專利名稱：：分子存儲(chǔ)器和用于加工它的處理系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
：半導(dǎo)體加工和裝置設(shè)計(jì)的進(jìn)步導(dǎo)致計(jì)算裝置被摻入無(wú)窮類型的從常規(guī)的可編程計(jì)算機(jī)到通訊設(shè)備和娛樂(lè)裝置的工具和設(shè)備中。不論其最終目的如何，計(jì)算裝置一般都包括中央處理器(CPU)、隨機(jī)存取存儲(chǔ)器(RAM)和使CPU與RAM之間能夠進(jìn)行數(shù)據(jù)交換的訪問(wèn)與通信機(jī)構(gòu)。在計(jì)算裝置中，數(shù)據(jù)以信號(hào)(例如，電壓、電流和光等等)的形式進(jìn)行存儲(chǔ)、通訊和處理。CPU包含邏輯處理上述信號(hào)的線路，同時(shí)存儲(chǔ)器包含在CPU處理那些信號(hào)之前、期間和之后用于存儲(chǔ)這些信號(hào)的線路?！?004]通常將CPU、儲(chǔ)存裝置和數(shù)據(jù)通信機(jī)構(gòu)集成為固體電子元件裝置。雖然有時(shí)稱為"半導(dǎo)體裝置"，但是，固體電子元件裝置有賴于多種固體材料(包括金屬、半導(dǎo)體和絕緣體)的電學(xué)性能。近年來(lái)，生產(chǎn)固體器件的技術(shù)和設(shè)備得到了顯著的改良，已經(jīng)能夠生產(chǎn)具有亞微米尺寸的構(gòu)造的裝置了，比如開(kāi)關(guān)、電容、電阻和相互連接器。在較小尺寸時(shí)速度降低和能量消耗增加的原因之一是存儲(chǔ)單元通常要為每個(gè)存儲(chǔ)信息單位提供電容器。電容器是由導(dǎo)電板形成的電荷存儲(chǔ)裝置，所述導(dǎo)電板通過(guò)絕緣體隔開(kāi)。當(dāng)電容器較小時(shí)，其能夠存儲(chǔ)的電荷數(shù)量也會(huì)降低。為了在存儲(chǔ)單元中充當(dāng)可靠的存儲(chǔ)裝置，電容器需要具有容納一定水平的信號(hào)的充分容量，該水平的信號(hào)可以被可靠地檢測(cè)為數(shù)據(jù)。此外，常規(guī)的電容器會(huì)隨時(shí)間經(jīng)連接到每個(gè)存儲(chǔ)位置的開(kāi)關(guān)或者晶體管而損失它們存儲(chǔ)的電荷。晶體管是固有地具有"滲漏"作用的裝置，一些存儲(chǔ)在電容器中的電荷隨時(shí)間將會(huì)被消散或者泄漏?；谳^小電容器的存儲(chǔ)單元對(duì)滲漏問(wèn)題更為敏感，因?yàn)樗鼈儍H僅具有較少的在存儲(chǔ)數(shù)據(jù)不可恢復(fù)之前可以失去的電荷。這還會(huì)導(dǎo)致它們的可靠性降低?！N緩解該問(wèn)題的可能方法是采用分子裝置，該分子裝置用分子級(jí)結(jié)構(gòu)和組件完成了電子裝置或者系統(tǒng)的一些或者全部組件。這些分子級(jí)結(jié)構(gòu)和部件顯示出了分子特性，而不是固體特性，這在多種情形中可以提供增強(qiáng)的性能。此外，由于分子，下至單個(gè)分子水平都保持其主要的性能，因此當(dāng)未來(lái)處理工具和工藝得到開(kāi)發(fā)時(shí)，分子級(jí)部件和裝置結(jié)構(gòu)可以被標(biāo)度(或者縮小)。0012]分子在電子裝置(比如開(kāi)關(guān)、電容器和導(dǎo)體等等)中能否得到廣泛應(yīng)用取決于連接化學(xué)過(guò)程和以合理生產(chǎn)率和成本實(shí)現(xiàn)高產(chǎn)率的工藝的開(kāi)發(fā)。然而，迄今為止，設(shè)備供應(yīng)商和工具開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)者都沒(méi)有開(kāi)發(fā)出用于應(yīng)用連接化學(xué)的有效工具和工藝，其中所述化學(xué)過(guò)程可以用于分子電子裝置的制造中。對(duì)于廣泛應(yīng)用，分子級(jí)部件需要能夠?qū)⑵谕幕瘜W(xué)物質(zhì)連接到基質(zhì)、其它裝置結(jié)構(gòu)以及彼此連接的可重復(fù)工藝。此外，為了使新型部件(例如，用于電荷存儲(chǔ)的微米或者亞微米尺寸的電化學(xué)電池)能夠與半導(dǎo)體部件結(jié)合起來(lái)，需要形成分子結(jié)構(gòu)的穩(wěn)固工藝。存儲(chǔ)器設(shè)計(jì)者面臨的另一難題是要設(shè)法增加信息密度(例如，可以存儲(chǔ)到含有存儲(chǔ)器的芯片給定區(qū)域中的信息量)。在目前的DRAM技術(shù)的實(shí)際限制下，具有常規(guī)固態(tài)電容器的每個(gè)存貯單元只能存儲(chǔ)一位信息。據(jù)此，可以合意地使存儲(chǔ)器(和用于此的處理系統(tǒng)和方法)具有改良的信息存儲(chǔ)密度，例如通過(guò)使用可以可靠地存儲(chǔ)多于兩個(gè)離散狀態(tài)的存儲(chǔ)單元。本發(fā)明的另一方面涉及包括與微米或者亞微米尺寸的電化學(xué)電池相連接的開(kāi)關(guān)裝置的存儲(chǔ)元件。所述電化學(xué)電池包括工作電極；反電極；輔助反電極；連接工作電極、反電極和輔助反電極的電解質(zhì)；和與至少一個(gè)電極電連接的氧化還原活性分子。本發(fā)明的另一方面涉及包括一系列存儲(chǔ)元件的存儲(chǔ)器陣列。至少一些存儲(chǔ)元件包括與微米或者亞微米尺寸的電化學(xué)電池相連接的開(kāi)關(guān)裝置。所述電化學(xué)電池包括與化學(xué)吸附存儲(chǔ)分子層電相連接的工作電極；與化學(xué)吸附氧化還原活性分子層電相連接的反電極；和連接所述工作電極和反電極的電解質(zhì)。本發(fā)明的另一方面涉及通過(guò)將位線連接至電化學(xué)電池來(lái)寫入分子存儲(chǔ)器裝置的方法。所述電化學(xué)電池包括與存儲(chǔ)分子相連接的工作電極；反電極；輔助反電極；和連接所述工作電極、反電極和輔助反電極的電解質(zhì)。對(duì)位線施加電位差，從而設(shè)定存儲(chǔ)分子的氧化態(tài)。本發(fā)明的另一方面涉及通過(guò)將位線連接至電化學(xué)電池來(lái)寫入分子存儲(chǔ)器裝置的方法。所述電化學(xué)電池包括與化學(xué)吸附的存儲(chǔ)分子層電相連接的工作電極；與化學(xué)吸附的氧化還原活性分子層電相連接的反電極；和連接所述工作電極和反電極的電解質(zhì)。對(duì)位線施加電位差，從而設(shè)定存儲(chǔ)分子的氧化態(tài)。本發(fā)明的另一方面涉及一種裝置，其包括加熱元件，它被構(gòu)造成用于使單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片退火至350~450TC;包含所述加熱元件的封閉室；一個(gè)或多個(gè)氣體傳感器，用于監(jiān)測(cè)封閉室內(nèi)的一種或多種氣體；和控制系統(tǒng)，它管理加熱元件的操作。本發(fā)明的另一方面涉及一種集成裝置，其包括涂覆元件，它被構(gòu)造成用于將氧化還原活性分子沉積在單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片上；加熱元件，它被構(gòu)造成用于使單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片退火至350~450TC;包含所述涂覆元件和加熱元件的封閉室；一個(gè)或多個(gè)氣體傳感器，監(jiān)控一個(gè)或者多個(gè)封閉室內(nèi)的一種或多種氣體；和控制系統(tǒng)，控制涂覆元件和加熱元件的操作。本發(fā)明的另一方面涉及一種裝置，其包括涂布元件，它被構(gòu)造成用于將電解質(zhì)沉積在單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片上；包含所述涂布元件的封閉室；一個(gè)或多個(gè)氣體傳感器，它監(jiān)控封閉室內(nèi)的一種或多種氣體；和控制系統(tǒng)，它管理涂布元件的操作。本發(fā)明的另一方面涉及一種在單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片上形成一系列分子存儲(chǔ)裝置的方法，通過(guò)形成一系列工作電極；形成一個(gè)或多個(gè)用于所述系列分子存儲(chǔ)裝置的輔助反電極；將存儲(chǔ)分子連接到工作電極上；形成一種或多種用于所述系列分子存儲(chǔ)裝置的電解質(zhì)；和形成一個(gè)或多個(gè)用于所述系列分子存儲(chǔ)裝置的反電極。本發(fā)明的另一方面涉及一種方法，其包括在第一監(jiān)測(cè)的氣體環(huán)境下，將氧化還原活性分子沉積在單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片的表面；在第二監(jiān)測(cè)的氣體環(huán)境下，將一些氧化還原活性分子化學(xué)連接到半導(dǎo)體片上的許多工作電極的表面上；將未連接的氧化還原活性分子從半導(dǎo)體片上除去；在半導(dǎo)體片上形成電解質(zhì)；和將導(dǎo)體沉積在電解質(zhì)上。附圖簡(jiǎn)述為了更透徹地理解本發(fā)明上述方面及其另外的方面和實(shí)施方案，應(yīng)當(dāng)結(jié)合以下附圖對(duì)下述實(shí)施方案說(shuō)明進(jìn)行參考，其中相同的附圖標(biāo)記引用整個(gè)附圖中的對(duì)應(yīng)部分。圖1是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的分子存儲(chǔ)裝置的示意性剖面圖。圖3a和3b為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的一系列分子存儲(chǔ)裝置中分子存儲(chǔ)裝置的示意性剖面圖，所述的一系列分子存儲(chǔ)裝置被構(gòu)造為具有工作電極、反電極和一個(gè)或多個(gè)輔助反電極的電化學(xué)電池。圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的分子存儲(chǔ)裝置的示意性剖面圖，其中所述分子存儲(chǔ)裝置被構(gòu)造成具有工作電極、反電極和輔助反電極的電化學(xué)電池。圖5為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的槽或者"暗溝孔"分子存儲(chǔ)裝置及其摻入存儲(chǔ)元件組成中的示意性剖面圖。