次世代不揮発性メモリー実用化のための界面還元修飾法の応用

1999 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 10555220
• 研究機関: 大阪府立大学
• 研究代表者: 伊藤 太一郎 大阪府立大学, 工学部, 教授 (10081366)
• 研究分担者: 神澤 公 コーム株式会社, VLSI研究開発部, 課長 ; 芦田 淳 大阪府立大学, 工学部, 助手 (60231908) ; 藤村 紀文 大阪府立大学, 工学部, 助教授 (50199361)
• キーワード: YMnO_3 / Y_2O_3 / 界面還元修飾 / MFIS-FET / 強誘電体トランジスタ / 強誘電体不揮発性メモリー

研究概要

次世代トランジスタ型強誘電体不揮発性メモリー(MFIS-FET)実用化のためには低誘電率で小さな分極を持つ強誘電体が必要である.我々はこの候補としてYMnO_3を提唱し、様々な研究を行ってきた.しかしながらこの物質をSi上に成長させることは非常に困難で900度程度の温度が必要となる.しかしながらY_2O_3層をバッファー層に用いることによって結晶化温度が100度以上低下し、膜質も大幅に向上することを見いだした.YMnO_3/Y_2O_3/Si構造のC-V特性は大幅に改善された.
昨年度は界面還元修飾を行うための装置を作成したが、本年度はその装置を用いてエピタキシャル成長したY_2O_3薄膜をSi上に作成することを試みた。本年度得られた主な結果は以下の通りである。
1)水素終端を有しSiO2相のない清浄基板表面は成長装置内400℃まで安定である。
2)Y_2O_3薄膜は1x10^<-7>torrの高真空でも600℃以上で結晶化する。
3)界面還元修飾法によって清浄化したSi表面にSiO_2を形成させずにエピタキシャルY_2O_3薄膜を作成した。
4)Si表面に作成したエピタキシャルY_2O_3薄膜は界面準位が高い。
当初の目的であるエピタキシャルY_2O_3薄膜の作成には成功したが、今後デバイス化に向けた界面の高品質化を検討する必要がある。

研究成果

• [文献書誌] N. Fujimura: "Electrical Characterization of Ferroelectric YMnO_3 Films for MF(I)S-FET Application"Proc. of the IEEE Int. Symp. on the Application of Ferroelectrics. 81-86 (1998)
• [文献書誌] H. Kitahata: "Lowering the Crystallization Temperature of YMnO_3 Thin Films by the Sol-Gel Method Using an Yttrium Alkoxide"Japanese Journal of Applied Physics. 38. 5448-5554 (1999)
• [文献書誌] H. Kitahata: "Ferroelectricity of YMnO_3 Thin Films Prepared via Solution"Applied Physics Letters. 75. 719-721 (1999)
• [文献書誌] D. Ito: "Improvement of Y_2O_3 /Si Interface for FeRAM Application"Applied Surface Science. (printing). (1999)
• [文献書誌] N. Fujimura: "YMnO_3 and YbMnO_3 Thin Films for FET type FeRAM Application"Symposia Proc. of Materials Research Society. 574. 237-242 (1999)
• [文献書誌] T. Yoshimura: "Detailed C-V Analysis of YbMnO3/Y2O3/Si Structure"Symposia Proc. of Materials Research Society. 574. 359-364 (1999)
• [文献書誌] 吉村 武: "RMnO_3 (R:rare earth element)Y_2O_3/SiのC-V特性の解析"電子通信学会技報. 591. 71-76 (1999)
• [文献書誌] T. Yoshimura: "Characterization of Ferroelectricity in Metal/Ferroelectric/Insulator/Semiconductor Structure by Pulsed Capacitance-Voltage measurement Ferroelectricity in YMnO_3/Y_2O_3/Si Structure"Journal of Applied Physics. April issue(Printing). (2000)