JPH09213905A - 不揮発性メモリ - Google Patents
不揮発性メモリInfo
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- JPH09213905A JPH09213905A JP8046023A JP4602396A JPH09213905A JP H09213905 A JPH09213905 A JP H09213905A JP 8046023 A JP8046023 A JP 8046023A JP 4602396 A JP4602396 A JP 4602396A JP H09213905 A JPH09213905 A JP H09213905A
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- Japan
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- ferroelectric
- capacitor
- nonvolatile memory
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- memory
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 疲労特性が良好で高集積化が可能な強誘電体
をキャパシタとして用いた、残留分極の値が大きく、動
作回数に制限のない強誘電体不揮発性メモリを提供す
る。 【解決手段】 ＭＯＳＦＥＴ：１０と強誘電体キャパシ
タ：２０から構成された不揮発性メモリ。強誘電体は、
ＳｒX Ｂｉ1-X ）Ｂｉ2 （ＴａY Ｎｂ1-Y ）2 ＯZ
（０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１，Ｚは各金属元素に付随
する酸素原子の数）である。 【効果】 ０．４≦Ｘ＜１とすることで、残留分極が大
きく、膜疲労の少ない強誘電体膜が提供される。残留分
極が大きく高集積化に適し、書き換え回数に制限がな
く、疲労特性が良好な強誘電体キャパシタを有する不揮
発性メモリを得ることができる。
をキャパシタとして用いた、残留分極の値が大きく、動
作回数に制限のない強誘電体不揮発性メモリを提供す
る。 【解決手段】 ＭＯＳＦＥＴ：１０と強誘電体キャパシ
タ：２０から構成された不揮発性メモリ。強誘電体は、
ＳｒX Ｂｉ1-X ）Ｂｉ2 （ＴａY Ｎｂ1-Y ）2 ＯZ
（０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１，Ｚは各金属元素に付随
する酸素原子の数）である。 【効果】 ０．４≦Ｘ＜１とすることで、残留分極が大
きく、膜疲労の少ない強誘電体膜が提供される。残留分
極が大きく高集積化に適し、書き換え回数に制限がな
く、疲労特性が良好な強誘電体キャパシタを有する不揮
発性メモリを得ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は不揮発性メモリに係
り、特に電荷蓄積用キャパシタとして強誘電体を用いた
不揮発性メモリに関する。
り、特に電荷蓄積用キャパシタとして強誘電体を用いた
不揮発性メモリに関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体メモリは、読み書き状態からＲＡ
Ｍ(Random Access Memory)とＳＡＭ(Sequential Access
Memory)とに大きく分類され、これらは原理的に記憶動
作状態から読み書きが可能なＲＷＭ(Read Write Memor
y) 及び読み出しだけが可能なＲＯＭ(Read Only Memor
y)に分けられ、また記憶内容の維持に電力を要せず、電
源を切っても記憶内容を失わないものは不揮発性メモ
リ、記憶内容の維持に電力を要し、電源を切ると記憶内
容を失うものは揮発性メモリと呼ばれている。
Ｍ(Random Access Memory)とＳＡＭ(Sequential Access
Memory)とに大きく分類され、これらは原理的に記憶動
作状態から読み書きが可能なＲＷＭ(Read Write Memor
