專利名稱：形狀記憶裝置的制作方法
形狀記憶裝置政府資助本發(fā)明根據(jù)Tera級(jí)納米裝置的國(guó)家項(xiàng)目授予的OSP號(hào)46108/A001 下的政府支持進(jìn)行。美國(guó)政府具有本發(fā)明的某些權(quán)利。相關(guān)申請(qǐng)本申請(qǐng)要求美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)?zhí)?0/721，150 (2005年9月27日提交，名 稱為"MEMORY DEVICE")的優(yōu)先權(quán)，并通過(guò)參考合并于此。
背景技術(shù)：
非易失性存儲(chǔ)器非常普及。它們用于數(shù)碼相機(jī)、蜂窩電話、音樂(lè) 播放器、計(jì)算機(jī)以及其它需要快速讀取非易失性保持?jǐn)?shù)據(jù)的裝置。半 導(dǎo)體非易失性存儲(chǔ)器提供的速度盡管比SRAM慢，但是比通過(guò)其它方式 (例如磁盤)快。非易失性存儲(chǔ)器最普通的形式是各種采用浮柵區(qū)的電可擦除、可 編程存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)形式，電荷儲(chǔ)存在浮柵區(qū)中。這種結(jié)構(gòu)的許多新形式 使用幾個(gè)電子、單個(gè)電子、缺陷來(lái)降低功率，并允許將尺度縮放到小 于那些具有連續(xù)浮柵區(qū)的結(jié)構(gòu)。存儲(chǔ)器也采用缺陷和硅溝道背部的存儲(chǔ)，從而允許同時(shí)充當(dāng)晶體管和存儲(chǔ)器的能力。最終，由于所有這些方案都采用電子和空穴來(lái)存儲(chǔ)，可縮放性受 到電子數(shù)目的限制，并且在注入和抽出過(guò)程中載流子的泄漏和缺陷的 產(chǎn)生造成可靠性問(wèn)題。非常希望有可靠的低功率存儲(chǔ)器裝置，能夠縮 放到晶體管接近10mn的極限，并具有高耐久性和高速度。為了實(shí)現(xiàn)存儲(chǔ)器功能，需要兩個(gè)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)。在電子硅非易失性存儲(chǔ)器中，通過(guò)將電荷儲(chǔ)存在連續(xù)的或離散的浮柵區(qū)來(lái)實(shí)現(xiàn)準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，浮柵 區(qū)被二氧化硅和/或其它電介質(zhì)制成的阻擋區(qū)包圍，防止儲(chǔ)存的電荷的 泄漏。通過(guò)晶體管的操作測(cè)量該電荷的有或無(wú)，晶體管的閾值電壓受 儲(chǔ)存的電荷影響。非易失性存儲(chǔ)器通常以兩個(gè)穩(wěn)態(tài)實(shí)現(xiàn)，但是也可以 更多，這取決于獲得可再現(xiàn)的儲(chǔ)存的電荷數(shù)目之間的區(qū)別的能力，以 及電荷的位置，例如在晶體管的源端區(qū)域和漏端區(qū)域之間。因此，這 些非易失性存儲(chǔ)器取決于電子輸運(yùn)現(xiàn)象-在既是讀取和寫入介質(zhì)又是浮 柵區(qū)域的晶體管中。還有附加方案。 一組方案是為了獲得將晶體管連接至附加的無(wú)源 元件(即極化改變的鐵磁元件)或者連接至相變?cè)?導(dǎo)電元件的電阻改 變)的非易失性存儲(chǔ)器。這些元件通過(guò)改變單元的高、低電勢(shì)通路之間 的導(dǎo)電性而運(yùn)行?；诖鎯?chǔ)器的浮柵結(jié)構(gòu)的許多新形式使用幾個(gè)電子、單個(gè)電子、 缺陷來(lái)降低功率，并允許將尺度縮放到小于那些具有連續(xù)浮柵區(qū)的結(jié) 構(gòu)。對(duì)于信息處理找到有用的替代或增加電流途徑超過(guò)縮放CMOS的極 限的問(wèn)題的物理特性受以下限制*尺寸范圍采用的任何狀態(tài)特性必須能夠忍受環(huán)境，對(duì)環(huán)境 不敏感，界面在l-10nm的尺度范圍，* 能量范圍采用的任何狀態(tài)變化必須有大的能量最小值，即 具有大的阻擋能量(》1^或者與處理的能量尺度相當(dāng))來(lái)抑制擾動(dòng)的可 能性，并且仍然需要足夠低的能量使得在集成密度大時(shí)特性有用，* 時(shí)間范圍狀態(tài)變化必須在支持電路結(jié)構(gòu)的時(shí)間尺度內(nèi)實(shí)時(shí) 發(fā)生，并且釆用的狀態(tài)特性必須具有大于計(jì)算時(shí)間的相干時(shí)間，* 信號(hào)靈敏度和強(qiáng)度狀態(tài)特性必須保持對(duì)環(huán)境相對(duì)的不敏感， 并足夠強(qiáng)烈到容易被檢測(cè)到，在任何實(shí)現(xiàn)中可恢復(fù)。所有可能的方案采用的電荷、自旋、磁通量子、光子能量、極 化、糾纏等等特性，以及它們?cè)诎雽?dǎo)體、磁材料、鐵電材料、鐵磁材料、光學(xué)材料、有機(jī)材料-例如分子中的實(shí)現(xiàn)由于尺寸、能量、時(shí)間和 信號(hào)強(qiáng)度而受限制?；陔姾傻姆桨傅姆秶?以電壓和電流作為信號(hào))， 例如在晶體管和存儲(chǔ)器中，其基礎(chǔ)在于在有用的尺度內(nèi)具有期望的 時(shí)間、能量尺度的長(zhǎng)相干時(shí)間和高信號(hào)強(qiáng)度。這種特性保持了多種材 料(半導(dǎo)體性的、無(wú)機(jī)的、有機(jī)的)，因?yàn)閳?chǎng)效應(yīng)的有效輸運(yùn)和控制。這種方案在l-10nm尺寸范圍內(nèi)的失效源于失去了輸運(yùn)機(jī)制對(duì)于隧道效應(yīng)的優(yōu)勢(shì)，因?yàn)槭チ耸沟醚b置對(duì)環(huán)境敏感的集體效應(yīng)，以及能量-時(shí)間 相互作用(一種形式是功率耗散)的結(jié)果。通過(guò)尺度縮放失去的集體效應(yīng)是所有替代方案的特性的共同變化。5nmX5nmX5nm的體積內(nèi)有可能容納幾萬(wàn)個(gè)原子/核子和電子在金 屬性系統(tǒng)中，以及大量的束縛電子。在半導(dǎo)體性的無(wú)機(jī)、有機(jī)系統(tǒng)內(nèi) 可能有用的電子數(shù)量非常小，甚至減少到單位數(shù)，出現(xiàn)經(jīng)典的單電子 效應(yīng)。類似的增加也保持基于光子的方案。磁、鐵電現(xiàn)象以及金屬性 導(dǎo)電是狀態(tài)特性的實(shí)例，這些狀態(tài)特性連續(xù)得益于最小尺度的大集體 效應(yīng)，盡管不可避免地，這些也必須克服表面和界面感應(yīng)競(jìng)爭(zhēng)(順磁性、 表面散射等等)。


