強誘電体を用いた不揮発性多値・アナログメモリの研究

使用铁电材料的非易失性多级/模拟存储器的研究

• 批准号: 16656092
• 负责人: 徳光 永輔
• 金额: $ 2.3万
• 依托单位: Tokyo Institute of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• 财政年份: 2004
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2004 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-16656092/
• 关键词: 強誘電体メモリ(FeRAM); 不揮発性メモリ; 多値メモリ; アナログメモリ; 強誘電体ゲートトランジスタ; 部分分極反転

本研究の目的は、将来の不揮発性多値・アナログメモリ実現に向けて、強誘電体薄膜材料の多値およびアナログ情報の記憶能力・保持機能を明らかにし、多値メモリ、アナログメモリに適したデバイスと回路構成を提案することである。本研究では、強誘電体ゲートトランジスタが、ゲート絶縁膜となる強誘電体膜の部分分極反転状態を利用するとドレイン電流値がアナログ的に変化し、かつその値を記憶できることを示した。本研究では、2種類のデバイスを試作して測定を行った。最初に、強誘電体に(Sm, Sr)Bi_2Ta_2O_9 (SSBT)、半導体にシリコンを用いた金属/強誘電体/金属/絶縁体/半導体(MFMIS)構造の強誘電体ゲートトランジスタを作製し、電気的特性を評価した。強誘電体ゲートによる正常なメモリ特性を得ることができたが、メモリの保持時間は強誘電体を完全に分極させた場合でも不十分であった。さらに部分分極反転状態を利用するとより保持特性は劣化する傾向があることが分かった。次に、チャネルにシリコンではなく導電性酸化物のインジウム・スズ酸化物(ITO)を、強誘電体には大きな残留分極が得られる(Bi, La)_4Ti_3O_<12> (BLT)を用いた強誘電体ゲート薄膜トランジスタを作製したところ、不揮発性メモリ機能を持つ良好なトランジスタ特性が得られた。特にメモリ特性を評価したところ、保持時間は1日以上であった。このデバイスに強誘電体が完全には分極しない低電圧で書き込みを行い、部分分極反転状態で保持特性を測定したところ、ドレイン電流は10^3秒まで全く変化せず、不揮発性多値・アナログメモリとして有望であることが明らかとなった。

は の purpose this study, on future の not wield 発 sex many numerical ア ナ ロ グ メ モ リ be am に to け て, strong electricity body thin film material lure の more numerical お よ び ア ナ ロ グ intelligence の memory capacity, maintain functional を Ming ら か に し, much numerical メ モ リ, ア ナ ロ グ メ モ リ に optimum し た デ バ イ ス と circuit of を proposal す る こ と で あ る. This study で は, strong electricity body ゲ lure ー ト ト ラ ン ジ ス タ が, ゲ ー ト never try membrane と な る film の part points very strong electric lure body inverse planning state を す use る と ド レ イ ン current numerical が ア ナ ロ グ of に - し, か つ そ の numerical を memory で き る こ と を shown し た. In this study, で で and two types of デバ デバ スを スを were used to conduct て て determination of を rows った. Initial に, strong electricity body に lure (Sm, Sr) Bi_2Ta_2O_9 (SSBT), semiconductor に シ リ コ ン を with い た metal/strong induced electricity body/metal/semiconductor/never try body (MFMIS) strong tectonic の induced electricity body ゲ ー ト ト ラ ン ジ ス タ を features of し, electric 気 を review 価 し た. Strong electricity body ゲ lure ー ト に よ る normal な メ モ リ features を have る こ と が で き た が, メ モ リ の hold time は strong electricity body を completely に points very lure さ せ た occasions で も not quite で あ っ た. The さらに part of the polarization is inverted to the 転 state を utilizes the するとよ <s:1> to maintain the characteristic of the <s:1> deterioration する tendency がある the とが とが division った った. に, チ ャ ネ ル に シ リ コ ン で は な く conductivity acidification content の イ ン ジ ウ ム · ス ズ acidification (ITO) を, strong electricity body に lure は big き な residual points so が ら れ る (Bi, La) _4Ti_3O_ < 12 > (BLT) を い た strong electricity body ゲ lure ー ト film ト ラ ン ジ ス タ を cropping し た と こ ろ, not wield 発 メ モ リ function を hold good つ な ト ラ ン ジ ス タ features が must ら れ た. Special にメモリ feature を evaluation 価 <s:1> たと であった ろ ろ, retention time を more than 1 day であった. Strong こ の デ バ イ ス に induced electricity body が completely に は points very し な い low electricity 圧 で book き 込 み を line い, part points against state planning で keep を determined し た と こ ろ, ド レ イ ン current は 10 ^ 3 seconds ま で く all variations change せ ず, not wield 発 sex more numerical ア ナ ロ グ メ モ リ と し て is expected to be で あ る こ と が Ming ら か と な っ た.