y) 及び読み出しだけが可能なＲＯＭ(Read Only Memor
y)に分けられ、また記憶内容の維持に電力を要せず、電
源を切っても記憶内容を失わないものは不揮発性メモ
リ、記憶内容の維持に電力を要し、電源を切ると記憶内
容を失うものは揮発性メモリと呼ばれている。
【０００３】一般に用いられている半導体揮発性メモリ
には、大きく分けてＤＲＡＭ(Dynamic Random Access M
emory)とＳＲＡＭ(Static Random Access Memory) があ
る。ＤＲＡＭは一個のトランジスタと一個のキャパシタ
から構成される。このものは、構造が簡単なために集積
度を高くすることが可能で比較的安価である反面、キャ
パシタに蓄積された電荷が自然放電によって失われるた
め、蓄積電荷を補充するリフレッシュ動作を行う必要が
あり、消費電力が大きい。これに対して、ＳＲＡＭは２
個のトランジスタから構成されるフリップフロップ回路
によって記憶セルが構成されているため、集積度を高く
することが困難で高価であるが、消費電力は小さい。
には、大きく分けてＤＲＡＭ(Dynamic Random Access M
emory)とＳＲＡＭ(Static Random Access Memory) があ
る。ＤＲＡＭは一個のトランジスタと一個のキャパシタ
から構成される。このものは、構造が簡単なために集積
度を高くすることが可能で比較的安価である反面、キャ
パシタに蓄積された電荷が自然放電によって失われるた
め、蓄積電荷を補充するリフレッシュ動作を行う必要が
あり、消費電力が大きい。これに対して、ＳＲＡＭは２
個のトランジスタから構成されるフリップフロップ回路
によって記憶セルが構成されているため、集積度を高く
することが困難で高価であるが、消費電力は小さい。
【０００４】このようなことから、従来、コンピュータ
内部の動作時の内部記憶装置として用いられる半導体メ
モリにはＤＲＡＭが用いられ、非使用時の内部記憶装置
又はメモリーカード等の外部記憶装置には小容量のＳＲ
ＡＭが用いられている。
内部の動作時の内部記憶装置として用いられる半導体メ
モリにはＤＲＡＭが用いられ、非使用時の内部記憶装置
又はメモリーカード等の外部記憶装置には小容量のＳＲ
ＡＭが用いられている。
【０００５】一方、不揮発性メモリには製造時にデータ
が構造的に記憶されており、製造後の書き込みが全くで
きないマスクＲＯＭと、製造後に書き込みを行うことが
できるＥＰＲＯＭ(Erasable Programable ＲＯＭ）とが
ある。そしてＥＰＲＯＭには代表的なものとして電気的
に書き込みを行い消去は紫外線を照射することによって
一括して行うＵＶ−ＥＰＲＯＭ(Ultra Violet −ＥＰＲ
ＯＭ）及び電気的な書き込み消去を一括して行うフラッ
シュＥＥＰＲＯＭ(Flash ＥＥＰＲＯＭ）がある。
が構造的に記憶されており、製造後の書き込みが全くで
きないマスクＲＯＭと、製造後に書き込みを行うことが
できるＥＰＲＯＭ(Erasable Programable ＲＯＭ）とが
ある。そしてＥＰＲＯＭには代表的なものとして電気的
に書き込みを行い消去は紫外線を照射することによって
一括して行うＵＶ−ＥＰＲＯＭ(Ultra Violet −ＥＰＲ
ＯＭ）及び電気的な書き込み消去を一括して行うフラッ
シュＥＥＰＲＯＭ(Flash ＥＥＰＲＯＭ）がある。
【０００６】これら書き込み可能なＥＰＲＯＭはいずれ
も書き込み動作に要する時間が数ｍｓと長く、データ書
き込み回数が１０4 程度と少ない。また、その動作原理
から書き込み動作の制御が複雑である。このため、ＳＲ
ＡＭに代えてＥＰＲＯＭを使用することはできない。
も書き込み動作に要する時間が数ｍｓと長く、データ書
き込み回数が１０4 程度と少ない。また、その動作原理
から書き込み動作の制御が複雑である。このため、ＳＲ
ＡＭに代えてＥＰＲＯＭを使用することはできない。
【０００７】こうした状況の中、ＭＯＳＦＥＴ(Metal O
xide Simiconductor Field EffectTransistor) とキャ
パシタから構成されているＤＲＡＭと同じ構造で、キャ
パシタ部分を従来のＳｉＯ2 やＳｉＮX に代えて強誘電
体を用い、この強誘電体の自発分極を利用したメモリが
注目されている。
