专利名称：形成存储层的方法
技术领域：
本发明涉及非易失存储单元领域，尤其涉及这种单元的制备方法。
由现有技术可知，金属和另一种有机化合物之间的复合体可以作为具有两个不同电阻状态的非易失存储单元的基层使用。一个例子是例如US4371883所述的单元，其公开了以含TCNQ的铜为基础的存储单元。铜和TCNQ由此形成电荷转移复合层，以下称为CT层。
另外一种以具有有机化合物的金属为基础的单元也在DE10355561.7中有记载。为了制备这些单元，要将活性材料置于两个合适的电极之间。对此，例如可以将用铜涂覆的晶片作为基材使用。在硅和铜之间存在绝缘的电介质，例如二氧化硅或聚合物。
以例如细线路形式将铜结构化之后，用电子受体溶液处理基材。因而在铜表面形成由铜和受体构成的反应产物层(例如CuTCNQ)。介电体与受体不反应。接着，例如同样以线路的形式将顶电极涂覆并结构化，其与底铜线路形成90°角。在顶和底线路的交叉点出现了所谓的交叉点单元，其尺寸由各自的线路宽度限定。由此，铜形成了底电极，顶电极由各种的材料(例如铝、钛、钽、氮化钽、氮化钛等等)形成。
可以借助穿孔掩模，例如通过电极材料的蒸镀、压印技术或光刻而完成电极的结构化。横向单元几何形貌可以是任意的，并不受上述交叉点布置地限制。
较快地形成介于铜和受体溶液之间的CT复合体。但是，在该反应中困难的是，一方面，难以有目的地控制反应产物的层厚度，从而非常难以制备明显小于1μm厚度的薄层。另一方面，在该反应中出现了具有不同形貌的区域，它们尤其具有不同的电学特性，例如切换电压。
备选地，CT复合体这样制备，即，在真空室中将受体蒸镀在基材上，由此，通过该方法可以制备薄层。但是，为了形成反应产物，在此，后续的热处理是必需的，例如在加热板(热板)上或在炉子中。接着，未反应的受体用溶剂去除。这里，受体仅与金属反应而不与介电体反应，从而，过量的受体可以从介电体上被冲洗掉。这些方法的缺点是会出现粗糙的层，其具有超过50nm的表面粗糙度。此外，该方法还需要非常精确地调节与整个基材接触的热板表面的温度，因为局部的温度波动会造成不同的反应速率，这会在层中造成不均匀性。
本发明的任务在于提供一种方法，该方法能够制备CT层，该层由由金属组成的层和由有机化合物组成的第二层构成，用该方法可以形成具有尽可能低表面粗糙度的均匀一致层。本发明的另一个任务是提供一种上述层的制备方法，其中该层具有小于100nm的厚度。
本发明的任务通过用权利要求1的主题解决。
在本发明所述制备可用在非易失存储器中的CT层的方法中，首先将金属层沉积在基材上，视需要将其结构化。用第一有机化合物涂覆该金属层，所得涂覆的金属层用第二有机化合物的蒸汽进行处理。第一有机化合物与金属层相互作用，从而在金属和有机化合物之间形成可用于非易失存储器的电活化层。
沉积金属层的基材可以是硅、锗、砷化镓、氮化镓、聚合物、陶瓷玻璃或金属。此外，基材还可以是任何含有任意的硅、锗或镓化合物的材料。这些基材还可以是已处理过的材料，以及可以含有一个至多个接触层、电路层、绝缘层和其他微电子构件层。
在本发明一个优选的实施方式中，基材是经过相应前端制程(FEOL)处理的硅，即已经包含电子构件，如晶体管和电容器等等。在基材和金属层之间，尤其当基材是导电性的时候，优选存在绝缘层。但是，在基材和金属层之间还可以有多个任意的层。
基材仅用作载体材料或者可以实现电子功能(计算，控制)。对于后者，在基材和应用于基材上的电极之间有电接触。所述的电接触例如是用导电体填充的接触孔(Vias)。
在本发明一个优选的实施方式中，所述金属是铜。金属层还可以是电极的一部分，电极也可以具有多个层，其中，至少一层由铜组成。其他层可以是例如钛、氮化钛、钽、氮化钽、钨、钽钨、氮化钨、碳氮化钨、氧化铱、氧化钌、锶钌氧化物，或者所述材料的任意组合。此外，还可以存在由例如硅、硅氮化钛、氧氮化硅、氧化硅、碳化硅、氮化硅或碳氮化硅组成的其它层。
金属层可以是任意形式，例如盘、膜，它们可以是用真空技术或电镀涂覆在基材上的金属层。但是优选为涂覆在上述基材上的金属薄膜。这可以通过蒸镀、溅射、CVD、电化学金属化或压印技术完成。金属还可以被结构化，对此合适的是通过穿孔掩模的光刻、压印或气相沉积。
涂覆金属层的第一有机化合物优选选自下列
其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8相互独立地具有以下含义H、F、Cl、Br、I(碘)、烷基、链烯基、炔基、O-烷基、O-链烯基、O-炔基、S-烷基、S-链烯基、S-炔基、OH、SH、芳基、杂芳基、O-芳基、S-芳基、NH-芳基、O-杂芳基、S-杂芳基、CN、NO2、-(CF2)n-CF3、-CF((CF2)nCF3)2、-Q-(CF2)n-CF3、-CF(CF3)2、-C(CF3)3以及
