(57)【要約】【課題】各種の電気及び電子素子の製造に効率よく使用可能な強誘電物質と、該強誘電物質を用いて強誘電体層を形成するための強誘電体層の形成方法を提供する。【解決手段】本発明による強誘電物質は、無機物強誘電体と有機物強誘電体との混合物で構成され、その強誘電体層の形成方法は、無機物強誘電物質と有機物との混合溶液を用意する段階と、基板上に混合溶液を塗布して強誘電体膜を形成する段階と、強誘電体膜を加熱及び焼成する段階と、を通じて強誘電体層を形成する。【選択図】図２Ａ
2010514155.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
無機物強誘電物質と有機物との混合物で構成されることを特徴とする強誘電物質。
【請求項２】
前記無機物強誘電物質は、酸化物強誘電体、フッ化物強誘電体、強誘電体半導体、及びこれらの無機物の混合物のうちの少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項１に記載の強誘電物質。
【請求項３】
前記無機物強誘電物質は、ＰＺＴであることを特徴とする請求項１に記載の強誘電物質。
【請求項４】
前記強誘電物質にシリサイト、シリケート、又は他の金属が更に混合されることを特徴とする請求項１に記載の強誘電物質。
【請求項５】
前記有機物は、高分子強誘電体であることを特徴とする請求項１に記載の強誘電物質。
【請求項６】
前記高分子強誘電体は、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、該ＰＶＤＦを含む重合体、共重合体、三元共重合体、奇数のナイロン、シアノ重合体、及びこれらの重合体又は共重合体のうちの少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする請求項５に記載の強誘電物質。
【請求項７】
前記高分子強誘電体は、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥであることを特徴とする請求項５に記載の強誘電物質。
【請求項８】
前記強誘電物質は、無機物強誘電物質の溶液と有機物溶液との混合溶液を加熱焼成して生成されることを特徴とする請求項１に記載の強誘電物質。
【請求項９】
前記強誘電物質は、強誘電体トランジスタ又は強誘電体メモリの材料として使われることを特徴とする請求項１に記載の強誘電物質。
【請求項１０】
無機物強誘電物質の固溶体と有機物との混合物で構成されることを特徴とする強誘電物質。
【請求項１１】
前記強誘電物質にシリサイト、シリケート、又は他の金属が更に混合されることを特徴とする請求項１０に記載の強誘電物質。
【請求項１２】
前記有機物は、高分子強誘電体であることを特徴とする請求項１０に記載の強誘電物質。
【請求項１３】
前記強誘電物質は、強誘電体トランジスタ又は強誘電体メモリの材料として使われることを特徴とする請求項１０に記載の強誘電物質。
【請求項１４】
無機物強誘電物質と有機物との混合溶液を用意する段階と、
基板上に前記混合溶液を塗布して強誘電体膜を形成する段階と、
前記強誘電体膜を加熱及び焼成して強誘電体層を形成する段階と、を含んで構成されることを特徴とする強誘電体層の形成方法。
【請求項１５】
前記混合溶液は、無機物パウダーと有機物パウダーとを混合した後、これを溶媒に溶かして生成することを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項１６】
前記混合溶液は、無機物溶液に有機物パウダーを溶解させて生成することを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項１７】
前記混合溶液は、有機物溶液に無機物パウダーを溶解させて生成することを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項１８】
前記混合溶液は、無機物溶液と有機物溶液とを混合して生成することを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項１９】
前記有機物は、強誘電有機物であることを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項２０】
前記混合溶液は、ＰＺＴ溶液とＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ溶液との混合溶液であることを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項２１】
前記ＰＺＴ溶液は、ＰＺＯ溶液とＰＴＯ溶液とを混合して生成することを特徴とする請求項２０に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項２２】
前記ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ溶液は、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥパウダーをＴＨＦ（Ｃ４Ｈ５Ｏ）、ＭＥＫ（Ｃ４Ｈ８Ｏ）、アセトン（Ｃ３Ｈ６Ｏ）、ＤＭＦ（Ｃ３Ｈ７ＮＯ）、及びＤＭＳＯ（Ｃ２Ｈ６ＯＳ）のうちの少なくとも一つに溶解させて生成することを特徴とする請求項２０に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項２３】
前記強誘電体膜は、スピンコーティング法を通じて形成されることを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項２４】
前記強誘電体膜は、インクジェット法を通じて形成されることを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項２５】
前記強誘電体膜は、スクリーン印刷法を通じて形成されることを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項２６】
