G - Physics – 11 – C
Patent
G - Physics
11
C
G11C 11/22 (2006.01) C04B 35/491 (2006.01) H01G 7/06 (2006.01) H01L 21/02 (2006.01) H01L 21/70 (2006.01) H01L 27/10 (2006.01) H01L 27/115 (2006.01) H01L 21/314 (2006.01)
Patent
CA 2131100
A ferroelectric memory and its method of making in which a highly c-axis oriented layer of ferroelectric lead zirconate titanate (PZT) is epitaxially deposited at between 640° and 710°C upon a crystalline film of yttrium barium copper oxide (YBCO), acting both as growth template and bottom electrode. A top electrode is formed over the ferroelectric layer to complete the memory element. The two electrodes are preferably composed of the same perovskite conductor of the same crystalline orientation, most preferably, .alpha.-axis oriented YBCO. The structure can be grown on a silicon substrate with an intermediate buffer layer of yttria-stabilized zirconia. The ferroelectric behavior is optimized if the structure is cooled from its growth temperature at about 20°C/min. Such a-axis oriented perovskite thin films can be grown by continuously depositing the same or different perovskite material, but dividing the deposition into three temperature stages, a first at a temperature favoring .alpha.-axis oriented growth, a second gradually increasing the temperature to a temperature favoring c-axis growth, and a third at the c-axis growth temperature. Nonetheless, a high-quality .alpha.-axis oriented film is grown. The memory can be rejuvenated after it has become fatigued by applying a pulse of magnitude equal to that of the writing pulse but of considerably longer duration.
Mémoire ferroélectrique et procédé pour sa fabrication, selon lequel une couche (56) de titanate de zirconate de plomb ferroélectrique (PZT) à forte orientation par rapport à l'axe c est déposée de manière épitaxiale à une température comprise entre 640 et 710 C sur un film cristallin (54) d'oxyde d'yttrium-barium-cuivre (YBCO) agissant à la fois comme gabarit de croissance et comme électrode inférieure. Une électrode supérieure (58) est formée sur la couche ferroélectrique pour compléter l'élément mémoire. Les deux électrodes sont de préférence composées du même conducteur de perovskite présentant la même orientation cristalline, idéalement de l'YBCO orienté par rapport à l'axe a. L'on peut faire croître la structure sur un substrat de silicium (50) avec une couche tampon intermédiaire (52) de zircone stabilisée par yttria. Le comportement ferroélectrique est optimalisé si la structure est refroidie à partir de sa température de croissance à une vitesse de 20 /m environ. L'on peut faire croître de telles couches minces de perovskite orientées par rapport à l'axe a en déposant de façon continue le même matériau de pervoskite, ou un matériau de pervoskite différent, mais en divisant le procédé de dépôt en trois étapes à des températures différentes, une première étape à une température favorisant la croissance orientée par rapport à l'axe a, une seconde étape où la température est progressivement augmentée jusqu'à une température favorisant la croissance par rapport à l'axe c, et une troisième étape à la température favorisant la croissance par rapport à l'axe c. Néanmoins, l'on obtient la croissance d'une couche orientée par rapport à l'axe a de haute qualité. La mémoire peut être renouvelée lorsqu'elle présente des signes de fatigue par application d'une impulsion d'une intensité égale à celle de l'impulsion d'écriture mais d'une durée considérablement plus courte.
Inam Arun
Ramesh Ramamoorthy
Bell Communications Research Inc.
Kirby Eades Gale Baker
LandOfFree
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