使用垂直纳米管的非易失性切换和存储器器件制造技术

非易失性和抗辐射切换与存储器器件（２２５），所述器件使用垂直纳米管（１５５）并且通过范德华力可逆地保持状态，以及制造所述器件的方法。用于读出所述器件的状态的装置包括测量电容、和隧穿电流以及场发射电流。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及非易失性存储器器件领域；更具体而言，涉及使用垂直纳 米管的非易失性切换和存储器器件和制造使用垂直纳米管的非易失性切换 和存储器器件的方法。
技术介绍
对于固态电子器件，尤其是那些用于存储器器件和切换器件单元的器 件，持续地需要改善性能、降低功率消耗、减小尺寸。而且，随着半导体 器件尺寸的减小，已经显示出各种辐射源会引起基于半导体的存储器和切 换器件的状态的改变。因此，需要存储器和切换器件是非易失和抗辐射的。
技术实现思路
本专利技术的第一方面是一种结构，包括在村底顶表面上的绝缘层；导 电位线，其在所述绝缘层中形成或者在所述绝缘层的顶表面上形成，所述 位线的顶表面平行于所述衬底的所述顶表面；第一导电字线，其具有底表 面、顶表面以及第一侧壁；第二导电字线，其具有底表面、顶表面以及第 二側壁，所述第一和第二字线的所述顶表面与底表面都平行于所述位线的 所述顶表面，所述第一和第二侧壁近似垂直于所述位线的所述顶表面，所 述第一和第二字线是分开的，所述第一和第二侧壁彼此相对；介质层，在 所述第一和第二字线的所述底表面与所述位线的所述顶表面之间；在所述 第一侧壁上的介质第一间隔物和在所述第二侧壁上的介质第二间隔物；所 述第一和第二间隔物是分开的，所述第一和第二间隔物彼此相对，并在所述第一与第二间隔物之间暴露所述位线的所述顶表面；以及至少一个导电納米管，其具有第一端和相对的第二端，所述第一端被永久地附着到所述 位线，所述至少一个纳米管延伸离开所述位线的顶表面。本专利技术的第二方面是这样的本专利技术的第一方面，其中所述至少一个纳 米管是挠性的并具有在所述第一与第二端之间的长度，以便邻近所述第二端的所述一个或多个纳米管的一部分可以可逆地(reversibly)接触所述第 一间隔物或所述第二间隔物。本专利技术的第三方面是这样的本专利技术的第一方面，其中所述至少一个纳 米管通过范德华(van der waals )力可逆地与所述第一或第二间隔物保持 接触。本专利技术的第四方面是这样的本专利技术的第 一方面，其中所述至少一个纳 米管是碳纳米管。本专利技术的第五方面是这样的本专利技术的第一方面，其中所述至少一个纳 米管是单壁碳纳米管。本专利技术的第六方面是这样的本专利技术的第一方面，其还包括装置，用 于与所述第二字线相反地电压偏置所述第一字线和所述位线，以及与所述 第一字线相反地电压偏置所述第二字线和所述位线。本专利技术的第七方面是这样的本专利技术的第一方面，其还包括用于检测 在所述第一或第二字线上或者在所述位线上的电流尖峰的装置，或者用于 读出在所述第一字线与所述位线之间或在所述第二字线与所述位线之间的 电容改变的装置。本专利技术的第八方面是这样的本专利技术的第一方面，其还包括在所述第一 间隔物的顶上的第三间隔物，垂直于所述第一侧壁测量的所述第一和第二 间隔物的总厚度大于垂直于所述笫二侧壁测量的所述第二间隔物的厚度。本专利技术的第九方面是这样的本专利技术的第一方面，其还包括装置，用 于读出通过所述第二间隔物的隧穿电流，所述电流在所述第二字线与所述 位线之间流动，所述电流流动通过所述一个或多个纳米管。本专利技术的第十方面是这样的本发的第一方面，其还包括笫一介质帽，其具有底表面、顶表面和第三侧壁，所述第一介质帽的所述底表面与所述第一字线的所述顶表面直接物理接触并共同延伸(coextensive);第二介 质帽，其具有底表面、顶表面和第四侧壁，所述第二介质帽的所述底表面 与所述第二字线的所顶表面直接物理接触并共同延伸，所述第三和第四侧 壁彼此相对，所述第一间隔物在所述第三侧壁之上延伸并与所述第三侧壁 直接物理接触，并且所述第二间隔物所述第四侧壁之上延伸并与所述笫四侧壁直接物理接触；以及在所述第一间隔物上的导电的第三间隔物和在所 述第二间隔物上的导电的第四间隔物，所述第三和第四间隔物是分开的，所述第三和第四间隔物彼此相对，所述第三间隔物的底表面与在所述第一 与笫二间隔物之间暴露的所述位线的所述顶表面相对并悬于所述位线的所述顶表面之上，所述第四间隔物的所述底表面与在所述第 一与第二间隔物 之间暴露的所述位线的所述顶表面相对并悬于所述位线的所述顶表面之 上。