xide Simiconductor Field EffectTransistor) とキャ
パシタから構成されているＤＲＡＭと同じ構造で、キャ
パシタ部分を従来のＳｉＯ2 やＳｉＮX に代えて強誘電
体を用い、この強誘電体の自発分極を利用したメモリが
注目されている。
【０００８】この強誘電体メモリは自発分極を利用する
ため、ＲＡＭでありながら記憶維持に電力を要しない不
揮発性であること、構造が簡単なため集積化に適してい
ること、低電圧駆動が可能であること、書き込み動作に
要する時間が数ｎｓｅｃとＥＰＲＯＭに比較して短いこ
とから、ＳＲＡＭ、或いは一般に使用されているＨＤＤ
（ハードディスクドライブ）に代わる記憶装置として注
目されている。
ため、ＲＡＭでありながら記憶維持に電力を要しない不
揮発性であること、構造が簡単なため集積化に適してい
ること、低電圧駆動が可能であること、書き込み動作に
要する時間が数ｎｓｅｃとＥＰＲＯＭに比較して短いこ
とから、ＳＲＡＭ、或いは一般に使用されているＨＤＤ
（ハードディスクドライブ）に代わる記憶装置として注
目されている。
【０００９】図１にこの強誘電体不揮発性メモリの単位
セル構造の模式的断面図（図１（ａ））とその等価回路
（図１（ｂ））を示す。この単位メモリセルは、１個の
ＭＯＳＦＥＴ：１０と１個の強誘電体キャパシタ：２０
から構成されており、ＭＯＳＦＥＴ：１０はｐ型シリコ
ン基板１上に形成されたソース領域あるいはドレイン領
域であるｎ型の不純物領域２，３とこれらｎ型不純物領
域２，３の中間に形成されたゲート電極４とから主に構
成されている。なお、層間絶縁膜はゲート電極４の全体
を覆っている。
セル構造の模式的断面図（図１（ａ））とその等価回路
（図１（ｂ））を示す。この単位メモリセルは、１個の
ＭＯＳＦＥＴ：１０と１個の強誘電体キャパシタ：２０
から構成されており、ＭＯＳＦＥＴ：１０はｐ型シリコ
ン基板１上に形成されたソース領域あるいはドレイン領
域であるｎ型の不純物領域２，３とこれらｎ型不純物領
域２，３の中間に形成されたゲート電極４とから主に構
成されている。なお、層間絶縁膜はゲート電極４の全体
を覆っている。
【００１０】一方、強誘電体キャパシタ：２０は、ＭＯ
ＳＦＥＴ：１０の横に形成されたキャパシタ下部電極５
と、キャパシタ下部電極５の上に形成された強誘電体６
と強誘電体６の上に形成されたキャパシタ上部電極７と
から主に構成され、ＭＯＳＦＥＴ：１０と強誘電体キャ
パシタ：２０の上部電極７とが導電体８によって接続さ
れている。しかして、ゲート電極４はワード線に、キャ
パシタ上部電極７に接続されていないｎ型不純物領域２
はドライブ線に接続されてメモリとして動作する。
ＳＦＥＴ：１０の横に形成されたキャパシタ下部電極５
と、キャパシタ下部電極５の上に形成された強誘電体６
と強誘電体６の上に形成されたキャパシタ上部電極７と
から主に構成され、ＭＯＳＦＥＴ：１０と強誘電体キャ
パシタ：２０の上部電極７とが導電体８によって接続さ
れている。しかして、ゲート電極４はワード線に、キャ
パシタ上部電極７に接続されていないｎ型不純物領域２
はドライブ線に接続されてメモリとして動作する。
【００１１】従来、この強誘電体不揮発性メモリの強誘
電体材料にはＰＺＴが使用されてきた。
電体材料にはＰＺＴが使用されてきた。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】従来の不揮発性メモリ
で強誘電体として用いられているＰＺＴでは、分極量は
初期値でＰｒ＝２０μＣ／ｃｍ2 と非常に大きな値を示
すが、電圧を印加して分極反転を繰り返すと、分極量が
減少し、１０7 〜１０8 回の反転で使用不可能となる。
この回数は、ＥＥＰＲＯＭの１０4 回程度と比較すると
多いが、ＤＲＡＭの保証動作である１０15回程度以上の
書き換え回数は、達成されていない。
で強誘電体として用いられているＰＺＴでは、分極量は
初期値でＰｒ＝２０μＣ／ｃｍ2 と非常に大きな値を示
すが、電圧を印加して分極反転を繰り返すと、分極量が
減少し、１０7 〜１０8 回の反転で使用不可能となる。
この回数は、ＥＥＰＲＯＭの１０4 回程度と比較すると
多いが、ＤＲＡＭの保証動作である１０15回程度以上の
書き換え回数は、達成されていない。