n＝0至10；Q-O-、-S-；R9、R10、R11、R12相互独立地是F、Cl、Br、I、CN、NO2；R13、R14、R15、R16、R17相互独立地是H、F、Cl、Br、I、CN、NO2；X1和X2相互独立地是 YO、S、Se；Z1和Z2相互独立地是CN、NO2。在本发明一个优选的实施方式中，所述有机化合物是TCNQ。
用第一有机化合物涂覆金属层可以在真空室内完成，其中控制压力和温度。精确的条件例如在DE10355561.7中有记载。蒸镀优选在惰性气体条件下完成，例如稀有气体或氮气，根据需要，也可以通入其他气体，例如氧气。基材支架可以被加热或冷却。基材支架的优选温度范围是-20℃至100℃，特别优选的温度范围是20℃至40℃。
在用第一有机化合物涂覆金属层之后，将基材送入第二温控室，该室用第二有机化合物的蒸汽饱和或已经用其饱和。通过这种处理，主要能使金属和受体之间进行反应。恒定的蒸汽温度和蒸汽浓度令人惊奇地能实现非常均匀的反应。进行处理的压力范围是300托至2000托。处理时间优选为30秒至15分钟。温控室可以与真空装置集成。此外，玻璃装置，例如反应器和干燥器也可以用作腔室。
在本发明一个优选的实施方式中，第二有机化合物是有机溶剂或不同溶剂的混合物。
根据本发明，特别优选的是一种具有氰基的溶剂。
乙腈特别优选单独作为处理试剂，或者也可以与其他有机溶剂的溶剂混合物使用。
本发明所述方法的优点在于，可以精确控制层厚度，层本身是均匀的，并且层的表面粗糙度非常小。
该方法一个特别的优点是，如果第一有机化合物具有的蒸发或升华温度低于金属层和有机化合物之间发生反应的温度，则不会在热板上或在炉子中引起金属层和有机化合物之间的相互作用。还有有机化合物，其会在金属层和第一有机化合物发生反应的温度下分解。但是，通过本发明所述的方法，可以使第一有机化合物与金属层反应，从而制备出用于非易失存储器电活化层的层。
权利要求
1.用于制备电荷转移层(CT层)的方法，该层由由金属组成的第一层和第一有机化合物的第二层构成，其中，金属和第一有机化合物可以形成CT复合体，使得该层在非易失存储器中用作电活化层，其特征在于具有以下步骤-在基材上沉积金属层以及视需要对金属层结构化；-用第一有机化合物涂覆金属层；以及-用第二有机化合物的蒸汽处理用第一有机化合物涂覆的金属层。
2.权利要求1的方法，其特征在于，所述基材选自硅、锗、砷化镓、氮化镓、聚合物、陶瓷玻璃和金属。
3.前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述金属层具有至少一层由铜构成的层。
4.前述权利要求之一的方法，其特征在于，通过蒸镀、溅射、CVD、电化学金属化或压印技术进行金属层的沉积。
5.前述权利要求之一的方法，其特征在于，借助光刻法进行金属层的结构化。
6.前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述第一有机化合物选自下列 其中R1、R2、R3、R4、R5、R6、R7和R8相互独立地具有以下含义H、F、Cl、Br、I(碘)、烷基、链烯基、炔基、O-烷基、O-链烯基、O-炔基、S-烷基、S-链烯基、S-炔基、OH、SH、芳基、杂芳基、O-芳基、S-芳基、NH-芳基、O-杂芳基、S-杂芳基、CN、NO2、-(CF2)n-CF3、-CF((CF2)nCF3)2、-Q-(CF2)n-CF3、-CF(CF3)2、-C(CF3)3以及 n＝0至10；Q-O-、-S-；R9、R10、R11R12相互独立地是F、Cl、Br、I、CN、NO2；R13、R14、R15、R16、R17相互独立地是H、F、Cl、Br、I、CN、NO2；X1和X2相互独立地是 YO、S、Se；且Z1和Z2相互独立地是CN、NO2。
7.前述权利要求之一的方法，其特征在于，借助蒸镀，用有机化合物涂覆金属层。
8.前述权利要求之一的方法，其特征在于，在20至40℃温度下用第二有机化合物进行处理。
9.前述权利要求之一的方法，其特征在于，在300托至2000托压力下用第二有机化合物进行处理。
10.前述权利要求之一的方法，其特征在于，用第二有机化合物的处理持续30秒至15分钟。
11.前述权利要求之一的方法，其特征在于，所述第二有机化合物是有机溶剂或有机溶剂的混合物。
12.权利要求11的方法，其特征在于，所述有机溶剂具有氰基。
13.权利要求11或12的方法，其特征在于，所述溶剂是乙腈。
14.权利要求12的方法，其特征在于，所述溶剂混合物含有乙腈。
全文摘要
本申请的主题是生产层的方法，该层由金属组成的第一层和有机化合物的第二层构成，其中金属和有机化合物相互作用，使得所述层用作非易失存储器的电活化层，其中，金属层沉积在基材上，并视需要结构化，接着，用有机化合物涂覆，并用第二有机化合物处理。
文档编号H01L51/30GK101015072SQ200580025448
公开日2007年8月8日 申请日期2005年7月1日 优先权日2004年7月30日
发明者R·恩格尔, J·舒曼, A·沃特, R·塞兹, A·马尔坦伯杰 申请人:奇梦达股份公司