(57)【要約】【課題】  製造プロセスが容易な有機強誘電体メモリ及びその製造方法を提供する。【解決手段】  本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法は、（ａ）基板１０の上方の所定の領域に有機半導体材料を所定の領域に成膜することにより有機半導体層４０を形成する工程と、（ｂ）前記有機半導体層４０の上方の所定の領域に有機強誘電体材料を成膜することにより有機強誘電体層５０を形成する工程と、（ｃ）前記有機強誘電体層５０の上方にゲート電極６０を形成する工程と、を含む。【選択図】      図７
2006253474.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄膜トランジスタ構造を有する有機強誘電体メモリであって、
有機半導体層と、有機強誘電体層と、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極とを含む、有機強誘電体メモリ。
【請求項２】
請求項１において、
前記有機半導体層は、基板の上方に形成され、
前記有機強誘電体層は、前記有機半導体層の上方に形成され、
前記ゲート電極は、前記有機強誘電体層の上方に形成されている、有機強誘電体メモリ。
【請求項３】
請求項２において、
前記基板と前記有機半導体層との間に形成されたソース電極およびドレイン電極をさらに含む、有機強誘電体メモリ。
【請求項４】
請求項２において、
前記有機半導体層と前記有機強誘電体層との間に形成されたソース電極およびドレイン電極をさらに含む、有機強誘電体メモリ。
【請求項５】
請求項１において、
前記ゲート電極は、基板の上方に形成され、
前記有機強誘電体層は、前記ゲート電極の上方に形成され、
前記有機半導体層は、前記有機強誘電体層の上方に形成されている、有機強誘電体メモリ。
【請求項６】
請求項５において、
前記有機強誘電体層と前記有機半導体層との間に形成されたソース電極およびドレイン電極をさらに含む、有機強誘電体メモリ。
【請求項７】
請求項５において、
前記有機半導体層の上方に形成されたソース電極およびドレイン電極をさらに含む、有機強誘電体メモリ。
【請求項８】
請求項１から請求項７に記載の有機強誘電体メモリのいずれかにおいて、
前記有機半導体層と前記有機強誘電体層との間に形成された絶縁体からなるバッファ層をさらに含む、有機強誘電体メモリ。
【請求項９】
請求項８において、
前記バッファ層と前記有機強誘電体層との間に形成された中間電極をさらに含む、有機強誘電体メモリ。
【請求項１０】
（ａ）基板の上方の所定の領域に有機半導体材料を設けることにより有機半導体層を形成する工程と、
（ｂ）前記有機半導体層の上方の所定の領域に有機強誘電体材料を設けることにより有機強誘電体層を形成する工程と、
（ｃ）前記有機強誘電体層の上方にゲート電極を形成する工程と、
を含む、有機強誘電体メモリの製造方法。
【請求項１１】
請求項１０において、
前記基板上の所定の領域、または前記有機半導体層と前記有機強誘電体層との間の所定の領域に、電極の原料を含む液体材料を設けることによりソース電極またはドレイン電極を形成する、有機強誘電体メモリの製造方法。
【請求項１２】
（ａ）基板の上方にゲート電極を形成する工程と、
（ｂ）前記ゲート電極の上方の所定の領域に有機半導体材料を所定の領域に設けることにより有機半導体層を形成する工程と、
（ｂ）前記有機半導体層の上方の所定の領域に有機強誘電体材料を設けることにより有機強誘電体層を形成する工程と、
を含む、有機強誘電体メモリの製造方法。
【請求項１３】
請求項１２において、
前記有機強誘電体層の上方の所定の領域に電極の原料を含む液体材料を設けることによりソース電極またはドレイン電極を形成する、強誘電体メモリの製造方法。
【請求項１４】
請求項１０ないし１３のいずれかにおいて、
前記ゲート電極は、電極の材料を含む液体材料を用いて形成される、強誘電体メモリの製造方法。
【請求項１５】
請求項１０ないし１４のいずれかにおいて、
前記材料の塗布は、液滴吐出法により行われる、強誘電体メモリの製造方法。
【請求項１６】
請求項１０ないし１５のいずれかにおいて、
前記基板は、ガラス基板またはフレキシブル基板である、有機強誘電体メモリの製造方法。
【請求項１７】
請求項１０ないし１６のいずれかにおいて、
