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公開番号2024134344
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-10-03
出願番号2023044601
出願日2023-03-20
発明の名称記憶装置
出願人キオクシア株式会社
代理人弁理士法人スズエ国際特許事務所
主分類H10B 99/00 20230101AFI20240926BHJP()
要約【課題】優れた不揮発性記憶特性を有する記憶装置を提供する。
【解決手段】実施形態に係る記憶装置は、キャパシタ10に電荷が蓄えられた第1の状態と、キャパシタから電荷が消去された第2の状態とに基づいてデータを記憶する記憶装置であって、キャパシタは、第1の電極11と、第2の電極12と、第1の電極と第2の電極との間に設けられ、ハフニウム(Hf)及びジルコニウム(Zr)の少なくとも一方と酸素(O)とを含有する第1の誘電体層13と、第1の電極と第1の誘電体層との間に設けられた第2の誘電体層14と、第1の誘電体層と第2の誘電体層との間に設けられ、金属元素を含有する複数の部分が離散的に設けられた中間領域15と、を備える。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
キャパシタに電荷が蓄えられた第１の状態と、前記キャパシタから電荷が消去された第２の状態とに基づいてデータを記憶する記憶装置であって、
前記キャパシタは、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられ、ハフニウム（Ｈｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）の少なくとも一方と酸素（Ｏ）とを含有する第１の誘電体層と、
前記第１の電極と前記第１の誘電体層との間に設けられた第２の誘電体層と、
前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間に設けられ、金属元素を含有する複数の部分が離散的に設けられた中間領域と、
を備える
記憶装置。
続きを表示（約 1,100 文字）【請求項２】
キャパシタに電荷が蓄えられた第１の状態と、前記キャパシタから電荷が消去された第２の状態とに基づいてデータを記憶する記憶装置であって、
前記キャパシタは、
第１の電極と、
第２の電極と、
前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられ、ハフニウム（Ｈｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）の少なくとも一方と酸素（Ｏ）とを含有する第１の誘電体層と、
前記第１の電極と前記第１の誘電体層との間に設けられた第２の誘電体層と、
前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間に設けられ、金属元素を含有する中間領域と、
を備え、
前記キャパシタに前記第１の状態を設定するときには、前記第２の電極の電位が前記第１の電極の電位よりも高い第１の電圧が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加され、
前記キャパシタに前記第２の状態を設定するときには、前記第２の電極の電位が前記第１の電極の電位よりも低い第２の電圧が前記第１の電極と前記第２の電極との間に印加され、
前記第１の電圧の絶対値は、前記第２の電圧の絶対値よりも大きい
記憶装置。
【請求項３】
前記中間領域は、前記金属元素としてチタン（Ｔｉ）を含有する
請求項１又は２に記載の記憶装置。
【請求項４】
前記中間領域は、窒素（Ｎ）をさらに含有する
請求項３に記載の記憶装置。
【請求項５】
前記第１の誘電体層は、反強誘電性を有する
請求項１又は２に記載の記憶装置。
【請求項６】
前記第１の誘電体層は、前記第２の誘電体層よりも高い比誘電率を有する
請求項１又は２に記載の記憶装置。
【請求項７】
前記第１の誘電体層は、シリコン（Ｓｉ）及びアルミニウム（Ａｌ）の少なくとも一方をさらに含有する
請求項１又は２に記載の記憶装置。
【請求項８】
前記第１の誘電体層は、ハフニウム（Ｈｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）のいずれも含有し、前記第１の誘電体層中のジルコニウム（Ｚｒ）の濃度は、前記第１の誘電体層中のハフニウム（Ｈｆ）の濃度よりも高い
請求項１又は２に記載の記憶装置。
【請求項９】
前記第２の誘電体層は、シリコン（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ）を含有する
請求項１又は２に記載の記憶装置。
【請求項１０】
前記第２の誘電体層は、４ｎｍ以下の厚さを有する
請求項１又は２に記載の記憶装置。
（【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 1,800 文字）【背景技術】
【０００２】
反強誘電性を有する誘電体層を含むキャパシタを記憶素子として用いた記憶装置が提案されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
米国特許出願公開第２０２２／０３５２１８７号明細書
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
優れた不揮発性記憶特性を有する記憶装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
実施形態に係る記憶装置は、キャパシタに電荷が蓄えられた第１の状態と、前記キャパシタから電荷が消去された第２の状態とに基づいてデータを記憶する記憶装置であって、前記キャパシタは、第１の電極と、第２の電極と、前記第１の電極と前記第２の電極との間に設けられ、ハフニウム（Ｈｆ）及びジルコニウム（Ｚｒ）の少なくとも一方と酸素（Ｏ）とを含有する第１の誘電体層と、前記第１の電極と前記第１の誘電体層との間に設けられた第２の誘電体層と、前記第１の誘電体層と前記第２の誘電体層との間に設けられ、金属元素を含有する複数の部分が離散的に設けられた中間領域と、を備える。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
実施形態に係る記憶装置のキャパシタの構成を模式的に示した断面図である。
実施形態に係る記憶装置のキャパシタの中間領域の構成を模式的に示した平面図である。
実施形態に係る記憶装置の原理を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の原理を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の原理を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の原理を示した図である。
実施形態に係る記憶装置を不揮発性ＲＡＭに適用したときの全体的な構成を示したブロック図である。
実施形態に係る記憶装置を不揮発性ＲＡＭに適用したときのメモリセルアレイ領域の一部を示した電気回路図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
実施形態に係る記憶装置の具体的な動作の一部を示した図である。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
以下、図面を参照して実施形態を説明する。
【０００８】
図１は、実施形態に係る記憶装置（不揮発性記憶装置）の構成を模式的に示した断面図である。
【０００９】
本実施形態に係る記憶装置は、記憶素子としてキャパシタ１０が用いられる。キャパシタ１０は、第１の電極（下部電極）１１と、第２の電極（上部電極）１２と、第１の誘電体層１３と、第２の誘電体層１４と、中間領域１５とを含んでいる。
【００１０】
第１の電極１１及び第２の電極１２は金属材料等の導電材料で形成されており、第１の電極１１と第２の電極１２との間に第１の誘電体層１３、第２の誘電体層１４及び中間領域１５を含む積層構造が設けられている。
（【００１１】以降は省略されています）

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