圖1A、圖1B和圖1C示出根據(jù)示例性實(shí)施例，利用機(jī)械效應(yīng)提供雙 穩(wěn)態(tài)位置。圖2A、圖2B、圖2C和圖2D示出根據(jù)示例性實(shí)施例，利用與晶體管 相結(jié)合的機(jī)械效應(yīng)提供存儲(chǔ)器裝置。圖3A和圖3B示出根據(jù)示例性實(shí)施例，利用膜的變形的單個(gè)存儲(chǔ)器 單元。圖4A、圖4B、圖4C、圖4D和圖4F示出根據(jù)示例性實(shí)施例，使用具有雙穩(wěn)態(tài)位置的側(cè)壁的存儲(chǔ)器裝置。圖5A、圖5B、圖5C和圖5D示出根據(jù)示例性實(shí)施例，使用帶有蓋子的側(cè)壁的存儲(chǔ)器裝置。圖6A和圖6B示出根據(jù)示例性實(shí)施例的溫度觸發(fā)形狀記憶開關(guān)。圖7A和圖7B示出根據(jù)示例性實(shí)施例，與雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)結(jié)合使用晶體管溝道背部的浮柵。圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖8E和圖8F示出根據(jù)示例性實(shí)施例，帶有平面晶體管的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的實(shí)例。圖9A和圖9B示出另一浮柵實(shí)施例中的雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)的實(shí)例。圖10示出根據(jù)示例性實(shí)施例，存儲(chǔ)器陣列構(gòu)造的實(shí)例。圖11A、圖11B、圖11C、圖11D、圖11E和圖11F示出根據(jù)示例性實(shí)施例的靜電機(jī)械開關(guān)。圖12為示出根據(jù)示例性實(shí)施例，將力F施加于雙穩(wěn)態(tài)結(jié)構(gòu)之后的單 向效應(yīng)的曲線圖，該單向效應(yīng)如應(yīng)力-應(yīng)變-溫度特性的虛線路徑所示。圖13示出根據(jù)示例性實(shí)施例，在化學(xué)刺激下能夠改變長(zhǎng)度的單分 子線性陣列。圖14示出根據(jù)示例性實(shí)施例，用于一種配置的交叉點(diǎn)構(gòu)造的實(shí)例， 在這種配置中，存儲(chǔ)器采用雙穩(wěn)態(tài)機(jī)械結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施方式
在以下說(shuō)明書中，所參照的附圖構(gòu)成說(shuō)明書的一部分，附圖中示 出可實(shí)施的示例性具體實(shí)施例。這些實(shí)施例被充分詳細(xì)地描述，以使 本領(lǐng)域技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，應(yīng)理解也可以采用其它實(shí)施例，可 作出結(jié)構(gòu)的、邏輯的、電的改變而不脫離本發(fā)明的范圍。因此，下面 對(duì)示例性實(shí)施例的描述不是限制性的，并且本發(fā)明的范圍由所附權(quán)利 要求書限定。已有的存儲(chǔ)器方案包括利用材料的電或磁狀態(tài)。這些方案不采用 機(jī)械方式，因?yàn)閭鹘y(tǒng)上機(jī)械方式更難以實(shí)現(xiàn)，任何顯著的動(dòng)作都需要 大的靜電電壓。但是機(jī)械器件的優(yōu)點(diǎn)在于它們明顯有區(qū)別的導(dǎo)電性。在這里的詳細(xì)說(shuō)明書中描述了幾個(gè)不同的實(shí)施例，其中使用的材 料是在至少兩個(gè)具有極小納米尺度類型的足跡的雙穩(wěn)態(tài)可改變形狀中 所保留的一個(gè)。該材料可包括形狀記憶金屬合金，可用作場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極，通過(guò)可靜電控制的兩種不同的柵極形狀提供不同的晶體管 特性。在第二實(shí)施例中，形狀記憶合金用作晶體管的柵極與溝道之間的熱驅(qū)動(dòng)開關(guān)，以提供導(dǎo)電性，避免向FET的電荷注入的熱載流子減少。其它實(shí)施例包括使用形狀記憶合金作為高密度的交叉桿或交叉點(diǎn) 開關(guān)。利用寫入和讀取控制邏輯，形成存儲(chǔ)器裝置。在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器裝置結(jié)構(gòu)利用靜電力造成的柵極變形， 使晶體管特性經(jīng)歷可再現(xiàn)的變化。變形是雙穩(wěn)態(tài)的，產(chǎn)生可用作存儲(chǔ)器的雙穩(wěn)態(tài)晶體管特性。在制造中可采用至少其中一種以應(yīng)力編程的 傳統(tǒng)材料。利用形狀記憶合金的大彈性應(yīng)變，也可以改善特性。在另一實(shí)施例中，將晶體管的柵極變形時(shí)使用靜電力，從而直接 地改變晶體管特性，獲得可用作存儲(chǔ)器的雙穩(wěn)態(tài)電子裝置。靜電或者 至少一個(gè)應(yīng)力膜都可以使用。在雙穩(wěn)態(tài)元件向晶體管提供一系列元件的其它配置中也可采用雙 穩(wěn)態(tài)特性，因此，雙穩(wěn)態(tài)特性被晶體管用以評(píng)估存儲(chǔ)器狀態(tài)。雙穩(wěn)態(tài)柵極實(shí)施例第一實(shí)施例包括應(yīng)力柵極堆疊物，可變形為兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置。這允 許在裝置中迅速編程非易失性狀態(tài)。由于通過(guò)柵極控制特性的變化和 通過(guò)晶體管結(jié)構(gòu)中的本征增益，由晶體管的運(yùn)行能夠容易地感測(cè)小到納米的幾分之一的變形，所以裝置在以相當(dāng)?shù)乃俣忍峁┍萐RAM顯著 更高的密度時(shí)，功率極低。在連接晶體管溝道的柵極中使用這種變形 能力獲得耐久的、可靠的納米尺度存儲(chǔ)器?？