JPH10273395A - 層状結晶構造酸化物およびそれを用いたメモリ素子 - Google Patents
層状結晶構造酸化物およびそれを用いたメモリ素子Info
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- JPH10273395A JPH10273395A JP9076154A JP7615497A JPH10273395A JP H10273395 A JPH10273395 A JP H10273395A JP 9076154 A JP9076154 A JP 9076154A JP 7615497 A JP7615497 A JP 7615497A JP H10273395 A JPH10273395 A JP H10273395A
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Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Formation Of Insulating Films (AREA)
- Semiconductor Memories (AREA)
- Non-Volatile Memory (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 抗電界の低い層状結晶構造酸化物を提供す
る。 【解決手段】 〔Ｂｉ2+a Ｏ2 〕2+〔Ｍｅ(m-1)(1+b)Ｒ
m Ｏ3m+1+c〕2-の組成式で表される層状結晶構造酸化
物。Ｍｅは第１の元素でＮａ，Ｋ，Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ，
ＰｂおよびＢｉのうちの少なくとも１種、Ｒは第２の元
素でＦｅ，Ｔｉ，Ｎｂ，ＴａおよびＷのうちの少なくと
も１種である。ａ，ｂ，ｃは化学量論的な組成からのず
れを表す変数、ｍは２〜５の整数である。第２の元素
（Ｒ）に対するＢｉの組成比（２＋ａ）／ｍは化学量論
的な組成比２／ｍよりも大きい。第１の元素（Ｍｅ）に
対するＢｉの組成比（２＋ａ）／（ｍ−１）（１＋ｂ）
は化学量論的な組成比２／（ｍ−１）の近傍±０．１７
／（ｍ−１）の範囲内である。このような組成の層状結
晶構造酸化物は他の組成のものよりも抗電界が低い。
る。 【解決手段】 〔Ｂｉ2+a Ｏ2 〕2+〔Ｍｅ(m-1)(1+b)Ｒ
m Ｏ3m+1+c〕2-の組成式で表される層状結晶構造酸化
物。Ｍｅは第１の元素でＮａ，Ｋ，Ｃａ，Ｂａ，Ｓｒ，
ＰｂおよびＢｉのうちの少なくとも１種、Ｒは第２の元
素でＦｅ，Ｔｉ，Ｎｂ，ＴａおよびＷのうちの少なくと
も１種である。ａ，ｂ，ｃは化学量論的な組成からのず
れを表す変数、ｍは２〜５の整数である。第２の元素
（Ｒ）に対するＢｉの組成比（２＋ａ）／ｍは化学量論
的な組成比２／ｍよりも大きい。第１の元素（Ｍｅ）に
対するＢｉの組成比（２＋ａ）／（ｍ−１）（１＋ｂ）
は化学量論的な組成比２／（ｍ−１）の近傍±０．１７
／（ｍ−１）の範囲内である。このような組成の層状結
晶構造酸化物は他の組成のものよりも抗電界が低い。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、いわゆるオーリビ
リウス結晶群といわれる層状結晶構造酸化物およびそれ
を用いたメモリ素子に関する。
リウス結晶群といわれる層状結晶構造酸化物およびそれ
を用いたメモリ素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、強誘電体薄膜よりなる不揮発性メ
モリの開発が活発に行われている。それに伴い、不揮発
性ランダムアクセスメモリ（Ferroelectric Random Acc
ess Memories；ＦｅＲＡＭ）を構成する強誘電体材料と
して、分極反転による疲労がないことから、ビスマス・
ストロンチウム・タンタレート（Ｂｉ2 ＳｒＴａ
2 Ｏ9；以下、ＢｉＳＴａという）が特に注目されてい
る（C. A-Paz de Araujo, J. D. Cuchiaro, L. D. McMi
llan, M. C. Scott and J. F. Scott, Nature, 374 (19
95) 627.；K. Amanuma, T. Hase and Y. Miyasaka, App
l. Phys. Lett., 66 (1995) 221.；S. B. Desu and D.
P. Vijay, Master. Sci. and Eng., B32 (1995)75. な
ど）。
モリの開発が活発に行われている。それに伴い、不揮発
性ランダムアクセスメモリ（Ferroelectric Random Acc
ess Memories；ＦｅＲＡＭ）を構成する強誘電体材料と
して、分極反転による疲労がないことから、ビスマス・
ストロンチウム・タンタレート（Ｂｉ2 ＳｒＴａ
2 Ｏ9；以下、ＢｉＳＴａという）が特に注目されてい
る（C. A-Paz de Araujo, J. D. Cuchiaro, L. D. McMi
llan, M. C. Scott and J. F. Scott, Nature, 374 (19
95) 627.；K. Amanuma, T. Hase and Y. Miyasaka, App
l. Phys. Lett., 66 (1995) 221.；S. B. Desu and D.
P. Vijay, Master. Sci. and Eng., B32 (1995)75. な
ど）。
【０００３】このＢｉＳＴａは、いわゆるオーリビリウ
ス結晶群と呼ばれるものであり、過去において種々研究
されてきている（G. A. Smolenskii, V. A. Isupov and
A.I. Agranovskaya, Soviet Phys. Solid State, 3 (1
961) 651.；E. C. Subbarao, Phys. Rev. 122 (1961) 8
04.；R. E. Newnham, R. W. Wolfe and J. F. Dorrian,
Mater. Res. Bull., 6 (1971) 1029. など）。なお、
オーリビリウス結晶群というのは化学量論的な組成式が
〔Ｂｉ2 Ｏ2 〕2+〔Ｍｅm-1 Ｒm Ｏ3 m+1 〕2-で表され
るものである（ｍは２以上の整数、Ｍｅはナトリウム
（Ｎａ），カリウム（Ｋ），カルシウム（Ｃａ），バリ
ウム（Ｂａ），ストロンチウム（Ｓｒ），鉛（Ｐｂ），
ビスマス（Ｂｉ）からなる群のうちの少なくとも１種、
Ｒは鉄（Ｆｅ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），
タングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１
種）。
ス結晶群と呼ばれるものであり、過去において種々研究
されてきている（G. A. Smolenskii, V. A. Isupov and
A.I. Agranovskaya, Soviet Phys. Solid State, 3 (1
961) 651.；E. C. Subbarao, Phys. Rev. 122 (1961) 8
04.；R. E. Newnham, R. W. Wolfe and J. F. Dorrian,
Mater. Res. Bull., 6 (1971) 1029. など）。なお、
オーリビリウス結晶群というのは化学量論的な組成式が
〔Ｂｉ2 Ｏ2 〕2+〔Ｍｅm-1 Ｒm Ｏ3 m+1 〕2-で表され
るものである（ｍは２以上の整数、Ｍｅはナトリウム
（Ｎａ），カリウム（Ｋ），カルシウム（Ｃａ），バリ
ウム（Ｂａ），ストロンチウム（Ｓｒ），鉛（Ｐｂ），
ビスマス（Ｂｉ）からなる群のうちの少なくとも１種、
Ｒは鉄（Ｆｅ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ），
タングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１
種）。
【０００４】最近では、ＢｉＳＴａについてＦｅＲＡＭ
への応用に向けＭＯＣＶＤ（MetalOrganic Chemical Va
por Deposition ）法により薄膜の作製に成功したとの
報告もなされているが、まだＸ線分析の結果からみても
良質の膜は得られていない（T. Ami, K. Hironaka, C.
Isobe, N. Nagel, M. Sugiyama, Y. Ikeda, K. Watanab
e, A. Machida, K. Miura and M. Tanaka, Mater. Res.
Soc. Symp. Proc., 415 (1996) 195.；T. Li, Y. Zhu,
S. B. Desu, C-H. Peng, M. Nagata, Appl. Phys. Let
t., 68 (1996) 616.）。
への応用に向けＭＯＣＶＤ（MetalOrganic Chemical Va
por Deposition ）法により薄膜の作製に成功したとの
報告もなされているが、まだＸ線分析の結果からみても
良質の膜は得られていない（T. Ami, K. Hironaka, C.
Isobe, N. Nagel, M. Sugiyama, Y. Ikeda, K. Watanab
e, A. Machida, K. Miura and M. Tanaka, Mater. Res.
