(57)【要約】【課題】有機強誘電体膜の形成方法、記憶素子の製造方法、記憶装置、および電子機器を提供すること。【解決手段】基板２の一方の面上に、有機強誘電体材料を含む液状材料を塗布・乾燥して、有機強誘電体膜４の結晶化度よりも低い結晶化度で有機強誘電体材料を主材料として構成された低結晶化度膜４Ｂを形成する第１の工程と、低結晶化度膜４Ｂを加熱・加圧することにより、低結晶化度膜４Ｂを整形しつつ低結晶化度膜４Ｂの結晶化度を高めて、有機強誘電体膜４を形成する第２の工程とを有する。【選択図】図２
2008147632.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
結晶性を有する有機強誘電体材料を主材料として構成された有機強誘電体膜の形成方法であって、
基板の一方面上に、前記有機強誘電体膜の結晶化度よりも低い結晶化度の低結晶化度膜を形成する第１の工程と、
前記低結晶化度膜から前記有機強誘電体膜を形成する第２の工程と、を有し、
前記第１の工程は、前記基板の一方面上に前記有機強誘電体材料を含む液体材料を塗布・乾燥する工程を含み、
前記第２の工程は、前記低結晶化度膜を加熱・加圧することにより、前記低結晶化度膜を整形しつつ前記低結晶化度膜中の結晶化度を高める工程を含む、
ことを特徴とする有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項２】
前記低結晶化度膜における結晶化度は、前記有機強誘電体膜の結晶化度の８０％以下である請求項１に記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項３】
前記第２の工程では、前記加圧の圧力が、０．１〜１０ＭＰａ／ｃｍ２である請求項１または２に記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項４】
前記有機強誘電体膜の膜厚は、５ｎｍ〜５００ｎｍである請求項１ないし３のいずれかに記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項５】
前記有機強誘電体材料は、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンの重合体のうちの１種を単独または２種を組み合わせたものである請求項１ないし４のいずれかに記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項６】
前記有機強誘電体材料を含む液状材料は、前記有機強誘電体材料を溶媒に溶解したものである請求項１ないし５のいずれかに記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項７】
前記第２の工程では、前記結晶化度を高めるための前記加熱の温度が、８０〜２００℃である請求項１ないし６のいずれかに記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項８】
前記第２の工程では、前記結晶化度を高めた後、前記加圧状態を維持したまま冷却を行う請求項１ないし７のいずれかに記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項９】
前記冷却は、前記有機強誘電体材料のガラス転移点以下で行う請求項８に記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項１０】
前記第１の工程の後、かつ、前記第２の工程の前に、前記低結晶化度膜を加熱して軟化させる工程を有する請求項１ないし９のいずれかに記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項１１】
前記第２の工程では、前記整形を、前記有機強誘電体膜の有効領域を規定し得る型を前記基板に向け押圧することにより行う請求項１ないし１０のいずれかに記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項１２】
前記型は、その押圧面に離型処理が施されている請求項１１に記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項１３】
前記第１の工程の前に、前記基板上に第１の電極を形成し、前記第１の工程では、前記第１の電極の前記基板とは反対側の面上に前記低結晶化度膜を形成し、
前記第２の工程では、前記加圧に際し、前記型と前記第１の電極との間に電界を印加しつつ、前記結晶化を行う請求項１１または１２に記載の有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項１４】
結晶性を有する有機強誘電体材料を主材料として構成された有機強誘電体膜の製造方法であって、
基板の一方の面上に、前記有機強誘電体膜の結晶化度よりも低い結晶化度の低結晶化度膜を形成する第１の工程と、
前記低結晶化度膜から前記有機強誘電体膜を形成する第２の工程と、を有し、
前記第１の工程は、前記基板の一方面上に前記有機強誘電体材料を含む液体材料を塗布・乾燥する工程を含み、
前記第２の工程は、
前記低結晶度化膜を加熱して前記低結晶化度膜の結晶化度を高めた結晶膜を形成する第３の工程と、
前記結晶膜を加熱・加圧することにより前記結晶膜を整形し前記有機強誘電体膜を形成する第４の工程とを含む、
ことを特徴とする有機強誘電体膜の形成方法。
【請求項１５】
結晶性を有する有機強誘電体材料を主材料として構成された有機強誘電体膜を用いた記憶素子の製造方法であって、
基板の一方面上に、第１の電極を形成する工程と、
前記第１の電極の前記基板とは反対側の面上に前記有機強誘電体膜の結晶化度よりも低い結晶化度の低結晶化度膜を形成する第１の工程と、
前記低結晶化度膜から前記有機強誘電体膜を形成する第２の工程と、
前記有機強誘電体膜の前記第１の電極とは反対側の面上に、第２の電極を形成する工程と、を含み、
前記第１の工程は、前記基板の一方面上に前記有機強誘電体材料を含む液体材料を塗布・乾燥する工程を含み、
前記第２の工程は、前記低結晶化度膜を加熱・加圧することにより、前記低結晶化度膜を整形しつつ前記低結晶化度膜中の結晶化度を高める工程を含む、
ことを特徴とする記憶素子の製造方法。
【請求項１６】
更に前記第１の電極を形成する工程の後、かつ、前記第１の工程の前に、半導体膜を形成する工程を含み、
前記第１の電極を形成する工程で形成する前記第１の電極は、互いに間隔を隔てて設けられた１対の電極であり、
前記半導体膜を形成する工程において、前記１対の電極のそれぞれに接触するように前記半導体膜を形成し、
前記第１の工程において形成される前記低結晶化度膜は、前記半導体膜の前記基板とは反対側の面上に形成される請求項１５に記載の記憶素子の製造方法。
【請求項１７】
請求項１５または１６に記載の記憶素子の製造方法で製造された記憶素子を備えること
を特徴とする記憶装置。
【請求項１８】
請求項１７に記載の記憶装置を備えることを特徴とする電子機器。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、有機強誘電体膜の形成方法、記憶素子の製造方法、記憶装置、および電子機器に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
記憶素子としては、強誘電体材料で構成された強誘電体膜にその厚さ方向に電界を印加することにより、その分極状態を変化させ、データの書き込み・読み出しを行うものが知られている。このような記憶素子は、強誘電体膜における分極状態が双安定であり、電界の印加停止後においても保持されるので、不揮発性のメモリとして用いることができる。
近年、かかる記憶素子のフレキシブル化を図ることなどを目的として、強誘電体材料として有機強誘電体材料を用いていることが提案されている。このような有機強誘電体材料としては、メモリの特性向上などの目的から、非特許文献１に開示されているような結晶性を有する有機強誘電体材料が用いられる。
【０００３】
このような有機強誘電体材料を用いた強誘電体膜を形成するに際しては、結晶性を制御することが容易でない蒸着法などの気相薄膜形成プロセスよりも、有機強誘電体材料を含む液体を用い、スピンコート法などの液相薄膜形成プロセスと結晶化プロセスとの組み合わせたプロセスの方が材料選択の自由度やプロセスコストの面で適している。