衫渺o電產(chǎn)生的小變形來(lái)形成晶體管的兩種穩(wěn)定變形狀態(tài)。由 于通過(guò)增益的超高靈敏度，通過(guò)晶體管的電子特性能夠感測(cè)這種變形 的小于lnm的動(dòng)作。由于晶體管技術(shù)可使得再現(xiàn)性很高，所以將機(jī)械 變形結(jié)合到快速電子感測(cè)以提供雙穩(wěn)態(tài)非易失性存儲(chǔ)器。在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)將高度壓縮膜或膜的堆疊物用于柵極來(lái)產(chǎn) 生變形。當(dāng)在晶體管上的該區(qū)域中釋放時(shí)，此柵極變形為兩種可能的 狀態(tài)。通過(guò)向板或者向通過(guò)晶體管源區(qū)和漏區(qū)的溝道施加偏壓，可獲 得這些狀態(tài)的每一個(gè)狀態(tài)。將變形用作晶體管運(yùn)行的內(nèi)在部分，以實(shí)現(xiàn)雙穩(wěn)定性。通過(guò)利用 基于普通半導(dǎo)體工藝的簡(jiǎn)單實(shí)例，描述該結(jié)構(gòu)中利用的機(jī)械原理。圖 1A、圖1B和圖1C示出對(duì)機(jī)械效應(yīng)的利用。襯底110用于支撐保持柱115、 120以及形成在保持柱115、 120之間的選擇性的可移動(dòng)犧牲層 125(例如氧化物柱和氮化物的選擇性層)。高度壓縮應(yīng)力膜130沉積在 柱115、 120以及犧牲層125的頂部，構(gòu)圖為希望的形狀用于與電路結(jié) 合。將犧牲層125去除后，因?yàn)閴毫νㄟ^(guò)延長(zhǎng)被釋放，所以沉積膜130 變形為凹形或者凸形，如圖1B和圖1C所示。沉積的壓縮應(yīng)力膜130可以是單一材料(應(yīng)力金屬膜、多晶硅等等) 或者例如金屬、多晶硅與應(yīng)力電介質(zhì)(例如二氧化硅)的合成物。如果下 層襯底110為半導(dǎo)體性的-像晶體管一樣-并且變形的頂層130用作柵 極，則在兩個(gè)狀態(tài)中溝道與柵極之間距離的變化提供晶體管的兩種不 同運(yùn)行區(qū)域(閾值電壓以及增益等等的變化)。這種簡(jiǎn)單的原理非常容易應(yīng)用于例如FET200這樣的晶體管， FET200具有源極210和漏極215，如圖2A、圖2B、圖2C和圖2D所 示。圖2A和圖2B示出構(gòu)圖后結(jié)合在一起的應(yīng)力柵極膜130，應(yīng)力柵 極膜130以兩種不同的位置通過(guò)柱遠(yuǎn)離晶體管的有源區(qū)或者正好在襯 底的隔離區(qū)。暴露的表面可具有可提供穩(wěn)定性的薄氧化物層。板線220垂直于柵極越過(guò)此組件的頂部，如圖2C和圖2D所示的 兩種不同位置所示。板在板與柵極之間可具有間隙，可通過(guò)利用犧牲 層來(lái)設(shè)置該間隙。現(xiàn)在可通過(guò)在柵極與板之間或者在柵極與晶體管的源/漏極之間施加電壓將柵極變形為任一形狀。電壓可編程為高，但是 沒(méi)有粒子流流過(guò)，并且不形成接觸。通過(guò)施加在柵極、源極和漏極之 間的更小的電壓可發(fā)生感測(cè)。通過(guò)在板與柵極之間施加電勢(shì)差，柵極向上朝板變形，如圖2A和 圖2C所示。通過(guò)在板與溝道之間施加電勢(shì)差(通過(guò)向源極、漏極之一 或全部施加電勢(shì))，柵極向下朝溝道變形，如圖2B和圖2D所示。這兩 種狀況都需要足夠大的電壓以發(fā)生變形。當(dāng)較小的電壓施加在柵極與 晶體管之間時(shí)，通過(guò)從漏極流向源極的電流，可讀取晶體管。在一些實(shí)施例中，柵極處于壓縮應(yīng)力?？刹捎枚嗑Ч琛⒔饘?、硅 化物以及其它材料以實(shí)現(xiàn)此目的。也可以通過(guò)高應(yīng)力薄電介質(zhì)膜與柵 極材料的組合物實(shí)現(xiàn)。形狀記憶合金可用于獲得髙彈性應(yīng)變。在不同 的實(shí)施例中柵極材料可以是單一材料或合成物材料。在一個(gè)實(shí)施例中，板線基本上垂直于柵極延伸，并且在溝道中的 柵極線的頂部。板線可以是超大尺寸的。將相比于較小的讀取電壓的 大電壓施加在板與柵極之間，使得晶體管上的柵極線局部地向上變形。 將大電壓施加在晶體管的柵極與源極-漏極之間，使得柵極線向下變形。 前者比后者的閾值電壓髙。圖3A和圖3B示出將膜305的變形用于記憶效應(yīng)的單個(gè)單元300。 板線310在柵極305上延伸，并可以在源極315與漏極320之間的溝 道312上變形。三個(gè)偏壓線、柵極325、漏極330以及板335被提供以 接地或者連接其它線的源極。在一個(gè)實(shí)施例中，板線垂直于柵極線延 伸，并且板線平行于漏極線延伸。當(dāng)將比讀取電壓相對(duì)較大的電壓施加在柵極與板之間時(shí)，柵極朝 著板變形。這增加了晶體管的閾值電壓。當(dāng)將比讀取電壓相對(duì)較大的 電壓施加在柵極與源極/漏極之間時(shí)，柵極朝著溝道變形，從而降低了晶體管的閾值電壓。晶體管上的讀取操作類似于大多數(shù)浮柵非易失性存儲(chǔ)器。施加給 柵源和漏極的電壓感測(cè)晶體管的導(dǎo)電性，以評(píng)估其存儲(chǔ)器狀態(tài)。在一 個(gè)實(shí)施例中，源極接地，如圖3A所示。在另一實(shí)施例中，源極單獨(dú)地連接，如圖3B所示，這可以提供用于更密集的存儲(chǔ)器陣列的能力。對(duì)于各個(gè)存儲(chǔ)器點(diǎn)可進(jìn)行隨機(jī)訪問(wèn)。各個(gè)變形在可在納秒或更小的時(shí)間常數(shù)內(nèi)發(fā)生。這提供一種與SRAM結(jié)構(gòu)一樣快的結(jié)構(gòu)。這種結(jié) 構(gòu)高度密集，因?yàn)樗菃卧鎯?chǔ)器，并且高度可縮放、高度可靠， 因?yàn)闆](méi)有發(fā)生熱載流子或其它缺陷產(chǎn)生的隧道效應(yīng)。沒(méi)有移動(dòng)部分需 要接觸其它移動(dòng)部分，因此類似MEMS的可靠性問(wèn)題在這種結(jié)構(gòu)中不 存在。注意，這些方案可應(yīng)用于不同的晶體管結(jié)構(gòu)形式。它們可用以鰭 (fin)形布局(FINFET)以及垂直FET。溫度驅(qū)動(dòng)機(jī)械存儲(chǔ)器實(shí)施例在一個(gè)實(shí)施例中，存儲(chǔ)器裝置結(jié)構(gòu)使用一種完全新穎的概念基 于形狀記憶合金中的溫度觸發(fā)機(jī)械運(yùn)動(dòng)的電荷轉(zhuǎn)移和電勢(shì)平衡。