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公開番号2024123317
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-09-12
出願番号2023030620
出願日2023-03-01
発明の名称記憶装置
出願人キオクシア株式会社
代理人個人,個人,個人
主分類H10B 51/20 20230101AFI20240905BHJP()
要約【課題】高速動作が可能な記憶装置を提供する。
【解決手段】実施形態の記憶装置は、基板と、基板の表面に交差する第1の方向に延びた第1の電極層と、第1の方向に延びた第2の電極層と、第1の電極層及び第2の電極層を囲む第1の導電層と、第1の電極層と第1の導電層との間に設けられ、第1の電極層を囲み、Hf及びZrから選ばれる少なくとも一つの元素とOを含む第1の絶縁層と、第2の電極層と第1の導電層との間に設けられ、第2の電極層を囲み、Hf及びZrから選ばれる少なくとも一つの元素とOを含む第2の絶縁層と、第1の方向に延びた第1のゲート電極層と、第1のゲート電極層を囲み、第1の導電層に電気的に接続された第1の半導体層と、第1のゲート電極層と第1の半導体層との間に設けられ、第1のゲート電極層を囲む第1のゲート絶縁層と、を備える。
【選択図】図4
特許請求の範囲【請求項１】
基板と、
前記基板の表面に交差する第１の方向に延びた第１の電極層と、
前記第１の方向に延びた第２の電極層と、
前記第１の電極層及び前記第２の電極層を囲む第１の導電層と、
前記第１の電極層と前記第１の導電層との間に設けられ、前記第１の電極層を囲み、ハフニウム（Ｈｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）から選ばれる少なくとも一つの元素と酸素（Ｏ）を含む第１の絶縁層と、
前記第２の電極層と前記第１の導電層との間に設けられ、前記第２の電極層を囲み、ハフニウム（Ｈｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）から選ばれる少なくとも一つの元素と酸素（Ｏ）を含む第２の絶縁層と、
前記第１の方向に延びた第１のゲート電極層と、
前記第１のゲート電極層を囲み、前記第１の導電層に電気的に接続された第１の半導体層と、
前記第１のゲート電極層と前記第１の半導体層との間に設けられ、前記第１のゲート電極層を囲む第１のゲート絶縁層と、
を備える記憶装置。
続きを表示（約 1,200 文字）【請求項２】
前記第１の導電層は金属を含む、請求項１記載の記憶装置。
【請求項３】
前記第１の電極層は前記ゲート電極層と前記第２の電極層との間に設けられる、請求項１記載の記憶装置。
【請求項４】
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は、強誘電体を含む、請求項１記載の記憶装置。
【請求項５】
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は、直方晶系又は三方晶系の結晶を含む、請求項１記載の記憶装置。
【請求項６】
前記第１の絶縁層及び前記第２の絶縁層は、シリコン（Ｓｉ）、アルミニウム（Ａｌ）、チタン（Ｔｉ）、バナジウム（Ｖ）、ニオブ（Ｎｂ）、タンタル（Ｔａ）、ストロンチウム（Ｓｒ）、スカンジウム（Ｓｃ）、イットリウム（Ｙ）、ランタン（Ｌａ）、サマリウム（Ｓｍ）、ガドリニウム（Ｇｄ）、テルビウム（Ｔｂ）、ジスプロシウム（Ｄｙ）、ホルミウム（Ｈｏ）、エルビウム（Ｅｒ）、イッテルビウム（Ｙｂ）、ルテチウム（Ｌｕ）、及びバリウム（Ｂａ）からなる群から選ばれる少なくとも一つの元素を含む、請求項１記載の記憶装置。
【請求項７】
前記第１のゲート絶縁層は電荷を蓄えることが可能な電荷蓄積領域を含む、請求項１記載の記憶装置。
【請求項８】
前記第１の方向に延びた第３の電極層と、
前記第１の方向に延びた第４の電極層と、
前記第３の電極層及び前記第４の電極層を囲み、前記第１の導電層と離隔し、前記第１の導電層に対し前記表面に沿った第２の方向に設けられた第２の導電層と、
前記第３の電極層と前記第２の導電層との間に設けられ、前記第３の電極層を囲み、ハフニウム（Ｈｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）から選ばれる少なくとも一つの元素と酸素（Ｏ）を含む第３の絶縁層と、
前記第４の電極層と前記第２の導電層との間に設けられ、前記第４の電極層を囲み、ハフニウム（Ｈｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）から選ばれる少なくとも一つの元素と酸素（Ｏ）を含む第４の絶縁層と、
前記第１の方向に延びた第２のゲート電極層と、
前記第２のゲート電極層を囲み、前記第２の導電層に電気的に接続され、前記第１の半導体層と離隔した第２の半導体層と、
前記第２のゲート電極層と前記第２の半導体層との間に設けられ、前記第２のゲート電極層を囲む第２のゲート絶縁層と、
を更に備える、請求項１記載の記憶装置。
【請求項９】
前記第１の電極層と前記第３の電極層は電気的に接続され、
前記第２の電極層と前記第４の電極層は電気的に接続され、
前記第１のゲート電極層と前記第２のゲート電極層は電気的に分離された、請求項８記載の記憶装置。
【請求項１０】
前記第１の半導体層及び前記第２の半導体層に電気的に接続された配線層を、更に備える請求項８記載の記憶装置。
（【請求項１１】以降は省略されています）
発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、記憶装置に関する。
続きを表示（約 2,800 文字）【背景技術】
【０００２】