例えば、従来では、かかる液体を下部電極上に塗布し、これを乾燥・結晶化して強誘電体膜を形成した後、この強誘電体膜上に気相成膜法を用いて上部電極を形成する。このような液体を用いて強誘電体膜を形成することは、気相薄膜形成プロセスのように大型の真空装置を使用することなく、常温常圧に近い条件下で行うことができるので、記憶素子の製造時における省エネルギー化・低コスト化をもたらす。
【０００４】
しかしながら、従来では、下部電極上に塗布した液体を露出した状態で乾燥・結晶化を行うため、有機強誘電体の結晶化に伴って、強誘電体膜の下部電極と反対側の面に、粗大な結晶粒子による凹凸が形成されてしまう。そのため、従来にかかる記憶素子の製造方法では、強誘電体膜の厚みが結晶粒子のサイズと同程度まで薄くなってくると、上部電極を形成したときに、強誘電体膜の前記凹凸の凹部に電極材料が入り込んでしまい、上部電極と下部電極との間の距離が局所的に小さくなり近接または接触し、リーク電流の増加や、上部電極と下部電極との間でのショートを招くおそれがある。前述したような強誘電体膜の凹凸の粗さは強誘電体膜の厚さが変わっても大きく変化することが無いため、強誘電体膜の厚さが薄くなる程、悪影響が顕著になる。
【０００５】
フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体、あるいはフッ化ビニリデンの重合体に代表される有機強誘電体は、一般に抗電界が非常に高く、低電圧駆動化を図るためには、強誘電体薄膜の膜厚さを極めて薄くすることが必要とされる。ところが、上に述べた理由等により、これまで、強誘電体膜の膜厚を非常に薄くすることによる記憶素子の低電圧駆動化は、大変に困難であった。
【０００６】
【非特許文献１】J.Appl.Phys., Vol.89, No.5, pp.2613-16
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明の目的は、有機強誘電体膜の形成方法、記憶素子の製造方法、記憶装置、および電子機器を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は、下記の本発明により達成される。
本発明に係るひとつの有機強誘電体膜の形成方法は、結晶性を有する有機強誘電体材料を主材料として構成された有機強誘電体膜の形成方法であって、基板の一方面上に、前記有機強誘電体膜の結晶化度よりも低い結晶化度の低結晶化度膜を形成する第１の工程と、
前記低結晶化度膜から前記有機強誘電体膜を形成する第２の工程と、を有し、前記第１の工程は、前記基板の一方面上に前記有機強誘電体材料を含む液体材料を塗布・乾燥する工程を含み、前記第２の工程は、前記低結晶化度膜を加熱・加圧することにより、前記低結晶化度膜を整形しつつ前記低結晶化度膜中の結晶化度を高める工程を含む、ことを特徴とする。
また、本発明において、前記低結晶化度膜における結晶化度は、前記有機強誘電体膜の結晶化度の８０％以下であることが好ましい。
【０００９】
これにより、低結晶化度膜の基板と反対側の面が型により平滑化された状態を維持しつつ、有機強誘電体材料の結晶化が進行する。したがって、有機強誘電体材料の結晶粒子が自由に成長して表面が荒れるのを防ぐことができる。そのため、得られる有機強誘電体膜の基板と反対側の面が平滑化され、有機強誘電体膜の膜厚が局所的に小さくなるのを防止することができる。
【００１０】
本発明に係る他のひとつの有機強誘電体膜の形成方法は、結晶性を有する有機強誘電体材料を主材料として構成された有機強誘電体膜の製造方法であって、基板の一方の面上に、前記有機強誘電体膜の結晶化度よりも低い結晶化度の低結晶化度膜を形成する第１の工程と、前記低結晶化度膜から前記有機強誘電体膜を形成する第２の工程と、を有し、前記第１の工程は、前記基板の一方面上に前記有機強誘電体材料を含む液体材料を塗布・乾燥する工程を含み、前記第２の工程は、前記低結晶度化膜を加熱して前記低結晶化度膜の結晶化度を高めた結晶膜を形成する第３の工程と、前記結晶膜を加熱・加圧することにより前記結晶膜を整形し前記有機強誘電体膜を形成する第４の工程とを含む、ことを特徴とする。
これにより、結晶化により結晶膜の基板と反対側の面に、有機強誘電体材料の結晶粒で構成された凹凸が形成されていても、有機強誘電体膜の基板と反対側の面を平滑にすることができる。そのため、有機強誘電体膜の膜厚が局所的に小さくなるのを防止することができる。
【００１１】
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記第２の工程では、前記加圧の圧力が、０．１〜１０ＭＰａ／ｃｍ２であることが好ましい。
これにより、得られる有機強誘電体膜の基板と反対側の面を極めて平滑な面とすることができる。
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記有機強誘電体膜の膜厚は、５ｎｍ〜５００ｎｍであることが好ましい。
これにより、得られる有機強誘電体膜の薄膜化を図りつつ、有機強誘電体膜の膜厚が局所的に小さくなるのをより確実に防止することができる。
【００１２】
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記有機強誘電体材料は、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンの重合体のうちの１種を単独または２種を組み合わせたものであることが好ましい。
このような有機強誘電体材料は抗電界が非常に高い。そのため、例えば、このような有機強誘電体材料を構成材料とする有機強誘電体膜を記憶素子に用いる場合、低駆動電圧化のため、有機強誘電体膜を極めて薄くする必要がある。したがって、本発明を適用することによる得られる効果が顕著となる。
【００１３】
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記有機強誘電体材料を含む液状材料は、前記有機強誘電体材料を溶媒に溶解したものであることが好ましい。
これにより、得られる有機強誘電体膜の薄膜化を図りつつ、有機強誘電体膜の膜厚が局所的に小さくなるのをより確実に防止することができる。
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記第２の工程では、前記結晶化度を高めるための前記加熱の温度が、８０〜２００℃であることが好ましい。
これにより、低結晶化度膜内の有機強誘電体材料を効率的に結晶化することができる。
【００１４】
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記第２の工程では、前記結晶化度を高めた後、前記加圧状態を維持したまま冷却を行うことが好ましい。
これにより、有機強誘電体膜の基板と反対側の面をより確実に平滑化した状態とすることができる。
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記冷却は、前記有機強誘電体材料のガラス転移点以下で行うことが好ましい。
これにより、結晶化をより確実に行うことができる。
【００１５】
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記第１の工程の後、かつ、前記第２の工程の前に、前記低結晶化度膜を加熱して軟化させる工程を有することが好ましい。
これにより、有機強誘電体膜の基板と反対側の面をより確実に平滑化した状態とすることができる。
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記第２の工程では、前記整形を、前記有機強誘電体膜の有効領域を規定し得る型を前記基板に向け押圧することにより行うことが好ましい。
これにより、有機強誘電体膜の形状を所望のものとすることができる。
【００１６】
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記型は、その押圧面に離型処理が施されていることが好ましい。
これにより、型の取り外しが簡単になるとともに、型への有機強誘電体材料の固着を防止し、有機強誘電体膜の基板と反対側の面の平滑性をより優れたものとすることができる。
【００１７】
本発明の有機強誘電体膜の形成方法では、前記第１の工程の前に、前記基板上に第１の電極を形成し、前記第１の工程では、前記第１の電極の前記基板とは反対側の面上に前記低結晶化度膜を形成し、前記第２の工程では、前記加圧に際し、前記型と前記第１の電極との間に電界を印加しつつ、前記結晶化を行うことが好ましい。
