專利名稱：堆疊有機(jī)存儲(chǔ)器件及其操作與制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明一般涉及有機(jī)存儲(chǔ)器件，尤其是含有有機(jī)半導(dǎo)體的多層有機(jī)存儲(chǔ)器件。
背景技術(shù)：
計(jì)算機(jī)及電子器件的數(shù)量、使用范圍及復(fù)雜性持續(xù)地增加。計(jì)算機(jī)的功能變得越來越強(qiáng)大，新的改進(jìn)的電子器件不斷發(fā)展(例如數(shù)字音頻播放器、視頻播放器)。此外，數(shù)字媒體(例如數(shù)字音頻、視頻、圖像等)的成長(zhǎng)及使用進(jìn)一步推動(dòng)了這些器件的發(fā)展。這些成長(zhǎng)及發(fā)展極大地增加了計(jì)算機(jī)及電子器件所需存儲(chǔ)及維持的信息量。
存儲(chǔ)器件通常包含存儲(chǔ)器單元陣列。每個(gè)存儲(chǔ)器單元可以存取或“讀取”、“寫入”及“擦除”信息。存儲(chǔ)器單元以“關(guān)閉”或“激活”狀態(tài)(例如限制在2個(gè)狀態(tài))而維持資料，亦稱為“0”或“1”。通常，存儲(chǔ)器件尋址以取回特定數(shù)目的字節(jié)(例如每個(gè)字節(jié)8個(gè)存儲(chǔ)器單元)。對(duì)于易失性存儲(chǔ)器件，存儲(chǔ)器單元必須周期性地“刷新”以維持本身的狀態(tài)。這類存儲(chǔ)器件通常由執(zhí)行這些各種功能以及能夠切換及維持這兩種狀態(tài)的半導(dǎo)體器件制成。這些器件通常采用無機(jī)固態(tài)技術(shù)制備，如晶體硅器件。存儲(chǔ)器件通常采用的半導(dǎo)體器件是金屬氧化物半導(dǎo)體場(chǎng)效應(yīng)晶體管(metal oxide semiconductor field effecttransistor，MOSFET)。
由于對(duì)信息存儲(chǔ)的需求不斷增加，存儲(chǔ)器件開發(fā)商及制造商一直致力于增加存儲(chǔ)器件的存儲(chǔ)容量(例如增加每片芯片的存儲(chǔ)容量)。一個(gè)郵票大小的硅片可以含有數(shù)千萬個(gè)晶體管，每個(gè)晶體管只有幾百納米大小。然而，硅基器件正在接近其基本物理尺寸的極限。無機(jī)固態(tài)器件通常受到復(fù)雜體系結(jié)構(gòu)的阻礙，這種復(fù)雜體系結(jié)構(gòu)導(dǎo)致高成本及數(shù)據(jù)存儲(chǔ)密度的損失。為了維持存儲(chǔ)的信息，必須持續(xù)性地給基于無機(jī)半導(dǎo)體材料的易失性半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件供應(yīng)電流，導(dǎo)致受熱及高電能耗損。非易失性半導(dǎo)體器件數(shù)據(jù)處理速度降低，能量消耗和復(fù)雜度相對(duì)較高。
此外，當(dāng)無機(jī)固態(tài)器件的尺寸減小而集成度增加時(shí)，對(duì)于對(duì)準(zhǔn)偏差的敏感度將增加，造成制備明顯地變難。形成具有較小最小尺寸的特征并不表示該最小尺寸可用來制備可工作的電路。因此必須具有遠(yuǎn)小于較小最小尺寸的對(duì)準(zhǔn)偏差，例如，最小尺寸的四分之一。
按比例縮小無機(jī)固態(tài)器件的尺寸引發(fā)摻雜物擴(kuò)散長(zhǎng)度的爭(zhēng)議。當(dāng)尺寸減小時(shí)，硅中的摻雜物擴(kuò)散長(zhǎng)度給過程設(shè)計(jì)造成困難。關(guān)于這一點(diǎn)，已做過很多調(diào)整以減小摻雜物遷移率及減少在高溫下的時(shí)間。然而，尚不清楚這些調(diào)整是否可以無限制地持續(xù)下去。再者，給半導(dǎo)體結(jié)(junction)施加電壓(在反向偏壓方向上)會(huì)在結(jié)的周圍產(chǎn)生耗盡區(qū)。耗盡區(qū)寬度依賴于半導(dǎo)體的摻雜程度。如果耗盡區(qū)擴(kuò)展以至于接觸到另一個(gè)耗盡區(qū)，則可能造成穿透或失控的電流流動(dòng)。
較高的摻雜程度易于將避免穿通所需的間隔最小化。然而，如果單位距離的電壓變化較大，會(huì)產(chǎn)生更多的困難，因?yàn)閱挝痪嚯x的電壓變化較大意味著電場(chǎng)值較大。穿過如此陡峭梯度的電子可能被加速到明顯高于最小導(dǎo)帶能的能級(jí)。這樣的電子是熱電子，可以足夠地活躍而穿過絕緣層，導(dǎo)致半導(dǎo)體器件不可逆的退化。
按比例縮小和集成使單片半導(dǎo)體襯底中的隔離更具挑戰(zhàn)。在某些情況下，器件橫向間的相互隔離尤其困難。另一個(gè)難點(diǎn)是漏電流按比例減小。還有一個(gè)難點(diǎn)是由載流子(carriers)在襯底內(nèi)的擴(kuò)散引起的；即自由載流子可以擴(kuò)散超過數(shù)十微米并中和存儲(chǔ)的電荷。因此，對(duì)于無機(jī)存儲(chǔ)器件來說，進(jìn)一步縮小器件以及增加密度可能會(huì)受到限制。此外，對(duì)于無機(jī)非易失性存儲(chǔ)器件來說，在減小器件的同時(shí)要達(dá)到增長(zhǎng)的性能要求是特別困難的，尤其是要維持低成本時(shí)。

發(fā)明內(nèi)容
下面是本發(fā)明的概述，以提供對(duì)本發(fā)明某些方面的基本了解。本概述并非意在限定本發(fā)明的重點(diǎn)/關(guān)鍵要素或描述本發(fā)明的范圍。其唯一的目的在于以簡(jiǎn)單的形式呈現(xiàn)本發(fā)明的一些概念，以作為之后詳細(xì)描述的前奏。
本發(fā)明涉及制備多層有機(jī)半導(dǎo)體存儲(chǔ)器件的系統(tǒng)及方法。給出了能夠在與該結(jié)構(gòu)相關(guān)的有機(jī)材料中存儲(chǔ)信息的多層有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。所述存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)包含上電極及下電極、有機(jī)材料及與其中一個(gè)電極相關(guān)的鈍化層。所述有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)可以垂直排列而形成，其中在兩個(gè)或以上的有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)之間形成或構(gòu)建分隔組件(partitioningcomponent)，以便堆疊(stacking)多個(gè)類似配置的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)或單元。此外，多個(gè)垂直排列的堆疊(stack)可以并行地形成以便制備高密度存儲(chǔ)器件，所述高密度存儲(chǔ)器件具有多層垂直排列的存儲(chǔ)器單元，并且對(duì)各個(gè)單元提供高速并行存取。依照此種方式，可以實(shí)質(zhì)性地改善存儲(chǔ)器件的使用、密度及封裝。