前記強誘電体層の一部領域をエッチングする段階を更に含んで構成されることを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項２７】
前記強誘電体層のエッチングは、ＢＯＥを通じて行われることを特徴とする請求項２６に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項２８】
前記強誘電体層のエッチングは、ＢＯＥと金エチャントとを用いる２段階エッチングを通じて行われることを特徴とする請求項２６に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項２９】
前記強誘電体層のエッチングは、ＲＩＥを通じて行われることを特徴とする請求項２６に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項３０】
前記焼成温度は、２００℃以下であることを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項３１】
前記基板は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン共重合体、ポリプロピレン（ＰＰ）、プロピレン共重合体、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）（ＴＰＸ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアセタル（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリビニルアセタル、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、フッ素樹脂、フェノール樹脂（ＰＦ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、ウレア樹脂（ＵＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ジアルリルフタレート樹脂（ＤＡＰ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリアミド（ＰＡ）、シリコン樹脂（ＳＩ）、又はこれらの混合物及び化合物のうちの一つで構成されることを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項３２】
前記基板は、紙を含む材質で構成されることを特徴とする請求項１４に記載の強誘電体層の形成方法。
【請求項３３】
無機物強誘電物質の固溶体と有機物との混合溶液を用意する段階と、
基板上に前記混合溶液を塗布して強誘電体膜を形成する段階と、
前記強誘電体膜を加熱及び焼成して強誘電体層を形成する段階と、を含んで構成されることを特徴とする強誘電体層の形成方法。
【請求項３４】
前記有機物は、強誘電有機物であることを特徴とする請求項３３に記載の強誘電体層の形成方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は各種の電気及び電子素子の製造に効率よく使用されうる強誘電物質と、該強誘電物質を用いて強誘電体層を形成するための強誘電体層の形成方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
現在、各種の電気及び電子素子の材料として強誘電物質が使われている。強誘電物質を使用している電子素子としては、圧電素子と焦電素子を初めとして多種があり、特に近年には強誘電物質の分極特性を用いて不揮発性メモリを製造しようとする多角度の試みが図られている。
【０００３】
現在使われている強誘電物質は有機物と無機物とに大別される。このうち、無機物強誘電体は有機物強誘電体に比べて誘電率が極めて高いことから、各種の電気及び電子素子においては殆ど無機物強誘電体を採用している。
【０００４】
しかし、無機物強誘電体の場合は、これを形成する際、例えば５００℃以上の高温処理が求められる。従って、強誘電体を用いて強誘電体層を形成するにあたっては高価な装備が求められると共に、製造コストが高くつく、また強誘電体層を形成するようになる基板の材質などに多大な制約が生じるという問題がある。
【０００５】
特に、無機物強誘電物質を用いて強誘電体メモリを構成するにおいては、上述した高温形成条件によってメモリのデータ保持特性が低下する致命的な問題点を引き起こす。
【０００６】
図１は、強誘電体を用いたＭＦＳ（Ｍｅｔａｌ−Ｆｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃ−Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒ）型メモリ装置の典型的な構造を示した断面図である。
【０００７】
図１において、シリコン基板１の所定領域には、ソース及びドレイン領域２、３が形成され、該ソース及びドレイン領域２、３の間のチャンネル領域４上には、強誘電体膜又は強誘電体層５が形成される。この際、強誘電体層５としては、例えばＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＬＴ（（Ｂｉ、Ｌａ）４Ｔｉ３Ｏ１２）などの強誘電特徴を有する無機物が用いられる。そして、ソース及びドレイン領域２、３と強誘電体層５の上側には、それぞれ金属材質のソース電極６、ドレイン電極７、及びゲート電極８が形成される。
【０００８】
上述した構造よりなる強誘電体メモリは、ゲート電極８を介して印加される電圧によって強誘電体層５が分極特性を示し、このような分極特性によってソース領域２及びドレイン領域３との間に導電チャンネルが形成され、ソース電極６とドレイン電極７との間に電流が流れるようになる。特に、上述した構造においては、ゲート電極８を介して印加される電圧を遮断する場合にも強誘電体層５の分極特性が維持し続ける。従って、上述した構造は別のキャパシタを備えなくても、唯一つのトランジスタで不揮発性メモリを構成できる構造として注目されている。