これにより、得られる有機強誘電体膜内の有機強誘電体材料の結晶方位を揃えることができる。そのため、得られる記憶素子では、有機強誘電体材料の分極軸の方位のゆらぎによる分極のロスを低減することができる。すなわち、得られる有機強誘電体膜内の有機強誘電体材料の分極軸方向を、できるだけ有機強誘電体膜の厚さ方向（電界の印加方向）に揃えることができるので、得られる記憶素子では、分極反転の応答性の向上を図るとともに、ヒステリシス曲線における角型性を優れたものとすることができる。
【００１８】
本発明に係るひとつの記憶素子の製造方法は、結晶性を有する有機強誘電体材料を主材料として構成された有機強誘電体膜を用いた記憶素子の製造方法であって、基板の一方面上に、第１の電極を形成する工程と、前記第１の電極の前記基板とは反対側の面上に前記有機強誘電体膜の結晶化度よりも低い結晶化度の低結晶化度膜を形成する第１の工程と、  前記低結晶化度膜から前記有機強誘電体膜を形成する第２の工程と、前記有機強誘電体膜の前記第１の電極とは反対側の面上に、第２の電極を形成する工程と、を含み、前記第１の工程は、前記基板の一方面上に前記有機強誘電体材料を含む液体材料を塗布・乾燥する工程を含み、前記第２の工程は、前記低結晶化度膜を加熱・加圧することにより、前記低結晶化度膜を整形しつつ前記低結晶化度膜中の結晶化度を高める工程を含む、ことを特徴とする。
【００１９】
これにより、有機強誘電体膜を第１の電極と第２の電極とで挟持した構造体を基板上に形成してなるキャパシタを形成することができる。この場合、有機強誘電体膜の基板と反対側の面が平滑化されているため、第１の電極と第２の電極との間の距離が局所的に小さくなるのを防止することができる。その結果、有機強誘電体膜を薄くしても、得られる記憶素子は、リーク電流の増加を防止するとともに、第１の電極と第２の電極との間の短絡を防止することができる。すなわち、有機強誘電体膜を薄くして、駆動電圧を低減することができる。
また、この本発明では、大型の真空装置を用いる気相薄膜形成プロセスに比べてエネルギーをあまり必要とせず、比較的低温条件で簡易なプロセスにより記憶素子を形成することができる。そのため、製造装置の低コスト化を図ることができるとともに、記憶素子、さらには記憶装置を構成する材料の選択の幅が広がる。
【００２０】
本発明の記憶素子の製造方法では、更に前記第１の電極を形成する工程の後、かつ、前記第１の工程の前に、半導体膜を形成する工程を含み、前記第１の電極を形成する工程で形成する前記第１の電極は、互いに間隔を隔てて設けられた１対の電極であり、前記半導体膜を形成する工程において、前記１対の電極のそれぞれに接触するように前記半導体膜を形成し、前記第１の工程において形成される前記低結晶化度膜は、前記半導体膜の前記基板とは反対側の面上に形成されるのが好ましい。
【００２１】
これにより、いわゆる１Ｔ（トランジスタ）型の記憶装置に用いることが可能な記憶素子を得ることができる。この場合、有機強誘電体膜の基板と反対側の面が平滑化されているため、半導体膜と第２の電極との間の距離が局所的に小さくなるのを防止することができる。その結果、有機強誘電体膜を薄くしても、得られる記憶素子は、リーク電流の増加を防止するとともに、半導体膜と第２の電極との間の短絡を防止することができる。すなわち、有機強誘電体膜を薄くして、駆動電圧を低減することができる。
また、この本発明では、大型の真空装置を用いる気相薄膜形成プロセスに比べてエネルギーをあまり必要とせず、比較的低温条件で簡易なプロセスにより記憶素子を形成することができる。そのため、製造装置の低コスト化を図ることができるとともに、記憶素子、さらには記憶装置を構成する材料の選択の幅が広がる。
【００２２】
本発明に係る記憶装置は、本発明の記憶素子の製造方法で製造された記憶素子を備えることを特徴とする。
これにより、結晶性を有する有機強誘電体材料を有機強誘電体膜の構成材料として用いても、駆動電圧の低減化を図ることができる記憶装置を提供することができる。また、このような記憶装置は、リーク電流の低減および短絡の防止により、優れた信頼性を有する。
【００２３】
本発明に係る電子機器は、本発明の記憶装置を備えることを特徴とする。
これにより、結晶性を有する有機強誘電体材料を有機強誘電体膜の構成材料として用いても、駆動電圧の低減化を図ることができる電子機器を提供することができる。また、このような電子機器は、リーク電流の低減および短絡の防止により、優れた信頼性を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２４】
以下、本発明の記憶素子の製造方法、記憶装置、および電子機器の好適な実施形態について説明する。
＜第１実施形態＞
本発明の第１実施形態を説明する。
＜記憶素子＞
まず、本発明の記憶素子の製造方法を用いて製造された記憶素子の実施形態を図１に基づいて説明する。
【００２５】
図１は、本発明の第１実施形態にかかる記憶素子を示す縦断面図である。なお、以下、説明の便宜上、図２中における「上」を「上」、「下」を「下」という。
図１に示す記憶素子１は、例えば記憶装置等の各種電子デバイスに組み込んで使用されるものであり、基板２、下部電極（第１の電極）３、有機強誘電体膜４、および上部電極（第２の電極）５が、この順で積層されて構成されている。換言すれば、記憶素子１は、下部電極３と上部電極５との間に、有機強誘電体膜（記録膜）４が介在してなる構造体がその下部電極３側で基板２により支持されている。
このような記憶素子１は、下部電極３と上部電極５との間に電圧（電界）を印加することにより、データの書き込みおよび読み出しがなされ、また、電界の印加を停止した後においても、分極状態が保持される。このような特性を利用して、記憶素子１を記憶装置に用いることができる。
【００２６】
基板２としては、例えば、ガラス基板、ポリイミド、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリエチレンナフタレート（ＰＥＮ）、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、芳香族ポリエステル（液晶ポリマー）等で構成されるプラスチック基板（樹脂基板）、石英基板、シリコン基板、ガリウム砒素基板等を用いることができる。記憶素子１に可撓性を付与する場合には、基板２には、樹脂基板が選択される。
なお、基板２上には、下地膜が設けられていてもよい。下地膜としては、例えば、基板２表面からのイオンの拡散を防止する目的、下部電極３と基板２との密着性（接合性）を向上させる目的等により設けられる。
また、用途などによっては、基板２を省略することができる。
【００２７】
下地膜の構成材料としては、特に限定されないが、酸化珪素（ＳｉＯ２）、窒化珪素（ＳｉＮ）、ポリイミド、ポリアミド、あるいは架橋されて不溶化された高分子等が好適に用いられる。
また、基板２の厚さは、特に限定されないが、１０〜２０００μｍであるのが好ましい
。
【００２８】
このような基板２の上面（基板２の一方の面）には、下部電極３が形成されている。
下部電極３の構成材料としては、導電性を有するものであれば、特に限定されず、例えば、Ｐｄ、Ｐｔ、Ａｕ、Ｗ、Ｔａ、Ｍｏ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｔｉ、Ｃｕまたはこれらを含む合金等の導電性材料、ＩＴＯ、ＦＴＯ、ＡＴＯ、ＳｎＯ２等の導電性酸化物、カーボンブラック、カーボンナノチューブ、フラーレン等の炭素系材料、ポリアセチレン、ポリピロール、ＰＥＤＯＴ（ｐｏｌｙ−ｅｔｈｙｌｅｎｅｄｉｏｘｙｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）のようなポリチオフェン、ポリアニリン、ポリ（ｐ−フェニレン）、ポリフルオレン、ポリカルバゾール、ポリシランまたはこれらの誘導体等の導電性高分子材料等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。なお、前記導電性高分子材料は、通常、酸化鉄、ヨウ素、無機酸、有機酸、ポリスチレンサルフォニック酸などの高分子でドープされ導電性を付与された状態で用いられる。これらの中でも、下部電極３の構成材料としては、それぞれ、Ａｌ、Ａｕ、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｃｕ、Ｐｔまたはこれらを含む合金を主とするものが好適に用いられる。これらの金属材料を用いると、電解あるいは無電解メッキ法を用いて、容易かつ安価に下部電極３を形成することができる。また、記憶素子１の特性を向上することができる。
