低電壓和界面免損聚合物存儲器設備的製作方法

2023-05-31 05:10:11

專利名稱：低電壓和界面免損聚合物存儲器設備的製作方法
技術領域：
本發明一般地涉及微電子設備的製造。更具體地，本發明涉及微電子存儲設備的製造。特別地，本發明涉及一種交叉點鐵電性聚合物存儲器設備。
背景技術：
在微電子領域裡，一直面臨著找到更快捷、更密集和更加節約成本的數據存儲解決方案的壓力。無論數據存儲裝置是快速、晶片內建(on-die)的存儲器，例如靜態隨機訪問存儲器(SRAM)，還是稍微慢些、嵌入式的動態隨機訪問存儲器(eDRAM)，甚至是更慢的晶片外建(off-die)的動態隨機訪問存儲器(DRAM)，或者是海量存儲用的磁性或者永磁性的光碟，每一種技術都需要不斷發展，以滿足增加速度和容量的需求。
據發現，有些聚合物表現出鐵磁性。聚偏二氟乙烯(PVDF，重複部分的結構式為(CH2-CF2)n)和它的一些共聚物是這種聚合物中的其中之一。另一持續存在的壓力是對非易失數據存儲裝置更低的耗電要求，尤其是對可能使用諸如快閃記憶體或者磁碟驅動器這類的存儲介質的可移動式平臺數據存儲裝置。
本領域需要的是一種非易失、低功率的數據存儲解決方案。

發明內容
為了以一種方式獲知本發明上面所述的和其他的優點，下面將參照本發明的特定實施例，給出以上已經簡短描述的本發明的更具體的介紹，其中實施例是根據


的。這些附圖僅僅描繪本發明的一般實施例，該實施例沒有必要按比例繪製，因此也不要視為是限制它的範圍；在理解這點的基礎上，通過使用附圖，結合其他的特徵和細節來描述和解釋本發明。其中，圖1是說明本發明的一個實施例中的一個製造階段的半導體結構的正截面圖；圖2是圖1中描繪的半導體結構經過進一步處理後的正截面圖；圖3是圖2中描繪的半導體結構經過進一步處理後的正截面圖；圖4是圖3中描繪的半導體結構經過進一步處理後的正截面圖；圖5是交叉點聚合物存儲器單元的正截面圖，它表示圖4中描繪的半導體結構經過進一步處理後的結構；圖6是交叉點聚合物存儲器單元的正截面圖，它表示圖4中描繪的半導體結構經過進一步處理後的結構；圖7是描述方法實施例的流程圖；和圖8是根據本發明一個實施例的存儲系統的側視圖。
具體實施例方式
本發明涉及鐵電性聚合物存儲設備，其包括夾在一排電極之間的鐵電性聚合物結構，電極用於獲取穿過鐵電性聚合物結構的電信號。悉知這種聚合物的鐵磁性，設計者們大膽地利用這種性能，將鐵磁性聚合物分子定向排列作為數據存儲設備。通過篩選優選的界面層，可以完成一項精心的設計。這樣可以大大提高非易失存儲器的可靠性和存儲性能。
鐵電性聚合物存儲設備可以稱為交叉點矩陣聚合物存儲結構。由於鐵電性聚合物組合物實施例的機械敏感性和熱敏性，本發明提出了聚合物存儲器結構的表面工程解決方案。
交叉點矩陣聚合物存儲器結構可以包括第一電極。在所述第一電極上可以設置保護膜。在所述保護膜和襯底上設置鐵電性聚合物結構。按與所述第一電極和第一保護膜成交叉布局的結構來設置第二電極和第二保護膜。
下面的描述中包括一些術語，例如上部的、下部的、第一、第二等，它們僅僅用於描述，並不視為是限制性的。這裡描述的本發明的裝置或者器件的實施例在許多位置和方向都可以被製造、使用或者運送。
現在將參照附圖，其中同一結構將用同樣的標號表示。為了最清楚地表示本發明的結構，這裡包括的附圖是集成電路結構的概略圖。因而，製造結構的真正外觀，例如顯微照片中的，可能看起來有些不同，但仍包含了本發明中的基本結構。而且，附圖僅僅示出了理解本發明所必不可少的結構。本領域公知的其他結構沒有包括在內，以保持視圖的清晰。
圖1是根據一個實施例在鐵電性聚合物(ferroelectric polymer，FEP)存儲器的製造過程中的存儲器結構10的正截面圖。圖中描繪的襯底12用掩膜14圖案化，通過掩膜14，凹槽16在襯底12中已經形成。如圖2中描繪的，凹槽16用於接受第一或者下部電極18。根據本領域公知的電導體，第一電極18可以通過任意適合的電導體材料的化學氣相沉積(CVD)形成。在一個實施例中，第一電極18是鋁材質。在又一實施例中，第一電極18是銅或者銅合金材質。第一電極18(和在圖5中描繪的第二電極34)的厚度取決於具體的光刻技術和設計要求。圖2還示出了在掩膜14上及其上方的外部電極材料18』，二者都將移去。