分隔組件可以包含諸如薄膜二極管或薄膜晶體管的器件，例如，在各個(gè)堆疊的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)、器件或單元的層間形成受電壓/電流控制的隔離勢(shì)壘(isolation barrier)。存儲(chǔ)器單元通過對(duì)分隔組件施加臨界電壓(例如正向二極管電壓、反向齊納崩潰電壓)以及對(duì)堆疊存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)內(nèi)的下部鈍化層及導(dǎo)電層施加電壓而激活，其中位可以以0、1或其它阻抗?fàn)顟B(tài)的形式存儲(chǔ)在所選擇的部位或存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)。
所述存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及相關(guān)的存儲(chǔ)器單元可以用來提供多單元及多層有機(jī)存儲(chǔ)器件，該器件使用能方便電荷(例如電子、空穴)遷移的有機(jī)導(dǎo)體。本發(fā)明提供具有至少一個(gè)或以上下列特征的有機(jī)存儲(chǔ)器件相對(duì)于無機(jī)存儲(chǔ)器件較小的尺寸、能存儲(chǔ)多位信息、較短的電阻/阻抗切換時(shí)間、工作電壓低、成本低、可靠性高、壽命長(zhǎng)(數(shù)千/數(shù)百萬的周期)、具有三維封裝的能力、相關(guān)的低溫制備、重量輕、高密度/集成度及擴(kuò)充的存儲(chǔ)器保留。
為了達(dá)到前文及相關(guān)的目標(biāo)，本發(fā)明包括了在下文中充分說明及在權(quán)利要求中特別指出的特征。下面的說明及附圖詳細(xì)闡明了本發(fā)明某些示例性的方面及實(shí)施。然而，這些說明及附圖僅表示本發(fā)明的原理可以使用的各種方式中的一小部分。當(dāng)結(jié)合附圖考慮時(shí)，本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點(diǎn)及新穎性將從本發(fā)明下面詳細(xì)的描述中變得顯而易見。


圖1為描述依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的多存儲(chǔ)器層及存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)及存取的示意性方塊圖。
圖2為描述依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的基本的有機(jī)存儲(chǔ)器及分隔組件層的示意圖。
圖3為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的層狀有機(jī)存儲(chǔ)器件的局部剖視圖。
圖4為描述依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的堆疊存儲(chǔ)器件的示意圖。
圖5描述了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面之的另一個(gè)堆疊存儲(chǔ)器件。
圖6為流程圖，相關(guān)結(jié)構(gòu)描述了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面制備多層存儲(chǔ)器件的部分過程。
圖7為流程圖，相關(guān)結(jié)構(gòu)描述了圖6所描述的依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面制備多層存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的過程的后續(xù)過程。
圖8為流程圖，相關(guān)結(jié)構(gòu)描述了圖7所描述的依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面制備多單元存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的過程的后續(xù)過程。
圖9描述了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面制備多層存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的支柱方法。
圖10為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的有機(jī)存儲(chǔ)器件的三維示意圖。
圖11為依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的能夠用于有機(jī)存儲(chǔ)器件的鈍化層的方塊圖。
圖12為描述依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面通過化學(xué)氣相沉積過程形成的有機(jī)聚合物層的方塊圖。
圖13為描述依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面通過化學(xué)氣相沉積過程形成的另一個(gè)有機(jī)聚合物層的方塊圖。
圖14為描述依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面通過化學(xué)氣相沉積過程形成的又一個(gè)有機(jī)聚合物層的方塊圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明提供一種能作為具有多個(gè)堆疊的和/或并行的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器件的多層有機(jī)存儲(chǔ)器件。當(dāng)使用分隔組件在先前形成的單元之上或相關(guān)之處堆疊其他存儲(chǔ)器單元時(shí)，可以用在形成各自的單元的電極之間具有選擇性傳導(dǎo)介質(zhì)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的電極來生成多元及多層有機(jī)存儲(chǔ)器組件。存儲(chǔ)器堆疊可以通過加入另外的由其他分隔組件分離的層膜而形成，其中多層堆疊可以并行形成以提供一個(gè)高密度存儲(chǔ)器件。所述選擇性傳導(dǎo)介質(zhì)在含有一層有機(jī)導(dǎo)電層及一個(gè)或多個(gè)鈍化層的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的不同部位形成。所述選擇性傳導(dǎo)介質(zhì)通過施加將所需的阻抗?fàn)顟B(tài)編程到存儲(chǔ)器單元內(nèi)的偏壓來編程(例如寫入)。所需的阻抗?fàn)顟B(tài)表示一位或多位信息，并且并不需要持續(xù)的供電或刷新循環(huán)來維持所需的阻抗?fàn)顟B(tài)。該選擇性傳導(dǎo)介質(zhì)的阻抗?fàn)顟B(tài)通過施加電流并且讀取該選擇性傳導(dǎo)介質(zhì)的阻抗?fàn)顟B(tài)來讀取。如同所寫入的阻抗?fàn)顟B(tài)，讀取的阻抗?fàn)顟B(tài)表示一位或多位信息。此外，也提供了制備所述有機(jī)存儲(chǔ)器件/單元的方法、使用所述有機(jī)存儲(chǔ)器件/單元的方法及諸如計(jì)算機(jī)的包括所述有機(jī)存儲(chǔ)器件/單元的器件。