また、下部電極３の厚さは、特に限定されないが、１０〜１０００ｎｍ程度とするのが好ましく、５０〜５００ｎｍ程度とするのがより好ましい。
【００２９】
このような下部電極３の上面（下部電極３の基板２と逆側の面）には、有機強誘電体膜４が形成されている。
有機強誘電体膜４は、結晶性を有する有機強誘電体材料を主材料として構成されたものである。
有機強誘電体材料としては、例えば、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ビニリデンフルオライドとトリフルオロエチレンとの共重合体）、ＰＶＤＦ（フッ化ビニリデンの重合体）などを好適に用いることができる。このような有機強誘電体材料は抗電界が非常に高い。そのため、例えば、このような有機強誘電体材料を構成材料とする有機強誘電体膜４を記憶素子１に用いる場合、低駆動電圧化のため、有機強誘電体膜４を極めて薄くする必要がある。したがって、本発明を適用することによる得られる効果が顕著となる。
【００３０】
また、有機強誘電体膜４の厚さは、特に限定されないが、５ｎｍ〜５００ｎｍ程度とするのが好ましく、１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度とするのがより好ましい。これにより、記憶素子１（延いては、記憶装置素子等の各種電子デバイス）の各種駆動特性を好適に発揮させることができる。また、有機強誘電体膜４でのリーク電流やショートの原因となる、有機強誘電体膜４の結晶粒による表面の凹凸を小さく抑え、その結果、記憶素子１の低電圧駆動化を図ることができる。
【００３１】
このような有機強誘電体膜４の上面（有機強誘電体膜４の下部電極３と逆側の面）には、上部電極５が形成されている。
上部電極５の構成材料としては、前述した下部電極３の構成材料と同様のものを用いることができる。
また、上部電極５の厚さは、特に限定されないが１０ｎｍ〜１０００ｎｍ程度とするのが好ましく、５０ｎｍ〜５００ｎｍ程度とするのがより好ましい。
【００３２】
＜記憶素子の製造方法＞
次に、本発明の記憶素子の製造方法について、記憶素子１の製造方法を一例に説明する。
（第１の例）
まず、記憶素子１の製造方法の第１の例を図２に基づいて説明する。
【００３３】
記憶素子１の製造方法は、［１］下部電極３を形成する工程と、［２］下部電極３上に、有機強誘電体材料を含む液状材料を塗布した後、これを乾燥して、低結晶化度膜を形成する工程（第１の工程）と、［３］低結晶化度膜を加熱・加圧することにより、有機強誘電体膜を形成する工程（第２の工程）と、［４］有機強誘電体膜上に、上部電極を形成する工程とを有する。
【００３４】
以下、各工程を順次詳細に説明する。
［１］  下部電極３を形成する工程
まず、図２（ａ）に示すように、例えば半導体基板、ガラス基板、樹脂基板等の基板２を用意し、この基板２の上面に、図２（ｂ）に示すように、下部電極３を形成する。
特に基板２として樹脂基板を用いることにより、得られる記憶素子１、さらには記憶装置をフレキシブルなものとすることができる。
【００３５】
下部電極３の形成方法としては、特に限定されず、例えば、真空蒸着法、スパッタリング法（低温スパッタリング）、イオンプレーティング等のような物理的気相堆積法（ＰＶＤ法）、プラズマＣＶＤ法、熱ＣＶＤ法、レーザーＣＶＤ法のような化学気相堆積法（ＣＶＤ法）、電解メッキ、浸漬メッキ、無電解メッキ等の湿式メッキ法、スピンコート法、溶液霧化堆積法（ＬＳＭＣＤ法）などの溶液塗布法、スクリーン印刷法、インクジェット法などの各種印刷法等により形成することができる。
【００３６】
［２］  低結晶化度膜を形成する工程（第１の工程）
次に、図２（ｃ）に示すように、下部電極３上に、結晶性の有機強誘電体材料を含む液状材料４Ａを塗布し（膜状の液状材料４Ａを形成し）、これを乾燥して、図２（ｄ）に示すように、有機強誘電体膜４の形成のための中間生成膜である低結晶化度膜（非晶質膜を含む）４Ｂを形成する。
【００３７】
この低結晶化度膜４Ｂは、有機強誘電体膜４における有機強誘電体材料の最終的な結晶化度よりも低い結晶化度で、有機強誘電体材料を主材料として構成されるものである。また、低結晶化度膜４Ｂにおける有機強誘電体材料の結晶化度は、有機強誘電体膜４における有機強誘電体材料の最終的な結晶化度を１００％としたときに、０．００１〜８０％以下であるのが好ましく、５０％以下であるのがより好ましい。
【００３８】
液状材料４Ａは、結晶性の有機強誘電体材料を溶媒に溶解または分散媒に分散させたものを用いることができる。
特に、液状材料４Ａは、前記有機強誘電体材料を溶媒に溶解したものであるのが好ましい。これにより、基板２への液状材料４Ａの塗布を容易なものとするとともに、比較的簡単に低結晶化度膜４Ｂの膜厚を均一なものとすることができる。その結果、得られる有機強誘電体膜４の薄膜化を図りつつ、有機強誘電体膜４の膜厚が局所的に小さくなるのをより確実に防止することができる。
【００３９】
液状材料４Ａ中の有機強誘電体材料としては、前述した有機強誘電体膜４の構成材料を用いることができる。特に、前記有機強誘電体材料として、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体、フッ化ビニリデンの重合体のうちの１種を単独または２種を組み合わせたものを用いることが好ましい。また、非常に容易に強誘電性を得るためには、フッ化ビニリデンとトリフルオロエチレンとの共重合体であることがさらに好ましい。
なお、液状材料４Ａには、有機強誘電体材料、溶媒または分散媒以外に、他の物質が含まれていてもよい。
【００４０】
液状材料４Ａ中の溶媒または分散媒としては、前記有機強誘電体材料を溶解または分散させることができるものであれば、特に限定されず、例えば、硝酸、硫酸、アンモニア、過酸化水素、水、二硫化炭素、四塩化炭素、エチレンカーボネイト等の無機溶媒や、メチルエチルケトン（ＭＥＫ）、アセトン、ジエチルケトン、メチルイソブチルケトン（ＭＩＢＫ）、メチルイソプロピルケトン（ＭＩＰｒＫ）、メチルイソペンチルケトン（ＭＩＰｅＫ）、アセチルアセトン、シクロヘキサノン等のケトン系溶媒、ジエチルカーボネート（ＤＥＣ）、メタノール、エタノール、イソプロパノール、エチレングリコール、ジエチレングリコール（ＤＥＧ）、グリセリン等のアルコール系溶媒、ジエチルエーテル、ジイソプロピルエーテル、１，２−ジメトキシエタン（ＤＭＥ）、１，４−ジオキサン、テトラヒドロフラン（ＴＨＦ）、テトラヒドロピラン（ＴＨＰ）、アニソール、ジエチレングリコールジメチルエーテル（ジグリム）、ジエチレングリコールエチルエーテル（カルビトール）等のエーテル系溶媒、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、フェニルセロソルブ等のセロソルブ系溶媒、ヘキサン、ペンタン、ヘプタン、シクロヘキサン等の脂肪族炭化水素系溶媒、トルエン、キシレン、ベンゼン等の芳香族炭化水素系溶媒、ピリジン、ピラジン、フラン、ピロール、チオフェン、メチルピロリドン等の芳香族複素環化合物系溶媒、Ｎ，Ｎ−ジメチルホルムアミド（ＤＭＦ）、Ｎ，Ｎ−ジメチルアセトアミド（ＤＭＡ）等のアミド系溶媒、ジクロロメタン、クロロホルム、１，２−ジクロロエタン等のハロゲン化合物系溶媒、酢酸エチル、酢酸メチル、ギ酸エチル等のエステル系溶媒、ジメチルスルホキシド（ＤＭＳＯ）、スルホラン等の硫黄化合物系溶媒、アセトニトリル、プロピオニトリル、アクリロニトリル等のニトリル系溶媒、ギ酸、酢酸、トリクロロ酢酸、トリフルオロ酢酸等の有機酸系溶媒のような各種有機溶媒、または、これらを含む混合溶媒等を用いることができる。
【００４１】
特に、有機強誘電体材料としてＰ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）を用いる場合には、溶媒としてＭＥＫ（メチルエチルケトン：２−ブタノン）、ＭＩＰｒＫ（メチルイソプロピルケトン：３−メチル−２−ブタノン）、２−ペンタノン、３−ペンタノン、ＭＩＢＫ（メチルイソブチルケトン：４−メチル−２−ペンタノン）、２−ヘキサノン、２，４−ジメチル−３−ペンタノン、４−ヘプタノン、ＭＩＰｅＫ（メチルイソペンチルケトン：５−メチル−２−ヘキサノン）、２−ヘプタノン、３−ヘプタノン、シクロヘキサノン、またはＤＥＣ（ジエチルカーボネート）の各種有機溶媒、またはこれらの混合溶媒を用いることが好ましい。