前記有機強誘電体層は、ポリ（フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン）、ポリフッ化ビニリデン、（フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン）コオリゴマー、フッ化ビニリデンオリゴマー、および奇数ナイロンのいずれかの有機強誘電体材料を用いて形成される、有機強誘電体メモリの製造方法。
【請求項１８】
請求項１０ないし１７のいずれかにおいて、
前記有機半導体層は、フルオレン−チオフェン共重合体を用いて形成される、強誘電体メモリの製造方法。
【請求項１９】
請求項１０ないし１８のいずれかにおいて、
前記ゲート電極は、金属微粒子、または導電性有機材料を含む液体材料を用いて形成される、有機強誘電体メモリの製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、強誘電体メモリおよびその製造方法に関する。特に本発明は、有機強誘電体材料を用いた有機強誘電体メモリおよびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
強誘電体メモリとして、ＰＺＴ系又はＳＢＴ系などの無機強誘電体層を含む強誘電体キャパシタの構造が周知である。無機強誘電体層は成膜するときに６００℃以上の高温のアニール処理を必要とする。そのため、強誘電体キャパシタを形成するための基板は耐熱性を有するものに限られ、ガラス基板やプラスチックなどのフレキシブル基板を基板として使用することは不可能である。さらに、無機強誘電体はＰｂ、Ｂｉなどの重金属を含むので環境に有害であり、その取り扱いが煩雑である。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
本発明の目的の１つは、製造プロセスが容易な有機強誘電体メモリ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００４】
本発明にかかる有機強誘電体メモリは、
薄膜トランジスタ構造を有する有機強誘電体メモリであって、
有機半導体層と、有機強誘電体層と、ゲート電極と、ソース電極と、ドレイン電極とを含む。
【０００５】
本発明によれば、有機強誘電体層を含む有機強誘電体メモリを形成するので、例えば１５０℃以下の低温プロセスが可能になる。そのため、基板の耐熱性の制約が緩和され、基板の選択自由度が向上する。また、有機強誘電体材料は低エネルギーによる処理が可能であるので、製造プロセスの容易化を図ることができる。さらに、重金属による環境負荷の問題がなく、容易に廃棄可能であり取り扱いが簡単である。
【０００６】
なお、本発明において、特定のＡ層の上方にＢ層が設けられているとは、Ａ層上に直接Ｂ層が設けられている場合と、Ａ層上に他の層を介してＢ層が設けられている場合と、を含むものとする。このことは、以下の発明においても同様である。
【０００７】
本発明にかかる有機強誘電体メモリにおいて、
前記有機半導体層は、基板の上方に形成され、
前記有機強誘電体層は、前記有機半導体層の上方に形成され、
前記ゲート電極は、前記有機強誘電体層の上方に形成されていることができる。
【０００８】
本発明にかかる有機強誘電体メモリにおいて、
前記基板と前記有機半導体層との間に形成されたソース電極およびドレイン電極をさらに含むことができる。
【０００９】
本発明にかかる有機強誘電体メモリにおいて、
前記有機半導体層と前記有機強誘電体層との間に形成されたソース電極およびドレイン電極をさらに含むことができる。
【００１０】
本発明にかかる有機強誘電体メモリにおいて、
前記ゲート電極は、基板の上方に形成され、
前記有機強誘電体層は、前記ゲート電極の上方に形成され、
前記有機半導体層は、前記有機強誘電体層の上方に形成されていることができる。
【００１１】
本発明にかかる有機強誘電体メモリにおいて、
前記有機強誘電体層と前記有機半導体層との間に形成されたソース電極およびドレイン電極をさらに含むことができる。
【００１２】
本発明にかかる有機強誘電体メモリにおいて、
前記有機半導体層の上方に形成されたソース電極およびドレイン電極をさらに含むことができる。
【００１３】
本発明にかかる有機強誘電体メモリにおいて、
前記有機半導体層と前記有機強誘電体層との間に形成された絶縁体からなるバッファ層をさらに含むことができる。
【００１４】
本発明にかかる有機強誘電体メモリにおいて、
前記バッファ層と前記有機強誘電体層との間に形成された中間電極をさらに含むことができる。
【００１５】
本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法は、
（ａ）基板の上方の所定の領域に有機半導体材料を設けることにより有機半導体層を形成する工程と、