形狀 記憶合金可用于提供兩種穩(wěn)定狀態(tài)，以實(shí)現(xiàn)機(jī)械-電子存儲(chǔ)器。與電子 增益結(jié)合的驅(qū)動(dòng)提供可靠的、可縮放的存儲(chǔ)器。在另一實(shí)施例中，形狀記憶合金提供明顯有區(qū)別的導(dǎo)電性，避免 了電荷注入的熱載流子減少和在相變效應(yīng)中出現(xiàn)的導(dǎo)電性變化的小效 應(yīng)。這些存儲(chǔ)器的許多形式提供雙穩(wěn)定性，這也可以使用納米尺度的 現(xiàn)代工藝技術(shù)來(lái)實(shí)現(xiàn)。使用應(yīng)力膜與形狀記憶合金的組合物來(lái)制造通過(guò)加熱觸發(fā)的開 關(guān)，能夠在室溫下得到非易失性狀態(tài)。以這種方式制造的存儲(chǔ)器可使得以US時(shí)間常數(shù)迅速運(yùn)行。結(jié)合包含浮柵的電子晶體管使用形狀記憶 合金可用于獲得耐久的、可靠的納米尺度存儲(chǔ)器。在一個(gè)實(shí)施例中，結(jié)合有意圖的應(yīng)力層利用形狀記憶效應(yīng)提供兩 種不同的可實(shí)現(xiàn)狀態(tài)?？梢赃@樣的方式使用該結(jié)構(gòu)當(dāng)熱/暖時(shí)，開關(guān) 導(dǎo)通，當(dāng)冷時(shí)，不導(dǎo)通。形狀記憶合金的獨(dú)特在于它們具有"存儲(chǔ)器"的形狀。如果在適 當(dāng)條件下它們的形狀由于變形而改變，當(dāng)被加熱至適當(dāng)溫度范圍導(dǎo)致 相變時(shí)，形狀記憶合金恢復(fù)預(yù)定的形狀。該溫度取決于材料的成分。 通過(guò)對(duì)組合物的適當(dāng)選擇，該溫度可以為室溫、或更高、或更低。形 狀記憶合金的一般實(shí)例為Ti-Ni合金(其中轉(zhuǎn)換在奧氏體和馬氏體相之間發(fā)生)、CuZn、 CoCrMo、 AuCd(被最早發(fā)現(xiàn))等等。N汀i合金和一些 其它形狀記憶材料能夠適度地與硅工藝技術(shù)相容。形狀記憶合金使得可能出現(xiàn)大的形變。10%的彈性應(yīng)變?cè)试S顯著 的移動(dòng)，即使在可用于電子流動(dòng)和感測(cè)缺陷的小尺度內(nèi)。圖4和圖5示出基于一般半導(dǎo)體工藝的簡(jiǎn)單實(shí)例。附圖示出利用 作為與形狀記憶合金結(jié)構(gòu)一起出現(xiàn)的壓縮或可拉長(zhǎng)的膜的結(jié)果而出現(xiàn) 的效應(yīng)。在圖4A、圖4B、圖4C、圖4D和圖4F中示出側(cè)壁(例如晶體管 的側(cè)壁)的形成。利用被支撐在襯底415上的犧牲圖案410(可以是由硅、 或氧化物、或氮化物組成的傳統(tǒng)的半導(dǎo)體材料，但是被選擇為能夠被 選擇性地去除)，由壓縮或可拉長(zhǎng)的材料形成垂直側(cè)壁420。該材料的 兩個(gè)實(shí)例是二氧化硅或氮化硅。然后，形狀記憶合金425也形成作為 側(cè)壁并被退火。如果現(xiàn)在將犧牲圖案1去除，則側(cè)壁結(jié)構(gòu)不是直立， 而是將改變形狀。如果側(cè)壁膜可拉長(zhǎng)，則它需要收縮，并將形成圖4D 所示的形狀，也就是會(huì)縮回。另一方面，如果側(cè)壁是壓縮膜，則它需要伸展，并將形成圖4E所示的形式。因?yàn)橛辛诉@種形狀記憶合金，當(dāng)加熱到超過(guò)轉(zhuǎn)變溫度時(shí)，結(jié)構(gòu)將恢復(fù)至沒(méi)有犧牲圖案的初始形式，如圖4F所示。取決于與形狀記憶合金結(jié)合的側(cè)壁膜的應(yīng)力的在兩個(gè)位置之間壁的移動(dòng)構(gòu)成一些溫度驅(qū)動(dòng) 機(jī)械開關(guān)的基礎(chǔ)。圖5A、圖5B、圖5C和圖5D示出其中形狀記憶合金又構(gòu)成犧牲 結(jié)構(gòu)410(因?yàn)榻遣康母g通常有一點(diǎn)凸起)頂部的蓋子層510的相同實(shí) 例。在這種情況下，如果側(cè)壁層可拉長(zhǎng)，則蓋子將上托，如圖5B所示， 如果側(cè)壁層是可壓縮的，則蓋子將撤回，如圖5C所示。因此頂部形狀 記憶合金層上下移動(dòng)。因?yàn)樾螤钣洃浐辖鸬挠洃浶?yīng)和高彈性應(yīng)變， 當(dāng)被加熱時(shí)，即使沒(méi)有犧牲層或結(jié)構(gòu)410，也會(huì)恢復(fù)初始結(jié)構(gòu)，如圖 5D所示。由于晶體管的快速和載流子移動(dòng)迅速，所以感測(cè)狀態(tài)的最快方式 之一通常是通過(guò)電子器件。為了使存儲(chǔ)器快速，感測(cè)存儲(chǔ)器的最快方 式之一是通過(guò)晶體管的電流或?qū)щ娦缘淖兓搭愃朴谧x取操作極快 的采用浮柵的非易失性閃存-類似于晶體管速度。非易失性閃存的問(wèn)題 在于電荷進(jìn)出浮柵的傳導(dǎo)導(dǎo)致缺陷的產(chǎn)生，是一種相對(duì)較慢的工藝， 有相關(guān)的尺度限制。形狀記憶合金開關(guān)可用于避免對(duì)基于隧道效應(yīng)的電荷注入浮柵的 需要，并用提供低電阻電荷傳導(dǎo)的機(jī)械運(yùn)動(dòng)來(lái)代替它。對(duì)于在晶體管的柵極與溝道之間存在浮柵的浮柵結(jié)構(gòu)，圖6A和圖 6B中示出開關(guān)配置的兩個(gè)實(shí)例。在圖6A中，將溫度觸發(fā)形狀記憶開 關(guān)610設(shè)置在柵極615與浮柵620之間。當(dāng)開關(guān)610導(dǎo)通(也就是將晶 體管置于會(huì)出現(xiàn)升溫的高電流、高電壓狀態(tài))時(shí)，柵極電勢(shì)與浮柵電勢(shì) 通過(guò)電荷的轉(zhuǎn)移而平衡。當(dāng)通過(guò)取消對(duì)存儲(chǔ)器的偏壓將開關(guān)610斷開時(shí)，浮柵仍然保持在先前步驟中它被驅(qū)動(dòng)到的電荷狀態(tài)。如果通過(guò)施 加大柵極電壓、超過(guò)閾值的大柵極至源極電壓以及適當(dāng)?shù)穆O電壓將 晶體管加熱(此實(shí)例中考慮n溝道)，使得通過(guò)漏極至源極電壓而放大的 大電流隨后導(dǎo)致轉(zhuǎn)移到柵極的電勢(shì)高。