JP2003338607A - 可逆的抵抗変化特性を有するlcpmo薄膜の作成 - Google Patents
可逆的抵抗変化特性を有するlcpmo薄膜の作成Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 抵抗ベースの不揮発性メモリデバイスを製造
する方法を確立すること 【解決手段】 ペロブスカイト薄膜を形成する方法は、
ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工程と、ペロブ
スカイト薄膜の堆積のためにシリコン基板を準備する工
程であって、基板上に底部電極を形成する工程を含む、
工程と、基板をスピンコーティング装置に固定し、基板
を所定のスピン速度でスピンさせる工程と、ペロブスカ
イト前駆物質溶液をスピンコーティング装置に注入する
ことによって基板をペロブスカイト前駆物質溶液でコー
ティングし、コーティングされた基板を形成する工程
と、コーティングされた基板を約90℃から300℃ま
で漸増的に上昇する温度でベーキングする工程と、コー
ティングされた基板を約500℃から800℃の間の温
度で約5分から15分間、アニールする工程とを含む。
する方法を確立すること 【解決手段】 ペロブスカイト薄膜を形成する方法は、
ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工程と、ペロブ
スカイト薄膜の堆積のためにシリコン基板を準備する工
程であって、基板上に底部電極を形成する工程を含む、
工程と、基板をスピンコーティング装置に固定し、基板
を所定のスピン速度でスピンさせる工程と、ペロブスカ
イト前駆物質溶液をスピンコーティング装置に注入する
ことによって基板をペロブスカイト前駆物質溶液でコー
ティングし、コーティングされた基板を形成する工程
と、コーティングされた基板を約90℃から300℃ま
で漸増的に上昇する温度でベーキングする工程と、コー
ティングされた基板を約500℃から800℃の間の温
度で約5分から15分間、アニールする工程とを含む。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本願は、2002年2月7日
に出願された、「Device and method
for reversible resistanc
e changeinduced by electr
ic pulses in non−crystall
ine perovskite unipolar p
rogrammable memory」という名称の
米国特許出願第10/072,225号に関する。
に出願された、「Device and method
for reversible resistanc
e changeinduced by electr
ic pulses in non−crystall
ine perovskite unipolar p
rogrammable memory」という名称の
米国特許出願第10/072,225号に関する。
【0002】本願は、ペロブスカイト材料、具体的に
は、La1−x(Cax−yPby) xMnO3(LC
PMO、ただし、x=0〜0.5およびy=0〜x)の
スピンコーティング前駆物質溶液を調製する方法、なら
びに、スピンコーティング技術による、LCPMO薄膜
堆積方法に関する。さらに、LCPMO薄膜抵抗を、可
逆変化させる方法が、本発明の方法に組み込まれる。
は、La1−x(Cax−yPby) xMnO3(LC
PMO、ただし、x=0〜0.5およびy=0〜x)の
スピンコーティング前駆物質溶液を調製する方法、なら
びに、スピンコーティング技術による、LCPMO薄膜
堆積方法に関する。さらに、LCPMO薄膜抵抗を、可
逆変化させる方法が、本発明の方法に組み込まれる。
【0003】
【従来の技術】ペロブスカイト構造を有する材料、例え
ば、巨大磁気抵抗(CMR)および高温超伝導(HTS
C)材料は、IC分野において、多くの用途を有する。
CMRおよびHTSC材料の重要な特徴は、電気抵抗が
外部からの影響、例えば、磁場または電場、ならびに、
温度変化によって変化することであり、このことによ
り、多くのIC用途において用いられることが望ましく
なる。CMRおよびHTSC材料は、データ密度および
磁力記録システムの読み取り速度の向上を提供する磁場
を感知することができ、熱検出器および赤外線検出器、
ならびに、光検出およびX線検出の材料を提供する、熱
およびいくつかの光の波長を感知することができる。静
電場により、CMR材料の絶縁電荷配列状態から金属強
磁性状態への崩壊が引き起こされ得るので、マイクロメ
ーターまたはナノメーターの規模の電磁石において用い
られ得る。
ば、巨大磁気抵抗(CMR)および高温超伝導(HTS
C)材料は、IC分野において、多くの用途を有する。
CMRおよびHTSC材料の重要な特徴は、電気抵抗が
外部からの影響、例えば、磁場または電場、ならびに、
温度変化によって変化することであり、このことによ
り、多くのIC用途において用いられることが望ましく
なる。CMRおよびHTSC材料は、データ密度および
磁力記録システムの読み取り速度の向上を提供する磁場
を感知することができ、熱検出器および赤外線検出器、
ならびに、光検出およびX線検出の材料を提供する、熱
およびいくつかの光の波長を感知することができる。静
電場により、CMR材料の絶縁電荷配列状態から金属強
磁性状態への崩壊が引き起こされ得るので、マイクロメ
ーターまたはナノメーターの規模の電磁石において用い
られ得る。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】HTSC材料は、主
に、超伝導体として用いられ、HTSC材料の導電性
は、電流または磁場によって変更され得る。室温で用い
られる、エピタキシャル多層構造における導電層として
も用いられ得る。上述したように、温度、磁場、および
静電場は、CMRおよびHTSC材料の電気特性を変化
させ得るが、これらの刺激は、状態を恒久的に変更する
ものではないし、これらの材料の性質を恒久的に改変す
るものでもない。従って、刺激が消失するときには、変
化した状態または性質は、元の値に戻る。CMR材料の
抵抗は、大きな磁場が印加される場合に変化する。磁場
の強度が低減するにつれ、CMR材料の抵抗が低減す
る。磁場の強度が低減し、0になると、CMR材料の抵
抗は、元の値に戻る。しかし、非常に低い温度は、磁気
のずれを示す強磁性体と同様に、CMR材料の抵抗性の
ずれを相対的に大きくする。従来技術によると、CMR
材料は、磁場における大きな変化、または、非常に低い
温度における静電場にのみ応じるので、CMR材料は、
IC用途における実用が考慮されてこなかった。
に、超伝導体として用いられ、HTSC材料の導電性
は、電流または磁場によって変更され得る。室温で用い
られる、エピタキシャル多層構造における導電層として
も用いられ得る。上述したように、温度、磁場、および
静電場は、CMRおよびHTSC材料の電気特性を変化
させ得るが、これらの刺激は、状態を恒久的に変更する
ものではないし、これらの材料の性質を恒久的に改変す
るものでもない。従って、刺激が消失するときには、変
化した状態または性質は、元の値に戻る。CMR材料の
抵抗は、大きな磁場が印加される場合に変化する。磁場
の強度が低減するにつれ、CMR材料の抵抗が低減す
る。磁場の強度が低減し、0になると、CMR材料の抵
抗は、元の値に戻る。しかし、非常に低い温度は、磁気
のずれを示す強磁性体と同様に、CMR材料の抵抗性の
ずれを相対的に大きくする。従来技術によると、CMR
材料は、磁場における大きな変化、または、非常に低い
温度における静電場にのみ応じるので、CMR材料は、
IC用途における実用が考慮されてこなかった。
【0005】可逆性抵抗変化は、潜在的な抵抗ベースの
不揮発性メモリデバイスのための基本的な要件である。
この分野における従来技術は、電気パルスの印加による
可逆性抵抗変化を示す、ペロブスカイト薄膜、具体的に
は、Pr0.3Ca0.7MnO3(PCMO)金属酸