（ｂ）前記有機半導体層の上方の所定の領域に有機強誘電体材料を設けることにより有機強誘電体層を形成する工程と、
（ｃ）前記有機強誘電体層の上方にゲート電極を形成する工程と、
を含む。
【００１６】
本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法において、
前記基板上の所定の領域、または前記有機半導体層と前記有機強誘電体層との間の所定の領域に、電極の原料を含む液体材料を設けることによりソース電極またはドレイン電極を形成することができる。
【００１７】
本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法は、
（ａ）基板の上方にゲート電極を形成する工程と、
（ｂ）前記ゲート電極の上方の所定の領域に有機半導体材料を所定の領域に設けることにより有機半導体層を形成する工程と、
（ｂ）前記有機半導体層の上方の所定の領域に有機強誘電体材料を設けることにより有機強誘電体層を形成する工程と、
を含む。
【００１８】
本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法において、
前記有機強誘電体層の上方の所定の領域に電極の原料を含む液体材料を塗布することによりソース電極またはドレイン電極を形成することができる。
【００１９】
本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法において、
前記ゲート電極は、電極の材料を含む液体材料を用いて形成されることができる。
【００２０】
本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法において、
前記材料の塗布は、液滴吐出法により行われることができる。
【００２１】
本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法において、
前記基板は、ガラス基板またはフレキシブル基板であることができる。
【００２２】
本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法において、
前記有機強誘電体層は、ポリ（フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン）、ポリフッ化ビニリデン、（フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン）コオリゴマー、フッ化ビニリデンオリゴマー、および奇数ナイロンのいずれかの有機強誘電体材料を用いて形成されることができる。
【００２３】
本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法において、
前記有機半導体層は、フルオレン−チオフェン共重合体を用いて形成されることができる。
【００２４】
本発明にかかる有機強誘電体メモリの製造方法において、
前記ゲート電極は、金属微粒子または導電性有機材料を含む液体材料を用いて形成されることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２５】
以下、本発明の好適な実施の形態について、図面を参照しながら説明する。
【００２６】
図１〜図６は、本発明の実施の形態にかかる有機強誘電体メモリ１００の製造方法を模式的に示す断面図である。図７は、有機強誘電体メモリ１００を模式的に示す断面図であり、図８は、有機強誘電体メモリ１００の回路を示す図である。
【００２７】
１．有機強誘電体メモリの製造方法
（１）まず、図１に示すように基板１０を用意する。本実施の形態において基板１０としては、ポリエチレンテレフタレート基板、ポリエチレンナフタレート基板、ポリアラミド基板、ポリフェニリンサルファイド基板、ポリオレフィン系基板、ポリイミド基板、エポキシ基板、などのフレキシブル基板、またはガラス基板を用いることができる。あるいは、基板１０としては、液晶素子やＥＬ素子などの電気光学素子、その他の電子部品が搭載又は内蔵されているものを用いることもできる。
【００２８】