因此晶體管現(xiàn)在處于較高的導(dǎo) 通狀態(tài)(即較低的閾值電壓狀態(tài))。也可以通過(guò)施加低柵極電壓、但是實(shí) 際上更低的源極和漏極電壓(負(fù))來(lái)加熱晶體管。在這種情況下，電流乘 以漏極至源極電壓造成功率耗散，導(dǎo)致低柵極電壓至浮柵的轉(zhuǎn)移?，F(xiàn) 在取消偏壓導(dǎo)致較少導(dǎo)通和相等的存儲(chǔ)器具有較高的閾值電壓。因此 在該結(jié)構(gòu)中通過(guò)電動(dòng)機(jī)械動(dòng)作，兩種狀態(tài)都能夠被編程，并且訣竅是 找到實(shí)現(xiàn)它的簡(jiǎn)潔的方式。偏壓也施加給漏極630，因此也能夠?qū)㈦妱?shì)從漏極轉(zhuǎn)移到浮柵， 如圖6B中開關(guān)635的配置所示。這是通過(guò)流過(guò)的電流加熱晶體管時(shí)需 要轉(zhuǎn)移的漏極電壓的適當(dāng)?shù)倪x擇來(lái)實(shí)現(xiàn)的，其中電流是由于施加?xùn)艠O 偏壓和漏極至源極偏壓而產(chǎn)生的。通過(guò)溫度觸發(fā)的開關(guān)導(dǎo)通，兩種不 同的電勢(shì)可被編程到漏極630。當(dāng)功率耗散導(dǎo)致形狀記憶開關(guān)導(dǎo)通時(shí)， 如果漏極630處于較低的電壓，則轉(zhuǎn)移的電勢(shì)低(晶體管處于較低的導(dǎo) 通狀態(tài))。當(dāng)形狀記憶開關(guān)導(dǎo)通時(shí)，如果漏極630處于較高的電壓，則 轉(zhuǎn)移的電勢(shì)高，并且晶體管處于較高的導(dǎo)通狀態(tài)。圖6A和圖6B的上述兩個(gè)實(shí)例提供了存儲(chǔ)器對(duì)于"0"和"1"狀 態(tài)的寫入操作。通過(guò)使用低柵極電壓和低漏極電壓的讀取，使得晶體 管的溫度保持為低，結(jié)構(gòu)提供對(duì)這些編程的"0"和"1"狀態(tài)的低擾 動(dòng)讀取。在上述實(shí)例中使用的浮柵也可形成在晶體管溝道的背部，例如絕 緣體上硅的布局。這種配置的一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是頂部柵極現(xiàn)在可以顯著更好 地在絕緣體厚度上縮放，并且獲得較高的靜電以允許更好的縮放。我 們?cè)趫D7A和圖7B中示出這種配置。這些附圖繪出開關(guān)打開的正常位置，盡管閉合也有可能。作為在 較高的電流X電壓的條件下導(dǎo)通晶體管的結(jié)果，晶體管加熱并觸發(fā)開關(guān)至導(dǎo)通位置。由此引起的動(dòng)作導(dǎo)致當(dāng)降低溫度時(shí)保持的變化將開關(guān) 恢復(fù)至斷開位置。由于通常柵極和漏極上施加了電壓(低和高)，形狀記 憶合金開關(guān)最多的邏輯應(yīng)用是連接至柵極或漏極。實(shí)例中示出流動(dòng)的 柵極位于晶體管溝道的背部。注意在圖6A、圖6B和圖7A、圖7B這兩種情況中，晶體管都處 于不同的導(dǎo)通狀態(tài)；正電壓轉(zhuǎn)移相比于沒(méi)有轉(zhuǎn)移時(shí)造成更高的傳導(dǎo)性。 負(fù)電壓也可以轉(zhuǎn)移。在寫入操作過(guò)程中，當(dāng)保持柵極至漏極、柵極至 源極、以及漏極至源極的電勢(shì)差相同(即電勢(shì)改變)時(shí)，通過(guò)適當(dāng)?shù)臇艠O 或漏極偏壓，能夠?qū)崿F(xiàn)上述狀態(tài)。在所有這些實(shí)例中，裝置的讀取在較低電壓和電流、因此較低的 功率耗散條件下進(jìn)行。這允許結(jié)構(gòu)的溫度保持為低，不會(huì)觸發(fā)形狀記 憶轉(zhuǎn)變。圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖8E和圖8F以及圖9A和圖9B 示出以平面晶體管實(shí)施的實(shí)例。圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖8E 和圖8F示出柵極連接浮柵的實(shí)例，圖9A和圖9B示出漏極連接浮柵的 實(shí)例。在圖8A、圖8B、圖8C、圖8D、圖8E和圖8F中，作為實(shí)例， 在形狀記憶合金側(cè)壁815外側(cè)形成可拉長(zhǎng)的側(cè)壁810，側(cè)壁815通過(guò)垂 直堆疊物820連接?xùn)艠O817。當(dāng)將犧牲粘合層去除后，因?yàn)榫幊逃趥?cè)壁 中的張應(yīng)力，形狀記憶開關(guān)脫開，如圖8B所示。通過(guò)低電壓、電流完 成開關(guān)的讀取，使得開關(guān)不被擾動(dòng)。形狀記憶結(jié)構(gòu)集成在帶有浮柵823的場(chǎng)效應(yīng)晶體管中。柵極本身 或者延伸結(jié)構(gòu)使用形狀記憶合金連接/斷開。當(dāng)使用高VG(低S/D電壓)使晶體管熱時(shí)，浮柵823要求更高的電勢(shì)，晶體管要求低VT。如果使 用低VG(但是S/D偏置，用于與先前的寫入類似的過(guò)驅(qū)動(dòng))使晶體管熱， 浮柵結(jié)構(gòu)要求低電勢(shì)，晶體管具有高VT。這是有利于裝置的擦除狀態(tài) 的狀態(tài)。在圖8A中，在柵極堆疊物820與可拉長(zhǎng)的側(cè)壁815之間示出原子 分離層。在圖8C中，晶體管的高VG導(dǎo)通導(dǎo)致更高的溫度和VG向浮 動(dòng)層的轉(zhuǎn)移。通過(guò)消除偏壓，如圖8D所示，晶體管處于低閾值電壓狀 態(tài)。在圖8E中，帶有S/D偏壓的晶體管的低VG導(dǎo)通導(dǎo)致更高的溫度 和VG向浮動(dòng)層的轉(zhuǎn)移。通過(guò)消除圖8F中的偏壓，晶體管處于高閾值 電壓狀態(tài)。圖9A和圖9B示出漏極插塞連接浮柵或從浮柵斷開的實(shí)例。連接 或斷開操作的原理與柵極-浮柵連接的原理類似。圖10示出示例性結(jié)構(gòu)實(shí)現(xiàn)1000，其中各個(gè)元件1010和1020通 過(guò)施加?xùn)艠O、源極和漏極偏壓可被訪問(wèn)。用于存儲(chǔ)器的編程例如寫入、 擦除和讀取的偏壓可通過(guò)對(duì)施加在線路間電壓的適當(dāng)選擇來(lái)實(shí)現(xiàn)。存 儲(chǔ)器也可具有共同的源極。注意，這些方案可應(yīng)用于不同的晶體管結(jié)構(gòu)形式。