强电介质层及其制法、强电介质电容器及强电介质存储器制造技术

本发明专利技术提供一种适于非破坏读出法的强电介质层及其制造方法。本发明专利技术的强电介质层（３０）是一种含有空间电荷的强电介质层（３０），对所述强电介质层（３０）的膜厚方向上，在上部或下部的至少任一方中，所述空间电荷具有空间电荷浓度峰值。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种强电介质层、强电介质层的制造方法、强电介质电容器以及强电介质存储器，特别是涉及到适于非破坏读出的强电介质层。
技术介绍
目前，作为IC存储器，就有强电介质存储器的提案。强电介质存储器是一种用1对电极夹持强电介质层所组成的存储器。强电介质膜具有如图1的实线所示的磁滞特性，是通过自动极化来保存数据的。下面说明强电介质存储器的工作方法的一个例子。例如，定义正的残留极化值(图1的A)为“1”、负的残留极化值(图1的B)为“0”。当施加了正的读出电压时，若存储器单元上写有数据“0”，则从负的极化状态转换为正的极化状态，而在存储器单元上写有数据“1”时，不发生极化状态的转换。因此，可以检测出与各自的状态相对应的电荷量，可以辨别出是“0”或“1”。在所述的工作方法中，为了把通过施加的读出电压而转换的强电介质膜，返回到原来的极化状态，有必要再次施加写入电压。近年来，作为其他的强电介质存储器的工作方法，提出了下面的「非破坏读出法」。在「非破坏读出法」中，对于如图1实线所示的磁滞特性的A以及B，施加了微小电压时的A和B的错位之差，即利用根据A和B的电容之差来执行读出。(参照Integrated Ferroelectrics，2001，Vo 1.40，pp.41-45)。根据该方法，无须把随着读出时的电压的施加，由一个极化状态向另一个极化状态变化的强电介质电容器，为了恢复到原来的极化状态而再次施加写入电压。然而，一般地根据磁滞特性的“A”和“B”的错位之差小。因此，为了提高根据该方法的强电介质存储器的读出边界，有必要尽可能地加大根据磁滞特性A和B的错位之差，即容量之差。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种适于非破坏读出法、且在磁滞特性A和B中错位差别大的强电介质层及其制造方法。另外，本专利技术的另外的目的在于提供一种使用了所述的强电介质层的强电介质电容器和强电介质存储器。(1)本专利技术的强电介质层，是一种含有空间电荷的强电介质层，其中，所述空间电荷，在所述的强电介质层的膜厚方向的上部或下部的至少一方中，具有空间电荷浓度峰值。因此，在强电介质层中，由于具有从它的上部或者下部的具有空间电荷浓度峰值的部分，所以可以生成向其他部分的方向的内部偏磁电场。其结果，如图1虚线的磁滞特性所示，可以提供具有对于电压轴向正或负方向移位的磁滞特性的强电介质层。在于本专利技术的强电介质层中，所述的强电介质层是在所述上部和所述下部，具有空间电荷的浓度峰值，所述上部的空间电荷和所述下部的空间电荷的极性是可以不同的。根据该实施方式，强电介质层在它的上部或下部的层，具有极性不同的空间电荷的浓度峰值，所以，可以获得产生强度更大的内部偏磁电场的强电介质层。其结果，可提供和在上部或下部的至少的一方中，具有空间电荷浓度峰值相比，如图1虚线的磁滞特性所示的，具有相对于电压轴的正或负方向移位的磁滞特性的强电介质层。(2)本专利技术的强电介质层的制造方法，是一种含有空间电荷的强电介质层的制造方法，其中，所述空间电荷是在对所述强电介质层的膜厚方向的上部或下部中的至少一方中，通过生成结晶缺陷的而形成的。根据本专利技术的制造方法，对于强电介质层的膜厚方向的上部或下部中产生结晶缺陷的方法，可以制造在上部或下部中，具有空间电荷的浓度峰值的强电介质层。并且，在本专利技术的强电介质层的制造方法中，所述空间电荷是通过所述强电介质层的膜厚方向的上部或下部中产生结晶缺陷而形成的，所以可以使所述上部的空间电荷和所述下部的空间电荷的极性不相同。根据该实施方式，对于强电介质层的膜厚的上部和下部，通过如愿地形成结晶缺陷，可以形成在强电介质层的上部和下部，具有空间电荷的浓度峰值的强电介质层。(3)本专利技术的强电介质层的制造方法，包括形成通过产生结晶缺陷而生成的、含有空间电荷的第1强电介质部的工序；和在所述第1强电介质部的上方形成第2强电介质部的工序。根据本专利技术的强电介质层的制造方法，通过把含有空间电荷的第1强电介质部和由通常的结构组成的第2强电介质部层叠的方法，可以形成相对于膜厚方向，在上部或者下部，具有空间电荷浓度峰值的强电介质层。并且，在本专利技术的强电介质层的制造方法中，是在所述第2电介质部的上方，形成含有通过产生结晶缺陷而生成的空间电荷的第3强电介质部；可以使所述第1强电介质部的空间电荷和所述第3强电介质部的空间电荷的极性不相同。根据该实施方式，强电介质层是由第1～第3强电介质部层叠而构成，在第1和第3强电介质部中，含有极性不同的空间电荷。因此，可以形成相对于膜厚方向，在上部或下部，具有空间电荷的浓度峰值的强电介质层。本专利技术的强电介质层的制造方法，还可以采取下述的实施方式。(A)根据本专利技术的强电介质层的制造方法，所述结晶缺陷，可以通过使所述强电介质层的化学计量组成的一部分缺损的方法形成。在该实施方式中，例如，在强电介质层的组合物中，利用降低了所定的组成比例的原料液来形成强电介质层的方法，可以如愿地生成结晶缺陷。其结果，可以制造出在强电介质层的上部或下部的至少任一方中，具有空间电荷浓度峰值的强电介质层。(B)根据本专利技术的强电介质层的制造方法，所述结晶缺陷是可以通过进行控制氧的分压的结晶化热处理而形成。在该实施方式中，例如，利用含有强电介质材料的原料液形成涂布膜之后，进行控制氧的分压的结晶化的方法，在强电介质层，可以如愿地产生氧的缺陷。其结果，可以制造出在强电介质层的上部或下部中的至少任一方中，具有空间电荷浓度峰值的强电介质层。(C)根据本专利技术的强电介质层的制造方法，所述结晶缺陷是利用引入杂质而形成的。因此，可以在希望的位置上产生空间电荷，可以制造出在强电介质层的上部或下部的至少任一方中，具有空间电荷浓度峰值的强电介质层。本专利技术的强电介质电容器是包含所述的强电介质层而构成的。本专利技术的强电介质存储器是包含所述的强电介质电容器而构成的。本专利技术的强电介质存储器是包含具有如愿地使空间电荷分布在膜厚方向的强电介质层的强电介质电容器而组成的。这种强电介质层，因为如图1虚线所示的磁滞特性，相对于电压轴，正或负方向移位，施加微小电压时的图1的A’和B’中错位之差，变为更大。因此，在本专利技术的强电介质存储器中，容易进行辨别“0”或“1”，提供了可信度高的强电介质存储器。另外，读出时不会出现由于施加的电压使强电介质层的极化互换，所以无需为了恢复极化状态而再次施加电压，可以减少强电介质层的恶化。附图说明图1是表示强电介质层的磁滞特性的图。图2A是模式性表示有关本实施方式的强电介质电容器的截面图；图2B是表示强电介质层的空间电荷的分布情形的图。图3A是模式性表示有关变形例的强电介质电容器的截面图；图3B是表示强电介质层的空间电荷的分布情形的图。具体实施例方式1.强电介质电容器在本实施方式中，参照图2A、图2B对具有本专利技术的强电介质层的强电介质电容器C100进行说明。图2A是模式性表示本实施方式的强电介质电容器C100的截面图。图2B是表示对强电介质层的膜厚方向的空间电荷的分布图。如图2A所示，涉及本实施方式的强电介质电容器C100，是形成在基体10的上面。在此，所谓基体10是指包含晶体管形成区域等的构成。强电介质电容器C100是由第1电极(下部电极)20、强电介质层30和第2电极(上部电极)22顺次层叠而构成的。如本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种强电介质层，含有空间电荷，其特征在于：所述空间电荷是对所述强电介质层的膜厚方向上，在上部或下部的至少一方中，具有空间电荷浓度峰值。