【００１３】なお、最近、分極反転をしても分極量が変
化しない材料として、ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 が注目され
ているが、この材料はバルクの分極値でＰｒ＝５．８μ
Ｃ／ｃｍ2 以上といわれており、残留分極の改善が望ま
れる。
化しない材料として、ＳｒＢｉ2 Ｔａ2 Ｏ9 が注目され
ているが、この材料はバルクの分極値でＰｒ＝５．８μ
Ｃ／ｃｍ2 以上といわれており、残留分極の改善が望ま
れる。
【００１４】本発明は上記従来の問題点を解決し、残留
分極の値が大きく、動作回数に制限のない不揮発性メモ
リ、即ち、疲労特性が良好で高集積化が可能な強誘電体
をキャパシタとして用いた強誘電体不揮発性メモリを提
供することを目的とする。
分極の値が大きく、動作回数に制限のない不揮発性メモ
リ、即ち、疲労特性が良好で高集積化が可能な強誘電体
をキャパシタとして用いた強誘電体不揮発性メモリを提
供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の不揮発性メモリ
は、ＭＯＳＦＥＴと強誘電体キャパシタから構成され、
該強誘電体を自発分極させることによりデータを記憶す
る不揮発性メモリであって、前記強誘電体が、（ＳｒX
Ｂｉ1-X ）Ｂｉ2 （ＴａY Ｎｂ1-Y ）2 ＯZ （ただし、
０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１で、Ｚは各金属元素に付随
する酸素原子の数の合計を示す。）であることを特徴と
する。
は、ＭＯＳＦＥＴと強誘電体キャパシタから構成され、
該強誘電体を自発分極させることによりデータを記憶す
る不揮発性メモリであって、前記強誘電体が、（ＳｒX
Ｂｉ1-X ）Ｂｉ2 （ＴａY Ｎｂ1-Y ）2 ＯZ （ただし、
０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１で、Ｚは各金属元素に付随
する酸素原子の数の合計を示す。）であることを特徴と
する。
【００１６】本発明に係る強誘電体の組成は、従来提供
されているＳｒ−Ｂｉ−Ｔａ系の強誘電性を向上させる
ために、組成中のＳｒの一部をＢｉで置換し、更に場合
により、Ｔａの一部又は全部をＮｂで置換したものであ
り、このような組成を採用することにより、残留分極が
大きく、膜疲労の少ない高特性強誘電体を実現すること
が可能とされる。
されているＳｒ−Ｂｉ−Ｔａ系の強誘電性を向上させる
ために、組成中のＳｒの一部をＢｉで置換し、更に場合
により、Ｔａの一部又は全部をＮｂで置換したものであ
り、このような組成を採用することにより、残留分極が
大きく、膜疲労の少ない高特性強誘電体を実現すること
が可能とされる。
【００１７】即ち、本来、化学量論比は例えばＳｒ−Ｂ
ｉ−Ｔａ系ではＳｒ：Ｂｉ：Ｔａ＝１：２：２である
が、強誘電性を向上させるためＳｒの組成比ｘを１より
小さくかつ０．４以上とすることで、残留分極が大き
く、膜疲労の少ない強誘電体が提供される。なお、Ｂｉ
は少ないと良好な特性が得られないが、多くしすぎると
膜がリーキーとなる。
ｉ−Ｔａ系ではＳｒ：Ｂｉ：Ｔａ＝１：２：２である
が、強誘電性を向上させるためＳｒの組成比ｘを１より
小さくかつ０．４以上とすることで、残留分極が大き
く、膜疲労の少ない強誘電体が提供される。なお、Ｂｉ
は少ないと良好な特性が得られないが、多くしすぎると
膜がリーキーとなる。
【００１８】また、ＴａをＮｂで置換した場合には、残
留分極の若干の改善がみられる。
留分極の若干の改善がみられる。
【００１９】本発明においては、強誘電体を構成するＳ
ｒの一部を更にＰｂ及び／又はＢａで置換しても良い。
ｒの一部を更にＰｂ及び／又はＢａで置換しても良い。
【００２０】Ｓｒの一部をＢａで置き換えることによ
り、抗電界を小さくする作用が奏されるが、この割合が
Ｐｂとの合計でＸに対して０．３倍を超えると、残留分
極も低下してしまう。Ｓｒの一部をＰｂで置換した場合
は、残留分極を大きくする作用が奏されるが、抗電界も
大きくしてしまう他に、Ｐｂ系では膜疲労の問題が発生
する。このため、Ｐｂ及び／又はＢａの割合はＸに対し
て０．３倍以下、即ち、ｍ≦０．３とする。
り、抗電界を小さくする作用が奏されるが、この割合が