它們可用以鰭 形布局(FINFET)以及垂直FET。交叉點(diǎn)、交叉桿靜電機(jī)械存儲(chǔ)器實(shí)施例繼續(xù)利用集體效應(yīng)主要在于可再現(xiàn)性以及獲得能夠增加(或可能 的代替)電子的電流途徑。通過(guò)這個(gè)主要原理，描述了以納秒運(yùn)行的、 能夠縮小至5 nm以下尺度的非易失性存儲(chǔ)器。該存儲(chǔ)器通過(guò)提供打開 和短接的條件運(yùn)行，并提供非常直接的方式，獲得帶有電子外圍電路 的高度密集的交叉桿開關(guān)，用于寫入、讀取和控制邏輯。存儲(chǔ)器提供 直接的方式利用與導(dǎo)通結(jié)合的機(jī)械特性，以控制電子環(huán)境中的集體效應(yīng)，同時(shí)獲得有用的尺寸、能量、時(shí)間以及信號(hào)特性。在一個(gè)實(shí)施例中，交叉桿開關(guān)利用通過(guò)靜電吸引獲得的移動(dòng)、通 過(guò)利用界面力保持開關(guān)接觸獲得的穩(wěn)定、以及通過(guò)大電流的流動(dòng)獲得 的開關(guān)的打開狀態(tài)，其中大電流的流動(dòng)克服了界面力，以回復(fù)至已形 成的斷開狀態(tài)條件。開關(guān)的臂可由各種材料制成。 一種有吸引力的選 擇是使用形狀記憶合金。這些材料可具有高達(dá)10%的彈性應(yīng)變。進(jìn)一 步的材料包括雙金屬材料、有機(jī)物、納米管、以及可利用靜電力驅(qū)動(dòng) 的其它材料。多種這樣的材料可用于形成交叉點(diǎn)開關(guān)，交叉點(diǎn)開關(guān)可通過(guò)靜電 力設(shè)定、通過(guò)用于打開或短接條件(存儲(chǔ)器狀態(tài))的小電流讀取、通過(guò)大 電流的流動(dòng)復(fù)位至打開條件。因?yàn)樽鳛槭褂玫膬煞N條件的打開和短接，交叉桿配置中的交叉點(diǎn) 開關(guān)沒(méi)有交叉桿配置中常見的擾動(dòng)問(wèn)題。在一個(gè)實(shí)施例中，在交叉點(diǎn)可實(shí)現(xiàn)機(jī)械開關(guān)，通過(guò)柵極驅(qū)動(dòng)，通 過(guò)柵極或者通過(guò)更大電流來(lái)復(fù)位。在室溫下可獲得非易失性狀態(tài)，并使得存儲(chǔ)器以ns時(shí)間常數(shù)快速運(yùn)行。在圖IIA、圖IIB、圖IIC、圖IID、圖11E和圖11F中示出靜 電機(jī)械開關(guān)的一些實(shí)例。這些都依賴于導(dǎo)通臂的機(jī)械運(yùn)動(dòng)以建立或解 除導(dǎo)通接觸。如圖11A所示，開關(guān)的正常狀態(tài)是斷開。圖11B中的第 二準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)導(dǎo)通狀態(tài)由范德瓦爾斯相互作用獲得。通過(guò)施加偏壓實(shí)現(xiàn)第 二態(tài)，偏壓吸引臂從而閉合開關(guān)。圖11A的斷開狀態(tài)是組合結(jié)構(gòu)的穩(wěn) 定態(tài)，而圖11B的導(dǎo)通狀態(tài)通過(guò)臂的應(yīng)變獲得，是準(zhǔn)穩(wěn)態(tài)，因?yàn)榻佑| 界面的吸引力大于所有恢復(fù)力。為了回復(fù)到圖IIA的斷開狀態(tài)，利用 與這種簡(jiǎn)單布局相容的方法。如果導(dǎo)通的形狀記憶合金用于臂，則盡管在納米尺度水平的小電 流，大電流導(dǎo)致臂加熱，并且相轉(zhuǎn)換導(dǎo)致克服保持開關(guān)導(dǎo)通的吸引力。 鎳鈦諾(Ti-Ni合金)經(jīng)過(guò)從馬氏體到奧氏體的轉(zhuǎn)換提供一種可能實(shí)際實(shí) 現(xiàn)的開關(guān)，結(jié)構(gòu)中可忍受高達(dá)10%的應(yīng)變。注意，臂不必由形狀記憶 合金制成。通過(guò)加熱和通過(guò)電流(因數(shù)比讀取電流稍高)能夠克服范德瓦 爾斯吸引力的導(dǎo)電材料就足夠了。摻雜多晶硅、金屬、雙金屬材料帶、 導(dǎo)電有機(jī)物都可以選擇。在圖IIC和圖IID中的兩種狀態(tài)通過(guò)在板頂部和底部的偏壓所致 的靜電吸引而發(fā)生。在圖IIC和圖IID的結(jié)構(gòu)中，可使用導(dǎo)電聚合物(聚 苯胺以及其它所示例的分子)，也可使用彈性納米管，以通過(guò)柵極提供 吸引力，柵極允許在兩個(gè)電極之間形成導(dǎo)電溝道。這些開關(guān)的潛在行為是在橫向上或縱向上獲得顯著的位移，位移 足以抑制任何量級(jí)大小的任何隧道電流，并且在斷開狀態(tài)下使得開關(guān) 電流極低或者零電流(因此斷開)。為了以低漏電流獲得可再現(xiàn)性，必須 超過(guò)1 nm的位移來(lái)限制隧道效應(yīng)。為了使裝置為納米尺度可替代的， 可將表面上尺度范圍限制在10 nm或以下。為了實(shí)現(xiàn)這個(gè)目的，形狀記憶合金、導(dǎo)電分子和聚合物、形狀變化導(dǎo)電超分子組件、雙金屬材 料或具有熱膨脹變化的更大金屬以及碳納米管都是可能的選擇。下面是對(duì)這些特性的討論以及怎樣應(yīng)用它們。形狀記憶合金得自它們的能力以維持大應(yīng)變(因此形狀變化)以及 通過(guò)相轉(zhuǎn)換的溫度調(diào)節(jié)變化。在TiNi合金中，這個(gè)機(jī)制基于可反轉(zhuǎn)的、 在高溫奧氏體相與低溫馬氏體相之間的馬氏體轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換在熔化溫度 之下100-200C的范圍內(nèi)發(fā)生。這些特性使得"單向效應(yīng)"成為可能。 在圖12所示的應(yīng)力-應(yīng)變-溫度特性的虛線路徑所示的單向效應(yīng)中，施 加力F后，變形為永久性的，好像彈性變形。在一個(gè)實(shí)施例中，這將 是接觸位置或者通過(guò)施加靜電力獲得的開關(guān)導(dǎo)通狀態(tài)。通過(guò)加熱，彈 性變形完全恢復(fù)，開關(guān)也恢復(fù)之前的狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施例中，這將是已形成的狀態(tài)(開關(guān)斷開)，并可通過(guò)加熱形狀記憶合金的更大電流獲 得。因?yàn)闄M截面小，所以加熱所需的電流小。