Soc. Symp. Proc., 415 (1996) 195.；T. Li, Y. Zhu,
S. B. Desu, C-H. Peng, M. Nagata, Appl. Phys. Let
t., 68 (1996) 616.）。
【０００５】ところで、このＢｉＳＴａをＦｅＲＡＭに
応用するためには、その組成と電気的特性との関係が重
要となる。過去においてもその関係を明確にすべく種々
の研究がなされている。例えば、ＭＯＤ（Metal Organi
c Decomposition ）法により作製した多結晶のＢｉＳＴ
ａ薄膜に関し、原料組成比において化学量論的な組成よ
りもビスマスが過剰の場合に良好な強誘電性を示す薄膜
を得ることができるという報告がある（H. Watanabe,
T. Mihara, H. Yoshimori and C. A. Paz de Araujo, J
pn. J. Appl. Phys., 34 (1995) 5240 ）。しかし、こ
れは原料組成と電気的特性との関係を示したものであ
り、薄膜の組成と電気的特性との関係を示すものではな
い。また、この報告によれば、原料組成比においてビス
マス過剰の方がよいのは、成膜中にビスマスが気化し最
終的には化学量論的な組成となるためであると結論づけ
ている。このような考え方は、ビスマスが気化しやすい
物質であることから、従来における一般的な認識となっ
ている。
応用するためには、その組成と電気的特性との関係が重
要となる。過去においてもその関係を明確にすべく種々
の研究がなされている。例えば、ＭＯＤ（Metal Organi
c Decomposition ）法により作製した多結晶のＢｉＳＴ
ａ薄膜に関し、原料組成比において化学量論的な組成よ
りもビスマスが過剰の場合に良好な強誘電性を示す薄膜
を得ることができるという報告がある（H. Watanabe,
T. Mihara, H. Yoshimori and C. A. Paz de Araujo, J
pn. J. Appl. Phys., 34 (1995) 5240 ）。しかし、こ
れは原料組成と電気的特性との関係を示したものであ
り、薄膜の組成と電気的特性との関係を示すものではな
い。また、この報告によれば、原料組成比においてビス
マス過剰の方がよいのは、成膜中にビスマスが気化し最
終的には化学量論的な組成となるためであると結論づけ
ている。このような考え方は、ビスマスが気化しやすい
物質であることから、従来における一般的な認識となっ
ている。
【０００６】また、化学量論的な組成よりもビスマスが
過剰でストロンチウムが不足の原料を用いてゾルゲル法
により作製した多結晶のＢｉＳＴａ薄膜をＥＰＭＡ（El
ectron Probe Microanalysis）により分析したところ、
強誘電性を示す組成領域は化学量論的な組成よりもビス
マスが過剰でストロンチウムが不足であったという報告
がある（T. Atuki, N. Soyama, T. Yonezawa and K. Og
i, Jpn. J. Appl, Phys., 34 (1995) 5096 ; Y. Ito,
M. Ushikubo, S. Yokoyama, H. Mtunaga, T. Atuki, T.
Yonezawa and K. Ogi, Jpn. J. Appl. Phys., 35 (199
6) 4295）。
過剰でストロンチウムが不足の原料を用いてゾルゲル法
により作製した多結晶のＢｉＳＴａ薄膜をＥＰＭＡ（El
ectron Probe Microanalysis）により分析したところ、
強誘電性を示す組成領域は化学量論的な組成よりもビス
マスが過剰でストロンチウムが不足であったという報告
がある（T. Atuki, N. Soyama, T. Yonezawa and K. Og
i, Jpn. J. Appl, Phys., 34 (1995) 5096 ; Y. Ito,
M. Ushikubo, S. Yokoyama, H. Mtunaga, T. Atuki, T.
Yonezawa and K. Ogi, Jpn. J. Appl. Phys., 35 (199
6) 4295）。
【０００７】しかし、別の研究によれば、このようにし
て作製した多結晶のＢｉＳＴａ薄膜は、結晶粒界に金属
のビスマスやビスマス合金化合物やＢｉＳＴａ以外のＢ
ｉ系酸化物などの不純物が残存しているという報告もあ
る（C. D. Gutleben, Y. Ikeda, C. Isobe, A. Machid
a, T. Ami, K.Hironaka and E. Morita, Mat. Res. Sym
p. proc, 415 (1996) 201）。つまり、ＥＰＭＡの測定
領域の範囲（数μｍφ〜５０μｍφのビーム径）が多結
晶ＢｉＳＴａ薄膜の１つの結晶粒径よりもかなり大きい
ことを考慮すれば、ＥＰＭＡでは多結晶薄膜の１つの結
晶粒子内における組成を分析することは不可能である。
従って、上記Ａｔｕｋｉ等による分析結果は結晶粒界に
あるビスマスの不純物を含むものであり、ＢｉＳＴａの
組成比を示すものではない。
て作製した多結晶のＢｉＳＴａ薄膜は、結晶粒界に金属
のビスマスやビスマス合金化合物やＢｉＳＴａ以外のＢ
ｉ系酸化物などの不純物が残存しているという報告もあ
る（C. D. Gutleben, Y. Ikeda, C. Isobe, A. Machid
a, T. Ami, K.Hironaka and E. Morita, Mat. Res. Sym
p. proc, 415 (1996) 201）。つまり、ＥＰＭＡの測定
領域の範囲（数μｍφ〜５０μｍφのビーム径）が多結
晶ＢｉＳＴａ薄膜の１つの結晶粒径よりもかなり大きい
ことを考慮すれば、ＥＰＭＡでは多結晶薄膜の１つの結
晶粒子内における組成を分析することは不可能である。
従って、上記Ａｔｕｋｉ等による分析結果は結晶粒界に
あるビスマスの不純物を含むものであり、ＢｉＳＴａの
組成比を示すものではない。
【０００８】なお、他にもこの多結晶ＢｉＳＴａ薄膜の
組成をＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma ）により
分析したという報告もあるが（T. Noguchi, T. Hase an
d Y.Miyasawa, Jpn. J. Appl. Phys., 35 (1996) 490
0）、これも粒界にある金属ビスマスを含む膜全体につ
いて分析したものである。すなわち、多結晶ＢｉＳＴａ
薄膜によりＢｉＳＴａの組成と電気的特性との関係を正
確に知るには限界があり、単結晶による研究が必要であ
る。
組成をＩＣＰ（Inductively Coupled Plasma ）により
分析したという報告もあるが（T. Noguchi, T. Hase an
d Y.Miyasawa, Jpn. J. Appl. Phys., 35 (1996) 490
0）、これも粒界にある金属ビスマスを含む膜全体につ
いて分析したものである。すなわち、多結晶ＢｉＳＴａ
薄膜によりＢｉＳＴａの組成と電気的特性との関係を正
確に知るには限界があり、単結晶による研究が必要であ
る。
【０００９】ところが、ＢｉＳＴａの単結晶に関して
は、ＮｅｗｎｈａｍまたはＲａｅによる結晶学的研究
（R. E. Newnham, R. W. Wolfe, R. S. Horsey, F. A.
Diaz-Colon and M. I. Kay, Mater. Res. Bull., 8 (19
73) 1183. ； A. D. Rae, J. G.Thompson and R. L. Wi
thers, Acta. Cryst., B48 (1992) 418. ）が報告され
ているのみであり、ほとんどなされていない。それも、
２つの論文のうちＮｅｗｎｈａｍによるものはストロン
チウムの一部をバリウムで置換した物質であって純粋な
ＢｉＳＴａではなく、出発物質の組成比についても正確
に記載されていない。Ｒａｅによるものは定比組成で出
発しているものの２相混合状態でしか板状の単結晶が得
られておらず、単一相としての合成には至っていない。
更に、双方とも得られた単結晶の特性に関する解析につ
いてはほとんどなされていない。
は、ＮｅｗｎｈａｍまたはＲａｅによる結晶学的研究
（R. E. Newnham, R. W. Wolfe, R. S. Horsey, F. A.
Diaz-Colon and M. I. Kay, Mater. Res. Bull., 8 (19
73) 1183. ； A. D. Rae, J. G.Thompson and R. L. Wi
thers, Acta. Cryst., B48 (1992) 418. ）が報告され
ているのみであり、ほとんどなされていない。それも、
２つの論文のうちＮｅｗｎｈａｍによるものはストロン
チウムの一部をバリウムで置換した物質であって純粋な
ＢｉＳＴａではなく、出発物質の組成比についても正確
に記載されていない。Ｒａｅによるものは定比組成で出
発しているものの２相混合状態でしか板状の単結晶が得
られておらず、単一相としての合成には至っていない。
更に、双方とも得られた単結晶の特性に関する解析につ
いてはほとんどなされていない。
【００１０】また、ＢｉＳＴａ以外のオーリビリウス結
晶群についても単結晶の研究はほとんどなく、Ｄｏｒｉ
ａｎｎまたはＢｕｒｔｏｎによるＢｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12単結
晶の研究（J. F. Dorrian, R. E. Newnham, D. K. Smit
h and M. I. Kay, Ferroelectrics, 3 (1971) 17. ；
T. M. Bruton, Ferroelectrics, 7 (1974) 259.）が報
告されているのみである。
晶群についても単結晶の研究はほとんどなく、Ｄｏｒｉ
ａｎｎまたはＢｕｒｔｏｎによるＢｉ4 Ｔｉ3 Ｏ12単結