Ｐｂとの合計でＸに対して０．３倍を超えると、残留分
極も低下してしまう。Ｓｒの一部をＰｂで置換した場合
は、残留分極を大きくする作用が奏されるが、抗電界も
大きくしてしまう他に、Ｐｂ系では膜疲労の問題が発生
する。このため、Ｐｂ及び／又はＢａの割合はＸに対し
て０．３倍以下、即ち、ｍ≦０．３とする。
【００２１】また、本発明においては、Ｓｒの一部を更
にＬａ，Ｃｅ，Ｒｒ，Ｎｂ，Ｅｕ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｇｄ及
びＥｒよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素
で置換しても良い。
にＬａ，Ｃｅ，Ｒｒ，Ｎｂ，Ｅｕ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｇｄ及
びＥｒよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素
で置換しても良い。
【００２２】Ｓｒの一部をこれらの希土類元素で置換す
ることにより、残留分極を大きくする作用が奏される
が、この割合がＸに対して０．１倍を超えると強誘電性
が損なわれるため、置換割合はＸに対して０．１倍以
下、即ちｎ≦０．１とする。
ることにより、残留分極を大きくする作用が奏される
が、この割合がＸに対して０．１倍を超えると強誘電性
が損なわれるため、置換割合はＸに対して０．１倍以
下、即ちｎ≦０．１とする。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下に本発明を詳細に説明する。
【００２４】本発明の不揮発性メモリは、強誘電体キャ
パシタを構成する強誘電体薄膜の組成が、下記〜で
あること以外は、図１に示す一般的な不揮発性メモリと
同様の構成とされている。
パシタを構成する強誘電体薄膜の組成が、下記〜で
あること以外は、図１に示す一般的な不揮発性メモリと
同様の構成とされている。
【００２５】 （ＳｒX Ｂｉ1-X ）Ｂｉ2 （ＴａY Ｎ
ｂ1-Y ）2 ＯZ （ただし、０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１
で、Ｚは各金属元素に付随する酸素原子の数の合計を示
す。） ［｛Ｓｒ1-m （Ｐｂ及び／又はＢａ）m ｝X Ｂｉ
1-X ］Ｂｉ2 （ＴａY Ｎｂ1-Y ）2 ＯZ （ただし、０＜
ｍ≦０．３，０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１で、Ｚは各金
属元素に付随する酸素原子の数の合計を示す。） ｛（Ｓｒ1-n Ｒn ）X Ｂｉ1-X ｝Ｂｉ2 （ＴａY Ｎ
ｂ1-Y ）2 ＯZ （ただし、ＲはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｅｕ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｇｄ及びＥｒよりなる群から選
ばれる１種又は２種以上の元素を示し、０＜ｎ≦０．
１，０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１で、Ｚは各金属元素に
付随する酸素原子の数の合計を示す。） 上記〜の強誘電体組成において、Ｘが０．４以上１
未満であるため、残留分極が大きく、膜疲労の少ない強
誘電体膜が得られる。Ｘが０．４未満であると残留分極
が著しく低下する。
ｂ1-Y ）2 ＯZ （ただし、０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１
で、Ｚは各金属元素に付随する酸素原子の数の合計を示
す。） ［｛Ｓｒ1-m （Ｐｂ及び／又はＢａ）m ｝X Ｂｉ
1-X ］Ｂｉ2 （ＴａY Ｎｂ1-Y ）2 ＯZ （ただし、０＜
ｍ≦０．３，０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１で、Ｚは各金
属元素に付随する酸素原子の数の合計を示す。） ｛（Ｓｒ1-n Ｒn ）X Ｂｉ1-X ｝Ｂｉ2 （ＴａY Ｎ