ついで、基板１０の上面にソース電極２０およびドレイン電極２２が形成される。まず、ソース電極２０およびドレイン電極２２の原料を含む液体の材料を基板１０上の所定の領域に塗布する。ソース電極２０およびドレイン電極２２のための液体の材料としては、たとえば導電性微粒子を含む分散液（例えば導電性有機材料、金属微粒子）を用いることができる。導電性微粒子は、例えばアルミニウム、金、銀、銅、白金、パラジウム、ニッケルなどの金属微粒子、導電層高分子の微粒子、超電導体、又は導電性酸化物、などのその他の微粒子が挙げられる。微粒子とは、特に大きさを限定したものではなく、分散液とともに吐出できる粒子である。導電性微粒子は、反応を抑制するために、有機物などのコート材によって被覆されていてもよい。分散液は、乾燥しにくく再溶解性のあるものであってもよい。導電性微粒子は、分散液中に均一に分散していることが好ましい。導電性有機材料としては、例えば導電性高分子であるポリスチレンサルフォネート（ＰＳＳ）をドープしたポリエチレンジオキサンチオフェン（ＰＥＤＯＴ）、またはポリアニリンなどが挙げられる。
【００２９】
液体の材料の塗布方法としては、液滴吐出法を用いることが好ましい。液滴吐出法を適用することにより、高価かつ手間のかかるフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を使用することなく、所定のパターンを有するソース電極２０およびドレイン電極２２を直接形成することが可能となる。液滴吐出法としては、スピンコート法、マイクロディスペンス法、インクジェット法、バブルジェット（登録商標）法、ジェルジェット（登録商標）法、又は溶液霧化法（ＬＳＭＣＤ：Liquid Source Misted Chemical Deposition）を適用することができる。例えばインクジェット法によれば、インクジェットプリンタ用に実用化された技術を応用することによって、高速かつインクを無駄なく経済的に設けることができる。
【００３０】
液体を塗布する前に、必要に応じて、基板１０の上面を表面処理してもよい。たとえば、ソース電極２０およびドレイン電極２２を形成するための領域以外の領域に撥液処理を行う。これにより、吐出された液体がソース電極２０およびドレイン電極２２を形成するための領域に滴下されなかった場合でも、所望のパターンのソース電極２０およびドレイン電極２２を形成することができる。
【００３１】
液体を塗布した後、必要に応じて、分散液を揮発させる処理や、導電性微粒子を相互に結合（例えば焼結）させる処理（加熱）を行う。なお、ソース電極２０およびドレイン電極２２の成膜方法としては、上述した液体材料を用いた液滴吐出法に限定されず、スパッタ法、蒸着法、メッキ法等の公知の方法を用いてもよい。
【００３２】
（２）次に、図２に示すように、ソース電極２０およびドレイン電極２２の上に有機半導体層４０が形成される。まず、有機半導体層４０の原料を含む液体の材料をソース電極２０およびドレイン電極２２を覆うように塗布する。有機半導体層４０のための液体の材料としては、たとえばポリフルオレン−チオフェン共重合体の一つであるＦ８Ｔ２を含む液体を用いることができる。また、有機半導体層としては、この他にも以下の高分子系有機半導体材料、低分子系有機半導体材料のいずれも使用することができる。
【００３３】
高分子系有機半導体材料としては、例えば、ポリ（３−アルキルチオフェン）（ポリ（３−ヘキシルチオフェン）（Ｐ３ＨＴ）、ポリ（３−オクチルチオフェン）、ポリ（２，５−チエニレンビニレン）（ＰＴＶ）、ポリ（パラ−フェニレンビニレン）（ＰＰＶ）、ポリ（９，９−ジオクチルフルオレン−コ−ビス−Ｎ，Ｎ’−（４−メトキシフェニル）−ビス−Ｎ，Ｎ’−フェニル−１，４−フェニレンジアミン）（ＰＦＭＯ）、ポリ（９，９ジオクチルフルオレン−コ−ベンゾチアジアゾール）（ＢＴ）、フルオレン−トリアリルアミン共重合体、トリアリルアミン系ポリマー、フルオレン−チオフェン共重合体、ポリ（３，４−エチレンジオキシチオフェン／スチレンスルホン酸）（ＰＥＤＯＴ／ＰＳＳ）、ポリチオフェン、ポリ（チオフェンビニレン）、ポリ（２，２’−チエニルピロール）、ポリアニリン等が挙げられる。
【００３４】
低分子系有機半導体としては、例えば、Ｃ６０、或いは、金属フタロシアニン、或いは、それらの置換誘導体、或いは、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン等のアセン分子材料、或いは、α−オリゴチオフェン類、具体的にはクォーターチオフェン（４Ｔ）、セキシチオフェン（６Ｔ）、オクチチオフェン（８Ｔ）、ジヘキシルクォーターチオフェン（ＤＨ４Ｔ）、ジヘキルセキシチオフェン（ＤＨ６Ｔ）、等が挙げられる。
【００３５】
液体の材料の塗布方法としては、液滴吐出法を用いることが好ましい。液滴吐出法を適用することにより、高価かつ手間のかかるフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を使用することなく、所定のパターンを有する有機半導体層４０を直接形成することが可能となる。液滴吐出法の具体例としては、上述したとおりである。
