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。

这项研究的目的是阐明铁电薄膜材料的记忆能力和保留功能，以用于多价值和模拟信息，并提出适合多价值和模拟记忆的设备和电路配置，以实现未来的非万能多元素多价值和模拟记忆。在这项研究中，我们表明，当铁电栅极晶体管使用铁电膜的部分极化反转状态时，该膜用作栅极绝缘膜时，漏极电流值类似地变化，并且可以存储该值。在这项研究中，对两种类型的设备进行了原型和测量。首先，使用（SM，SR）BI_2TA_2O_9（SSBT）用作铁电和硅作为半导体的半导体，评估了使用（SM，SR）BI_2TA_2O_9（SSBT）的铁电栅极晶体管，并使用（SM，SR）BI_2TA_2O_9（SSBT）作为半导体进行了制造，并评估了电气特征。尽管通过铁电栅极获得了正常的记忆特性，但即使铁电完全极化，记忆的保留时间也不足。此外，发现使用部分极化反转状态时，保留特性往往会进一步恶化。接下来，使用氧化二键蛋白（ITO）制造了铁电栅极薄膜晶体管，该氧化物是一种导电性氧化物，而不是硅作为通道，并在铁电（BI，LA）_4TI_3O_3O_ <12>（BLT）中获得了较大的残留极化，从而产生了具有良好晶体管的特征，具有非差异功能。特别是，当评估记忆特征时，保留时间超过一天。当设备以不完全极化的低压将设备写入设备，并且在部分极化状态下测量了保持特性时，排水电流直到10^3秒才发生变化，这表明它作为非挥发性的多价模拟记忆是有希望的。

项目成果

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

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

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