【０００９】
しかし、上述した構造よりなる強誘電体メモリにおいては、無機物強誘電物質の使用によって次のような問題点が発生する。即ち、シリコン基板１上に無機物よりなる強誘電体層５を形成する場合は、例えば５００〜８００℃でＣＶＤやスパッタリング法を用いて生成するようになるが、この際、高温によって強誘電体層５とシリコン基板１との境界面に低品質の遷移層が形成され、強誘電体層５中のＰｂ、Ｂｉのような元素がシリコン基板１中に拡散されるようになることによって高品質の強誘電体層を形成し難くなる。従って、強誘電体層５の分極特性、言い換えれば強誘電体メモリのデータ保持時間が極めて短縮する問題点が発生する。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
よって、本発明は上述した問題に鑑みてなされたもので、本発明の目的は良好な強誘電特性を有すると共に、低温で強誘電体層を形成できる強誘電物質を提供することにある。
本発明の他の目的は、上述した強誘電物質を用いて強誘電体層を形成するための強誘電体層の形成方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した目的を達成するための本発明の第１観点による強誘電物質は、無機物強誘電物質と有機物とで構成されることを特徴とする。
【００１２】
本発明の第２の観点による強誘電物質は、無機物強誘電物質の固溶体と有機物との混合物で構成されることを特徴とする。
【００１３】
前記無機物強誘電物質は、酸化物強誘電体、フッ化物強誘電体、強誘電体半導体、及びこれらの無機物の混合物のうちの少なくとも一つ以上を含むことを特徴とする。
前記無機物強誘電物質は、ＰＺＴであることを特徴とする。
前記強誘電物質にシリサイト、シリケート、又は他の金属が更に混合されることを特徴とする。
前記有機物は、高分子強誘電体であることを特徴とする。
前記高分子強誘電体は、ポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）、該ＰＶＤＦを含む重合体、共重合体、三元共重合体、奇数のナイロン、シアノ重合体、及びこれらの重合体又は共重合体のうちのいずれか一つ以上を含むことを特徴とする。
前記高分子強誘電体は、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥであることを特徴とする。
前記強誘電物質は、無機物強誘電物質の溶液と有機物溶液との混合溶液を加熱焼成させて生成されることを特徴とする。
前記強誘電物質は、強誘電体トランジスタ又は強誘電体メモリの材料として使われることを特徴とする。
【００１４】
また、本発明の第３観点による強誘電体層の形成方法は、無機物強誘電物質と有機物との混合溶液を用意する段階と、基板上に前記混合溶液を塗布して強誘電体膜を形成する段階と、前記強誘電体膜を加熱及び焼成して強誘電体層を形成する段階と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１５】
また、本発明の第４観点による強誘電体層の形成方法は、無機物強誘電物質の固溶体と有機物との混合溶液を用意する段階と、基板上に前記混合溶液を塗布して強誘電体膜を形成する段階と、前記強誘電体膜を加熱及び焼成して強誘電体層を形成する段階と、を含んで構成されることを特徴とする。
【００１６】
前記混合溶液は、無機物パウダーと有機物パウダーとを混合した後、これを溶媒に溶かして生成することを特徴とする。
前記混合溶液は、無機物溶液に有機物パウダーを溶解させて生成することを特徴とする。
前記混合溶液は、有機物溶液に無機物パウダーを溶解させて生成することを特徴とする。
前記混合溶液は、無機物溶液と有機物溶液とを混合して生成することを特徴とする。
前記有機物は、強誘電有機物であることを特徴とする。
前記混合溶液は、ＰＺＴ溶液とＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ溶液との混合溶液であることを特徴とする。
前記ＰＺＴ溶液は、ＰＺＯ溶液とＰＴＯ溶液とを混合して生成することを特徴とする。
前記ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ溶液は、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥパウダーをＴＨＦ（Ｃ４Ｈ５Ｏ）、ＭＥＫ（Ｃ４Ｈ８Ｏ）、アセトン（Ｃ３Ｈ６Ｏ）、ＤＭＦ（Ｃ３Ｈ７ＮＯ）、及びＤＭＳＯ（Ｃ２Ｈ６ＯＳ）のうちの少なくとも一つに溶解させて生成することを特徴とする。
前記強誘電体膜は、スピンコーティング法を通じて形成されることを特徴とする。
前記強誘電体膜は、インクジェット法を通じて形成されることを特徴とする。
前記強誘電体膜は、スクリーン印刷法を通じて形成されることを特徴とする。
前記強誘電体層の一部領域をエッチングする段階を更に含んで構成されることを特徴とする。
前記強誘電体層のエッチングは、ＢＯＥを通じて行われることを特徴とする。
前記強誘電体層のエッチングは、ＢＯＥと金エチャントとを用いる２段階エッチングを通じて行われることを特徴とする。
前記強誘電体層のエッチングは、ＲＩＥ法を通じて行われることを特徴とする。
前記焼成温度は、２００℃以下であることを特徴とする。
前記基板は、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン共重合体、ポリプロピレン（ＰＰ）、プロピレン共重合体、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）（ＴＰＸ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアセタル（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリビニルアセタル、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、フッ素樹脂、フェノール樹脂（ＰＦ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、ウレア樹脂（ＵＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ジアリルフタレート樹脂（ＤＡＰ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリアミド（ＰＡ）、シリコン樹脂（ＳＩ）、又はこれらの混合物及び化合物のうちの一つで構成されることを特徴とする。