化物薄膜の開示内容に関する。PCMO薄膜は、パルス
レーザ研磨(PLA)技術によって、エピタキシャルY
Ba2Cu3O7(YBCO)および部分的なエピタキ
シャル白金基板上に成長する。可逆性抵抗変化特性を有
するPCMO薄膜については、Liuらによる「Ele
ctric−pulse−induced rever
sible resistance change e
ffect in magnetoresistive
films」(Applied Physics L
etters, 76, 2749, 2000)と、
Liuらによる、2001年3月20日に付与された、
「Method of switching the
properties of perovskite
materials used in thinfil
m resistors」という名称の米国特許第6,
204,139号で題材とされている。Pr0.3Ca
0.7MnO3(PCMO)薄膜は、室温で、電気パル
スを印加することによる、可逆性抵抗変化性質を有する
ことが示されている。Liuらは、抵抗が、正のパルス
の影響の下では増大し、負のパルスの影響の下では低減
するようにし、電気パルスの極性を調節することによっ
て抵抗変化が制御されることを示した。Liuらの文献
におけるXRD極性の図は、PCMO薄膜のエピタキシ
ャル特性を示す。Liuらによって開示されたPCMO
薄膜の集積構造には、PCMO/YBCO/LAO、P
CMO/Pt/LAO、ならびにPCMO/Ptプレー
トが含まれる。文献および特許は、CMR材料が、室温
で、可逆性抵抗変化特性を有する可能性を示す。不揮発
性メモリデバイスにおいて用いられる、抵抗ベースの材
料、すなわち、PCMOまたはCRM材料の製造方法
は、文献によって教示されていない。
不揮発性メモリデバイスのための基本的な要件である。
この分野における従来技術は、電気パルスの印加による
可逆性抵抗変化を示す、ペロブスカイト薄膜、具体的に
は、Pr0.3Ca0.7MnO3(PCMO)金属酸
化物薄膜の開示内容に関する。PCMO薄膜は、パルス
レーザ研磨(PLA)技術によって、エピタキシャルY
Ba2Cu3O7(YBCO)および部分的なエピタキ
シャル白金基板上に成長する。可逆性抵抗変化特性を有
するPCMO薄膜については、Liuらによる「Ele
ctric−pulse−induced rever
sible resistance change e
ffect in magnetoresistive
films」(Applied Physics L
etters, 76, 2749, 2000)と、
Liuらによる、2001年3月20日に付与された、
「Method of switching the
properties of perovskite
materials used in thinfil
m resistors」という名称の米国特許第6,
204,139号で題材とされている。Pr0.3Ca
0.7MnO3(PCMO)薄膜は、室温で、電気パル
スを印加することによる、可逆性抵抗変化性質を有する
ことが示されている。Liuらは、抵抗が、正のパルス
の影響の下では増大し、負のパルスの影響の下では低減
するようにし、電気パルスの極性を調節することによっ
て抵抗変化が制御されることを示した。Liuらの文献
におけるXRD極性の図は、PCMO薄膜のエピタキシ
ャル特性を示す。Liuらによって開示されたPCMO
薄膜の集積構造には、PCMO/YBCO/LAO、P
CMO/Pt/LAO、ならびにPCMO/Ptプレー
トが含まれる。文献および特許は、CMR材料が、室温
で、可逆性抵抗変化特性を有する可能性を示す。不揮発
性メモリデバイスにおいて用いられる、抵抗ベースの材
料、すなわち、PCMOまたはCRM材料の製造方法
は、文献によって教示されていない。
【0006】
【課題を解決するための手段】ペロブスカイト薄膜を形
成する方法は、ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する
工程と、ペロブスカイト薄膜の堆積のためにシリコン基
板を準備する工程であって、基板上に底部電極を形成す
る工程を含む、工程と、基板をスピンコーティング装置
に固定し、基板を所定のスピン速度でスピンさせる工程
と、ペロブスカイト前駆物質溶液をスピンコーティング
装置に注入することによって基板をペロブスカイト前駆
物質溶液でコーティングし、コーティングされた基板を
形成する工程と、コーティングされた基板を約90℃か
ら300℃まで漸増的に上昇する温度でベーキングする
工程と、コーティングされた基板を約500℃から80
0℃の間の温度で約5分から15分間、アニールする工
程とを含む。
成する方法は、ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する
工程と、ペロブスカイト薄膜の堆積のためにシリコン基
板を準備する工程であって、基板上に底部電極を形成す
る工程を含む、工程と、基板をスピンコーティング装置
に固定し、基板を所定のスピン速度でスピンさせる工程
と、ペロブスカイト前駆物質溶液をスピンコーティング
装置に注入することによって基板をペロブスカイト前駆
物質溶液でコーティングし、コーティングされた基板を
形成する工程と、コーティングされた基板を約90℃か
ら300℃まで漸増的に上昇する温度でベーキングする
工程と、コーティングされた基板を約500℃から80
0℃の間の温度で約5分から15分間、アニールする工
程とを含む。
【0007】本発明の目的は、抵抗ベースの不揮発性メ
モリデバイスを製造する方法を確立することである。
モリデバイスを製造する方法を確立することである。
【0008】本発明の他の目的は、ペロブスカイト薄
膜、具体的には、LCPMO薄膜を製造するため、前駆
物質を混合する方法を提供することである。
膜、具体的には、LCPMO薄膜を製造するため、前駆
物質を混合する方法を提供することである。
【0009】本発明のさらなる目的は、スピンコーティ
ング堆積に適するペロブスカイト前駆物質を混合する方
法を提供する。
ング堆積に適するペロブスカイト前駆物質を混合する方
法を提供する。
【0010】本発明のこの要旨および目的は、本発明の
性質の素早い理解を可能にするために提供される。本発
明のより完全な理解は、添付の図面とともに、本発明の
好適な実施形態についての以下の詳細な説明を参考にす
ることによって得ることができる。
性質の素早い理解を可能にするために提供される。本発
明のより完全な理解は、添付の図面とともに、本発明の
好適な実施形態についての以下の詳細な説明を参考にす
ることによって得ることができる。
【0011】本発明によるペロブスカイト薄膜を形成す
る方法は、ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工程
と、ペロブスカイト薄膜の堆積のためにシリコン基板を
準備する工程であって、該基板上に底部電極を形成する
工程を含む、工程と、該基板をスピンコーティング装置
に固定し、該基板を所定のスピン速度でスピンさせる工
程と、該ペロブスカイト前駆物質溶液を該スピンコーテ
ィング装置に注入することによって該基板を該ペロブス
カイト前駆物質溶液でコーティングし、コーティングさ
れた基板を形成する工程と、該コーティングされた基板
を約90℃から300℃まで漸増的に上昇する温度でベ
ーキングする工程と、該コーティングされた基板を約5
00℃から800℃の間の温度で約5分から15分間、
アニールする工程とを含み、それにより上記目的が達成
される。
る方法は、ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工程
と、ペロブスカイト薄膜の堆積のためにシリコン基板を
準備する工程であって、該基板上に底部電極を形成する
工程を含む、工程と、該基板をスピンコーティング装置
に固定し、該基板を所定のスピン速度でスピンさせる工
程と、該ペロブスカイト前駆物質溶液を該スピンコーテ
ィング装置に注入することによって該基板を該ペロブス
カイト前駆物質溶液でコーティングし、コーティングさ