首先參看圖1，描述了一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的高密度有機(jī)存儲(chǔ)器件10。所述高密度有機(jī)存儲(chǔ)器件10，亦稱為存儲(chǔ)器件10，包含1至L個(gè)堆疊或垂直排列的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)20至28，L是整數(shù)。20至28的各個(gè)堆疊包含兩層或以上由相關(guān)分隔組件分離的有機(jī)存儲(chǔ)器件。例如，圖標(biāo)20指示的堆疊1包含以圖標(biāo)30至38指示的有機(jī)存儲(chǔ)器件1至M，具有以圖標(biāo)40至48指示的相關(guān)分隔組件1至M，M是整數(shù)。同樣地，圖標(biāo)24指示的堆疊2包含以圖標(biāo)50至58指示的有機(jī)存儲(chǔ)器件1至N，具有以圖標(biāo)60至68指示的相關(guān)分隔組件1至N，而圖標(biāo)28指示的堆疊L包含以圖標(biāo)70-78指示的有機(jī)存儲(chǔ)器件1至0，具有以圖標(biāo)80至88指示的相關(guān)分隔組件1至0，N和0分別是整數(shù)。提供一根或以上的全域存取線90至98來編程及/或讀取來自一個(gè)或多個(gè)堆疊20至28的數(shù)據(jù)，其中所述全域存取線通常對(duì)堆疊提供并行的存儲(chǔ)器編程及讀取操作。例如，存取線90至98可以提供字符存儲(chǔ)器存取(例如來自鄰近堆疊的16位)或提供給鄰近的(或非鄰近的)堆疊20至28其它數(shù)量的并行存儲(chǔ)器單元存取。
為了說明存儲(chǔ)器件10的操作，現(xiàn)在討論圖標(biāo)20指示的堆疊1。通常，例如要編程有機(jī)存儲(chǔ)器件30，在所述器件的電極(下文中說明及描述的電極)之間施加從正到負(fù)的編程電壓，而所述編程電壓接著相對(duì)于所述電極反向以消除或反向存儲(chǔ)在下文中描述的有機(jī)存儲(chǔ)器件的有機(jī)材料中的所述編程信息。因此，用于分隔鄰近層的分隔組件40在編程和/或存取有機(jī)存儲(chǔ)器件30時(shí)也對(duì)各種電壓(假設(shè)提供了足夠的臨界電壓)做出反應(yīng)。一個(gè)例子是將薄膜二極管(thin-film diode，TFD)作為分隔組件40至48。通過將二極管或其它可控器件，諸如齊納、發(fā)光二極管、晶體管、薄膜晶體管(thin-film transistor，TFT)、可控硅晶閘管(SCR)、單結(jié)晶體管(UJT)、場(chǎng)效晶體管等等正向偏置，以便在一個(gè)方向編程和/或存取。在反方向上，可以施加偏壓使得二極管在諸如齊納條件下崩潰，以便有機(jī)存儲(chǔ)器件在反方向編程/存取。能夠了解的是，各個(gè)分隔組件可以依據(jù)各種不同的材料及/或過程而形成，其中可以使用各種臨界電壓致使分隔組件在正向及反向上導(dǎo)通(例如0.7伏特正向臨界電壓、-3.2伏特反相臨界電壓，施加適當(dāng)?shù)碾妷旱饺饲袚Q器件的控制組件上)。
參看圖2，依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面描述了圖1描述的基本的有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及有機(jī)分隔組件結(jié)構(gòu)。有機(jī)存儲(chǔ)器單元100通常包括數(shù)層部分。這些部分包含上電極110、用于存儲(chǔ)信息的有機(jī)材料114、方便有機(jī)材料114存取的鈍化層118及和上電極一起來編程、擦除和/或存取有機(jī)材料114的下電極或位線122。下面更詳細(xì)地描述可以由不同材料制備的有機(jī)存儲(chǔ)器單元100。
如上文所述，依據(jù)本發(fā)明可以堆疊各種存儲(chǔ)器單元100而形成高密度存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，其中可以在存儲(chǔ)器件或集成電路(Integrated Circuit，IC)中并行地構(gòu)建相似的堆疊。為了方便堆疊，可以采用諸如薄膜二極管130作為分離不同層膜及方便其存取的分隔組件。如圖所述，薄膜二極管130也可以依據(jù)數(shù)個(gè)層狀部分而制備。這些部分包含陰極電極132、有機(jī)材料136(例如聚合物薄膜)及陽極電極140。因此，相對(duì)于陰極電極132在陽極電極140上施加正向或正的偏壓造成電流沿正向流動(dòng)。在所述偏壓的反方向上，電流流動(dòng)通常被最小化，除非反向偏壓增至超過薄膜二極管136的齊納臨界電壓。因此，通過控制施加到薄膜二極管130(或諸如晶體管中的控制元件)的正向及反向電壓，可以編程及存取相關(guān)的有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)100，而另一方面，薄膜二極管130隔離/分離有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)100的各層膜以方便這種結(jié)構(gòu)的堆疊并因此增加存儲(chǔ)器件密度。
需要了解的是，雖然有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)100及薄膜二極管130中給出了各種示例性的層膜，但依據(jù)本發(fā)明還可以形成和/或提供其它層膜。例如，這些層膜可以包含層間介質(zhì)(Inter Layer Delectrics，ILD)、阻擋層、涂層及/或?qū)幽?其它組件的組合，它們一起依據(jù)本發(fā)明形成下文中將更詳細(xì)描述的包含不同層膜及/或元件的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)及/或分隔組件。作為分層存儲(chǔ)器概念的一個(gè)例子，圖3依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面給出了能與其它相似存儲(chǔ)器堆疊(未顯示)堆疊和/或排列在一起的單個(gè)單元存儲(chǔ)器件200(也稱為存儲(chǔ)器件200)的局部剖視圖。所述存儲(chǔ)器件200可以包含諸如層膜214及層膜216的不同介電層，其中所述層膜也稱為層間介質(zhì)。所述層膜214及216可以是半導(dǎo)體材料及/或任何具有介電性能的材料。在層膜216內(nèi)形成一個(gè)具有阻擋層224的較低電極220，所述阻擋層減弱較低電極220向鄰近層膜228的擴(kuò)散。在較低電極220之上形成鈍化層230。較低電極220及相關(guān)的鈍化層(一層或多層)230一起作為在此描述的存儲(chǔ)器件200的公用激活或存取組件。
在加入鈍化層230之后，介電層214加于層膜216之上，然后在層膜214內(nèi)生成有機(jī)半導(dǎo)體材料234(例如聚合物)。導(dǎo)電電極244形成在有機(jī)材料234(也可以包含在上電極及有機(jī)材料之間的阻擋層)之上，由此在有機(jī)材料234的垂直方向(Y+及Y-方向)上生成一個(gè)存儲(chǔ)器單元。因此，如果在電極244及電極220之間施加適當(dāng)?shù)碾妷海鎯?chǔ)狀態(tài)(例如1、0、其它阻抗?fàn)顟B(tài))就可以存儲(chǔ)在(或讀取白)有機(jī)材料234中的存儲(chǔ)器單元中。