【技术特征摘要】
JP 2003-3-27 2003-0882191.一种强电介质层，含有空间电荷，其特征在于所述空间电荷是对所述强电介质层的膜厚方向上，在上部或下部的至少一方中，具有空间电荷浓度峰值。2.根据权利要求1所述的强电介质层，其特征在于；所述的强电介质层，在所述上部或所述下部中，具有空间电荷浓度峰值；所述上部的空间电荷的极性和所述下部的空间电荷的极性是不同的。3.一种强电介质层的制造方法，所述电介质层含有空间电荷，其特征在于所述空间电荷是通过对所述强电介质层的膜厚方向上，在上部或下部的至少一方中，产生结晶缺陷而形成。4.根据权利要求3所述的强电介质层的制造方法，其特征在于所述空间电荷是通过对所述强电介质层的膜厚方向上，在上部或下部产生结晶缺陷而形成；所述上部的空间电荷极性和所述下部的空间电荷的极性是不同的。5.一种强电介质层的制造方法，其特征在于，包括含有通过产生结晶缺陷而形成的空间电荷的第1强电介质部形成工序；在所述第1强电介质部的上方，形成第2强电介质部的工序。6.根据权利要求5所述的强电介质层的制造方法，其特征在于，还包括通过在所述第2强电介质部的上方，产生结晶缺陷而形成含有空间电荷的...

【专利技术属性】
技术研发人员：柄泽润一，大桥幸司，滨田泰彰，木岛健，名取荣治，
申请(专利权)人：精工爱普生株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]