【００４２】
また、塗布する液状材料４Ａ中における有機強誘電体材料の含有率は、０．１〜８．０重量％であるのが好ましく、０．２〜４．０重量％であるのがより好ましい。これにより、基板２への液状材料４Ａの塗布を容易なものとするとともに、比較的簡単に低結晶化度膜４Ｂの膜厚を均一なものとすることができる。
液状材料４Ａの塗布方法としては、特に限定されないが、例えば、スピンコート法、溶液霧化堆積法（ＬＳＭＣＤ法）、インクジェット法などを好適に用いることができる。
【００４３】
液状材料４Ａの乾燥方法、すなわち液状材料４Ａから溶媒または分散液を除去する方法としては、特に限定されないが、例えば、ホットプレートやオーブンなどによる外部熱乾燥法、マイクロ波などによる内部熱乾燥法、熱風搬送法、赤外線などによる輻射伝熱乾燥法、真空減圧法などを用いることができる。
なお、液状材料４Ａの溶媒あるいは分散液の揮発性が高く、塗布後の膜に残留溶媒あるいは残留分散液が殆ど無い場合、上記乾燥工程を省いても良い。
【００４４】
液状材料４Ａの乾燥方法として熱処理を用いる場合、処理温度は、有機強誘電体材料の最適な結晶化温度以下で行い、具体的には、用いる有機強誘電体材料、溶媒の種類、液状材料４Ａの膜厚などにもよるが、室温〜１４０℃であるのが好ましく、室温〜１００℃であるのがより好ましい。
また、この場合、処理時間は、用いる有機強誘電体材料や液状材料４Ａの膜厚などにもよるが、０．５〜１２０分間であるのが好ましく、１〜３０分間であるのがより好ましい。
【００４５】
また、液体材料４Ａを塗布し低結晶膜を形成する場合、複数回にわたり塗布工程を繰り返しても良い。これにより、溶媒の蒸発過程で形成される小さなピンホール欠陥などに、液体材料が充填され、低結晶膜のピンホール欠陥が低減され、結果的にリーク電流やショートの少ない強誘電体膜が形成できる。さらに、上記塗布工程と、上記乾燥工程を、交互に繰り返すことにより、ピンホール欠陥の少ない低結晶膜を形成することもできる。
【００４６】
［３］  有機強誘電体膜４を形成する工程
次に、低結晶化度膜４Ｂを加熱・加圧することにより、低結晶化度膜４Ｂを整形しつつ低結晶化度膜４Ｂの結晶化度を高めて、有機強誘電体膜４を得る。具体的には、図２（ｅ）に示すように、型６を低結晶化度膜４Ｂを介して基板２に向け押圧しつつ、低結晶化度膜４Ｂを加熱することにより、結晶化を行った後に、図２（ｆ）に示すように、型６を取り外し、有機強誘電体膜４を形成する。
【００４７】
型６を基板２に向け押圧する際の圧力は、０．１〜１０ＭＰａ／ｃｍ２であることが好ましい。これにより、得られる有機強誘電体膜４の基板と反対側の面を極めて平滑な面とすることができる。
型６を押圧する方法としては、特に限定されず、各種プレス機を用いることができる。
低結晶化度膜４Ｂは加熱することにより結晶性の促進を行う。結晶性を促進する方法（結晶化度を高める方法）としては、特に限定されないが、例えば、ホットプレート、オーブン、真空オーブンなどを用いた結晶性促進法、マイクロ波などによる内部加熱を用いた結晶性促進法、赤外線などによる輻射伝熱による結晶性促進法などを用いることができる。特に、ホットプレート、オーブン、真空オーブンなどによる結晶性促進熱処理工程が好適に用いることができる。低結晶化度膜４Ｂの結晶性を促進するに際して、低結晶化度膜４Ｂに対し適切な温度域で熱処理を施すことにより、型６で押圧しつつ結晶性の促進を行うと、比較的簡単に短時間で、有機強誘電体材料の不本意な結晶構造変化を防止しつつ、低結晶化度膜４Ｂ内の有機強誘電体材料の結晶性を効率的に促進することができる。
【００４８】
低結晶化度膜４Ｂの結晶性促進方法として熱処理を用いる場合、その処理温度は、有機強誘電体材料の結晶化温度以上で、かつ融点以下で行い、具体的には、用いる有機強誘電体材料にもよるが、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ＝７５／２５）の場合、加熱の温度が、８０〜２００℃であることが好ましく、１００〜１５０℃であるのがより好ましい。これにより、低結晶化度膜４Ｂ内の有機強誘電体材料を効率的に結晶化させることができる。また、この処理温度は、前述したような温度範囲で、かつ、有機強誘電体材料のキュリー温度以上であると、低結晶化度膜４Ｂ内の有機強誘電体材料の結晶性を簡単かつ効率的に促進させることができる。
【００４９】
ここで、「処理温度」とは、低結晶化度膜４Ｂの温度であり、この熱処理では、例えば、低結晶化度膜４Ｂが前述したような温度範囲となるように、オーブンやホットプレートを作動させる。
また、結晶化処理の際における処理時間は、用いる有機強誘電体材料や液状材料４Ａの膜厚などにもよるが、０．５〜１２０分間であるのが好ましく、１〜３０分間であるのがより好ましい。
【００５０】
また、低結晶化度膜４Ｂを加熱し結晶化度を高めた後に冷却するのが好ましい。これにより、有機強誘電体膜４の基板２と反対側の面をより確実に平滑化した状態とすることができる。また、この冷却は、結晶化度を高めた後、かつ、型６の取り外しの前に行うのがより好ましい。すなわち、型６を押圧しながら前記冷却を行い、その後、型６を取り外すのが好ましい。これにより、有機強誘電体膜４の基板２と反対側の面をさらに確実に平滑化（整形）することができる。
この冷却の温度は、０〜１００℃であることが好ましく、前記有機強誘電体材料のガラス転移点以下で行うことがより好ましく、また、常温（室温）以下で行うのが好ましい。これにより、結晶化の促進をより確実に行うことができる。また、この冷却は、有機強誘電体材料が所望の結晶状態となるような冷却速度で行われる。
【００５１】
有機強誘電体材料の冷却方法としては、特に限定されないが、例えば、自然冷却、基板や型をペルチェ素子により冷却する方法、型にジャケットを設け冷媒を流通させる方法などを好適に挙げることができる。
また、型６による押圧（整形）の前に、低結晶化度膜４Ｂを加熱して軟化させるのが好ましい。これにより、有機強誘電体膜４の基板２と反対側の面をより確実に平滑化した状態とすることができる。
【００５２】
型６の材質については、特に限定されないが、例えば、金属材料が好適に用いられる。
また、型６の表面（押圧面）に離型処理が施されていることが好ましい。これにより、型６の取り外しが簡単になるとともに、型６への有機強誘電体材料の固着を防止し、有機強誘電体膜４の基板２と反対側の面の平滑性をより優れたものとすることができる。
離型処理としては、特に限定はないが、撥液処理、微細凹凸の形成などを好適に挙げることができる。
【００５３】
なお、フッ素系高分子の有機強誘電体材料を用いる場合は、フッ素を多く含んでいるため他の材料との密着性があまり高くないので、必ずしも型６の表面処理は必要ではない。
この加熱処理工程では、低結晶化度膜４Ｂ内の有機強誘電体材料の分子運動が熱エネルギーにより激しくなり、低結晶化度膜４Ｂが軟化する。したがって、軟化した状態の低結晶化度膜４Ｂに型６を密着加圧（プレス）しながらβ型への相転移を促して結晶化した後、プレスした状態を保ちつつ冷却することで、型６に形成されたパターンが転写された有機強誘電体膜４を得ることができる。
【００５４】
また、結晶化処理の際における雰囲気は、空気中で良いが、窒素、アルゴンなどの不活性雰囲気中、あるいは真空中であることがより好ましい。
このプロセスの特徴は、加熱により低結晶化度膜４Ｂの結晶化を促進する過程において、低結晶化度膜４Ｂ中の有機強誘電体材料が加圧されるため、結晶化が制限された空間内で進行する。すなわち、低結晶化度膜４Ｂの基板２と反対側の面が型６により平滑化された状態を維持しつつ、有機強誘電体材料の結晶化が進行する。したがって、有機強誘電体材料の結晶粒子が自由に成長して表面が荒れるのを防ぐことができる。そのため、得られる有機強誘電体膜４の基板２と反対側の面が平滑化され、有機強誘電体膜４の膜厚（下部電極３と上部電極５との間の距離）が局所的に小さくなるのを防止することができる。これにより、例えば、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）の薄膜化を妨げる結晶粒による表面凹凸の問題が回避され、記憶素子１の低電圧駆動化を図ることができる。
【００５５】