れた基板を形成する工程と、該コーティングされた基板
を約90℃から300℃まで漸増的に上昇する温度でベ
ーキングする工程と、該コーティングされた基板を約5
00℃から800℃の間の温度で約5分から15分間、
アニールする工程とを含み、それにより上記目的が達成
される。
【0012】前記ペロブスカイト前駆物質溶液を調製す
る工程は、La(OAc)3・H2O、Ca(OAc)
2・H2O、Pb(OAc)2・3H2O、およびMn
(OAc)3・2H2Oからなる水和した酢酸金属の群
から水和した酢酸金属を選択する工程と、該選択された
水和した酢酸金属がCa(OAc)2・H2OおよびP
b(OAc)2・3H2Oの場合には、約150℃から
220℃で約15分〜1時間該水和した酢酸金属を加熱
することによって、該選択された水和した酢酸金属から
水を取り除く工程と、該脱水和した酢酸金属を、約9〜
15時間還流させる工程と、約0.2μmのメッシュを
有するフィルタを通して、該還流された脱水和した酢酸
金属をフィルタリングして、ペロブスカイトスピンコー
ティング溶液を生成する工程とを含んでもよい。
る工程は、La(OAc)3・H2O、Ca(OAc)
2・H2O、Pb(OAc)2・3H2O、およびMn
(OAc)3・2H2Oからなる水和した酢酸金属の群
から水和した酢酸金属を選択する工程と、該選択された
水和した酢酸金属がCa(OAc)2・H2OおよびP
b(OAc)2・3H2Oの場合には、約150℃から
220℃で約15分〜1時間該水和した酢酸金属を加熱
することによって、該選択された水和した酢酸金属から
水を取り除く工程と、該脱水和した酢酸金属を、約9〜
15時間還流させる工程と、約0.2μmのメッシュを
有するフィルタを通して、該還流された脱水和した酢酸
金属をフィルタリングして、ペロブスカイトスピンコー
ティング溶液を生成する工程とを含んでもよい。
【0013】前記ペロブスカイト前駆物質溶液を調製す
る工程は、La(OR)3、Pb(OR)2、Ca(O
R)2、およびMn(OR)2からなる金属アルコキシ
ドの群から金属アルコキシドを選択する工程と、該選択
された金属アルコキシドを、約0.05n〜1.0Nの
間のある濃度になるまで、選択されたアルコールと混合
して、アルコール溶液を形成する工程と、該アルコール
溶液を、アルゴン雰囲気下で、約30分間〜5時間還流
させる工程と、約0.2μmのメッシュを有するフィル
タを通して、該還流された脱水和した酢酸金属をフィル
タリングして、ペロブスカイトスピンコーティング溶液
を生成する工程とを含んでもよい。
る工程は、La(OR)3、Pb(OR)2、Ca(O
R)2、およびMn(OR)2からなる金属アルコキシ
ドの群から金属アルコキシドを選択する工程と、該選択
された金属アルコキシドを、約0.05n〜1.0Nの
間のある濃度になるまで、選択されたアルコールと混合
して、アルコール溶液を形成する工程と、該アルコール
溶液を、アルゴン雰囲気下で、約30分間〜5時間還流
させる工程と、約0.2μmのメッシュを有するフィル
タを通して、該還流された脱水和した酢酸金属をフィル
タリングして、ペロブスカイトスピンコーティング溶液
を生成する工程とを含んでもよい。
【0014】前記基板を準備する工程は、酸化物層であ
る第1の層を形成する工程と、該酸化物層の上に、金属
層である第2の層を形成する工程と、該金属層である第
2の層の上に、金属層である第3の層を形成する工程と
を含んでもよい。
る第1の層を形成する工程と、該酸化物層の上に、金属
層である第2の層を形成する工程と、該金属層である第
2の層の上に、金属層である第3の層を形成する工程と
を含んでもよい。
【0015】前記金属層である第3の層を形成する工程
は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群から金属
を選択する工程を含み、該金属層である第3の層を形成
する工程は、約500Å〜2000Åの厚さの金属層を
形成する工程を含んでもよい。
は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群から金属
を選択する工程を含み、該金属層である第3の層を形成
する工程は、約500Å〜2000Åの厚さの金属層を
形成する工程を含んでもよい。
【0016】前記金属層である第2の層を形成する工程
は、チタン、TiNおよびTaNからなる金属群から金
属を選択する工程を含み、該金属層である第2の層を形
成する工程は、約50Å〜1000Åの間の厚さの金属
の層を形成する工程を含んでもよい。
は、チタン、TiNおよびTaNからなる金属群から金
属を選択する工程を含み、該金属層である第2の層を形
成する工程は、約50Å〜1000Åの間の厚さの金属
の層を形成する工程を含んでもよい。
【0017】前記酸化物層である第1の層を形成する工
程は、約500Å〜8000Åの厚さにSiO2の層を
形成する工程を含んでもよい。
程は、約500Å〜8000Åの厚さにSiO2の層を
形成する工程を含んでもよい。
【0018】前記ペロブスカイト層の上に上部金属電極
を形成する工程をさらに含み、該上部電極を形成する工
程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群から得
られる金属の電極を形成する工程を含んでもよい。
を形成する工程をさらに含み、該上部電極を形成する工
程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群から得
られる金属の電極を形成する工程を含んでもよい。
【0019】前記基板を所定のスピン速度でスピンさせ
る工程は、該基板を、約1500RPM〜3500RP
Mの範囲内の速度でスピンさせる工程を含んでもよい。
る工程は、該基板を、約1500RPM〜3500RP
Mの範囲内の速度でスピンさせる工程を含んでもよい。
【0020】本発明によるペロブスカイト薄膜を形成す
る方法は、調製方法(a)および(b)からなる群から
得られる方法によって、ペロブスカイト前駆物質溶液を
調製する工程であって、該方法(a)は、La(OA
c)3・H2O、Ca(OAc)2・H2O、Pb(O
Ac)2・3H2O、ならびにMn(OAc)3・2H
2Oからなる水和した酢酸金属の群から水和した酢酸金
属を選択する工程と、該選択された水和した酢酸金属が
Ca(OAc)2・H2OおよびPb(OAc) 2・3
H2Oの場合には、約150℃から220℃で約15分
〜1時間該水和した酢酸金属を加熱することによって、
該選択された水和した酢酸金属から水を取り除く工程
と、該脱水和した酢酸を、約9〜15時間還流させる工
程と、約0.2μmのメッシュを有するフィルタを通し
て、該還流された脱水和した酢酸金属をフィルタリング
して、ペロブスカイトスピンコーティング溶液を生成す
る工程とを含み、該方法(b)は、La(OR)3、P
b(OR)2、Ca(OR)2、およびMn(OR)2
からなる金属アルコキシドの群から金属アルコキシドを
選択する工程と、該選択された金属アルコキシドを、約
0.05N〜1.0Nの間のある濃度になるまで、選択
されたアルコールと混合して、アルコール溶液を形成す
る工程と、該アルコール溶液を、アルゴン雰囲気下で、
約30分間〜5時間還流させる工程と、約0.2μmの
メッシュを有するフィルタを通して、該還流された脱水
和した酢酸金属をフィルタリングして、ペロブスカイト
スピンコーティング溶液を生成する工程とを含む工程
と、ペロブスカイト薄膜の堆積のためにシリコン基板を
準備する工程であって、該基板上に底部電極を形成する
工程を含む、工程と、該基板をスピンコーティング装置
に固定し、該基板を所定のスピン速度でスピンさせる工
程と、ペロブスカイト前駆物質溶液を該スピンコーティ
ング装置に注入することによって該基板を該ペロブスカ
イト前駆物質溶液でコーティングし、コーティングされ
た基板を形成する工程と、該コーティングされた基板を
ベーキングする工程と、該コーティングされた基板をア
ニールする工程とを含み、それにより上記目的が達成さ
れる。
る方法は、調製方法(a)および(b)からなる群から