圖7是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的在具有嵌入的分子存儲(chǔ)器的芯片上的系統(tǒng)的示意性方框圖。14存儲(chǔ)分子的薄層107是在工作電極103的活性區(qū)域上形成的并且被附著和電連接至那里。在具體實(shí)施例中，層107的厚度可以為1-100納米。在一些實(shí)施方案中，層107為化學(xué)吸附的分子層。在一些實(shí)施方案中，層107為自組裝的單層(SAM)。在其它實(shí)施方案中，層107還可以通過(guò)例如選擇性沉積或者其它適宜的工藝(包括原位聚合)形成，如下所述和如U.S.S.N.10/800，147中所述，其全文在此引入作為參考。分子的連接位點(diǎn)可以通過(guò)在如上所述的導(dǎo)電材料上由圖案化層105以平板印刷方式限定。僅僅作為代表性實(shí)施例，被設(shè)計(jì)以與基質(zhì)形成共價(jià)健(從而形成化學(xué)吸附的物質(zhì)層)的具有特定連接子組件的廣泛卟啉庫(kù)(~150種化合物)可以作為用于層107中的可能存儲(chǔ)分子。目前，這些分子包括許多不同的構(gòu)造，包括但不限于多種構(gòu)造的氧化還原部分(ReAMs)(包括單體和聚合ReAMs)、其衍生物及其聚合物，如下進(jìn)一步所述。電解質(zhì)109應(yīng)當(dāng)與存儲(chǔ)分子以及其它用于分子存儲(chǔ)裝置中的導(dǎo)體和絕緣體化學(xué)相容，并且適合于半導(dǎo)體加工工藝，其中所述電解質(zhì)109可以為液體、凝膠、固體或者其組合。電解質(zhì)109可以促進(jìn)電化學(xué)電池中工作電極和其它電極(例如，參比電極)之間離子性的電荷遷移。示于圖1中的堆棧結(jié)構(gòu)的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)在于分子存儲(chǔ)裝置的底面形成了電極表面和存儲(chǔ)分子能夠在此表面上形成一層或者多層化學(xué)吸附物質(zhì)層。并且，電解質(zhì)層109還包覆了存儲(chǔ)分子，基本上封裝它們和保護(hù)它們使它們免于后續(xù)步驟。此外，圖1的結(jié)構(gòu)提供了一種實(shí)現(xiàn)三維構(gòu)造的方法，其中在制造作為基礎(chǔ)的基于半導(dǎo)體的微電子學(xué)裝置后，隨后增加金屬層、絕緣體層和分子(例如，化學(xué)吸附的物質(zhì)層中的分子)層等。同圖1中的工作電極103相同，這些電化學(xué)電池中的工作電極201都電連接至存儲(chǔ)分子205的薄層。在一些實(shí)施方案中，存儲(chǔ)分子層205為化學(xué)吸附層。此外，這些電化學(xué)電池中的反電極203與氧化還原活性分子層205電相連接。在一些實(shí)施方案中，反電極203上的氧化還原活性分子層205為化學(xué)吸附層。在一些實(shí)施方案中，反電極203與工作電極連接了相同的分子層205(例如，為化學(xué)吸附層)。在其它實(shí)施方案中，同存在于工作電極201上的氧化還原活性分子層相比，反電極203連接了不同的緊固氧化還原活性分子層(圖2中未顯示)。在其它實(shí)施方案中，反電極203沒(méi)有連接任何氧化還原活性分子(圖2中未顯示)，而是代之以利用反電極材料自身(例如，銅)的氧化還原化學(xué)。在圖2a中，工作電極201上的化學(xué)吸附的存儲(chǔ)分子層和反電極203上的化學(xué)吸附的氧化還原活性分子層彼此共平面，分別如工作和反電極201和203—樣。如圖2b所示，在一些實(shí)施方案中，反電極203和相鄰工作電極201之間的距離可以通過(guò)將導(dǎo)電材料層221(例如，摻雜多晶體硅、納米晶體摻雜硅、Cu、Ti、Ta、TiN、TaN、TiW或者W)沉積、圖案化和蝕刻在含有工作電極201和反電極203(例如，摻雜多晶體硅，納米晶體摻雜硅、Cu、Ti、Ta、TiN、TaN、TiW或者W)的表面上而得到降低。然后，可以將分子205沉積、附著和電連接至材料221，這將形成工作電極201和反電極203的新表面。在此實(shí)施方案中，工作電極201上的化學(xué)吸附的存儲(chǔ)分子層和反電極203上的化學(xué)吸附的氧化還原活性分子層仍然基本上彼此共平面，分別如工作和反電極201和203—樣。在示于圖2a和圖2b的兩個(gè)實(shí)施方案中，工作電極201和相鄰的反電極203之間的間隔通過(guò)使用的光刻法進(jìn)行確定，而不是通過(guò)電解質(zhì)的厚度進(jìn)行確定。取決于所應(yīng)用的光刻法和電解質(zhì)，這些實(shí)施方案可以降低電解質(zhì)207的電阻抗的影響，所述電阻抗的影響會(huì)限制工作電極201處的總體反應(yīng)速度。這些電化學(xué)電池中的工作電極301都電連接在存儲(chǔ)分子薄層305上。在一些實(shí)施方案中，存儲(chǔ)分子層305為化學(xué)吸附層。圖4是根據(jù)本發(fā)明另一實(shí)施方案的分子存儲(chǔ)裝置的示意性剖面圖，其中所述分子存儲(chǔ)裝置被構(gòu)造成具有工作電極、反電極和輔助反電極的電化學(xué)電池。在此實(shí)施方案中，工作電極403形成在另一導(dǎo)體401上。26導(dǎo)體401是與存取晶體管或者其它活性裝置形成電連接的系列導(dǎo)體的一部分。工作電極403和導(dǎo)體401周圍分別環(huán)繞有絕緣體(例如，Si02)405和402。絕緣層406(例如，Si02)將工作電極403與輔助反電極407分離開(kāi)來(lái)。導(dǎo)體400和404用于向輔助反電極407施加偏壓。氧化還原活性分子層409(例如，化學(xué)吸附層)連接在工作電極403和輔助反電極407上。在此實(shí)施方案中，電解質(zhì)410和反電極411并非為多個(gè)電化學(xué)電池所共有。相反地，每個(gè)電化學(xué)電池都具有其固有的電解質(zhì)和固有的反電極。絕緣層408(例如，Si02)用于形成容納電解質(zhì)410的槽。反電極411通過(guò)防水層412(例如，聚合物或者絕緣體，比如SiN和SiOx等)得到密封。以下根據(jù)圖27對(duì)制造此實(shí)施方案的方法進(jìn)行了更為詳盡的描述。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)反電極511都連接到MOS晶體管的柵極515上，優(yōu)選為p-通道MOS晶體管的柵極515上，而工作電極502連接在固定電位上，在此表示為地線515。由此，柵極517上的電壓將通過(guò)分子層507的氧化態(tài)得到調(diào)節(jié)，從而分子層507的狀態(tài)可以通過(guò)測(cè)量在電流開(kāi)始流動(dòng)處的源節(jié)點(diǎn)519上施加的電壓，或者可替代地通過(guò)測(cè)量當(dāng)固定的高電位被施加在節(jié)點(diǎn)519處時(shí)所流動(dòng)的電流值而得到確定。當(dāng)安裝在完全的存儲(chǔ)單元中時(shí)，此組件將通過(guò)向節(jié)點(diǎn)517施加寫入電壓而得到寫入和通過(guò)向節(jié)點(diǎn)519施加試探電壓得到讀取，從而允許一種非破壞性的讀取機(jī)制。在分子存儲(chǔ)裝置中，連接至工作電極(例如，比如103、301、403或者502的工作電極)的氧化還原活性分子被用于存儲(chǔ)字節(jié)。在一些實(shí)施方案中，每個(gè)氧化還原態(tài)可以表示一個(gè)字節(jié)或者字節(jié)組合。連接至電極的氧化還原分子為可以在多種氧化態(tài)中存儲(chǔ)一個(gè)或者多個(gè)字節(jié)的存儲(chǔ)單元的一部分。在一些實(shí)施方案中，所述存儲(chǔ)單元包括電連接至存儲(chǔ)介質(zhì)的固定工作電極，所述存儲(chǔ)介質(zhì)包括一種或者多種氧化還原活性分子并且具有不同的和可區(qū)分的氧化態(tài)。通過(guò)存儲(chǔ)介質(zhì)經(jīng)電連接電極得到或者失去一個(gè)或者多個(gè)電子，數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)到氧化態(tài)(優(yōu)選為非中性氧化態(tài))中?？梢岳秒娀瘜W(xué)方法(例如，循環(huán)伏安法)對(duì)氧化還原活性分子的氧化態(tài)進(jìn)行設(shè)置和/或讀取，例如，如美國(guó)專利6,272,038、6，212，093和6,208,553以及PCT公開(kāi)文本W(wǎng)O01/03126所述，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。具體應(yīng)用的是帶有不同類型鏈的卟啉、二茂鐵衍生的卟啉、翼形三聚卟啉、直接連接的二聚和三聚卟啉、雙層結(jié)構(gòu)和三層結(jié)構(gòu)卟啉，如以下所詳述。在常規(guī)的存儲(chǔ)器陣列中，往往存在比行(字線)數(shù)目更多的列(位線)，因?yàn)樵谒⑿虏僮髌陂g，每個(gè)字線都得到活化，以刷新所有與該字線連接的存儲(chǔ)元件。因此，行的數(shù)目越少，刷新所有行所需要的時(shí)間就越少。在一些實(shí)施方案中，可以對(duì)分子存儲(chǔ)單元800進(jìn)行裝配，從而使其顯示出比一般電容器顯著更長(zhǎng)的數(shù)據(jù)保持時(shí)間，長(zhǎng)約數(shù)十、數(shù)百或者數(shù)千秒。由此，刷新循環(huán)進(jìn)行的頻率可以得到降低(例如，頻率可以數(shù)量級(jí)的降低)或者完全省去。據(jù)此，實(shí)際上影響存儲(chǔ)器陣列物理布局的刷新考慮事項(xiàng)可以得到放寬以及多種幾何結(jié)構(gòu)的陣列可以被實(shí)施。例如，分子存儲(chǔ)器陣列601可以使用更多的字線607容易地得到制造，這會(huì)使得每個(gè)字線的長(zhǎng)度更短。從而，由于以高速驅(qū)動(dòng)每個(gè)字線需要較小的電流，因此可以將字線驅(qū)動(dòng)電路615制造的較小或者將其消除?？商娲鼗蛘吡硗?，較短的字線607可以被更快地驅(qū)動(dòng)，從而可以提高讀/寫存取次數(shù)。在另一替代方案中，可以給每行存儲(chǔ)位置裝配多重字線，以提供用于在每個(gè)存儲(chǔ)位置中存儲(chǔ)多個(gè)信息狀態(tài)的裝置。