また、本例では、型６と下部電極３との間に電界を印加しつつ、結晶化を行う。
これにより、得られる有機強誘電体膜４内の有機強誘電体材料の結晶方位、すなわち分極軸を下部電極３および上部電極５の面に垂直な方向に揃えることができる。そのため、得られる記憶素子１では、分極軸の方位ゆらぎに起因する分極のロスを低減でき、有機強誘電体の持つ分極値を最大限に引き出すことができる。さらに、分極反転の応答性の向上を図るとともに、ヒステリシス曲線における角型性を優れたものとすることができる。
【００５６】
また、下部電極３および型６を用いて低結晶化度膜４Ｂに電圧を印加するので、別途電極を用意することなく、簡単に低結晶化度膜４Ｂに電圧を印加することができる。
前記電圧印加により低結晶化度膜４Ｂに印加される電界は、用いる有機強誘電体材料にもよるが、抗電界以上の電界を印加することが好ましい。例えば、Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）の場合、０．３ｋＶ／ｃｍ以上であるのが好ましく、抗電界である０．５ＭＶ／ｃｍ以上であるのがより好ましい。これにより、得られる有機強誘電体膜４内の有機強誘電体薄膜の結晶配向性を分極軸が下部および上部電極面に垂直な方向に揃えることができる。
なお、前述したような電界の印加は、省略することができる。
【００５７】
［４］  上部電極を形成する工程
次に、図２（ｇ）に示すように、低結晶化度膜４Ｂ上に、上部電極５を形成する。前述したように有機強誘電体膜４の第１の電極３と反対側の面は平滑であり、このような平滑な面上に上部電極５を形成するので、有機強誘電体膜４と上部電極５との間の界面を極めて平滑にすることができる。
上部電極５の形成は、前記工程［１］と同様にして行うことができる。
【００５８】
以上のようにして、記憶素子１を製造することができる。
このような製造方法によれば、型６を用いて低結晶化度膜４Ｂの結晶化を行うので、低結晶化度膜４Ｂと第２の電極５との間の界面を極めて平滑にし、このような状態で低結晶化度膜４Ｂを結晶化することができる。そのため、結晶の粒成長に伴う表面凹凸の発生を防止して、得られる有機強誘電体膜４の表面を極めて平滑にすることができる。
【００５９】
その結果、有機強誘電体膜４を薄くしても、得られる記憶素子１は、リーク電流の増加を防止するとともに、有機強誘電体膜４の厚さ方向での短絡（下部電極３と上部電極５との間での短絡）を防止することができる。すなわち、有機強誘電体膜４を薄くして、駆動電圧を低減することができる。
また、かかる製造方法では、比較的低温で簡易な装置のみを用いたプロセスにより記憶素子１を形成することができる。そのため、製造装置の低コスト化を図ることができるとともに、記憶素子１、さらには記憶装置を構成する材料の選択の幅が広がる。例えば、基板２として樹脂材料を用いて、フレキシブルな記憶素子１や記憶装置を製造することができる。
【００６０】
（第２の例）
次に、記憶素子１の製造方法の第２の例を図３に基づいて説明する。なお、以下では、前述した第１の例と相違する事項を中心に説明し、同様の事項に関しては、その説明を省略する。
第２の例における記憶素子１の製造方法は、第２の工程において、低結晶化度膜４Ｂを結晶化した後にこれを軟化した状態で型６を押圧し、有機強誘電体膜４を形成すること以外は、前述した第１の例における記憶素子１の製造方法と同様である。
【００６１】
すなわち、第２の例における記憶素子１の製造方法では、［１］下部電極３を形成する工程と、［２］下部電極３上に、有機強誘電体材料を含む液状材料を塗布した後、これを乾燥して、低結晶化度膜を形成する工程（第１の工程）と、［３］低結晶化度膜の結晶性を促進した後に、これを加熱・加圧して、有機強誘電体膜を形成する工程（第２の工程）と、［４］有機強誘電体膜上に、上部電極を形成する工程とを有する。
【００６２】
第２の例における記憶素子１の製造方法における工程［１］、［２］及び［４］は、第１の例にかかる工程［１］、［２］及び［４］と同様である。
第２の例にかかる工程［３］では、低結晶化度膜４Ｂ中の有機強誘電体材料の結晶性を促進して、有機強誘電体膜４を形成する際に、図３（ｄ）に示すように、低結晶化度膜４Ｂを加熱することにより結晶化度を高めて結晶膜４Ｃを形成した後、結晶膜４Ｃを加熱して軟化させた状態で、図３（ｅ）に示すように、型６を結晶膜４Ｃを介して基板２に向け押圧した後に、型６を取り外し、有機強誘電体膜４を得る。
【００６３】
前記軟化のための加熱温度（処理温度）としては、特に限定されないが、８０〜２００℃であるのが好ましい。これにより、得られる有機強誘電体膜４の基板２と反対側の面を極めて平滑にすることができる。
また、軟化した結晶膜４Ｃを型６により押圧する際に、前述した第１の例と同様に、型６と基板２（または下部電極３）との間に電圧を印加し、結晶膜４Ｃ内の強誘電体材料の分極軸の方向を揃えることができる。
【００６４】
その他、ここで用いる型６、および押圧、加熱処理、冷却等の条件は第１の例で述べたと同じ条件を用いることができる。
このような製造方法によれば、結晶化により結晶膜４Ｃの基板２と反対側の面に、有機強誘電体材料の結晶粒で構成された凹凸が形成されていても、有機強誘電体膜４の基板２と反対側の面を平滑にすることができる。そのため、有機強誘電体膜４の膜厚が局所的に小さくなるのを防止することができる。その結果、有機強誘電体膜４を薄くしても、得られる記憶素子１は、リーク電流の増加を防止するとともに、有機強誘電体膜４の厚さ方向での短絡を防止することができる。すなわち、有機強誘電体膜４を薄くして、駆動電圧を低減することができる。
以上のようにしても、記憶素子１を製造することができる。
なお、第２の例において、前述したような型による押圧は、上部電極５の形成前に行わず、低結晶化度膜４Ｂ上に上部電極５を形成し、その後、上部電極５および低結晶化度膜４Ｂを介して基板２に向けて型６を押圧することもできる。
【００６５】
＜記憶装置＞
次に、本発明の記憶装置の一例として、記憶素子１を用いたＣＰ型の記憶装置を図４に基づいて説明する。
図４は、記憶素子１を用いた記憶装置（メモリアレイ）の回路形態を模式的に示す図である。
【００６６】
図４に示す記憶装置１００は、複数のＣＰ型のメモリセルで構成されたメモリアレイを有する記憶装置である。
より具体的には、記憶装置１００は、行選択のための第１信号電極１０１と、列選択のための第２信号電極１０２とが直交するように配列して構成されたメモリアレイを有している。
【００６７】
第１信号電極１０１および第２信号電極１０２のうち、一方がワード線であり、他方がビット線であり、これらの各交点が、記憶素子１を構成する。なお、図４では、記憶素子１を交点付近に接続された抵抗として模式的に示している。
このような記憶装置１００は、結晶性を有する有機強誘電体材料を有機強誘電体膜４の構成材料として用いても、駆動電圧の低減化を図ることができる。また、このような記憶装置１００は、リーク電流の低減および短絡の防止により、優れた信頼性を有する。
【００６８】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態を説明する。なお、第２実施形態について、前述した第１実施形態と同様の事項に関しては、その説明を省略する。
図５は、本発明の第２実施形態にかかる記憶素子の実施形態を示す断面図である。なお、図５において、（ａ）は、かかる記憶素子の縦断面図を示し、（ｂ）は、かかる記憶素子の横断面図を示している。また、以下、説明の便宜上、図５中における「上」を「上」、「下」を「下」という。
【００６９】
図５に示す記憶素子１Ａは、１トランジスタ型（いわゆる１Ｔ型）の記憶装置の形態をなすものである。
このような記憶素子１Ａは、基板２上に互いに間隔を隔てて設けられたソース領域３１およびドレイン領域３２と、これらの間でソース領域３１およびドレイン領域３２にそれぞれ接触する半導体膜３３と、半導体膜３３上を覆うように形成された有機強誘電体膜（記録膜）４Ｄと、有機強誘電体膜４Ｄ上に形成されたゲート電極５Ａとを有する。
【００７０】
このような記憶素子１Ａにあっては、ゲート電極５Ａとソース領域３１およびドレイン領域３２との間に電圧を印加し、有機強誘電体膜４Ｄ内の分極状態を変化させ、データの記録（書込み）がなされる。また、このような分極状態は、電界の印加を停止しても保持され、ソース領域３１とドレイン領域３２の間を流れる電流を検知することにより、記録の再生（読出し）を行うことができる。そのため、記憶素子１Ａを不揮発性メモリに用いることができる。