【００３６】
液体を塗布した後、必要に応じて加熱処理を行う。半導体層の材料として有機半導体を用いることにより、低温プロセスが可能となり、シリコンを用いる場合と比べてきわめて簡便に半導体層を形成することができる。なお、有機半導体の成膜法としては、液体材料を用いた液滴吐出法にかえて、蒸着法等を用いてもよい。
【００３７】
（３）次に、図３に示すように、有機半導体層４０の上に有機強誘電体層５０が形成される。まず、有機強誘電体層５０の原料を含む液体の材料を、有機半導体層４０を覆うように塗布する。有機強誘電体層５０のための液体の材料としては、たとえばポリ（フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン）、ポリフッ化ビニリデン、（フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン）コオリゴマー、フッ化ビニリデンオリゴマー、または奇数ナイロンをたとえばケトン系の溶媒に溶かした液体を用いることができる。
【００３８】
液体の材料の塗布方法としては、液滴吐出法を用いることが好ましい。液滴吐出法を適用することにより、高価かつ手間のかかるフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を使用することなく、所定のパターンを有する有機強誘電体層５０を直接形成することが可能となる。液滴吐出法の具体例としては、上述したとおりである。
【００３９】
液体を塗布した後、必要に応じて加熱処理、たとえば、窒素雰囲気中で１４０℃程度のアニール処理を行うことにより、有機強誘電体層５０を成膜する。
【００４０】
このように有機強誘電体の成膜は、無機強誘電体の成膜と比べて低温でアニールが行われるため、成膜が容易であり、強誘電体層の周囲の素子に与えるダメージを低減することができる。なお、有機強誘電体層の成膜法としては、液体材料を用いた液滴吐出法にかえて、真空蒸着法、ＬＢ（Langmuir-Blodgett）法等を用いてもよい。
【００４１】
（４）次に、図４に示すように、有機強誘電体層５０の上にゲート電極６０が形成される。  ゲート電極６０の原料を含む液体の材料を有機強誘電体層５０上に塗布する。ゲート電極６０ための液体の材料としては、上述したソース電極２０およびドレイン電極２２と同様の材料を用いることができる。
【００４２】
液体の材料の塗布方法としては、液滴吐出法を用いることが好ましい。液滴吐出法を適用することにより、高価かつ手間のかかるフォトリソグラフィ技術及びエッチング技術を使用することなく、所定のパターンを有するゲート電極６０を直接形成することが可能となる。液滴吐出法の具体例としては、上述したとおりである。
【００４３】
液体を塗布した後、必要に応じて、分散液を揮発させる処理や、導電性微粒子を相互に結合（例えば焼結）させる処理（加熱）を行う。なお、ゲート電極６０の成膜方法としては、上述した液滴吐出法に限定されず、スパッタ法、蒸着法、メッキ法等の方法を用いてもよい。
【００４４】
また、有機強誘電体層５０の材質によっては、ゲート電極６０を成膜する前に、ゲート電極６０を形成するための領域以外の領域に受容層を形成してもよい。たとえば有機強誘電体層５０が、ポリ（フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン）からなり、かつゲート電極６０の液体材料が水溶性である場合、ポリ（フッ化ビニリデン／トリフルオロエチレン）は撥水性が高いため、所望の形状にゲート電極６０を塗布するのは困難である。そこで、ゲート電極６０を形成するための領域以外の領域にポリビニルフェノール（ＰＶＰ）等からなる受容層を予め形成することによって、より簡便に所望の形状のゲート電極６０を形成することができる。
【００４５】
（５）次に、図５に示すように、ゲート電極６０および有機強誘電体層５０を覆うように第１の層間絶縁膜７０が形成される。第１の層間絶縁膜７０の原料としては、有機強誘電体層５０および有機半導体層４０の耐熱温度より低い温度で成膜できるものであれば特に限定されない。たとえば、テトラメチルシラン（ＴＭＳ）またはポリメタクリル酸メチル（ＰＭＭＡ）又は光硬化型樹脂（例えばＵＶ硬化型樹脂）等が挙げられる。これらを用いることにより、有機強誘電体層５０および有機半導体層４０の双方に与えるダメージを低減することができる。成膜方法としては、ＣＶＤ法、液滴吐出法などが挙げられる。