在一個實施例中，如圖2中描繪的，利用物理氣相沉積(PVD)，一開始沉積第一電極18，形成自對準的結構。第一電極18可以由本領域公知的任意適合的電導體材料組成。當利用PVD形成時，為了少接觸或者不接觸凹槽16中的第一電極18上表面上方的側壁20，可以用對準的方式完成電極18。如果視準儀(collimator)的寬高比(aspect ratio)設置為等於或者超過凹槽16的寬高比，對準的PVD將阻止電極材料與已經沉積的材料的上表面上方的側壁20之間的接觸。為了圖案化凹槽16和在襯底12上形成第一電極18，掩膜14可以保留在原處。PVD形成第一電極18後，根據公知技術，例如溼法剝離或者灰化掩膜和衝洗襯底，可以移走掩膜14。因此，利用掩膜移除技術，在圖2中描繪的掩膜14上的外部電極材料18』也移除了。
圖3表示為了形成自對準的電極結構，進一步處理後的存儲器結構10。在襯底12和第一電極18上形成保護層22。為了與凹槽16的側壁20接觸，可以通過CVD或者PVD形成保護層22。CVD和PVD操作條件是本領域公知的，並且經常由具體應用、要沉積的材料和被生產物件的熱衡算(thermal budget)決定。在一個實施例中，根據公知技術，利用原子層化學氣相沉積(ALCVD)形成保護層22。
保護層22可以是金屬、難熔金屬，或者金屬或難熔金屬的合金。此外，保護層22還可以是金屬、難熔金屬及其合金的氮化物、氧化物或者碳化物。而且，可以選用以上物質的組合形成複合保護層。保護層22的一個實施例包括氮化鈦層。另一實施例包括氧化鈦層。這裡詳細闡明了保護層22關於材料方面的細節。
圖4表示進一步處理後的存儲器結構10。保護層22在垂直面上已經被減縮，餘下第一電極18上的第一或者下部保護膜24。垂直面的減縮可以通過機械拋光、化學機械拋光(CMP)、化學腐蝕以及類似方法完成。在一個實施例中，雖然襯底12在Z方向上的垂直面是允許有一些減縮的，但CMP採用的是對襯底12有選擇性的化學配方。於是，形成了具有襯底12、第一電極18和第一保護膜24的鑲嵌(damascene)結構。
第一保護膜24可以由選自金屬、難熔金屬、它們的合金、它們的氮化物、氧化物、碳化物及其組合中的材料組成。在一個實施例中，第一保護膜24可以是金屬，例如鋁。在另一實施例中，第一保護膜24可以是難熔金屬，例如鈦；難熔金屬氮化物，如氮化鈦(TiN)；或者難熔金屬氧化物，如二氧化鈦(TiO2)，可以是金紅石型或者銳鈦礦型。其它難熔金屬可以包括鈦、鋯、鉿以及類似金屬。其它難熔金屬還可以包括鈷以及類似金屬。其它難熔金屬還可以包括鉻、鉬、鎢以及類似金屬。其它難熔金屬還可以包括鈧、釔、鑭、鈰以及類似金屬。
在一個實施例中，第一保護膜24是通過TiN或者TiO2的CVD、PVD或者ALCVD而形成的。第一保護膜24可以具有從約10納米(nm)到約100nm的厚度範圍，優選約20nm到約50nm。隨著第一保護膜24的形成，存儲器結構10已準備好在襯底12上接受FEP結構。
圖5表示進一步處理後的存儲器結構10。在一個實施例中，第一或者下部FEP層26通過Langmuir-Blodgett沉積技術，在襯底12和第一保護膜24上形成。所述Langmuir-Blodgett(L-B)沉積技術是本領域中公知的。它通常包括將襯底浸漬在容器中的室溫處理工藝，容器中盛有在浸漬過程中將沉澱在襯底上的流體物質。此後，旋壓(spin-on)FEP層28在第一FEP層26上及其上方形成。旋壓FEP層28可以是這樣形成的將膠漿(puddle prime)中的流體FEP物質沉積在襯底12上大約5到25秒，然後以每分鐘約300轉(rpm)到6000轉的速度旋轉襯底12大約5到20秒。
旋壓FEP層28形成後，第二或者上部的FEP層30通過L-B沉積技術在旋壓FEP層28上及其上方形成。第一FEP層26和第二FEP層30的形成分別代表了旋壓FEP層28的表面工程技術，其可以減少FEP結構38分別和第一電極18及第二電極34之間的界面處的損壞。換句話說，為了防止損壞，旋壓FEP層28需要與電極隔離時，通過分別形成至少一層第一FEP層26或第二FEP層30的表面工程技術，有助於實現優選的隔離。此外，FEP層26和30的垂直厚度可以在約4.5埃到約45埃的範圍內選擇。一個有關厚度的實施例是約5個單層或者約23埃。