如上文所述，多個(gè)所述存儲(chǔ)器件200可以依據(jù)集成電路存儲(chǔ)器件(例如1兆位、2兆位、8兆位存儲(chǔ)單元等等，作為非易失性存儲(chǔ)器集成電路)而制備。此外，依據(jù)本發(fā)明，可以提供諸如層膜228內(nèi)由圖標(biāo)258指示的公共字線來存儲(chǔ)、擦除、讀取及寫入多個(gè)多單元結(jié)構(gòu)(例如8/16字節(jié)/字符組擦除、讀取、寫入)。要注意的是所述存儲(chǔ)器件200可以與其他存儲(chǔ)器件垂直向或縱向堆疊，而其它堆疊也可以類似地構(gòu)建，這將在下文中作更詳細(xì)的描述。存儲(chǔ)器件200示意了一種依據(jù)本發(fā)明的為了方便堆疊的鑲嵌通孔方法，這將在下文中參考圖4作更詳細(xì)的描述?；蛘?，可以采用圖5中所描述的柱狀或?qū)訝罘椒?，其中，依?jù)本發(fā)明，每層膜基本上都由下至上堆疊或構(gòu)建，隨后蝕刻而形成垂直的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)或縱列。如上文所述，各個(gè)分隔組件用來分隔堆疊在先前形成的垂直結(jié)構(gòu)或縱列之上的后續(xù)的存儲(chǔ)器件。
圖4是依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的堆疊存儲(chǔ)器件300的示意圖。所述堆疊存儲(chǔ)器件300描述了兩個(gè)垂直的縱列310及314，其中每個(gè)縱列包含兩層有機(jī)存儲(chǔ)器單元。需要注意的是，所述堆疊存儲(chǔ)器件300僅僅示意性地給出了兩個(gè)縱列及層膜，然而，如上參照?qǐng)D1可以有多個(gè)這樣的縱列及/或?qū)幽?層膜數(shù)并不需要匹配縱列數(shù))。另外要注意的是可以使用圖4所描述材料的替換材料來生成所述堆疊存儲(chǔ)器件300，這將在下文中做更詳細(xì)的描述。
堆疊存儲(chǔ)器件300可以依據(jù)鑲嵌/通孔方法構(gòu)建，這將參照?qǐng)D6至8作更詳細(xì)的描述。
下列的討論涉及垂直縱列310，并且類似地可以應(yīng)用于垂直縱列314。垂直縱列314包含具有位于其上的Cu2-xSy鈍化層(其中銅處在非化學(xué)當(dāng)量氧化狀態(tài)1.8≤x≤2.0)的銅線320(例如全域存取線)。聚合物層328和上電極332在鈍化層324之上形成，接著在開始構(gòu)建后續(xù)的存儲(chǔ)器層之前生成位于上電極332之上的薄膜二極管(TFD)336(如上文所述，薄膜晶體管可以有數(shù)層)。在所述薄膜二極管336形成之后，構(gòu)建具有銅線340、鈍化層342、聚合物層346及上電極348的另一個(gè)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，隨后形成后續(xù)的薄膜二極管350及銅層352。在314處的垂直縱列由組件360至380類似地構(gòu)建。
圖5示意了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的另一種堆疊存儲(chǔ)器件400。類似于上述存儲(chǔ)器件300，堆疊存儲(chǔ)器件400描述了兩個(gè)垂直的縱列410及414，其中每個(gè)縱列包含兩層有機(jī)存儲(chǔ)器單元。如上文所述，需要注意所述堆疊存儲(chǔ)器件400也僅僅示意性地給出了兩個(gè)縱列及層膜，然而，如上參照?qǐng)D1可以有多個(gè)這樣的縱列及/或?qū)幽?層膜數(shù)目不需要匹配縱列數(shù))。另外需要注意的是可以使用圖5中所描述材料的替換材料來生成所述堆疊存儲(chǔ)器件400，這將在下文中作更詳細(xì)的描述。
堆疊存儲(chǔ)器件400可以依據(jù)支柱(pillar)方法構(gòu)建，該方法首先生成多層膜，接著從層膜中蝕刻出支柱縱列，這將參照?qǐng)D9作更詳細(xì)的描述。下列的討論涉及垂直縱列410，并且可以類似地應(yīng)用于垂直縱列414。垂直縱列414包含具有位于其上的Cu2-xSy鈍化層424的銅線420(例如全域存取線)。聚合物層428和上電極432在鈍化層424之上形成，接著在開始構(gòu)建后續(xù)的存儲(chǔ)器層之前生成位于上電極432之上的薄膜二極(TFD)436(如上文所述，薄膜二極管可以有數(shù)層)。在所述薄膜二極管436形成之后，構(gòu)建具有銅線440、鈍化層442、聚合物層446及上電極448的另一個(gè)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，隨后形成后續(xù)的薄膜二極管450及銅線層452。在414處的垂直縱列由組件462至480而類似地構(gòu)建。
要注意的是存儲(chǔ)器件400示意的支柱方法可能包含在垂直縱列(例如縱列410及414)形成之前生成多個(gè)層膜(例如銅、鈍化層、聚合物、電極、薄膜二極管、銅、鈍化層、聚合物、電極、薄膜二極管等等)，隨后從先前的層膜中蝕刻出垂直縱列?；蛘?，可以形成一小套層膜(例如銅、鈍化層、聚合物、電極、薄膜二極管)，隨后在這一小套層膜中形成垂直縱列，接著在已存在的垂直縱列之上形成另一小套層膜，接著在隨后的這一小套層膜中形成其他的垂直縱列。將會(huì)了解的是，可以重復(fù)使用依據(jù)本發(fā)明所使用的工藝來增加存儲(chǔ)器件密度。
圖6至9描述了依據(jù)本發(fā)明為多單元存儲(chǔ)器制備提供方便的器件及相關(guān)方法。出于簡(jiǎn)單說明的目的，雖然所述方法以一系列的步驟來展現(xiàn)及描述，應(yīng)該了解本發(fā)明并非限于所示步驟的順序，因?yàn)?，依?jù)本發(fā)明，某些步驟可能以不同的順序和/或與在此展現(xiàn)及描述的其它步驟同時(shí)發(fā)生。例如，本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)了解一種方法可以用諸如狀態(tài)圖中的一系列相關(guān)的狀態(tài)或事件來表示。再者，依據(jù)本發(fā)明，實(shí)現(xiàn)一種方法并非需要所有說明的步驟。
參照?qǐng)D6，圖500描述了依據(jù)本發(fā)明用于制備一個(gè)多層存儲(chǔ)器件510的部分工藝過程。需要注意的是，出于簡(jiǎn)化的目的，圖6至8描述了單一存儲(chǔ)器單元的構(gòu)建，然而，如上文所述，可以按需要重復(fù)使用下列的過程以形成一個(gè)或以上具有多個(gè)存儲(chǔ)器單元的垂直結(jié)構(gòu)。在繼續(xù)描述過程500及相關(guān)的結(jié)構(gòu)510之前，應(yīng)該注意的是描述的材料及工藝步驟是示例性的。然而，要意識(shí)到的是本發(fā)明并非僅限于此。因此，依據(jù)本發(fā)明能采用的多種可替換的材料及/或化合物將在下文中作更詳細(xì)的描述。繼續(xù)至步驟514，具有相關(guān)阻擋層的一根銅位線或下電極依據(jù)已熟知的單或雙鑲嵌工藝形成。所述位線示意于結(jié)構(gòu)510的16處，所述阻擋層示意于結(jié)構(gòu)510的518處，它們形成于層間介質(zhì)層520內(nèi)。采用阻擋層518以減輕銅或其它導(dǎo)電材料擴(kuò)散到其它層中(未顯示)。例如，阻擋層518可以是低K擴(kuò)散阻擋?？梢允褂弥T如鈷、鉻、鎳、鈀、鉭、氮化硅鉭、鈦、氮化鈦、氮化硅、氮化鎢及氮化硅鎢之類的阻擋層材料。在步驟524處，諸如Cu2-xSy的一層鈍化層可以形成在位線516之上。所述鈍化層示意于結(jié)構(gòu)510的526處。在步驟530處，一個(gè)通孔或其它類型的開口534形成于位于所述鈍化層526之上的層間介質(zhì)層538內(nèi)。所述通孔534可以采用平版印刷蝕刻技術(shù)及/或其它工藝以除去層間介質(zhì)層538的有關(guān)部分而形成。