讀出放大器611與每個(gè)位線609連接并且運(yùn)行以檢測(cè)位線609上的信號(hào)，其表明連接至位線上的存儲(chǔ)單元800的狀態(tài)并且將此狀態(tài)放大為適當(dāng)?shù)倪壿嬰娖叫盘?hào)。在一種實(shí)施方案中，讀出放大器611可以用基本上常規(guī)的設(shè)計(jì)實(shí)現(xiàn)，所述常規(guī)設(shè)計(jì)將會(huì)運(yùn)行用來(lái)檢測(cè)和放大來(lái)自分子存儲(chǔ)單元800的信號(hào)。另外，與常規(guī)電容器不同，一些分子存儲(chǔ)裝置提供了指示其狀態(tài)的非常明顯的信號(hào)。讀/寫邏輯613包括用于將存儲(chǔ)器置于讀或者寫狀態(tài)的電路。在讀取狀態(tài)中，來(lái)自分子陣列601的數(shù)據(jù)被置于位線609上(有或者沒(méi)有，但是典型地有讀出放大器611的操作)，并且通過(guò)讀/寫邏輯613中的緩沖器/鎖存器進(jìn)行捕獲。在具體的讀操作中，列地址解碼器605將選擇活性的位線609。在寫操作中，讀/寫邏輯613將數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)到選定的位線609上，從而使得當(dāng)字線得到激活時(shí)，這些數(shù)據(jù)可以覆蓋已經(jīng)存儲(chǔ)到編址存儲(chǔ)元件800中的任何數(shù)據(jù)。圖9是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的表示從分子存儲(chǔ)器讀取數(shù)據(jù)的方法的流程圖。由于寄存效應(yīng)和讀取電路的負(fù)載，因此在讀操作期間的位線電壓可以不同于氧化態(tài)電壓，然而，可以對(duì)電路進(jìn)行布置，使得穩(wěn)定氧化態(tài)得到清晰地讀取。所述位線電壓可以通過(guò)外部邏輯部分直接讀取，或者可以通過(guò)讀出放大器805放大至更為常規(guī)的邏輯電平。在具體應(yīng)用中，所述讀出放大器805可以包括多個(gè)參照點(diǎn)(例如，多態(tài)讀出放大器)，從而使得其在位線上產(chǎn)生穩(wěn)定的多值信號(hào)。另外，讀出放大器805可以包括響應(yīng)由具體存儲(chǔ)單元800讀出的多值電壓信號(hào)而產(chǎn)生許多邏輯水平二進(jìn)制輸出的模擬-數(shù)字功能。在圖IO的具體實(shí)施例中，由水平軸表示的偏壓電位表示工作電極相對(duì)于反(或者參比)電極(例如，111、309、411或者511)外加電位的電位，其使得在反電極處發(fā)生特定反應(yīng)。由此，曲線沿水平軸的定位由發(fā)生在反電極處的電化學(xué)反應(yīng)決定。該參比電壓由化學(xué)平衡電位確定，通常如能斯特方程所表示。通常將此電位定義為0V，所有的電壓都參比于該電位。應(yīng)當(dāng)指出，反電極和電解質(zhì)的化學(xué)組成決定著該電壓，并且該電壓可以在寬調(diào)節(jié)范圍內(nèi)進(jìn)行調(diào)節(jié)(例如，通過(guò)選擇反電極處的反應(yīng)物和反應(yīng)物的濃度進(jìn)行調(diào)節(jié))。在圖IO的實(shí)施例中，工作電極上500mV信號(hào)(如上所定義)不足以引起第一分離的氧化態(tài)的氧化，然而800mv信號(hào)足以引起第一分離氧化態(tài)的氧化。為了將第二態(tài)寫入相同的存儲(chǔ)裝置801，將工作電極(例如，111、309、411或者511)上的偏壓電位設(shè)置為1100mV或者更高。800mV信號(hào)不足以引起第二分離的氧化態(tài)的氧化，然而IIOOmV信號(hào)足以引起第二分離的氧化態(tài)的氧化。由此，第一和第二字節(jié)可以得到順序?qū)懭搿?0155在寫操作之后，所示存儲(chǔ)分子傾向于保持它們的氧化態(tài)。實(shí)質(zhì)上，通過(guò)寫過(guò)程得到或者失去的電子都緊密鍵合在存儲(chǔ)分子上。因此，同存儲(chǔ)在常規(guī)電容器內(nèi)的電荷相比，存儲(chǔ)在存儲(chǔ)分子內(nèi)的電荷的滲漏速度將會(huì)降低。一旦存儲(chǔ)分子被寫入至給定氧化態(tài)，那么它們就可以通過(guò)電壓式讀出放大器或者電流式讀出放大器進(jìn)行讀取。00156如圖IO所示，存儲(chǔ)分子的一個(gè)特征在于，當(dāng)將線性電壓降施加給分子存儲(chǔ)裝置801時(shí)，由于存儲(chǔ)分子氧化態(tài)發(fā)生變化，電流值將會(huì)不同，并且電荷將由此從分子上失去或者被吸附到分子上。在示于圖10中的電流-電壓曲線中，每個(gè)峰值都對(duì)應(yīng)于具體氧化態(tài)之間的一個(gè)具體躍遷。如果存儲(chǔ)分子已經(jīng)位于具體的氧化態(tài)，那么當(dāng)將在另外情形下會(huì)導(dǎo)致向此具體氧化態(tài)躍遷的"讀取電壓，，施加于該裝置時(shí)，將幾乎沒(méi)有電流通過(guò)。例如，分子存儲(chǔ)裝置801可以通過(guò)在反電極(例如，111、309、411或者511)和工作電極(例如，103、301、403或者502)之間施加0伏電壓和測(cè)量產(chǎn)生的電荷量而得到讀取。相對(duì)大量的電荷(即，電流隨時(shí)間的累積)表示第二邏輯狀態(tài)(例如，圖10中狀態(tài)2);相對(duì)少量的電荷表示第一邏輯狀態(tài)(例如，圖IO中狀態(tài)I);和幾乎沒(méi)有電荷表示完全還原態(tài)(例如，圖IO中狀態(tài)O)。由此，通過(guò)向裝置施加已知的電位并且評(píng)估信號(hào)和從分子上除去或者被分子吸收的電荷總量，分子的初始氧化態(tài)可以得到唯一地識(shí)別。類似地，在寫操作之后存儲(chǔ)分子的氧化態(tài)由與位線609相連的寫入電壓的大小確定。圖12表明了具有多重不同氧化態(tài)的存儲(chǔ)分子的例證性電流-電壓伏安曲線。各個(gè)氧化態(tài)由曲線中的一個(gè)峰表示。因?yàn)榭梢詫⒋鎯?chǔ)分子設(shè)計(jì)成具有許多不同的氧化態(tài)，因此分子存儲(chǔ)提供了擴(kuò)大的信息密度，由此，存儲(chǔ)器陣列的信息密度可以得到提高。通過(guò)提供讀/寫邏輯、支持分子存儲(chǔ)的讀出放大裝置等，這些多重氧化態(tài)可以用于現(xiàn)實(shí)存儲(chǔ)裝置中。圖14a和14b為根據(jù)本發(fā)明的兩種實(shí)施方案的用于讀取分子存儲(chǔ)單元的邏輯狀態(tài)的兩種布置的示意性方框圖。這兩種布置都適用于多態(tài)分子存儲(chǔ)器。圖15是根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的分子存儲(chǔ)器和支撐界面以及控制邏輯的示意圖。圖15圖解說(shuō)明了將在此所述的多個(gè)分子存儲(chǔ)裝置零件組合成實(shí)際的大容量存儲(chǔ)器的1M字節(jié)設(shè)備。與圖15中所示類似的布局遵照工業(yè)標(biāo)準(zhǔn)引出線布線達(dá)到現(xiàn)實(shí)可行的程度。然而，當(dāng)其中每個(gè)電池都存儲(chǔ)有多重狀態(tài)時(shí)，可以合宜地提供多重引出線，從而可以并聯(lián)讀出數(shù)據(jù)并且讀出花費(fèi)更少的時(shí)間周期。示于圖15中的具體設(shè)備使用了四組分子存儲(chǔ)單元陣列1501，其中每組提供256K存儲(chǔ)位置，被布置為512行和512列。示于圖15中的整個(gè)存儲(chǔ)器具有512行和2048列或者1048576個(gè)存儲(chǔ)位置(即，1M字節(jié)存儲(chǔ)器)。其它任意尺寸的布置可以容易地替換示于圖15中的具體布置。為了易于說(shuō)明，略去了通用的基片輸入端(比如供電電壓)和接地端。00165]在此實(shí)施方案中，九字節(jié)行地址被RAO:8〉上的外部裝置提供給行預(yù)解碼器1503'。行預(yù)解碼器1503'部分地解碼行地址，并且將部分解碼的行地址輸出到各個(gè)行解碼器1503。為每組提供了行解碼器1503，然而行預(yù)解碼器1503'—般為所有組共用。由于行預(yù)解碼器1503'的存在，使得行解碼器1503較小并且通常速度較快，因?yàn)樗鼈兲幚淼氖遣糠值玫浇獯a的地址。在圖15的具體實(shí)施方案中，行解碼器包括各個(gè)字線的字線驅(qū)動(dòng)電路。列地址被提供至CAO:8〉引出線，從而提供至列地址預(yù)解碼器1505'。列地址預(yù)解碼器1505'向列解碼器1505提供預(yù)解碼的地址，列解碼器1505產(chǎn)生完全解碼的列地址。在此實(shí)施方案中，每個(gè)分子存儲(chǔ)器陣列1501都包括512個(gè)字線1507。通過(guò)位于一個(gè)示于圖15上部的DBLA線上的適當(dāng)信號(hào)，對(duì)用于讀和/或?qū)懙木唧w組進(jìn)行選擇，所述信號(hào)激活通過(guò)列譯碼器1505編址的位線。將位線參比電壓VBLREF提供給每個(gè)讀出放大器模塊1511。位線參比電壓可以用于電壓式讀出放大或者用于驅(qū)動(dòng)串聯(lián)或者并聯(lián)的電流式讀出放大。在此實(shí)施方案中，數(shù)據(jù)緩沖器1503用于在寫操作期間將數(shù)據(jù)信號(hào)驅(qū)動(dòng)到位線上，和用于在讀操作期間從位線上讀取數(shù)據(jù)信號(hào)。用于編碼多位數(shù)據(jù)的邏輯編碼器1405可以包括在數(shù)據(jù)緩沖器模塊1503中。在Do輸入端接收寫入數(shù)據(jù)并且讀出數(shù)據(jù)輸出端位于Q<0>-Q<3>輸出端。雖然圖15的設(shè)備是籠統(tǒng)性的，但是顯然DRAM電路技術(shù)和功能組件可以適用于操作分子存儲(chǔ)器。這反過(guò)來(lái)也使得現(xiàn)有電路技術(shù)可以被傳動(dòng)到高密分子存儲(chǔ)裝置。處理系統(tǒng)圖16圖解說(shuō)明了具有通過(guò)機(jī)械基質(zhì)傳送機(jī)構(gòu)連接的多功能組件的集成處理工具。集成工具方法需要對(duì)周圍環(huán)境進(jìn)行小心地監(jiān)控和調(diào)節(jié)，從而控制雜質(zhì)含量、濕度和溫度等。例如，環(huán)境調(diào)節(jié)元件1605期望地包括去濕作用(從而保持恒定低濕度)、溫度控制、和機(jī)械、化學(xué)和/或電濾作用(從而除去大小在約0.1微米以上的顆粒)。