晶の研究（J. F. Dorrian, R. E. Newnham, D. K. Smit
h and M. I. Kay, Ferroelectrics, 3 (1971) 17. ；
T. M. Bruton, Ferroelectrics, 7 (1974) 259.）が報
告されているのみである。
【００１１】従って、ＢｉＳＴａを初めとするオーリビ
リウス結晶群は強誘電体材料として注目されているもの
の、その組成と電気特性との関係については全く分かっ
ていなかった。よって、組成と電気特性との関係を明ら
かとすることは、今後これらの層状結晶構造酸化物をＦ
ｅＲＡＭなどへ応用する上で非常に重要な意味を有す
る。
リウス結晶群は強誘電体材料として注目されているもの
の、その組成と電気特性との関係については全く分かっ
ていなかった。よって、組成と電気特性との関係を明ら
かとすることは、今後これらの層状結晶構造酸化物をＦ
ｅＲＡＭなどへ応用する上で非常に重要な意味を有す
る。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】本発明はかかる問題点
に鑑みてなされたもので、その目的は、良好な強誘電性
を得ることができる層状結晶構造酸化物およびそれを用
いたメモリ素子を提供することにある。
に鑑みてなされたもので、その目的は、良好な強誘電性
を得ることができる層状結晶構造酸化物およびそれを用
いたメモリ素子を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】本発明に係る層状結晶構
造酸化物は、ビスマスと第１の元素と第２の元素と酸素
とからなると共に、第１の元素はナトリウム，カリウ
ム，カルシウム，バリウム，ストロンチウム，鉛および
ビスマスからなる群のうちの少なくとも１種でありかつ
第２の元素は鉄，チタン，ニオブ，タンタルおよびタン
グステンからなる群のうちの少なくとも１種のものであ
って、第２の元素に対するビスマスの組成比が化学量論
的な組成比よりも大きいものである。
造酸化物は、ビスマスと第１の元素と第２の元素と酸素
とからなると共に、第１の元素はナトリウム，カリウ
ム，カルシウム，バリウム，ストロンチウム，鉛および
ビスマスからなる群のうちの少なくとも１種でありかつ
第２の元素は鉄，チタン，ニオブ，タンタルおよびタン
グステンからなる群のうちの少なくとも１種のものであ
って、第２の元素に対するビスマスの組成比が化学量論
的な組成比よりも大きいものである。
【００１４】本発明に係るメモリ素子は、ビスマスと第
１の元素と第２の元素と酸素とからなると共に、第１の
元素はナトリウム，カリウム，カルシウム，バリウム，
ストロンチウム，鉛およびビスマスからなる群のうちの
少なくとも１種でありかつ第２の元素は鉄，チタン，ニ
オブ，タンタルおよびタングステンからなる群のうちの
少なくとも１種である層状結晶構造酸化物により構成し
た強誘電体膜に一対の電極を接続したものであって、層
状結晶構造酸化物における第２の元素に対するビスマス
の組成比が化学量論的な組成比よりも大きいものであ
る。
１の元素と第２の元素と酸素とからなると共に、第１の
元素はナトリウム，カリウム，カルシウム，バリウム，
ストロンチウム，鉛およびビスマスからなる群のうちの
少なくとも１種でありかつ第２の元素は鉄，チタン，ニ
オブ，タンタルおよびタングステンからなる群のうちの
少なくとも１種である層状結晶構造酸化物により構成し
た強誘電体膜に一対の電極を接続したものであって、層
状結晶構造酸化物における第２の元素に対するビスマス
の組成比が化学量論的な組成比よりも大きいものであ
る。
【００１５】この層状結晶構造酸化物では、化学量論的
な組成になっておらず、第２の元素に対するビスマスの
組成比が化学量論的な組成比よりも大きくなっている。
これにより、この層状結晶構造酸化物は、抗電界が低い
良好な強誘電性を示す。
な組成になっておらず、第２の元素に対するビスマスの
組成比が化学量論的な組成比よりも大きくなっている。
これにより、この層状結晶構造酸化物は、抗電界が低い
良好な強誘電性を示す。
【００１６】このメモリ素子では、一対の電極間に電圧
が印加されると、強誘電体膜において分極がおこる。こ
の電圧−分極特性にはヒステリシスがあり、このヒステ
リシスを利用してデータの記憶および読み出しが行われ
る。ここでは、強誘電体膜を本発明に係る層状結晶構造
酸化物により構成しているので、抗電界が低く、低電圧
で動作する。
が印加されると、強誘電体膜において分極がおこる。こ
の電圧−分極特性にはヒステリシスがあり、このヒステ
リシスを利用してデータの記憶および読み出しが行われ
る。ここでは、強誘電体膜を本発明に係る層状結晶構造
酸化物により構成しているので、抗電界が低く、低電圧
で動作する。
【００１７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【００１８】（第１の実施の形態）化１は第１の実施の
形態に係る層状結晶構造酸化物の組成式を表すものであ
る。
形態に係る層状結晶構造酸化物の組成式を表すものであ
る。
【化１】 〔Ｂｉ2+a Ｏ2 〕2+〔Ｍｅ(m-1)(1+b)Ｒm Ｏ3m+1+c〕2- Ｍｅ ；第１の元素 Ｒ ；第２の元素 ａ，ｂ，ｃ；化学量論的な組成からのずれを表す変数
（ａは０よりも大きな数，ｂおよびｃは任意の数） ｍ ；２，３，４または５のいずれかの整数
（ａは０よりも大きな数，ｂおよびｃは任意の数） ｍ ；２，３，４または５のいずれかの整数
【００１９】この層状結晶構造酸化物は、ビスマスと第
１の元素Ｍｅと第２の元素Ｒと酸素とからなっている。
第１の元素Ｍｅはナトリウム，カリウム，カルシウム，
バリウム，ストロンチウム，鉛およびビスマスからなる
群のうちの少なくとも１種であり、第２の元素Ｒは鉄，
チタン，ニオブ，タンタルおよびタングステンからなる
群のうちの少なくとも１種である。なお、第１の元素Ｍ
ｅとしてはストロンチウム，鉛，バリウムおよびカルシ
ウムからなる群のうちの少なくとも１種、第２の元素Ｒ
としてはニオブおよびタンタルからなる群のうちの少な
くとも１種が好ましい。特には、第１の元素Ｍｅがスト
ロンチウムであり第２の元素Ｒがタンタルのものが最も
好ましい。
１の元素Ｍｅと第２の元素Ｒと酸素とからなっている。
第１の元素Ｍｅはナトリウム，カリウム，カルシウム，
バリウム，ストロンチウム，鉛およびビスマスからなる
群のうちの少なくとも１種であり、第２の元素Ｒは鉄，
チタン，ニオブ，タンタルおよびタングステンからなる
群のうちの少なくとも１種である。なお、第１の元素Ｍ
ｅとしてはストロンチウム，鉛，バリウムおよびカルシ
ウムからなる群のうちの少なくとも１種、第２の元素Ｒ
としてはニオブおよびタンタルからなる群のうちの少な
くとも１種が好ましい。特には、第１の元素Ｍｅがスト
ロンチウムであり第２の元素Ｒがタンタルのものが最も
好ましい。
【００２０】また、この層状結晶構造酸化物は化学量論
的な組成になっておらず、第２の元素Ｒに対するビスマ
スの組成比（２＋ａ）／ｍが化学量論的な組成比２／ｍ
よりも大きくなっている。ちなみに、この層状結晶構造
酸化物の化学量論的な組成式は〔Ｂｉ2 Ｏ2 〕2+〔Ｍｅ
m-1 Ｒm Ｏ3m+1〕2-（ｍは２から５のうちのいずれかの
整数）である。なお、第１の元素Ｍｅに対するビスマス
の組成比（２＋ａ）／（ｍ−１）（１＋ｂ）は（２±
０．１７）／（ｍ−１）の範囲内であることが好まし
い。
的な組成になっておらず、第２の元素Ｒに対するビスマ
スの組成比（２＋ａ）／ｍが化学量論的な組成比２／ｍ
よりも大きくなっている。ちなみに、この層状結晶構造
酸化物の化学量論的な組成式は〔Ｂｉ2 Ｏ2 〕2+〔Ｍｅ
m-1 Ｒm Ｏ3m+1〕2-（ｍは２から５のうちのいずれかの
整数）である。なお、第１の元素Ｍｅに対するビスマス
の組成比（２＋ａ）／（ｍ−１）（１＋ｂ）は（２±
０．１７）／（ｍ−１）の範囲内であることが好まし
い。
【００２１】ちなみに、第１の元素Ｍｅがストロンチウ
ムで第２の元素Ｒがタンタルであり化１に示した組成式
におけるｍが２のもの（すなわち〔Ｂｉ2+a Ｏ2 〕
2+〔Ｓｒ1+b Ｔａ2 Ｏ7+c 〕2-）においては、タンタル
に対するビスマスの組成比（２＋ａ）／２が１よりも大
きく１．０８以下の範囲内のものが特に好ましい。ま
た、ストロンチウムに対するビスマスの組成比（２＋
ａ）／（１＋ｂ）が１．８８以上２．０６以下の範囲内
のものが更に好ましい。
ムで第２の元素Ｒがタンタルであり化１に示した組成式
におけるｍが２のもの（すなわち〔Ｂｉ2+a Ｏ2 〕
2+〔Ｓｒ1+b Ｔａ2 Ｏ7+c 〕2-）においては、タンタル
に対するビスマスの組成比（２＋ａ）／２が１よりも大
きく１．０８以下の範囲内のものが特に好ましい。ま
た、ストロンチウムに対するビスマスの組成比（２＋
ａ）／（１＋ｂ）が１．８８以上２．０６以下の範囲内
のものが更に好ましい。
【００２２】図１は化１に示した組成式におけるｍが２
の層状結晶構造酸化物の結晶構造を表すものである。こ
のように、この層状結晶構造酸化物は、［Ｂｉ2 Ｏ2 ］
2+に該当する層１１と［ＭｅＲ2 Ｏ7 ］2-に該当する層
１２とが交互に積層された結晶構造を有している。な
お、図１は化学量論的な組成を有する完全な結晶の結晶
構造を表したものであり、本実施の形態に係る層状結晶
構造酸化物は、図示しないが、図１に示した結晶構造の
一部に欠陥を有している。
の層状結晶構造酸化物の結晶構造を表すものである。こ
のように、この層状結晶構造酸化物は、［Ｂｉ2 Ｏ2 ］
2+に該当する層１１と［ＭｅＲ2 Ｏ7 ］2-に該当する層
１２とが交互に積層された結晶構造を有している。な
お、図１は化学量論的な組成を有する完全な結晶の結晶
構造を表したものであり、本実施の形態に係る層状結晶
構造酸化物は、図示しないが、図１に示した結晶構造の
一部に欠陥を有している。
【００２３】また、この層状結晶構造酸化物は、ａ軸の
格子定数とｂ軸の格子定数とが等しくなく、ｃ軸の面内