各種聚合物都可以用來形成第一FEP層26和第二FEP層30。在一個實施例中，FEP層26和30選自聚氟乙烯和聚乙烯氟化物、它們的共聚物以及它們的組合。在另一實施例中，FEP層26和30選自聚氯乙烯和聚乙烯氯化物、它們的共聚物以及它們的組合。在另一實施例中，FEP層26和30選自聚丙烯腈、它的共聚物以及它們的組合。在另一實施例中，FEP層26和30選自聚醯胺、它的共聚物以及它們的組合。其他實施例可以包括以上不同類型物質的交叉組合，例如多氟化物(polyfluoride)和聚醯胺或者多氟化物和聚丙烯腈。
在一個實施例中，第一FEP層26和第二FEP層30是L-B沉積聚合物，其中聚合物選自(CH2-CF2)n，(CHF-CF2)n，(CF2-CF2)m，它們的「(-」相((-phase)和「(-，(-，(-，」相，優選為「(-」相；(CH2-CF2)m-(CHF-CF2)m共聚物，它的「(-，(-，(-，」相和「(-」相，優選為「(-」相的(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物；及它們的組合。(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物可以表示為P(VDF-TrFE)或者聚偏二氟乙烯-三氟乙烯。在一個具體的實施例中，第一FEP層26和第二FEP層30是(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物，其中n加m等於1，且其中n在約0.6-0.9的範圍內，優選約0.7-0.8，更優選約0.75。
更可取的是形成晶態鐵電性聚合物的第一層26和第二層30。通過「晶態」可以理解，根據Miller-Bravais指數晶格系統或者類似系統，L-B沉積技術可以形成高度有序結構的聚合物，其中基本上首先形成一個單層。在一個實施例中，形成的單層P(VDF-TrFE)共聚物可以有約4.5埃的垂直面。
大多數聚合物體系呈現一定程度的無規立構性，然而L-B技術已經能得到基本上全同立構的聚合物膜。在利用L-B沉積技術形成共聚物時，在相同的沉積條件下，膜比單體更不易趨向全同立構。在某些情況下，可能形成間同立構膜，即使聚合物或者共聚物膜中的官能團比其他的更大。基於同樣的原因，L-B沉積技術可以得到間同立構共聚物，但是這種共聚物也趨向於無規立構，這取決於共聚物膜是否形成為無規的、規則的、嵌段的或者接枝的共聚物。
當通過L-B沉積技術形成幾個單層的FEP結構時，晶態結構可能開始偏離高度有序(全同立構的或者間同立構的)的晶格結構。在一個實施例中，形成5個單層的結構。在另一實施例中，形成10個單層的結構。因此，在薄層界面上不是形成高度有序的單晶晶格結構，而是形成有位錯的單層或者單層組的薄片。5或10個單層的結構的晶體屬性可以與假設的高度有序的5或10個單層的結構相比，具有約20％-80％的結晶體。在一個實施例中，FEP結構中結晶度的有序量(全同立構或者間同立構的程度)在約1/3-2/3的範圍內，優選大於1/2並且小於等於95％的薄層結構。晶體結構的有序度通過測試技術可以量化，如掃描電子顯微鏡、X-射線衍射和其他技術。在嚴格控制的操作條件下，對於5或10個單層的結構以及單層數在5-10之間的結構，結晶度可以高達約95％。
設置在層26和30之間的旋壓FEP層28同樣可以由以上公開的聚合物、共聚物、它們的組合以及相應比例的其中任意一種製成。旋壓FEP層28的厚度可以在約500埃到約2000埃的範圍內，優選約600埃到約1500埃之間，更優選約700埃到約1000埃之間。
圖5還圖示了進一步的處理，其中第二或者上部保護膜32和第二或者上部電極34以一種被稱為「交叉點」36陣列的結構形成，這種陣列使第一電極18和第二電極34間的FEP結構38暴露出來。換句話說，如果第二電極34寬度也約為W時，交叉點36或者第一電極18的寬度W向上到第二電極34的投影暴露出了面積約為W的平方的FEP結構。作為存儲器元件實施例，在投影區域內的FEP結構38可能是最易於寫入和讀取的。