【００４６】
なお、第１の層間絶縁膜７０の形成工程のみならず、有機半導体層４０の形成工程以降は、有機半導体層４０の耐熱温度以上の高温のアニール処理を行わないほうが好ましい。また、有機強誘電体層５０の耐熱温度が有機半導体層４０の耐熱温度より低い場合には、有機強誘電体層５０の耐熱温度以上の高温のアニール処理を行わないほうが好ましい。こうすることにより、有機強誘電体層５０および有機半導体層４０の熱によるダメージを低減することができる。
【００４７】
（６）次に、図６に示すように、コンタクト層６２が形成される。まず、第１の層間絶縁膜７０にコンタクトホールを形成した後、当該コンタクトホールを埋めるようにコンタクト層６２を形成する。コンタクトホールは、ソース電極２０と外部の配線を電気的に接続するための貫通穴であり、たとえばドライエッチング法により形成される。コンタクト層６２の材料は、導電性を有していれば特に限定されないが、ソース電極２０等の電極材料と同様の材料を用いることができ、その成膜方法についてもソース電極２０等と同様の成膜方法を用いることができる。
【００４８】
（７）次に、図７に示すように、第１の層間絶縁膜７０およびコンタクト層６２の上に第２の層間絶縁膜７２が形成される。第２の層間絶縁膜７２は、その上にさらにデバイスを形成するための層間絶縁層であってもよいし、最上層のパッシベーション層であってもよい。第２の層間絶縁膜７２の成膜方法および材質については、第１の層間絶縁膜７０と同様の成膜方法および材質を用いることができる。
【００４９】
以上の工程により、図７に示す有機強誘電体メモリ１００が形成される。上述したように、本実施の形態にかかる有機強誘電体メモリ１００のすべての成膜工程において、液滴吐出法を用いることができる。たとえばインクジェット法を用いた場合には、インクジェットのインクとしての液体をかえるだけで、同一の吐出装置を用いることができるため、有機強誘電体メモリ１００を非常に容易に製造することができる。
【００５０】
２．有機強誘電体メモリの構成
図７は、有機強誘電体メモリ１００を模式的に示す断面図であり、図８は、有機強誘電体メモリ１００の回路図である。本実施の形態にかかる有機強誘電体メモリ１００は、ソース電極２０と、ドレイン電極２２と、有機半導体層４０と、有機強誘電体層５０と、ゲート電極６０とを含む。ソース電極２０、ドレイン電極２２、有機半導体層４０、有機強誘電体層５０、およびゲート電極６０は、薄膜トランジスタ構造を有する。
【００５１】
有機強誘電体メモリ１００は、いわゆるトップゲートボトムコンタクト型の１Ｔ型メモリセル構造を有し、図８に示す回路方式に基づいて動作する。図８に示すように、１Ｔ型メモリセルＴ１（有機強誘電体メモリ１００）のゲート電極６０は、ワード線とノードＮ１で接続され、ソース電極２０およびドレイン電極２２のいずれか一方がビット線とノードＮ２で接続され、他方が反転ビット線とノードＮ３で接続されている。有機強誘電体メモリ１００は、有機強誘電体層５０の強誘電体の分極の向きにより、トランジスタの閾値を変化させることでデータを記録する。１Ｔ型は、非破壊読み出しが可能であるため再書き込みが不要である。また、１Ｔ型メモリセルは、１Ｔ１Ｃ型メモリセル等と比べてセルサイズが小さいため高集積化が可能である。
【００５２】
また有機強誘電体メモリ１００は、有機強誘電体材料を用いて形成されている。これにより有機強誘電体メモリ１００は、無機強誘電体材料として頻繁に用いられる鉛、ビスマス等の重金属を含まないため、環境を害する可能性を低減することができる。また有機強誘電体メモリ１００は、上述したように低温工程で製造可能なため、簡便な装置で製造することができ、コストを削減することができる。また、本発明によれば、有機強誘電体材料は、フレキシブルな材料であるため、フレキシブルなメモリを提供することができる。特に、フレキシブル基板、有機半導体、導電性有機材料、絶縁性有機材料等の他のフレキシブル材料と組み合わせることにより、互いにかける負荷を軽減し、より高性能なフレキシブルメモリを提供することができる。
【００５３】
３．変形例
本実施の形態の変形例にかかる有機強誘電体メモリについて説明する。
【００５４】
３．１．第１の変形例