圖7示意了圖6所描述的依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面制備多層存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的步驟的后續(xù)步驟。繼續(xù)至步驟550，通孔534的全部或部分被填充了諸如聚合物的有機(jī)材料沉積物，當(dāng)然，也可以使用其它的有機(jī)材料，這將在下文中描述。所述有機(jī)材料或化合物示意于552處。在步驟556處，一個(gè)具有相關(guān)阻擋層的電極560通過單鑲嵌或雙鑲嵌工藝而形成于有機(jī)材料552之上。
圖8描述了圖7所描述的依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面制備多層存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的步驟的后續(xù)步驟。繼續(xù)至步驟570，一個(gè)薄膜二極管574形成于電極560之上。如上所述，該薄膜二極管574也以由包含有機(jī)半導(dǎo)體材料的數(shù)層膜而組成。在步驟580處，在垂直方向(Y+)上生成后續(xù)的存儲(chǔ)器層，以形成具有多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域或單元的縱列。能夠了解的是，可以同時(shí)生成多個(gè)類似的縱列以形成一個(gè)并行的存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，其中各個(gè)縱列都具有多個(gè)存儲(chǔ)區(qū)域或單元。
圖9示意了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的另一個(gè)多單元存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)600。應(yīng)該注意的是，為了簡(jiǎn)便，圖9說明了如何制備存儲(chǔ)器單元的一單層，然而，如上所述，可以依照所需重復(fù)上述過程以形成具有多個(gè)存儲(chǔ)器單元的一個(gè)或以上的垂直結(jié)構(gòu)。在說明圖9所描述的過程之前，應(yīng)該要注意，所描述的材料和工藝步驟僅僅是示例性的。然而，應(yīng)該了解的是本發(fā)明并非僅限于此。因此，將于下文中更詳細(xì)地描述依據(jù)本發(fā)明能夠使用的多種另外的材料及/或化合物。
在600處，可編程的導(dǎo)電聚合物610旋涂在銅位線612之上，該銅位線612暴露于先前在614處說明的Cu2S，層膜610至614整體的厚度大約是300Δ至5000Δ。接著在聚合物610之上沉積上電極616。薄膜二極管層618隨后沉積在上電極616之上。之后也可以沉積一層抗反射涂層(antireflective coating，ARC)(未顯示)以改善其反射性。需要注意的是，雖然600處僅示意了一個(gè)堆疊，但是在蝕刻各個(gè)垂直支柱或縱列之前可以形成后續(xù)的堆疊?；蛘?，堆疊600可以具有如下所述的垂直的縱列或支柱，然后形成后續(xù)的堆疊并隨后蝕刻出垂直的支柱或存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)等等。
在620處，旋涂一層光刻膠并以合適的波長(zhǎng)曝光。接著顯影光刻膠并去除曝光的部分。在624處，蝕刻所述堆疊以除去抗反射涂層(若有使用的話)、薄膜二極管618、上電極616及可編程聚合物610，大約要用3至4級(jí)蝕刻步驟?？梢栽O(shè)計(jì)蝕刻工藝以便在聚合物蝕刻期間去除光刻膠。因此，通常不需要灰化(ash)過程。如果需要較厚的光刻膠，則可以分解蝕刻過程使得抗反射涂層用O2+CHF3來蝕刻。然后用干法蝕刻工藝剝離晶片的光刻膠。接著繼續(xù)蝕刻薄膜二極管、上電極及聚合物。例如，可以用O2/N2+CO及/或N2/H2來蝕刻聚合物。
在630處，接著沉積電介質(zhì)填充于存儲(chǔ)器單元之間(在各個(gè)支柱之間)，厚度大于通孔及字線的高度(大于總和)。所述電介質(zhì)可以包含低沉積速率的保形電介質(zhì)和隨后的高沉積速率的電介質(zhì)沉積兩個(gè)部分。沉積可以是化學(xué)氣相沉積或旋涂。在640處，電介質(zhì)磨平到薄膜二極管618的表面，接著形成字線642。如果需要的話，依據(jù)本發(fā)明可以重復(fù)上述步驟，以生成多個(gè)堆疊存儲(chǔ)器單元。
圖10至14示意了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面可以使用的另外的材料及過程。因此，將依據(jù)本發(fā)明其它方面更詳細(xì)地描述先前已描述過的諸如電極、導(dǎo)電材料、鈍化層、有機(jī)材料/層膜的組件及其制備過程。
參考圖10，描述了依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的有機(jī)存儲(chǔ)器件700的三維圖。所述存儲(chǔ)器件包含第一電極704、有機(jī)聚合物層706、鈍化層708及第二電極710。該圖也顯示了連接到第一電極704及第二電極710的電壓源702，施加電壓到第一電極704及第二電極710。為了說明的目的，僅描述第一電極。然而，需要了解的是，如前所述，多單元有機(jī)存儲(chǔ)器可以具有與第一電極704相似性質(zhì)的多個(gè)電極。
第一電極704(或多重第一電極)及第二電極710包括諸如銅、銅合金或銀合金的導(dǎo)電材料。其它材料可以是鋁、鉻、鍺、金、鎂、錳、銦、鐵、鎳、鈀、鉑、鈦、鋅、其合金、銦-錫氧化物、多晶硅、摻雜的非晶硅、金屬硅化物等等?？梢杂糜谠搶?dǎo)電材料的示例性的合金包含銅-銀合金、銅-鋅合金。其它材料可以是Hastelloy、Kovar、Invar、Monel、Inconel、黃銅、不銹鋼、鎂-銀合金及各種其它合金。
第一電極704及第二電極710的厚度可以據(jù)實(shí)施及要制備的存儲(chǔ)器件而變。然而，一些示例性的厚度范圍包含大約0.01微米或以上及大約10微米或以下、大約0.05微米或以上及大約5微米或以下，和/或大約0.1微米或以上及大約1微米或以下。
有機(jī)層706及鈍化層708一起合稱為選擇性的導(dǎo)電介質(zhì)或選擇性的導(dǎo)電層。該介質(zhì)的導(dǎo)電性質(zhì)(例如導(dǎo)電、不導(dǎo)電、半導(dǎo)電)可以通過電極704及710橫跨該介質(zhì)施加各種電壓來可控地改變。
有機(jī)層706由共軛的(conjugated)有機(jī)材料組成。如果有機(jī)層是聚合物，其共軛有機(jī)聚合物的聚合物主干可以縱向延伸在電極740及710之間(例如通?；旧洗怪庇趦?nèi)部、面對(duì)電極704及710的表面)。該共軛有機(jī)分子可以是線性的或分支的使得其主干保持本身共軛的本性。這類共軛分子的特性在于它們具有重疊的π軌道并且可以采取兩個(gè)或以上的共振結(jié)構(gòu)。選擇性導(dǎo)電介質(zhì)的可控的導(dǎo)電性能來源于所述共軛有機(jī)材料的共軛本性。