得られる方法によって、ペロブスカイト前駆物質溶液を
調製する工程であって、該方法(a)は、La(OA
c)3・H2O、Ca(OAc)2・H2O、Pb(O
Ac)2・3H2O、ならびにMn(OAc)3・2H
2Oからなる水和した酢酸金属の群から水和した酢酸金
属を選択する工程と、該選択された水和した酢酸金属が
Ca(OAc)2・H2OおよびPb(OAc) 2・3
H2Oの場合には、約150℃から220℃で約15分
〜1時間該水和した酢酸金属を加熱することによって、
該選択された水和した酢酸金属から水を取り除く工程
と、該脱水和した酢酸を、約9〜15時間還流させる工
程と、約0.2μmのメッシュを有するフィルタを通し
て、該還流された脱水和した酢酸金属をフィルタリング
して、ペロブスカイトスピンコーティング溶液を生成す
る工程とを含み、該方法(b)は、La(OR)3、P
b(OR)2、Ca(OR)2、およびMn(OR)2
からなる金属アルコキシドの群から金属アルコキシドを
選択する工程と、該選択された金属アルコキシドを、約
0.05N〜1.0Nの間のある濃度になるまで、選択
されたアルコールと混合して、アルコール溶液を形成す
る工程と、該アルコール溶液を、アルゴン雰囲気下で、
約30分間〜5時間還流させる工程と、約0.2μmの
メッシュを有するフィルタを通して、該還流された脱水
和した酢酸金属をフィルタリングして、ペロブスカイト
スピンコーティング溶液を生成する工程とを含む工程
と、ペロブスカイト薄膜の堆積のためにシリコン基板を
準備する工程であって、該基板上に底部電極を形成する
工程を含む、工程と、該基板をスピンコーティング装置
に固定し、該基板を所定のスピン速度でスピンさせる工
程と、ペロブスカイト前駆物質溶液を該スピンコーティ
ング装置に注入することによって該基板を該ペロブスカ
イト前駆物質溶液でコーティングし、コーティングされ
た基板を形成する工程と、該コーティングされた基板を
ベーキングする工程と、該コーティングされた基板をア
ニールする工程とを含み、それにより上記目的が達成さ
れる。
【0021】前記コーティングされた基板をベーキング
する工程は、約90℃から300℃まで漸増的に上昇す
る温度で、ベーキングする工程を含んでもよい。
する工程は、約90℃から300℃まで漸増的に上昇す
る温度で、ベーキングする工程を含んでもよい。
【0022】前記コーティングされた基板をアニールす
る工程は、該コーティングされた基板を約500℃から
800℃の間の温度で約5分から15分間アニールする
工程を含んでもよい。
る工程は、該コーティングされた基板を約500℃から
800℃の間の温度で約5分から15分間アニールする
工程を含んでもよい。
【0023】前記基板を準備する工程は、酸化物層であ
る第1の層を形成する工程と、該酸化物層の上に、金属
層である第2の層を形成する工程と、該金属層である第
2の層の上に、金属層である第3の層を形成する工程と
を含む方法であって、該酸化物層である第1の層を形成
する工程は、約500Å〜8000Åの厚さに、SiO
2の層を形成する工程を含み、該金属層である第2の層
を形成する工程は、チタン、TiNおよびTaNからな
る金属群から金属を選択する工程を含み、該金属層であ
る第2の層を形成する工程は、約50Å〜1000Åの
間の厚さの金属の層を形成する工程を含み、該金属層で
ある第3の層を形成する工程は、プラチナおよびイリジ
ウムからなる金属群から金属を選択する工程を含み、該
金属層である第3の層を形成する工程は、約500Å〜
2000Åの厚さの金属の層を形成する工程を含んでも
よい。
る第1の層を形成する工程と、該酸化物層の上に、金属
層である第2の層を形成する工程と、該金属層である第
2の層の上に、金属層である第3の層を形成する工程と
を含む方法であって、該酸化物層である第1の層を形成
する工程は、約500Å〜8000Åの厚さに、SiO
2の層を形成する工程を含み、該金属層である第2の層
を形成する工程は、チタン、TiNおよびTaNからな
る金属群から金属を選択する工程を含み、該金属層であ
る第2の層を形成する工程は、約50Å〜1000Åの
間の厚さの金属の層を形成する工程を含み、該金属層で
ある第3の層を形成する工程は、プラチナおよびイリジ
ウムからなる金属群から金属を選択する工程を含み、該
金属層である第3の層を形成する工程は、約500Å〜
2000Åの厚さの金属の層を形成する工程を含んでも
よい。
【0024】前記ペロブスカイト層の上に上部金属電極
を形成する工程をさらに含み、該上部電極を形成する工
程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群から金
属の電極を形成する工程を含んでもよい。
を形成する工程をさらに含み、該上部電極を形成する工
程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群から金
属の電極を形成する工程を含んでもよい。
【0025】ペロブスカイト薄膜を形成する方法であっ
て、ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工程と、酸
化物層である第1の層を形成する工程と、該酸化物層の
上に、金属層である第2の層を形成する工程と、該金属
層である第2の層の上に、金属層である第3の層を形成
する工程とを含む、前記基板を準備する工程であって、
該酸化物層である第1の層を形成する工程は、約500
Å〜8000Åの厚さに、SiO2の層を形成する工程
を含み、該金属層である第2の層を形成する工程は、チ
タン、TiNおよびTaNからなる金属群から金属を選
択する工程を含み、該金属層である第2の層を形成する
工程は、約50Å〜1000Åの間の厚さの金属の層を
形成する工程を含み、該金属層である第3の層を形成す
る工程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群か
ら金属を選択する工程を含み、該金属層である第3の層
を形成する工程は、約500Å〜2000Åの厚さの金
属の層を形成する工程を含み、該基板をスピンコーティ
ング装置に固定し、該基板を所定のスピン速度でスピン
させる工程と、ペロブスカイト前駆物質溶液を該スピン
コーティング装置に注入することによって該基板を該ペ
ロブスカイト前駆物質溶液でコーティングし、コーティ
ングされた基板を形成する工程と、該コーティングされ
た基板を、約90℃から300℃まで漸増的に上昇する
温度でベーキングする工程と、該コーティングされた基
板を約500℃から800℃の間の温度で約5分から1
5分間アニールする工程とを含み、それにより上記目的
が達成される。
て、ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工程と、酸
化物層である第1の層を形成する工程と、該酸化物層の
上に、金属層である第2の層を形成する工程と、該金属
層である第2の層の上に、金属層である第3の層を形成
する工程とを含む、前記基板を準備する工程であって、
該酸化物層である第1の層を形成する工程は、約500
Å〜8000Åの厚さに、SiO2の層を形成する工程
を含み、該金属層である第2の層を形成する工程は、チ
タン、TiNおよびTaNからなる金属群から金属を選
択する工程を含み、該金属層である第2の層を形成する
工程は、約50Å〜1000Åの間の厚さの金属の層を
形成する工程を含み、該金属層である第3の層を形成す
る工程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群か
ら金属を選択する工程を含み、該金属層である第3の層
を形成する工程は、約500Å〜2000Åの厚さの金
属の層を形成する工程を含み、該基板をスピンコーティ
ング装置に固定し、該基板を所定のスピン速度でスピン
させる工程と、ペロブスカイト前駆物質溶液を該スピン
コーティング装置に注入することによって該基板を該ペ
ロブスカイト前駆物質溶液でコーティングし、コーティ
ングされた基板を形成する工程と、該コーティングされ
た基板を、約90℃から300℃まで漸増的に上昇する