ｂ1-Y ）2 ＯZ （ただし、ＲはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｅｕ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｇｄ及びＥｒよりなる群から選
ばれる１種又は２種以上の元素を示し、０＜ｎ≦０．
１，０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１で、Ｚは各金属元素に
付随する酸素原子の数の合計を示す。） 上記〜の強誘電体組成において、Ｘが０．４以上１
未満であるため、残留分極が大きく、膜疲労の少ない強
誘電体膜が得られる。Ｘが０．４未満であると残留分極
が著しく低下する。
【００２６】Ｔａの一部又は全部をＮｂで置換すること
により残留分極を大きくすることができる。この置換割
合は、０≦Ｙ≦０．７の範囲であることが好ましい。
により残留分極を大きくすることができる。この置換割
合は、０≦Ｙ≦０．７の範囲であることが好ましい。
【００２７】上記の組成において、Ｓｒの一部をＢａ
で置換することにより、抗電界を小さくする作用が得ら
れるが、この置換割合が過度に多いと残留分極の低下を
引き起こす。また、Ｓｒの一部をＰｂで置換することに
より、残留分極の増大が図れるが、この置換割合が過度
に大きいと抗電界も増大する。このため、Ｂａ及び／又
はＰｂの置換割合は、０＜ｍ≦０．３とする。
で置換することにより、抗電界を小さくする作用が得ら
れるが、この置換割合が過度に多いと残留分極の低下を
引き起こす。また、Ｓｒの一部をＰｂで置換することに
より、残留分極の増大が図れるが、この置換割合が過度
に大きいと抗電界も増大する。このため、Ｂａ及び／又
はＰｂの置換割合は、０＜ｍ≦０．３とする。
【００２８】また、上記の組成において、Ｓｒの一部
をＬａ，Ｃｅ，Ｒｒ，Ｎｂ，Ｅｕ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｇｄ及
びＥｒよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素
で置換することにより残留分極を大きくすることができ
るが、この割合が過度に大きいと強誘電性が損なわれる
ため、０＜ｎ≦０．１とする。
をＬａ，Ｃｅ，Ｒｒ，Ｎｂ，Ｅｕ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｇｄ及
びＥｒよりなる群から選ばれる１種又は２種以上の元素
で置換することにより残留分極を大きくすることができ
るが、この割合が過度に大きいと強誘電性が損なわれる
ため、０＜ｎ≦０．１とする。
【００２９】このような本発明の不揮発性メモリに係る
強誘電体薄膜は、上記所定の組成比の薄膜が得られるよ
うに組成比を調整した溶液、或いは、ターゲットを用い
て、ゾルゲル法又はスパッタリング法により常法に従っ
て容易に形成することができる。
強誘電体薄膜は、上記所定の組成比の薄膜が得られるよ
うに組成比を調整した溶液、或いは、ターゲットを用い
て、ゾルゲル法又はスパッタリング法により常法に従っ
て容易に形成することができる。
【００３０】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
【００３１】なお、以下の実施例及び比較例において
は、強誘電体薄膜の形成方法としてゾルゲル法を用いた
が、スパッタリング法であっても良い。ゾルゲル法によ
る薄膜形成用組成物の有機溶媒としては酢酸イソアミル
を用い、Ｔａ化合物、Ｎｂ化合物としてはタンタルエト
キシド、ニオブエトキシドを、Ｂｉ化合物、Ｓｒ化合
物、Ｂａ化合物及びＰｂ化合物としてはそれぞれオクチ
ル酸ビスマス、オクチル酸ストロンチウム、オクチル酸
バリウム及びオクチル酸鉛を用いた。また、各希土類元
素の化合物としては酢酸塩を用いた。各化合物は組成物
の酸化物換算の合計濃度が１０重量％となるように所定
の組成比で有機溶媒に混合した。
は、強誘電体薄膜の形成方法としてゾルゲル法を用いた
が、スパッタリング法であっても良い。ゾルゲル法によ
る薄膜形成用組成物の有機溶媒としては酢酸イソアミル
を用い、Ｔａ化合物、Ｎｂ化合物としてはタンタルエト
キシド、ニオブエトキシドを、Ｂｉ化合物、Ｓｒ化合
物、Ｂａ化合物及びＰｂ化合物としてはそれぞれオクチ