存儲器結構10的交叉點36在X方向上的尺寸受具體的掩膜技術的最小特徵尺寸(minimum-feature)的限制。比方說，光刻技術工藝流程可能有0.25微米、0.18微米、0.13微米和0.11微米的最小特徵尺寸。將來可能實現的其他最小特徵尺寸也適用於本發明。如這裡所述的，第二保護膜32和第二電極34在Z方向的厚度分別與第一保護膜24和第一電極18的厚度匹配。
圖6表示本發明的另一實施例。在一個實施例中，通過本領域公知的L-B技術形成單層晶態FEP層126。
圖6中，存儲器結構110包括襯底112和凹槽116，在凹槽116的側壁120內設置有第一或者下部電極118和第一保護膜124。單層晶態FEP層126設置在襯底112和第一保護膜124上及其上方。晶態FEP層126上及其上方設置第二保護膜132。因此，設置在第二保護膜132上及其上方的是第二或者上部電極134。約為寬度W的平方的區域定義的交叉點136在第一電極118和第二電極134之間。根據一個實施例，交叉點136包括數據存儲用的信號界面。晶態FEP結構138因而在單層FEP層126外形成。結晶度可以在約20％到約95％的範圍內，並且在該範圍內，優選大於約50％。
對比多層結構，例如圖5中描繪的FEP結構38，該實施例存在一些優點。雖然厚約4.5埃、約45埃，或者其2倍，也就是約90埃的厚度可能不足以阻止在第二保護膜32的ALCVD過程中聚合物/電極界面處的較大損壞，但是利用額外的處理時間可以製作更厚的層。
額外的處理時間可以來自於單層晶態鐵電性聚合物層126用的權衡(trade-off)過程，其中126可能比圖5中描繪的鐵電性聚合物結構38更薄。然而，權衡是指通過L-B沉積技術形成單層FEP層的過程中的沉積時間可能擴展為包括形成圖5中描繪的鐵電性聚合物結構38以前所需的所有處理時間。
因此，本來可以用於圖5中描繪的多層FEP結構的表面工程處理的以下的處理時間可以用於形成圖6中描繪的晶態FEP結構138用於第一FEP層26的開車、沉積和停車時間，用於FEP層28的開車、旋壓、固化和停車時間，以及用於第二FEP層30的開車、沉積和停車時間。因而，單層晶態FEP層的厚度可以在約100埃到約2000埃或者更高的範圍內，僅僅取決於特定應用的設計要求。其他厚度可以為約200埃到約1500埃的範圍。其他厚度還可以為約300埃到約1000埃的範圍。
在另一實施例中，旋壓FEP層也可以是類似於圖6中描繪的單層、晶態FEP結構138的獨立(stand-alone)FEP結構。與圖6中所描繪的區別僅在於結構138是旋壓層，而不是L-B沉積層。應該注意的是這種旋壓FEP結構138的結晶度可能低於通過L-B沉積形成的晶態FEP結構138的結晶度。然而，旋壓層優選應該至少具有50％的結晶度。
可能被選定的旋壓FEP結構138的厚度可以在約300埃到約2000埃或更大的範圍內。在旋壓實施例中，可能要詳述FEP結構的表面工程技術，即通過ALCVD分別形成第一保護膜124和第二保護膜132，以及使用PVD形成第二電極134。
下面的討論適用於圖5和圖6中描繪的結構。根據公知技術，優選ALCVD形成保護膜24和32，或者124和132。由於FEP結構38或者138具有物理接觸敏感和溫度敏感的特性，通過CVD形成第二電極34或134並不是優選的，但是由於ALCVD要求更低的處理溫度，所以可以通過ALCVD形成保護膜24、32或者124、132。第二保護膜32、132形成後，在基本不會損壞FEP結構38、138的條件下，通過PVD分別形成第二電極34、134。
圖7是表示工藝流程實施例，描述FEP結構的存儲器單元的製造和FEP結構的表面工程技術。工藝700包括各種工藝流程替換方案。首先，工藝700從710在襯底上形成第一電極開始。襯底可以是具有邏輯結構和其他諸如嵌入式存儲器結構的矽。邏輯的和/或者嵌入式存儲器可以包括諸如n型摻雜金屬氧化物矽(n-MOS)、p型摻雜MOS(p-MOS)、互補型MOS(CMOS)、雙極性CMOS(BiCMOS)和其他的類似結構。襯底還可以是在邊緣上包含有行和列尋址通訊的處理器。如這裡所述的，襯底還可以是玻璃纖維樹脂(FR)型結構。