任選地，環(huán)境調(diào)節(jié)元件1605可以使用干燥劑和顆粒團(tuán)聚機(jī)構(gòu)，從而進(jìn)一步改良和控制周圍的環(huán)境條件。傳送機(jī)構(gòu)1602在工藝模塊之間移動(dòng)基質(zhì)，以及將其移入和移出工藝模塊。在具體設(shè)備中涂布器1603包括旋涂模塊，在具體應(yīng)用中還可以使用噴霧器、蒸氣涂布器和浸漬器等。在本發(fā)明的具體設(shè)備中，涂布器1603可以連接在含有活性裝置分子的溶液供給源1604上，雖然其它裝置(比如汽相淀積)也可以用于分配活性分子。如先前所述，可以將涂布器1603保持在通過(guò)環(huán)境調(diào)節(jié)單元1605和周圍氣體1606保持的低濕度、超純環(huán)境中，從而防止其受到污染。其它設(shè)備同樣有助于浸蝕操作和化學(xué)蒸汽淀積工藝等的環(huán)境保護(hù)。在多種應(yīng)用中，可以合宜地由供給源1604向各個(gè)進(jìn)行涂覆的基質(zhì)提供新鮮化學(xué)品。這可以避免化學(xué)品的損耗和降低與重復(fù)利用化學(xué)品相聯(lián)系的污染危險(xiǎn)。圖17a和17b分別為根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的熱處理單元的頂視示意圖和側(cè)視示意圖。熱處理單元1700或者可以為集成分子附著處理工具1600中的熱處理模塊1607，或者其可以為分離的獨(dú)立單元。熱處理單元1700具有包括烘烤板1716和冷卻板1714的外部容器1708。在一些實(shí)施方案中，烘烤板1716和冷卻板1714都被圍入內(nèi)部容器1712中，從而使泄漏入加熱和冷卻區(qū)域的空氣最少。入口門1702被密封(例如，用O形環(huán)密封)并且其類似于真空負(fù)載鎖，從而防止空氣進(jìn)入該系統(tǒng)之中。在一些實(shí)施方案中，供氣系統(tǒng)1720提供惰性氣體流(例如，Ar或者N。以清除每個(gè)板周圍的氣體環(huán)境。氣體監(jiān)控和收集系統(tǒng)1706—般包括水傳感器1722、氧傳感器1724和真空泵1726。外置電腦(例如，2000)控制能量、溫度分布、周圍氣體和水以及氧氣的監(jiān)控。所述電腦還控制該單元的機(jī)械功能(例如，用計(jì)算機(jī)控制的氣動(dòng)裝置1718操作入口門1702、穿梭支臂1704和烘烤閘板1710)。烘烤板1716能夠達(dá)到500攝氏度。并且更一般而言，取決于分子和電極材料，烘烤板1716用于將基片加熱至350~4501C2-20分鐘。烘烤板1716還可以用于其它低溫工藝，比如進(jìn)行溶劑干燥。冷卻板1714用于冷卻離開(kāi)烘烤區(qū)域之后的基片。冷卻板區(qū)域還充當(dāng)進(jìn)口區(qū)域和烘烤區(qū)域之間的緩沖區(qū)域，該區(qū)域?yàn)闈撛诘乃脱跷廴驹础Ｔ谝恍?shí)施方案中，烘烤區(qū)域和冷卻區(qū)域通過(guò)內(nèi)針門/閘板1710進(jìn)行分離，該內(nèi)針門/閘板1710僅僅在運(yùn)送基片期間開(kāi)放。38在一些實(shí)施方案中，將圍繞烘烤板1716的室抽空至高真空度，一般低于lxl()S乇，從而除去水和氧氣。這考慮到了用于隨后金屬沉積的群集工具的集成。圖16中的附著處理工具可以包括單片處理模塊(例如，涂布器1603和清洗器1609)、分批處理模塊(例如，熱處理模塊1607)或者其組合。(在一些實(shí)施方案中，比如單元1700中，熱處理模塊1607也是單片模塊)可以預(yù)期，即使在集成環(huán)境中，多種工藝也可以以分批處理的方式實(shí)現(xiàn)。相對(duì)于工藝控制，單片處理提供了一些益處；然而，分批處理傾向于成本較低。圖22是說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的電解質(zhì)處理工具控制系統(tǒng)的方框圖。對(duì)圖22類似于圖20的那些方面，在此沒(méi)有進(jìn)行描述。在控制系統(tǒng)2200中存儲(chǔ)器2206存儲(chǔ)以下程序、模塊和數(shù)據(jù)結(jié)構(gòu)，或者其亞集或者超集操作系統(tǒng)2216,如上所示；通信模塊2218，如上所述；傳送控制模塊2220，其管理負(fù)栽端口2101和傳送機(jī)構(gòu)2102的操作；涂布器控制模塊2230，其管理涂布器2103的操作；環(huán)境控制模塊2240，其監(jiān)測(cè)(例如，經(jīng)氧氣、水和溫度傳感器)和控制工具2100中多種模塊內(nèi)和之間(例如，經(jīng)環(huán)境調(diào)節(jié)單元2105)的處理環(huán)境；熱處理控制模塊2250，其管理熱處理模塊2107的操作；和測(cè)量學(xué)控制模塊2260，其管理一個(gè)或者多個(gè)測(cè)量學(xué)單位2113中處理基質(zhì)的表征。雖然圖20和22將控制系統(tǒng)2000和2200表示為分離的項(xiàng)目數(shù)字，但是圖20和22更意圖作為可能存在于控制系統(tǒng)2000和2200中的多種特征的功能描述，而不是意圖作為在此所述實(shí)施方案的結(jié)構(gòu)示意圖。在實(shí)踐中，并且如本領(lǐng)域熟練技術(shù)人員所認(rèn)可，可以對(duì)單獨(dú)表示的項(xiàng)目進(jìn)行組合和將一些項(xiàng)目分開(kāi)。例如，在圖20和22中單獨(dú)表示的一些項(xiàng)目可以在單個(gè)電腦上得到實(shí)現(xiàn)并且單個(gè)項(xiàng)目可以由一臺(tái)或者多臺(tái)電腦得到實(shí)現(xiàn)。在一種設(shè)備與另一種設(shè)備中，用于實(shí)現(xiàn)控制系統(tǒng)2000和2200的電腦的實(shí)際數(shù)目以及這些特征在這些電腦之間如何進(jìn)行分配將會(huì)不同。機(jī)械支臂2305傳送載體2303，并且將其下放至充滿了分子溶液的溫度受控制的惰性儲(chǔ)槽2307中。在一些實(shí)施方案中，隨后將載體2303和基片放置在儲(chǔ)槽中維持足以完成附著化學(xué)反應(yīng)的預(yù)定時(shí)間。在一些實(shí)施方案中，如果附著反應(yīng)需要高溫，在浸入含有分子的溶液之后，可以將基片轉(zhuǎn)入烘箱(圖23中未顯示)內(nèi)。在化學(xué)附著完成之后，機(jī)械支臂2305將載體2303升起并且將栽體2303運(yùn)送到清洗槽2309。清洗槽2309充滿著溶劑或者其它適宜的試劑，從而便于將未附著在表面上的分子除去。一般可以對(duì)清洗槽2309進(jìn)行攪拌或者通過(guò)鼓入惰性氣體或者超聲波能對(duì)其進(jìn)行攪拌。在經(jīng)過(guò)一段適宜的時(shí)間之后，機(jī)械支臂再次將載體升起和將其傳送至最終的清洗槽2311。最終清洗槽2311含有溶劑或者其它用于清洗的適宜試劑。在清洗之后，可以在控制的環(huán)境氣氛(例如，氮?dú)?中對(duì)載體2303和基片進(jìn)行干燥，從而降低污染。00197批處理具有一些潛在的不利特性。首先，從污染的角度看，如果不必要的化學(xué)物質(zhì)或者其它雜質(zhì)被不經(jīng)意地引入到任何儲(chǔ)槽中，那么它會(huì)污染整個(gè)基片負(fù)載。另外，應(yīng)該在所有的處理站和傳送機(jī)構(gòu)周圍提供控制環(huán)境氣氛的環(huán)境密封系統(tǒng)，同單基系統(tǒng)相比，其產(chǎn)生浩大的費(fèi)用并且難以保持。對(duì)于預(yù)期表面濃度的活性電荷位點(diǎn)，此污染程度毫無(wú)疑問(wèn)將會(huì)較大。此外，有價(jià)值和昂貴的化學(xué)品會(huì)附著在基片的后方以及載體或者盒上。這會(huì)發(fā)生，例如，在用于當(dāng)前生產(chǎn)線工具的物質(zhì)(例如，石英)的生產(chǎn)過(guò)程(例如，氧化物、氮化物等)中，在基片處理工藝遺留的基片背側(cè)表面上，特定連接是化學(xué)活性的。在批處理工具情形中，損耗的可能性更為嚴(yán)重。假定溶液具有相同的溶解性，那么一般的30升儲(chǔ)槽將含有大約20-30克分子。這需要使無(wú)數(shù)基片經(jīng)過(guò)此儲(chǔ)槽進(jìn)行處理，從而平均接近克數(shù)量的分子被損耗，更不要說(shuō)千克級(jí)的情形了。在用盡這些物質(zhì)之前，更有可能發(fā)生儲(chǔ)槽被污染，從而使得溶液沒(méi)有價(jià)值。圖24a~24d圖解說(shuō)明了根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的處于多種處理階段的部分分子電子裝置。在一些實(shí)施方案中，使用選擇性化學(xué)吸附工藝對(duì)活性裝置分子(例如，存儲(chǔ)分子)進(jìn)行附著。此工藝泛指使裝置基質(zhì)表面特性44或者結(jié)構(gòu)與分子附著性能相匹配的工藝。這可以通過(guò)操縱基質(zhì)和/或裝置結(jié)構(gòu)的表面性質(zhì)，使得活性裝置分子天然地傾向于以期望方式進(jìn)行附著而得到實(shí)現(xiàn)。選擇性的化學(xué)吸附允許分子選擇性地附著在特定類型的表面(例如，金、硅、多種金屬和氧化物)，這可以免除掩模和布圖操作。此外，選擇性的化學(xué)吸附工藝可以促使活性裝置分子緊緊地疊置在表面上，和在表面上以期望的方式進(jìn)行排列，從而使得分子顯示出一種或者多種期望的性能。在一些情形中，選擇性的化學(xué)吸附會(huì)導(dǎo)致分子在表面上具有一致的定位方向。在一些情形中，選擇性的化學(xué)吸附可以用于生產(chǎn)自組裝的單層。如本文中所述，可以首先進(jìn)行化學(xué)吸附步驟，隨后進(jìn)行ReAMs的原位聚合。在圖24a中，活性區(qū)域2401已經(jīng)通過(guò)應(yīng)用微米或者亞微米尺寸的工藝(比如照相平版印刷術(shù)、自對(duì)準(zhǔn)蝕刻等等)得到了限定。第一裝置部件2403含有一種物質(zhì)，在隨后的化學(xué)吸附工藝中活性裝置分子(例如，卟啉)將附著在該物質(zhì)上。第二裝置部件2405含有一種活性裝置分子將不會(huì)附著的物質(zhì)。重要的是注意到，同活性區(qū)域2401內(nèi)的表面處的分子總數(shù)45相比，一般的表面將存在相對(duì)較少量的可能附著位點(diǎn)。