ル酸ビスマス、オクチル酸ストロンチウム、オクチル酸
バリウム及びオクチル酸鉛を用いた。また、各希土類元
素の化合物としては酢酸塩を用いた。各化合物は組成物
の酸化物換算の合計濃度が１０重量％となるように所定
の組成比で有機溶媒に混合した。
【００３２】実施例１〜３４，比較例１〜３７ それぞれの化合物を表１〜６に示す金属組成となるよう
に混合して薄膜形成用組成物を調製し、この薄膜形成用
組成物を用いてＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ2 ／Ｓｉ基板上にス
ピンコート法による塗布、乾燥及び仮焼成を３回繰り返
し行って成膜した後、酸素雰囲気中にて焼成して結晶化
を行い、表１〜６に示す組成及び膜厚の誘電体薄膜を得
た。なお、仮焼成条件は４００℃で１０分とし、仮焼成
後の焼成条件は８００℃で６０分とした。得られた強誘
電体薄膜について残留分極、抗電界、膜疲労特性（１０
10回反転後の残留分極の初期値に対する割合（％））を
調べ、その結果を表１〜６に示した。
に混合して薄膜形成用組成物を調製し、この薄膜形成用
組成物を用いてＰｔ／Ｔｉ／ＳｉＯ2 ／Ｓｉ基板上にス
ピンコート法による塗布、乾燥及び仮焼成を３回繰り返
し行って成膜した後、酸素雰囲気中にて焼成して結晶化
を行い、表１〜６に示す組成及び膜厚の誘電体薄膜を得
た。なお、仮焼成条件は４００℃で１０分とし、仮焼成
後の焼成条件は８００℃で６０分とした。得られた強誘
電体薄膜について残留分極、抗電界、膜疲労特性（１０
10回反転後の残留分極の初期値に対する割合（％））を
調べ、その結果を表１〜６に示した。
【００３３】
【表１】
【００３４】
【表２】
【００３５】
【表３】
【００３６】
【表４】
【００３７】
【表５】
【００３８】
【表６】
【００３９】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の不揮発性メ
モリによれば、残留分極が大きく高集積化に適し、書き
換え回数に制限のない、即ち、疲労特性が良好な強誘電
体キャパシタを有する不揮発性メモリを得ることができ
る。
モリによれば、残留分極が大きく高集積化に適し、書き
換え回数に制限のない、即ち、疲労特性が良好な強誘電
体キャパシタを有する不揮発性メモリを得ることができ
る。
【図１】図１（ａ）は、強誘電体不揮発性メモリの単位
セル構造を示す模式的断面図であり、図１（ｂ）は同等
価回路である。
セル構造を示す模式的断面図であり、図１（ｂ）は同等
価回路である。
１ シリコン基板 ２，３ ｎ型不純物領域 ４ ゲート電極 ５ 下部電極 ６ 強誘電体 ７ 上部電極 ８ 導電体 １０ ＭＯＳＦＥＴ ２０ 強誘電体キャパシタ
Claims (3)
- 【請求項１】 ＭＯＳＦＥＴと強誘電体キャパシタから
構成され、該強誘電体を自発分極させることによりデー
タを記憶する不揮発性メモリであって、前記強誘電体
が、（ＳｒX Ｂｉ1-X ）Ｂｉ2 （ＴａY Ｎｂ1-Y ）2 Ｏ
Z （ただし、０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１で、Ｚは各金
属元素に付随する酸素原子の数の合計を示す。）である
ことを特徴とする不揮発性メモリ。 - 【請求項２】 ＭＯＳＦＥＴと強誘電体キャパシタから
構成され、該強誘電体を自発分極させることによりデー
タを記憶する不揮発性メモリであって、前記強誘電体
が、［｛Ｓｒ1-m （Ｐｂ及び／又はＢａ）m ｝X Ｂｉ
1-X ］Ｂｉ2 （ＴａY Ｎｂ1-Y ）2 ＯZ （ただし、０＜
ｍ≦０．３，０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１で、Ｚは各金
属元素に付随する酸素原子の数の合計を示す。）である
ことを特徴とする不揮発性メモリ。 - 【請求項３】 ＭＯＳＦＥＴと強誘電体キャパシタから
構成され、該強誘電体を自発分極させることによりデー
タを記憶する不揮発性メモリであって、前記強誘電体
が、｛（Ｓｒ1-n Ｒn ）X Ｂｉ1-X ｝Ｂｉ2 （ＴａY Ｎ
ｂ1-Y ）2 ＯZ（ただし、ＲはＬａ，Ｃｅ，Ｐｒ，Ｎ
ｄ，Ｅｕ，Ｓｍ，Ｔｂ，Ｇｄ及びＥｒよりなる群から選
ばれる１種又は２種以上の元素を示し、０＜ｎ≦０．