温度でベーキングする工程と、該コーティングされた基
板を約500℃から800℃の間の温度で約5分から1
5分間アニールする工程とを含み、それにより上記目的
が達成される。
【0026】前記ペロブスカイト前駆物質溶液を調製す
る工程は、La(OAc)3・H2O、Ca(OAc)
2・H2O、Pb(OAc)2・3H2O、およびMn
(OAc)3・2H2Oからなる水和した酢酸金属の群
から水和した酢酸金属を選択する工程と、該選択された
水和した酢酸金属がCa(OAc)2・H2OおよびP
b(OAc)2・3H2Oの場合には、約150℃から
220℃で約15分〜1時間該水和した酢酸金属を加熱
することによって、該選択された水和した酢酸金属から
水を取り除く工程と、該脱水和した酢酸金属を、約9時
間〜15時間還流させる工程と、約0.2μmのメッシ
ュを有するフィルタを通して、該還流された脱水和した
酢酸金属をフィルタリングして、ペロブスカイトスピン
コーティング溶液を生成する工程とを包含してもよい。
る工程は、La(OAc)3・H2O、Ca(OAc)
2・H2O、Pb(OAc)2・3H2O、およびMn
(OAc)3・2H2Oからなる水和した酢酸金属の群
から水和した酢酸金属を選択する工程と、該選択された
水和した酢酸金属がCa(OAc)2・H2OおよびP
b(OAc)2・3H2Oの場合には、約150℃から
220℃で約15分〜1時間該水和した酢酸金属を加熱
することによって、該選択された水和した酢酸金属から
水を取り除く工程と、該脱水和した酢酸金属を、約9時
間〜15時間還流させる工程と、約0.2μmのメッシ
ュを有するフィルタを通して、該還流された脱水和した
酢酸金属をフィルタリングして、ペロブスカイトスピン
コーティング溶液を生成する工程とを包含してもよい。
【0027】前記ペロブスカイト前駆物質溶液を調製す
る工程は、La(OR)3、Pb(OR)2、Ca(O
R)2、およびMn(OR)2からなる金属アルコキシ
ドの群から得られる金属アルコキシドを選択する工程
と、該選択された金属アルコキシドを、約0.05n〜
1.0Nの間のある濃度になるまで、選択されたアルコ
ールと混合して、アルコール溶液を形成する工程と、該
アルコール溶液を、アルゴン雰囲気下で、約9時間〜1
5時間還流させる工程と、約0.2μmのメッシュを有
するフィルタを通して、該還流された脱水和した酢酸金
属をフィルタリングして、ペロブスカイトスピンコーテ
ィング溶液を生成する工程とを含んでもよい。
る工程は、La(OR)3、Pb(OR)2、Ca(O
R)2、およびMn(OR)2からなる金属アルコキシ
ドの群から得られる金属アルコキシドを選択する工程
と、該選択された金属アルコキシドを、約0.05n〜
1.0Nの間のある濃度になるまで、選択されたアルコ
ールと混合して、アルコール溶液を形成する工程と、該
アルコール溶液を、アルゴン雰囲気下で、約9時間〜1
5時間還流させる工程と、約0.2μmのメッシュを有
するフィルタを通して、該還流された脱水和した酢酸金
属をフィルタリングして、ペロブスカイトスピンコーテ
ィング溶液を生成する工程とを含んでもよい。
【0028】前記ペロブスカイト層の上に上部金属電極
を形成する工程をさらに含み、該上部電極を形成する工
程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群から得
られる金属の電極を形成する工程を含んでもよい。
を形成する工程をさらに含み、該上部電極を形成する工
程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群から得
られる金属の電極を形成する工程を含んでもよい。
【0029】
【発明の実施の形態】前駆物質の調製、スピンコーティ
ング技術、および可逆性変化を含む、抵抗ベースの不揮
発性メモリペロブスカイト薄膜の作成に関する方法が開
示されている。
ング技術、および可逆性変化を含む、抵抗ベースの不揮
発性メモリペロブスカイト薄膜の作成に関する方法が開
示されている。
【0030】本発明の方法において、スピンコーティン
グ技術は、ペロブスカイト材料、具体的には、La
1−x(Cax−yPby)xMnO3(LCPMO)
(但し、x=0〜0.5およびy=0〜x)の薄膜の堆
積において用いられる。プラチナおよびイリジウム材料
が、薄膜堆積の基板として用いられ得る。堆積されたL
CPMO薄膜は、多結晶層の形状である。このような薄
膜は、パルス幅および強度が変動する電気パルスが印加
される場合、高い可逆性抵抗変化を示す。抵抗変化は、
本発明の方法に従って、従来技術において教示されてい
るように、電気極性の代わりに、電気パルスの幅および
電圧によって制御される。
グ技術は、ペロブスカイト材料、具体的には、La
1−x(Cax−yPby)xMnO3(LCPMO)
(但し、x=0〜0.5およびy=0〜x)の薄膜の堆
積において用いられる。プラチナおよびイリジウム材料
が、薄膜堆積の基板として用いられ得る。堆積されたL
CPMO薄膜は、多結晶層の形状である。このような薄
膜は、パルス幅および強度が変動する電気パルスが印加
される場合、高い可逆性抵抗変化を示す。抵抗変化は、
本発明の方法に従って、従来技術において教示されてい
るように、電気極性の代わりに、電気パルスの幅および
電圧によって制御される。
【0031】本発明の方法によると、本明細書および上
記の関連出願において教示されているように、電気パル
スの電圧は、1.0Vから10.0Vの範囲にわたる。
抵抗を増大させるため、または、抵抗を書き込み段階に
切り換えるため、短い幅のパルスが用いられる。短いパ
ルス幅は、薄膜レジスタンス特性に依存して、数ナノ秒
から数マイクロ秒の範囲にわたる。抵抗を低減するた
め、または、抵抗をリセット段階に切り換えるため、よ
り長い幅のパルスが印加される。長いパルス幅もまた、
薄膜性質に依存して、数ナノ秒から数秒の範囲にわた
る。スピンコーティングは、不揮発性メモリデバイスの
LCPMO薄膜の商業的用途に適する、薄膜堆積技術の
うちの1つである。
記の関連出願において教示されているように、電気パル
スの電圧は、1.0Vから10.0Vの範囲にわたる。
抵抗を増大させるため、または、抵抗を書き込み段階に
切り換えるため、短い幅のパルスが用いられる。短いパ
ルス幅は、薄膜レジスタンス特性に依存して、数ナノ秒
から数マイクロ秒の範囲にわたる。抵抗を低減するた
め、または、抵抗をリセット段階に切り換えるため、よ
り長い幅のパルスが印加される。長いパルス幅もまた、
薄膜性質に依存して、数ナノ秒から数秒の範囲にわた
る。スピンコーティングは、不揮発性メモリデバイスの
LCPMO薄膜の商業的用途に適する、薄膜堆積技術の
うちの1つである。
【0032】ペロブスカイト薄膜を形成する本発明の方
法は、ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工程と、
基板上に底部電極を形成する工程を含む、ペロブスカイ
ト薄膜の堆積のためにシリコン基板を準備する工程と、
基板をスピンコーティング装置に固定し、基板を所定の
スピン速度でスピンさせる工程と、ペロブスカイト前駆
物質溶液をスピンコーティング装置に注入することによ
って基板をペロブスカイト前駆物質溶液でコーティング
し、コーティングされた基板を形成する工程と、コーテ
ィングされた基板を約90℃から300℃まで漸増的に
上昇する温度でベーキングする工程と、コーティングさ
れた基板を約500℃から800℃の間の温度で約5分
から15分間、アニールする工程とを含む。
法は、ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工程と、
基板上に底部電極を形成する工程を含む、ペロブスカイ
ト薄膜の堆積のためにシリコン基板を準備する工程と、
基板をスピンコーティング装置に固定し、基板を所定の
スピン速度でスピンさせる工程と、ペロブスカイト前駆
物質溶液をスピンコーティング装置に注入することによ
って基板をペロブスカイト前駆物質溶液でコーティング
し、コーティングされた基板を形成する工程と、コーテ