项目成果

Ferroelectric Split-Gate-Field-Effect-Transistors for Nonvolatile Memory Cell Array

用于非易失性存储单元阵列的铁电分栅场效应晶体管

• 发表时间: 2004
• 期刊: IEICE TRANS.ELECTRON. Vol.E87-C, No.10
• 作者: 井坂勉;長谷川晶一;寺島俊介;関井康雄;林友直;Hirokazu SAIKI
• 通讯作者: Hirokazu SAIKI

Characterization of Metal-Ferroelectric-Metal-Insulator-Semiconductor(MFMIS) FETs Using (Sr,Sm)_<0.8>Bi_<2.2>Ta_2O_9 (SSBT) Thin Films

使用 (Sr,Sm)_<0.8>Bi_<2.2>Ta_2O_9 (SSBT) 薄膜表征金属-铁电-金属-绝缘体-半导体 (MFMIS) FET

• 发表时间: 2004
• 期刊: Materials Research Society Symp.Proc. Vol.784
• 作者: Takaaki Miyasako;Masaru Senoo;Eisuke Tokumitsu;Takaaki Miyasako;Hirokazu SAIKI;Takaaki MIYASAKO;Makoto Nakayama;Hirokazu Saiki
• 通讯作者: Hirokazu Saiki

Electrical Properties of Sol-Gel Derived Ferroelectric Pb(Zr,Ti)O_3 Films Fabricated Using Low-Pressure Consolidation Process

低压固结工艺制备溶胶-凝胶法铁电Pb(Zr,Ti)O_3薄膜的电学性能

• 发表时间: 2004
• 期刊: IEICE Transactions on Electronics Vol.E87-C No.10
• 作者: Takaaki Miyasako;Masaru Senoo;Eisuke Tokumitsu
• 通讯作者: Eisuke Tokumitsu

Source Gas Pulse-Introduced MOCVD of HfO_2 Thin Films using Hf(O-t-C_4H_9)_4

使用 Hf(O-t-C_4H_9)_4 源气体脉冲引入 HfO_2 薄膜 MOCVD

• 发表时间: 2004
• 期刊: Journal of The Electrochemical Society 151(11)
• 作者: 井坂勉;長谷川晶一;寺島俊介;関井康雄;林友直;Hirokazu SAIKI;Takaaki MIYASAKO;Makoto Nakayama
• 通讯作者: Makoto Nakayama

Electrical Characteristics of Ferroelectric-Gate Thin Film Transistors using ITO Channel

使用 ITO 通道的铁电栅薄膜晶体管的电气特性

• 发表时间: 2004
• 期刊: 2004 International Workshop on DIELECTRIC THIN FILMS FOR FUTURE ULSI DEVISES-SCIENCE AND TECHNOLOGY (IWDTF 2004)
• 作者: 井坂勉;長谷川晶一;寺島俊介;関井康雄;林友直;Hirokazu SAIKI;Takaaki MIYASAKO;Makoto Nakayama;Hirokazu Saiki;E.Tokumitsu;Masaru Senoo
• 通讯作者: Masaru Senoo