在襯底上，發明的實施例是設置為與第一和第二電極在邊緣上接觸。如這裡所述的，710形成第一電極之後，工藝流程繼續720形成第一保護膜。然後，工藝流程可以進行如這裡所述的各種實施例。在一個實施例中，進行730L-B沉積第一FEP層。接著，732在所述第一FEP層上及其上方形成旋壓FEP層。然後，734根據L-B技術沉積第二FEP層。
如這裡所述的，在另一工藝流程實施例中，進行740單層、結晶L-B沉積以形成如圖6中描繪的晶態FEP層126，累積成晶態FEP結構138。為獲得優選的厚度，雖然L-B沉積可能比旋壓沉積更慢，但它可以形成1到約1000或者更多的層。如這裡所述的，在另一工藝流程實施例中，750形成單層旋壓FEP層，累積成如這裡所述的FEP結構。
FEP結構形成後，工藝流程繼續760，以對齊第二電極的方式形成第二保護膜。如這裡所述的，可以在ALCVD條件下形成第二保護膜，這樣基本不會損壞FEP結構的整體性。然後，770在第二保護膜上及其上方形成第二電極。
FEP結構的界面損壞可能僅在形成第二保護膜的過程中比較重要。按照一個表面工程工藝流程，可以省略730L-B沉積工藝。因此，工藝流程將這樣進行710形成下部電極、720形成下部保護膜、732旋壓形成FEP層、734L-B沉積上部晶態FEP層、760形成上部保護膜和770形成上部電極。根據本實施例，工藝可以在不需要處省略。
本發明的一個實施例是存儲器系統。圖8是根據本發明的一個實施例的插進主機(未示出)內的存儲器系統800的局部側視圖。除了主機(未示出)，存儲器系統800可以包括設置在襯底812上的存儲器件810，其中襯底可以是微處理器矽或者類似物。或者，襯底812可以是諸如玻璃纖維樹脂(FR)卡或者包含有稱為FR4的通用型主板一樣的板。
圖8中，襯底812繪製為微處理器矽，其上可以包含有邏輯電路。主機用的物理界面814也繪製在圖8中。在一個實施例中，物理界面814可以是雙列直插式(dual in-line)引線框，將其設置在主板、擴展卡、專用集成電路(ASIC)板或者類似的板上。圖8中還示出了信號界面816A、816B。在該實施例中，信號界面816A可以是從存儲器件810到物理界面814的封裝結構之間的連接線。信號界面816B也可以包括引線框，例如用於雙列直插式封裝的。信號界面的其他實施例可以包括包含有光波導和空間傳送器/接收器設備的光界面。
發明的存儲器系統800的數據存儲部分可以包括設置在襯底812上的存儲器件810。如這裡所述的，存儲器件810可以包括如這裡所述的設置在襯底上的第一電極、FEP結構和第二電極。另外，存儲器件810可以包括如這裡所述的第一和第二晶態FEP膜，作為防止電極-FEP界面損壞的表面工程解決方案。此外，可以採用如這裡所述的本發明的存儲器系統的更具體的實施例。
本發明的存儲器系統800可以使用各種物理界面，這取決於合適的主機。存儲器系統800可以具有配置為不同主機類型的物理界面，其中主機類型選自通訊主機，例如PCMCIA卡界面、有或沒有無線通訊功能的個人數據助理(PDA)和手持主機，如蜂窩式電話。主機類型還可以是移動數據存儲界面，其可以包括快閃記憶體卡界面(compact flash card interface)、索尼公司生產的MEMORY STICK界面、Iomega公司生產的HIP ZIP或者PEERLESS界面、英特爾公司生產的POCKET CONCERT界面和其他的。主機類型還可以是可移動式存儲介質界面、臺式個人計算機擴展槽界面以及類似界面。在每個例子中，特定的物理界面814的外觀會變化以適應主機的必需插座等。同樣，特定的信號界面816的外觀會變化以適應主機的必需插頭等。
比方說，PCMCIA卡具有一至少包括該卡的長側面的物理界面，其中該卡與卡座的連接是由摩擦產生的和可調整的。PCMCIA卡用的信號界面至少包括卡後端的多觸點母插座(female multi-contact socket)和卡前端的特定的插入式引出口(plug-in outlets)。
