平面聚合物存储器件制造技术

本发明专利技术提供一种能够作为非易失性存储器件工作的平面聚合物存储器件（１００）。能够以两个或更多个电极以及与一个电极相关的电极延伸部分来形成平面聚合物存储器件（１００），其中，选择性导电介质及电介质隔离电极。形成平面聚合物存储器件（１００）的方法包括以下步骤中的至少一个步骤：形成具有相关的插塞的第一电极（１２５），形成第二电极（１４０），在延伸部分之上形成钝化层（１３０），沉积有机聚合物以及图案化该有机聚合物（１１５）。该方法可将平面聚合物存储器件集成到半导体工艺中。平面聚合物存储器件（１００）可进一步采用薄膜二极管（ＴＦＤ），以协助编程。ＴＦＤ可形成在第一电极（１２５）与选择性导电介质之间或在第二电极（１４０）与选择性导电介质之间。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术一般涉及有机存储器件，尤其涉及平面聚合物存储器件(planar polymer memory devices)。
技术介绍
计算机及电子器件的数量、使用范围及复杂性持续地增加。计算机的功能变得越来越强大，新的改进的电子器件不断发展(例如数字音频播放器、视频播放器)。此外，数字媒体(例如数字音频、视频、图像等)的成长及使用进一步推动了这些器件的发展。这些成长及发展极大地增加了计算机及电子器件所期望/所需存储及维持的信息量。存储器件通常包含存储器单元阵列。每个存储器单元可以存取(accessed)或“读取”、“写入”及“擦除”信息。存储器单元以“关闭”或“开启”状态(例如，限制在2个状态)来维持信息，亦称为“0”或“1”。通常，寻址存储器件以取回特定数目的字节(例如，每个字节8个存储器单元)。对于易失性存储器件，存储器单元必须周期性地“刷新”以维持本身的状态。这类存储器件通常由执行这些各种功能以及能够切换及维持这两种状态的半导体器件制成。这些器件通常采用无机固态技术制备，诸如晶体硅器件。存储器件中采用的常见半导体器件是金属氧化物半导体场效应晶体管(MOSFET)。由于对信息存储的需求不断增加，所以存储器件开发商及制备商一直致力于提高存储器件的存储容量(例如，提高每片芯片的存储)。一个邮票大小的硅片可以含有数千万个晶体管，每个晶体管只有几百纳米大小。然而，硅基器件正在接近其基本物理尺寸的极限。无机固态器件通常受到复杂体系结构的阻碍，这种复杂体系结构导致高成本及数据存储密度的损失。为了维持存储的信息，必须持续性地给基于无机半导体材料的易失性半导体存储器件供应电流，导致受热及高电能消耗。非易失性半导体器件具有降低的数据速率、相对较高的能量消耗和较大的复杂度。此外，当无机固态器件的尺寸减小而集成度增加时，对于对准偏差的敏感度将增大，而使制备明显地更难。在较小的最小尺寸下形成特征并不表示该最小尺寸可用来制备可工作的电路。因此必须具有远小于较小最小尺寸的对准偏差，例如，最小尺寸的四分之一。按比例缩小无机固态器件的尺寸引发掺杂剂扩散长度的问题。当尺寸减小时，硅中的掺杂剂扩散长度给过程设计造成困难。关于这一点，已做过很多调整以减小掺杂剂迁移率及减少在高温下的时间。然而，尚不清楚这些调整是否可以无限制地持续下去。再者，在半导体结(junction)的两端施加电压(在反向偏压方向上)会在结的周围产生耗尽区。耗尽区宽度依赖于半导体的掺杂程度。如果耗尽区扩展以至于接触到另一个耗尽区，则可能造成穿透(punch-through)或失控的电流流动。较高的掺杂程度易于将避免穿透所需的间隔最小化。然而，如果单位距离的电压变化较大，则会产生进一步的困难，因为单位距离的电压变化较大意味着电场值较大。穿过如此陡峭梯度的电子可能被加速到明显高于最小导带能的能级。这样的电子是热电子，可以足够地活跃而穿过绝缘层体，导致半导体器件不可逆的退化。按比例缩小和集成使单片半导体衬底中的隔离更具挑战。特别地，器件横向间的相互隔离在某些情况下比较困难。另一个难点是漏电流按比例减小。还有一个难点是由载流子在衬底内的扩散引起的；即自由载流子可以扩散数十微米并中和存储的电荷。因此，对于无机存储器件来说，进一步缩小器件以及增加密度可能会受到限制。此外，对于无机非易失性存储器件来说，在减小器件的同时要满足增长的性能要求是特别困难的，尤其是还要维持低成本时。
技术实现思路
下面是本专利技术的概述，用以提供对本专利技术某些方面的基本了解。本概述并非意在确认本专利技术的重点/关键要素或描述本专利技术的范围。其唯一的目的在于以简单的形式来呈现本专利技术的一些概念，以作为后文所提供的更详细描述的序言。本专利技术涉及制备平面聚合物(例如，有机半导体)存储器件的系统及方法。提供了有机存储器件，所述有机存储器件可在形成在该器件内的有机材料内储存信息。所述存储器件包含至少第一电极及第二电极、有机材料、以及沉积在所述电极中的一个电极之上的钝化层(passive layer)。可在介电层内形成与所述钝化层有关的电极的一部分及另一电极，其中，然后可在所述电极及介电层之上形成所述有机材料，以便在基本上平行的工艺中以平面的方式操作性地耦接到(operativelycouple)所述电极。所述方法有助于将构建平面聚合物存储器件的工艺与半导体工艺集成起来。