與此相關(guān)，共軛有機(jī)材料具有提供及接受電荷(空穴及/或電子)的能力。通常，共軛有機(jī)分子具有至少兩個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的氧化一還原狀態(tài)。這兩個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)允許共軛有機(jī)聚合物提供及接受電荷并且與促進(jìn)導(dǎo)電的化合物作電交互作用。
所述有機(jī)材料可以是環(huán)狀的或非環(huán)狀的。在某些情況下，比如有機(jī)聚合物，所述有機(jī)材料在形成或沉積期間在電極之間自組裝。共軛有機(jī)聚合物的例子包含聚乙炔(順式或反式)；聚苯基乙炔(順式或反式)；聚二苯基乙炔；聚苯胺；聚(對(duì)伸苯乙烯)；聚硫基苯基；聚紫質(zhì)；紫質(zhì)巨環(huán)、硫醇衍生的聚紫質(zhì)；諸如聚雙環(huán)戊二烯基鐵、聚花青染料的聚合金屬；聚伸乙烯；聚吡咯等等中的一種或一種以上。此外，該有機(jī)材料之性質(zhì)可以藉由摻雜以適當(dāng)?shù)膿诫s物而修正(例如鹽類)。
有機(jī)層706具有依所選擇的實(shí)施方式及/或制備的存儲(chǔ)器件而變的適當(dāng)?shù)暮穸?。一些?duì)于有機(jī)聚合物層706合適的示例性的厚度范圍某是大約0.001微米或以上及大約5微米或以下、大約0.01微米或以上及大約2.5微米或以下與大約0.05微米或以上及大約1微米或以下。
有機(jī)層706可以通過許多適當(dāng)?shù)募夹g(shù)而形成。一種可以采用的合適的技術(shù)是旋涂技術(shù)，該技術(shù)包含沉積該材料及溶劑的混合物，然后從基片/電極中除去溶劑。另一種合適的技術(shù)是化學(xué)氣相沉積(chemicalvapor deposition，CVD)?；瘜W(xué)氣相沉積包含低壓化學(xué)氣相沉積(lowpressure chemical vapor deposition，LPCVD)、等離子增強(qiáng)化學(xué)氣相沉積(plasma enhanced chemical vapor deposition，PECVD)及高密度化學(xué)氣相沉積(high density chemical vapor deposition，HDCVD)。通常不需要功能化有機(jī)分子的一個(gè)或一個(gè)以上的末端以連結(jié)該分子到電極/鈍化層。在共軛有機(jī)聚合物及鈍化層708之間可能有化學(xué)鍵結(jié)形成。
鈍化層708含有至少一種促進(jìn)導(dǎo)電化合物，該化合物提供選擇性導(dǎo)電介質(zhì)可控的導(dǎo)電性能。所述促進(jìn)導(dǎo)電化合物能提供及接受電荷(空穴及/或電子)。通常，該促進(jìn)導(dǎo)電化合物具有至少兩個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的氧化—還原狀態(tài)。這兩個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)允許促進(jìn)導(dǎo)電化合物提供及接受電荷并且與有機(jī)層706作電交互作用。選擇所使用的特定的促進(jìn)導(dǎo)電化合物以使其兩個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)與層膜706的共軛有機(jī)分子的兩個(gè)相對(duì)穩(wěn)定的狀態(tài)相匹配。
當(dāng)形成有機(jī)層706時(shí)，鈍化層708在某些情況下可以作為催化劑。與此相關(guān)，共軛有機(jī)分子的主干可以先與鈍化層708相鄰形成，然后生長(zhǎng)或組裝成基本上垂直于鈍化層表面。因此，共軛有機(jī)分子的主干可能在橫越兩個(gè)電極的方向上自對(duì)準(zhǔn)。
可能構(gòu)成鈍化層708的促進(jìn)導(dǎo)電化合物的例子包含硫化銅(Cu2-xSy，CuS)、氧化銅(CuO，Cu2O)、氧化錳(MnO2)、二氧化鈦(TiO2)、氧化銦(I3O4)、硫化銀(Ag2-xS2，AgS)、銀-銅-硫化物絡(luò)合物(AgyCu2-xS2)、硫化金(Au2S，AuS)、硫酸鈰(Ce(SO4)2))、過硫酸銨((NH4)2S2O8)、氧化鐵(Fe3O4)、鋰的絡(luò)合物(LixTiS2，LixTiSe2，LixNbSe3，LixNb3Se3)、鈀的氫化物(HxPd)(其中選擇x及y以產(chǎn)生所需的性能)等等中的一個(gè)或以上。所述鈍化層708可以使用氧化技術(shù)生長(zhǎng)，通過氣相反應(yīng)形成，或在電極之間沉積。
鈍化層708具有依所選擇的實(shí)施方式及/或制備的存儲(chǔ)器件而變的適當(dāng)?shù)暮穸?。鈍化層708的合適厚度舉例如下大約2Δ或以上及大約0.1微米或以下的厚度、大約10Δ或以上及大約0.01微米或以下的厚度與大約50Δ或以上及大約0.005微米或以下的厚度。
為了方便有機(jī)存儲(chǔ)器件的操作，有機(jī)層706通常比鈍化層708厚。一方面，有機(jī)層的厚度比鈍化層的厚度厚大約0.1到500倍。需要了解的是依據(jù)本發(fā)明可以采用其它適當(dāng)?shù)谋壤?br> 有機(jī)存儲(chǔ)器件，像常規(guī)的存儲(chǔ)器件一樣，可以具有兩個(gè)狀態(tài)，導(dǎo)電(低阻抗或“開”)狀態(tài)或不導(dǎo)電(高阻抗或“關(guān)”)狀態(tài)。然而，與常規(guī)的存儲(chǔ)器件不同的是，有機(jī)存儲(chǔ)器件能夠具有/維持多個(gè)狀態(tài)，有別于限定于兩種狀態(tài)(例如關(guān)或開)的常規(guī)的存儲(chǔ)器件。有機(jī)存儲(chǔ)器件可以利用不同程度的導(dǎo)電性以確定額外的狀態(tài)。例如，有機(jī)存儲(chǔ)器件可以具有低的阻抗?fàn)顟B(tài)，諸如非常高的導(dǎo)電狀態(tài)(非常低的阻抗?fàn)顟B(tài))、高導(dǎo)電狀態(tài)(低阻抗?fàn)顟B(tài))、導(dǎo)電狀態(tài)(中等程度的阻抗?fàn)顟B(tài))及不導(dǎo)電狀態(tài)(高阻抗?fàn)顟B(tài))，因此能在一個(gè)有機(jī)存儲(chǔ)器單元存儲(chǔ)器儲(chǔ)多位信息，諸如二位或以上信息或四位或以上信息(例如四個(gè)狀態(tài)提供二位信息、八個(gè)狀態(tài)提供三位信息)。
在典型的器件操作期間，若有機(jī)層為n型導(dǎo)體，根據(jù)電壓源702施加到電極的電壓，電子從第二電極710穿過選擇性導(dǎo)電介質(zhì)流到第一電極704。相反地，若有機(jī)層706為p型導(dǎo)體，空穴從第一電極704流動(dòng)到第二電極710，或者，若有機(jī)層706既是n型又是p型并且與708及710間有適當(dāng)?shù)哪軒ヅ鋾r(shí)，電子及空穴兩者都在有機(jī)層內(nèi)流動(dòng)。如此，電流通過選擇性導(dǎo)電介質(zhì)從第一電極740流至第二電極710。