図９は、第１の変形例にかかる有機強誘電体メモリ２００を模式的に示す断面図である。有機強誘電体メモリ２００は、ゲート電極６０が有機強誘電体層５０の下に形成されている点で、図７に示す有機強誘電体メモリ１００と異なる。有機強誘電体メモリ２００は、基板１０上に形成されたゲート電極６０と、ゲート電極６０上に形成された有機強誘電体層５０と、有機強誘電体層５０上に形成されたソース電極２０およびドレイン電極２２と、ソース電極２０およびドレイン電極２２上に形成された有機半導体層４０とを含む。有機強誘電体メモリ２００は、いわゆるボトムゲートボトムコンタクト型の１Ｔ型メモリセル構造を有し、有機強誘電体メモリ１００と同様に図８に示す回路方式に基づいて動作する。
【００５５】
図９に示すように有機強誘電体メモリ２００は、有機強誘電体層５０の上方に有機半導体層４０が形成されている。したがって有機強誘電体層５０の形成後に有機半導体層４０を形成することが可能となり、有機強誘電体層５０の成膜時に有機半導体層４０がダメージを受けるのを防ぐことができる。有機強誘電体層５０の成膜温度が有機半導体層４０の耐熱温度より高い場合には、有機半導体層４０が受けるダメージは顕著であるため特に有効である。
【００５６】
有機強誘電体メモリ２００の他の構成については、有機強誘電体メモリ１００と同様であるので、説明を省略する。
【００５７】
３．２．第２の変形例
図１０は、第２の変形例にかかる有機強誘電体メモリ３００を模式的に示す断面図である。有機強誘電体メモリ３００は、ソース電極２０およびドレイン電極２２が有機半導体層４０の上に形成されている点で、図７に示す有機強誘電体メモリ１００と異なる。有機強誘電体メモリ３００は、基板１０上に形成された有機半導体層４０と、有機半導体層４０上に形成されたソース電極２０およびドレイン電極２２と、ソース電極２０およびドレイン電極２２の上に形成された有機強誘電体層５０と、有機強誘電体層５０上に形成されたゲート電極６０とを含む。有機強誘電体メモリ３００は、いわゆるトップゲートトップコンタクト型の１Ｔ型メモリセル構造を有し、有機強誘電体メモリ１００と同様に図８に示す回路方式に基づいて動作する。
【００５８】
有機強誘電体メモリ３００の他の構成については、有機強誘電体メモリ１００と同様であるので、説明を省略する。
【００５９】
３．３．第３の変形例
図１１は、第３の変形例にかかる有機強誘電体メモリ４００を模式的に示す断面図である。有機強誘電体メモリ４００は、ゲート電極６０が有機強誘電体層５０の下に形成されている点、ならびにソース電極２０およびドレイン電極２２が有機半導体層４０の上に形成されている点で、図７に示す有機強誘電体メモリ１００と異なる。有機強誘電体メモリ４００は、基板１０上に形成されているゲート電極６０と、ゲート電極６０上に形成されている有機強誘電体層５０と、有機強誘電体層５０上に形成されている有機半導体層４０と、有機半導体層４０上に形成されているソース電極２０およびドレイン電極２２とを含む。有機強誘電体メモリ４００は、いわゆるボトムゲートトップコンタクト型の１Ｔ型メモリセル構造を有し、有機強誘電体メモリ１００と同様に図８に示す回路方式に基づいて動作する。
【００６０】
図１１に示すように有機強誘電体メモリ４００は、有機強誘電体層５０の上方に有機半導体層４０が形成されている。したがって有機強誘電体層５０の形成後に有機半導体層４０を形成することが可能となり、有機強誘電体層５０の成膜時に有機半導体層４０がダメージを受けるのを防ぐことができる。有機強誘電体層５０の成膜温度が有機半導体層４０の耐熱温度より高い場合には、有機半導体層４０が受けるダメージは顕著であるため特に有効である。  有機強誘電体メモリ４００の他の構成については、有機強誘電体メモリ１００と同様であるので、説明を省略する。
【００６１】
３．４．第４の変形例
図１２は、第１の変形例にかかる有機強誘電体メモリ５００を模式的に示す断面図である。有機強誘電体メモリ５００は、バッファ層８０をさらに含む点で、図７に示す有機強誘電体メモリ１００と異なる。バッファ層８０は、有機半導体層４０と有機強誘電体層５０との間に形成される。バッファ層８０は、たとえば液滴吐出法により有機半導体層４０を覆うように形成される。バッファ層８０に用いられる材料としては、たとえばＰＭＭＡ等の有機絶縁材料を用いることができる。
【００６２】
このように有機半導体層４０と有機強誘電体層５０の間にバッファ層８０が形成されることにより、良好な界面を形成することができる。有機強誘電体メモリ５００の他の構成については、有機強誘電体メモリ１００と同様であるので、説明を省略する。
【００６３】
３．５．第５の変形例
図１３は、第５の変形例にかかる有機強誘電体メモリ６００を模式的に示す断面図である。有機強誘電体メモリ６００は、バッファ層８０および中間電極８２をさらに含む点で、図７に示す有機強誘電体メモリ１００と異なる。
【００６４】