ィングされた基板を約90℃から300℃まで漸増的に
上昇する温度でベーキングする工程と、コーティングさ
れた基板を約500℃から800℃の間の温度で約5分
から15分間、アニールする工程とを含む。
【0033】LCPMOスピンコーティング前駆物質溶
液の合成の2つの手順が本明細書に記載される。図1に
参照符号10を付けて示す第1の手順は、出発化合物と
して、水和した酢酸金属、La(OAc)3・H2O、
Ca(OAc)2・H2O、Pb(OAc)2・3H2
O、およびMn(OAc)3・2H2Oを用いることを
含む。La(OAc)3・H2O、Ca(OAc)2・
H2O、Pb(OAc)2・3H2O、およびMn(O
Ac)3・2H2Oは、それぞれ、ブロック12、1
4、16および18で表される。Ca(OAc)2・H
2OおよびPb(OAc)2・3H2Oについては、こ
の化合物を約150℃から220℃で、約15分〜1時
間加熱することによって、酢酸金属に付着する水が取り
除かれる。これらは、それぞれ、ブロック20および2
2で表される。ブロック12、20、22、18の化合
物(酢酸金属のうち2以上の化合物(酢酸金属))を混
合することにより酢酸溶液とする(ブロック24)。混
合物は、アルゴン雰囲気下で、約9時間〜15時間還流
され(ブロック26)、その後、0.2μmのフィルタ
でフィルタリングされ(ブロック28)、透明または明
るい黄緑色のLCPMOスピンコーティング溶液30が
生成される。
液の合成の2つの手順が本明細書に記載される。図1に
参照符号10を付けて示す第1の手順は、出発化合物と
して、水和した酢酸金属、La(OAc)3・H2O、
Ca(OAc)2・H2O、Pb(OAc)2・3H2
O、およびMn(OAc)3・2H2Oを用いることを
含む。La(OAc)3・H2O、Ca(OAc)2・
H2O、Pb(OAc)2・3H2O、およびMn(O
Ac)3・2H2Oは、それぞれ、ブロック12、1
4、16および18で表される。Ca(OAc)2・H
2OおよびPb(OAc)2・3H2Oについては、こ
の化合物を約150℃から220℃で、約15分〜1時
間加熱することによって、酢酸金属に付着する水が取り
除かれる。これらは、それぞれ、ブロック20および2
2で表される。ブロック12、20、22、18の化合
物(酢酸金属のうち2以上の化合物(酢酸金属))を混
合することにより酢酸溶液とする(ブロック24)。混
合物は、アルゴン雰囲気下で、約9時間〜15時間還流
され(ブロック26)、その後、0.2μmのフィルタ
でフィルタリングされ(ブロック28)、透明または明
るい黄緑色のLCPMOスピンコーティング溶液30が
生成される。
【0034】図2に参照符号40を付けて示す第2の手
順は、ブロック42、44、46および48で示すプロ
トコルにより、アルコキシド金属を化合して、La(O
R) 3、Pb(OR)2、Ca(OR)2、Mn(O
R)2を生成する、第1の工程を含む。選択されたアル
コキシド金属は、対応するアルコール、例えば、R=C
H2CH3、CH2CH3OCH3、CH(C
H3)2、CH2CH2CH3と、約0.05Nから
1.0Nの間の指定された濃度になるまで混合され(ブ
ロック50)、アルゴン雰囲気下で約30分間〜5時間
の間還流される(ブロック52)。混合物は、精製のた
め、0.2μmのフィルタでフィルタリングされ(ブロ
ック54)、LCPMOスピンコーティング溶液が得ら
れる(ブロック56)。
順は、ブロック42、44、46および48で示すプロ
トコルにより、アルコキシド金属を化合して、La(O
R) 3、Pb(OR)2、Ca(OR)2、Mn(O
R)2を生成する、第1の工程を含む。選択されたアル
コキシド金属は、対応するアルコール、例えば、R=C
H2CH3、CH2CH3OCH3、CH(C
H3)2、CH2CH2CH3と、約0.05Nから
1.0Nの間の指定された濃度になるまで混合され(ブ
ロック50)、アルゴン雰囲気下で約30分間〜5時間
の間還流される(ブロック52)。混合物は、精製のた
め、0.2μmのフィルタでフィルタリングされ(ブロ
ック54)、LCPMOスピンコーティング溶液が得ら
れる(ブロック56)。
【0035】LCPMO薄膜は、図3に、参照符号60
を付けて示すように、スピンコーティングプロセスによ
って基板上に形成され得る。LCPMO薄膜がその上に
堆積される基板材料は、以下の厚さのプロトコルで、シ
リコンウェハ上に堆積されるプラチナおよびイリジウム
金属を含む。第1の層は、約500Å〜8000Åの厚
さの酸化物(SiO2である可能性が最も高い)であ
り、第2の層は、約50Å〜500Åの厚さのチタン、
TiNおよびTaNからなる群から選択される金属であ
り、第3の層は、約500Å〜2000Åの厚さのプラ
チナである。イリジウムが用いられる場合、第1の層
は、約500Å〜8000Åの厚さの酸化物(SiO2
である可能性が最も高い)であり、第2の層は、約10
0Å〜1000Åの厚さのチタン、TiNおよびTaN
からなる群から選択される金属であり、第3の層は、約
500Å〜2000Åの厚さのイリジウムである。スピ
ンコーティング手順の間、スピンコーティング溶液は、
約0.05N〜1.0Nの範囲内の濃度であり、基板表
面に均一に注入される(ブロック62)。スピンスピー
ドは、約1500RPM〜3500RPMの間の所定の
スピン速度である(ブロック64)。薄膜は、漸増的に
高くしていくある範囲内の温度で、各温度で約1分間ベ
ーキングされる。ここで、温度は、約150℃(ブロッ
ク66)、約180℃(ブロック68)、240℃(ブ
ロック70)であり、ベーキングプロセス全体で、約3
分間から6分間かかる。薄膜は、約500℃〜800℃
の範囲にわたる、より高い温度で、約5分間〜15分間
アニールされる(ブロック72)。所定の厚さのLCP
MO薄膜76が得られるまで、LCPMO薄膜の特有の
性質に依存して、スピンコーティング手順が複数回繰り
返される(ブロック74)。例えば、1500Åの厚さ
のPCMOは、0.25NのLCPMOを用いて、基板
を3回のコーティング手順にかけることによって得るこ
とができる。また、ベーキング温度は、約90℃〜30
0℃の範囲にわたって、変動し得る。アニールの後、プ
ラチナまたはイリジウムのいずれかの上部電極が堆積さ
れる。
を付けて示すように、スピンコーティングプロセスによ
って基板上に形成され得る。LCPMO薄膜がその上に
堆積される基板材料は、以下の厚さのプロトコルで、シ
リコンウェハ上に堆積されるプラチナおよびイリジウム
金属を含む。第1の層は、約500Å〜8000Åの厚
さの酸化物(SiO2である可能性が最も高い)であ
り、第2の層は、約50Å〜500Åの厚さのチタン、
TiNおよびTaNからなる群から選択される金属であ
り、第3の層は、約500Å〜2000Åの厚さのプラ
チナである。イリジウムが用いられる場合、第1の層
は、約500Å〜8000Åの厚さの酸化物(SiO2
である可能性が最も高い)であり、第2の層は、約10
0Å〜1000Åの厚さのチタン、TiNおよびTaN
からなる群から選択される金属であり、第3の層は、約
500Å〜2000Åの厚さのイリジウムである。スピ
ンコーティング手順の間、スピンコーティング溶液は、
約0.05N〜1.0Nの範囲内の濃度であり、基板表
面に均一に注入される(ブロック62)。スピンスピー
ドは、約1500RPM〜3500RPMの間の所定の
スピン速度である(ブロック64)。薄膜は、漸増的に
高くしていくある範囲内の温度で、各温度で約1分間ベ
ーキングされる。ここで、温度は、約150℃(ブロッ
ク66)、約180℃(ブロック68)、240℃(ブ
ロック70)であり、ベーキングプロセス全体で、約3
分間から6分間かかる。薄膜は、約500℃〜800℃
の範囲にわたる、より高い温度で、約5分間〜15分間
アニールされる(ブロック72)。所定の厚さのLCP
MO薄膜76が得られるまで、LCPMO薄膜の特有の
性質に依存して、スピンコーティング手順が複数回繰り
返される(ブロック74)。例えば、1500Åの厚さ
のPCMOは、0.25NのLCPMOを用いて、基板