提供了有机存储器件，所述有机存储器件具有用来储存信息的有机半导体层以及与所述有机半导体层一同起作用以帮助储存信息的钝化层。第一电极及第二电极可共同位于所述有机半导体层之上或之下。因此，可利用所述工艺而以同时进行的方式有效率地制备平面聚合物存储器件及半导体器件，因而可节省时间并降低成本。此外，可在平面聚合物存储器件内集成薄膜二极管(thin film diode，TFD)或类似的非对称阻隔器件(asymmetric blocking device)，以有助于编程半导体储存材料。例如，TFD可在各个存储器结构之间形成电压/电流控制的隔离阻挡层(isolation barrier)。可通过将阀电压(thresholdvoltages)施加到组件(例如，正向二极管电压、反向齐纳击穿电压)，并将电压施加到存储器结构内下方的钝化层及导电层而激活存储器单元，其中可将位以0、1或其它中间阻抗状态的形式储存在所选部分内或存储器结构内。本专利技术的另一方面涉及制备多层有机半导体存储器件的系统及方法。提供了多层有机存储器结构，所述多层有机存储器结构可将信息储存在与该结构相关的有机材料内。此种存储器结构包含多个电极、有机材料、以及与所述电极中的一个电极相关的钝化层。该有机存储器结构能以垂直配置的方式形成，其中将两个或更多个有机存储器件相对于一电极而设于不同位置。此外，多个垂直配置的堆叠可以并行地形成，因而有助于构建高密度存储器件，具有多层垂直配置的存储器单元，并提供对各个单元的高速并行存取。在这种方式下，可显著改善存储器件的使用、密度、及封装。本专利技术提供了具有至少下列中的一个或多个的有机存储器件比无机存储器件小的尺寸、储存多位信息的能力、较短的电阻/阻抗切换时间、低工作电压、低成本、高可靠性、长寿命(数千/数百万的周期)、三维封装的能力、相关的低温加工、较轻的重量、高密度/集成度、以及延长的存储保持时间。为了达到前文及相关的目标，本专利技术包括了在下文中充分说明及在权利要求中特别指出的特征。下面的说明及附图详细阐明了本专利技术的某些示例性方面及实施。然而，这些说明及附图仅表示可采用本专利技术原理的各种方式中的一小部分。当结合附图考虑时，本专利技术的其它目的、优点及新颖性将从本专利技术的下面详细描述变得显而易见。附图说明图1是示意根据本专利技术一个方面的存储器件的例示层及结构的方块图；图2是根据本专利技术一个方面的基本单单元存储器件的顶视图；图3是根据本专利技术一个方面的平面聚合物存储器件的一部分的第一横截面剖视图；图4是根据本专利技术一个方面的平面聚合物存储器件的一部分的第二横截面剖视图；图5示意了根据本专利技术一个方面的制备平面聚合物存储器件工艺的一部分的例示方法；图6提供了根据本专利技术一个方面形成存储器件底层的三维视图及平面图；图7是图6的延续，其中示意了存储器件的第二层的形成；图8是图7的延续，其中显示了存储器件的顶本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种平面有机存储器件（１００），包含：用以储存信息的有机半导体层（１１５）；与所述有机半导体层（１１５）配合起作用以协助储存信息的钝化层（１３０）；用以存取所述有机半导体层（１１５）的第一电极（１２５）及第二电极（１ ４０），而所述有机半导体层（１１５）位于所述第一电极（１２５）及所述第二电极（１４０）之上；所述层至少以下列方式中的一种方式来配置：以水平的方式堆叠，以平行构形配置，在各层间以垂直的方式配置，与至少其它一层呈对角方式配置，以及交叉而 使得一层的一部分突出到一个或多个其它层中。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2003-6-2 10/452,8771.一种平面有机存储器件(100)，包含用以储存信息的有机半导体层(115)；与所述有机半导体层(115)配合起作用以协助储存信息的钝化层(130)；用以存取所述有机半导体层(115)的第一电极(125)及第二电极(140)，而所述有机半导体层(115)位于所述第一电极(125)及所述第二电极(140)之上；所述层至少以下列方式中的一种方式来配置以水平的方式堆叠，以平行构形配置，在各层间以垂直的方式配置，与至少其它一层呈对角方式配置，以及交叉而使得一层的一部分突出到一个或多个其它层中。2.如权利要求1所述的平面存储器件(100)，其中所述层的形状是各种几何图案，包括以下结构中的至少一种正方形结构、长方形结构、椭圆形结构、圆形结构、棱锥形结构、多边形结构、梯形结构、菱形结构、“L”形结构及梯形结构。3.如权利要求2所述的平面存储器件(100)，其中所述几何图案是根据至少两层而形成的。4.如权利要求1所述的平面存储器件(100)，其中至少一层是根据堆叠式柱状物工艺而形成的。5.如权利要求1所述的平面存储器件(100)，进一步包含非对称阻隔器件，所述非对称阻隔器件包含二极管、薄膜二极管(TFD...

【专利技术属性】
技术研发人员：NH特里普沙斯，M布诺斯基，U奥科罗阿尼亚吾，SK潘格尔，
申请(专利权)人：斯班逊有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]