前記基板は、紙を含む材質で構成されることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
本発明によれば、良好な強誘電特性を備えると共に、２００℃以下の低温で形成することの可能な強誘電物質を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】一般的なＭＦＳ型強誘電体メモリ装置を示した断面図。
【図２Ａ】本発明による強誘電物質の電圧による容量特性を示した特性グラフ。
【図２Ｂ】本発明による強誘電物質の電圧による容量特性を示した特性グラフ。
【図２Ｃ】本発明による強誘電物質の電圧による容量特性を示した特性グラフ。
【図３Ａ】本発明による強誘電物質の電圧による容量特性を示した特性グラフ。
【図３Ｂ】本発明による強誘電物質の電圧による容量特性を示した特性グラフ。
【図４Ａ】本発明による強誘電物質の電圧による容量特性を示した特性グラフ。
【図４Ｂ】本発明による強誘電物質の電圧による容量特性を示した特性グラフ。
【図５】本発明による強誘電物質の電圧による容量特性を示した特性グラフ。
【図６】本発明による強誘電物質の電圧による容量特性を示した特性グラフ。
【図７】本発明による強誘電物質で形成した強誘電体層の経時的な容量値変動特性を示した特性グラフ。
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、図面を参照して本発明による実施形態を説明する。
【００２０】
まず、本発明の基本概念を説明する。
【００２１】
現在、強誘電特性を示す物質としては多種知られている。これら物質としては無機物と有機物とに大別される。無機物強誘電体としては、酸化物強誘電体、ＢＭＦ（ＢａＭｇＦ４）などのフッ化物強誘電体、強誘電体半導体などがあり、有機物強誘電体としては、高分子強誘電体がある。
【００２２】
酸化物強誘電体としては、例えばＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）、ＢａＴｉＯ３、ＰｂＴｉＯ３などのペロブスカイト（Ｐｅｒｏｖｓｋｉｔｅ）強誘電体、ＬｉＮｂＯ３、ＬｉＴａＯ３などのセウドイルメナイト（Ｐｓｅｕｄｏ−ｉｌｍｅｎｉｔｅ）強誘電体、ＰｂＮｂ３Ｏ６、Ｂａ２ＮａＮｂ５Ｏ１５などのタングステン−青銅（ＴＢ）強誘電体、ＳＢＴ（ＳｒＢｉ２Ｔａ２Ｏ９）、ＢＬＴ（（Ｂｉ，Ｌａ）４Ｔｉ３Ｏ１２）、Ｂｉ４Ｔｉ３Ｏ１２などのビスマス層構造の強誘電体及びＬａ２Ｔｉ２Ｏ７などのパイロクロア（Ｐｙｒｏｃｈｌｏｒｅ）強誘電体とこれら強誘電体の固溶体（固溶體）を初めとして、Ｙ、Ｅｒ、Ｈｏ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕなどの希土類元素（Ｒ）を含むＲＭｎＯ３とＰＧＯ（Ｐｂ５Ｇｅ３Ｏ１１）、ＢＦＯ（ＢｉＦｅＯ３）などがある。
【００２３】
強誘電体半導体としては、ＣｄＺｎＴｅ、ＣｄＺｎＳ、ＣｄＺｎＳｅ、ＣｄＭｎＳ、ＣｄＦｅＳ、ＣｄＭｎＳｅ及びＣｄＦｅＳｅなどの２−６族化合物がある。
【００２４】
高分子強誘電体としては、例えばポリビニリデンフロライド（ＰＶＤＦ）や、該ＰＶＤＦを含む重合体、共重合体、又は三元共重合体が含まれ、その他、奇数のナイロン、シアノ重合体、及びこれらの重合体や共重合体などが含まれる。
【００２５】
一般的に、酸化物強誘電体、フッ化物強誘電体、及び強誘電体半導体などの無機物強誘電体は、有機物強誘電体に比べて誘電率が極めて高い。従って、現在一般的に提案されている圧電素子や焦電素子、強誘電性電界効果トランジスタ、強誘電体メモリなどの場合は強誘電体層の材料として無機物強誘電体を採択している。
【００２６】
しかし、上述した無機物強誘電体の場合は、これを基板上に形成する際、例えば５００℃以上の高温処理が求められる。
【００２７】
本発明の一実施形態による強誘電物質は無機物強誘電物質と有機物の混合物で構成される。
【００２８】
本発明の他の実施形態による強誘電物質は無機物強誘電物質と有機物強誘電物質の混合物で構成される。
【００２９】
本発明者の研究によれば、無機物強誘電物質の場合は、誘電率が高い一方、その形成温度が高く形成される。また、有機物強誘電物質を含む有機物の場合は、誘電率が低い一方、その形成温度が極めて低い。従って、無機物強誘電物質と有機物又は有機物強誘電物質を混合すれば、一定以上の誘電率を有しながら形成温度が極めて低い強誘電物質が得られるようになる。
【００３０】
ここで、無機物強誘電物質と有機物又は有機物強誘電物質を混合する方法としては、次のような方法を使用することができる。
【００３１】
無機物パウダーと有機物パウダーとを混合した後、これを溶媒に溶かして混合溶液を生成。
無機物溶液に有機物パウダーを溶解させて混合溶液を生成。
有機物溶液に無機物パウダーを溶解させて混合溶液を生成。
無機物溶液と有機物溶液を混合して混合溶液を生成。
【００３２】
また、無機物強誘電物質と有機物を混合する方式においても次のような方式を採択することが可能である。
【００３３】
強誘電無機物と有機物とを混合。
強誘電無機物と強誘電有機物とを混合。
強誘電無機物の固溶体と有機物とを混合。
強誘電無機物の固溶体と強誘電有機物とを混合。
第１〜第４方式による混合物にシリサイト、シリケート又は他の金属を混合。
【００３４】
勿論、ここで無機物と有機物の混合方法及び方式は特定なものに限定されず、無機物と有機物を適宜に混合できるいずれかの任意の方法を採択することができる。
【００３５】