において強誘電性を示すという特性を有している。すな
わち、電圧−分極特性にヒステリシスを有する。特に、
この層状結晶構造酸化物は、第２の元素に対するビスマ
スの組成比が化学量論的な組成比の層状結晶構造酸化物
や化学量論的な組成比よりも小さい層状結晶構造酸化物
に比べて、抗電界が低く良好な強誘電性を示す。
格子定数とｂ軸の格子定数とが等しくなく、ｃ軸の面内
において強誘電性を示すという特性を有している。すな
わち、電圧−分極特性にヒステリシスを有する。特に、
この層状結晶構造酸化物は、第２の元素に対するビスマ
スの組成比が化学量論的な組成比の層状結晶構造酸化物
や化学量論的な組成比よりも小さい層状結晶構造酸化物
に比べて、抗電界が低く良好な強誘電性を示す。
【００２４】なお、この層状結晶構造酸化物は、図１に
示した結晶構造から類推されるように、異方的なｃ軸劈
開性を示す（H. Maeda, Y. Tanaka, M. Fukutomi and
T. Asano, Jpn. J. Appl. Phys., 27 (1988) L209. ；
K. Hiraga, M. Hirabayashi,M. Kikuchi and Y. Syono,
Jpn. J. Appl. Phys., 27 (1988) L573. を参照）。
示した結晶構造から類推されるように、異方的なｃ軸劈
開性を示す（H. Maeda, Y. Tanaka, M. Fukutomi and
T. Asano, Jpn. J. Appl. Phys., 27 (1988) L209. ；
K. Hiraga, M. Hirabayashi,M. Kikuchi and Y. Syono,
Jpn. J. Appl. Phys., 27 (1988) L573. を参照）。
【００２５】このような構成を有する層状結晶構造酸化
物は、次のようにして製造することができる。
物は、次のようにして製造することができる。
【００２６】まず、適宜な酸化物原料とフラックスとし
ての酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）とを混合する。これを
適宜な坩堝に入れたのち、適宜な加熱炉に挿入して加熱
し気化させ、その気相から炉内に設けた析出部において
結晶を析出させる。
ての酸化ビスマス（Ｂｉ2 Ｏ3 ）とを混合する。これを
適宜な坩堝に入れたのち、適宜な加熱炉に挿入して加熱
し気化させ、その気相から炉内に設けた析出部において
結晶を析出させる。
【００２７】原料の加熱は、まず、原料とフラックスの
混合物の融点以上の温度Ｔ1 （例えば１３５０℃以上１
５００℃以下）で所定時間Ｈ1 第１の加熱を行い、原料
を完全に融解させる。次いで、融点よりも低い温度Ｔ2
（例えば１０００℃以上１３００℃以下）で所定時間Ｈ
2 第２の加熱を行い、融解した原料を気化させる。ま
た、析出部の温度は原料の加熱温度よりも若干（例えば
５℃〜２０℃程度）低くする。これにより、析出部に層
状結晶構造酸化物の結晶が析出する。
混合物の融点以上の温度Ｔ1 （例えば１３５０℃以上１
５００℃以下）で所定時間Ｈ1 第１の加熱を行い、原料
を完全に融解させる。次いで、融点よりも低い温度Ｔ2
（例えば１０００℃以上１３００℃以下）で所定時間Ｈ
2 第２の加熱を行い、融解した原料を気化させる。ま
た、析出部の温度は原料の加熱温度よりも若干（例えば
５℃〜２０℃程度）低くする。これにより、析出部に層
状結晶構造酸化物の結晶が析出する。
【００２８】次に、本実施の形態に係る層状結晶構造酸
化物が他の組成比の層状結晶構造酸化物よりも抗電界が
低いということを、具体的な実験結果に基づいて示す。
化物が他の組成比の層状結晶構造酸化物よりも抗電界が
低いということを、具体的な実験結果に基づいて示す。
【００２９】なお、ここでは、ビスマスとストロンチウ
ム（第１の元素Ｍｅ）とタンタル（第２の元素Ｒ）と酸
素とからなり、化学量論的な組成が化２に示した化学式
で表される層状結晶構造酸化物（すなわちＢｉＳＴａ）
について実験した。
ム（第１の元素Ｍｅ）とタンタル（第２の元素Ｒ）と酸
素とからなり、化学量論的な組成が化２に示した化学式
で表される層状結晶構造酸化物（すなわちＢｉＳＴａ）
について実験した。
【化２】〔Ｂｉ2 Ｏ2 〕2+〔Ｓｒ1 Ｔａ2 Ｏ7 〕2-
【００３０】この層状結晶構造酸化物を２つの方法（気
相法およびセルフ・フラックス法）によりそれぞれ製造
した。原料には、いずれの方法とも酸化ビスマスと炭酸
ストロンチウム（ＳｒＣＯ3 ）と酸化タンタル（Ｔａ2
Ｏ5 ）の粉末（いずれも特級試薬；高純度化学研究所
製）を用い、酸化ビスマス７９．０，炭酸ストロンチウ
ム１０．５，酸化タンタル１０．５のモル比でそれぞれ
混合した。すなわち、ここではフラックスとして酸化ビ
スマスを用いた。
相法およびセルフ・フラックス法）によりそれぞれ製造
した。原料には、いずれの方法とも酸化ビスマスと炭酸
ストロンチウム（ＳｒＣＯ3 ）と酸化タンタル（Ｔａ2
Ｏ5 ）の粉末（いずれも特級試薬；高純度化学研究所
製）を用い、酸化ビスマス７９．０，炭酸ストロンチウ
ム１０．５，酸化タンタル１０．５のモル比でそれぞれ
混合した。すなわち、ここではフラックスとして酸化ビ
スマスを用いた。
【００３１】次いで、気相法では、この原料をアルミナ
坩堝の中に収納された白金坩堝の中に入れ、アルミナ坩
堝に蓋を被せて加熱炉により加熱して気化させた。加熱
は、１３５０℃で２０時間第１の加熱を行ったのち、１
２００℃で８５０時間第２の加熱を行った。また、ここ
では、白金坩堝の上部側壁を析出部として気相から結晶
を析出させた。これにより、白金坩堝の上部側壁に複数
の結晶が析出した。
坩堝の中に収納された白金坩堝の中に入れ、アルミナ坩
堝に蓋を被せて加熱炉により加熱して気化させた。加熱
は、１３５０℃で２０時間第１の加熱を行ったのち、１
２００℃で８５０時間第２の加熱を行った。また、ここ
では、白金坩堝の上部側壁を析出部として気相から結晶
を析出させた。これにより、白金坩堝の上部側壁に複数
の結晶が析出した。
【００３２】一方、セルフ・フラックス法では、原料を
アルミナ坩堝の中に収納された白金坩堝の中に入れ、ア
ルミナ坩堝に蓋を被せて加熱炉により熱処理を行い、白
金坩堝の中において液相から結晶を成長させた。熱処理
は、１００℃／ｈｏｕｒの昇温速度で１４００℃まで加
熱し、１４００℃で２時間保持したのち、５℃／ｈｏｕ
ｒの降温速度で１２００℃まで徐冷し、そののち室温ま
で炉冷することにより行った。これにより、複数の結晶
が白金坩堝の中において成長した。
アルミナ坩堝の中に収納された白金坩堝の中に入れ、ア
ルミナ坩堝に蓋を被せて加熱炉により熱処理を行い、白
金坩堝の中において液相から結晶を成長させた。熱処理
は、１００℃／ｈｏｕｒの昇温速度で１４００℃まで加
熱し、１４００℃で２時間保持したのち、５℃／ｈｏｕ
ｒの降温速度で１２００℃まで徐冷し、そののち室温ま
で炉冷することにより行った。これにより、複数の結晶
が白金坩堝の中において成長した。
【００３３】このようにして得られた結晶（気相法Ｋ１
〜Ｋ３，セルフ・フラックス法Ｓ１〜Ｓ６）について、
Ｘ線回折による同定分析，走査電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ；Scanning Electron Microscope）による表面観察，
クロスニコル下における偏光顕微鏡による斜方晶系か
否かの観察，ＥＰＭＡによる化学組成分析および強
誘電性ヒステリシスの観測をそれぞれ行った。その際、
のＸ線回折にはＸ線回折装置Ｒｉｇａｋｕ ＲＡＤ−
ＩＩＩＢを用いた。のＳＥＭにはＨｉｔａｃｈｉ Ｓ
−８００を用いた。のＥＰＭＡにはＣＡＭＥＢＡＸＳ
Ｘ−５０を用い、波長分散による分析（ＷＤＳ；Ｗａｖ
ｅｌｅｎｇｔｈ ＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ−ｒａｙ Ｓ
ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を行った。それらの結果を以
下に示す。
〜Ｋ３，セルフ・フラックス法Ｓ１〜Ｓ６）について、
Ｘ線回折による同定分析，走査電子顕微鏡（ＳＥ
Ｍ；Scanning Electron Microscope）による表面観察，
クロスニコル下における偏光顕微鏡による斜方晶系か
否かの観察，ＥＰＭＡによる化学組成分析および強
誘電性ヒステリシスの観測をそれぞれ行った。その際、
のＸ線回折にはＸ線回折装置Ｒｉｇａｋｕ ＲＡＤ−
ＩＩＩＢを用いた。のＳＥＭにはＨｉｔａｃｈｉ Ｓ
−８００を用いた。のＥＰＭＡにはＣＡＭＥＢＡＸＳ
Ｘ−５０を用い、波長分散による分析（ＷＤＳ；Ｗａｖ
ｅｌｅｎｇｔｈ ＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ−ｒａｙ Ｓ
ｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ）を行った。それらの結果を以
下に示す。
【００３４】Ｘ線回折による分析結果 図２に結晶Ｋ１〜Ｋ３のうち結晶Ｋ１のＸ線回折パター
ン（ＸＲＤＰ；Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ
Ｐａｔｔｅｒｎｓ）を代表して示し、図３に結晶Ｓ１〜
Ｓ６のうち結晶Ｓ１のＸＲＤＰを代表して示す。ここで
は、結晶（Ｋ２，Ｋ３，Ｓ２〜Ｓ６）については図示し
ないが、いずれも同様のＸＲＤＰが得られた。なお、図
２および図３には、得られたＸＲＤＰ（ａ）と共にリー
トベルト・シミュレーション・パターン（ｂ）を示す。
このリートベルト・シミュレーション・パターンは、得
られたＸＲＤＰを比較するＢｉＳＴａ基準パターンであ
り、Ｒａｅらが求めた格子定数（ａ＝０．５５３０６５
ｎｍ，ｂ＝０．５５３４４５ｎｍ，ｃ＝２．４９８３９
ｎｍ； A. D. Rae, J. G. Thompson and R. L. Wither