這意味著同活性裝置分子相比，活性區(qū)域?qū)⒖赡馨ǜ嗟姆腔钚苑肿印?jù)此，用于附著活性裝置分子的工藝都可以被最優(yōu)化，從而得到高附著速度和低污染。雜質(zhì)含有任何干擾附著和/或在分子電子裝置中具有非有益性能的物質(zhì)。圖24c的激活表面或者圖24b的鈍化表面都涂覆有含有活性裝置分子的溶液。在一種具體的實(shí)施方案中，所述溶液包括通過(guò)旋涂、噴涂、蒸氣相涂覆或者類似工藝施加的醇連接的卟啉分子?？梢允够钚詤^(qū)域暴露于熱、電磁能、輻射或者其它光化輻射能量，從而促使活性裝置分子的附著。為了抑制激活的表面的失活，對(duì)化學(xué)附著工藝之前、期間和之后的處理環(huán)境氣氛進(jìn)行小心地控制。雖然常規(guī)的光致抗蝕劑或者HMDS(六曱基二硅氮烷)旋涂工具可以用于施加活性裝置分子溶液，但是可以對(duì)所述工具進(jìn)行改進(jìn)，從而將工件封閉在基本上不含會(huì)鍵合至附著位置的化學(xué)物質(zhì)的低濕度環(huán)境中。所述物質(zhì)包括氫氣、氧氣、大多數(shù)金屬原子和水，不過(guò)基于所應(yīng)用的具體活性裝置分子和材料，在每種應(yīng)用中必須被過(guò)濾的特定物質(zhì)將會(huì)以可預(yù)期的方式變化。在一些實(shí)施方案中，將化學(xué)機(jī)械拋光(CMP)用于制備一系列的穩(wěn)定的工作電極和輔助的反電極表面(例如，圖3a)。在一些實(shí)施方案中，將導(dǎo)電材料層(例如，321)沉積、布圖和蝕刻在含有工作電極301和輔助反電極303的表面之上，從而形成使得這些電極彼此更接近的新表面(例如，圖3b)。在一些實(shí)施方案中，將分子包含于噴霧至基片上的液體載體溶劑中(例如，使用涂布器1603或者密閉在受控工藝環(huán)境中的獨(dú)立涂布器)。然后對(duì)所述基片進(jìn)行加熱，從而將液體蒸發(fā)和將分子留在基片表面上。例證性的溶劑包括但不限于，二曱苯、環(huán)己酮、二甘醇二曱醚、四氫呋喃、氯苯和二氯代苯。取決于所應(yīng)用的溶劑，一般加熱至60~120攝氏度。示范性的加工環(huán)境包括真空或者惰性氣體(比如氬氣或者氮?dú)?。在一些實(shí)施方案中，應(yīng)用傳感器來(lái)監(jiān)測(cè)加工環(huán)境中的水和氧氣。例證性的獨(dú)立涂布器是經(jīng)改進(jìn)的BrewerScienceCee100自旋涂布器(www.brewerscience.com/cee/products/ceelOO.htm1))，其包含在含有水傳感器和氧傳感器的密封殼內(nèi)。在沉積期間，環(huán)境水濃度一般低于1ppm，并且環(huán)境氧濃度一般低于1ppm。在一些實(shí)施方案中，所述分子被包含在用噴霧器噴霧至基片上(例如，使用涂布器1603或者密閉在受控工藝環(huán)境中的獨(dú)立涂布器)的低沸點(diǎn)溶劑(例如，二曱苯、環(huán)己酮、二甘醇二曱醚、氯苯或者二氯代苯)。噴霧器的使用有助于沉積過(guò)程中溶劑的蒸發(fā)，從而隨后幾乎不需要加熱除去溶劑。例證性的噴霧器為SprayingSystemsCo.No.1/8JJAUAirAtomizingNozzle(例如，參見(jiàn)http:yVservice.spray.com/Literature_PDFs/b553—humidification.pdf)。氬氣或者氮?dú)庖话阌糜诋a(chǎn)生氣霧劑。在氣霧劑沉積期間，對(duì)工藝環(huán)境的控制與如上所述的噴霧劑沉積相同。在一些實(shí)施方案中，升華作用可以用于將分子沉積在基片上，不需要使用溶劑。例如，可以在惰性環(huán)境中對(duì)卟啉晶體進(jìn)行加熱(一般最高達(dá)450TC)，直至分子升華和沉積在附近基片的表面上為止。所述活性裝置分子(例如，305)都化學(xué)附著(2508)在電極表面(例如，301和303)上。在一些實(shí)施方案中，將熱處理單元1700單獨(dú)或者作為集成分子附著加工工具1600的一部分用于化學(xué)附著所述分子。所述附著工藝在受控的環(huán)境中進(jìn)行，典型地采用盡可能少的氧氣和水。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)在惰性氣氛(例如，Ar或者N。中進(jìn)行溫和加熱(例如，小于1501C)來(lái)將氧氣和水除去，從而在升高溫度進(jìn)行實(shí)際的化學(xué)附著之前除去氧化劑。在溫和加熱期間，環(huán)境水的濃度典型地被降低至低于3ppm，并且環(huán)境氧濃度一般被降低至低于10ppm。在高溫加熱期間，環(huán)境水濃度一般低于200ppm，而環(huán)境氧濃度一般低于80ppm。在高溫加熱后進(jìn)行冷卻周期期間，環(huán)境水濃度一般低于50ppm，而環(huán)境氧濃度一般低于40卯m。將分子以化學(xué)方式附著到電極表面(例如，作為化學(xué)吸附物質(zhì)層)所需要的溫度和時(shí)間取決于分子、附著連接劑和表面自身。表1提供了大量表面和分子的例證性化學(xué)連接加工條件。<table>tableseeoriginaldocumentpage49</column></row><table>Si02二茂鐵膦酸鹽化0200其中分子A是Zn(II)-5，10，15-三茶基-20-[4-(羥甲基)苯基-卜啉；分子B是Zn(II)-5，10，15-三-對(duì)曱苯基-20-[4-(羥曱基)苯基]吟啉；和分子C是Cu(II)-5，10,15-三-對(duì)甲苯基-20-[4-(羥甲基)苯基p卜啉。未反應(yīng)的分子(例如，絕緣體319上的分子)可以通過(guò)清洗和干燥基片而被除去(2510)。在一些實(shí)施方案中，將清洗液噴霧至基片上(例如，利用清洗器1609或者密閉在受控工藝環(huán)境中的獨(dú)立清洗器)。用于清洗的例證性溶劑包括但不限于四氫呋喃、甲苯和二甲苯。一般每次清洗進(jìn)行10-60秒鐘，進(jìn)行5~10次清洗。優(yōu)選所述清洗在惰性環(huán)境(例如，Ar或者N。中進(jìn)行。示范性的獨(dú)立清洗器是包含在包括水傳感器和氧傳感器的氣密殼內(nèi)的經(jīng)改動(dòng)的BrewerScienceCeeIOO自旋涂布器。在清洗之后，可以將該晶片返回到熱處理單元1700以進(jìn)行干燥。所述干燥一般在601C下進(jìn)行30秒鐘。在沉積之后，在受控環(huán)境(例如，水小于l卯m和氧小于lppm)中對(duì)基片進(jìn)行加熱(例如，在熱處理單元2107或者在獨(dú)立單元1700中)，從而除去溶劑。可以使用多種加熱源，包括但不限于，加熱板、烘箱、IR加熱燈(例如，在涂布器中)和微波爐。表2提供了例證性的電解質(zhì)和加工條件。00228表2.例證性的電解質(zhì)組分和加工條件溶劑環(huán)己酮琥珀酸二乙酯4-甲基-2-戊酮2-丁酮環(huán)戊酮經(jīng)蒸餾的N，N-二曱基-丙酰胺N，N-二甲基乙酰胺N，N-二曱基曱酰胺丙二醇單甲醚乙酸酯g-丁內(nèi)酯g-丁內(nèi)酯曱苯1，4-二曱苯(二曱苯)l-甲基-2-吡咯烷酮曱基四氫呋喃氯仿碳酸亞丙基酯褲酸三乙酯戊二腈雙(2-氯乙基)醚四氫吹喃四氫糠醇經(jīng)蒸餾的琥珀酸二甲酯4-庚酮聚合基質(zhì)材料聚二氟乙烯(PVDF)在多種制劑中的聚二氟乙烯和六氟丙烯的共聚物(PVDF-HFP)，比如ArkemaKynarPVDF741ArkemaKynarFlex2801ArkemaSuperFlexArkemaPowerFlex聚酰亞胺，比如聚酯和共聚物聚丙烯腈和共聚物52聚烯烴和共聚物聚酰胺聚(酰胺-酰亞胺)聚(酰胺-酯)聚酰亞胺聚偶氮曱堿聚苯并嚅唑聚苯并咪哇聚硅氧烷聚硅氧烷共聚物聚(甲基倍半硅氧烷)離子型液體l-丁基-l-曱基-吡咯烷錙二(三氟甲基磺酰基)酰亞胺(BMPTFMSI)1-己基-3-甲基-咪唑鏡三(五氟乙基)三氟磷酸酯(HMIPFETFP)1-己基-3-曱基-咪唑鎰二(三氟曱基磺?；?酰亞胺(HMITFMSI)三己基-(十四烷基)-膦鏡三(五氟乙基)三氟磷酸酯(THTDPPFETFP)l-丁基-l-甲基-吡咯烷嗡三(五氟乙基)三氟磷酸酯(BMPPFETFP)三己基-(十四烷基)-膦鏡二(三氟甲基磺?；?酰亞胺(THTDPTFMSI)制劑離子型液體與聚合物的比例聚合物在溶劑中的wt%沉積條件(加速度一IO，OOORPM/sec/sec)(第一RPM和第二RPM是指順序進(jìn)行的兩個(gè)步驟。在一些情形中，僅僅應(yīng)用一種RPM。)沉積后熱處理肌-2070:3060:4050:5040:6030:7020:800.501.001加2.002.505加第一RPM時(shí)間(sec)第二RPM時(shí)間(sec)1003010003010030200030100303000301003040003010030簡(jiǎn)601003020006010030300060100304卿60100030200030300030400030■60200060300060400060溫度(。c)時(shí)間(mln)2510802530025120601060560370107057037028510855852905903902100510031002100111031102110112021201在一些實(shí)施方案中，制備(2516)電解質(zhì)(例如，307)用于沉積反電極(例如，309)。在一些實(shí)施方案中，所述制備包括應(yīng)用粘合促進(jìn)劑(例如，來(lái)自于SiliconResources,Inc(www.siliconresources.com)的AP200、AP225、AP221、AP001或者AP310)。在一些實(shí)施方案中，對(duì)基片進(jìn)行清洗，從而除去可能已經(jīng)積累在表面上的揮發(fā)性有機(jī)化合物。在一些實(shí)施方案中，對(duì)所述電解質(zhì)進(jìn)行濺射凈化。如果在沉積電解質(zhì)和沉積反電極之間存在顯著延遲，那么可能就需要對(duì)電解質(zhì)表面進(jìn)行制備。將反電極(例如，309)沉積(2518)在基片上?？梢杂米鞣措姌O的材料包括但不限于，銀、銅、鈦、鉭、鋁、鴒、氮化鈦、鈦鴿、氮化鉭和導(dǎo)電的氧化物(比如銦錫氧化物)。常規(guī)的、眾所周知的BEOL半導(dǎo)體加工方法可以用來(lái)連接反電極(2520)、封裝分子存儲(chǔ)裝置(和其它部件)和另外完成分子存儲(chǔ)器的制造。圖26是表示根據(jù)本發(fā)明一種實(shí)施方案的制造具有輔助反電極的一系列分子存儲(chǔ)裝置的方法流程圖，圖27a~27i為圖解說(shuō)明該方法的截面示意圖。