切換有機(jī)存儲(chǔ)器件至特定的狀態(tài)稱為編程或?qū)懭?。通過電極704及710橫跨選擇性導(dǎo)電介質(zhì)施加特定的電壓(例如0.9伏特、0.2伏特、0.1伏特...)來實(shí)現(xiàn)編程。所述特定的電壓，亦稱為臨界電壓，依據(jù)各自所需的狀態(tài)而改變并且通常遠(yuǎn)大于在正常操作期間所使用的電壓。因此，通常對(duì)應(yīng)于各個(gè)所需的狀態(tài)(例如“關(guān)”、“開”)都有一個(gè)不同的臨界電壓。所述臨界值依許多因素而改變，包括構(gòu)成有機(jī)存儲(chǔ)器件的材料特性，各層膜的厚度等等。電壓源702在本發(fā)明這一方面用于可控地施加臨界電壓。然而，本發(fā)明其它方面可以使用其它方法來施加臨界電壓。
一般而言，外部激發(fā)的存在，諸如施加超過臨界值(“開”狀態(tài))的電場(chǎng)，允許施加電壓從有機(jī)存儲(chǔ)器單元內(nèi)寫入、讀取或擦除信息；而不存在超過臨界值(“關(guān)”狀態(tài))的外部激發(fā)則避免施加電壓從有機(jī)存儲(chǔ)器單元內(nèi)寫入或擦除信息。
要從有機(jī)存儲(chǔ)器件中讀取信息，通過電壓源702施加電壓或電場(chǎng)(例如1伏特、0.5伏特、0.1伏特)。接著，測(cè)量阻抗以確定存儲(chǔ)器件是處在哪一個(gè)操作狀態(tài)(例如高阻抗、非常低阻抗、低阻抗、中等阻抗等等)。如上所述，該阻抗對(duì)于雙態(tài)器件涉及“開”(例如1)或“關(guān)”(例如0)，對(duì)于四態(tài)器件涉及“00”、“01”、“10”或“11”。需要了解的是，其它狀態(tài)數(shù)目可以提供其它二進(jìn)制的解釋。要擦除寫入至有機(jī)存儲(chǔ)器件的信息，可以施加反向電壓或與超過臨界值的寫入信號(hào)的極性相反的極性。
圖11是描述依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面制備鈍化層800的方塊圖。Cu2-xSy層通過氣相反應(yīng)操作而形成。形成包括銅的第一層806。在第一層之上形成第二層804。該第二層包括Cu2-xSy(例如Cu2-xSy、CuS或其混合)，厚度大約為20Δ或以上。在第二層804之上形成第三層802。該第三層802含有Cu2O及/或CuO，并且通常厚度大約為10?；蛞韵隆Ｐ枰私獾氖?，依據(jù)本發(fā)明的其它方面可以適當(dāng)?shù)馗淖兂煞旨昂穸龋⑶胰匀环媳景l(fā)明。
圖12是描述依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面通過化學(xué)氣相沉積過程生成有機(jī)層900的方塊圖。有機(jī)層900通過氣相反應(yīng)過程而形成。通常，有機(jī)層900與鈍化層及電極接觸而形成。有機(jī)層900由聚合物聚二苯基亞次乙基(polydiphenylacetylene，DPA)組成。這種聚合物層，如圖12所示，制備的厚度大約為65至75。
參照?qǐng)D13，該圖描述依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面通過化學(xué)氣相沉積過程生成另一有機(jī)層1000的方塊圖。同樣地，有機(jī)層1000通過氣相反應(yīng)過程而形成。有機(jī)層1000與鈍化層及電極接觸而形成。有機(jī)聚合物層1000由聚合物聚苯基亞次乙基(polyphenylacetylene，PPA)組成。參考圖14，該圖描述依據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面通過旋涂方法形成另一有機(jī)層1100的方塊圖。有機(jī)層1100通過旋涂過程而形成，而非氣相反應(yīng)過程。有機(jī)層1100與鈍化層及電極接觸而形成。有機(jī)層1100基本上由聚苯基亞次乙基組成并且厚度大約為1000。需要了解的是，依據(jù)本發(fā)明可以使用圖10至14描述的層膜的各種替代及變化。
上文所描述的為本發(fā)明的一個(gè)或多個(gè)方面。當(dāng)然，為了描述本發(fā)明，不可能描述每一個(gè)可能想到的組件或方法的組合，但是本領(lǐng)域的技術(shù)人員會(huì)認(rèn)識(shí)到本發(fā)明很多其它的組合及置換是可能的。因此，本發(fā)明意在涵括在隨附的權(quán)利要求精神及范疇之內(nèi)的所有此類的變更、修正及變化。此外，雖然本發(fā)明某個(gè)特定的特征可能依據(jù)數(shù)種實(shí)現(xiàn)方式中的一種而被披露，這個(gè)特征可以與其它實(shí)施方式中的一個(gè)或以上的其它特征結(jié)合起來，這對(duì)于任何給定或特定的應(yīng)用可能是需要的及具有優(yōu)勢(shì)的。再者，用于詳細(xì)說明及權(quán)利要求中的術(shù)語“包含”與術(shù)語“包括”意思相同。
權(quán)利要求
1.一種有機(jī)存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)包括相對(duì)于彼此以垂直方式排列的至少第一有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(30、50、70)和第二有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(34、54、74)；以及至少一個(gè)控制組件(40、44、48、60、64、68、80、84、88)以分隔所述第一及第二有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(30、34、50、54、70、74)，所述至少一個(gè)控制組件(40、44、48、60、64、68、80、84、88)能方便所述第一有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(30、50、70)及第二有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(34、54、74)中的至少一個(gè)的存取。
2.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，還包括一個(gè)或以上的垂直縱列(94、310、314、410、414、600)，其中每一個(gè)縱列具有至少兩個(gè)有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(30、34、50、54、70、74)。
3.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，所述一個(gè)或以上的垂直縱列(94、310、314、410、414、600)依據(jù)堆疊支柱過程(400、600)而形成。
4.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，所述控制組件(40、44、48、60、68、80、84、88)還至少包括二極管、薄膜二極管(TFD)、齊納二極管、發(fā)光二極管(LED)、晶體管、薄膜晶體管(TFT)、可控硅整流器(SiliconControlled Rectifier，SCR)、單結(jié)晶體管(Uni Junction Transistor，UFT)及場(chǎng)效晶體管(FET)中的一個(gè)。
5.如權(quán)利要求4所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，所述薄膜二極管(40、44、48、130、136、336、332、350、436、432、450、574、618)為具有形成于陰極電極(132)及陽極電極(140)之間的聚合物層(328、346、428、446、706、1000)的有機(jī)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)。