s, Acta. Cryst., B48 (1992) 418. ）に基づいてリー
トベルト・シミュレーションにより求めたものである。
ちなみに、このリートベルト・シミュレーションにおい
ては、空間群に関しＲａｅらが主張する“Ａ２1am ”で
はなく、より対象性の高い“Ｆmmm ”を用いた。
ン（ＸＲＤＰ；Ｘ−ｒａｙ Ｄｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ
Ｐａｔｔｅｒｎｓ）を代表して示し、図３に結晶Ｓ１〜
Ｓ６のうち結晶Ｓ１のＸＲＤＰを代表して示す。ここで
は、結晶（Ｋ２，Ｋ３，Ｓ２〜Ｓ６）については図示し
ないが、いずれも同様のＸＲＤＰが得られた。なお、図
２および図３には、得られたＸＲＤＰ（ａ）と共にリー
トベルト・シミュレーション・パターン（ｂ）を示す。
このリートベルト・シミュレーション・パターンは、得
られたＸＲＤＰを比較するＢｉＳＴａ基準パターンであ
り、Ｒａｅらが求めた格子定数（ａ＝０．５５３０６５
ｎｍ，ｂ＝０．５５３４４５ｎｍ，ｃ＝２．４９８３９
ｎｍ； A. D. Rae, J. G. Thompson and R. L. Wither
s, Acta. Cryst., B48 (1992) 418. ）に基づいてリー
トベルト・シミュレーションにより求めたものである。
ちなみに、このリートベルト・シミュレーションにおい
ては、空間群に関しＲａｅらが主張する“Ａ２1am ”で
はなく、より対象性の高い“Ｆmmm ”を用いた。
【００３５】図２および図３に示したように、得られた
ＸＲＤＰ（ａ）の回折ピークはいずれの結晶（Ｋ１〜Ｋ
３，Ｓ１〜Ｓ６）もリートベルト・シミュレーション・
パターン（ｂ）の回折ピークと一致しており、得られた
結晶は共にＢｉＳＴａであることが分かった。また、得
られたＸＲＤＰ（ａ）の回折ピーク（００６），（００
１０）などが共にリートベルト・シミュレーション・パ
ターン（ｂ）に比べて大きいことから、得られた結晶は
共に薄片状であることに起因する強いｃ軸配向性を有し
ていることが分かる。
ＸＲＤＰ（ａ）の回折ピークはいずれの結晶（Ｋ１〜Ｋ
３，Ｓ１〜Ｓ６）もリートベルト・シミュレーション・
パターン（ｂ）の回折ピークと一致しており、得られた
結晶は共にＢｉＳＴａであることが分かった。また、得
られたＸＲＤＰ（ａ）の回折ピーク（００６），（００
１０）などが共にリートベルト・シミュレーション・パ
ターン（ｂ）に比べて大きいことから、得られた結晶は
共に薄片状であることに起因する強いｃ軸配向性を有し
ていることが分かる。
【００３６】ＳＥＭによる表面観察の結果 ＳＥＭにより薄片の表面をそれぞれ観察したところ、い
ずれの結晶（Ｋ１〜Ｋ３，Ｓ１〜Ｓ６）も表面が滑らか
であることが分かった。のＸ線回折の結果および図１
に示した結晶構造から分かるようにＢｉＳＴａはｃ軸劈
開性を有するので、この滑らかな表面はｃ面であると考
えられる。
ずれの結晶（Ｋ１〜Ｋ３，Ｓ１〜Ｓ６）も表面が滑らか
であることが分かった。のＸ線回折の結果および図１
に示した結晶構造から分かるようにＢｉＳＴａはｃ軸劈
開性を有するので、この滑らかな表面はｃ面であると考
えられる。
【００３７】クロスニコル下における偏光顕微鏡によ
る観察の結果 クロスニコル状態に配設された一対の偏光子の間の回転
ステージ上に得られた結晶を置き、ｃ面についてステー
ジを回転させることにより同期した明暗の有無を調べた
ところ、いずれの結晶（Ｋ１〜Ｋ３，Ｓ１〜Ｓ６）も周
期的な明暗反応が観察された。すなわち、得られた結晶
のａ軸とｂ軸の格子定数は共に等しくないということが
分かった。従って、ＢｉＳＴａの結晶構造から結晶系は
共に斜方晶系であることが分かった。
る観察の結果 クロスニコル状態に配設された一対の偏光子の間の回転
ステージ上に得られた結晶を置き、ｃ面についてステー
ジを回転させることにより同期した明暗の有無を調べた
ところ、いずれの結晶（Ｋ１〜Ｋ３，Ｓ１〜Ｓ６）も周
期的な明暗反応が観察された。すなわち、得られた結晶
のａ軸とｂ軸の格子定数は共に等しくないということが
分かった。従って、ＢｉＳＴａの結晶構造から結晶系は
共に斜方晶系であることが分かった。
【００３８】ＥＰＭＡによる化学組成分析の結果 表１に結晶Ｋ１〜Ｋ３の分析結果を示し、表２に結晶Ｓ
１〜Ｓ６の分析結果を示す。
１〜Ｓ６の分析結果を示す。
【００３９】
【表１】
【００４０】
【表２】
【００４１】表１に示したように、結晶Ｋ１〜Ｋ３は、
タンタルの組成比を化学量論的な組成比の２として計算
すると、ビスマスが化学量論的な組成比の２よりいずれ
も大きかった。すなわち、タンタルに対するビスマスの
組成比が化学量論的な組成比の１よりいずれも大きかっ
た。また、ストロンチウムに対するビスマスの組成比が
いずれも化学量論的な組成比である２の近傍の一定範囲
内であった。
タンタルの組成比を化学量論的な組成比の２として計算
すると、ビスマスが化学量論的な組成比の２よりいずれ
も大きかった。すなわち、タンタルに対するビスマスの
組成比が化学量論的な組成比の１よりいずれも大きかっ
た。また、ストロンチウムに対するビスマスの組成比が
いずれも化学量論的な組成比である２の近傍の一定範囲
内であった。
【００４２】これに対し、表２に示したように、結晶Ｓ
１〜Ｓ６は、タンタルの組成比を化学量論的な組成比の
２として計算すると、ビスマスが化学量論的な組成比の
２よりいずれも小さかった。すなわち、タンタルに対す
るビスマスの組成比が化学量論的な組成比の１よりいず
れも小さかった。また、ストロンチウムに対するビスマ
スの組成比が化学量論的な組成比である２の近傍ではな
く、いずれも１．４〜１．５の近傍であった。
１〜Ｓ６は、タンタルの組成比を化学量論的な組成比の
２として計算すると、ビスマスが化学量論的な組成比の
２よりいずれも小さかった。すなわち、タンタルに対す
るビスマスの組成比が化学量論的な組成比の１よりいず
れも小さかった。また、ストロンチウムに対するビスマ
スの組成比が化学量論的な組成比である２の近傍ではな
く、いずれも１．４〜１．５の近傍であった。
【００４３】強誘電性ヒステリシスの観測結果 得られた結晶片の一辺の両端に金（Ａｕ）の電極を５０
０μｍの間隔で蒸着し、２００℃で１００００Ｖの電圧
をかけて強誘電性ヒステリシスをそれぞれ観測した。そ
の結果、結晶Ｋ１〜Ｋ３については、図４に示したよう
な強誘電性ヒステリシスループがいずれも観測された。
一方、結晶Ｓ１〜Ｓ６については、強誘電性ヒステリシ
スループがいずれも観測されなかった。そこで、結晶Ｓ
１〜Ｓ６について、白金（Ｐｔ）の電極を１００μｍの
間隔で蒸着し、２００℃で５０００Ｖの電圧をかけて再
び強誘電性ヒステリシスをそれぞれ観測した。その結
果、図５に示したような強誘電性ヒステリシスループが
いずれも観測された。これらの強誘電性ヒステリシスル
ープを比べてみると、結晶Ｋ１〜Ｋ３の方が抗電界が低
いことが分かった。
０μｍの間隔で蒸着し、２００℃で１００００Ｖの電圧
をかけて強誘電性ヒステリシスをそれぞれ観測した。そ
の結果、結晶Ｋ１〜Ｋ３については、図４に示したよう
な強誘電性ヒステリシスループがいずれも観測された。
一方、結晶Ｓ１〜Ｓ６については、強誘電性ヒステリシ
スループがいずれも観測されなかった。そこで、結晶Ｓ
１〜Ｓ６について、白金（Ｐｔ）の電極を１００μｍの
間隔で蒸着し、２００℃で５０００Ｖの電圧をかけて再
び強誘電性ヒステリシスをそれぞれ観測した。その結
果、図５に示したような強誘電性ヒステリシスループが
いずれも観測された。これらの強誘電性ヒステリシスル
ープを比べてみると、結晶Ｋ１〜Ｋ３の方が抗電界が低
いことが分かった。
【００４４】そこで、の化学組成分析の結果とこの強
誘電性ヒステリシスの観測の結果とに基づき、抗電界と
組成との関係を調べた。図６はタンタルに対するビスマ
スの組成比と抗電界との関係を表すものである。図７は
ストロンチウムに対するビスマスの組成比と抗電界との
関係を表すものである。なお、図６および図７では、結
晶のＫ１〜Ｋ３とＳ１についてそれぞれ表している。
誘電性ヒステリシスの観測の結果とに基づき、抗電界と
組成との関係を調べた。図６はタンタルに対するビスマ
スの組成比と抗電界との関係を表すものである。図７は
ストロンチウムに対するビスマスの組成比と抗電界との
関係を表すものである。なお、図６および図７では、結
晶のＫ１〜Ｋ３とＳ１についてそれぞれ表している。
【００４５】その結果、図６から分かるように、タンタ
ルに対するビスマスの組成比が化学量論的な組成比より
も大きい方が抗電界が低かった。また、図７から分かる
ように、ストロンチウムに対するビスマスの組成比が化
学量論的な組成比の近傍の一定範囲内に有る方が抗電界
が低く、ストロンチウムに対するビスマスの組成比が大
きい方がより抗電界が低い傾向があった。なお、図６に
おいては、タンタルに対するビスマスの化学量論的な組
成比の位置を破線で示している。図７においては、スト
ロンチウムに対するビスマスの化学量論的な組成比の近
傍の一定範囲（２±０．１７）を梨地で示している。
ルに対するビスマスの組成比が化学量論的な組成比より
も大きい方が抗電界が低かった。また、図７から分かる
ように、ストロンチウムに対するビスマスの組成比が化
学量論的な組成比の近傍の一定範囲内に有る方が抗電界
が低く、ストロンチウムに対するビスマスの組成比が大
きい方がより抗電界が低い傾向があった。なお、図６に
おいては、タンタルに対するビスマスの化学量論的な組
成比の位置を破線で示している。図７においては、スト
ロンチウムに対するビスマスの化学量論的な組成比の近
傍の一定範囲（２±０．１７）を梨地で示している。
【００４６】以上の実験結果から、タンタルに対するビ
スマスの組成比が化学量論的な組成比よりも大きい方が
抗電界が低いことが分かる。また、ストロンチウムに対
するビスマスの組成比が化学量論的な組成比の近傍の一
定範囲（２±０．１７）内にある方が抗電界が低いこと
が分かる。
スマスの組成比が化学量論的な組成比よりも大きい方が