強誘電体をメモリセルに用いる強誘電体メモリには、強誘電体の短い反転時間を利用することで、高速動作が期待できる。さらに、強誘電体メモリのメモリセルを３次元的に配置することで、高い集積度が期待できる。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００３】
Ｓｏｕ－ＣｈｉＣｈａｎｇｅｔａｌ，“Ａｎｔｉ－ＦｅｒｒｏｅｌｅｃｔｒｉｃＨｆｘＺｒ１－ｘＯ２ＣａｐａｃｉｔｏｒｓｆｏｒＨｉｇｈ－ｄｅｎｓｉｔｙ－３－ＤＥｍｂｅｄｄｅｄ－ＤＲＡＭ”，ＩＥＤＭ，２０２０，ｐｐ．２８．１－４．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明が解決しようとする課題は、高速動作が可能な記憶装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態の記憶装置は、基板と、前記基板の表面に交差する第１の方向に延びた第１の電極層と、前記第１の方向に延びた第２の電極層と、前記第１の電極層及び前記第２の電極層を囲む第１の導電層と、前記第１の電極層と前記第１の導電層との間に設けられ、前記第１の電極層を囲み、ハフニウム（Ｈｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）から選ばれる少なくとも一つの元素と酸素（Ｏ）を含む第１の絶縁層と、前記第２の電極層と前記第１の導電層との間に設けられ、前記第２の電極層を囲み、ハフニウム（Ｈｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）から選ばれる少なくとも一つの元素と酸素（Ｏ）を含む第２の絶縁層と、前記第１の方向に延びた第１のゲート電極層と、前記第１のゲート電極層を囲み、前記第１の導電層に電気的に接続された第１の半導体層と、前記第１のゲート電極層と前記第１の半導体層との間に設けられ、前記第１のゲート電極層を囲む第１のゲート絶縁層と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
第１の実施形態の記憶装置のブロック図。
第１の実施形態の記憶装置のメモリセルアレイの等価回路図。
第１の実施形態の記憶装置のメモリセルアレイのパターンレイアウト図。
第１の実施形態の記憶装置の模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の一部の拡大模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第１の実施形態の記憶装置の製造方法を示す模式断面図。
第２の実施形態の記憶装置の一部の拡大模式断面図。
第３の実施形態の記憶装置のメモリセルアレイのパターンレイアウト図。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照しつつ本発明の実施形態を説明する。なお、以下の説明では、同一又は類似の部材などには同一の符号を付し、一度説明した部材などについては適宜その説明を省略する。また、区別化のための英字を末尾に伴った参照符号が付された構成要素については、説明上、当該構成要素の間で相互に区別する必要が無い場合、末尾の英字が省略された参照符号を用いる場合がある。
【０００８】
また、本明細書中、便宜上「上」、又は、「下」という用語を用いる場合がある。「上」、又は、「下」とは、例えば、図面内での相対的位置関係を示す用語である。「上」、又は、「下」という用語は、必ずしも、重力に対する位置関係を規定する用語ではない。
【０００９】
本明細書中の記憶装置を構成する部材の化学組成の定性分析及び定量分析は、例えば、二次イオン質量分析法（ＳｅｃｏｎｄａｒｙＩｏｎＭａｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＳＩＭＳ）、エネルギー分散型Ｘ線分光法（ＥｎｅｒｇｙＤｉｓｐｅｒｓｉｖｅＸ－ｒａｙＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＤＸ）や電子エネルギー損失分光法（ＥｌｅｃｔｒｏｎＥｎｅｒｇｙＬｏｓｓＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＥＥＬＳ）などにより行うことが可能である。また、記憶装置を構成する部材の厚さ、部材間の距離等の測定には、例えば、透過型電子顕微鏡（ＴｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎＥｌｅｃｔｒｏｎＭｉｃｒｏｓｃｏｐｅ：ＴＥＭ）を用いることが可能である。また、記憶装置を構成する部材の構成物質の結晶系の同定、結晶系の存在割合の大小比較には、例えば、透過型電子顕微鏡やＸ線回折分析（Ｘ－ｒａｙＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＸＲＤ）や電子線回折分析（ＥｌｅｃｔｒｏｎＢｅａｍＤｉｆｆｒａｃｔｉｏｎ：ＥＢＤ）やＸ線光電分光分析（Ｘ－ｒａｙＰｈｏｔｏｅｌｅｃｔｒｏｎＳｐｅｃｔｒｏｓｃｏｐｙ：ＸＰＳ）や放射光Ｘ線散乱解析（ＳｙｎｃｈｒｏｔｒｏｎＲａｄｉａｔｉｏｎＸ－ｒａｙＡｂｓｏｒｐｔｉｏｎＦｉｎｅＳｔｒｕｃｔｕｒｅ：ＸＡＦＳ）を用いることが可能である。
【００１０】
本明細書中「強誘電体」とは、外部から電場を印加せずとも自発的な分極（自発分極）があり、外部から電場を印加すると分極が反転する物質を意味する。また、本明細書中、自発分極はないが、外部から強い電場を印加することにより強誘電体と同様の特性を示す反強誘電体も「強誘電体」の範囲に含めるものとする。また、フェリ誘電体も「強誘電体」の範囲に含めるものとする。
（【００１１】以降は省略されています）

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