また、強誘電無機物と混合される有機物としては、一般のモノマー（ｍｏｎｏｍｅｒ）、オリゴマ（ｏｌｉｇｏｍｅｒ）、ポリマー（ｐｏｌｙｍｅｒ）、コポリマー（ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、好ましくは誘電率が高い有機物材料が使用されうる。
【００３６】
これら材料としては、例えばＰＶＰ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｐｙｒｒｏｌｉｄｏｎｅ）、ＰＣ（ｐｏｌｙ  ｃａｒｂｏｎａｔｅ）、ＰＶＣ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ｃｈｌｏｒｉｄｅ）、ＰＳ（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、エポキシ（ｅｐｏｘｙ）、ＰＭＭＡ（ｐｏｌｙｍｅｔｈｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ）、ＰＩ（ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ＰＥ（ｐｏｌｙｅｈｙｌｅｎｅ）、ＰＶＡ（ｐｏｌｙｖｉｎｙｌ  ａｌｃｏｈｏｌ）、ナイロン６６（ｐｏｌｙｈｅｚａｍｅｔｈｙｌｅｎｅ  ａｄｉｐａｍｉｄｅ）、ＰＥＫＫ（ｐｏｌｙｔｈｅｒｋｅｔｏｎｅｋｅｔｏｎｅ）などがある。
【００３７】
また、有機物としては、フッ化パラ−キシレン（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｐａｒａ−ｘｙｌｅｎｅ）、フルオロポリアリルエーテル（ｆｌｕｏｒｏｐｏｌｙａｒｙｌｅｔｈｅｒ）、フッ化ポリイミド（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｐｏｌｙｉｍｉｄｅ）、ポリスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ）、ポリ（α−メチルスチレン）（ｐｏｌｙ（α−ｍｅｔｈｙｌ  ｓｔｙｒｅｎｅ））、ポリ（α−ビニルナフタレン）（ｐｏｌｙ（α−ｖｉｎｙｌｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅ））、ポリ（ビニルトルエン）（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌｔｏｌｕｅｎｅ））、ポリエチレン（ｐｏｌｙｅｔｈｙｌｅｎｅ）、シス−ポリブタジエン（ｃｉｓ−ｐｏｌｙｂｕｔａｄｉｅｎｅ）、ポリプロピレン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ）、ポリイソプレン（ｐｏｌｙｉｓｏｐｒｅｎｅ）、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）（ｐｏｌｙ（４−ｍｅｔｈｙｌ−１−ｐｅｎｔｅｎｅ））、ポリ（テトラフルオロエチレン）（ｐｏｌｙ（ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ポリ（クロロトリフルオロエチレン）（ｐｏｌｙ（ｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ）、ポリ（２−メチル−１、３−ブタジエン）（ｐｏｌｙ（２−ｍｅｔｈｙｌ−１、３−ｂｕｔａｄｉｅｎｅ））、ポリ（ｐ−クシリレン）（ｐｏｌｙ（ｐ−ｘｙｌｙｌｅｎｅ））、ポリ（α−α−α’−α’−テトラフルオロ−ｐ−キシリレン）（ｐｏｌｙ（α−α−α’−α’−ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏ−ｐ−ｘｙｌｙｌｅｎｅ））、ポリ［１、１−（２−メチルプロパン）ビス（４−フェニル）カーボネート］（ｐｏｌｙ［１、１−（２−ｍｅｔｈｙｌ  ｐｒｏｐａｎｅ）ｂｉｓ（４−ｐｈｅｎｙｌ）ｃａｒｂｏｎａｔｅ］）、ポリ（シクロヘキシルメタクリレート）（ｐｏｌｙ（ｃｙｃｌｏｈｅｘｙｌ  ｍｅｔｈａｃｒｙｌａｔｅ））、ポリ（クロロスチレン）（ｐｏｌｙ（ｃｈｌｏｒｏｓｔｙｒｅｎｅ））、ポリ（２、６−ジメチル−１、４−フェニレンエーテル）（ｐｏｌｙ（２、６−ｄｉｍｅｔｈｙｌ−１、４−ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｅｔｈｅｒ））、ポリイソブチレン（ｐｏｌｙｉｓｏｂｕｔｙｌｅｎｅ）、ポリ（ビニルシクロへキサン）（ｐｏｌｙ（ｖｉｎｙｌ  ｃｙｃｌｏｈｅｘａｎｅ））、ポリ（アリレンエーテル）（ｐｏｌｙ（ａｒｙｌｅｎｅ  ｅｔｈｅｒ））、及びポリフェニレン（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）などの非極性有機物や、ポリ（エチレン／テトラフルオロエチレン）（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ／ｔｅｔｒａｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ））、ポリ（エチレン／クロロトリフルオロエチレン）（ｐｏｌｙ（ｅｔｈｙｌｅｎｅ／ｃｈｌｏｒｏｔｒｉｆｌｕｏｒｏｅｔｈｙｌｅｎｅ））、フッ化エチレン／プロピレンコポリマー（ｆｌｕｏｒｉｎａｔｅｄ  ｅｔｈｙｌｅｎｅ／ｐｒｏｐｙｌｅｎｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリスチレン−コ−α−メチルスチレン（ｐｏｌｙｓｔｙｒｅｎｅ−ｃｏ−α−ｍｅｔｈｙｌ  ｓｔｙｒｅｎｅ）、エチレン／エチルアクリレートコポリマー（ｅｔｈｙｌｅｎｅ／ｅｔｈｙｌ  ａｃｒｙｌａｔｅ  ｃｏｐｏｌｙｍｅｒ）、ポリ（スチレン／１０％ブタジエン）（ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅ／１０％ｂｕｔａｄｉｅｎｅ）、ポリ（スチレン／１５％ブタジエン）（ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅ／１５％ｂｕｔａｄｉｅｎｅ）、ポリ（スチレン／２，４−ジメチルスチレン）（ｐｏｌｙ（ｓｔｙｒｅｎｅ／２、４−ｄｉｍｅｔｈｙｌｓｔｙｒｅｎｅ）、Ｃｙｔｏｐ、Ｔｅｆｌｏｎ  ＡＦ、ポリプロピレン−コ−１−ブテン（ｐｏｌｙｐｒｏｐｙｌｅｎｅ−ｃｏ−１−ｂｕｔｅｎｅ）などの低誘電率コポリマーなどが使用可能である。