抗電界が低いことが分かる。また、ストロンチウムに対
するビスマスの組成比が化学量論的な組成比の近傍の一
定範囲（２±０．１７）内にある方が抗電界が低いこと
が分かる。
【００４７】なお、このような電気特性の相違は組成の
微妙な相違によるものであり、製造方法の相違によるも
のではない。よって、他の製造方法により製造した層状
結晶構造酸化物であっても、本実施の形態と同一の組成
を有するものであれば、同一の電気特性を得ることがで
きる。
微妙な相違によるものであり、製造方法の相違によるも
のではない。よって、他の製造方法により製造した層状
結晶構造酸化物であっても、本実施の形態と同一の組成
を有するものであれば、同一の電気特性を得ることがで
きる。
【００４８】このように本実施の形態に係る層状結晶構
造酸化物によれば、第２の元素Ｒに対するビスマスの組
成比（２＋ａ）／ｍが化学量論的な組成比２／ｍよりも
大きくなっているので、抗電界が低い良好な強誘電性を
得ることができる。よって、これにより強誘電体不揮発
性メモリ素子を形成すれば、低電圧で動作させることが
でき、品質を改善することができる。
造酸化物によれば、第２の元素Ｒに対するビスマスの組
成比（２＋ａ）／ｍが化学量論的な組成比２／ｍよりも
大きくなっているので、抗電界が低い良好な強誘電性を
得ることができる。よって、これにより強誘電体不揮発
性メモリ素子を形成すれば、低電圧で動作させることが
でき、品質を改善することができる。
【００４９】（第２の実施の形態）図８は本実施の形態
に係るメモリセルの構成を表すものである。このメモリ
セルは、スイッチング用のトランジスタ２０とメモリ素
子３０とから構成されている。このトランジスタ２０は
いわゆるＭＯＳ（Metal-Oxide-Semicondtor ）トランジ
スタであり、半導体基板（例えばＮ型シリコン（Ｓｉ）
半導体基板）４１の上にボロン（Ｂ）などの不純物が注
入されたＰウエル層２１が形成されている。Ｐウエル層
２１のうちソース電極形成領域には、燐（Ｐ）などの不
純物が注入されたＮ+ 層よりなるソース電極２２が形成
されており、ドレイン電極形成領域には、同じくＮ+ 層
よりなるドレイン電極２３が形成されている。ソース電
極２２とドレイン電極２３は適宜の間隔をあけて形成さ
れており、その間の上には二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）より
なるゲート絶縁膜２４を介して多結晶シリコンなどより
なるゲート電極２５が形成されている。
に係るメモリセルの構成を表すものである。このメモリ
セルは、スイッチング用のトランジスタ２０とメモリ素
子３０とから構成されている。このトランジスタ２０は
いわゆるＭＯＳ（Metal-Oxide-Semicondtor ）トランジ
スタであり、半導体基板（例えばＮ型シリコン（Ｓｉ）
半導体基板）４１の上にボロン（Ｂ）などの不純物が注
入されたＰウエル層２１が形成されている。Ｐウエル層
２１のうちソース電極形成領域には、燐（Ｐ）などの不
純物が注入されたＮ+ 層よりなるソース電極２２が形成
されており、ドレイン電極形成領域には、同じくＮ+ 層
よりなるドレイン電極２３が形成されている。ソース電
極２２とドレイン電極２３は適宜の間隔をあけて形成さ
れており、その間の上には二酸化珪素（ＳｉＯ2 ）より
なるゲート絶縁膜２４を介して多結晶シリコンなどより
なるゲート電極２５が形成されている。
【００５０】メモリ素子３０は、半導体基板４１のメモ
リ素子形成領域に、二酸化珪素よりなる層間絶縁膜３１
を介してアルミニウム（Ａｌ）などの適宜の金属よりな
る下部電極３２が形成されている。この下部電極３２の
上の一部領域には、本発明に係る層状結晶構造酸化物
（例えば、ビスマスとストロンチウムとタンタルと酸素
とからなりタンタルに対するビスマスの組成比が化学量
論的な組成比よりも大きいもの）よりなる強誘電体膜３
３が形成されている。この強誘電体膜３３の上には、ア
ルミニウムなどの適宜の金属よりなる上部電極３４が形
成されている。すわなち、このメモリ素子３０は、強誘
電体膜３３に下部電極３２と上部電極３４とらなる一対
の電極が接続されている。なお、強誘電体膜３３は、単
結晶の層状結晶構造酸化物により構成しても、多結晶の
層状結晶構造酸化物により構成してもよい。但し、層状
結晶構造酸化物相のみにより構成することが好ましく、
金属状のビスマスやビスマス合金化合物や他の酸化物な
どの不純物相を含まない方が好ましい。
リ素子形成領域に、二酸化珪素よりなる層間絶縁膜３１
を介してアルミニウム（Ａｌ）などの適宜の金属よりな
る下部電極３２が形成されている。この下部電極３２の
上の一部領域には、本発明に係る層状結晶構造酸化物
（例えば、ビスマスとストロンチウムとタンタルと酸素
とからなりタンタルに対するビスマスの組成比が化学量
論的な組成比よりも大きいもの）よりなる強誘電体膜３
３が形成されている。この強誘電体膜３３の上には、ア
ルミニウムなどの適宜の金属よりなる上部電極３４が形
成されている。すわなち、このメモリ素子３０は、強誘
電体膜３３に下部電極３２と上部電極３４とらなる一対
の電極が接続されている。なお、強誘電体膜３３は、単
結晶の層状結晶構造酸化物により構成しても、多結晶の
層状結晶構造酸化物により構成してもよい。但し、層状
結晶構造酸化物相のみにより構成することが好ましく、
金属状のビスマスやビスマス合金化合物や他の酸化物な
どの不純物相を含まない方が好ましい。
【００５１】トランジスタ２０およびメモリ素子３０の
上には、二酸化珪素よりなる層間絶縁膜４２が形成され
ている。この層間絶縁膜４２には、ドレイン電極２３と
コンタクトをとるためのコンタクトホール４２ａ，上部
電極３４とコンタクトを取るためのコンタクトホール４
２ｂおよび下部電極３２とコンタクトを取るためのコン
タクトホール４２ｃがそれぞれ開口されている。
上には、二酸化珪素よりなる層間絶縁膜４２が形成され
ている。この層間絶縁膜４２には、ドレイン電極２３と
コンタクトをとるためのコンタクトホール４２ａ，上部
電極３４とコンタクトを取るためのコンタクトホール４
２ｂおよび下部電極３２とコンタクトを取るためのコン
タクトホール４２ｃがそれぞれ開口されている。
【００５２】コンタクトホール４２ａにより露出された
ドレイン電極２３の上には、多結晶シリコンなどよりな
る取り出し電極４３が形成されている。また、コンタク
トホール４２ｂにより露出された上部電極３４と取り出
し電極４３の上には、アルミニウムなどの適宜の金属よ
りなる配線４４が形成されており、上部電極３４と取り
出し電極４３（すなわちドレイン電極２３）とを電気的
に接続するようになっている。更に、コンタクトホール
４２ｃにより露出された下部電極３２の上には、アルミ
ニウムなどの適宜の金属よりなる配線４５が形成されて
おり、下部電極３２を図示しない他の素子に対して電気
的に接続するようになっている。
ドレイン電極２３の上には、多結晶シリコンなどよりな
る取り出し電極４３が形成されている。また、コンタク
トホール４２ｂにより露出された上部電極３４と取り出
し電極４３の上には、アルミニウムなどの適宜の金属よ
りなる配線４４が形成されており、上部電極３４と取り
出し電極４３（すなわちドレイン電極２３）とを電気的
に接続するようになっている。更に、コンタクトホール
４２ｃにより露出された下部電極３２の上には、アルミ
ニウムなどの適宜の金属よりなる配線４５が形成されて
おり、下部電極３２を図示しない他の素子に対して電気
的に接続するようになっている。
【００５３】なお、図８においては図示しないが、層間
絶縁膜４２にはソース電極２２およびゲート電極２５に
接続するコンタクトホールがそれぞれ形成されている。
ソース電極２２およびゲート電極２５には各コンタクト
ホールを介して適宜の配線がそれぞれ接続されており、
ゲート電極２５に電圧を加えることによりソース電極２
２とドレイン電極２３の間に電流が流れるようになって
いる。
絶縁膜４２にはソース電極２２およびゲート電極２５に
接続するコンタクトホールがそれぞれ形成されている。
ソース電極２２およびゲート電極２５には各コンタクト
ホールを介して適宜の配線がそれぞれ接続されており、
ゲート電極２５に電圧を加えることによりソース電極２
２とドレイン電極２３の間に電流が流れるようになって
いる。
【００５４】このような構成を有するメモリセルは、例
えば、次のようにして製造することができる。
えば、次のようにして製造することができる。
【００５５】まず、半導体基板４１にボロンなどの不純
物を打ち込みＰウエル層２１を形成する。次いで、ソー
ス電極形成領域およびドレイン電極形成領域に選択的に
燐などの不純物を打ち込み、Ｎ+ 層よりなるソース電極
２２およびドレイン電極２３を形成する。続いて、ソー
ス電極２２およびドレイン電極２３を形成したＰエウル
層２１の表面を酸化し、ゲート酸化膜２４を形成する。
そののち、ソース電極２２とドレイン電極２３との間の
上に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法
により多結晶シリコン膜を選択的に積層し、ゲート電極
２５を形成する。これにより、トランジスタ２０が形成
される。
物を打ち込みＰウエル層２１を形成する。次いで、ソー
ス電極形成領域およびドレイン電極形成領域に選択的に
燐などの不純物を打ち込み、Ｎ+ 層よりなるソース電極
２２およびドレイン電極２３を形成する。続いて、ソー
ス電極２２およびドレイン電極２３を形成したＰエウル
層２１の表面を酸化し、ゲート酸化膜２４を形成する。
そののち、ソース電極２２とドレイン電極２３との間の
上に、例えばＣＶＤ（Chemical Vapor Deposition ）法
により多結晶シリコン膜を選択的に積層し、ゲート電極
２５を形成する。これにより、トランジスタ２０が形成
される。
【００５６】トランジスタ２０を形成したのち、表面に
層間絶縁膜３１を形成する。次いで、メモリ素子形成領