6.如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，所述第一及第二有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)還包括第一電極(110、122、132、140、220、244、332、348、432、448、514、560、616、704、710)；形成在所述第一電極(110、122、132、140、220、244、332、348、432、448、514、560、616、704、710)之上的選擇性導(dǎo)電介質(zhì)(706、708)，所述選擇性導(dǎo)電介質(zhì)包括形成在所述第一電極(110、122、132、140、220、244、332、348、432、448、514、560、616、704、710)之上的鈍化層(118、230、324、342、424、442、524、526、708、800、900、1000)及形成在所述鈍化層(118、230、324、342、424、442、524、526、708、800、900、1000)之上的有機(jī)層(706、900、1000、1100)；以及至少一個(gè)其他的電極(110、122、132、140、220、244、332、348、432、448、514、560、616、704、710)，形成在所述有機(jī)層(706、900、1000、1100)之上并且與第一電極(110、122、132、140、220、244、332、348、432、448、514、560、616、704、710)一起激發(fā)有機(jī)層(706、900、1000、1100)中的存儲(chǔ)器部分。
7.如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，還包括一個(gè)或一個(gè)以上的全域存取線(90、94、98、420)以方便存取多個(gè)有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)。
8.如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，所述有機(jī)層(706、900、1000、1100)為形成在所述鈍化層(118、230、324、342、424、442、524、526、708、800、900、1000)之上的有機(jī)聚合物層(328、346、428、446、706、1000)。
9.如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，所述鈍化層(118、230、324、342、424、442、524、526、708、800、900、1000)包含Cu2S(614)。
10.如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，所述有機(jī)層(706、900、1000、1100)為共軛的有機(jī)材料(706)。
11.如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，所述有機(jī)層(706、900、1000、1100)由包括聚乙炔、聚苯基乙炔、聚二苯基乙炔、聚苯胺、聚(對(duì)伸苯乙烯)、聚硫基苯基、聚紫質(zhì)、紫質(zhì)巨環(huán)、硫醇衍生的聚紫質(zhì)、聚合金屬、聚雙環(huán)戊二烯基鐵、聚花青染料、聚伸乙烯及聚吡咯的組中選擇。
12.如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)，至少第一電極(110、122、132、140、220、244、332、348、432、448、514、560、616、704、710)及其它電極(110、122、132、140、220、244、332、348、432、448、514、560、616、704、710)中的一個(gè)包括由包括鋁、鉻、銅、鍺、金、鎂、錳、銦、鐵、鎳、鈀、鉑、銀、鈦、鋅、其合金、銦-錫氧化物、多晶硅、摻雜的非晶硅及金屬硅化物的組中所選出的材料。
13.一種制備有機(jī)存儲(chǔ)器件的方法，包括在基片上形成第一電極；在所述第一電極上形成鈍化層(524)；在所述鈍化層上形成介電層；在所述介電層內(nèi)形成通孔(530)；以有機(jī)材料填充所述通孔(550)；在所述有機(jī)材料上形成至少一個(gè)其它的電極(556)；以及在所述至少一個(gè)其它的電極上形成切換器件以方便有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)的堆疊(580)。
14.一種用于制備有機(jī)存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)的系統(tǒng)，包括用于形成彼此以垂直的方式(94、310、314、410、414、600)排列的至少兩個(gè)有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(30、34、50、54、70、74)的方法；以及用于分隔所述至少兩個(gè)有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(30、34、50、54、70、74)的方法，所述分隔(40、44、48、60、64、68、80、84、88)方法為存取所述有機(jī)存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)(30、34、50、54、70、74)提供方便。
全文摘要
本發(fā)明提供一種能作為具有多個(gè)堆疊的和/或并行的內(nèi)存結(jié)構(gòu)的非易失性存儲(chǔ)器件的多層有機(jī)存儲(chǔ)器件(10、24、28、34、38、54、58、74、78、100、700、704)。當(dāng)使用分隔組件(40、44、48、60、64、68、80、84、88)在先前形成的單元之上或相關(guān)之處堆疊其他存儲(chǔ)器單元時(shí)，可以用在形成各自單元的電極(110、122、132、140、220、244、332、348、432、448、514、560、616、704、710)之間具有選擇性傳導(dǎo)介質(zhì)(706、708)的兩個(gè)或兩個(gè)以上的電極(110、122、132、140、220、244、332、348、432、448、514、560、616、704、710)來生成多元及多層有機(jī)存儲(chǔ)器組件(30、34、50、54、70、74)介質(zhì)。存儲(chǔ)器堆疊(30、34、50、54、70、74)可以通過加入另外的由其他分隔組件分離的層膜而形成，其中多重堆疊可以并行形成以提供一個(gè)高密度的存儲(chǔ)器件。
文檔編號(hào)H01L51/30GK1695203SQ03824963
公開日2005年11月9日 申請(qǐng)日期2003年7月10日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月4日
發(fā)明者N·H·特里普沙斯, U·奧科羅安亞庫, S·K·潘哥洛, M·A·梵巴斯科克 申請(qǐng)人:先進(jìn)微裝置公司