所述加工步驟與上述類似，在此將不再對(duì)其進(jìn)行詳述。工作電極2703在導(dǎo)電通孔和/或塞2701之上形成(2602)，所述導(dǎo)電通孔和/或塞2701向下延伸穿過(guò)鈍化和平面化層(例如，2702)，從而與存取晶體管(803)或者其它活性裝置形成電連接。在一些實(shí)施方案中，所述工作電極2703通過(guò)在塞2701和2700以及絕緣層2702之上沉積、布圖和蝕刻導(dǎo)電薄膜而形成，所述塞2701和2700以及絕緣層2冗2預(yù)先通過(guò)常規(guī)BEOL工藝形成(圖27a)。一部分導(dǎo)電薄膜2704還可以用來(lái)形成用于偏置輔助反電極2707(在圖27a不存在)的電連接。將絕緣層2705(例如，Si02)沉積和平面化至工作電極2703的頂部表面(例如，通過(guò)化學(xué)機(jī)械拋光)(圖27b)。沉積(圖27c)絕緣層2706(例如，Si<32)。在絕緣層2706內(nèi)對(duì)將輔助反電極連接至襯底互連層(例如，2704)的接觸孔進(jìn)行布圖和蝕刻。00237形成(2604)輔助反電極r707。在一些實(shí)施方案中，通過(guò)以下方式制備輔助反電極將導(dǎo)電膜沉積在絕緣層2706上，然后布圖和蝕刻貫穿導(dǎo)電膜2707和絕緣體2706的孔，由此暴露工作電極2703的表面(圖27d)。輔助反電極通過(guò)絕緣體2706中的孔與互連層270456形成電連接。00238]通過(guò)沉積、布圖和蝕刻絕緣層(例如，Si02)2708形成容納電解質(zhì)2710的孔(圖27e)。將氧化還原活性分子2709沉積和化學(xué)附著(2606)至工作電極2703和輔助反電極2707上，從而將分子2709電連接至電極(圖27f)。在一些實(shí)施方案中，選擇性的化學(xué)吸附工藝被用于將分子2709附著到工作電極2703和輔助反電極2707上。在一些實(shí)施方案中，分子2709在工作電極2703和輔助反電極2707上形成一層或者多層化學(xué)吸附的物質(zhì)層。在一些實(shí)施方案中，分子2709在工作電極2703和輔助反電極2707上形成SAMs。在一些實(shí)施方案中，電連接至工作電極2703的分子2709與電連接至輔助反電極2707的分子2709相同。在一些實(shí)施方案中，電連接至工作電極2703的分子2709與電連接至輔助反電極2707的分子2709不同。反電極2711可以通過(guò)，例如在電解質(zhì)2710頂部上沉積、布圖和蝕刻導(dǎo)電層而得到形成(2610)(圖27h)。此外，單個(gè)ReAM可以具有兩個(gè)或者更多個(gè)氧化還原活性亞基。例如，如圖29A所示，其中存在兩個(gè)氧化還原活性亞基，p卜啉(示于圖29中，不存在金屬)和二茂鐵(它們都可以任選地被獨(dú)立選擇的取代基在任何位置取代，如下所述并且描繪在圖29B中)，通常但是任選地，它們經(jīng)連接物L(fēng)進(jìn)行連接。類似地，可以將夾層配位化合物看作是單個(gè)ReAM。這與由單體聚合的ReAMs的情形不同；例如，圖29C表明了圖29B的聚合形式，其中h為2或者更大的整數(shù)。此夕卜，本發(fā)明的金屬離子/配合物可以連接有平衡離子，在此通常未描繪。大環(huán)配體在一些實(shí)施方案中，所述大環(huán)配體選自卟啉(特別是如下所定義的p卜啉衍生物)和環(huán)烯衍生物。p卜淋在一種優(yōu)選的實(shí)施方案中，氧化還原活性分子可以為如圖28A結(jié)構(gòu)式所示的茂金屬，其中L為連接物，M為金屬(例如，F(xiàn)e、Ru、OsCo、Ni、Ti、Nb、Mn、Re、V、Cr、W)，S1和S2為獨(dú)立地選自以下的取代基芳基、苯基、環(huán)烷基、烷基、卣素、烷氧基、烷硫基、全氟烷基、全氟芳基、吡啶基、氰基、氰硫基、硝基、氨基、烷基氨基、?；⒒腔?、磺酰基、亞氨基、酰氨基和氨基曱酰基。00257在優(yōu)選的實(shí)施方案中，取代的芳基連接在吟啉上，芳基上的取代基由以下組成芳基、苯基、環(huán)烷基、烷基、卣素、烷氧基、烷硫基、全氟烷基、全氟芳基、吡啶基、氰基、氰硫基、硝基、氨基、烷基氨基、?；?、磺基、磺酰基、亞氨基、酰氨基和氨基曱?；?0258]特別優(yōu)選的取代基包括但不限于，4-氯苯基、3-乙酰胺基苯基、2，4-二氯-4-三氟甲基以及在美國(guó)專利6,208,553、6,381,169、6,657,884、6,324,091、6，272，038、6,212,093、6,451,942、6，777，516、6,642,376、6,728,129和6,855,417中所公開(kāi)的取代基，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考，特別是對(duì)于其中所述的取代基和化合物。優(yōu)選取代基提供小于約2伏特的氧化還原電勢(shì)范圍。X選自基質(zhì)、可以共價(jià)連接至基質(zhì)的活性部位(例如，醇、硫醇等等)。應(yīng)當(dāng)理解，在一些實(shí)施方案中，L-X可以為醇或者硫醇。L-X優(yōu)選為4-羥基苯基、4-(2-(4-羥基苯基)乙炔基)苯基、4-羥甲基苯基、4-巰基苯基、4-(2-(4-巰基苯基)乙炔基)苯基、4-(巰基甲基)苯基、4-氬竭基苯基、4-(2-(4-氳竭基苯基)乙炔基)苯基、4-(氫硒基甲基)苯基、4-氫碲基苯基、4-(2-(4-氬碲基苯基)乙炔基)苯基和4-(氫碲基曱基)苯基。對(duì)用于本發(fā)明儲(chǔ)存裝置中的氧化還原活性分子的氧化還原活性單元的空穴貯存和空穴躍遷性能的控制使得可以對(duì)所述存儲(chǔ)裝置的結(jié)構(gòu)進(jìn)行精確控制。上述調(diào)節(jié)的使用貫穿于合成設(shè)計(jì)。空穴存儲(chǔ)性質(zhì)取決于用于構(gòu)成存儲(chǔ)介質(zhì)的氧化還原活性單元或者亞基的氧化電勢(shì)。通過(guò)選擇骨架分子、相關(guān)金屬和末端取代基，可以對(duì)空穴存儲(chǔ)性能和氧化還原電勢(shì)進(jìn)行精確調(diào)節(jié)(Yang等人(1999)J.PorphyrinsPhthalocyanines，3:117-147)，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。例如，在使用吟啉的情形中，Mg外啉比ZnP卜啉更易于氧化，并且吸電子或者給電子芳基可以調(diào)節(jié)其氧化性能。空穴躍遷存在于納米結(jié)構(gòu)的等能卟啉中并且經(jīng)連接p卜啉的共價(jià)連接物進(jìn)行介導(dǎo)(Seth等人(1994)J.Am.Chem.Soc，116:10578-10592，Seth等人(1996)J.Am.Chem.Soc,118:11194-11207,Strachan等人(1997)J.Am.Chem.Soc,119:11191-11201;Li等人(1997)J.Mater.Chem.，7:1245-1262，Strachan等人(1998)Inorg.Chem.，37:1191-1201，Yang等人(1999)J.Am.Chem.Soc，121:4008-4018)，其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。此外，在"卟啉"的定義范圍內(nèi)包括含有p卜啉前配體和至少一個(gè)金屬離子的p卜啉配合物。對(duì)于p卜啉化合物，適宜的金屬將取決于用作配位原子的雜原子，但是其通常選自過(guò)渡金屬離子。在此使用的術(shù)語(yǔ)"過(guò)渡金屬"一般是指元素周期表第3-12列的38種元素。一般過(guò)渡金屬的特征在于它們的價(jià)電子或者它們用于與其它元素結(jié)合的電子，它們一般存在多于一個(gè)的殼層中，從而通常顯示出數(shù)個(gè)常見(jiàn)的氧化態(tài)。在某些實(shí)施方案種，本發(fā)明的過(guò)渡金屬包括但不限于以下金屬中的一種或者多種鈧、鈦、釩、鉻、錳、鐵、鈷、鎳、銅、鋅、釔、鋯、鈮、鉬、锝、釕、銠、鈀、銀、鎘、鉿、鉭、鴒、錸、鋨、銥、鉤、金、汞和/或伊。其它大環(huán)還存在許多基于環(huán)烯衍生物的大環(huán)。圖33顯示了大概基于環(huán)烯/cyclam衍生物的許多大環(huán)前配體，其可以包括通過(guò)含有獨(dú)立選擇的碳或者雜原子而擴(kuò)大的骨架擴(kuò)展。在一些實(shí)施方案中，至少一個(gè)R基團(tuán)為氧化還原活性亞基，優(yōu)選為與金屬電子共軛的亞基。在一些實(shí)施方案中，包括當(dāng)至少一個(gè)R基團(tuán)為氧化還原活性亞基時(shí)，兩個(gè)或者更多個(gè)相鄰的R2基團(tuán)形成環(huán)或者芳基。及其衍生物是已經(jīng)用于多種化學(xué)(Connelly等人Chem.Rev.96:877-910(1996)，在此引入作為參考)和電化學(xué)(Geiger等人，AdvancesinOrganometallicChemistry23:1-93;和Geiger等人，AdvancesinOrganometallicChemistry24:87，在此引入作為參考)電子轉(zhuǎn)移或者"氧化還原"反應(yīng)中的原型實(shí)施例。多種第一、笫二和第三排的過(guò)渡金屬茂金屬衍生物可以用作氧化還原部分(和氧化還原亞基)。其它可能的適宜有機(jī)金屬配體包括環(huán)芳烴，比如苯，從而形成二(芳烴)合金屬化合物及其環(huán)取代和環(huán)稠合衍生物，其中二(苯)合鉻是原型實(shí)施例；其它非環(huán)兀鍵配體(比如烯丙基(-l)離子或者丁二烯)形成可能的適宜有機(jī)金屬化合物，并且所有這些配體都連同其它71鍵和5鍵配體一起構(gòu)成一般類型的有機(jī)金屬化合物，其中存在金屬-碳鍵。對(duì)多種具有橋接的有機(jī)配體、非橋接的配體以及有或者沒(méi)有金屬-金屬鍵的所述化合物的二聚體和低聚物的電化學(xué)研究都是有用的。當(dāng)一種或者多種共配體為有機(jī)金屬配體時(shí)，所述配體通常經(jīng)有機(jī)金屬配體中的一個(gè)碳原子進(jìn)行連接，不過(guò)對(duì)于雜環(huán)配體，連接可以經(jīng)其它原子進(jìn)行。優(yōu)選的有機(jī)金屬配體包括茂金屬配體，包括其取代衍生物和metalloceneophanes(參見(jiàn)CottonandWilkenson,supra的第1174頁(yè))。