可擦除金属有机存贮器制造技术

本发明专利技术属电子计算机技术领域，是一种电擦除可编程只读存贮器（Ｅ＋［２］ＰＲＯＭ），由基板及其上的叠层薄膜组成。该薄膜采用新材料金属有机络合物Ｍ－［１－β］（ＴＣＮＱ）制备获得，其构成如下，在基板上依次为铝层横条、半导体层、Ｍ－［１－β］（ＴＣＮＱ）层、铝层纵条，横条与纵条的垂直结点构成存贮单元。该器件具有存贮密度高、寻址速度快的特点，并可与硅器件兼容。为计算机硬件开发开辟了新的前景。（*该技术在2011年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属计算机
，是一种高密度电子存贮器。目前，国内外计算机使用的可编程只读存贮器(E2PROM)有半导体存贮器和光盘存贮器。半导体存贮器存取速度较快，但提高存贮密度的工艺较为复杂。光盘存贮器可以有很高的存贮密度，但它的寻址通常用机械方法，存取速度远落后于半导体存贮器，而且配上复杂的光盘驱动器，设备价格比较昂贵。本专利技术的目的在于提出一种既有高的存贮密度，又有快的寻址速度的电子可擦除只读存贮器。已经发现，金属M和有机物TCNQ(7，7，8，8四氰基对醌基二甲烷)的络合物(以下简写为M-TCNQ)具有一种特殊的性质，即在光辐射hν或电埸E的作用下，可发生下列过程此处M(TCNQ)表示常用的摩尔比为1∶1的M-TCNQ，其中M可以为Li、Na、K、Ag或Cu。在这反映中M为施主，TCNQ为受主。在激发能量较低的情况下，材料可从高阻抗转变为低阻抗;而在激发能量超过某一阈值后，材料将从深色转变为浅色，因而可得到高反差的光学斑点。特别重要的是，在加入适当的能量ε(可以为电埸、光辐射或热能)之后，这个反应是可逆的。早在1979年已有人(P.S.Potember et.al.Appl.Phys.Lett.34(1979)405)发现了这材料的非线性伏安特性。但他们用的材料Cu(TCNQ)薄膜需要的厚度约为5微米，因此不能借用通常的微电子工艺来进行刻蚀;此外膜厚较大时，电埸强度低，因此作用时间长(特别是擦除时间)。最近我们发现，当降低络合物中M的分子比而成为M1-β(TCNG)时，这种新的材料(专利申请号为91107368.x)，可在薄膜厚度降低为100-200纳米时(只有国外报导膜厚的2-3%)仍然具有非线性的伏安特性，如附图说明图1所示。本专利技术根据M1-β(TCNQ)的上述特征，以其高阻与低阻相应地表示0-1状态，由此设计出新型的计算机电擦除可编程只读存贮器(Organometetallic memory，OMM)，其结构如图2所示。在基板1(玻璃或其它绝缘材料)上先蒸一层铝，将铝层光刻为横条2，再蒸上一层半导体3，如α-Si，或用化学法生长一层GaAs微粒等，作为肖特基接触，然后蒸上金属有机络合物M1-β(TCNQ)层4，再蒸上铝层，并将该铝层光刻为纵条5。每一铝横条2和铝纵条5所组成的垂直结点就是一个存贮单元。这里M为金属Li、Na、K、Ag、Cu的一种或其组合，0.2≤β≤0.5。本专利技术中金属有机络合物层4的厚度小于1微米，一般说来，在保证性能的前提下，其厚度越小越好。铝层横条2和铝层纵条5的厚度为1±0.5微米时较好。本专利技术提出的存贮器是一种E2PROM，用电场进行信息的“写入-读出-擦除”，其特点是存贮密度高而寻址方法与半导体存贮器相同。生产工艺与半导体存贮器类似，因而可大幅度降低成本。与半导体存贮器及光盘存贮器具体比较如下1、存贮密度。设横、纵铝条的宽度为5微米，相邻铝条的间距也是5微米，则每一平方厘米中的存贮量为1兆位(Mb)。这是基于最平常的“5μ平面工艺”所作的计算，但已经远远超过目前VLSI半导体存贮器的存贮密度。这意味着OMM利用新材料后，5μ工艺所得的效果就优于1μ工艺硅VLSI的效果。如果按“1μ平面工艺”计算，则每一平方厘米中的存贮量为25兆位，已接近光盘的存贮密度。2、读出速度。光盘的存贮密度虽大，但它的寻址是用机械方法的，迄今还未能实现激光的精确扫描，因此在存取速度上远远落后于半导体存贮器。然而，OMM寻址方法与半导体存贮器相同，而存入速度只取决于材料0-1转变(相当)速度，而读出只取决于译码器速度。3、尺寸及价格。OMM没有p-n结，存贮单元的面积使用率几乎达到100%。它不是单晶，没有缺陷问题，对杂质相对地不敏感，因此材料容易获得，且工艺简单，成本低廉。这些都优于目前商品的半导体存贮器。4、本专利技术中的基板1可以是硅单晶上长的二氧化硅(SiO2)薄膜，因此这种存贮器可与硅器件兼容。例如与译码器连接时可在SiO2上开引线孔。实施例在硅片上按半导体工艺制成译码器，其上再生长一层SiO2，开孔，以便与存贮单元相连结。在SiO2上按图2结构制成存贮结点阵列，步骤如下先在SiO2上蒸上一层铝，厚约1微米，将其光刻为横条2(如用5μ工艺，可将其刻成铝条宽5μ间隔5μ)，同时实现与译码器相应部位的连接，再蒸上一层半导体层3，如n型α-Si，或用化学方法生长一层GaAs微粒，与铝条形成肖特基接触。然后再蒸上一层M1-β(TCNQ)层4，金属M采用Ag，β＝0.4。最后再蒸上一层厚约1微米的铝层，对其光刻制成纵条5(条宽5μ，间隔5μ)，并实现与译码器的最后连接，最后封装即可。图1为M1-β(TCNQ)伏安特性曲线图。图2为电可擦可编程只读存贮器结构部分剖面示意图。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种高密度电子存贮器，特别是一种电擦除可编程只读存贮器，由基板１与其上的迭层薄膜构成，其特征在于所说的迭层薄膜结构如下：在基板１上依次为由蒸镀及经光刻形成的铝层横条２、半导体层３、金属有机络合物Ｍ↓［１－β］（ＴＣＮＱ）层４、铝层纵条５，这里金属Ｍ为Ｌｉ、Ｋ、Ｎａ、Ａｇ和Ｃｕ的一种或其组合，０．２≤β≤０．５。

【技术特征摘要】
1.一种高密度电子存贮器，特别是一种电擦除可编程只读存贮器，由基板1与其上的迭层薄膜构成，其特征在于所说的迭层薄膜结构如下在基板1上依次为由蒸镀及经光刻形成的铝层横条2、半导体层3、金属有机络合物M1-β(TCNQ)层4、铝层纵条5，这里金属M为Li、K、Na、Ag和Cu的一种或其组合，0.2≤β≤0.5。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：华中一，陈国荣，
申请(专利权)人：复旦大学，
类型：发明
国别省市：31[中国|上海]