如果我們的開關(guān)的臂為10nm長(zhǎng)，以小的應(yīng)變(低于4%)可獲得通過(guò)彎曲的1至2mn的位移，這個(gè)位移完全在許多形狀記憶合金以及其它材料和它們的組合物的能力之內(nèi)。圖IIC和圖IID所示的開關(guān)形式的實(shí)現(xiàn)雖然復(fù)雜，但是能夠自對(duì) 準(zhǔn)，其中單個(gè)高分辨率尺度可在垂直方向上轉(zhuǎn)移。因?yàn)槔渺o電力將 臂在斷開和導(dǎo)通位置之間移動(dòng)，所以這種結(jié)構(gòu)具有允許將更多種材料 金屬、摻雜多晶硅、導(dǎo)電聚合物等等應(yīng)用于開關(guān)臂的優(yōu)點(diǎn)。圖IIE和圖IIF總結(jié)了要求制造和分子合成的自組裝的配置。提 出了多種經(jīng)歷轉(zhuǎn)換的變化的化合物，這些化合物由超分子化學(xué)學(xué)會(huì)通 過(guò)綜合、建模做了積極的研究。許多這種化合物由于它們的大位移變 化而被感興趣，大位移變化在不傾向于裝置至裝置變化的集體組裝中 可有利地利用。例如圖13所示的單分子線性陣列已經(jīng)被建模，在化學(xué) 刺激下能夠有 27%的長(zhǎng)度變化。特別地，索烴和輪烷提供分子組件的 可逆收縮和伸展的基礎(chǔ)，類似于生物肌肉。通過(guò)環(huán)的移動(dòng)的分子配置 的靈活性使得在表面的單層中自組裝時(shí)能夠靜電收縮和伸展。通過(guò) leV范圍的范德瓦爾斯能量，令人極其感興趣的是在與電子器件的需要 非常相容的電壓和長(zhǎng)度尺度利用這樣大尺度的變化的潛力?？墒褂眠@ 些材料以及待發(fā)現(xiàn)的材料。這種通過(guò)靜電吸引的通/斷配置的實(shí)現(xiàn)的最簡(jiǎn)單形式是采用導(dǎo)電 性生長(zhǎng)納米管，其中納米管伸直去連接電極。分子和納米管的極端以 導(dǎo)電性金屬性端部功能化。硫醇基是這種端部的一個(gè)實(shí)例。這樣的直 立柔軟納米管的組件能夠伸展以形成接觸。這些結(jié)構(gòu)是簡(jiǎn)單的通斷開 關(guān)，具有不同的復(fù)位機(jī)制，能夠以非常直接的方式用于交叉點(diǎn)方案，這種方式帶來(lái)包裝密度、縮放和自組裝的巨大優(yōu)點(diǎn)。圖14示出用于通過(guò)更大電流復(fù)位到斷開位置的存儲(chǔ)器的配置的 交叉點(diǎn)方案的實(shí)例。在此陣列中，各交叉點(diǎn)可單獨(dú)尋址。注意如圖IIA至圖IIF所示，字線(WL0、 WL1、 WL2…)是施加靜電電勢(shì)的延伸 的柵極線。列線(ColO、 Coll、 Col2…)和行線(RowO、 Rowl、 Row2...) 正交地延伸，它們的交叉點(diǎn)上形成開關(guān)。為了短接開關(guān)。交叉字線關(guān) 于列線導(dǎo)通為高。僅有一個(gè)這樣的開關(guān)存在，并且它將設(shè)定并導(dǎo)通。 為了將開關(guān)斷開，電流在列與行之間通過(guò)(即通過(guò)電流或電壓驅(qū)動(dòng)適當(dāng) 列與行的交叉點(diǎn)上的開關(guān))。沒(méi)有其它開關(guān)承載此電流。因此，只有該 交叉點(diǎn)開關(guān)復(fù)位。為了讀取，小電流通過(guò)列線，從行線讀取。這樣讀 取這些線的交叉點(diǎn)上的開關(guān)位。注意，因?yàn)殚_關(guān)為斷開(極低電流)或?qū)?短接)，所以在讀取、寫 入和擦除時(shí)沒(méi)有擾動(dòng)。這是一種獨(dú)特的特性，使得該交叉點(diǎn)配置可再 現(xiàn)。附圖中所示的其它布局也具有類似的配置。對(duì)于雙柵極配置，兩 條線可延伸翻過(guò)開關(guān)臂的設(shè)置。這種配置非常普遍，允許多種材料(形 狀記憶合金、雙金屬材料、導(dǎo)電有機(jī)物、形狀改變分子、納米管)的組 合物形成開關(guān)和交叉點(diǎn)配置來(lái)訪問(wèn)它們。這種結(jié)構(gòu)可形成在絕緣體上，并連接到硅電子器件以寫入、讀取、 擦除，用于控制邏輯。由于它自然地具有三維集成配置，所以有可能 非常密集，在三維集成配置中，電子器件在下面，開關(guān)結(jié)構(gòu)集成在上 面的多個(gè)平面中。遵照37 C.F.R. § 1,72(b)提供摘要，以使讀者迅速確認(rèn)該技術(shù)公開 的實(shí)質(zhì)和要點(diǎn)。提供的摘要應(yīng)理解為不用于解釋或限制權(quán)利要求書的 范圍和含義。
權(quán)利要求
1.一種存儲(chǔ)器裝置，包括晶體管，具有柵極、漏極和源極；以及雙穩(wěn)態(tài)納米尺度結(jié)構(gòu)，連接至所述晶體管。
2. 如權(quán)利要求l所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述雙穩(wěn)態(tài)納米尺度結(jié) 構(gòu)具有兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置，這兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置對(duì)所述晶體管的導(dǎo)電性具有不同的影響。
3. 如權(quán)利要求2所述的存儲(chǔ)器裝置，還包括電路，與所述納米尺 度結(jié)構(gòu)連接，以改變所述兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置之間的所述納米尺度結(jié)構(gòu)。
4. 如權(quán)利要求3所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述電路用熱或者靜電 改變所述兩個(gè)穩(wěn)態(tài)位置之間的所述納米尺度結(jié)構(gòu)。
5. 如權(quán)利要求l所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述雙穩(wěn)態(tài)納米尺度結(jié) 構(gòu)包括導(dǎo)體，所述導(dǎo)體在應(yīng)力下形成于兩個(gè)支撐之間，可驅(qū)動(dòng)為釋放 了所述應(yīng)力的不同的穩(wěn)定形狀。
6. 如權(quán)利要求5所述的存儲(chǔ)器裝置，其中兩個(gè)不同的形狀包括向 上彎曲的形狀和向下彎曲的形狀，并且其中所述導(dǎo)體充當(dāng)所述晶體管 的柵極。