を3回のコーティング手順にかけることによって得るこ
とができる。また、ベーキング温度は、約90℃〜30
0℃の範囲にわたって、変動し得る。アニールの後、プ
ラチナまたはイリジウムのいずれかの上部電極が堆積さ
れる。
【0036】本発明の方法の試験の間、薄膜の電気特性
が測定された。図4に、参照符号80を付けて、測定構
造体を示す。構造体80は、シリコンウェハ82を含
む。シリコンウェハ82の上には、SiO2の層、すな
わち、第1の層84が堆積されている。チタンの層、す
なわち、第2の層86が、SiO2層上に位置する。こ
の実施例において、プラチナである底部電極、すなわち
第3の層88は、チタン層の上に位置する。LCPMO
薄膜90の層は、プラチナ底部電極88の上に位置す
る。この実施例において、LCPMO薄膜90の層は、
La0.7Ca0. 15Pb0.15MnO3から得ら
れるLCPMO前駆物質から形成され、プラチナ下部電
極88上に厚さ1500Åの厚さまで堆積される。複数
の上部電極92、94、96および98を示すが、これ
らは、プラチナから形成され、約1500Åの厚さまで
堆積される。抵抗は、HP−4145B半導体分析器1
00によって決定された。電圧は、約0.1V〜0.5
Vの範囲にわたる。短いパルスが、パルス生成器から生
成され、オシロスコープで表される。薄膜は、図5に示
すように、可逆的な抵抗変化を示した。
が測定された。図4に、参照符号80を付けて、測定構
造体を示す。構造体80は、シリコンウェハ82を含
む。シリコンウェハ82の上には、SiO2の層、すな
わち、第1の層84が堆積されている。チタンの層、す
なわち、第2の層86が、SiO2層上に位置する。こ
の実施例において、プラチナである底部電極、すなわち
第3の層88は、チタン層の上に位置する。LCPMO
薄膜90の層は、プラチナ底部電極88の上に位置す
る。この実施例において、LCPMO薄膜90の層は、
La0.7Ca0. 15Pb0.15MnO3から得ら
れるLCPMO前駆物質から形成され、プラチナ下部電
極88上に厚さ1500Åの厚さまで堆積される。複数
の上部電極92、94、96および98を示すが、これ
らは、プラチナから形成され、約1500Åの厚さまで
堆積される。抵抗は、HP−4145B半導体分析器1
00によって決定された。電圧は、約0.1V〜0.5
Vの範囲にわたる。短いパルスが、パルス生成器から生
成され、オシロスコープで表される。薄膜は、図5に示
すように、可逆的な抵抗変化を示した。
【0037】薄膜抵抗を増大させるため、短い幅のパル
スが印加された。短いパルス幅は、約5ns〜1μsの
範囲にわたり、パルス電圧は、約1V〜5Vの範囲にわ
たる。抵抗を低減させるため、長い幅のパルスが印加さ
れた。長いパルス幅は、数ナノ秒から数秒の範囲に渡
り、パルス電圧は、約1Vから、高くても5Vの範囲に
わたる。印加されるパルス条件は、異なるLCPMOサ
ンプルによって変化する。図5に、400周期にわたっ
て、可逆的に変化するサンプルを示す。LCPMOサン
プルにおいて示される2つの可逆的抵抗段階は、不揮発
性メモリデバイスとして、LCPMO薄膜の潜在的な用
途を示した。高い抵抗段階は、メモリ「書き込み」状態
に対応し、低い抵抗段階は、メモリ「リセット」状態に
対応する。2つの段階の間の可逆的な切り換えは、異な
るパルス幅によって実現され得る。
スが印加された。短いパルス幅は、約5ns〜1μsの
範囲にわたり、パルス電圧は、約1V〜5Vの範囲にわ
たる。抵抗を低減させるため、長い幅のパルスが印加さ
れた。長いパルス幅は、数ナノ秒から数秒の範囲に渡
り、パルス電圧は、約1Vから、高くても5Vの範囲に
わたる。印加されるパルス条件は、異なるLCPMOサ
ンプルによって変化する。図5に、400周期にわたっ
て、可逆的に変化するサンプルを示す。LCPMOサン
プルにおいて示される2つの可逆的抵抗段階は、不揮発
性メモリデバイスとして、LCPMO薄膜の潜在的な用
途を示した。高い抵抗段階は、メモリ「書き込み」状態
に対応し、低い抵抗段階は、メモリ「リセット」状態に
対応する。2つの段階の間の可逆的な切り換えは、異な
るパルス幅によって実現され得る。
【0038】このように、可逆的な抵抗変化特性を有す
るLCPMO薄膜を作成する方法を開示した。さらなる
変形例および改変例が、添付の特許請求の範囲から逸脱
することなく為され得ることが理解される。
るLCPMO薄膜を作成する方法を開示した。さらなる
変形例および改変例が、添付の特許請求の範囲から逸脱
することなく為され得ることが理解される。
【図1】図1は、酢酸合成による、LCPMOスピンコ
ーティング前駆物質を混合する方法を示す図である。
ーティング前駆物質を混合する方法を示す図である。
【図2】図2は、金属アルコキシド合成による、LCP
MOスピンコーティング前駆物質を混合する方法を示す
図である。
MOスピンコーティング前駆物質を混合する方法を示す
図である。
【図3】図3は、本発明のLCPMOスピンコーティン
グ方法のブロック図である。
グ方法のブロック図である。
【図4】図4は、抵抗測定構造体を示す図である。
【図5】図5は、LCPMO薄膜の可逆的抵抗変化を示
す図である。
す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ウェイ−ウェイ サン
アメリカ合衆国 ワシントン 98683,
バンクーバー, エスイー 18ティーエイ
チ ストリート 18806
(72)発明者 ウェイ パン
アメリカ合衆国 ワシントン 98683,
バンクーバー, エスイー 23アールディ
ー ウェイ 17311
(72)発明者 田尻 雅之
大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ
ャープ株式会社内
Fターム(参考) 5F045 AB40 EB20 HA16
5F083 FZ10 GA27 JA38 JA39 JA40
JA60 PR23 PR33
Claims (18)
- 【請求項1】 ペロブスカイト薄膜を形成する方法であ
って、 ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工程と、 ペロブスカイト薄膜の堆積のためにシリコン基板を準備
する工程であって、該基板上に底部電極を形成する工程
を含む、工程と、 該基板をスピンコーティング装置に固定し、該基板を所
定のスピン速度でスピンさせる工程と、 該ペロブスカイト前駆物質溶液を該スピンコーティング
装置に注入することによって該基板を該ペロブスカイト
前駆物質溶液でコーティングし、コーティングされた基
板を形成する工程と、 該コーティングされた基板を約90℃から300℃まで
漸増的に上昇する温度でベーキングする工程と、 該コーティングされた基板を約500℃から800℃の
間の温度で約5分から15分間、アニールする工程とを
含む、方法。 - 【請求項2】 前記ペロブスカイト前駆物質溶液を調製
する工程は、 La(OAc)3・H2O、Ca(OAc)2・H
2O、Pb(OAc)2・3H2O、およびMn(OA
c)3・2H2Oからなる水和した酢酸金属の群から水
和した酢酸金属を選択する工程と、 該選択された水和した酢酸金属がCa(OAc)2・H
2OおよびPb(OAc)2・3H2Oの場合には、約
150℃から220℃で約15分〜1時間該水和した酢
酸金属を加熱することによって、該選択された水和した
酢酸金属から水を取り除く工程と、 該脱水和した酢酸金属を、約9〜15時間還流させる工
程と、 約0.2μmのメッシュを有するフィルタを通して、該
還流された脱水和した酢酸金属をフィルタリングして、
ペロブスカイトスピンコーティング溶液を生成する工程
とを含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項3】 前記ペロブスカイト前駆物質溶液を調製
する工程は、 La(OR)3、Pb(OR)2、Ca(OR)2、お
よびMn(OR)2からなる金属アルコキシドの群から
金属アルコキシドを選択する工程と、 該選択された金属アルコキシドを、約0.05N〜1.