例如，比如甲基環(huán)戊二烯基的茂金屬配體衍生物，同時(shí)優(yōu)選帶有多個(gè)曱基(比如五曱基環(huán)戊二烯基)，可以用于增強(qiáng)茂金屬的穩(wěn)定性。在一些實(shí)施方案中，所述茂金屬衍生為帶有一個(gè)或者多個(gè)在此所述取代基的化合物，特別是改變亞基或者部分氧化還原電勢(shì)的取代基。如在此所述，可以使用任意的配體組合。優(yōu)選的組合包括a)所有配體都是氮給體配體；b)所有的配體都是有機(jī)金屬配體。夾層配位配合物在一些實(shí)施方案中，所述ReAMs為夾層配位配合物。術(shù)語(yǔ)"夾層配位化合物"或者"夾層配位配合物"是指式L-Mn-L的化合物，其中L各自為雜環(huán)配體(如下所述)，M各自為金屬，n為2或者更多，最優(yōu)選2或者3，和金屬各自位于一對(duì)配體之間并且鍵合在各個(gè)配體的一個(gè)或者多個(gè)雜原子(并且典型地為許多雜原子，例如2、3、4、5)上(取決于金屬的氧化態(tài))。由此，夾層配位化合物并非是有機(jī)金屬化合物比如二茂鐵，在有機(jī)金屬化合物中金屬鍵合在碳原子上。在夾層配位化合物中所述配體通常以層疊的方向布置(即，通常共表面定向和彼此軸向?qū)R排列，不過(guò)它們能夠或者不能圍繞它們彼64此相對(duì)的軸旋轉(zhuǎn))(參見(jiàn)，例如，NgandJiang(1997)ChemicalSocietyReviews26:433-442，在此引入作為參考)。夾層配位配合物包括但不限于"雙層結(jié)構(gòu)夾層配位化合物"和"三層結(jié)構(gòu)夾層配位化合物"。夾層配位化合物的合成和應(yīng)用詳述于美國(guó)專利6,212,093、6,451,942和6,777,516中；并且這些分子的聚合描述于美國(guó)S.N.10/800,147中，其標(biāo)題為"ProcedureforPreparingRedox畫ActivePolymersonSurfaces",Bocian、Liu和Lindsey,受讓人為RegentsoftheUniversityofCalifornia,其全文在此引入作為參考，特別是用于加成配合物和"單個(gè)"大環(huán)"配合物，，的單獨(dú)取代基。此外，還可以使用這些夾層化合物的聚合物；這包括如U.S.S.N6，212，093、6,451,942和6,777,516所述的"二元"和"三元"夾層化合物；并且這些分子的聚合描述于美國(guó)S.N.10/800,147中，其標(biāo)題為"ProcedureforPreparingRedox陽(yáng)ActivePolymersonSurfaces",Bocian、Liu和Lindsey,受讓人為RegentsoftheUniversityofCalifornia,非大環(huán)前配體和配合物利用碳、氧、硫和磷的適宜cj給體配體在本領(lǐng)域是已知的。例如，適宜的a碳給體公開(kāi)于CottonandWilkenson，AdvancedOrganicChemistry,第五版，JohnWiley&Sons,1988中，在此引入作為參考；例如，參見(jiàn)38頁(yè)。類似地，適宜的氧配體包括冠醚、水以及本領(lǐng)域已知的其它氧配體。膦和取代膦也是適宜的；參見(jiàn)CottonandWilkenson第38頁(yè)。本發(fā)明存儲(chǔ)元件還可以包括如上所述ReAMs的聚合物；例如，可以使用卟啉聚合物(包括卟啉配合物的聚合物)、大環(huán)配合物聚合物和含有兩個(gè)氧化還原活性亞基的ReAMs等。所述聚合物可以為均聚物或者雜聚物，并且可以包括單體ReAMs的多種不同混合物，其中"單體，，還可以包括含有兩個(gè)或者更多個(gè)亞基的ReAMs(例如，夾層配位化合物、被一個(gè)或者多個(gè)二茂鐵取代的p卜啉衍生物等)。ReAM聚合物描述于美國(guó)申請(qǐng)順序號(hào)10/800,147中，標(biāo)題為ProcedureforPreparingRedox-ActivePolymersonSurfaces,Bocian，Liu和Lindsey,受讓人為RegentsoftheUniversityofCalifornia,其全部?jī)?nèi)容在此引入作為參考。電極上聚合物的構(gòu)造可以不同。在一些實(shí)施方案中，聚合物在Z方向上為線性(該方向垂直于基質(zhì)表面，如圖30A中所示)，并且任選可以是交聯(lián)的(圖30B)。還可以預(yù)期Z方向上的支鏈聚合物，并且任選它也可以是交聯(lián)的。還包括在X-Y方向(圖30C)的線性聚合物或者支鏈聚合物和/或交聯(lián)聚合物。此外，在上述任何構(gòu)造中還可以應(yīng)用聚合物混合物。在一些實(shí)施方案中，優(yōu)選控制ReAMs的方向和距離(不論是聚合物還是單體)的構(gòu)造(包括連接物的選擇)，由此通?？梢垣@得ReAMs的更高密度以及更佳電子轉(zhuǎn)移和電子轉(zhuǎn)移速率。連接物的長(zhǎng)度可以對(duì)電荷的速率和保持有貢獻(xiàn)。通常，聚合作用實(shí)施方案有賴于取代基的使用，這將導(dǎo)致附著至電極表面以及聚合至其它ReAMs上。如美國(guó)申請(qǐng)順序號(hào)10/800,147所述，其標(biāo)題為"ProcedureforPreparingRedox-ActivePolymersonSurfaces,"Bocian、Liu和Lindsey,受讓人為RegentsoftheUniversityofCalifornia,存在兩種合成這些ReAMs的一般方法在表面上原位"聚合"，和預(yù)聚合，隨后利用一種或者多種連接部分加成到表面上，詳述于美國(guó)申請(qǐng)順序號(hào)10/800，147中，其全文在此引入作為參考，并且在此特別稱作為"一步"和"兩步"聚合/連接步驟。取代基在此應(yīng)用的"芳基"或者其語(yǔ)法等價(jià)用語(yǔ)實(shí)施包括單取代和多取代芳環(huán)、單環(huán)和多環(huán)系統(tǒng)、單取代和多取代雜環(huán)和雜芳環(huán)和環(huán)狀系統(tǒng)(比如吡啶、呋喃、塞吩、吡咯、丐l咮和嘌呤)的芳環(huán)。在此應(yīng)用的"硝基"是指-N02基團(tuán)。在此應(yīng)用的"含硫部分"是指含有硫原子的化合物，包括但不限于硫雜化合物、硫代化合物、磺基化合物、硫醇(-SH和-SR)和硫化物(-RSR-)，包括亞硫酰基和磺?；Ｔ诖藨?yīng)用的"含磷部分"是指含磷化合物，包括但不限于膦和磷酸酯。在此應(yīng)用的"含硅部分，，是指含硅化合物。在此應(yīng)用的"醚"是指-O-R基團(tuán)。優(yōu)選的酸包括烷氧基，并且優(yōu)選0-(CH2)2CH3和-0-(CH2)4CH3。00295]在此應(yīng)用的"酯"是指-COOR基團(tuán)。在此應(yīng)用的"醛，，是指-RCHO基團(tuán)。00298在此應(yīng)用的"醇"是指-OH基團(tuán)和烷基醇-ROH。在此應(yīng)用的"酰胺基"是指-RCONH-或者RCONR-基團(tuán)。00300在此應(yīng)用的"乙二醇，，是指-(0-CH2-CH2)n-基團(tuán)，不過(guò)亞乙基的每個(gè)碳原子還可以被單取代或者雙取代，即-(0-CRrCR2)n-，其中R如上所述。還優(yōu)選其它雜原子代替了氧的乙二醇衍生物(即-(N-CH2-CH2)n-或者-(S-CHrCH2)n-，或者帶有取代基)。連接部分00301如本文中所述，連接部分(在此表示為"Z")用于將本發(fā)明的ReAMs連接至電極上。"帶有連接基團(tuán)的分子"包括其中連接基團(tuán)為分子固有組成部分的分子、與連接分子加成的衍生分子、和帶有含有連接基團(tuán)的連接物的衍生分子。連接部分的性質(zhì)取決于電極基質(zhì)的組成。通常，連接部分與連接物(如果存在)一起允許存儲(chǔ)分子與電極的電子偶合。通常，適宜的連接部分包括但不限于，羧酸、羧酸酯、醇、硫醇(包括S-乙?；虼?、硒醇、碲醇、膦酸、硫代膦酸酯、胺、酰胺、三曱基甲硅烷基芳烴、腈、芳基和烷基(包括取代芳基和取代烷基，比如碘代芳基和溴代曱基)。美國(guó)申請(qǐng)順序號(hào)10/800,147，標(biāo)題為"ProcedureforPreparingRedox-ActivePolymersonSurfaces",Bocian，Liu和Lindsey，受讓人為RegentsoftheUniversityofCalifornia,基于上述目的在此引入作為參考，其提供了適宜連接部分和連接物的詳盡目錄((各自獨(dú)立，并且為"L-Z"基團(tuán))；參見(jiàn)107-113段)。應(yīng)當(dāng)指出，連接部分可以形成經(jīng)單個(gè)基團(tuán)(例如，"單足"連接)或者多個(gè)基團(tuán)("多足"連接)連接的ReAM(或者連接至ReAM的連接物)。在一些實(shí)施方案中，多足連接(比如三足連接)會(huì)導(dǎo)致ReAM(包括ReAM聚合物)更為固定的定位，由此可以產(chǎn)生更高密度和更清晰的信號(hào)。應(yīng)用硫醇、羧酸、醇和膦酸的多足(包括三足)連接部分是特別誘人的。如參考的申請(qǐng)中所公開(kāi)，一些實(shí)施方案應(yīng)用了基于三苯甲烷和四苯基曱烷單元的連接部分，其中2個(gè)或者3個(gè)苯基可以被適宜的連接官能團(tuán)所取代(例如，比如Z-乙?；虼嫉牧虼蓟蛘叨u基磷?；?連接物連接物可以用于本發(fā)明多種構(gòu)造中(包括將附著部分連接至本發(fā)明ReAMs上)，將ReAMs的氧化還原活性亞基相連接，以及用于ReAMs聚合反應(yīng)中。為了實(shí)現(xiàn)在低壓和小電池尺寸下的快速寫和/或刪除操作，應(yīng)用了連接物，可以對(duì)用于本發(fā)明的連接物尺度進(jìn)行最優(yōu)化。最優(yōu)的連接物尺寸可以通過(guò)理論計(jì)算得到(參見(jiàn)，U.S.S.N60/473,782，在此引入作為參考)。其它連接物(和事實(shí)上也與ReAMs相適合的連接物)可以僅僅憑經(jīng)驗(yàn)通過(guò)以下方法進(jìn)4亍測(cè)定，如本文以及引用的參考文獻(xiàn)所述將ReAM連接至表面，和進(jìn)行伏安測(cè)量法，從而測(cè)定連接聚合物的表面性能?；€、IrO、RuO、OsO、RhO、ITO或者其組合。7、權(quán)利要求l的裝置，其中所述輔助反電極含有金、鋁、銀、碳、鴒、銅、鉑、鈦、鉭、鴒、多晶體硅、納米晶體硅、氮化鈦、氮化鉭、鴒化鈦、IrO、RuO、OsO、RhO、ITO或者其組合。