１，０．４≦Ｘ＜１，０≦Ｙ≦１で、Ｚは各金属元素に
付随する酸素原子の数の合計を示す。）であることを特
徴とする不揮発性メモリ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8046023A JPH09213905A (ja) | 1995-11-29 | 1996-03-04 | 不揮発性メモリ |
| KR1019960053908A KR970029905A (ko) | 1995-11-15 | 1996-11-14 | 비스무스계 강유전체 조성물 및 박막, 박막의 형성 방법 및 비휘발성 메모리 |
| US08/749,398 US5833745A (en) | 1995-11-15 | 1996-11-15 | Bi-based ferroelectric composition and thin film, method for forming the thin film, and non-volatile memory |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31081695 | 1995-11-29 | ||
| JP7-310816 | 1995-11-29 | ||
| JP8046023A JPH09213905A (ja) | 1995-11-29 | 1996-03-04 | 不揮発性メモリ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09213905A true JPH09213905A (ja) | 1997-08-15 |
Family
ID=26386133
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8046023A Withdrawn JPH09213905A (ja) | 1995-11-15 | 1996-03-04 | 不揮発性メモリ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09213905A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6756621B2 (en) | 2002-02-12 | 2004-06-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ferroelectric capacitor device |
| US7220598B1 (en) | 1999-08-18 | 2007-05-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of making ferroelectric thin film having a randomly oriented layer and spherical crystal conductor structure |
-
1996
- 1996-03-04 JP JP8046023A patent/JPH09213905A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7220598B1 (en) | 1999-08-18 | 2007-05-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method of making ferroelectric thin film having a randomly oriented layer and spherical crystal conductor structure |
| US6756621B2 (en) | 2002-02-12 | 2004-06-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Ferroelectric capacitor device |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
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