0Nの間のある濃度になるまで、選択されたアルコール
と混合して、アルコール溶液を形成する工程と、 該アルコール溶液を、アルゴン雰囲気下で、約30分間
〜5時間還流させる工程と、 約0.2μmのメッシュを有するフィルタを通して、該
還流された脱水和した酢酸金属をフィルタリングして、
ペロブスカイトスピンコーティング溶液を生成する工程
とを含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項4】 前記基板を準備する工程は、 酸化物層である第1の層を形成する工程と、 該酸化物層の上に、金属層である第2の層を形成する工
程と、 該金属層である第2の層の上に、金属層である第3の層
を形成する工程とを含む、請求項1に記載の方法。 - 【請求項5】 前記金属層である第3の層を形成する工
程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群から金
属を選択する工程を含み、該金属層である第3の層を形
成する工程は、約500Å〜2000Åの厚さの金属層
を形成する工程を含む、請求項4に記載の方法。 - 【請求項6】 前記金属層である第2の層を形成する工
程は、チタン、TiNおよびTaNからなる金属群から
金属を選択する工程を含み、該金属層である第2の層を
形成する工程は、約50Å〜1000Åの間の厚さの金
属の層を形成する工程を含む、請求項4に記載の方法。 - 【請求項7】 前記酸化物層である第1の層を形成する
工程は、約500Å〜8000Åの厚さにSiO2の層
を形成する工程を含む、請求項4に記載の方法。 - 【請求項8】 前記ペロブスカイト層の上に上部金属電
極を形成する工程をさらに含み、該上部電極を形成する
工程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群から
得られる金属の電極を形成する工程を含む、請求項1に
記載の方法。 - 【請求項9】 前記基板を所定のスピン速度でスピンさ
せる工程は、該基板を、約1500RPM〜3500R
PMの範囲内の速度でスピンさせる工程を含む、請求項
1に記載の方法。 - 【請求項10】 ペロブスカイト薄膜を形成する方法で
あって、 調製方法(a)および(b)からなる群から得られる方
法によって、ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工
程であって、該方法(a)は、 La(OAc)3・H2O、Ca(OAc)2・H
2O、Pb(OAc)2・3H2O、ならびにMn(O
Ac)3・2H2Oからなる水和した酢酸金属の群から
水和した酢酸金属を選択する工程と、 該選択された水和した酢酸金属がCa(OAc)2・H
2OおよびPb(OAc)2・3H2Oの場合には、約
150℃から220℃で約15分〜1時間該水和した酢
酸金属を加熱することによって、該選択された水和した
酢酸金属から水を取り除く工程と、 該脱水和した酢酸を、約9〜15時間還流させる工程
と、 約0.2μmのメッシュを有するフィルタを通して、該
還流された脱水和した酢酸金属をフィルタリングして、
ペロブスカイトスピンコーティング溶液を生成する工程
とを含み、該方法(b)は、 La(OR)3、Pb(OR)2、Ca(OR)2、お
よびMn(OR)2からなる金属アルコキシドの群から
金属アルコキシドを選択する工程と、 該選択された金属アルコキシドを、約0.05N〜1.
0Nの間のある濃度になるまで、選択されたアルコール
と混合して、アルコール溶液を形成する工程と、 該アルコール溶液を、アルゴン雰囲気下で、約30分間
〜5時間還流させる工程と、 約0.2μmのメッシュを有するフィルタを通して、該
還流された脱水和した酢酸金属をフィルタリングして、
ペロブスカイトスピンコーティング溶液を生成する工程
とを含む、工程と、 ペロブスカイト薄膜の堆積のためにシリコン基板を準備
する工程であって、該基板上に底部電極を形成する工程
を含む、工程と、 該基板をスピンコーティング装置に固定し、該基板を所
定のスピン速度でスピンさせる工程と、 ペロブスカイト前駆物質溶液を該スピンコーティング装
置に注入することによって該基板を該ペロブスカイト前
駆物質溶液でコーティングし、コーティングされた基板
を形成する工程と、 該コーティングされた基板をベーキングする工程と、 該コーティングされた基板をアニールする工程とを含
む、方法。 - 【請求項11】 前記コーティングされた基板をベーキ
ングする工程は、約90℃から300℃まで漸増的に上
昇する温度で、ベーキングする工程を含む、請求項10
に記載の方法。 - 【請求項12】 前記コーティングされた基板をアニー
ルする工程は、該コーティングされた基板を約500℃
から800℃の間の温度で約5分から15分間アニール
する工程を含む、請求項10に記載の方法。 - 【請求項13】 前記基板を準備する工程は、酸化物層
である第1の層を形成する工程と、該酸化物層の上に、
金属層である第2の層を形成する工程と、該金属層であ
る第2の層の上に、金属層である第3の層を形成する工
程とを含む方法であって、 該酸化物層である第1の層を形成する工程は、約500
Å〜8000Åの厚さに、SiO2の層を形成する工程
を含み、 該金属層である第2の層を形成する工程は、チタン、T
iNおよびTaNからなる金属群から金属を選択する工
程を含み、該金属層である第2の層を形成する工程は、
約50Å〜1000Åの間の厚さの金属の層を形成する
工程を含み、 該金属層である第3の層を形成する工程は、プラチナお
よびイリジウムからなる金属群から金属を選択する工程
を含み、該金属層である第3の層を形成する工程は、約
500Å〜2000Åの厚さの金属の層を形成する工程
を含む、請求項10に記載の方法。 - 【請求項14】 前記ペロブスカイト層の上に上部金属
電極を形成する工程をさらに含み、該上部電極を形成す
る工程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群か
ら金属の電極を形成する工程を含む、請求項10に記載
の方法。 - 【請求項15】 ペロブスカイト薄膜を形成する方法で
あって、 ペロブスカイト前駆物質溶液を調製する工程と、 酸化物層である第1の層を形成する工程と、該酸化物層
の上に、金属層である第2の層を形成する工程と、該金
属層である第2の層の上に、金属層である第3の層を形
成する工程とを含む、前記基板を準備する工程であっ
て、 該酸化物層である第1の層を形成する工程は、約500
Å〜8000Åの厚さに、SiO2の層を形成する工程
を含み、 該金属層である第2の層を形成する工程は、チタン、T
iNおよびTaNからなる金属群から金属を選択する工
程を含み、該金属層である第2の層を形成する工程は、
約50Å〜1000Åの間の厚さの金属の層を形成する
工程を含み、 該金属層である第3の層を形成する工程は、プラチナお
よびイリジウムからなる金属群から金属を選択する工程
を含み、該金属層である第3の層を形成する工程は、約
500Å〜2000Åの厚さの金属の層を形成する工程
を含み、 該基板をスピンコーティング装置に固定し、該基板を所
定のスピン速度でスピンさせる工程と、 ペロブスカイト前駆物質溶液を該スピンコーティング装
置に注入することによって該基板を該ペロブスカイト前
駆物質溶液でコーティングし、コーティングされた基板
を形成する工程と、 該コーティングされた基板を、約90℃から300℃ま
で漸増的に上昇する温度でベーキングする工程と、 該コーティングされた基板を約500℃から800℃の
間の温度で約5分から15分間アニールする工程とを含
む、方法。 - 【請求項16】 前記ペロブスカイト前駆物質溶液を調
製する工程は、La(OAc)3・H2O、Ca(OA
c)2・H2O、Pb(OAc)2・3H2O、および
Mn(OAc)3・2H2Oからなる水和した酢酸金属
の群から水和した酢酸金属を選択する工程と、 該選択された水和した酢酸金属がCa(OAc)2・H
2OおよびPb(OAc)2・3H2Oの場合には、約
150℃から220℃で約15分〜1時間該水和した酢
酸金属を加熱することによって、該選択された水和した
酢酸金属から水を取り除く工程と、 該脱水和した酢酸金属を、約9時間〜15時間還流させ
る工程と、 約0.2μmのメッシュを有するフィルタを通して、該
還流された脱水和した酢酸金属をフィルタリングして、
ペロブスカイトスピンコーティング溶液を生成する工程
とを包含する、請求項15に記載の方法。 - 【請求項17】 前記ペロブスカイト前駆物質溶液を調
製する工程は、 La(OR)3、Pb(OR)2、Ca(OR)2、お
よびMn(OR)2からなる金属アルコキシドの群から
得られる金属アルコキシドを選択する工程と、 該選択された金属アルコキシドを、約0.05N〜1.
0Nの間のある濃度になるまで、選択されたアルコール
と混合して、アルコール溶液を形成する工程と、 該アルコール溶液を、アルゴン雰囲気下で、約9時間〜
15時間還流させる工程と、 約0.2μmのメッシュを有するフィルタを通して、該
還流された脱水和した酢酸金属をフィルタリングして、
ペロブスカイトスピンコーティング溶液を生成する工程
とを含む、請求項15に記載の方法。 - 【請求項18】 前記ペロブスカイト層の上に上部金属
電極を形成する工程をさらに含み、該上部電極を形成す
る工程は、プラチナおよびイリジウムからなる金属群か
ら得られる金属の電極を形成する工程を含む、請求項1
5に記載の方法。
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