本专利技术的第十一方面是这样的本专利技术的第十方面，其中当邻近所述 至少一个纳米管的所述第二端的所述至少一个纳米管的上部接触所述第一 间隔物时，所述至少 一个纳米管的所述第二端位于所述第三间隔物的所述 底表面之下但却不接触所述第三间隔物的所述底表面；以及当邻近所述至 少 一个纳米管的所述第二端的所述至少 一个纳米管的上部接触所述第二间 隔物时，所述至少一个纳米管的所述第二端位于所述第四间隔物的所述底 表面之下但却不接触所述第四间隔物的所述底表面。本专利技术的第十二方面是这样的本专利技术的第十一方面，其还包括装置， 用于与所述第二字线和所述位线相反地电压偏置所述第一字线和所述第三 间隔物，并用于与所述第一字线相反地电压偏置所述第二字线和所述第四 间隔物。本专利技术的第十三方面是这样的本专利技术的第十一方面，其还包括装置， 当邻近所述至少一个纳米管的所述第二端的所述至少一个纳米管的上部接 触所述第 一间隔物时，用于读出跨所述至少一个纳米管的所述第二端与所 述第三间隔物的所述底表面之间的第一间隙的场发射电流；以及装置，当邻近所述至少 一个纳米管的所述第二端的所述至少 一个纳米管的上部接触 所述第二间隔物时，用于读出跨所述至少 一个纳米管的所述第二端与所述 第四间隔物的所述底表面之间的第二间隙的场发射电流。本专利技术的第十四方面是这样的本专利技术的第 一方面，其中所述位线包括 用于形成碳纳米管的催化材料。附图说明在所附权利要求中阐述了本专利技术的特征。然而，通过参考下列示例性实施例的详细描述并结合附图阅读，将最好地理解本专利技术本身，其中 图1A至1G是截面视图，示例了根据本专利技术的第一实施例的器件的制造；图2是才艮据本专利技术的第一实施例的器件的等距(isometric)截面图； 图3A至3G是截面视图，示例了根据本专利技术的第二实施例的器件的制造；图4是# 据本专利技术的第二实施例的器件的等距截面图5A至5K是截面视图，示例了根据本专利技术的第三实施例的器件的制造；图6是根据本专利技术的第三实施例的器件的等距截面图；以及 图7、 8以及9是平面视图，示例了使用根据本专利技术的实施例的器件的 存储器阵列。具体实施例方式纳米管更准确的称呼是富勒烯(fuUerene)，其是包括以六边形和五 边形设置的原子的封闭笼形分子。存在两种类型的富勒烯，即封闭球笼形 富勒烯，也称作"巴基球"，以及富勒烯管。富勒烯管有两种类型，类中空 管的结构的单壁富勒烯管，或/和多壁富勒烯管。多壁富勒烯类似于同轴圆 柱的集合。单壁富勒烯此后称作单壁纳米管(SWNT),而多壁富勒烯在 此后称作多壁纳米管(MWNT)。虽然使用由sp2杂化的碳构成的导电单壁和多壁碳纳米管来描述本发 明，但是由其他导电或半导电材料构成的导电或半导电的单壁和多壁纳米 管可以替代导电或半导电的单壁和多壁碳纳米管。为了本专利技术的目的，除非另外说明，术语碳纳米管(CNT)表示碳SWNT或碳MWNT。通过在升高的温度下将位线暴露到CNT前体(precursor)和可选的 CNT催化剂的蒸气混合物，在绝缘层上形成的导电位线上或在绝缘层中嵌 入的导电位线上生长本专利技术的实施例中所本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种结构，包括：　绝缘层，在衬底的顶表面上；　导电位线，在所述绝缘层中形成或者在所述绝缘层的顶表面上形成，所述位线的顶表面平行于所述衬底的所述顶表面；　第一导电字线，具有底表面、顶表面以及第一侧壁；　第二导电字线，具 有底表面、顶表面以及第二侧壁，所述第一和第二字线的所述顶表面和底表面平行于所述位线的所述顶表面，所述第一和第二侧壁近似垂直于所述位线的所述顶表面并且所述第一和第二字线是分开的，所述第一和第二侧壁彼此相对；　介质层，在所述第一和第二字线 的所述底表面与所述位线的所述顶表面之间；　在所述第一侧壁上的介质第一间隔物和在所述第二侧壁上的介质第二间隔物，所述第一和第二间隔物是分开的，所述第一和第二间隔物彼此相对，并在所述第一与第二间隔物之间暴露所述位线的所述顶表面；以及　 　至少一个导电纳米管，其具有第一端和相对的第二端，所述第一端被永久地附着到所述位线，所述至少一个纳米管延伸离开所述位线的顶表面。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：古川俊治，MC哈基，SJ霍姆斯，DV霍拉克，CW科布格尔三世，
申请(专利权)人：国际商业机器公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]