域にアルミニウムなどよりなる金属膜を選択的に蒸着
し、下部電極３２を形成する。続いて、下部電極３２の
上の一部領域に本発明に係る層状結晶構造酸化物の薄膜
を選択的に積層し、強誘電体膜３３を形成する。なお、
この層状結晶構造酸化物の薄膜は、気相法によって半導
体基板４１の表面に層状結晶構造酸化物の結晶を析出さ
せることにより積層することができる。そののち、この
強誘電体膜３３の上にアルミニウムなどよりなる金属膜
を選択的に蒸着し、上部電極３４を形成する。これによ
り、メモリ素子３０が形成される。
層間絶縁膜３１を形成する。次いで、メモリ素子形成領
域にアルミニウムなどよりなる金属膜を選択的に蒸着
し、下部電極３２を形成する。続いて、下部電極３２の
上の一部領域に本発明に係る層状結晶構造酸化物の薄膜
を選択的に積層し、強誘電体膜３３を形成する。なお、
この層状結晶構造酸化物の薄膜は、気相法によって半導
体基板４１の表面に層状結晶構造酸化物の結晶を析出さ
せることにより積層することができる。そののち、この
強誘電体膜３３の上にアルミニウムなどよりなる金属膜
を選択的に蒸着し、上部電極３４を形成する。これによ
り、メモリ素子３０が形成される。
【００５７】メモリ素子３０を形成したのち、このメモ
リ素子３０およびトランジスタ２０の上に層間絶縁膜４
２を形成し、ドレイン電極２３，上部電極３４および下
部電極３２の一部表面をそれぞれ露出するコンタクトホ
ール４２ａ，４２ｂ，４２ｃおよび図示しないがソース
電極２２およびゲート電極２５の一部表面をそれぞれ露
出するコンタクトホールをそれぞれ開口する。次いで、
コンタクトホール４２ａに例えばＣＶＤ法により多結晶
シリコン層を選択的に積層し、取り出し電極４３を形成
する。続いて、アルミニウムなどよりなる金属膜を選択
的に蒸着し、配線４４，４５などを形成する。これによ
り、トランジスタ２０とメモリ素子３０が電気的に接続
され、図８に示したメモリセルが形成される。
リ素子３０およびトランジスタ２０の上に層間絶縁膜４
２を形成し、ドレイン電極２３，上部電極３４および下
部電極３２の一部表面をそれぞれ露出するコンタクトホ
ール４２ａ，４２ｂ，４２ｃおよび図示しないがソース
電極２２およびゲート電極２５の一部表面をそれぞれ露
出するコンタクトホールをそれぞれ開口する。次いで、
コンタクトホール４２ａに例えばＣＶＤ法により多結晶
シリコン層を選択的に積層し、取り出し電極４３を形成
する。続いて、アルミニウムなどよりなる金属膜を選択
的に蒸着し、配線４４，４５などを形成する。これによ
り、トランジスタ２０とメモリ素子３０が電気的に接続
され、図８に示したメモリセルが形成される。
【００５８】このようにして製造されるメモリセルは、
次のように作用する。
次のように作用する。
【００５９】このメモリセルでは、トランジスタ２０の
ゲート電極２５に電圧が加えられると、トランジスタ２
０のスイッチが“オン”となり、ソース電極２２とドレ
イン電極２３との間に電流が流れる。これにより、取り
出し電極４３および配線４４を介してメモリ素子３０に
電流が流れ、上部電極３４と下部電極３２の間に電圧が
加えられる。メモリ素子３０では、電圧が加えられると
強誘電体膜３３において分極がおこる。この電圧−分極
特性にはヒステリシスがあることから、このヒステリシ
スを利用して“１”または“０”のデータの記憶あるい
は読み出しが行なわれる。この際、この強誘電体膜３３
は本発明に係る層状結晶構造酸化物により構成されてい
るので、抗電界が低く、加えられる圧力が低くてもデー
タの記憶あるいは読み出しを行うことができる。
ゲート電極２５に電圧が加えられると、トランジスタ２
０のスイッチが“オン”となり、ソース電極２２とドレ
イン電極２３との間に電流が流れる。これにより、取り
出し電極４３および配線４４を介してメモリ素子３０に
電流が流れ、上部電極３４と下部電極３２の間に電圧が
加えられる。メモリ素子３０では、電圧が加えられると
強誘電体膜３３において分極がおこる。この電圧−分極
特性にはヒステリシスがあることから、このヒステリシ
スを利用して“１”または“０”のデータの記憶あるい
は読み出しが行なわれる。この際、この強誘電体膜３３
は本発明に係る層状結晶構造酸化物により構成されてい
るので、抗電界が低く、加えられる圧力が低くてもデー
タの記憶あるいは読み出しを行うことができる。
【００６０】このように本実施の形態に係るメモリセル
によれば、強誘電体膜３３を本発明に係る層状結晶構造
酸化物すなわち抗電界が低い強誘電体により構成するよ
うにしたので、低電圧で動作させることができ、品質を
改善することができる。
によれば、強誘電体膜３３を本発明に係る層状結晶構造
酸化物すなわち抗電界が低い強誘電体により構成するよ
うにしたので、低電圧で動作させることができ、品質を
改善することができる。
【００６１】以上、各実施の形態を挙げて本発明を説明
したが、本発明はこれらの各実施の形態に限定されるも
のではなく、その均等の範囲内で種々変形可能である。
例えば、上記第１の実施の形態においては、本発明に係
る層状結晶構造酸化物が他の組成のものに比べて抗電界
が低いことをＢｉＳＴａによる具体的な実験例により説
明したが、ビスマスと第１の元素Ｍｅと第２の元素Ｒと
酸素とからなる層状結晶構造酸化物（第１の元素Ｍｅは
ナトリウム，カリウム，カルシウム，バリウム，ストロ
ンチウム，鉛およびビスマスからなる群のうちの少なく
とも１種，第２の元素Ｒは鉄，チタン，ニオブ，タンタ
ルおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１
種）についても同様の結果を得ることができる。
したが、本発明はこれらの各実施の形態に限定されるも
のではなく、その均等の範囲内で種々変形可能である。
例えば、上記第１の実施の形態においては、本発明に係
る層状結晶構造酸化物が他の組成のものに比べて抗電界
が低いことをＢｉＳＴａによる具体的な実験例により説
明したが、ビスマスと第１の元素Ｍｅと第２の元素Ｒと
酸素とからなる層状結晶構造酸化物（第１の元素Ｍｅは
ナトリウム，カリウム，カルシウム，バリウム，ストロ
ンチウム，鉛およびビスマスからなる群のうちの少なく
とも１種，第２の元素Ｒは鉄，チタン，ニオブ，タンタ
ルおよびタングステンからなる群のうちの少なくとも１
種）についても同様の結果を得ることができる。
【００６２】また、上記第２の実施の形態においては、
トランジスタ２０とメモリ素子３０とにより構成された
メモリセルについて説明したが、本発明には、強誘電体
膜に一対の電極が接続されると共に、強誘電体膜を本発
明に係る層状結晶構造酸化物により構成したメモリ素子
を有していれば全て含まれる。よって、例えば、トラン
ジスタ２０の構成は、ＭＯＳトランジスタに限らず、Ｍ
ＥＳＦＥＴ（Metal Semicondauctor Field Effect Tran
sistor）などでもよい。
トランジスタ２０とメモリ素子３０とにより構成された
メモリセルについて説明したが、本発明には、強誘電体
膜に一対の電極が接続されると共に、強誘電体膜を本発
明に係る層状結晶構造酸化物により構成したメモリ素子
を有していれば全て含まれる。よって、例えば、トラン
ジスタ２０の構成は、ＭＯＳトランジスタに限らず、Ｍ
ＥＳＦＥＴ（Metal Semicondauctor Field Effect Tran
sistor）などでもよい。
【００６３】更に、上記第２の実施の形態においては、
１つのメモリセルについて説明したが、複数のメモリセ
ルを集積したＬＳＩ（Large Scale Integrated Circui
t）メモリについても同様に適用することができる。
１つのメモリセルについて説明したが、複数のメモリセ
ルを集積したＬＳＩ（Large Scale Integrated Circui
t）メモリについても同様に適用することができる。
【００６４】加えて、上記第２の実施の形態において
は、本発明の層状結晶構造酸化物をメモリ素子に用いる
場合について説明したが、メモリ素子以外の容量体に用
いることもできる。
は、本発明の層状結晶構造酸化物をメモリ素子に用いる
場合について説明したが、メモリ素子以外の容量体に用
いることもできる。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように本発明に係る層状結
晶構造酸化物によれば、第２の元素に対するビスマスの
組成比が化学量論的な組成比よりも大きいので、抗電界
が低い良好な強誘電性を得ることができる。よって、こ
れにより強誘電体不揮発性メモリ素子を形成すれば、低
電圧で動作させることができ、品質を改善することがで
きる。
晶構造酸化物によれば、第２の元素に対するビスマスの
組成比が化学量論的な組成比よりも大きいので、抗電界
が低い良好な強誘電性を得ることができる。よって、こ
れにより強誘電体不揮発性メモリ素子を形成すれば、低
電圧で動作させることができ、品質を改善することがで
きる。
【００６６】また、本発明に係るメモリ素子によれば、
第２の元素に対するビスマスの組成比が化学量論的な組
成比よりも大きい層状結晶構造酸化物により強誘電体膜
を構成するようにしたので、低電圧で動作させることが
でき、品質を改善することができる。
第２の元素に対するビスマスの組成比が化学量論的な組
成比よりも大きい層状結晶構造酸化物により強誘電体膜
を構成するようにしたので、低電圧で動作させることが
でき、品質を改善することができる。
【図１】本発明の第１の実施の形態に係る層状結晶構造
酸化物の結晶構造を表す概念図である。
酸化物の結晶構造を表す概念図である。
【図２】得られた層状結晶構造酸化物Ｋ１の組成を示す
Ｘ線回折パターン図（ａ）であり、リートベルト・シミ
ュレーション・パターン（ｂ）と共に表している。
Ｘ線回折パターン図（ａ）であり、リートベルト・シミ
ュレーション・パターン（ｂ）と共に表している。
【図３】得られた層状結晶構造酸化物Ｓ１の組成を示す
Ｘ線回折パターン図（ａ）であり、リートベルト・シミ