【００７１】
この記憶素子１Ａでは、図５（ｂ）に示すように、半導体膜３３のうち、ソース領域３１とドレイン領域３２との間の領域が、キャリアが移動するチャネル領域３４となっている。ここで、このチャネル領域３４において、キャリアの移動方向の長さ、すなわちソース領域３１とドレイン領域３２との間の距離がチャネル長Ｌであり、チャネル長Ｌ方向と直交する方向の長さがチャネル幅Ｗである。
このような記憶素子１Ａは、ソース領域３１およびドレイン領域３２が、有機強誘電体膜４Ｄを介してゲート電極５Ａよりも基板２側に設けられた構成、すなわち、トップゲート構造となっている。
【００７２】
次に、本発明の記憶素子の製造方法について、図６に基づいて、記憶素子１Ａの製造方法を一例に説明する。
図６は、図５に示す記憶素子の製造方法を説明するための図である。
記憶素子１Ａの製造方法は、有機強誘電体膜４Ｄの製造に関して、前述した第１の実施形態（第１の例または第２の例）にかかる記憶素子１の製造方法と同様である。
【００７３】
すなわち、記憶素子１Ａの製造方法は、［１］ソース領域３１、ドレイン領域３２、および半導体膜３３を形成する工程と、［２］半導体膜３３（チャネル領域３４）上に、有機強誘電体材料を含む液状材料を塗布した後、これを乾燥して、低結晶化度膜を形成する工程（第１の工程）と、［３］低結晶化度膜を結晶化して、有機強誘電体膜を形成（型を用いる）する工程（第２の工程）と、［４］有機強誘電体膜上に、ゲート電極５Ａを形成する工程とを有する。
【００７４】
［１］  ソース領域３１、ドレイン領域３２、および半導体膜３３を形成する工程
まず、図６（ａ）に示すように、例えば半導体基板、ガラス基板、樹脂基板等の基板２を用意し、この基板２の上面に、図６（ｂ）に示すように、ソース領域３１およびドレイン領域３２を形成した後、図６（ｃ）に示すように、半導体膜３３を形成する。
ソース領域３１、ドレイン領域３２、および半導体膜３３の形成方法としては、それぞれ、特に限定されず、前述した下部電極３と同様の方法を用いることができる。
【００７５】
また、半導体膜３３の構成材料としては、特に限定されず、各種有機半導体材料や各種無機半導体材料を用いることができるが、フレキシブル化の観点から有機半道体材料を用いるのが好ましい。
有機半導体材料としては、例えば、ナフタレン、アントラセン、テトラセン、ペンタセン、ヘキサセン、フタロシアニン、ペリレン、ヒドラゾン、トリフェニルメタン、ジフェニルメタン、スチルベン、アリールビニル、ピラゾリン、トリフェニルアミン、トリアリールアミン、オリゴチオフェン、フタロシアニンまたはこれらの誘導体のような低分子の有機半導体材料や、ポリ−Ｎ−ビニルカルバゾール、ポリビニルピレン、ポリビニルアントラセン、ポリチオフェン、ポリアルキルチオフェン、ポリヘキシルチオフェン、ポリ（ｐ−フェニレンビニレン）、ポリチニレンビニレン、ポリアリールアミン、ピレンホルムアルデヒド樹脂、エチルカルバゾールホルムアルデヒド樹脂、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体またはこれらの誘導体のような高分子の有機半導体材料（共役系高分子材料）が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができるが、特に、高分子の有機半導体材料（共役系高分子材料）を主とするものを用いるのが好ましい。共役系高分子材料は、その特有な電子雲の広がりにより、キャリアの移動能が特に高い。
【００７６】
また、このうち、空気中で酸化され難く、安定であること等の理由から、高分子の有機半導体材料（共役系高分子材料）としては、フルオレン−ビチオフェン共重合体、フルオレン−アリールアミン共重合体、ポリアリールアミンまたはこれらの誘導体のうちの少なくとも１種を主成分とするものを用いるのが特に好ましい。
このような高分子の有機半導体材料を主材料として半導体膜３３を構成すると、薄型化・軽量化が可能であり、かつ、可撓性にも優れた記憶装置ができるため、フレキシブルディスプレイ等に代表される、各種フレキシブルエレクトロニクスデバイスに搭載される不揮発性メモリとしての応用に適している。
半導体膜３３（有機半導体材料）の厚さは、１ｎｍ〜５００ｎｍ程度であるのが好ましく、１０ｎｍ〜２００ｎｍ程度であるのがより好ましい。
【００７７】
［２］  低結晶化度膜を形成する工程（第１の工程）
次に、半導体膜３３上を覆うように、結晶性の有機強誘電体材料を含む液状材料を塗布し（膜状の液状材料を形成し）、これを乾燥して、図６（ｄ）に示すように、有機強誘電体膜４Ｄの形成のための中間生成膜である低結晶化度膜（非晶質膜）４Ｅを形成する。
この低結晶化度膜４Ｅの形成は、前述した第１の例の低結晶化度膜４Ｂの形成と同様にして行うことができる。
【００７８】
本実施形態のようにソース領域３１、ドレイン領域３２、および半導体膜３３による凹凸が形成されていても、溶液霧化堆積法（ＬＳＭＣＤ法）を用いて低結晶化度膜４Ｅを形成すると、得られる低結晶化度膜４Ｅの膜厚の均一化を簡単に図ることができる。これは、溶液霧化堆積法（ＬＳＭＣＤ法）により形成された液滴の粒径が小さいことに起因するものである。
【００７９】
［３］  有機強誘電体膜４Ｄを形成する工程（第２の工程）
次に、図６（ｅ）に示すように、低結晶化度膜４Ｅの結晶を促進して、有機強誘電体膜４Ｄを形成する。
この有機強誘電体膜４Ｄの形成（結晶化）は、前述した第１実施形態（第１の例または第２の例）の有機強誘電体膜４の形成と同様にして行うことができる。すなわち、型を用いて、有機強誘電体膜４Ｄの基板２と反対側の面を平坦化することができる。
【００８０】
［４］  ゲート電極を形成する工程
次に、図６（ｅ）に示すように、有機強誘電体膜４上に、ゲート電極５Ａを形成する。
ゲート電極５Ａの形成は、前記工程［１］と同様にして行うことができる。
以上のようにして、記憶素子１Ａを製造することができる。
以上説明したような製造方法によって、優れた応答性およびヒステリシス特性を有する記憶素子１Ａを製造することができる。
【００８１】
特に、本実施形態では、低結晶化度膜４Ｅを形成する工程の前に、基板２上に、ソース領域３１およびドレイン領域３２と、チャネル領域３４（半導体膜３３）とを形成し、低結晶化度膜４Ｅを形成する工程では、チャネル領域３４上に低結晶化度膜４Ｅを形成し、有機強誘電体膜４Ｄを形成する工程の後に、有機強誘電体膜４Ｄ上に、ゲート電極５Ａを形成する。これにより、いわゆる１Ｔ（トランジスタ）型の記憶装置に用いることが可能な記憶素子１Ａを得ることができる。
【００８２】
＜記憶装置＞
次に、本発明の記憶装置の他の例として、記憶素子１Ａを用いた記憶装置を図７に基づいて説明する。
図７に示す記憶装置１００Ａは、いわゆる１Ｔ型の記憶装置である。
より具体的には、記憶装置１００Ａは、行選択のための第１信号電極１０１と、列選択のための第２信号電極１０２とが直交するとともに、第１信号電極１０１と第２信号電極１０２との交点付近を第３信号電極１０３が通過するように配列し、これらに記憶素子１Ａが接続されて構成されたメモリアレイを有している。
【００８３】
第１信号電極１０１および第２信号電極１０２のうち、一方がワード線であり、他方がビット線である。また、第１信号電極１０１と第２信号電極１０２との各交点付近にて、第１信号電極１０１はドレイン領域３２に接続され、第２信号電極１０２はソース領域３１に接続されている。第３信号電極１０３は、ゲート電極５Ａに接続され、データ書き込みのための書込み線として機能するものである。
【００８４】
このような記憶装置１００Ａは、非破壊読み出しが可能である。
なお、記憶装置（記憶装置）の安定動作の観点からは、２Ｔ２Ｃ型、さらには１Ｔ１Ｃ型の記憶装置が好ましいが、非破壊読み出し（ＮＤＲＯ）が可能であるという観点から、１Ｔ型が好ましい。
なお、本実施形態では、記憶素子に関するものを説明したが、本実施形態にかかる記憶素子およびその製造方法は、薄膜トランジスタのようなトランジスタおよびその製造方法にも適用可能である。すなわち、本実施形態にかかる製造方法と同様にして、トランジスタを製造することができる。この場合、トランジスタの駆動電圧の低減化を図ったり、応答性を向上させたりすることができる。
【００８５】