【００３８】
そして、その他、ポリアセン（ｐｏｌｙａｃｅｎｅ）、ポリフェニレン（ｐｏｌｙｐｈｅｎｙｌｅｎｅ）、ポリ（フェニレンビニレン）（ｐｏｌｙ（ｐｈｅｎｙｌｅｎｅ  ｖｉｎｙｌｅｎｅ））、ポリフルオレン（ｐｏｌｙｆｌｕｏｒｅｎｅ）のような共役炭化水素ポリマー、及びその共役炭化水素のオリゴマ、アントラセン（ａｎｔｈｒａｃｅｎｅ）、テトラセン（ｔｅｔｒａｃｅｎｅ）、クリセン（ｃｈｒｙｓｅｎｅ）、ペンタセン（ｐｅｎｔａｃｅｎｅ）、ピレン（ｐｙｒｅｎｅ）、ぺリレン（ｐｅｒｙｌｅｎｅ）、コロネン（ｃｏｒｏｎｅｎｅ）のような縮合芳香族炭化水素（ｃｏｎｄｅｎｓｅｄ  ａｒｏｍａｔｉｃ  ｈｙｄｒｏｃａｒｂｏｎｓ）、ｐ−クォータフェニル（ｐ−ｑｕａｔｅｒｐｈｅｎｙｌ）（ｐ−４Ｐ）、ｐ−クインクェフェニル（ｐ−ｑｕｉｎｑｕｅｐｈｅｎｙｌ）（ｐ−５Ｐ）、ｐ−セクシフェニル（ｐ−ｓｅｘｉｐｈｅｎｙｌ）（ｐ−６Ｐ）のようなオリゴマ性パラ置換フェニレン（ｏｌｉｇｏｍｅｒｉｃ  ｐａｒａ  ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｐｈｅｎｙｌｅｎｅｓ）、ポリ（３−置換チオフェン）（ｐｏｌｙ（３−ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））、ポリ（３、４−ビス置換チオフェン）（ｐｏｌｙ（３，４−ｂｉｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））、ポリベンゾチオフェン（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））、ポリイソチアナフテン（ｐｏｌｙｉｓｏｔｈｉａｎａｐｈｔｈｅｎｅ）、ポリ（Ｎ−置換ピロル）（ｐｏｌｙ（Ｎ−ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｐｙｒｒｏｌｅ））、ポリ（３−置換ピロル）（ｐｏｌｙ（３−ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｐｙｒｒｏｌｅ））、ポリ（３、４−置換ピロル）（ｐｏｌｙ（３，４−ｂｉｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｐｙｒｒｏｌｅ））、ポリフラン（ｐｏｌｙｆｕｒａｎ）、ポリピリジン（ｐｏｌｙｐｙｒｉｄｉｎｅ）、ポリ−１、３、４−オキサジアゾル（ｐｏｌｙ−１、３、４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅｓ）、ポリイソチアナフテン（ｐｏｌｙｉｓｏｔｈｉａｎａｐｈｔｈｅｎｅ）、ポリ（Ｎ−置換アニリン）（ｐｏｌｙ（Ｎ−ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ａｎｉｌｉｎｅ））、ポリ（２−置換アニリン）（ｐｏｌｙ（２−ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ａｎｉｌｉｎｅ））、ポリ（３−置換アニリン）（ｐｏｌｙ（３−ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ａｎｉｌｉｎｅ））、ポリ（２、３−置換アニリン）（ｐｏｌｙ（２，３−ｂｉｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ａｎｉｌｉｎｅ））、ポリアズレン（ｐｏｌｙａｚｕｌｅｎｅ）、ポリピレン（ｐｏｌｙｐｙｒｅｎｅ）のような共役へテロ環状ポリマー、ピラゾリン化合物（ｐｙｒａｚｏｌｉｎｅ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）、ポリセレノフェン（ｐｏｌｙｓｅｌｅｎｏｐｈｅｎｅ）、ポリベンゾフラン（ｐｏｌｙｂｅｎｚｏｆｕｒａｎ）、ポリインドル（ｐｏｌｙｉｎｄｏｌｅ）、ポリピリダジン（ｐｏｌｙｐｙｒｉｄａｚｉｎｅ）、ベンジジン化合物（ｂｅｎｚｉｄｉｎｅ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）、スチルベン化合物（ｓｔｉｌｂｅｎｅ  ｃｏｍｐｏｕｎｄｓ）、トリアジン（ｔｒｉａｚｉｎｅｓ）、置換されたメタロ−又はメタル−フリーポルフィン（ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｍｅｔａｌｌｏ−  ｏｒ  ｍｅｔａｌ−ｆｒｅｅ  ｐｏｒｐｈｉｎｅｓ）、フタロシアニン（ｐｈｔｈａｌｏｃｙａ���ｉｎｅｓ）、フルオロフタロシアニン（ｆｌｕｏｒｏｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅｓ）、ナフタロシアニン（ｎａｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅｓ）又はフルオロナフタロシアニン（ｆｌｕｏｒｏｎａｐｈｔｈａｌｏｃｙａｎｉｎｅｓ）、Ｃ６０及びＣ７０フラーレン（ｆｕｌｌｅｒｅｎｅｓ）、Ｎ、Ｎ’−ジアルキル、置換されたジアルキル、ジアリル又は置換されたジアリル−１、４、５、８−ナフタレンテトラカルボキシリックジイミド（Ｎ、Ｎ’−ｄｉａｌｋｙｌ、ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｄｉａｌｋｙｌ、ｄｉａｒｙｌ  ｏｒ  ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｄｉａｒｙｌ−１、４、５、８−ｎａｐｈｔｈａｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｄｉｉｍｉｄｅ）及びフッ化誘導体、Ｎ、Ｎ’−ジアルキル、置換されたジアルキル、ジアリル又は置換されたジアリル３、４、９、１０−ぺリレンテトラカルボキシリックジイミド（Ｎ、Ｎ’−ｄｉａｌｋｙｌ、ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｄｉａｌｋｙｌ、ｄｉａｒｙｌ  