8、權(quán)利要求l的裝置，其中所述電解質(zhì)包括聚合物基質(zhì)和離子型液體；傳導(dǎo)離子的玻璃或者陶瓷；傳導(dǎo)離子的過(guò)渡金屬氧化物，或者固體電解質(zhì)。9、一種存儲(chǔ)元件，其包括與微米或者亞微米尺寸電化學(xué)電池相連接的開(kāi)關(guān)裝置，其中所述電化學(xué)電池包括工作電極；反電極；輔助反電極；連接工作電極、反電極和輔助反電極的電解質(zhì)；和與至少一個(gè)電極電連接的氧化還原活性分子。10、一種存儲(chǔ)器陣列，其包括一系列存儲(chǔ)元件，其中至少一些存儲(chǔ)元件包括與微米或者亞微米尺寸的電化學(xué)電池相連接的開(kāi)關(guān)裝置，其中所述電化學(xué)電池包括工作電極；反電極；輔助反電極；連接工作電極、反電極和輔助反電極的電解質(zhì)；和與至少一個(gè)電極電連接的氧化還原活性分子。11、權(quán)利要求10的存儲(chǔ)器陣列，其中該陣列包括至少250,000個(gè)具有連接至微米或者亞微米尺寸的電化學(xué)電池的開(kāi)關(guān)裝置的存儲(chǔ)元件。12、一種計(jì)算裝置，其包括與包括一系列存儲(chǔ)元件的分子存儲(chǔ)器相連的中央處理器，其中至少一些存儲(chǔ)元件包括與微米或者亞微米尺寸的電化學(xué)電池相連接的開(kāi)關(guān)裝置，其中該電化學(xué)電池包括工作電極；反電極；輔助反電極；連接工作電極、反電極和輔助反電極的電解質(zhì)；和與至少一個(gè)電極電連接的氧化還原活性分子。13、權(quán)利要求12的計(jì)算裝置，其中該計(jì)算裝置為便攜式計(jì)算機(jī)、個(gè)人數(shù)字助手、手機(jī)、數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼攝像機(jī)或者嵌入式計(jì)算機(jī)。14、權(quán)利要求12的計(jì)算裝置，其中所述開(kāi)關(guān)裝置為晶體管。15、一種分子存儲(chǔ)裝置，包括微米或者亞微米尺寸的電化學(xué)電池，該電化學(xué)電池包括與化學(xué)吸附的存儲(chǔ)分子層電連接的工作電極；與化學(xué)吸附的氧化還原活性分子層電連接的反電極；和連接工作電極和反電極的電解質(zhì)。16、權(quán)利要求15的裝置，其中所述化學(xué)吸附的存儲(chǔ)分子層和化學(xué)吸附的氧化還原活性分子層基本上是彼此共面的。17、一種存儲(chǔ)元件，包括與微米或者亞微米尺寸的電化學(xué)電池相連接的開(kāi)關(guān)裝置，其中該電化學(xué)電池包括與化學(xué)吸附的存儲(chǔ)分子層電連接的工作電極；與化學(xué)吸附的氧化還原活性分子層電連接的反電極；和連接工作電極和反電極的電解質(zhì)。18、一種存儲(chǔ)器陣列，包括一系列存儲(chǔ)元件，其中至少一些存儲(chǔ)元件包括與微米或者亞微米尺寸的電化學(xué)電池相連接的開(kāi)關(guān)裝置，其中所述電化學(xué)電池包括與化學(xué)吸附的存儲(chǔ)分子層電連接的工作電極；與化學(xué)吸附的氧化還原活性分子層電連接的反電極；和連接工作電極和反電極的電解質(zhì)。19、一種計(jì)算裝置，包括與包括一系列存儲(chǔ)元件的分子存儲(chǔ)器相連接的中央處理器，其中至少一些存儲(chǔ)元件包括與微米或者亞微米尺寸的電化學(xué)電池相連接的開(kāi)關(guān)裝置，其中所述電化學(xué)電池包括與化學(xué)吸附的存儲(chǔ)分子層電連接的工作電極；與化學(xué)吸附的氧化還原活性分子層電連接的反電極；和連接工作電極和反電極的電解質(zhì)。20、一種讀取分子存儲(chǔ)裝置的方法，包括將位線連接至電化學(xué)電池上，其中所述電化學(xué)電池包括與存儲(chǔ)分子電連接的工作電極；反電極；輔助反電極；和連接工作電極、反電極和輔助反電極的電解質(zhì)；和監(jiān)測(cè)位線，獲取指示存儲(chǔ)分子的氧化態(tài)的電位變化。21、權(quán)利要求20的方法，其中所述輔助反電極電連接至氧化還原活性分子上。22、權(quán)利要求20的方法，其中所述電化學(xué)電池為微米或者亞微米尺寸的。23、一種寫入分子存儲(chǔ)裝置的方法，包括將位線連接至電化學(xué)電池，其中該電化學(xué)電池包括電連接至存儲(chǔ)分子的工作電極；反電極；輔助反電極；和連接工作電極、反電極和輔助反電極的電解質(zhì)；和對(duì)位線施加電壓來(lái)設(shè)定存儲(chǔ)分子的氧化態(tài)。24、權(quán)利要求23的方法，其中所述輔助反電極電連接至氧化還原活性分子上。25、權(quán)利要求23的方法，其中所述電化學(xué)電池為微米或者亞微米尺寸的。26、一種讀取分子存儲(chǔ)裝置的方法，包括將位線連接至電化學(xué)電池上，其中該電化學(xué)電池包括與化學(xué)吸附的存儲(chǔ)分子層電連接的工作電極；與化學(xué)吸附的氧化還原活性分子層電連接的反電極；和連接工作電極和反電極的電解質(zhì)；和監(jiān)測(cè)位線，獲取指示存儲(chǔ)分子的氧化態(tài)的電位變化。27、一種寫入分子存儲(chǔ)裝置的方法，包括將位線連接至電化學(xué)電池，其中該電化學(xué)電池包括與化學(xué)吸附的存儲(chǔ)分子層電連接的工作電極；與化學(xué)吸附的氧化還原活性分子層電連接的反電極；和連接工作電極和反電極的電解質(zhì)；和對(duì)位線施加電壓來(lái)設(shè)定存儲(chǔ)分子的氧化態(tài)。28、一種裝置，包括涂覆元件，它被構(gòu)造成用于將氧化還原活性分子沉積在單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片上；包含所述涂覆元件的封閉室；一個(gè)或者多個(gè)氣體傳感器，它監(jiān)測(cè)封閉室內(nèi)的一種或者多種氣體；和控制系統(tǒng)，它管理涂覆元件的操作。29、權(quán)利要求28的裝置，其中所述一個(gè)或者多個(gè)氣體傳感器監(jiān)測(cè)封閉室內(nèi)的水和氧氣。30、一種裝置，包括加熱元件，它被構(gòu)造成用于將單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片退火至350-450"C;包含所述加熱元件的封閉室；一個(gè)或者多個(gè)氣體傳感器，它監(jiān)控封閉室內(nèi)的一種或者多種氣體；和控制系統(tǒng)，它管理加熱元件的操作。31、權(quán)利要求30的裝置，其中所述一個(gè)或者多個(gè)氣體傳感器監(jiān)測(cè)封閉室內(nèi)的水和氧氣。32、一種集成裝置，包括涂覆元件，它被構(gòu)造成用于將氧化還原活性分子沉積在單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片上；加熱元件，它被構(gòu)造成用于將單獨(dú)制造的硅片退火至350~450TC;一個(gè)或者多個(gè)包含所述的涂覆元件和所述的加熱元件的封閉室；一個(gè)或者多個(gè)氣體傳感器，它監(jiān)控一個(gè)或者多個(gè)封閉室內(nèi)的一種或者多種氣體；和控制系統(tǒng)，管理涂覆元件和加熱元件的操作。33、權(quán)利要求32的裝置，其中所述一個(gè)或者多個(gè)氣體傳感器監(jiān)控所述環(huán)境中的水和氧氣。34、一種裝置，包括涂覆元件，它被構(gòu)造成用于將電解質(zhì)沉積在單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片上；包含所述涂覆元件的封閉室；一個(gè)或者多個(gè)氣體傳感器，它監(jiān)控封閉室內(nèi)的一種或者多種氣體；和控制系統(tǒng)，它管理涂覆元件的操作。35、權(quán)利要求34的裝置，其中所述一個(gè)或者多個(gè)氣體傳感器監(jiān)控封閉室內(nèi)的水和氧氣。36、一種方法，包括在單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片上，通過(guò)下述方法制造一系列分子存儲(chǔ)裝置形成一系列工作電極；形成一個(gè)或者多個(gè)用于所述系列分子存儲(chǔ)裝置的輔助反電極；將存儲(chǔ)分子附著到工作電極上；形成一種或者多種用于所述系列分子存儲(chǔ)裝置的電解質(zhì)；和形成一種或者多種用于所述系列分子存儲(chǔ)裝置的反電極。37、權(quán)利要求36的方法，包括將氧化還原活性分子附著到一個(gè)或者多個(gè)輔助反電極上。38、權(quán)利要求36的方法，其中一個(gè)或者多個(gè)反電極的形成是以一種降低或者消除氧化還原分子暴露于將會(huì)分解該分子的輻射的方式而實(shí)現(xiàn)的。39、一種方法，包括在第一監(jiān)測(cè)的氣體環(huán)境下，將氧化還原活性分子沉積在單獨(dú)制造的半導(dǎo)體片的表面上；在第二監(jiān)測(cè)的氣體環(huán)境下，將一些氧化還原活性分子化學(xué)附著至半導(dǎo)體片的許多工作電極表面上；從所述半導(dǎo)體片上除去未化學(xué)附著的氧化還原活性分子；在所述半導(dǎo)體片上形成電解質(zhì)；和將導(dǎo)體沉積在所述電解質(zhì)上。40、權(quán)利要求39的方法，其中在第一和第二監(jiān)測(cè)的氣體環(huán)境中監(jiān)測(cè)氧氣和水蒸氣。41、權(quán)利要求39的方法，其中至少一些附著的氧化還原活性分子位于一層或者多層化學(xué)吸附層中。42、權(quán)利要求39的方法，其中導(dǎo)體在電解質(zhì)上沉積的是以一種降低或者消除氧化還原分子暴露于將會(huì)分解所述分子的輻射的方式而實(shí)現(xiàn)的。全文摘要本發(fā)明公開(kāi)了分子存儲(chǔ)器，即摻入了用于電荷存儲(chǔ)的分子的存儲(chǔ)器。還公開(kāi)了分子存儲(chǔ)單元、分子存儲(chǔ)陣列和包括分子存儲(chǔ)器的電子裝置，以及用于制造分子存儲(chǔ)器的加工系統(tǒng)和方法。在此還公開(kāi)了使得半導(dǎo)體裝置和互連部件能夠采用分子存儲(chǔ)器集成制造的制造分子存儲(chǔ)器的方法。文檔編號(hào)H01L51/00GK101426617SQ200580013610公開(kāi)日2009年5月6日申請(qǐng)日期2005年4月29日優(yōu)先權(quán)日2004年4月29日發(fā)明者A·R·加洛,K·J·莫布利,R·什里瓦斯塔瓦,T·德波爾斯克,W·庫(kù)爾申請(qǐng)人:澤塔科爾公司