また、１Ｔ１Ｃ型や２Ｔ２Ｃ型の記憶装置を製造するに際しては、本実施形態にかかる記憶素子の製造方法と同様にしてメモリアレイのトランジスタ部分を製造することができる。これにより、記憶装置の特性を向上させることができる。このとき、前述した第１実施形態にかかる記憶素子の製造方法を用いてメモリアレイのキャパシタ部分を製造することにより、記憶装置の特性をさらに向上させることができる。
【００８６】
以上説明したような記憶装置１００、１００Ａは、各種電子機器に適用することができる。これにより、結晶性を有する有機強誘電体材料を有機強誘電体膜４の構成材料として用いても、駆動電圧の低減化を図ることができる電子機器を提供することができきる。また、このような電子機器は、リーク電流の低減および短絡の防止により、優れた信頼性を有する。
この電子機器としては、例えば、パーソナルコンピューター、携帯情報機器等が挙げられる。
【００８７】
以上、本発明について、図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではない。
例えば、本発明を構成する各部は、同様の機能を発揮する任意のものと置換、または、その他の構成を追加することもできる。
また、例えば、有機強誘電体膜４と、下部電極３および上部電極５との間には、それぞれ、任意の目的の層が、１層または２層以上設けられていてもよい。また、有機強誘電体膜４Ｄと、半導体膜３３との間には、それぞれ、任意の目的の層が、１層または２層以上設けられていてもよい。
【００８８】
また、前述したような２Ｔ２Ｃ型、１Ｔ１Ｃ型、ＣＰ型、１Ｔ型の各記憶装置内のトランジスタは、単結晶Ｓｉトランジスタ、アモルファスシリコン薄膜トランジスタ（ａ−Ｓｉ  ＴＦＴ）、低温ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＬＴＰＳ  ＴＦＴ：Ｌｏｗ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴ）、高温ポリシリコン薄膜トランジスタ（ＨＴＰＳ：Ｈｉｇｈ  Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ  ｐｏｌｙ−Ｓｉ  ＴＦＴ）、あるいは有機薄膜トランジスタ（有機ＴＦＴ）の形態とすることができる。
【実施例】
【００８９】
次に、本発明の具体的実施例について説明する。
（実施例１）
図１に示すような記憶素子を本発明にかかる製造方法により下記のごとく製造した。
具体的には、まず、平均厚さ３００μｍのポリイミド製の基板を用意した。
次に、この基板上に、蒸着法を用いてＡｌから成る厚さ１００ｎｍの下部電極を形成した。
次に、下記の組成の液状材料をスピンコート法により塗布し、８０℃にて２０分間乾燥させ、低結晶化度膜を得た。
【００９０】
（液状材料の組成）
Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）〔ＶＤＦ／ＴｒＦＥ＝７５／２５〕３ｗｔ％
ＭＥＫ（メチルエチルケトン：２−ブタノン）９７ｗｔ％
キュリー点（Ｔｃ）：約８０℃
次に、図８（ａ）に示すように、低結晶化度膜に、予めＰＴＦＥにて表面処理を施した型を圧力５ＭＰａ／ｃｍ２で押圧し、１４０℃（図８に示す時間ＴＳ２−ＴＳ３間での温度  キュリー点（Ｔｃ）以上）にて１５分間（ＴＳ１−ＴＳ４間の時間長さ）加熱処理を行い結晶化させた。図８は、型および基板の温度と時間との関係、および型の圧力と時間との関係を示す図である。
【００９１】
次に、これを室温（常温（ＲＴ）：２５℃）に自然冷却し、型を剥離させ、厚さ５０ｎｍの有機強誘電体膜を得た。
そして、型を剥離した有機強誘電体膜の表面を顕微鏡により観察し、その表面状態を以下の４段階の基準に従い評価した。その評価結果を表１に示す。
◎：結晶粒による凹凸がほとんど見られない。
○：結晶粒による凹凸があるが、その凹部が極めて浅い。
△：結晶粒による凹凸があり、その凹部が深い。
×：結晶流による凹凸により、有機強誘電体膜にピンホールを生じていた。
【００９２】
【表１】
2008147632.tif 000003
【００９３】
次に、蒸着法を用いてＡｌから成る厚さ１００ｎｍの上部電極を形成した。
（実施例２）
図８（ｂ）に示すように、低結晶化度膜に加熱処理を行い結晶性を促進させた後、キュリー点以下に急速冷却（１０℃／ｍｉｎ以上）する以外は、実施例１と同様にして記憶素子を製造した。
また、型を剥離した有機強誘電体膜の表面を顕微鏡により観察し、その表面状態を以下の４段階の基準に従い評価した。その評価結果を表１に示す。
【００９４】
（実施例３）
図１に示すような記憶素子を本発明にかかる製造方法により下記のごとく製造した。
より具体的には、まず、平均厚さ３００μｍのポリイミド製の基板を用意した。
次に、この基板上に、蒸着法を用いてＡｌから成る厚さ１００ｎｍの下部電極を形成した。
次に、下記の組成の液状材料をスピンコート法により塗布し、１４０℃（キュリー点（Ｔｃ）以上）に加熱して液状材料の結晶性を促進させ結晶膜を得た。
【００９５】
（液状材料の組成）
Ｐ（ＶＤＦ／ＴｒＦＥ）〔ＶＤＦ／ＴｒＦＥ＝７５／２５〕３ｗｔ％
ＭＥＫ（メチルエチルケトン：２−ブタノン）９７ｗｔ％
キュリー点（Ｔｃ）：約８０℃
次に、結晶膜に、予めＰＴＦＥにて表面処理を施した型を圧力８ＭＰａ／ｃｍ２で２０分間押圧した。
【００９６】
次に、これを室温（常温（ＲＴ）：２５℃）に冷却し、型を剥離させ、厚さ５０ｎｍの有機強誘電体膜を形成した。
そして、型を剥離した有機強誘電体膜の表面を顕微鏡により観察し、その表面状態を以下の４段階の基準に従い評価した。その評価結果を表１に示す。
次に、蒸着法を用いてＡｌから成る厚さ１００ｎｍの上部電極を形成した。
【００９７】
（実施例４）
結晶膜に型を押圧した後、急速冷却（１０℃／ｍｉｎ以上）する以外は、実施例３と同様の操作を行い、表面の平滑な有機強誘電体材料を得た。
また、型を剥離した有機強誘電体膜の表面を顕微鏡により観察し、その表面状態を以下の４段階の基準に従い評価した。その評価結果を表１に示す。
（実施例５〜１０）
圧力および処理温度を表１に示すようにした以外は、前述した実施例１と同様にして、有機強誘電体膜を形成した。
【００９８】
（比較例）
型による押圧を行わなかった以外は、前述した実施例１と同様にして記憶素子を製造した。
表１に示すように、本発明にかかる実施例１〜１０では、いずれも、有機強誘電体膜の基板と反対側の面が平滑であった。これに比し、比較例では、有機強誘電体膜の基板と反対側の面に結晶粒による凹凸が目立つものであった。
また、実施例１〜１０の記憶素子は、低電圧駆動（約２Ｖ程度での駆動）が可能であった。これに対し、比較例の記憶素子は、駆動が不可能であった。これは、リーク電流の増大や短絡によるものであると考えられる。
【図面の簡単な説明】
【００９９】
【図１】本発明にかかる記憶素子の実施形態を示す縦断面図である。
【図２】図１に示す記憶素子の製造方法の第１の例を説明するための図である。
【図３】図１に示す記憶素子の製造方法の第２の例を説明するための図である。
【図４】本発明にかかる記憶素子１を用いた記憶装置の回路形態を模式的に示す図である。
【図５】図１に示す記憶素子の製造方法の第４の例を説明するための図である。
【図６】図６に示す記憶素子の製造方法を説明するための図である。
【図７】図６に示す記憶素子を備える記憶装置の基本回路形態を模式的に示す図である。
【図８】本発明の実施例における型及び基板の温度と時間との関係、および型の圧力と時間との関係を説明するための図である。
【符号の説明】
【０１００】
１、１Ａ‥‥記憶素子  ２‥‥基板  ３‥‥下部電極  ３１‥‥ソース領域  ３２‥‥ドレイン領域  ３３‥‥半導体膜  ３４‥‥チャネル領域  ４‥‥有機強誘電体膜  ４Ａ‥‥液状材料  ４Ｂ‥‥低結晶化度膜  ４Ｃ‥‥結晶膜  ４Ｄ‥‥有機強誘電体膜  ４Ｅ‥‥低結晶化度膜  ５‥‥上部電極  ５Ａ‥‥ゲート電極  １００、１００Ａ‥‥記憶装置  １０１‥‥第１信号電極  １０２‥‥第２信号電極  １０３‥‥第３信号電極
【図１】
2008147632.tif 000004
【図２】
2008147632.tif 000005
【図３】
2008147632.tif 000006
【図４】
2008147632.tif 000007
【図５】
2008147632.tif 000008
【図６】
2008147632.tif 000009
【図７】
2008147632.tif 000010
【図８】
2008147632.tif 000011