-10 エヌエックスピー ビー ヴィ Semiconductor device having superparaelectric gate insulator
JP2020174197A (en) * 2009-06-30 2020-10-22 株式会社半導体エネルギー研究所 Manufacturing method for semiconductor device
US9379141B2 (en) 2009-07-10 2016-06-28 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Semiconductor device and manufacturing method the same
JP2015133497A (en) * 2009-07-10 2015-07-23 株式会社半導体エネルギー研究所 Method for manufacturing semiconductor device
JP2021158358A (en) * 2009-10-30 2021-10-07 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
JP2021141333A (en) * 2009-12-08 2021-09-16 株式会社半導体エネルギー研究所 Semiconductor device
US9123752B2 (en) 2010-05-07 2015-09-01 Japan Science And Technology Agency Process for production of functional device, process for production of ferroelectric material layer, process for production of field effect transistor, thin film transistor, field effect transistor, and piezoelectric ink jet head
US9202895B2 (en) 2010-05-07 2015-12-01 Japan Science And Technology Agency Process for production of functional device, process for production of ferroelectric material layer, process for production of field effect transistor, thin film transistor, field effect transistor, and piezoelectric inkjet head
JP2012114373A (en) * 2010-11-26 2012-06-14 National Institute Of Advanced Industrial & Technology Field effect transistor with perovskite type complex oxide as channel layer and manufacturing method therefor, and memory device using the same
JP2013183040A (en) * 2012-03-02 2013-09-12 Tottori Univ Nonvolatile semiconductor storage device and method for manufacturing the same
JP2013055358A (en) * 2012-12-05 2013-03-21 Japan Science & Technology Agency Field effect transistor and method for manufacturing the same
JP2017126607A (en) * 2016-01-12 2017-07-20 株式会社リコー Oxide semiconductor
WO2020070932A1 (en) * 2018-10-03 2020-04-09 昭和電工株式会社 Lithium-ion secondary battery and method for manufacturing lithium-ion secondary battery
WO2020070933A1 (en) * 2018-10-03 2020-04-09 昭和電工株式会社 Lithium-ion secondary battery and method for manufacturing lithium-ion secondary battery
CN111029409A (en) * 2019-10-31 2020-04-17 上海集成电路研发中心有限公司 Transistor with adjustable performance
CN111029409B (en) * 2019-10-31 2023-06-02 上海集成电路研发中心有限公司 Transistor with adjustable performance
CN113257913A (en) * 2020-02-12 2021-08-13 中国科学院物理研究所 Synaptic three-terminal device based on ferroelectric domain inversion
CN115224191A (en) * 2022-07-01 2022-10-21 湘潭大学 Ferroelectric superlattice multi-value memory device and manufacturing method thereof

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5418389A (en) Field-effect transistor with perovskite oxide channel
US11908943B2 (en) Manganese-doped perovskite layers and semiconductor device incorporating same
US6642539B2 (en) Epitaxial template and barrier for the integration of functional thin film metal oxide heterostructures on silicon
JPH08274195A (en) Ferroelectric fet element
US5512773A (en) Switching element with memory provided with Schottky tunnelling barrier
JP2923361B2 (en) C-axis perovskite thin film grown on silicon dioxide
US5146299A (en) Ferroelectric thin film material, method of deposition, and devices using same
US5998819A (en) Thin ferroelectric film element having a multi-layered thin ferroelectric film and method for manufacturing the same
CN100502038C (en) Transistor type ferroelectric memory and method of manufacturing the same
JP3363301B2 (en) Ferroelectric thin film-coated substrate, method of manufacturing the same, and nonvolatile memory constituted by ferroelectric thin-film-coated substrate
EP1127373B1 (en) Low imprint ferroelectric material for long retention memory and method of making the same
EP1486590B1 (en) Multi-layer structure, and actuator element, capacitive element and filter element using the same
KR100553230B1 (en) Inert gas recovery annealing of hydrogen-damaged ferroelectric films
US8803264B1 (en) Room-temperature magnetoelectric multiferroic thin films and applications thereof
US20230378354A1 (en) Ferroelectric memory devices having improved ferroelectric properties and methods of making the same
Guerrero et al. Growth and characterization of epitaxial ferroelectric PbZrxTi1− xO3 thin film capacitors with SrRuO3 electrodes for non-volatile memory applications
JPH07263646A (en) Ferroelectrics diode element, and memory device, filter element and pseudo cranial nerve circuit using it
JP3229911B2 (en) Ferroelectric memory element
Liu et al. Investigation on Ag/Pb (Zr0. 53Ti0. 47) O3/YBa2Cu3O7− δ three-terminal system with small gate area
JP2003060170A (en) Ferroelectric memory cell using oxide semiconductor
Dhote et al. Low temperature growth and reliability of ferroelectric memory cell integrated on Si with conducting barrier stack
US20030151078A1 (en) Ferroelectric film and semiconductor device
US20240032305A1 (en) Memory cell and methods for processing a memory capacitor
JP2004172483A (en) Nonvolatile storage device and multi-value storing method using the device
JP3186035B2 (en) Laminated thin film for field effect element and field effect transistor using the laminated thin film