低操作電壓是優選的，本發明的實施例實現了這一點。根據實施例，開關電壓可以在約0.5V到低於9V的範圍內，優選約0.5V到5V的範圍。根據實施例，該電壓可能涉及破壞性的讀取方法和寫入方法。象快閃記憶體那樣的非易失存儲器可能要求電荷泵(charge pump)技術獲得足夠的電壓以寫入浮柵(floating gate)。本發明提出了非易失存儲器用的低電壓技術，從而避免了對電荷泵技術和其他高電壓存儲器技術的需要。
下面是製作本發明實施例的方法例子。可以參考圖1-5。首先，提供襯底12，包括本發明的交叉點聚合物存儲器結構用的包含有象氧化矽那樣的雙電性材料的邏輯承載(logic-bearing)矽。在襯底12中，蝕刻凹槽16，並在凹槽16內形成PVD鋁第一電極18。通過CVD再形成TiN保護層。另外，由於熱衡算的限制，可以用PECVD代替通常更高溫度的TiN的CVD。
通過TiN的PECVD，填入凹槽16以形成保護層22之後，再進行減縮存儲器結構10的Z方向側面的CMP過程，將保護層22轉化為鑲嵌保護膜24。在L-B沉積條件下，從P(VDF-TrFE)形成厚度為約5埃到約45埃、優選約23埃的第一晶態FEP層26。因為鐵電性聚合物結構FEP38的表面工程工藝僅對在形成結構38後暴露出來要處理的聚合物材料有意義，所以如這裡所述的，可以省略第一晶態鐵電性聚合物層26。接著，形成厚度為約500埃到約2000埃的旋壓FEP層28，優選約1000埃。旋壓FEP層28是這樣形成的將膠漿(puddle prime)中的流體FEP物質首先沉積在襯底12上大約5到25秒，然後以每分鐘約300轉(rpm)到約6000轉的速度旋轉襯底12大約5到20秒。旋壓FEP層28包括(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物，其中n加m等於1，且其中n約為0.75。
第二或者上部晶態FEP層26是通過L-B沉積從P(VDF-TrFE)形成的，厚度為約5埃到約45埃，優選約23埃。如果第一晶態FEP層26或第二晶態FEP層30存在，本例中的層包括(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物，其中n加m等於1，且其中n約為0.75。
然後，在對於第一電極18的交叉點構造中圖案化掩膜(未示出)。掩膜圖案露出的寬度大致為第一電極寬度。然後，在約100℃或者低於100℃下操作的PVD或者ALCVD條件下，形成厚度為約10納米到約100納米的TiN保護層。然後，通過PVD形成第二電極，同樣也在約150℃或者低於150℃的條件下操作，以保護FEP結構38。根據該例子，交叉點矩陣聚合物存儲器結構在低於9V的範圍內操作，優選約0.5V-5V。根據實施例，該電壓與破壞性的讀取方法和寫入方法有關。
本領域的技術人員應該理解到，在不違反附加的權利要求中表達的本發明的原則和範圍的情況下，可以對為了解釋本發明的特點而描述和詳細說明的各部分和方法階段的具體細節、材料和設置進行各種變換。
權利要求
1.一種製造存儲設備的方法，包括在襯底上形成第一電極；在所述襯底上形成鐵電性聚合物結構；在所述鐵電性聚合物結構上形成上部保護膜；和在第二保護膜上形成第二電極。
2.如權利要求1所述的方法，其中所述上部保護膜是第二保護膜，並且還包括在所述第一電極上形成第一保護膜。
3.如權利要求2所述的方法，其中在所述第一電極上形成第一保護膜還包括在所述第一電極上形成自對準的第一保護膜。
4.如權利要求2所述的方法，其中在所述第一電極上形成第一保護膜還包括通過選自機械拋光、化學機械拋光、化學腐蝕和它們的組合的方法，從所述第一電極和第一保護膜在襯底內形成鑲嵌結構。
5.如權利要求2所述的方法，其中通過選自金屬、難熔金屬、它們的合金、它們的氮化物、氧化物和碳化物以及它們的組合的物質的原子層化學氣相沉積形成所述第一保護膜和所述第二保護膜。
6.如權利要求1所述的方法，其中形成鐵電性聚合物結構還包括在所述襯底上形成第一鐵電性聚合物層；在所述第一鐵電性聚合物層上形成旋壓鐵電性聚合物層；在所述旋壓鐵電性聚合物層上形成第二鐵電性聚合物層。