ュレーション・パターン（ｂ）と共に表している。
Ｘ線回折パターン図（ａ）であり、リートベルト・シミ
ュレーション・パターン（ｂ）と共に表している。
【図４】得られた層状結晶構造酸化物Ｋ１〜Ｋ３の強誘
電性ヒステリシスループを表す特性図である。
電性ヒステリシスループを表す特性図である。
【図５】得られた層状結晶構造酸化物Ｓ１〜Ｓ６の強誘
電性ヒステリシスループを表す特性図である。
電性ヒステリシスループを表す特性図である。
【図６】タンタルに対するビスマスの組成比と抗電界と
の関係を表す特性図である。
の関係を表す特性図である。
【図７】ストロンチウムに対するビスマスの組成比と抗
電界との関係を表す特性図である。
電界との関係を表す特性図である。
【図８】本発明の第２の実施の形態に係るメモリセルを
表す構成図である。
表す構成図である。
１１…［Ｂｉ2 Ｏ2 ］2+に該当する層、１２…［ＭｅＲ
2 Ｏ7 ］2-に該当する層、２０…トランジスタ、２１…
Ｐウエル層、２２…ソース電極、２３…ドレイン電極、
２４…ゲート酸化膜、２５…ゲート電極、３０…メモリ
素子、３１，４２…層間絶縁膜、３２…下部電極、３３
…強誘電体膜、３４…上部電極、４１…半導体基板、４
２ａ，４２ｂ，４２ｃ…コンタクトホール、４３…取り
出し電極、４４，４５…配線
2 Ｏ7 ］2-に該当する層、２０…トランジスタ、２１…
Ｐウエル層、２２…ソース電極、２３…ドレイン電極、
２４…ゲート酸化膜、２５…ゲート電極、３０…メモリ
素子、３１，４２…層間絶縁膜、３２…下部電極、３３
…強誘電体膜、３４…上部電極、４１…半導体基板、４
２ａ，４２ｂ，４２ｃ…コンタクトホール、４３…取り
出し電極、４４，４５…配線
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 21/8242 Ｈ０１Ｌ 29/78 ３７１ 21/8247 29/788 29/792 (72)発明者 鈴木 真之 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内
Claims (13)
- 【請求項１】 ビスマス（Ｂｉ）と第１の元素と第２の
元素と酸素（Ｏ）とからなると共に、第１の元素はナト
リウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ），カルシウム（Ｃ
ａ），バリウム（Ｂａ），ストロンチウム（Ｓｒ），鉛
（Ｐｂ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群のうちの少
なくとも１種でありかつ第２の元素は鉄（Ｆｅ），チタ
ン（Ｔｉ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ）および
タングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種
である層状結晶構造酸化物であって、 第２の元素に対するビスマスの組成比が化学量論的な組
成比よりも大きいことを特徴とする層状結晶構造酸化
物。 - 【請求項２】 第１の元素に対するビスマスの組成比が
化学量論的な組成比２／（ｍ−１）を含む（２±０．１
７）／（ｍ−１）の範囲内であり、ｍは２から５のうち
のいずれかの整数であることを特徴とする請求項１記載
の層状結晶構造酸化物。 - 【請求項３】 第１の元素はストロンチウムであり、第
２の元素はタンタルであることを特徴とする請求項１記
載の層状結晶構造酸化物。 - 【請求項４】 タンタルに対するビスマスの化学量論的
な組成比が１である層状結晶構造酸化物であって、 タンタルに対するビスマスの組成比が１よりも大きく
１．０８以下であることを特徴とする請求項３記載の層
状結晶構造酸化物。 - 【請求項５】 第１の元素はストロンチウムであり、第
２の元素はタンタルであることを特徴とする請求項２記
載の層状結晶構造酸化物。 - 【請求項６】 ストロンチウムに対するビスマスの化学
量論的な組成比が２である層状結晶構造酸化物であっ
て、 ストロンチウムに対するビスマスの組成比が１．８８以
上２．０６以下の範囲内であることを特徴とする請求項
５記載の層状結晶構造酸化物。 - 【請求項７】 ビスマス（Ｂｉ）と第１の元素と第２の
元素と酸素（Ｏ）とからなると共に、第１の元素はナト
リウム（Ｎａ），カリウム（Ｋ），カルシウム（Ｃ
ａ），バリウム（Ｂａ），ストロンチウム（Ｓｒ），鉛
（Ｐｂ）およびビスマス（Ｂｉ）からなる群のうちの少
なくとも１種でありかつ第２の元素は鉄（Ｆｅ），チタ
ン（Ｔｉ），ニオブ（Ｎｂ），タンタル（Ｔａ）および
タングステン（Ｗ）からなる群のうちの少なくとも１種
である層状結晶構造酸化物により構成した強誘電体膜に
一対の電極を接続したメモリ素子であって、 前記層状結晶構造酸化物における第２の元素に対するビ
スマスの組成比が化学量論的な組成比よりも大きいこと
を特徴とするメモリ素子。 - 【請求項８】 前記層状結晶構造酸化物における第１の
元素に対するビスマスの組成比が化学量論的な組成比２
／（ｍ−１）を含む（２±０．１７）／（ｍ−１）であ
ることを特徴とする請求項７記載のメモリ素子。 - 【請求項９】 前記層状結晶構造酸化物における第１の
元素はストロンチウムであり、第２の元素はタンタルで
あることを特徴とする請求項７記載のメモリ素子。 - 【請求項１０】 タンタルに対するビスマスの化学量論
的な組成比が１である前記層状結晶構造酸化物により強
誘電体膜を構成したメモリ素子であって、 前記層状結晶構造酸化物におけるタンタルに対するビス
マスの組成比が１よりも大きく１．０８以下であること
を特徴とする請求項９記載のメモリ素子。 - 【請求項１１】 前記層状結晶構造酸化物における第１
の元素はストロンチウムであり、第２の元素はタンタル
であることを特徴とする請求項８記載のメモリ素子。 - 【請求項１２】 ストロンチウムに対するビスマスの化
学量論的な組成比が２である前記層状結晶構造酸化物に
より強誘電体膜を構成したメモリ素子であって、 前記層状結晶構造酸化物におけるストロンチウムに対す
るビスマスの組成比が１．８８以上２．０６以下の範囲
内であることを特徴とする請求項１１記載のメモリ素
子。 - 【請求項１３】 強誘電体膜は前記層状結晶構造酸化物
の相のみにより構成されたことを特徴とする請求項７記
載のメモリ素子。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07615497A JP3879784B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 層状結晶構造酸化物およびそれを用いたメモリ素子 |
| KR1019980010505A KR19980080718A (ko) | 1997-03-27 | 1998-03-26 | 층상 결정 구조 산화물, 그의 제조 방법 및 그를 사용한 메모리소자 |
| US09/048,050 US6174463B1 (en) | 1997-03-27 | 1998-03-26 | Layer crystal structure oxide, production method thereof and memory element using the same |
| US09/149,712 US6106616A (en) | 1997-03-27 | 1998-09-09 | Layer crystal structure oxide, production method thereof, and memory element using the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP07615497A JP3879784B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 層状結晶構造酸化物およびそれを用いたメモリ素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10273395A true JPH10273395A (ja) | 1998-10-13 |
| JP3879784B2 JP3879784B2 (ja) | 2007-02-14 |
Family
ID=13597126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP07615497A Expired - Fee Related JP3879784B2 (ja) | 1997-03-27 | 1997-03-27 | 層状結晶構造酸化物およびそれを用いたメモリ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3879784B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003031774A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-31 | Sony Corp | 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びその製造方法 |
-
1997
- 1997-03-27 JP JP07615497A patent/JP3879784B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003031774A (ja) * | 2001-07-18 | 2003-01-31 | Sony Corp | 強誘電体型不揮発性半導体メモリ及びその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3879784B2 (ja) | 2007-02-14 |
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