ｏｒ  ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｄｉａｒｙｌ  ３、４、９、１０−ｐｅｒｙｌｅｎｅｔｅｔｒａｃａｒｂｏｘｙｌｉｃ  ｄｉｉｍｉｄｅ）、バソフェナントロリン（ｂａｔｈｏｐｈｅｎａｎｔｈｒｏｌｉｎｅ）、ジフェノキノン（ｄｉｐｈｅｎｏｑｕｉｎｏｎｅｓ）、１、３、４−オキサジアゾル（１、３、４−ｏｘａｄｉａｚｏｌｅｓ）、１１、１１、１２、１２−テトラシアノナフト−２、６−キノジメタン（１１、１１、１２、１２−ｔｅｔｒａｃｙａｎｏｎａｐｔｈｏ−２、６−ｑｕｉｎｏｄｉｍｅｔｈａｎｅ）、α、α’−ビス（ジチエノ［３、２−ｂ２’，３’−ｄ］チオフェン）（α、α’−ｂｉｓ（ｄｉｔｈｉｅｎｏ［３、２−ｂ２’、３’−ｄ］ｔｈｉｏｐｈｅｎｅ））、２、８−ジアルキル、置換されたジアルキル、ジアリル又は置換されたジアリルアントラジチオフェン（２、８−ｄｉａｌｋｙｌ、ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｄｉａｌｋｙｌ、ｄｉａｒｙｌ  ｏｒ  ｓｕｂｓｔｉｔｕｔｅｄ  ｄｉａｒｙｌ  ａｎｔｈｒａｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）、２、２’−ビベンゾ［１、２−ｂ：４、５−ｂ’］ジチオフェン（２、２’−ｂｉｂｅｎｚｏ［１、２−ｂ：４、５−ｂ’］ｄｉｔｈｉｏｐｈｅｎｅ）などの有機セミ−伝導性（ｓｅｍｉ−ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）材料やこれらの化合物、オリゴマ及び化合物誘導体などが使用可能である。
【００３９】
上述した方式において、無機物と有機物との混合比は必要に応じて適宜設定することが可能である。もし、強誘電無機物の混合比が高くなると混合物の誘電率は高くなる一方形成温度が高くなり、強誘電無機物の混合比が低くなると混合物の誘電率は低くなる一方形成温度が低くなる。
【００４０】
本発明による強誘電物質は次のような特性を有する。
【００４１】
１．無機物と有機物との混合溶液を用いて強誘電体層を形成するので、インクジェット、スピンコーティング法又はスクリーン印刷などを用いて容易に強誘電体層を形成できるようになる。
【００４２】
２．強誘電体層の形成温度が約２００℃以下に下がるので、シリコン基板上にデータ保持特性に優れた強誘電体層を形成できるようになる。
【００４３】
３．強誘電体層の形成温度が低くなるので、圧電素子、焦電素子、電界効果トランジスタ、強誘電体メモリを既存のシリコン基板の代わりに有機物や紙のような多様な種類の基板上に形成できるようになる。
【００４４】
本発明による強誘電物質は、その形成温度が低いので、基板として既存のＳｉ、Ｇｅウェーハを初めとして、紙、パリレン（Ｐａｒｙｌｅｎｅ）などのコーティング材が塗布された紙、又は柔軟性を有するプラスチックなどの有機物を用いることができる。また、この際、利用可能な有機物としては、ポリイミド（ＰＩ）、ポリカーボネート（ＰＣ）、ポリエーテルスルホン（ＰＥＳ）、ポリエーテルエーテルケトン（ＰＥＥＫ）、ポリブチレンテレフタレート（ＰＢＴ）、ポリエチレンテレフタレート（ＰＥＴ）、ポリ塩化ビニル（ＰＶＣ）、ポリエチレン（ＰＥ）、エチレン共重合体、ポリプロピレン（ＰＰ）、プロピレン共重合体、ポリ（４−メチル−１−ペンテン）（ＴＰＸ）、ポリアリレート（ＰＡＲ）、ポリアセタル（ＰＯＭ）、ポリフェニレンオキシド（ＰＰＯ）、ポリスルホン（ＰＳＦ）、ポリフェニレンスルフィド（ＰＰＳ）、ポリ塩化ビニリデン（ＰＶＤＣ）、ポリ酢酸ビニル（ＰＶＡＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡＬ）、ポリビニルアセタル、ポリスチレン（ＰＳ）、ＡＳ樹脂、ＡＢＳ樹脂、ポリメチルメタクリレート（ＰＭＭＡ）、フッ素樹脂、フェノール樹脂（ＰＦ）、メラミン樹脂（ＭＦ）、ウレア樹脂（ＵＦ）、不飽和ポリエステル（ＵＰ）、エポキシ樹脂（ＥＰ）、ジアリルフタレート樹脂（ＤＡＰ）、ポリウレタン（ＰＵＲ）、ポリアミド（ＰＡ）、シリコン樹脂（ＳＩ）、又はこれらの混合物及び化合物を用いることができる。
【００４５】
一方、図２Ａ〜図６は、本発明による強誘電物質のうち無機物強誘電物質と有機物強誘電物質、例えばＰＺＴ（ＰｂＺｒｘＴｉ１−ｘＯ３）とＰＤＶＦ−ＴｒＦＥを一定比率で混合して強誘電体層を形成した後、その分極特性を測定したグラフである。
【００４６】
ここで、強誘電体層は、ＰＺＴ溶液とＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ溶液を一定比率で混合して混合溶液を生成し、該混合溶液をシリコンウェーハ上にスピンコーティング法を用いて塗布した後、シリコンウェーハをホットプレート上で一定時間１５０〜２００℃程度で加熱して形成した。
【００４７】
ＰＺＴ溶液は、例えば２−メトキシエタノール（２−ｍｅｔｈｏｘｙｅｔｈａｎｏｌ）溶液と酢酸鉛トリヒドレート（ｌｅａｄ  ａｃｅｔａｔｅ  ｔｒｉｈｙｄｒａｔｅ）溶液の混合溶液にジルコニウムプロポキシド（ｚｉｒｃｏｎｉｕｍ  ｐｒｏｐｏｘｉｄｅ）溶液を混合してＰＺＯ溶液を生成し、２−メトキシエタノール溶液と酢酸鉛トリヒドレート溶液の混合溶液にチタニウムイソプロポキシド（ｔｉｔａｎｉｕｍ  ｉｓｏｐｒｏｐｏｘｉｄｅ）溶液を混合してＰＴＯ溶液を生成した後、ＰＺＯ溶液とＰＴＯ溶液とを混合して生成した。
【００４８】
また、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥ溶液は、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥパウダーを、例えばＴＨＦ（Ｃ４Ｈ５Ｏ）、ＭＥＫ（Ｃ４Ｈ８Ｏ）、アセトン（Ｃ３Ｈ６Ｏ）、ＤＭＦ（Ｃ３Ｈ７ＮＯ）、ＤＭＳＯ（Ｃ２Ｈ６ＯＳ）などの溶媒に溶解させて生成した。