7.如權利要求1所述的方法，其中形成鐵電性聚合物結構還包括在所述襯底上Langmuir-Blodgett沉積第一晶態鐵電性聚合物層；在所述第一鐵電性聚合物層上形成旋壓鐵電性聚合物層，其中所述旋壓鐵電性聚合物層選自聚氟乙烯和聚乙烯氟化物、聚氯乙烯和聚乙烯氯化物、聚丙烯腈、聚醯胺、它們的共聚物以及它們的組合；在所述旋壓聚合物層上Langmuir-Blodgett沉積第二晶態鐵電性聚合物層；和其中所述第一和第二晶態鐵電性聚合物層選自聚氟乙烯和聚乙烯氟化物、聚氯乙烯和聚乙烯氯化物、聚丙烯腈、聚醯胺、它們的共聚物以及它們的組合。
8.如權利要求2所述的方法，其中通過選自鈦金屬、鈦金屬合金、至少一種氮化鈦、至少一種碳化鈦、至少一種氧化鈦及其組合的組合物的原子層化學氣相沉積形成所述第一和第二保護膜。
9.如權利要求1所述的方法，其中通過化學氣相沉積形成第一電極且通過物理氣相沉積形成第二電極。
10.如權利要求1所述的方法，其中在所述襯底上形成鐵電性聚合物結構還包括在所述襯底上Langmuir-Blodgett沉積單層、晶態鐵電性聚合物層。
11.一種存儲器件，包括設置在襯底上的第一電極；設置在所述襯底和所述第一保護膜上的鐵電性聚合物結構；設置在所述鐵電性聚合物結構上的上部保護膜；和設置在第二保護膜上及其上方的第二電極。
12.如權利要求11所述的存儲器件，其中所述上部保護膜是第二保護膜，並且還包括設置在所述第一電極上的第一保護膜。
13.如權利要求11所述的存儲器件，其中所述鐵電性聚合物結構還包括設置在所述襯底上的第一晶態鐵電性聚合物層；設置在所述第一晶態鐵電性聚合物層上的旋壓鐵電性聚合物層；和設置在所述旋壓聚合物層上的第二晶態鐵電性聚合物層。
14.如權利要求11所述的存儲器件，其中所述鐵電性聚合物結構還包括設置在所述襯底上的第一晶態鐵電性聚合物層，其中所述第一晶態鐵電性聚合物層厚度在約5埃到約45埃之間；設置在所述第一晶態鐵電性聚合物層上的旋壓鐵電性聚合物層，其中所述旋壓鐵電性聚合物層厚度在約500埃到約2000埃之間；和設置在所述旋壓鐵電性聚合物層上的第二晶態鐵電性聚合物層，其中所述第二晶態鐵電性聚合物層厚度在約5埃到約45埃之間。
15.如權利要求13所述的存儲器件，其中所述旋壓鐵電性聚合物層和所述晶態鐵電性聚合物層由同種組合物製成。
16.如權利要求11所述的存儲器件，其中所述鐵電性聚合物結構還包括設置在所述襯底上的第一晶態鐵電性聚合物層；設置在所述第一晶態鐵電性聚合物層上的旋壓聚合物層；設置在所述旋壓聚合物層上的第二晶態鐵電性聚合物層；且其中所述第一和第二晶態鐵電性聚合物層的結晶度在從約1/3到約大於1/2的範圍內。
17.如權利要求11所述的存儲器件，其中所述鐵電性聚合物結構還包括設置在所述襯底上的單層、晶態鐵電性聚合物層，其中所述單層、晶態鐵電性聚合物層的厚度在約100埃到約2000埃的範圍內。
18.如權利要求11所述的存儲器件，其中所述鐵電性聚合物結構還包括選自聚氟乙烯和聚乙烯氟化物、聚氯乙烯和聚乙烯氯化物、聚丙烯腈、聚醯胺、它們的共聚物以及它們的組合的聚合物。
19.如權利要求11所述的存儲器件，其中所述鐵電性聚合物結構還包括選自(CH2-CF2)n，(CHF-CF2)n，(CF2-CF2)n，它們的「(-，(-，(-，」相和「(-」相；(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物， 「(-，(-，(-，」相和「(-」相的(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物；及它們的組合的聚合物。
20.如權利要求11所述的存儲器件，其中所述鐵電性聚合物結構還包括選自「(-」相的(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物的共聚物，其中n加m等於1，且其中n在約0.6-0.9的範圍內。