バッファ層８０は、たとえば液滴吐出法により有機半導体層４０を覆うように形成される。バッファ層８０は、ゲート絶縁層として機能する。バッファ層８０に用いられる材料としては、絶縁体材料であれば特に限定されず、たとえばＰＭＭＡ等の樹脂材料を用いることができる。中間電極８２は、バッファ層８０と有機強誘電体層５０との間に形成される。中間電極８２は、ゲート電極６０と同様の材料および成膜方法により形成される。
【００６５】
有機強誘電体メモリ３００は、ゲート電極６０、有機強誘電体層５０、および中間電極８２からなる有機強誘電体キャパシタと、中間電極８２、バッファ層８０、有機半導体層４０、ソース電極２０およびドレイン電極２２からなる薄膜トランジスタとから構成される。
【００６６】
このように有機半導体層４０と有機強誘電体層５０の間にバッファ層８０および中間電極層８２が形成されることにより、有機強誘電体メモリ６００は、良好な界面を形成し、さらに良好なメモリ特性を得ることができる。
【００６７】
有機強誘電体メモリ６００の他の構成については、有機強誘電体メモリ１００と同様であるので、説明を省略する。
【００６８】
３．６．第４および５の変形例にかかる有機強誘電体メモリの回路形式
図１４は、第４および５の変形例に係る有機強誘電体メモリ５００、６００の回路図を示す。有機強誘電体メモリ５００、６００は、図１４に示すキャパシタＣferroおよびトランジスタＴ２に相当する。キャパシタＣferroは、ワード線とノードＮ１で接続され、トランジスタＴ２は、ソース電極２０およびドレイン電極２２のいずれか一方がビット線とノードＮ２で接続され、他方が反転ビット線とノードＮ３で接続されている。
【００６９】
有機強誘電体メモリ５００、６００は、有機強誘電体メモリ１００と同様に非破壊読み出しが可能であるため再書き込みが不要である。また、有機強誘電体メモリ５００、６００は、１Ｔ１Ｃ型メモリセル等と比べてセルサイズが小さいため高集積化が可能である。
【００７０】
本発明は、上述した実施の形態に限定されるものではなく、種々の変形が可能である。例えば、本発明は、実施の形態で説明した構成と実質的に同一の構成（例えば、機能、方法及び結果が同一の構成、あるいは目的及び結果が同一の構成）を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成の本質的でない部分を置き換えた構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成と同一の作用効果を奏する構成又は同一の目的を達成することができる構成を含む。また、本発明は、実施の形態で説明した構成に公知技術を付加した構成を含む。
【図面の簡単な説明】
【００７１】
【図１】実施の形態にかかる有機強誘電体メモリの製造方法を模式的に示す断面図。
【図２】実施の形態にかかる有機強誘電体メモリの製造方法を模式的に示す断面図。
【図３】実施の形態にかかる有機強誘電体メモリの製造方法を模式的に示す断面図。
【図４】実施の形態にかかる有機強誘電体メモリの製造方法を模式的に示す断面図。
【図５】実施の形態にかかる有機強誘電体メモリの製造方法を模式的に示す断面図。
【図６】実施の形態にかかる有機強誘電体メモリの製造方法を模式的に示す断面図。
【図７】実施の形態にかかる有機強誘電体メモリを模式的に示す断面図。
【図８】実施の形態にかかる有機強誘電体メモリを示す回路図。
【図９】第１の変形例にかかる有機強誘電体メモリを模式的に示す断面図。
【図１０】第２の変形例にかかる有機強誘電体メモリを模式的に示す断面図。
【図１１】第３の変形例にかかる有機強誘電体メモリを模式的に示す断面図。
【図１２】第４の変形例にかかる有機強誘電体メモリを模式的に示す断面図。
【図１３】第５の変形例にかかる有機強誘電体メモリを模式的に示す断面図。
【図１４】第４および第５の変形例にかかる有機強誘電体メモリを示す回路図。
【符号の説明】
【００７２】
１０  基板、２０  ソース電極、２２  ドレイン電極、４０  有機半導体層、５０  有機強誘電体層、６０  ゲート電極、６２  コンタクト層、７０  第１の層間絶縁膜、７２  第２の層間絶縁膜、８０  バッファ層、１００、２００、３００、４００、５００、６００  有機強誘電体メモリ
【図１】
2006253474.tif 000003
【図２】
2006253474.tif 000004
【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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