【００４９】
図２Ａ〜図６において、図２Ａ〜Ｃは、ＰＺＴとＰＶＤＦ−ＴｒＦＥの混合比を１：１、図３Ａ、Ｂは、ＰＺＴとＰＶＤＦ−ＴｒＦＥの混合比を２：１、図４Ａ、Ｂは、ＰＺＴとＰＶＤＦ−ＴｒＦＥの混合比を３：１にしたものであり、図５は、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥの混合比を１：２、図６は、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥの混合比を１：３にした場合の分極特性を示したものである。
【００５０】
図２Ａ、図３Ａ、及び図４Ａは、強誘電体層の膜厚を５０ｎｍ、図２Ｂ、図３Ｂ、図４Ｂ、図５、及び図６は、強誘電体層の膜厚を７５ｎｍ、図２Ｃは、強誘電体層の膜厚を１００ｎｍにした場合を示す。
【００５１】
図２Ａ〜図６において、Ａで表した特性グラフは強誘電体層の形成温度を１９０℃、Ｂで表したものは強誘電体層の形成温度を１７０℃、Ｃで表したものは強誘電体層の形成温度を１５０℃にした場合を示す。
【００５２】
図２Ａ〜図６を見れば、ＰＺＴとＰＶＤＦ−ＴｒＦＥの混合比を１：１にしたり、ＰＶＤＦ−ＴｒＦＥの混合比を一層大きくしたりした場合は１５０〜１９０℃の温度で概略良好な分極特性を示し、ＰＺＴの混合比が高くなるほど一層高い温度で良好な分極特性を示す。
【００５３】
また、強誘電体層を厚くするほど分極値、即ち容量値は低くなる一方、メモリウィンドウのサイズが大きくなる。
【００５４】
特に、注目すべき点は、ＰＺＴとＰＶＤＦ−ＴｒＦＥの混合比を変更したり、或いはその形成温度を２００℃以下の温度に設定したりすることを問わず、殆ど良好なヒステリシス特性を示す。
【００５５】
上述したように、従来の無機物強誘電物質の場合は、その形成温度が高いことから、これをシリコン基板上に形成する際に様々な問題が発生する。一方、本発明による無機物強誘電物質と有機物の混合物質の場合は、２００℃以下の低温で形成できることは勿論、−５〜５Ｖの電圧で良好なヒステリシス特性を示す。これは、本発明による強誘電物質を用いれば、極めて低電圧で動作可能な電気及び電子素子を作製できるということを意味する。
【００５６】
図１に戻ると、本発明による強誘電物質を用いて、図１に示したようなＭＦＳ型電界効果トランジスタ、又は強誘電体メモリを生成する場合は、まず従来と同様な方法を通じてシリコン基板１の所定領域にソース及びドレイン領域２、３とチャンネル領域４を形成する。
【００５７】
そして、スピンコーティングやインクジェット印刷、又はスクリーン印刷を通じて構造体上に本発明による強誘電物質溶液を全体的に塗布して強誘電体膜を形成し、これを例えば２００℃以下の温度で焼成して強誘電体層を形成する。この際、強誘電物質としては、上述したように強誘電無機物と有機物の混合物質、強誘電無機物と強誘電有機物の混合物質、強誘電無機物の固溶体と有機物の混合物質、強誘電無機物の固溶体と強誘電有機物の混合物質、及びこれら混合物にシリサイト、シリケート又は他の金属を混合した物質を使用する。
【００５８】
次いで、ＢＯＥ（Ｂｕｆｆｅｒｅｄ  Ｏｘｉｄｅ  Ｅｔｃｈｉｎｇ）や、ＢＯＥと金エチャント（Ｇｏｌｄ  ｅｔｃｈａｎｔ）を用いる２段階エッチングを施してチャンネル領域４を除いた他の部分の強誘電体膜を除去することによって強誘電体層５を形成する。
【００５９】
そして、通常のもの同じく、ソース及びドレイン領域２、３と強誘電体層５の上側にはそれぞれ金属材質のソース電極６、ドレイン電極７及びゲート電極８を形成する。
【００６０】
本発明による強誘電物質を用いて電界効果トランジスタ及び強誘電体メモリを具現する場合は、強誘電体層５が２００℃以下の低温で形成される。従って、シリコン基板上に強誘電体層を形成するにおいて、高温によって強誘電体層とシリコン基板との界面に低品質の遷移層が形成され、強誘電物質のＰｂ、Ｂｉのような元素がシリコン基板に拡散される問題点が除去される。即ち、シリコン基板上に良質の強誘電体層を形成できるようになる。そして、これにより強誘電体メモリのデータ保持時間を大幅に向上できるようになる。
【００６１】
図７は、本発明による強誘電物質で形成した強誘電体層の経時的な容量値変動特性を示した特性グラフである。
【００６２】
図７から分かるように、本発明による強誘電物質は、経時的にその容量値に変動が発生せず、持続的に一定した特性を示す。即ち、良好な強誘電特性を示す。
【００６３】
以上、本発明による実施形態を説明してきた。しかし、上述した実施形態は本発明の一つの望ましい例を示したもので、本発明の権利範囲を制限するためのものではない。本発明はその技術的思想を逸脱しない範囲内で多様に変形して実施することができる。
【産業上の利用可能性】
【００６４】
以上述べたように、本発明によれば、優れた強誘電特性を備えると共に、低温で形成できる強誘電物質及びこれを用いた強誘電体層の形成方法に適用可能である。
【符号の説明】
【００６５】
１    シリコン基板
２    ソース領域
３    ドレイン領域
４    チャンネル領域
５    強誘電体層（強誘電体膜）
６    ソース電極
７    ドレイン電極
８    ゲート電極
【図１】
2010514155.tif 000003
【図２Ａ】
2010514155.tif 000004
【図２Ｂ】
2010514155.tif 000005
【図２Ｃ】
2010514155.tif 000006
【図３Ａ】
2010514155.tif 000007
【図３Ｂ】
2010514155.tif 000008
【図４Ａ】
2010514155.tif 000009
【図４Ｂ】
2010514155.tif 000010
【図５】
2010514155.tif 000011
【図６】
2010514155.tif 000012
【図７】
2010514155.tif 000013
【国際調査報告】
2010514155.tif 000014
2010514155.tif 000015