21.一種交叉點矩陣聚合物存儲器結構，包括設置在襯底上的第一鋁或者銅電極；設置在所述第一電極上及其上方的第一難熔金屬氮化物或者氧化物保護膜；設置在所述襯底和所述第一保護膜上的鐵電性聚合物結構；設置在所述鐵電性聚合物結構上的第二難熔金屬氮化物或者氧化物保護膜；和設置在所述第二難熔金屬氮化物保護膜上及其上方的第二鋁或者銅電極。
22.如權利要求21所述的交叉點矩陣聚合物存儲器結構，其中所述鐵電性聚合物結構還包括設置在所述襯底上的第一晶態鐵電性聚合物層，其中所述第一晶態鐵電性聚合物層厚度在約5埃到約45埃之間；設置在所述第一晶態鐵電性聚合物層上的旋壓鐵電性聚合物層，其中所述旋壓鐵電性聚合物層厚度在約500埃到約2000埃之間；和設置在所述旋壓聚合物層上的第二晶態鐵電性聚合物層，其中所述第二晶態鐵電性聚合物層厚度在約5埃到約45埃之間；和其中所述第一和第二晶態鐵電性聚合物層的結晶度在從約1/3到約大於1/2的範圍內。
23.如權利要求21所述的交叉點矩陣聚合物存儲器結構，其中所述鐵電性聚合物結構還包括設置在所述第一難熔金屬氮化物或者氧化物保護膜上及其上方，且在所述第二難熔金屬氮化物或者氧化物保護膜下及其下方的晶態鐵電性聚合物層，其中所述晶態鐵電性聚合物層的厚度在約100埃到約2000埃的範圍內；且其中所述第二難熔金屬氮化物或者氧化物保護膜設置在所述晶態鐵電性聚合物層上及其上方。
24.如權利要求21所述的交叉點矩陣聚合物存儲器結構，其中所述鐵電性聚合物結構還包括選自(CH2-CF2)n，(CHF-CF2)n，(CF2-CF2)m，它們的「(-，(-，(-，」相和「(-」相；(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物，「(-，(-，(-，」相和「(-」相的(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物；及它們的組合的聚合物。
25.如權利要求21所述的交叉點矩陣聚合物存儲器結構，其中所述鐵電性聚合物結構還包括選自「(-，(-，(-」相和「(-」相的(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物的共聚物，其中n加m等於1，且其中n在約0.6-0.9的範圍內。
26.如權利要求21所述的交叉點矩陣聚合物存儲器結構，其中所述鐵電性聚合物結構還包括(CH2-CF2)n-(CHF-CF2)m共聚物中的「(-」相的(CH2-CF2)n，其中n加m等於1，且其中n在約0.7-0.8的範圍內。
27.一種存儲器系統，包括設置在主機用的物理界面上的襯底；設置在所述襯底上的存儲器件，所述存儲器件包括設置在襯底上的第一電極；設置在所述第一電極上及其上方的第一保護膜；設置在所述襯底和所述第一保護膜上的FEP結構；設置在所述FEP結構上的第二保護膜；和設置在所述第二保護膜上及其上方的第二電極；所述存儲器件和所述主機通訊用的信號界面；和主機。
28.如權利要求27所述的存儲器系統，其中所述物理界面被配置成選自PCMCIA卡界面、快閃記憶體卡界面、存儲器條式卡界面、臺式個人計算機擴展槽界面和可移動式存儲介質界面的主機界面。
29.如權利要求27所述的存儲器系統，其中所述鐵電性聚合物結構包括設置在所述襯底上的第一晶態鐵電性聚合物層；設置在所述第一晶態鐵電性聚合物層上的旋壓鐵電性聚合物層；和設置在所述旋壓聚合物層上的第二晶態鐵電性聚合物層。
全文摘要
本發明的實施例涉及一種聚合物存儲器設備及其製造方法。該存儲器設備可以包括根據各個實施例提出表面工程技術需要的復層或者單層鐵電性聚合物存儲器。該鐵電性聚合物存儲器結構可以包括晶態鐵電性聚合物層，例如單聚合物和共聚合物的組合物。該結構可以包括旋壓和/或者Langmuir－Blodgett沉積組合物。本發明的一個實施例涉及製造該聚合物存儲器設備的實施例的方法。本發明的一個實施例涉及允許存儲器設備與各種現有主機連接的存儲器系統。
文檔編號H01L29/51GK1554099SQ02811811
公開日2004年12月8日 申請日期2002年6月28日 優先權日2001年6月29日
發明者馬克·伊森貝格爾, 曉春·穆, 健·李, 穆, 馬克 伊森貝格爾 申請人:英特爾公司