7. 如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述柵極在所述晶體管 的溝道上方，在形狀上變形為兩個(gè)穩(wěn)定狀態(tài)。
8. 如權(quán)利要求6所述的存儲(chǔ)器裝置，還包括板電極，所述板電極 用于通過(guò)在所述板電極與所述柵極之間施加電勢(shì)，使所述柵極變形。
9. 如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述結(jié)構(gòu)包括應(yīng)力多 晶硅膜、應(yīng)力金屬膜、頂部帶硅化物的應(yīng)力多晶硅膜或者頂部帶金屬 的應(yīng)力多晶硅膜。
10. 如權(quán)利要求1所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述雙穩(wěn)態(tài)納米結(jié)構(gòu) 包括開關(guān)，所述開關(guān)具有在穩(wěn)態(tài)位置之間移動(dòng)以打開和閉合所述開關(guān) 的臂，其中所述開關(guān)在交叉點(diǎn)開關(guān)配置中連接至其它開關(guān)和存儲(chǔ)器裝 置。
11. 一種存儲(chǔ)器裝置，包括晶體管，具有柵極、漏極和源極；以及用于以雙穩(wěn)態(tài)納米尺度機(jī)械方式改變所述晶體管的狀態(tài)的器件。
12. —種基于晶體管的存儲(chǔ)器裝置，具有柵極和溝道，所述裝置包括應(yīng)力柵極，具有兩個(gè)雙穩(wěn)態(tài)位置；用于可控制地移動(dòng)所述柵極至不同的雙穩(wěn)態(tài)位置的器件；以及 溝道，接近所述柵極，使得所述溝道的電特性是所述柵極的位置 的函數(shù)。
13. —種存儲(chǔ)器裝置，包括晶體管，具有浮柵，所述浮柵調(diào)節(jié)漏極與源極之間的電流；以及 溫度驅(qū)動(dòng)形狀記憶開關(guān)，連接至所述晶體管，用于將所述晶體管 編程為溫度的函數(shù)。
14. 如權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述溫度驅(qū)動(dòng)形狀記 憶開關(guān)連接在所述柵極與所述漏極之間。
15. 如權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述溫度驅(qū)動(dòng)形狀記 憶開關(guān)連接至所述漏極并改變漏極電壓。
16. 如權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述存儲(chǔ)器開關(guān)包括 側(cè)壁，所述側(cè)壁由可拉長(zhǎng)或可壓縮的膜形成。
17. 如權(quán)利要求13所述的存儲(chǔ)器裝置，其中所述晶體管為平面的、 垂直的，或者形成在導(dǎo)電性硅溝道的鰭上。
18. —種存儲(chǔ)器結(jié)構(gòu)，其中形狀記憶合金與晶體管相結(jié)合以提供 陣列隨機(jī)存儲(chǔ)器訪問(wèn)。
19. —種交叉點(diǎn)開關(guān)，包括 多個(gè)交叉的導(dǎo)體的導(dǎo)電行和列；多個(gè)可驅(qū)動(dòng)開關(guān)，其中開關(guān)位于所述行和列的各個(gè)交叉點(diǎn)上，使 得各個(gè)交叉點(diǎn)可單獨(dú)尋址。
20. 如權(quán)利要求19所述的交叉點(diǎn)開關(guān)，還包括多個(gè)字線，所述字 線靜電地連接至所述開關(guān)，以可控制地驅(qū)動(dòng)所述開關(guān)。
21. 如權(quán)利要求19所述的交叉點(diǎn)開關(guān)，其中所述可驅(qū)動(dòng)幵關(guān)選自 由形狀記憶合金、雙金屬材料、導(dǎo)電性有機(jī)物、形狀改變分子以及納 米管構(gòu)成的組。
22. —種存儲(chǔ)器，在交叉點(diǎn)具有導(dǎo)通-斷開開關(guān)，其導(dǎo)通位置通過(guò) 使用字線柵極施加的靜電力驅(qū)動(dòng)。
23. 如權(quán)利要求22所述的存儲(chǔ)器，其中在交叉點(diǎn)的所述開關(guān)能夠 通過(guò)以下方式斷開克服將所述開關(guān)保持在導(dǎo)通位置的力而流過(guò)允許 所述開關(guān)斷開的更高電流。
24. 如權(quán)利要求23所述的存儲(chǔ)器，其中在比設(shè)定所述開關(guān)所需的電流小很多的電流下進(jìn)行位的讀取。
25. —種存儲(chǔ)器幵關(guān)，具有連接至分子的晶體管柵極，以改變分子的尺度范圍，使得所述分子形成或解除接觸。
26. —種存儲(chǔ)器開關(guān)，具有連接至納米管的晶體管柵極，以改變 納米管的尺度范圍，使得所述納米管形成或解除接觸。
全文摘要
具有雙穩(wěn)態(tài)位置的納米機(jī)械裝置，用于形成開關(guān)和存儲(chǔ)器裝置。所述裝置可驅(qū)動(dòng)至不同的位置，可連接到不同配置中的晶體管裝置，以提供存儲(chǔ)器裝置。驅(qū)動(dòng)機(jī)制包括靜電方法和加熱。在一個(gè)形式中，所述機(jī)械裝置形成場(chǎng)效應(yīng)晶體管的柵極，參見圖2A。在另一形式中，所述裝置可以是開關(guān)，開關(guān)可以不同的方式連接晶體管，當(dāng)導(dǎo)通和斷開時(shí)影響其電子特性。在一個(gè)實(shí)施例中，所述存儲(chǔ)器開關(guān)包括用可拉長(zhǎng)的或可壓縮的膜形成，參見圖5B。交叉點(diǎn)開關(guān)由多個(gè)交叉的導(dǎo)電的導(dǎo)體的列和行形成，參見圖11A?？沈?qū)動(dòng)開關(guān)位于列和行的各個(gè)交叉點(diǎn)之間，使得各個(gè)交叉點(diǎn)可單獨(dú)地訪問(wèn)。基于側(cè)壁的開關(guān)可連接晶體管的浮柵(823)，參見圖8B。
文檔編號(hào)H01L27/115GK101273456SQ200680035573
公開日2008年9月24日 申請(qǐng)日期2006年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月27日
發(fā)明者桑迪普·蒂瓦里, 金楨雨 申請(qǐng)人:康奈爾研究基金公司;三星電子株式會(huì)社